Cellulasi per Pasta di Cellulosa e Carta — Modifica delle Fibre, Miglioramento della Drenabilità e Lavorazione della Fibra Riciclata

La chiave dell'effetto benefico della cellulasi sulla drenabilità senza perdita di resistenza sta nella sua azione selettiva sulle microfibrille di cellulosa esposte più esterne sulla superficie della fibra e sui frammenti di fibra ultra-fini (fini) che contribuiscono maggiormente alla resistenza al drenaggio. Modificando la superficie delle fibre rigonfie e fibrillate e degradando parzialmente i fini che più riducono il drenaggio, la cellulasi riduce la resistenza specifica alla filtrazione della rete fibrosa senza idrolizzare il corpo principale della fibra che fornisce resistenza a trazione e allo strappo. Il controllo critico è il dosaggio — un dosaggio troppo basso dà un miglioramento insufficiente del drenaggio; un dosaggio troppo alto inizia ad attaccare il corpo della fibra, riducendo la resistenza. La finestra di dosaggio pratica in cui il drenaggio migliora senza una perdita significativa di resistenza viene validata su scala da banco prima dell'implementazione produttiva.

I risparmi energetici riportati dal pretrattamento con cellulasi nella raffinazione della pasta variano in base all'applicazione. Per il miglioramento della drenabilità della fibra riciclata nel cartone ondulato, il beneficio energetico indiretto dovuto alla riduzione della raffinazione necessaria per raggiungere la freeness target è tipicamente del 15–25% dell'energia elettrica di raffinazione per quella frazione di pasta. Per la pasta meccanica con pretrattamento enzimatico, sono stati riportati risparmi diretti di energia di raffinazione del 5–15% per tonnellata in studi su scala da banco, con risultati su scala di impianto che variano da modesti a significativi a seconda della specie legnosa, della qualità di pasta target e della configurazione del raffinatore. Si raccomanda una validazione su scala di stabilimento con un programma pilota definito prima di impegnarsi in un approvvigionamento enzimatico su scala produttiva basato su calcoli di risparmio energetico.

L'enzima cellulasi per pasta e carta viene tipicamente applicato come soluzione acquosa diluita aggiunta all'impasto di pasta nella cassa macchina, nella cassa di miscelazione o in un recipiente di pretrattamento dedicato prima della macchina continua. Il contatto dell'enzima viene gestito a pH 4,5–5,5 e 45–55°C per 30–120 minuti prima che l'impasto proceda. Dopo il tempo di contatto del trattamento, l'enzima viene diluito e in gran parte inattivato dalla chimica di ritenzione alcalina e dalla gestione della temperatura della macchina continua. La cellulasi è generalmente compatibile con la chimica standard del wet-end — amido, ausiliari di ritenzione e collanti — ma la compatibilità specifica deve essere verificata con il fornitore della chimica di wet-end dello stabilimento. Evitare di aggiungere cellulasi simultaneamente a polimeri cationici forti che potrebbero legare e inattivare l'enzima.

La selezione del grado di attività per pasta e carta dipende dall'applicazione target e dal tempo di contatto disponibile. Per il miglioramento della drenabilità con 30–60 minuti di contatto, un grado ad alta concentrazione fornisce il dosaggio target con una massa relativamente ridotta di enzima aggiunta alla pasta — importante per minimizzare l'aggiunta di proteina enzimatica all'impasto. Per applicazioni con tempi di contatto più lunghi (60–120 minuti in un recipiente di pretrattamento), è efficace anche un grado a concentrazione inferiore con un dosaggio in massa proporzionalmente maggiore. L'indicazione pratica è specificare in base al dosaggio target per tonnellata di pasta secca e al tempo di contatto disponibile, quindi selezionare il grado di attività enzimatica che fornisce quel dosaggio in un volume di aggiunta liquida pratico per il sistema di dosaggio dello stabilimento.