펄프 및 제지용 셀룰라아제 — 섬유 개질, 탈수성 개선, 재생 섬유 가공

종이 강도 손실 없이 탈수성을 개선하는 셀룰라아제의 핵심은, 섬유 표면에 노출된 가장 바깥쪽 셀룰로오스 미세 섬유와 탈수 저항에 가장 크게 기여하는 초미세 섬유 조각(미세분)에 대한 선택적 작용에 있습니다. 팽윤되고 섬유화된 섬유의 표면을 개질하고 탈수를 가장 저해하는 미세분을 부분적으로 분해함으로써, 셀룰라아제는 인장 강도와 인열 강도를 담당하는 주된 섬유 몸체를 가수분해하지 않으면서도 섬유망의 비여과 저항을 낮춥니다. 핵심 통제 요소는 투입량입니다. 투입량이 너무 낮으면 탈수성 개선 효과가 부족하고, 너무 높으면 섬유 몸체를 공격하기 시작해 강도가 떨어집니다. 강도 손실 없이 탈수성이 개선되는 실질적인 투입량 범위는 생산 적용에 앞서 벤치 규모에서 검증됩니다.

셀룰라아제 전처리를 통한 정련 에너지 절감 보고치는 응용 분야에 따라 다릅니다. 골판지용 재생 섬유의 탈수성 개선에서는 목표 프리네스 달성을 위한 정련 감소로 인한 간접적 에너지 절감 효과가 해당 펄프 분획의 정련 전력 에너지 대비 일반적으로 15~25% 수준입니다. 효소 전처리를 적용한 기계 펄프에서는 벤치 규모 연구에서 톤당 5~15%의 직접적인 정련 에너지 절감이 보고되었으며, 실제 공장 규모 결과는 목재 수종, 목표 펄프 품질, 정련기 구성에 따라 미미한 수준부터 상당한 수준까지 다양합니다. 에너지 절감 계산에 근거해 생산 규모의 효소 조달을 결정하기 전에, 명확히 정의된 파일럿 프로그램을 통한 공장 규모 검증을 권장합니다.

펄프·제지용 셀룰라아제 효소는 일반적으로 희석 수용액 형태로 초지기 이전의 머신 체스트, 블렌드 체스트, 또는 전용 전처리 용기의 펄프 스톡에 첨가됩니다. 효소 접촉은 원료가 다음 단계로 넘어가기 전 pH 4.5~5.5, 45°C~55°C에서 30~120분간 관리됩니다. 처리 접촉 시간이 지나면 효소는 초지기의 알칼리성 보류 화학과 온도 관리에 의해 희석되고 대부분 불활성화됩니다. 셀룰라아제는 전분, 보류제, 사이징제 등 표준 습부 화학과 일반적으로 호환되지만, 구체적인 호환성은 공장의 습부 화학 공급업체와 함께 확인해야 합니다. 효소를 결합하여 불활성화시킬 수 있는 강한 양이온성 폴리머와 셀룰라아제를 동시에 첨가하는 것은 피해야 합니다.

펄프·제지용 활성 등급 선택은 목표 응용 분야와 확보 가능한 접촉 시간에 따라 달라집니다. 접촉 시간이 30~60분인 탈수성 개선 응용에서는, 원료에 첨가되는 효소 질량을 최소화하는 것이 중요하므로 고농도 등급이 상대적으로 적은 질량으로 목표 투입량을 전달합니다. 접촉 시간이 더 긴 응용(전처리 용기에서 60~120분)에서는 상대적으로 높은 질량 투입량의 저농도 등급도 효과적입니다. 실용적인 지침은 절건 펄프 톤당 목표 투입량과 확보 가능한 접촉 시간을 기준으로 사양을 정한 뒤, 공장의 투입 시스템에 적합한 액상 첨가 부피로 해당 투입량을 전달할 수 있는 효소 활성 등급을 선택하는 것입니다.