杀菌防腐剂在甘蔗渣造纸工业中的应用.pdf

中国造纸学报2 0 0 5 增刊中国造纸学会第十二届学术年会论文集 杀菌防腐剂在甘蔗渣造纸工业中的应用 张家健 ( 广西大学轻工与食品工程学院广西南宁) 擅耍。论述了造纸过程中腐浆的形成及其危害，杀菌防腐剂的特性及在 甘蔗渣造纸各个工序中的应用。杀茵防腐剂由于具有高效、快速、广谱的 杀菌和抑菌等作用，在造纸工业中具有多种用途。重点阐述了杀菌防腐剂 的作用机理，技术指标，添加用量，添加方法。从微观测试法和宏观观察 法分析应用试验的效果。 关键词。杀菌防腐剂甘蔗渣造纸应用 1 前言 由于造纸工业的发展和世界可利用资源的日益紧张，众多厂家都开始注重大量循环利 用废纸和造纸白水以降低生产成本和减少环境污染，这就不可避免地把大量细菌带进纸机 生产系统；中性施胶的逐步推广也会使得抄纸系统的微生物比酸性系统更易于生长繁殖。 由于系统中大量微生物的存在，很容易导致在纸浆和白水流经的各种设备和管路系统中形 成腐浆。系统中产生的腐浆容易松脱掉落，若腐浆混入抄纸的纸浆中，会引起纸页断头或 产生空洞等纸病，使得纸张的尘埃度增加、废品率上升；此外，如果腐浆与其他有机物和 无机物结合，就会形成腐浆黏液沉积物，污染铜网和毛毯，严重影响纸张的产量和质量以 及生产操作的正常进行。在涂布纸加工过程中，由于涂料中含有淀粉或蛋白质等胶黏剂， 容易引起微生物繁殖。在生产系统出现以上情况时，工厂常用的做法是停机清洗，通过清 洗来暂时控制纸机表面的微生物生长，以消除或降低微生物污染带来的危害。然而，由于 原料循环回用和添加助剂所带来的微生物污染是不可能通过停机清洗解决得了的。因此， 在生产中除应做好清洁工作外，在纸浆和涂料中加入防腐剂来抑制或杀灭微生物是提高纸 张性能和保证生产正常进行的有效措施。 杀菌防腐剂主要是通过杀死细菌或使其失去生长繁殖能力来保证物料在使用过程中 不腐败变质。杀菌防腐剂可使微生物中的蚤白质变性，消灭细胞的活性而使细胞死亡；此 外，杀菌防腐剂也可使微生物的细胞遗传基因发生变异或干扰细胞内部酶的活性使其难以 繁殖生长，从而对微生物起到抑制作用。防腐剂的杀菌和抑菌作用往往与其浓度和作用时 间有关系，同一防腐剂，浓度高或作用时间长可以杀灭细菌，浓度低或作用时间短则只能 起到抑制作用。另外，同一防腐剂对不同微生物的作用也完全不同，对某种微生物可起到 杀灭作用的防腐剂对另一种微生物可能只有抑制作用。 为了研究杀菌防腐剂应用在造纸工业中杀菌和抑菌能力，我们在广西贵糖第二造纸 厂做了有关的应用试验。该厂是一家以甘蔗渣为主要生产原料的造纸厂，拥有2 台2 6 4 0 纸 中国造纸学报2 0 0 5 增刊 中国造纸学会第十二届学术年会论文集 机，采用A K D 中性施胶抄纸工艺，在抄纸系统中添加阳离子淀粉、A K D 、P A M 等助剂，这类 物质最易成为微生物生长的养分，而且抄纸系统的p H 值在7 0 8 3 之间，最适合微生物 繁殖。微生物生长过程中产生的分必物形成菌泥，菌泥的形成会对纸张产生洞眼、斑点等 纸病，以及造成生产中断纸。为了解决因微生物引起的各类问题，实现连续高效的清洁生 产，采用广效性的杀菌剂进行微生物控制是目前普遍采取的措旋。 2 材料与方法 2 1 材料 由北京天擎公司提供天擎l1 0 5 B 纸浆防腐剂、天擎。一1 0 5 L 纸浆防腐剂，加药设备及 技术服务。这两种防腐剂是以异噻唑啉酮为主要活性组分的高效、广谱、低毒的防腐剂， 并配以增效剂、表面活性剂，其活性组分能够穿透微生物的细胞壁进入细胞内部，从而抑 制或彻底杀死微生物，由于作用机理的原因，保证了该类产品的高效性和广谱性，而且微 生物难以产生抗药性。天擎。纸浆防腐剂是针对造纸湿部的特点生产的，它没有氧化型杀菌 剂对设备的腐蚀和对纸浆纤维的破坏，不会对造纸过程产生负面影响，可有效地提高纸机 的清洁度，减少刷车次数，提高纸张等级，对原色浆的防腐效果更显著。 2 I 1 杀菌剂技术指标( 见表1 ) 衰I 项目天攀- 1 0 5 B天擎- 1 0 5 L 外观黄色透明液体( 微浑)浅黄色透明液体 密度( 2 0 ) 1 2 6 1 3 21 0 2 1 0 8 p H4 62 5 5 黏度( 2 0 “ C ) m m s 4 1 5 11 1 l 2 。1 2 参考用量 天擎一1 0 5 B ：纸浆中加5 1 0 9 m 3 ；白水中加3 8 9 m 3 ，冲击式投加。 天擎一1 0 5 L ：纸浆中加2 0 4 0 9 m a ；成浆池中加1 0 3 0 9 m 3 ，冲击式投加。 2 。1 3 注意事项 a 、为I I 类腐蚀化学药品，应避免与眼睛直接接触! 一旦接触，应立即用大量清水冲 洗。不可与皮肤长时间接触，人工操作应配戴防护眼镜和防酸手套。 b 、贮存过程中不可与还原性金属接触，如金属铁、铝等，不可与氧化、还原性物质 接触。 c 、一旦人员发生过敏反应，应及时就医或采取口服脱敏药，如外涂醋酸尿素软膏等 减缓症状，两周后症状消失。 2 2 试验过程 中国造纸学报2 0 0 5 增刊 中国造纸学会第十二届学术年会论文集 2 2 12 0 0 3 年2 月5 日对生产系统的回收白水、生产用清水微生物进行检测。2 0 0 3 年2 月6 日1 # 机、2 # 机全程碱洗流程，开机后2 4 h 进行采样检测。采样地点分别是高位箱的浆 样和白水桶的白水( 未使用杀菌剂前) 。 2 2 22 0 0 3 年2 月7 日1 8 ：0 0 两台机开始添加杀菌剂，添加方法如下： 加药由自动加药设备添加，天擎- 1 0 5 B 设定加药时间为每班第二个小时，即2 ：o o 、 l O ：0 0 、1 8 ：0 0 为开始加药时间。天擎- 1 0 5 L 设定加药时间为每班第三个小时，即3 ：0 0 、 1 1 ：0 0 、1 9 ：0 0 为开始加药时间。 表2 加药次数加药时间加药量日用量 添加地点品种 次dm i n 次m L m i nk g 白水桶天擎一1 0 5 B 31 51 5 01 5 5 配浆管道天擎一1 0 5 L 33 02 5 04 6 4 2 2 32 0 0 3 年3 月1 0 日试验结束。 2 2 4 其他事项：a 微生物检测由北京天擎化工有限责任公司提供技术服务；b 从开始 添加防腐剂后开始检测到试验结束为止，每隔二至三天检测一次；c 采样地点为纸机自水 桶、纸机高位箱；d 同时观察纸机生产情况及成纸质量情况。 3 结果与分析 3 1 微生物检测情况 3 1 1 回收白水、生产用清水在全程碱洗流程开机前微生物检测情况，见表3 。 ：衰3 地点回收白水生产用清水 落菌数个m L 7 9 X 1 0 82 0 1 0 4 采样时间2 月5 日1 0 ：3 02 月5 日1 0 ：3 0 3 1 2 未使用杀菌剂前系统微生物检测情况 全程碱洗流程开机2 4 h 后( 2 0 0 3 年2 月7 日1 5 ：3 0 采样) 微生物检测情况，见表4 。 裹4 l # 机l # 机2 # 机2 # 机 地点 高位箱自水桶高位箱白水桶 落茵数 4 1 l O 1 6 1 0 81 9 l O 。1 7 1 0 8 个m L 3 1 3 使用杀菌剂期间系统微生物检测情况，见表5 。 中国造纸学报2 0 0 5 增刊中国造纸学会第十二届学术年会论文集 表5 落菌数个m L 时间 1 # 机l # 机2 # 机2 # 机 高位箱白水桶高位箱白水桶 2 月9 目 g 6 1 0 61 5 1 0 74 9 1 0 61 3 1 0 。 1 6 ：0 0 2 月1 2 目7 1 1 0 63 6 l O 。1 4 1 0 。3 5 1 0 。 l O ：2 0 2 月1 5 日 7 3 1 0 61 5 1 0 。1 1 l O 1 6 l O 。 1 l ：0 0 2 月1 9 日1 6 1 0 65 4 1 0 63 0 1 0 68 2 1 0 5 1 4 ：3 0 2 月2 2 曰3 9 1 0 66 3 X 1 0 61 2 1 0 。4 9 1 0 。 1 3 ：3 0 2 月2 5 目4 2 1 0 67 9 1 0 83 0 10 65 8 1 矿 1 3 ：3 0 2 月2 8 日3 2 1 0 66 9 1 0 65 2 1 0 67 9 1 0 6 1 3 ：3 0 3 月2 曰6 2 1 0 67 5 1 0 63 8 1 0 86 9 1 0 6 1 3 ：3 0 3 月6 日7 2 X 1 0 61 9 1 0 64 6 1 0 85 1 1 0 6 1 3 ：3 0 3 月9 日8 2 1 0 67 9 X 1 0 65 9 X 1 0 62 3 1 0 。 1 3 ：3 0 3 。2 纸机生产状况分析 3 。2 1 纸机生产情况 加药前( 元月1 0 日2 月7 日) 与加药后( 2 月7 日3 月9 日) 纸机卷纸损失时间为 零或卷纸损失时间少于2 0 l O m i n 的班次进行对照比较，统计见表6 。 衰6 纸幅不l # 机( 抄宽2 7 1 0 n n )2 抖机( 抄宽2 4 8 0 哪) “断头” 少于2 0 m i n损时为零少于l O m i n损时为零 合计( 班次) 班次班次班次班次 加药前2 271 524 6 加药后2 81 21 71 16 8 从表6 比较，加药后纸幅每班断头次数明显减少，卷纸损失时间为零的班次由加药前 1 6 0 中国造纸学报2 0 0 5 增刊中国造纸学会第十二届学术年会论文集 的9 个班次增加到达到2 3 个班次。卷纸损失时间少于2 0 1 0 分钟的班次由加药前的3 7 个 班次增加到达到4 5 个班次。 3 2 2 纸机洗流程周期变化情况见表7 。 表7 机台加药前窜碱洗机情况周期( 天)加药后窜碱洗机情况周期( 天) 1 月3 日2 月6 日 1 月9 日 6 2 月1 8 臼 1 2 l #1 月1 6 曰72 月2 7 日( 浆厂停机)9 1 月2 4 日 8 1 月2 8 日43 月1 1 日( 计划)1 2 1 月1 日2 月1 0 日 1 月6 日52 月2 4 日1 4 2 #1 月1 5 臼9 3 月4 日( 复压张紧辊摆动大) 8 1 月2 2 日 7 f 1 月2 9 日 7 2 月3 日 5 If 纸机没有加药前，窜碱洗流程周期4 9 天；加药后纸机窜碱洗流程的周期能延长到1 4 天，比以前洗流程周期延长l 倍。 3 2 3 纸张的外观质量 加药前出现的因烂浆菌引起的孔洞、黄色斑点、针眼等纸病，在添加杀菌剂期间较少 见。完成工段复卷纸比较顺利，卷筒纸接头少。 4 讨论 4 1 杀菌和抑菌效果的评价 评价杀菌和抑菌效果可以从以下两个方面进行。第一方面可称之为“微观测试法”， 即通过微生物培养实验测试杀菌防腐剂加入前后纸浆和网下白水中菌落数来评价杀菌防 腐剂的效果。第二方面可称之为“宏观观察法”，即通过在刚清洗完的纸机上投加杀菌防 腐剂并记录投加后纸机的生产情况、清洗周期和纸品的外观质量( 主要是尘埃度) 的变化及 纸机网部流浆箱、白水池壁上黏液的分布情况，并以此来评价杀菌防腐剂的效果。实际上， 这两个方面往往是同时进行的。通过以上这两个方面的工作就可对杀菌防腐剂的杀菌和抑 菌效果进行综合的评价。 4 2 杀菌防腐剂的基本要求 造纸工业使用的理想防腐剂应该具有如下性质。 4 2 1 高效、快速、广谱的杀菌和抑菌能力，使细菌在短时间内被杀死或使其细胞失去生 长和繁殖能力； 中国造纸学报2 0 0 5 增刊中国造纸学会第十二届学术年会论文集 4 2 2 应具有低毒、易分解和一定的溶解性，用后在一定条件下自行分解，不致或很少对 环境造成污染，对产品用户不会造成伤害； 4 2 3 无刺激性异味，对环境无严重污染或对操作者不会形成不良影响； 4 2 4 对微生物有较长时间的效能，细菌不会在短时间内产生耐药性而导致失效。 4 3 从微生物的检测结果来比较分析，在添加杀菌剂后，l # 机、2 # 机微生物均有所下降。 纸机浆内的微生物从1 0 7 数量级下降到1 0 6 数量级，造纸白水中微生物从1 0 8 数量级下 降到1 0 6 数量级，但是还没有达到理想的微生物数量级，最好控制在1 0 4 “1 0 5 数量级。 4 4 从“宏观观察法”观察，在添加杀菌剂