工業(yè)殺菌防腐劑在造紙工業(yè)中的應(yīng)用
2014-12-09 19:36:59
天緯化學(xué)
4295
摘要:介紹了造紙工業(yè)中發(fā)生的微生物危害;消除微生物危害的方法;常用的殺菌防腐劑的
特性和發(fā)展動向;造紙工業(yè)新型工業(yè)化對殺菌防腐劑提出的要求;殺菌防腐劑在制漿抄紙系
統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展。
關(guān)鍵詞:微生物危害;殺菌劑;防腐劑;造紙化學(xué)品;異噻唑啉酮
微生物是自然界生態(tài)平衡中一個必要的組成環(huán)節(jié)。由細(xì)菌、霉菌、酵母菌和藻類等導(dǎo)致的微生物危害，如材料的腐爛等迫使人們長期以來采用各種方法與微生物的危害進(jìn)行斗爭。殺菌防腐問題一直是產(chǎn)業(yè)界和科技界關(guān)注的課題。
在制漿、抄紙和加工紙生產(chǎn)過程中，存在微生物生長的適宜條件，如果不加以控制或控制不當(dāng)，就會發(fā)生微生物危害。因此，常用殺菌防腐劑控制微生物危害。雖然制漿造紙工業(yè)使用殺菌防腐劑的歷史悠久，但是隨著時代的發(fā)展和科技進(jìn)步，制漿造紙工業(yè)使用的殺菌防腐劑正在向著新型工業(yè)化方向發(fā)展。
1 造紙工業(yè)中微生物的存在
制漿、抄紙涂布紙(加工紙)生產(chǎn)和紙張貯存、使用過程中，往往存在適宜微生物生長繁殖的條件，一旦溫度、pH、水分、營養(yǎng)源、微量元素合適，微生物就會滋生繁殖(表1)。
表1 微生物的生長條件[1]
|
條件 |
細(xì)菌 |
霉菌 |
真菌 |
藻類 |
光照
理想的pH
理想的溫度/℃
營養(yǎng)源
微量元素
氧氣 |
-
微堿性
25~40
C、H、N
+
O2或SO42-或NO3-等 |
-
微酸性
20~35
C、H、N
+
O2 |
-
微酸性
20~35
C、H、N
+
O2 |
+
自然條件
15~30
CO2
+
O2 |
注:“+”表示起作用;“-”表示不起作用。
制漿原料是木材等天然纖維，往往含有多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、樹脂成分，成為微生物的營養(yǎng)源。在溫度、pH、水分合適的條件下，微生物就會大量繁殖。氧氣存在條件下，好氧菌得以滋生繁殖;在缺氧條件下，厭氧菌往往在設(shè)備、貯槽、管道的死角滋生繁殖。因此，不論有氧還是缺氧，紙漿都容易發(fā)生微生物危害，這就是貯存的紙漿會變成腐漿的原因。在正常生產(chǎn)過程中，設(shè)備、貯槽、管道的死角處也可以腐敗或形成生物膜，從而發(fā)生微生物危害。
在抄紙過程中，往往要加入各種輔助物料(如填料等)和添加劑--功能性添加劑(增強(qiáng)劑、施膠劑等)和過程性添加劑(如樹脂障礙控制劑和消泡劑等)。添加劑和涂料的微生物污染可能有許多來源，這些來源包括:物料含有微生物或微生物的孢子;新鮮水未經(jīng)處理或處理不當(dāng)。
淀粉及淀粉衍生物 淀粉是一種理想食品，微生物為了生長，將淀粉組分經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰８瘮×说牡矸圩鳛樵鰪?qiáng)劑或涂料成分，都不可能獲得最優(yōu)性能。產(chǎn)生了微生物問題，可以從粘度下降或pH降低得到證實(shí)。事實(shí)上，蒸煮過的淀粉并不能永久消除微生物危害，在貯存、運(yùn)輸和使用過程中都會重新發(fā)生微生物危害。淀粉從紙機(jī)返回至施膠壓榨流量槽，可能使蒸煮過的淀粉被帶有活性的細(xì)菌污染。淀粉及其衍生物一旦被污染，重新蒸煮或添加殺菌防腐劑不能使淀粉及其衍生物的施膠性能復(fù)原。淀粉衍生物如氧化淀粉、接枝淀粉、酸性淀粉及淀粉磷酸酯等仍具有強(qiáng)大的生物降解性，同樣可能存在不同程度的微生物危害。
蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)粘合劑(如干酪素、豆酪素等)在涂料組分在中常常和其他粘合劑(如丁苯膠乳、丙烯酸膠乳等)一起使用。微生物很容易降解大的蛋白質(zhì)分子，粘度大幅度降低時，通常只出現(xiàn)pH輕微地降低。pH開始降低不久，蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，同時產(chǎn)生惡臭氣味和出現(xiàn)產(chǎn)品脫色現(xiàn)象。
合成膠乳 SBS、EVA和丙烯酸膠乳是最常用的合成粘合劑。生物體可能使膠乳組成中的樹脂、分散劑和穩(wěn)定劑遭到破壞。由于這種破壞不伴隨pH降低或粘度降低，故這種降解破壞比較難于發(fā)現(xiàn)。涂料對原紙的粘著力差，顏料固著能力低和強(qiáng)度不合格，可能就是腐敗的證明。
施膠劑[26] 松香系施膠劑是最常用的施膠劑。早期的松香系施膠劑是酸性施膠劑，其主要組成是松香或改性松香以及分散劑，適合真菌和霉菌的生長和繁殖;自二十世紀(jì)八十年代以來發(fā)展起來的松香系中性施膠劑和AKD中性施膠劑是由松香及衍生物或AKD原粉和分散劑組成的，都適合細(xì)菌的繁殖生長。
填料 和淀粉及蛋白質(zhì)不同，填料--高嶺土、沉淀碳酸鈣、研磨碳酸鈣、滑石和二氧化鈦--不是微生物的營養(yǎng)源，但是它們含有分散劑，對其性能的影響很關(guān)鍵。如果分散劑遭到降解，則可能引起粘度的改變。涂布表面細(xì)料偶然的微絮聚現(xiàn)象，可能部分是由于填料中的分散劑分解作用引起的。硫酸鹽還原細(xì)菌，甚至可以引起填料變黑及產(chǎn)生硫化氫。這種現(xiàn)象常常在高嶺土保存不適當(dāng)?shù)那闆r下出現(xiàn)，這種高嶺土必須返回高嶺土廠進(jìn)行再漂白及處理才能回用[2]。
涂布紙[26]由于存在微生物的營養(yǎng)源，在適宜的條件下容易霉變。新型紙品例如果袋紙，由于在農(nóng)田或冷庫等潮濕條件下使用，也容易滋生霉菌。夏季銅板紙和衛(wèi)生紙常常發(fā)生霉變。因此，食品用紙及與人體接觸的紙品如衛(wèi)生紙?jiān)诔鰪S后仍然需要在一定時期內(nèi)保持適當(dāng)?shù)目咕烂够钚?。所以，成紙的抗菌防霉問題也是一個值得關(guān)注的新問題。