लुगदी एवं कागज उद्योग
एंजाइमों का इतिहास
पेपरमेकिंग उद्योग
पेपर शब्द की व्युत्पत्ति पपाइरस नामक पौधे से हुई है। यह पौधा मिस्र में नील नदी के तट पर बहुतायत उगता है। मिस्र के लोगों ने इस पौधे के तने में मौजूद रेशेदार भाग को निकाला और फिर उसे अगल-बगल रखा और सही कोणों पर पार किया। वे इस तरह एक क्रॉस-क्रॉस पैटर्न बनाते थे, और फिर कागज बनाने के लिए इस शीट को दबाया और सुखाया जाता था।
पेपरमेकिंग के इतिहास का पता 105 ईस्वी में लगाया जा सकता है जब त्साई लुन नामक एक चीनी अधिकारी ने शहतूत और अन्य रेशों और कचरे का उपयोग करके कागज की चादरें बनाईं। वहीं से यह दुनिया भर में फैल गया। 14वीं शताब्दी तक यूरोप में बहुत सारी पेपर मिलें स्थापित हो चुकी थीं। तब से बहुत लंबे समय तक पेपरमेकिंग की प्रक्रिया में कोई बदलाव नहीं देखा।
कागज और लुगदी बनाना एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई अलग-अलग घटक एकीकृत होते हैं। यह कच्चे माल से आवश्यक फाइबर को अलग करने के साथ शुरू होता है और इस फाइबर को एक लुगदी में पीटा जाता है। फिर विशेष रसायनों को जोड़कर रंग, रासायनिक, यांत्रिक, जैविक और अन्य कागज घटकों को समायोजित किया जाता है। फिर इस घोल को एक जाली के माध्यम से स्क्रीन किया जाता है।
यह जालीदार लुक ऐसी सामग्री से बनाया गया है जो स्टेनलेस स्टील या पीतल की तरह स्थिर और गैर-संक्षारक है। खुली सतह इस फ्रेम में कागज के आकार को निर्धारित करती है। अंत में, कागज प्राप्त करने के लिए इसे दबाया और सुखाया जाता है। अतीत में, जब कागज बनाने में पर्याप्त तकनीकी विकास नहीं हुआ करते थे, तब कागज एक-एक करके बनाया जाता था, जो एक अत्यंत समय लेने वाली प्रक्रिया थी। फिर विकसित मशीनरी और कागज का बड़े पैमाने पर व्यावसायिक उत्पादन होने लगा। इस क्षेत्र में नवीनतम विकास एंजाइमों का उपयोग है। लुगदी और कागज एंजाइम की तकनीकी प्रगति ने कम समय में संपूर्ण कागज निर्माण उद्योग को बदल दिया है।
एंजाइम का उपयोग
कागज उद्योग में :
पेपरमेकिंग की प्रक्रिया में विभिन्न चरणों में विभिन्न एंजाइमों का उपयोग किया जाता है। कागज उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कुछ प्रमुख और सबसे प्रभावी एंजाइम जाइलानेज, सेल्युलेस, लाइपेज और लैकेस हैं। जाइलानेज एक एंजाइम है जो लुगदी को पूर्व-विरंजन करने की प्रक्रिया में सबसे प्रभावी है। सेल्युलेस का उपयोग फाइबर संशोधन प्रक्रिया को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है। एंजाइमों के साथ पहला औद्योगिक परीक्षण हाल ही में 1980 के दशक के मध्य में किया गया था।
हालांकि शोध बताते हैं कि 1970 के दशक से एंजाइमों का बड़े पैमाने पर स्टार्च संशोधन के लिए उपयोग किया गया था।
ब्लीचिंग के लिए:
ब्लीचिंग रासायनिक लुगदी से लिग्निन को हटाने की प्रक्रिया है। सौंदर्य प्रयोजनों के लिए और कागज की संपत्ति में सुधार के लिए यह एक आवश्यक कदम है। हाल ही में, बड़ी मात्रा में क्लोरीन और अन्य क्लोरीन रसायनों का उपयोग किया जाता है। इन रसायनों के उपयोग के उपोत्पाद बहुत जहरीले होते हैं और पर्यावरण के लिए हानिकारक होते हैं। एंजाइम एक बेहतर, सरल और किफ़ायती विकल्प हैं। लुगदी और कागज एंजाइमों पर आधारित दो दृष्टिकोण हैं जिन्हें खोजा गया है, वे हेमिकेल्यूलेस एंजाइम और लिग्निनोलिटिक एंजाइम हैं। हेमिकेलुलेस एंजाइमों ने गुणों को तोड़ दिया है, और वे व्यावसायिक रूप से लुगदी और कागज एंजाइमों का उपयोग करते हैं। लिग्निनोलिटिक एंजाइम सीधे लिग्निन पर हमला करते हैं, इसलिए वे सबसे प्रभावी होते हैं।
फाइबर संशोधन के लिए:
फाइबर संशोधन में, थर्मोमेकेनिकल पल्प के उत्पादन के दौरान खपत ऊर्जा को कम करने के लिए फाइबर को लुगदी और पेपर एंजाइमों का उपयोग करके संशोधित किया जाता है। इनका उपयोग लुगदी को आसानी से पीटने के लिए भी किया जाता है। क्षारीय पूर्व-उपचार के साथ संयुक्त होने पर वे सबसे अच्छा काम करते हैं।
पिथ को हटाने के लिए:
पिथ लकड़ी का एक घटक है जो वसा, मोम, फैटी एसिड आदि से बना होता है। हालांकि इनमें लकड़ी का केवल 10% हिस्सा होता है, लेकिन ये बहुत समस्याग्रस्त हैं। इस पिथ को हटाने के लिए विभिन्न प्रकार के लुगदी और पेपर एंजाइम जैसे लाइपेस का उपयोग किया जाता है । यह उन समस्याओं को कम करता है जो भविष्य में पिथ के कारण पैदा हो सकती हैं। यह पिथ पेपर मशीन में भी जमा हो जाती है, और इसे एंजाइमों का उपयोग करके आसानी से साफ किया जा सकता है। यह कागज की गुणवत्ता में सुधार करने में भी मदद करता है। यह बहुत ही किफायती भी है।
स्टार्च के संशोधन के लिए:
स्टार्च का उपयोग कागज बनाने के उद्योगों में कागज को आकार देने की प्रक्रिया में किया जाता है। कागज की संभावना को कम करने के लिए आकार दिया जाता है, सूखने पर किसी भी तरल को अवशोषित कर लेता है। यह सुनिश्चित करता है कि स्याही और पेंट सूखने के बाद कागज द्वारा अवशोषित न हों और उस पर बने रहें। यह कागज की सूजन को भी कम करता है। सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने के लिए इस स्टार्च को एंजाइमों का उपयोग करके संशोधित किया जाता है। इससे मिल की काफी बचत होती है।
कागज के पुनर्चक्रण और पर्यावरणीय प्रभाव:
हम सभी जानते हैं कि कागज के उत्पादन का पर्यावरण पर कितना बड़ा प्रभाव पड़ता है। चूंकि कागज लकड़ी से बनाया जाता है, इसलिए इसे पेड़ों को काटने की आवश्यकता होती है। कागज के उत्पादन से कार्बन डाइऑक्साइड जैसी हानिकारक ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन होता है। इससे बड़ी मात्रा में अपशिष्ट पदार्थ भी उत्पन्न होते हैं जो भूमि और पानी को प्रदूषित करते हैं। इस परिदृश्य में, प्रयुक्त कागज का पुनर्चक्रण एक अत्यंत महत्वपूर्ण प्रक्रिया बन गई है। कई कंपनियों ने इस्तेमाल किए गए कागज का पुनर्चक्रण शुरू कर दिया है जो पर्यावरण के लिए बहुत बड़ा लाभ है।
कागज में शोधन चरण के दौरान, लुगदी बनाने में 3-4% लुगदी को 96-97% पानी के साथ परिष्कृत किया जाता है। यह एक रिफाइनर का उपयोग करके किया जाता है। यह कदम लुगदी की जल निकासी दर को परिभाषित करता है। यानी गूदे से कितना पानी निकाला जा सकता है। लुगदी के उच्च जल निकासी का अर्थ है अधिक स्वतंत्रता। लुगदी की उच्च स्वतंत्रता एक ऐसा गुण है जो कागज बनाने में अत्यंत महत्वपूर्ण है। अधिकांश मशीनें लुगदी के लिए बनाई जाती हैं जो कि अधिक मुक्त होती हैं।यदि जल निकासी की दर धीमी है, तो मशीन धीमी गति से काम करेगी। पुनर्नवीनीकरण कागज के गूदे में जल निकासी की दर कम होती है, और यही कारण है कि कई निर्माता मशीनों के धीमे संचालन के कारण इसका उपयोग करना पसंद नहीं करते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया है कि जब ठीक से लागू किया जाता है तो लुगदी और पेपर एंजाइम, पुनर्नवीनीकरण कागज की लुगदी के जल निकासी दर को बढ़ाने में मदद कर सकते हैं। इसका मतलब है कि यह अधिक कागज को रीसायकल कर सकता है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, एंजाइमों के उपयोग से 76 मिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन को बचाने में मदद मिली है। पर्यावरण संरक्षण की दिशा में यह एक सकारात्मक कदम है। कागज उद्योग में इस्तेमाल होने वाले एंजाइम किसी भी उत्पाद की गुणवत्ता को बढ़ाते हैं। वे पर्यावरण के अनुकूल उत्पाद भी प्रदान करते हैं। कम मात्रा में कचरे का उत्पादन करते हुए वे कम कच्चे माल, पानी और ऊर्जा का उपयोग करते हैं।
हाल ही में कागज उद्योग में इस्तेमाल होने वाले एंजाइमों के बारे में काफी शोध और विकास किया गया है। इसे पेपरमेकिंग और पेपर रीसाइक्लिंग उद्योग के भविष्य में अगला सबसे अच्छा तकनीकी सुधार माना जाता है। संभावित रूप से बहुत अधिक क्षेत्र हैं जहां कागज निर्माण की प्रक्रिया में एंजाइमों का उपयोग किया जा सकता है।