Fungos e fabricação de papel
Os fungos têm um impacto significativo na economia da fabricação de papel e no uso final de papel e produtos que empregam componentes relacionados com papel. O artigo, na prática, é um derivado de madeira, e fungos que possuem enzimas degradadoras de celulose podem impactar valor e utilidade de vários tipos de produtos. Os fungos também têm um impacto econômico negativo impacto sobre a celulose produzida durante a fabricação do papel. Contaminação por impactos de fungos sobre a qualidade e muitas vezes a segurança do produto para o usuário final. Materiais de embalagem usados em climas quentes e úmidos pode ser infestado com mofo que afeta o valor ea segurança de o produto embalado. Materiais de construção se placa de parede de gesso, o papel de frente para materiais de isolamento, ou telhas do teto podem sustentar fungos e causar inúmeros problemas.
Estes fungos criam uma questão estética, funcional e, em última instância, de segurança para os ocupantes em uma habitação infestada de fungos. Os esporos fúngicos estão ligados à alergia, asma e vários distúrbios pulmonares relacionados. Nos EUA, 3 e 5 milhões de toneladas de painéis de parede de sucata acabam em aterros todos os anos, o que também pode criar problemas ambientais por fungos. Esta revisão artigo descreverá esses problemas e estratégias para minimizar o impacto adverso papel por fungos. No entanto, os fungos também são utilizados de forma benéfica para melhorar o papel manufaturar removendo componentes prejudiciais no papel e pode ajudar em sua produção.
Introdução
Esta revisão considera o papel dos fungos na fabricação de papel. Há um papel benéfico, bem como o esperado deletério impacto de fungos no papel. Fungos são utilizados para remover gratuitamente cetonas esteróides esterificadas que impedem a formação de pitch prejudicial em madeira de eucalipto (Martinez-Inogi et al., 2001). O pitch é um material oleofílico de baixo peso molecular depósitos durante a fabricação de papel causando furos no papel. As várias abordagens para o uso de fungos para remover indesejáveis componentes de madeira para fazer papel serão descritos. As enzimas também atacam a hemicelulose, favorecendo a despolimerização desejada (Suurnakki et al., 1997).
Os fungos também desempenham um papel positivo papel no processo atual de fabricação de papel. Biobleaching reduz o uso de produtos químicos convencionais de branqueamento e melhora a celulose e a qualidade final do papel melhorando brilho, comprimento de ruptura, índice de ruptura, índice de ruptura e produção industrial (Jimenez et al., 1997). Isso é realizado com enzimas de origem fúngica, como xilanases (Sandal et al., 1997). Os benefícios ambientais são derivados de a redução no uso de produtos químicos reduzindo a toxicidade do efluente e carga de poluição. Os fungos filamentosos podem ser usados como matéria-prima material para fazer papel de alto brilho com escrita aceitável qualidade de impressão (Yamanak et al., 1992; Van Horn e Shema, 1957).
Os fungos também podem causar problemas graves para o fabricante de papel e no produto final. Polpa úmida é uma fonte ou matéria-prima material para a fabricação de papel e, em 2007, 40,4 milhões toneladas foram enviadas ao redor do mundo. Produção de celulose envolve adicionando grandes quantidades de água para produzir a polpa e energia é necessária para remover a maioria da água conteúdo para minimizar a infestação por fungos que pode dramaticamente diminuir o valor econômico da celulose. Hoje há uma grande ênfase no uso de fibra reciclada para fins ambientais razões e estas fibras são muitas vezes fortemente contaminados com matéria orgânica aumentando a tendência para o crescimento de fungos.
Fungos como parte do processo de fabricação de papel
Enquanto existem produtos comerciais para remover o breu da madeira, Martinez-Inogi et al. (2001) melhorou o processo encontrando fungos que foram capazes de remover o sitosterol livre e esterificado. Um tratamento de 1e2 semanas com Phlebia radiata ou Poria subvermispora permitiu uma remoção de 70% de esteróis com apenas uma perda de madeira moderada de 1e4%. Biobleaching utiliza enzimas para preparar polpa para fabricação de papel. Melhorias são documentadas em brilho, índice kappa, rendimento, quebra de comprimento, índice de ruptura e índice de ruptura com xilanases mais enzimas frequentemente utilizadas (Jimenez et al., 1997). Um comercial xilanase recombinante aumenta o brilho do polpa branqueada reduzindo a quantidade de cloro tipicamente usado em tratamentos convencionais (Sandal et al., 1997) um processo melhorado do ponto de vista ambiental. O processo de fabricação de papel, muitas vezes leva à produção de produtos tóxicos compostos organoclorados devido ao uso de cloro oxidantes durante o branqueamento do papel. Bajpai e Bajpai (1997) enzimas fúngicas identificadas capazes de remover tais produtos químicos de efluentes da planta de branqueamento. A pesquisa também mostrou que os fungos podem ser usados para biopulp madeira. A madeira é descascada, lascada e cozida no vapor, reduzindo flora microbiana natural. O material é então inoculado com os fungos biopulpe e os chips empilhados ventilados com ar filtrado e umidificado por 1e4 semanas. Este processo pode proporcionar uma poupança de energia de pelo menos 30% e também moinho produz até 30%, além de aumentar a resistência do papel do papel acabado (Shukla et al., 2004).
Além disso, os fungos podem ser uma matéria-prima para fazer papel. O micélio fúngico e as fibras convencionais são combinados para fortalecer o papel e esta combinação é particularmente útil quando são utilizadas fibras recicladas. Yamanak et al. (1992) Fusarium solani cultivado com polpa de folhas largas a 28 C 2 dias após o qual a cultura foi filtrada e lavada para reter o complexo micelial de fibra. Uma patente de 1954 descreve em detalhe, a fabricação de papel altamente flexível e de alto brilho com qualidades de impressão e escrita aceitáveis com fungos micélio, perfazendo 10% do conteúdo do papel. Além do que, além do mais, um papel transparente também possuindo impressão e propriedades de escrita continham 90% de micélios fúngicos (Van Horn e Shema, 1957).
Destruição fúngica de papel
Os fungos desempenham um importante papel ecológico na decadência papel e é historicamente problemático para a indústria de papel (Acree, 1915). Sabe-se que uma família de enzimas participa na quebra de celulose em glicose. O mecanismo de atividade de celulase como retratado na Fig. 1 foi elucidado por Matthew et al. (2008). Outros pesquisadores mostraram variações nas celulases produzido dependendo das espécies de fungos (Bhat e Maheshwari, 1987) e pelo menos oito famílias diferentes de celulases foram identificadas (Samejima e Kiyohiko, 2004). Os fungos mais comuns associados à degradação de papel são mostrados na Tabela 1.Esta destruição fúngica da celulose pode ter impacto na fabricação de papel. A polpa reciclada é tornando-se uma fonte mais comum para a fabricação de papel e material de embalagem para fins ecológicos e econômicos razões. A polpa reciclada é freqüentemente armazenada em condições a partir da perspectiva de prevenir a infestação de mofo e é frequentemente contaminado com materiais alimentares. Papel fabricado com polpa adulterada de molde pode sofrer um 50% perda de força e perdas de brilho no acabamento produto (Meng, 1998) (ver Figs. 2 e 3). Estes dados comparam material fresco com pasta armazenada coberta ou descoberta.
A redução do esmagamento / peso base do anel indica um resistência ao material de embalagem acabado (Fig. 3). A fotografia abaixo fornece um exemplo de um Penicillium espécies que crescem na polpa (Fig. 4). Produtos construídos em papel / cartão, quer construindo materiais ou materiais de embalagem, pode ser comprometida decaimento fúngico. Este decaimento fúngico pode afetar o valor, utilidade e segurança do produto final. Placa de parede de gesso em os Estados Unidos são utilizados em quase 90% do interior acabado superfícies em edifícios com base em um estudo da EPA. Este mesmo estudo Estima-se que 40% de todas as casas na América do Norte têm fungos problemas de contaminação (Figs. 5 e 6). O rápido crescimento e dispersão de esporos de fungos pode induzir alergia e asma episódios para os ocupantes. Estes efeitos na saúde podem ser mais grave com imunologia, pulmonar e até oncogénica distúrbios Os fabricantes responderam a este problema fazendo placa de parede de gesso resistente ao molde. Dois estratégias são empregadas atualmente para superar este problema.
A primeira é a incorporação convencional de fungicidas a a placa da parede e vários fungicidas comerciais estão disponíveis e são utilizados comercialmente (Tabela 2). Estes fungicidas são usados em materiais de embalagem, o papel de frente para casa isolamento, e sobre os revestimentos de telhas de teto de papel. A outra estratégia é substituir os materiais à base de celulose suscetível ao crescimento de fungos com materiais resistentes. Uma manufatura de placa de parede de gesso substitui o papel com um tapete de vidro, resultando em um produto com suscetibilidade reduzida a infestação fúngica. No entanto, este material realiza diferentemente do que a placa de parede de gesso convencional para o fim usuário, especificamente no esforço necessário para o corte e tem que ser tratado de forma mais trabalhosa em comparação com placa de parede convencional e é uma grande desvantagem técnica para esta estratégia.
Uma patente de 2007 para fabricação de fibra de celulose com biocidas, como o amônio quaternário e o brometo proporcionando maior bioestabilidade ao ataque de fungos (Jewell and Reimer, 2007). Murtoniemi et al. (2003) estudaram a influência de composição sobre o crescimento de Stachybotrys chartarum em placa de parede de gesso. Placa de parede foi feita sem amido em o núcleo e forro ou se o núcleo de gesso foi dessulfurado mostrou crescimento fúngico inibido. Biocidas incorporados enquanto funcional, no entanto, levou à produção de esporos com citotoxicidade ainda maior para as células animais. Outro estudo examinado a influência de vários enchimentos, como caulim e titânio dióxido de carbono no crescimento de fungos, coloração e o papel Nyuksha (1969). Produtos naturais, tais como óleos essenciais de cravo e canela e orégano são relatados para retardar o crescimento de fungos (Rodriguez et al., 2007). Serano et al. (2005) (Fig. 7) fungos podem afetam o papel de maneiras mais sutis do que a destruição evidente do teor de celulose. Obra de arte e documentos históricos pode ser adversamente afetado por fungos devido à produção de pigmentos coloridos que mancham e impregnam o papel.
Szczepanowska e Lovett (1992) investigaram vários fatores que influenciam a produção de manchas por vários fungos que crescem papel. Temperatura, pH e luz foram variados com quatro cepas fúngicas (Chaetomium globosum, um degradador muito ativo de papel, Fusarium oxysporum, Alternaria solani e Penicillium notatum) e os resultados foram pontuados com base no grau de coloração visível do papel. O efeito do pH foi examinado entre 5 e 8 com condições ácidas favorecendo os fungos crescimento em pH 5.0 foram a produção de manchas foi mais pronunciado.
Uma exceção notável foi C. globosum, que produziu coloração igualmente em todos os pHs testados. Produção de manchas para os outros três fungos de teste seguiram uma correlação direta com pH sem mancha produzido a pH 8,0. O crescimento ocorreu graus variados no pH elevado para os três fungos. A. Solani não cresceu a pH 8,0 enquanto P. notatum e F. oxysporum cresceu para graus iguais, independentemente do pH ser ácido ou básico. A temperatura e seu impacto no crescimento fúngico estudou extensivamente por Wolf e Wolf (1947). Este trabalho mostraram que as temperaturas nos fungos 30 e 50 C cresceram e também nas temperaturas elevadas de 30 e 37 C.
O crescimento ótimo foi evidente entre 22 e 29 graus. comparação, o estudo de Szczepanowska e Lovett (1992), nenhuma das quatro estirpes cresceu a 40 C. C. globosum foi único em crescer o melhor a 37 C. Os outros 3 fungos de teste foram adversamente afetado pela temperatura elevada, P. notatum foi incapaz de crescer e enquanto o crescimento foi inibido por F. oxysporum e A. solani. O último parâmetro físico examinado foi a influência da luz no crescimento de fungos no papel. Wolf and Wolf (1947) também olhou para a luz e encontrou estímulos e influências inibitórias foram evidentes com diferentes fungos. No estudo de Szczepanowska e Lovett (1992), a luz foi uma influência positiva no crescimento e na produção de corantes. A produção de corantes por F. oxysporum foi aumentada com luz exposição em comparação com o crescimento no escuro. Szczepanowska e Lovett (1992) também examinaram o uso de solventes para remover manchas no papel como um possível tratamento corretivo para fungos papel manchado. Os principais pigmentos responsáveis pela coloração pelos quatro fungos teste foram caracterizados. Citronen e xantoctilina são antibióticos de cor amarela produzidos por P. notatum (Rothe, 1950; Lobo e lobo, 1947). Chaetomidina é um pigmento extraído de espécies de Chaetomium e foi encontrado para ser idêntico ao oosprein de Oospora colorans (Itabashi et al., 1955). Preto intracelular semelhante à antraquinina pigmentos de Alternaria foram isolados e identificados como altersolanóis (Stoessl, 1969; Zaprometova et al., 1971).
Caracterização geral de manchas fúngicas por Stoessl (1969) sugerem uma semelhança com ácidos húmicos e melaninas. Enquanto vários solventes foram utilizados para avaliar a remoção de manchas, sucesso muito limitado foi observado. As exceções foram 1,4 dioxano, que foi capaz de remover completamente as manchas de F. oxysorum e removeu a maior parte da coloração causada por C. globosum e P. notatum. N, N dimetilformamida significativamente removeu as manchas causadas por C. globosum e P. notatum. Os papéis após a secagem foram testados quanto a qualquer impacto qualidade do papel e sem alterações detectáveis em força ou dimensionamento foi medido. Esses solventes têm questões de inflamabilidade e toxicidade são relevantes para seu uso.
Conclusões
Esta revisão destaca o impacto positivo e negativo que fungos podem impor no papel. Os aspectos destrutivos dos fungos são consequências reais diárias que impõem graves impacto para os fabricantes de papel e, subsequentemente, questões de saúde para as pessoas quando esses materiais se tornam colonizados devido à liberação de esporos fúngicos em áreas internas ambientes. Embora a incorporação de fungicidas seja destinada a reduzir os impactos negativos do crescimento de fungos, continuando
O esforço deverá continuar a elucidar novas abordagens para reduzir o impacto negativo dos fungos no papel, tanto durante o processo de fabricação e pós-produção.
Referencias
- Acree, S.F., 1915. Destruction of wood and pulp by fungi and bacteria. Pulp and Paper Magazine 17, 569e571.
- Bajpai, P., Bajpai, P.K., 1997. Reduction of organochlorine compounds in bleach plant effluents. Advances in Biochemical Engineering Biotechnology 57, 213e259.
- Bhat, K.M., Maheshwari, R., 1987. Sporotrichum thermophile growth, cellulose degradation and cellulase activity. Applied and Environmental Microbiology 53, 2175e2182.
- Itabashi, M., Murakami, Y., Nishikawa, H., 1955. Biochemistry of the filamentous fungi. Tohoku Journal of Agricultural Research 5, 281e283.
- Jewell, R.A., Reimer, J.A., 2007. Method for producing cellulose fibre having improved biostability and the resulting products. U.S Patent 7,244,338.
- Jimenez, L., Martinez, C., Perez, I., Lopez, F., 1997. Biobleaching procedures for pulp from agricultural residues using Phanerochaete chrysosporium and enzymes. Process Biochemistry 32, 297e304.
- Martinez-Inogi, M.J., Gutierrez, A., del Rio, J.C., Martinez, M.J., Martinez, A.T., 2001. Time course of fungal removal of lipophilic extractives from Eucalyptus globulus wood. Journal of Biotechnology 84, 119e126.
- Meng, M., 1998. Fibre Storage in Beverage Cartons a Study of Fibre Deterioration During Storage. Proceedings, 1998 Tappi Recycling Conference. Tappi. Press, Atlanta, Ga, pp. 97e115.
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