Abstract
α-Amylases are enzymes employed in paper conservation to remove starch-based adhesives. However, the success of their application can be limited by the transport rate of the enzyme molecules through the paper pores to the substrate. This investigation was focused to monitoring the rate of penetration of the enzyme into hand-made paper and various means of accelerating it. Special attention was paid to using power ultrasound of 20 kHz and a 3 mm diameter sonotrode. The measurement was performed using a vertical static diffusion cell. It was found that the process can be accelerated up to thirty times by using ultrasound. The portability of the results to practical applications was verified on model samples of pasted joints. The work also included testing the effect of the experimental conditions on the catalytic activity of the enzyme and on selected properties of the paper. No negative effect of the ultrasound on ether enzyme activity or average DP of cellulose of the treated paper was determined under the given experimental conditions.
Zusammenfassung
In der Papierrestaurierung werden α-Amylasen für die enzymatische Abnahme von stärkehaltigen Klebstoffen eingesetzt. Allerdings ist die erfolgreiche Applikation dieser Stärke abbauenden Enzyme abhängig vom Eindringverhalten der Enzymmoleküle in die Papiermatrix. Der Beitrag untersucht die Penetrationsrate von Enzymlösungen in Papiere sowie technische Möglichkeiten, das Eindringvermögen der Enzyme zu optimieren. Besondere Aufmerksamkeit wird in diesem Zusammenhang dem Einsatz von Ultraschall gewidmet. Die Untersuchungen des Eindringverhaltens von α-Amylase wurde mit einer vertikalen statischen Diffusionszelle durchgeführt. Es ließ sich zeigen werden, dass die Penetration von Enzymlösungen in die Papiermatrix um das 30-fache gesteigert werden kann, wenn das Material gleichzeitig einer Ultraschallbehandlung unterzogen wird. Die Möglichkeit zu Umsetzung der Resultate in die restauratorische Praxis wird anhand von Modellverklebungen dargestellt. Mögliche Einflüsse einer Ultrachallbehandlung auf die katalytische Aktivität der Enzyme und ausgewählte Papiereigenschaften wurde überprüft. Es konnte kein negativer Effekt der Ultraschallbehandlung auf die Enzymaktiviät oder den Durchschnitts Polymerisationsgrad der Cellulose behandelter Papiere unter den experimentellen Bedingungen festgestellt werden.
Résumé
α-Amylases sont des enzymes utilisées dans la conservation du papier pour enlever des adhésifs à base d'amidon. Cependant, le succès de leur application peut être limité par la vitesse de transport des molécules d'enzyme dans les pores du papier au substrat. Cette enquête a été concentrée à la surveillance du taux de pénétration de l'enzyme en papier fait main et de divers moyens de l'accélérer. Une attention particulière a été consacrée à l'utilisation des ultrasons de pouvoir de 20 kHz et d'un sonotrode. La mesure a été effectuée en utilisant une cellule de diffusion statique verticale. Il a été constaté que le processus peut être accéléré par autant que trente fois en utilisant des ultrasons. La portabilité des résultats à des applications pratiques a été vérifié sur des échantillons modèle de joint collé. Le travail englobe également des tests de l'effet des conditions expérimentales sur l'activité catalytique de l'enzyme et sur les propriétés du papier sélectionné. Aucun effet négatif des ultrasons n'a été observé sous les conditions expérimentales données.
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