作為造紙原料,淀粉是除纖維、填料之外使用量最大的組分,它包括原淀粉、陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉等多種,廣泛用于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)、助留、表面施膠、乳化穩(wěn)定等目的。
一般情況下,淀粉都需要被蒸煮和糊化(cooking & pasting, or gelatinization)后再使用。淀粉的蒸煮分為間歇式和連續(xù)式兩種。其中間歇式的裝備比較難簡單易控,一般適用于淀粉消耗量少的場合。連續(xù)式蒸煮常采用噴射式蒸煮器,它具有煮后產(chǎn)品更均一、淀粉分子水化更徹底、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn),適合于淀粉消耗量大的場合。
但看似簡單的蒸煮,過程控制非常重要:
1.?將干淀粉稀釋成漿狀的懸浮液時(shí),稀釋水的水溫控制在30-38oC之間可避免淀粉顆粒體黏連,否則在后續(xù)的分散和蒸煮過程中可能會(huì)帶來一些麻煩;
2.?在間歇蒸煮過程中,隨著溫度的上升,淀粉顆粒不斷吸水,淀粉分子間的結(jié)合被解離或破壞,淀粉粒子的體積持續(xù)膨脹;膨脹程度最大時(shí)的溫度被稱為凝膠化(gelatinization)或糊化溫度(pasting temperature),這個(gè)溫度一般為55-80oC;繼續(xù)加熱淀粉進(jìn)一步水化,同時(shí)淀粉液的粘度逐漸達(dá)到最大;然后淀粉粒子的邊緣開始破碎,淀粉分子以以小聚集體的形態(tài)的形態(tài)遷移到水相,加熱繼續(xù)提供的能量使水分子進(jìn)入到淀粉分子之間,淀粉分子獲得最好的分散。
3.?連續(xù)蒸煮與間歇蒸煮顯著的不同是前者采用加壓蒸煮(間歇蒸煮一般不加壓),即在超過水正常沸點(diǎn)的溫度下對(duì)淀粉持續(xù)加熱幾分鐘,然后讓淀粉懸浮液通過一個(gè)回壓閥,壓力被突然釋放到常壓時(shí)產(chǎn)生極高的湍流和剪切,淀粉粒子在內(nèi)外壓力差的作用下快速破裂,其分子完全進(jìn)入分散和溶解狀態(tài)。該過程一般被稱為熱機(jī)械轉(zhuǎn)換過程。如果蒸煮的同時(shí)使用了酸或氧化劑,那么該過程被稱為熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程,后者一般導(dǎo)致更低的粘度。對(duì)于連續(xù)蒸煮,淀粉供應(yīng)商一般建議蒸煮溫度盡量低一些,以避免淀粉分子的降解。高于實(shí)際需要的溫度進(jìn)行的蒸煮被稱為過度蒸煮。一般來講,蒸煮溫度低于140oC淀粉的分子量不會(huì)被明顯降低。
海默生在線粘度計(jì)在淀粉蒸煮過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測淀粉粘度變化,為蒸煮過程提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù):
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