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常用表面施胶淀粉的制备工艺

2015-04-14

  目前,越来越多的定量给料螺旋机包装纸制造商都开始采用表面施胶工艺。定量给料螺旋机引发此趋势的原因,其一是成纸质量要求的不断提高,定量给料螺旋机包装纸(特别是瓦楞纸)都趋向于低定量、定量给料螺旋机高强度、重施胶度,同时水泥管双线送料机由于废纸的回收利用率越来越高,定量给料螺旋机浆料将越来越差,定量给料螺旋机而表面施胶可以改善定量给料螺旋机、弥补这一缺陷,实现提升成纸强度;其二是表面施胶的成本大大低于浆内施胶,施胶成本低,定量给料螺旋机施胶可控性好于浆内施胶;定量给料螺旋机其三是采用表面施胶后湿部系统可以不添加施胶剂和硫酸铝等,定量给料螺旋机白水的清洁度和循环回用率大幅提升,可以大大降低废水处理的压力甚至做到零排放;定量给料螺旋机其四是表面施胶可以改善成纸的印刷性能。

  在造纸上,以淀粉为主用作表面施胶的形式主要有三种:定量给料螺旋机变性淀粉单独施胶、变性淀粉配合表面施胶剂施胶、用原淀粉自制施胶变性淀粉配合表面施胶剂施胶。定量给料螺旋机目前应用比较多的是后二者,定量给料螺旋机最多的是用原淀粉自制施胶淀粉施胶,其优势主要有三点:a、定量给料螺旋机成本低廉,每吨自制施胶淀粉要比外购成品淀粉低l000元左右,定量给料螺旋机b、制备工艺比较简单,质量好控制,c、定量给料螺旋机可以根据纸机的实际情况和成纸要求对淀粉糊液指标进行优化。

  1 酶转化淀粉的制备工艺流程定量给料螺旋机及其应用于表面施胶的优劣势

  1.1连续转化、蒸煮自动化工艺

  目前大型造纸商基本上采用自动化转化工艺,水泥管双线送料机其工艺流程如下:

  1.1.1投料。将外购的原淀粉投入底部带有螺旋输送机的料仓内。水泥管双线送料机注意防止杂物进入料仓。水泥管双线送料机由于在投料过程中会产生大量粉尘,水泥管双线送料机为保护操作人员健康,水泥管双线送料机料仓需连接脉冲袋式除尘器。水泥管双线送料机每批进厂原料都需取样,严格按质量标准检测。

  1.1.2分散。分散槽带有电子秤装置。水泥管双线送料机在加入设定好的数量的水和杀菌剂后,搅拌器启动,转速一般在500rpm左右,此时淀粉通过螺旋输送机加入到分散槽,螺旋输送机电机与电子秤联锁,水泥管双线送料机达到规定加入量时自动停止。分散完毕后分散槽内要求不能有沉淀、漂浮物和块状物。

  分散好的淀粉悬浮液通过水泥管双线送料机50—80目过滤器送至带搅拌器的贮存槽贮存。淀粉悬浮液极易沉淀水泥管双线送料机,贮存槽搅拌器须保持50rpm左右的转速。有条件的话,水泥管双线送料机分散槽可设在贮存槽上一层楼面,以便物料通过重力输送。

  1.1.3加酶。一般采用在线连续添加方式。水泥管双线送料机加酶计量泵同淀粉悬浮液泵联锁,水泥管双线送料机根据配比控制加酶计量泵的变频电机的频率,从而实现精确添加。

  1.1.4加温转化。(当淀粉糊贮存槽液位水泥管双线送料机达到既定的低位时)淀粉被泵送到带有蒸汽加温和搅拌器的转化槽内。水泥管双线送料机转化温度一般控制在60~80℃,水泥管双线送料机因酶的型号不同转化温度会有所差异,水泥管双线送料机淀粉在转化器内的转化时间在15min左右,转化槽搅拌器转速50~60rpm,以保证转化均匀。水泥管双线送料机转化情况通过监测物料的粘度来确定,粘度检测装置通过在小回路泵送物料时的电流等自动测定物料粘度。一旦达水泥管双线送料机到预定的粘度,即达到期望的转化要求,物料即被泵送至连续蒸煮器糊化。

  1.1.5在连续蒸煮器内,高温高压的蒸汽被直接加入到物料管道内,水泥管双线送料机淀粉液被瞬间加热,高温差和压力使得淀粉迅速吸水膨胀、分裂、糊化,同时物料内的酶水泥管双线送料机也失去了活性,反应中止。蒸煮后的水泥管双线送料机淀粉糊经加热水在线稀释到预定固含量(同时达到降温的目的)后送入贮存槽贮存。糊化温度控制在125℃左右,太低会造成糊化不完全。连续蒸煮器的蒸汽自动阀、温度传感器和淀粉泵变频电机联锁,水泥管双线送料机控制糊化温度的稳定。

  1.1.6 糊液贮存槽的温度控制在60℃以上,采用夹套槽通蒸汽保温。水泥管双线送料机保持搅拌速度30~40rpm。

  1.1.7 胶料计量上机:可根据纸机需要,选择变频泵或恒速泵。水泥管双线送料机施胶剂的计量泵可与产纸量(定量、车速)联锁,水泥管双线送料机也可以和上施胶机的淀粉总含固量联锁。水泥管双线送料机可采用热水在线稀释的方式,满足不同施胶机的需要。

  为防止管道内的淀粉悬浮液沉淀及管道内的糊液吸附管壁,水泥管双线送料机保持管道洁净,防止细菌滋生,除使用杀菌剂以外,制备系统应设置冲洗管道和自动清洗程序。

  连续转化的优点是,自动化程度高,制出的糊液指标比较稳定,水泥管双线送料机劳动强度小,缺点是投资比较大,对维护人员的要求高,适合大厂水泥管双线送料机采用。

  1.2 间歇转化、蒸煮自动化水泥管双线送料机工艺

  此法原理与上法相同,只是转化、水泥管双线送料机糊化在一个槽内进行,手动操作。为多数小厂采用。工艺流程如下:

  1.2.1 加人计算好量的水,开搅拌器,加入淀粉分散完毕后计量加酶,水泥管双线送料机搅拌器转速为50~60rpm。

  1.2.2 在25~30min内加温到反应温度,水泥管双线送料机并保温l0~15min。

  1.2.3 在10~15min内升温到95℃,此时淀粉酶失活,反应终止,水泥管双线送料机保温10min后将糊液打入带夹套保温的贮存槽。

  1.2.4 稀释、贮存。在糊液贮存槽内加入水泥管双线送料机计算好的热水调节固含量和温度,水泥管双线送料机并保持糊液温度不低于60℃。可根据需要添加少量片碱调节上机pH值。

  1.2.5 施胶剂连续添加,也可在贮存槽内间歇添加。水泥管双线送料机间歇添加须考虑施胶剂的耐温性。

  间歇转化的优点是,设备简单,维护简单,投资小,缺点是,水泥管双线送料机批次与批次之间的糊液质量可能有波动,劳动强度稍大。

  1.3工艺要点

  1.3.1 淀粉酶一般采用中温α-淀粉酶,酶活力一般为2000~3000u/ml(60℃、PH6.0条件下,水泥管双线送料机1毫升酶液1小时液化可溶性淀粉1克成为糊精为1个酶活力单位。用u/ml表示;一般按每克淀粉用4~10个单位计算。水泥管双线送料机酶的活性也有用wv/ml表示的。)。其作用机理为水解淀粉的α-1,4葡萄糖苷键,水泥管双线送料机将淀粉的长分子链水解为短分子链,酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速下降,水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖等。由于酶、淀粉的种类不同等原因,水泥管双线送料机酶的用量在0.05%-0.6%(对淀粉绝干量)。反应温度在60~80℃之间,温度太高反应速度会加快,但失活速度也会加快,水泥管双线送料机温度太低反应时间又会太长。pH范围为5.5~7.5,最适宜的PH范围6.0~7.0。有些品牌的酶要求低温贮存,需要配置冷藏柜。

  1.3.2 工艺水中钙离子浓度过高会影响转化,造成糊液粘度过高,水泥管双线送料机影响施胶。在硬水地区和季节性硬水地区,应使用去离子水。

  1.3.3 有资料显示,生产用水含铁量高或硬度大,水泥管双线送料机可能产生絮凝物。

  1.3.4 蒸汽含水量会影响最终固含量,注意控制蒸汽含水量。水泥管双线送料机为保证糊化温度和固含量,应使用蒸汽专管。

  1.3.5 由于木薯原淀粉中水泥管双线送料机支链淀粉的比率比较高,高达83%以上,水泥管双线送料机原淀粉最好使用木薯淀粉。也可以使用玉米淀粉或小麦淀粉,但要注意,小麦淀粉的蛋白质含量过高时,会影响转化。在淀粉种类发生变化时,要适时改变酶的用量;在采用间歇蒸煮的工厂,还要注意调整糊化升温曲线。水泥管双线送料机淀粉的迸厂检测可参照工业薯类淀粉国家标准。

  1.3.6 淀粉悬浮液的固含量控制在20%-25%,淀粉的加入注意要匀速,水泥管双线送料机加人速度不能太快,否则容易产生结块现象。

  1.3.7 定期用碱液串洗工艺管道,水泥管双线送料机去除管壁附着物。

  1.4 酶转化淀粉用于表面施胶的优点是胶液粘度低,流动性好水泥管双线送料机,透明度较高,其不但可以吸附在纸面上,还可以向纸内渗透,提高纤维结合力,改善成纸的表面强度、水泥管双线送料机外观和印刷性能。水泥管双线送料机酶转化淀粉与各种类型的表面施胶剂的配伍性也很好。酶转化淀粉的制备简单,转化均匀,后期施胶波动小,省时、省费用,无污染。其缺点是,对水的要求高,酶的保存比较复杂。

  2 氧化淀粉的制备工艺流程及其应用于表面施胶的优劣势水泥管双线送料机

  2.1 这里介绍目前较多造纸商所采用的次氯酸盐或过水泥管双线送料机硫酸盐(如过硫酸铵)氧化淀粉工艺。其工艺流程如下:

  2.1.1 加入计算好量的水,开搅拌器,加入淀粉分散好后加入规定重量的氧化剂,水泥管双线送料机并搅拌均匀。搅拌器转速为50~60rpm,淀粉悬浮液的固含量控制在20%-25%,氧化剂的用量根据最终粘度等工艺要求调节(过硫酸铵的用量为0.3%-0.5%)。

  2.1.2 在25~30min内加温到95℃,并保温30~40min。添加少量片碱调节pH终止反应,水泥管双线送料机也有厂家不加碱。可根据需要添加适量的硫酸铝。

  2.1.3 贮存。将糊液打人带夹套保温的贮存槽。加入热水调节固含量至l0%左右水泥管双线送料机,同时起到降温作用。保持糊液温度不低于60℃。

  2.1.4 施胶剂连续添加,也可在贮存槽内间歇添加。水泥管双线送料机间歇添加须考虑施胶剂的耐温性。

  2.2 工艺要点

  2.2.1 原淀粉一般使用玉米淀粉或小麦淀粉,以玉米淀粉居多。工厂实例证明,水泥管双线送料机当淀粉的蛋白质含量过高时,会影响氧化,造成糊液粘度过高。

  2.2.2 氧化剂最好在淀粉完全分散好后再缓慢加入,水泥管双线送料机否则可能影响氧化效果。

  2.2.3 保证蒸汽压力,升温时间和蒸汽含水量要控制好。

  2.2.4 有些表面施胶剂要配合硫酸铝使用。硫酸铝调节pH值后,可以缓解反应型表面施胶剂的水解,硫酸铝的加入可能对成纸的强度有帮助;但硫酸铝的加入会造成管道和施胶包胶辊水泥管双线送料机的损害。

  2.2.5 尽可能保证每个批次的升温时间、温度、氧化剂用量等的一致性,减小糊液的批次差异。有条件的厂家可采用DCS或PLC系统控制。

  2.2.6 定期用碱液串洗工艺管道,去除管壁附着物。

  2.3 氧化淀粉用于表面施胶,可显著提高成纸的强度,提高成纸平滑度、印刷鲜艳度,减少印刷掉毛掉粉现象,提高适印性能。过硫酸铵氧化淀粉与各种类型的表面施胶剂的配伍性好,其制备过程也很简单,适合中小厂特别是小厂使用。缺点是其糊液粘度波动大,易造成上胶量波动大,成膜性、交联性也易波动,易导致纸的指标波动太大,其耐水性也比较差。