Amido di cottura nel processo di fabbricazione della carta

Come tutti sappiamo, l'amido è la materia prima più utilizzata per la fabbricazione della carta, oltre a fibre e cariche. Comprende amido nativo, amido cationico, amido anionico, amido anfotero, ecc. È ampiamente utilizzato per ottenere rinforzo, ritenzione, collatura superficiale, stabilità delle emulsioni e altri scopi.

In circostanze normali, l'amido deve essere cotto e impastato o gelatinizzato prima dell'uso. Esistono due tipi di cottura dell'amido: a lotti e continua. Tra queste, la cottura intermittente è più difficile da controllare ed è generalmente adatta a casi in cui il consumo di amido è ridotto. La cottura continua utilizza spesso una macchina a getto, che offre i vantaggi di ottenere prodotti più uniformi dopo la cottura, un'idratazione più completa delle molecole di amido, un facile controllo automatico e una buona economia operativa. Ecco perché è adatta a casi in cui il consumo di amido è elevato.

La fase di cottura e impasto sembra semplice e facile, tuttavia potrebbero esserci alcune cose che non sapete. Ora vi spiegherò brevemente i seguenti tre punti:

1. Quando si diluisce l'amido secco in una sospensione liquida, la temperatura dell'acqua di diluizione deve essere controllata tra 30 e 38 °C per evitare l'adesione dei granuli di amido, altrimenti potrebbero verificarsi problemi nel successivo processo di dispersione e cottura;
2. Nel processo di cottura e incollaggio, man mano che la temperatura aumenta, le particelle di amido continuano ad assorbire acqua, i legami tra le molecole di amido vengono dissociati o distrutti e il volume delle particelle di amido continua ad espandersi; la temperatura alla quale il grado di rigonfiamento è maggiore è chiamata temperatura di gelatinizzazione o incollaggio, questa temperatura è generalmente 55-80 ℃; continuare a riscaldare l'amido per un'ulteriore idratazione, mentre la viscosità della soluzione di amido raggiunge gradualmente il massimo; quindi i bordi delle particelle di amido iniziano a rompersi e le molecole di amido sono piccoli aggregati. La forma migra verso la fase acquosa e l'energia fornita dal riscaldamento continua a far entrare le molecole d'acqua tra le molecole di amido e le molecole di amido ottengono la migliore dispersione.
3. La differenza significativa tra la cottura continua e quella intermittente e l'incollaggio è che la prima utilizza la cottura a pressione (la cottura intermittente e l'incollaggio generalmente non sono pressurizzate), ovvero l'amido viene riscaldato per alcuni minuti a una temperatura superiore al normale punto di ebollizione dell'acqua, e poi la sospensione di amido viene fatta passare attraverso una valvola di contropressione; quando la pressione viene improvvisamente rilasciata fino a raggiungere la pressione normale, si generano turbolenze e forze di taglio estremamente elevate. Le particelle di amido si rompono rapidamente sotto l'azione della differenza di pressione interna ed esterna e le loro molecole vengono completamente disperse e disciolte. Questo processo è generalmente definito processo di conversione termomeccanica. Se durante la cottura viene utilizzato un acido o un ossidante, il processo è chiamato processo di conversione termochimica, che generalmente si traduce in una minore viscosità. Per la cottura continua, i fornitori di amido generalmente raccomandano che la temperatura di cottura sia la più bassa possibile per evitare la degradazione delle molecole di amido. La cottura a una temperatura superiore a quella effettivamente necessaria è definita sovracottura. In generale, il peso molecolare dell'amido a temperature di cottura inferiori a 140°C non si riduce in modo significativo.

Ora parliamo dei fattori che devono essere controllati durante il processo di cottura dell'amido.

1. Temperatura

La cottura a pressione e l'incollaggio non vengono generalmente utilizzati per la cottura in lotti, e si dovrebbe evitare che il liquido di amido raggiunga l'ebollizione. In genere, si raccomanda di controllare la temperatura di cottura a 88-95 °C e di mantenerla per almeno 20 minuti; la cottura continua richiede generalmente solo pochi minuti, e la temperatura minima di cottura dell'amido di mais ceroso è controllata a 104-116 °C; se si tratta di amido contenente amilosio, la temperatura minima di cottura dovrebbe essere controllata tra 116-127 °C.

1. Forza di taglio

Il taglio è molto importante per la cottura intermittente e l'impasto. Il miscelatore offre la minima forza di taglio per mantenere un trasferimento di calore uniforme ed evitare cotture eccessive o insufficienti in aree specifiche, disperdendo al contempo completamente le molecole di amido; il taglio della cottura a getto continuo è fornito dal flusso della sospensione di amido nella tubazione (miscelata uniformemente con il vapore di riscaldamento) e dalla valvola di contropressione (per ottenere la migliore efficienza di riscaldamento e una temperatura uniforme).

1. Pressione

Il vapore utilizzato nella cottura intermittente e nell'impasto è generalmente a pressione normale o leggermente superiore alla pressione normale. Il vapore utilizzato nella cottura continua e nell'impasto è generalmente a pressione normale o leggermente superiore alla pressione normale. La pressione utilizzata nella cottura a getto continuo è compresa tra 103 e 138 kPa o anche superiore, e la pressione del vapore ha una grande influenza sui risultati di cottura. La fluttuazione della pressione del vapore porta a variazioni della pressione e della temperatura di cottura e, in ultima analisi, influisce sulla qualità del liquido di amido gelatinizzato.

1. Contenuto solido

A causa della limitazione della capacità di riscaldamento, dell'efficienza di riscaldamento e dell'elevata viscosità di picco, il contenuto solido della cottura intermittente e dell'impasto è generalmente inferiore a quello della cottura continua. Il primo è generalmente del 4%-6%, mentre il secondo è dell'8%-15% o anche superiore.

1. Viscosità apparente

Diversi metodi di cottura e di incollaggio hanno un impatto maggiore sulla viscosità apparente. In genere, maggiore è l'apporto di calore durante la cottura, migliore sarà la dispersione delle molecole di amido. A parità di contenuto solido, la viscosità dell'amido gelatinizzato ottenuto con la cottura a getto continuo è inferiore a quella ottenuta con la cottura a lotti, ma il motivo non è la degradazione delle molecole di amido, bensì l'aggrovigliamento delle molecole di amido dopo la gelatinizzazione. Meglio dissociarle.

1. Controllo di qualità dell'amido gelatinizzato

Un microscopio può essere utilizzato per osservare se l'amido gelatinizzato è uniforme e se sono presenti granuli di amido; l'aspetto di un buon amido gelatinizzato è traslucido (la sospensione di amido crudo è bianco latte). Il contenuto solido può essere misurato con un rifrattometro (rapido) o con il metodo dell'essiccazione (accurato).