Het koken van zetmeel in het papierproductieproces

Zoals we allemaal weten, is zetmeel, naast vezels en vulstoffen, de meest gebruikte grondstof voor papierproductie. Het omvat natief zetmeel, kationisch zetmeel, anionisch zetmeel, amfoteer zetmeel, enz. Het wordt veel gebruikt voor versterking, retentie, oppervlaktelijming, emulsiestabiliteit en andere doeleinden.

Normaal gesproken moet zetmeel gekookt en geplakt of gegelatiniseerd worden voordat het gebruikt kan worden. Er zijn twee soorten zetmeelbereiding: batch- en continukoken. Intermitterende apparatuur is moeilijker te bedienen en is over het algemeen geschikt voor situaties waarbij de zetmeelconsumptie laag is. Continue koken wordt vaak gedaan met een jetcooker, die de voordelen heeft van gelijkmatigere producten na het koken, een grondigere hydratatie van de zetmeelmoleculen, eenvoudige automatische bediening en een goede bedrijfseconomie. Daarom is deze methode geschikt voor situaties waarbij de zetmeelconsumptie hoog is.

De stap van koken en plakken lijkt eenvoudig en gemakkelijk, maar er zijn misschien een paar dingen die je niet weet. Ik zal je nu kort de volgende drie punten uitleggen:

1. Bij het verdunnen van droog zetmeel tot een suspensie moet de temperatuur van het verdunningswater tussen 30 en 38 °C worden geregeld om te voorkomen dat de zetmeelkorrels gaan kleven. Anders kunnen er problemen ontstaan bij het daaropvolgende dispersie- en kookproces.
2. Bij het koken en plakken stijgt de temperatuur, waardoor de zetmeeldeeltjes water blijven absorberen. De bindingen tussen de zetmeelmoleculen worden verbroken of vernietigd en het volume van de zetmeeldeeltjes blijft uitzetten. De temperatuur waarbij de zwelling het grootst is, wordt gelatinisatie- of plaktemperatuur genoemd. Deze temperatuur ligt over het algemeen tussen 55 en 80 °C. Blijf het zetmeel verwarmen voor verdere hydratatie, terwijl de viscositeit van de zetmeeloplossing geleidelijk het maximum bereikt. Vervolgens beginnen de randen van de zetmeeldeeltjes te breken en worden de zetmeelmoleculen kleine aggregaten. De vorm migreert naar de waterfase en de energie die door verhitting wordt geleverd, zorgt ervoor dat de watermoleculen tussen de zetmeelmoleculen terechtkomen en de zetmeelmoleculen zich optimaal verspreiden.
3. Het belangrijkste verschil tussen continu en intermitterend koken en plakken is dat bij het eerste gebruik wordt gemaakt van snelkoken (intermitterend koken en plakken gebeurt over het algemeen niet onder druk). Dat wil zeggen dat het zetmeel enkele minuten wordt verhit tot een temperatuur die hoger is dan het kookpunt van water. Vervolgens wordt de zetmeelsuspensie door een tegendrukventiel geleid. Wanneer de druk plotseling wordt verlaagd tot de normale druk, ontstaan er extreem hoge turbulentie en schuifkrachten. Zetmeeldeeltjes scheuren snel door het interne en externe drukverschil, en hun moleculen worden volledig gedispergeerd en opgelost. Dit proces wordt over het algemeen een thermomechanisch conversieproces genoemd. Als er tijdens het koken een zuur of oxidatiemiddel wordt gebruikt, wordt het proces een thermochemisch conversieproces genoemd, wat over het algemeen resulteert in een lagere viscositeit. Voor continu koken adviseren zetmeelleveranciers over het algemeen een zo laag mogelijke kooktemperatuur om afbraak van zetmeelmoleculen te voorkomen. Koken op een hogere temperatuur dan feitelijk vereist wordt overkoken genoemd. Over het algemeen zal het molecuulgewicht van zetmeel bij een kooktemperatuur lager dan 140 °C niet significant afnemen.

Laten we het nu hebben over de factoren die gecontroleerd moeten worden tijdens het kookproces van het zetmeel.

1. Temperatuur zone(s)

Snelkoken en plakken worden over het algemeen niet gebruikt voor batchkoken, en het zetmeel moet niet koken. Het wordt over het algemeen aanbevolen om de kooktemperatuur te regelen op 88-95 graden Celsius en deze ten minste 20 minuten aan te houden; continu koken duurt over het algemeen slechts enkele minuten, en de minimale kooktemperatuur van wasachtig maïszetmeel ligt op 104-116 graden Celsius; als het zetmeel amylose bevat, moet de minimale kooktemperatuur tussen 116-127 graden Celsius liggen.

1. Afschuifkracht

Afschuiving is erg belangrijk bij intermitterend koken en pasta maken. De menger biedt de laagste afschuifkracht om een gelijkmatige warmteoverdracht te behouden en over- of ondergaren op lokale plaatsen te voorkomen, en tegelijkertijd de zetmeelmoleculen volledig te verspreiden; de afschuiving van continu spuitkoken wordt veroorzaakt door de stroming van de zetmeelsuspensie in de leiding (gelijkmatig gemengd met verhittende stoom) en het terugslagventiel (om het beste verwarmingsrendement en een gelijkmatige temperatuur te verkrijgen).

1. Druk

De stoom die gebruikt wordt bij intermitterend koken en plakken, heeft over het algemeen een normale druk of iets hoger dan de normale druk. De stoom die gebruikt wordt bij continu koken en plakken, heeft over het algemeen een normale druk of iets hoger dan de normale druk. De druk bij continu jetkoken ligt tussen de 103 en 138 kPa of zelfs hoger, en de stoomdruk heeft een grote invloed op de kookresultaten. De schommelingen in de stoomdruk leiden tot veranderingen in de kookdruk en -temperatuur en beïnvloeden uiteindelijk de kwaliteit van de vloeibare gelatinezetmeel.

1. Stevige inhoud

Vanwege de beperkte verwarmingscapaciteit, verwarmingsefficiëntie en hoge piekviscositeit is het vastestofgehalte bij intermitterend koken en pasta maken over het algemeen lager dan bij continu koken. Het eerste is doorgaans 4%-6%, en het laatste 8%-15% of zelfs hoger.

1. Schijnbare viscositeit

Verschillende kook- en pastamethoden hebben een grotere invloed op de schijnbare viscositeit. Over het algemeen geldt: hoe meer warmte-inbreng tijdens het kookproces, hoe beter de zetmeelmoleculen zich verspreiden. Onder dezelfde omstandigheden met een vast gehalte is de viscositeit van het gegelatiniseerde zetmeel, verkregen door continu jetcooking, lager dan die verkregen door batchcooking. Dit komt echter niet doordat de zetmeelmoleculen worden afgebroken, maar doordat de zetmeelmoleculen na de gelatinisatie met elkaar verstrengeld raken. Het is beter om ze te dissociëren.

1. Kwaliteitscontrole van gegelatiniseerd zetmeel

Met een microscoop kan worden waargenomen of het gegelatiniseerde zetmeel uniform is en of er zetmeelkorrels aanwezig zijn; een goed gegelatiniseerd zetmeel ziet er doorschijnend uit (de ongekookte zetmeelsuspensie is melkachtig wit). Het vastestofgehalte kan worden gemeten met een refractometer (snel) of met de droogmethode (nauwkeurig).