Варка крахмала в процессе производства бумаги

Как известно, крахмал является наиболее используемым компонентом в производстве бумаги, помимо волокон и наполнителей. Он включает в себя нативный крахмал, катионный крахмал, анионный крахмал, амфотерный крахмал и т. д. Он широко используется для армирования, удерживания, поверхностной проклейки, стабильности эмульсий и других целей.

В обычных условиях крахмал перед использованием необходимо варить и клейстеризовать или желатинизировать. Существует два типа варки крахмала: периодического и непрерывного действия. Оборудование периодического действия сложнее в управлении и, как правило, подходит для случаев с небольшим расходом крахмала. При непрерывной варке часто используется струйный варочный аппарат, преимущества которого заключаются в более однородном продукте после варки, более глубокой гидратации молекул крахмала, простоте автоматического управления и высокой экономичности. Поэтому он подходит для случаев с большим расходом крахмала.

Процесс приготовления и намазывания кажется простым и лёгким, однако, возможно, есть некоторые моменты, о которых вы не знаете. Сейчас я кратко объясню вам следующие три момента:

1. При разведении сухого крахмала в суспензию температуру разбавляющей воды следует контролировать в пределах 30-38 ℃, чтобы избежать слипания гранул крахмала, в противном случае это может вызвать некоторые проблемы в последующем процессе диспергирования и варки;
2. В процессе варки и клейстеризации, по мере повышения температуры, частицы крахмала продолжают поглощать воду, связи между молекулами крахмала диссоциируют или разрушаются, и объем частиц крахмала продолжает расширяться; температура, при которой степень набухания наибольшая, называется температурой клейстеризации или клейстеризации, эта температура обычно составляет 55-80 ℃; продолжайте нагревать крахмал для дальнейшей гидратации, в то время как вязкость раствора крахмала постепенно достигает максимума; затем края частиц крахмала начинают разрушаться, и молекулы крахмала представляют собой мелкие агрегаты. Форма переходит в водную фазу, и энергия, обеспечиваемая нагреванием, продолжает заставлять молекулы воды входить между молекулами крахмала, и молекулы крахмала получают наилучшую дисперсию.
3. Существенное различие между непрерывным и прерывистым процессом варки и пастирования заключается в том, что в первом случае используется варка под давлением (прерывистая варка и пастирование, как правило, не требуют давления), то есть крахмал нагревается в течение нескольких минут при температуре, превышающей температуру кипения воды, а затем крахмальная суспензия пропускается через обратный клапан. При резком сбросе давления до нормального давления возникают чрезвычайно высокая турбулентность и сдвиг. Частицы крахмала быстро разрушаются под действием разницы внутреннего и внешнего давления, а их молекулы полностью диспергируются и растворяются. Этот процесс обычно называют термомеханическим превращением. Если во время варки используется кислота или окислитель, процесс называется термохимическим превращением, что обычно приводит к снижению вязкости. При непрерывной варке поставщики крахмала обычно рекомендуют использовать как можно более низкую температуру варки, чтобы избежать деградации молекул крахмала. Варка при температуре выше требуемой называется перевариванием. Как правило, молекулярная масса крахмала при температуре варки ниже 140 ℃ не снижается существенно.

Теперь поговорим о факторах, которые необходимо контролировать в процессе варки крахмала.

1. Температура

Варка под давлением и клейстеризация обычно не используются для приготовления партий продукта, и следует избегать кипения крахмальной жидкости. Рекомендуется поддерживать температуру приготовления на уровне 88–95 °C не менее 20 минут; непрерывная варка обычно занимает всего несколько минут, а минимальная температура приготовления крахмала восковой кукурузы составляет 104–116 °C; для крахмала, содержащего амилозу, минимальная температура приготовления должна находиться в диапазоне 116–127 °C.

1. Сдвигающая сила

Сдвиг очень важен при периодической варке и клейстеризации. Смеситель обеспечивает минимальное усилие сдвига, что позволяет поддерживать равномерный теплообмен и предотвращать локальные переваривания или недоваривания, а также полностью диспергировать молекулы крахмала; сдвиг при непрерывной струйной варке обеспечивается течением крахмальной суспензии в трубопроводе (равномерно перемешиваемой с греющим паром) и обратным клапаном (для достижения максимальной эффективности нагрева и равномерной температуры).

1. Давление

Пар, используемый при периодической варке и пастировании, обычно имеет нормальное давление или давление, немного превышающее нормальное. Пар, используемый при непрерывной варке и пастировании, обычно имеет нормальное давление или давление, немного превышающее нормальное. Давление, используемое при непрерывной струйной варке, составляет от 103 до 138 кПа и даже выше, и давление пара оказывает большое влияние на результаты приготовления. Колебания давления пара приводят к изменению давления и температуры варки и, в конечном итоге, влияют на качество желатинизированного крахмального раствора.

1. Твердое содержание

Из-за ограничений по мощности нагрева, эффективности нагрева и высокой пиковой вязкости содержание твёрдых частиц при периодической варке и пастировании, как правило, ниже, чем при непрерывной варке. В первом случае оно обычно составляет 4–6%, а во втором — 8–15% и даже выше.

1. Кажущаяся вязкость

Различные методы варки и пастирования оказывают большее влияние на кажущуюся вязкость. Как правило, чем больше тепла подводим в процессе варки, тем лучше диспергируются молекулы крахмала. При одинаковом содержании твердых веществ вязкость желатинизированного крахмала, полученного методом непрерывной струйной варки, ниже, чем вязкость, полученного методом периодической варки, но причина заключается не в разрушении молекул крахмала, а в их спутывании после желатинизации. Лучше диссоциировать.

1. Проверка качества желатинизированного крахмала

Под микроскопом можно определить однородность желатинизированного крахмала и наличие в нём крахмальных зёрен; качественный желатинизированный крахмал полупрозрачен (неприготовленная крахмальная суспензия имеет молочно-белый цвет). Содержание твёрдых частиц можно измерить рефрактометром (быстрый метод) или методом сушки (точный метод).