英國海默生Hydramotion在線粘度計在造紙淀粉蒸煮過程中的應用

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,廣泛用于實現增強、助留、表面施膠、乳化穩定等目的。

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。連續式蒸煮常采用噴射式蒸煮器,它具有煮后產品更均一、淀粉分子水化更徹底、容易實現自動控制、運行經濟性好等優點,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,稀釋水的水溫控制在30-38oC之間可避免淀粉顆粒體黏連,否則在后續的分散和蒸煮過程中可能會帶來一些麻煩;

2.?在間歇蒸煮過程中,隨著溫度的上升,淀粉顆粒不斷吸水,淀粉分子間的結合被解離或破壞,淀粉粒子的體積持續膨脹;膨脹程度最大時的溫度被稱為凝膠化(gelatinization)或糊化溫度(pasting temperature),這個溫度一般為55-80oC;繼續加熱淀粉進一步水化,同時淀粉液的粘度逐漸達到最大;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的形態遷移到水相,加熱繼續提供的能量使水分子進入到淀粉分子之間,淀粉分子獲得最好的分散。

3.?連續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的溫度下對淀粉持續加熱幾分鐘,然后讓淀粉懸浮液通過一個回壓閥,壓力被突然釋放到常壓時產生極高的湍流和剪切,淀粉粒子在內外壓力差的作用下快速破裂,其分子完全進入分散和溶解狀態。該過程一般被稱為熱機械轉換過程。如果蒸煮的同時使用了酸或氧化劑,那么該過程被稱為熱化學轉換過程,后者一般導致更低的粘度。對于連續蒸煮,淀粉供應商一般建議蒸煮溫度盡量低一些,以避免淀粉分子的降解。高于實際需要的溫度進行的蒸煮被稱為過度蒸煮。一般來講,蒸煮溫度低于140oC淀粉的分子量不會被明顯降低。

海默生在線粘度計在淀粉蒸煮過程中實時監測淀粉粘度變化,為蒸煮過程提供實時數據:

 

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