淀粉替代劑在酶轉化淀粉表面施膠中的應用探討及效果

王 松，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業銀河有限公司，山東 臨清 252600）

淀粉替代劑在酶轉化淀粉表面施膠中的應用探討及效果

王 松，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業銀河有限公司，山東 臨清 252600）

用玉米淀粉替代劑替代部分玉米淀粉用于文化用紙的表面施膠。應用研究結果表明：酶轉化淀粉熬膠加入部分玉米淀粉替代劑后，成紙的Cobb值、表面強度和平滑度與試驗前相當，但降低了生產成本；以定量為80 g/m2膠版印刷紙為例，隨著替代比例的增大，紙張質量并未出現大的波動 ，但是采用玉米淀粉替代劑替代玉米淀粉后，膠液黏度稍有增大，隨比例增大膠液穩定性降低；因此最終替代比例確定在17.2%，噸紙生產成本降低了22.58元。

淀粉替代劑；表面施膠；紙張表面強度；生產成本

隨著社會經濟水平的不斷提高，城鎮化的普及，耕地面積的不斷減少，導致玉米淀粉價格越來越高；然而造紙市場的競爭日趨激烈，產品質量相同比成本，玉米淀粉替代劑適量替代玉米淀粉用于紙張的表面施膠不僅不會影響紙張的物理性能，而且能顯著提高紙張的掛膠量；又由于玉米淀粉替代劑的價格遠低于玉米淀粉的價格，顯著降低了紙張的生產成本，提高了公司的市場競爭力。

1 玉米淀粉替代劑的原料特點及組成

玉米淀粉替代劑是一種白色粉末狀固體（固含量100%）、pH為7.5±0.3、白度在90度以上、易溶于水，且與施膠劑相容性較好的非離子型物質；玉米淀粉替代劑主要成分包括甲殼素[1]（是自然界中含量僅次于纖維的天然高分子）和有機鹽，另外還包括聚乙烯、氧化鋁、方形石、聚乙烯醇和有機磷酸脂類等。

2 實驗部分

2.1 原料及化學品

水，車間日常所用水；玉米淀粉，臨清德能金玉米生物有限公司提供；淀粉替代劑，鄭州和達S 692；液體淀粉酶，棗莊WH-015；表面增強劑，SIZE 800。

2.2 實驗設備

CJJ 78-1磁力加熱攪拌器，電熱恒溫水浴鍋，溫度計，NDJ-1旋轉黏度計，PHS-25型酸度計。

2.3 試驗期間膠液的質量指標及紙機的運行參數

膠液的黏度（55 ℃）為（10±0.2）mPa·s，pH 為（7.5±0.5），膠液質量分數為（12±0.5）%。

紙機型號為 1 760 mm，車速為（188±10）m/min。紙種是定量為80 g/m2的膠版印刷紙。

2.4 熬膠工藝流程

添加淀粉替代劑熬膠工藝：向淀粉反應罐中加入一定量的風干淀粉，開動攪拌，加入一定量的淀粉替代劑及淀粉酶[2]，攪拌均勻，通蒸氣升溫至72℃時保溫25 min，二次升溫至98℃，保溫10 min，加水稀釋至刻度，待膠液溫度降到70℃時加入18 kg表面增強劑SIZE 800，攪拌均勻后送紙機使用[3]。具體熬膠工藝流程如圖1所示。

3 中試

圖1 熬膠工藝流程圖

3.1 工藝配方

車間以定量為80 g/m2膠版印刷紙作研究對象。

（1）漿料配比：w（針葉木漿）∶w[堿性過氧化氫機械漿（APMP）]∶w（草木混合漿）∶w（闊葉木漿）=15%∶30%∶35%∶20%。

（2）助劑用量（對絕干漿）：玉米淀粉為9%，表面施膠劑為0.26%，淀粉酶為0.003%，AKD為1.2%，SIZE 800為 0.6%，助留劑115 PG為 0.041%，脫氣劑為0.02%，二磺酸增白劑為0.14%。

（3）填料用量（對絕干漿）：白泥碳酸鈣為3.1%，1000目重鈣為27.9%。

3.2 中試結果與分析

中試前、后的膠液質量指標對比如表1所示。

表1 試驗期間膠液質量指標對比

由表1可以發現，隨著替代比例的增大[4]，膠液黏度增大，而且中試期間還發現隨替代比例的增大，膠液穩定性降低。因此，最終替代比例確定在17.2%。

中試前、后紙張質量指標對比如表2所示。

由表2可以發現，隨著替代劑比例的增大（≤17.2%），成紙質量指標與替代前相當，并未出現大的波動。

4 成本效益分析

從膠液指標和紙張質量綜合考慮玉米淀粉替代劑替代玉米淀粉是可行的，但是替代比例超過18%時膠液穩定性降低，因此最終確定在17.2%。目前，市場上玉米淀粉價格一般為3 000元/t，玉米淀粉替代劑一般在1 700元/t。試驗期間以每噸成紙掛膠量為95 kg[5]來計算，成本分析如表3所示。

表2 試驗期間成紙質量指標的對比

表3 成本分析表

由表3可見，當替代劑替代比例為17.2%時，噸紙成本節約22.58元。

5 結論

（1）通過本次中試可以看出，隨著替代比例的增大，紙張質量并未出現大的波動。但是，采用玉米淀粉替代劑替代玉米淀粉替代比例較大時，膠液黏度稍有增大，隨比例增大膠液穩定性降低。因此，最終替代比例確定在17.2%。

（2）試驗期間，碳酸鈣用量保持不變，保證成紙實際灰分與試驗前一致；成紙Cobb值、表面強度和平滑度與試驗前相當。

（3）當替代劑替代比例為17.2%時，噸紙成本節約22.58元。

（4）通過利用玉米淀粉替代劑，最大程度地減少了對有限資源的利用。另外，節約抄紙成本的同時做到了可持續發展，實現了環境效益和經濟效益的雙贏。

［1］任俊莉，孫潤倉，彭峰，等.陽離子半纖維素對紙漿的增強作用［J］.中國造紙，2007，26（11）：14.

［2］夏新興，薛玉可.酶改性淀粉工藝研究［J］.中華紙業，2007，28（8）；67-69.

［3］危志斌，張瑞杰.表面施膠酶在大型紙機上的應用［J］.中華紙業，2010，31（24）；67-69

［4］劉玉新，胡惠仁，黃馳.陽離子半纖維素的制備及對紙漿的增強作用研究［J］.林產化學與工業，2009，29（2）：95.

［5］閆秋成，王業安，沈良驥.陽離子淀粉在造紙中的應用［J］.西北輕工業學院學報，1991，9（4）：91-95.

Application of Starch Substitution Agent in the Surface Sizing with Enzyme-transferred Starch

WANG Song，TIAN Zhong-su，ZENG Jin-zhi，ZHANG Xiao-li
（MCC Paper Yinhe Co.，Ltd.，linqing 252600，China）

After corn starch was replaced partially by corn starch substitution agent,it was used in the surface sizing of cultural paper.The application research results showed that when corn starch substitution agent was added into cooked enzyme-transferred starch， Cobb value， surface strength， smoothness of final paper were comparable to those before the substitution while its production cost was reduced.Taking offset printing paper of 80 g/m2as an example，with the increase of the substitution proportion，paper quality did not show much fluctuation，but gel viscosity was increased slightly，and its stability was decreased.So final substitution proportion of 17.2%was chosen when paper production cost was reduced by 22.58 yuan per ton.

starch substitution agent； surface sizing； paper surface strength； production cost

TS727+.5

A

1007-2225（2012）04-0021-03

2012-04-16（修回）

王松先生（1989-），中冶紙業銀河有限公司研究員；研究方向：造紙工藝的優化，新產品的推廣與應用；E-mail：wangsong988@yeah.net。

本文文獻格式：王松，田中粟，曾金枝，等.淀粉替代劑在酶轉化淀粉表面施膠中的應用探討及效果[J].造紙化學品，2012，24（4）∶21-23.