酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化

王 松，馮桂平，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化

王 松，馮桂平，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

利用α-淀粉酶對玉米原淀粉進(jìn)行改性，研究了酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的工藝條件。通過實驗確定了酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的最佳工藝條件為：α-淀粉酶用量為0.1×10-3，酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠糊化溫度為75℃，殺菌溫度為98℃，加料順序采用先α-淀粉酶后淀粉、間隔攪拌時間為2 min。在此工藝條件下生產(chǎn)定量為78 g/m2輕型紙，紙表面強度平均提高了75%，平滑度平均提高了16%，Cobb值由平均35 g/m2降低到平均28 g/m2，降低了20%。

α-淀粉酶；淀粉；糊化溫度；殺菌；表面強度

隨著市場競爭的日趨激烈，質(zhì)量與成本的競爭顯得尤為重要，同樣的成本比質(zhì)量，然而紙張的質(zhì)量由多個指標(biāo)組成，其中表面強度是紙張質(zhì)量的關(guān)鍵項。在生產(chǎn)中對紙張進(jìn)行表面施膠，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時也降低了生產(chǎn)成本，因此膠液質(zhì)量在生產(chǎn)中顯得十分重要。然而，傳統(tǒng)的熬膠工藝存在黏度波動較大、濃度不穩(wěn)定等現(xiàn)象；這將影響紙機的正常生產(chǎn)，對紙張的施膠產(chǎn)生不利影響，降低了紙張質(zhì)量。為提高膠液質(zhì)量[1]，公司技術(shù)中心對酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化研究。根據(jù)車間之前生產(chǎn)比較穩(wěn)定、紙張質(zhì)量較優(yōu)時的黏度為（10±0.2）mPa·s，找出熬制此膠液黏度的最佳工藝條件。

1 實驗

結(jié)合目前的熬膠工藝及公司的現(xiàn)有條件，實驗采用單變量法對熬膠糊化溫度、一段升溫時間、α-淀粉酶用量、殺菌溫度及加料順序分別進(jìn)行合理優(yōu)化[2]。

1.1 主要原料

水，取自車間日常所用自來水；α-淀粉酶，晉州市大成變性淀粉有限公司；玉米淀粉，臨清德能金玉米生物有限公司。

1.2 主要儀器

CJJ 78-1磁力加熱攪拌器[3]，電熱恒溫水浴鍋，溫度計，NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計。

1.3 采用單變量法進(jìn)行試驗

實驗1：取16只2 000 mL燒杯，加入1 000 mL自來水、300 g玉米淀粉，編號為1～16號；其中，1～8號的燒杯里加入α-淀粉酶，其用量分別為0×10-3、0.05×10-3、0.1×10-3、0.15×10-3、0.2×10-3、0.25×10-3、0.3×10-3和 0.35×10-3；9～16 號的糊化溫度分別為65、67、69、71、73、75、77 和 79 ℃；按規(guī)定工藝進(jìn)行熬制，熬制結(jié)束后進(jìn)行黏度測試。結(jié)果見表1和表2。

由表1和表2可知，采用熬膠糊化溫度75℃和α-淀粉酶用量為0.1×10-3時的膠液黏度較為適宜。因此確定α-淀粉酶最佳用量為0.1×10-3，最佳糊化溫度為75℃。

1.4 殺菌溫度與黏度的關(guān)系

實驗2：根據(jù)實驗1的實驗結(jié)果，將α-淀粉酶用量和糊化溫度分別確定為0.1×10-3和75℃進(jìn)行試驗；取8只2 000 mL燒杯，編號為1～8號，各加上1 000 mL白水，300 g玉米淀粉，改變殺菌溫度進(jìn)行試驗， 殺菌溫度分別為 90、92、94、96、98、100、102和104℃。結(jié)果見表3。

表3 殺菌溫度與黏度的關(guān)系表

由表3可知，殺菌溫度為98℃時黏度比較適宜采用。當(dāng)溫度較低時殺菌不完全，然而溫度較高時造成淀粉水解嚴(yán)重，都導(dǎo)致膠液黏度較低[4]，因此最終確定殺菌溫度為98℃。

1.5 α-淀粉酶和淀粉添加順序?qū)Π灸z效果的影響

根據(jù)上述2個實驗確定了膠液熬制過程中的溫度和α-淀粉酶用量對膠液黏度的影響。下面進(jìn)行改變加料順序?qū)δz液黏度影響的實驗。

實驗3：取8只2 000 mL燒杯，各加入1 000 mL白水，編號為1～8號。前4個編號燒杯里先加入α-淀粉酶，依編號次序二者間隔攪拌時間分別為2、3、4和5 min，之后加入淀粉；后4個編號的燒杯里先加入淀粉，攪拌均勻后再加入α-淀粉酶，依編號次序二者間隔攪拌時間分別為2、3、4和5 min，之后加入α-淀粉酶，進(jìn)行試驗。結(jié)果見表4。

表4 α-淀粉酶和淀粉添加順序?qū)δz液黏度的影響

由表4可知，采用先添加α-淀粉酶、后添加淀粉，其膠液黏度較穩(wěn)定；先添加淀粉、后添加α-淀粉酶，其膠液黏度不穩(wěn)定；其攪拌間隔時間最佳為2 min左右，繼續(xù)延長攪拌間隔時間意義不大。

1.6 一段升溫時間與黏度的關(guān)系

由以上實驗所確定的參數(shù)，通過膠液質(zhì)量來確定一段升溫至糊化的時間。實驗數(shù)據(jù)見表5。

由表5可以發(fā)現(xiàn)，隨著一段升溫時間的延長，膠液黏度有變小的趨勢，當(dāng)升溫時間為25 min時，膠液黏度比較適合紙機生產(chǎn)的需要。

表5 一段升溫時間對膠液黏度的影響

2 最佳熬膠曲線及工藝

酶轉(zhuǎn)化淀粉時的熬膠曲線如下：

通過以上實驗最終確定酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的最佳工藝條件為：酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠采用先加α-淀粉酶后加淀粉，間隔攪拌時間2 min，糊化溫度75℃，α-淀粉酶用量為0.1×10-3，殺菌溫度98℃。

3 工藝實施后的效果

酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝優(yōu)化實施1個月以來，取得了良好的效果，具體如下：

（1）紙張質(zhì)量指標(biāo)明顯提高，特別是表面強度，生產(chǎn)定量為78 g/m2的輕型紙時，從實施之前的平均1.2 m/s提高到實施后的平均2.1 m/s，提高了75%；

（2）紙張掉毛掉粉的現(xiàn)象明顯減少，生產(chǎn)定量為78 g/m2的輕型紙時，平滑度從實施前的平均6 s提高到實施后的平均7 s，提高了16%；同時，挺度和光澤度明顯改善；

（3）紙張的掛膠量明顯提高，Cobb值明顯下降，由實施前的平均35 g/m2降低到實施后的平均28 g/m2，平均降低了20%。

4 結(jié)語

通過對酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化研究，達(dá)到了改善紙張物理性能的目的，顯著提高了紙張的質(zhì)量指標(biāo)，特別是表面強度；同時掛膠量也得以提高，降低了紙張的生產(chǎn)成本，提高了公司產(chǎn)品的市場競爭力。

［1］夏新興，薛玉可.酶轉(zhuǎn)化淀粉工藝研究［J］.中華紙業(yè)，2007，28（8）；67-69.

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

［3］石淑蘭，何福旺.制漿造紙分析與檢測［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.

［4］閆秋成，王業(yè)安，沈良驥.陽離子淀粉在造紙中的應(yīng)用［J］.西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1991，9（4）：91-95.

Optimization of Enzyme Converted Starch Cooking Process

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

Alpha amylase was used to modify native maize starch in this paper.Also optimum process conditions for enzyme converted starch cooking were determined through experiments， which were as follows： alpha amylase dosage，0.01%；enzyme converted starch cooking gelatinization temperature，75℃；sterilization temperature，98℃；sequence of feeding， alpha amylase first， and starch second， with interval mixing of 2 min.Under optimum process conditions light weight paper was produced with base weight of 78 g/m2，for which surface strength was improved by 75%averagely，and smoothness by 16%while Cobb value was reduced by 20%，from average value of 35 g/m2to 28 g/m2.

alpha amylase； starch； gelatinization temperature； sterilization； surface strength

TS727+.5

A

1007-2225（2012）03-0025-03

2011-12-22

王松先生（1989-），中冶紙業(yè)銀河有限公司研究員；研究方向：造紙工藝的優(yōu)化，新產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用；E-mail：wang1song321@163.com。

本文文獻(xiàn)格式：王松，馮桂平，田中粟，等.酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化[J].造紙化學(xué)品，2012，24（3）∶25-27.