淀粉噴射式蒸煮技術

姚超云

（杭州紙友科技有限公司，浙江 杭州 310018）

淀粉在造紙工業(yè)中的應用已有一定的歷史，淀粉的使用可以追溯到造紙業(yè)的開始?，F(xiàn)在，造紙行業(yè)對淀粉的興趣大大超過了從前，作為一種可再生的輔助原料，與其他不可再生資源相比，其在造紙中的應用重要性可想而知。

世界上第1臺用于商業(yè)應用的淀粉噴射式蒸煮設備，誕生在20世紀50年代。淀粉噴射式蒸煮技術又叫淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術，它是通過一個特殊的裝置將淀粉漿液和蒸氣高速混合，并在高壓和高溫下使淀粉迅速糊化的一項新技術。淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術與常規(guī)間歇式蒸煮技術相比，有著絕對的比較優(yōu)勢。淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術能顯著提高淀粉蒸煮質量和淀粉糊液的均勻性，淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術是高溫熱解淀粉、連續(xù)式生物酶轉化淀粉、高聚合度淀粉等一系列淀粉應用技術的基礎。半個多世紀的實踐表明，淀粉高溫連續(xù)蒸煮器已成為現(xiàn)代化高速紙機的標準裝備。

如何使用好該設備成為很多造紙工作者孜孜不倦的追求，由于本人近30年來一直從事造紙變性淀粉的應用技術研究，對淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術接觸較多，對該設備在應用中較容易出現(xiàn)故障的地方作了整理，現(xiàn)分享給大家。

1 淀粉高溫連續(xù)蒸煮有著非常明顯的優(yōu)點

淀粉高溫連續(xù)蒸煮具有以下非常明顯的優(yōu)點：

（1）通過計算得知，淀粉高溫連續(xù)蒸煮相比于間歇式蒸煮，蒸煮1 t干淀粉可以省下電能50%左右，蒸氣量可以節(jié)約10%左右，主要原因是與淀粉蒸煮濃度大幅提高和蒸煮時間大幅縮短有關；

（2）由于完全智能自動化，可以機械化操作，因此人工成本極低，連接DCS中控系統(tǒng)后，幾乎不用增加什么人員，可以大幅降低用工成本；

（3）糊化濃度高、時間短，可以現(xiàn)做現(xiàn)用，減少備料時間；

（4）由于淀粉完全而均勻地糊化，使變性淀粉可以發(fā)揮它最大的功能，特別是濕部用的陽離子淀粉，可改善整個造紙系統(tǒng)的工作效率，并因此而降低了生產(chǎn)成本；

（5）表面施膠淀粉可以自轉化，因此可以使用較低廉的淀粉產(chǎn)品；

（6）由于設備完全智能自動化，可以避免一些人為造成的錯誤。

2 淀粉高溫連續(xù)蒸煮工藝流程

圖1顯示的是一套典型的淀粉酶轉化高溫連續(xù)蒸煮工藝流程，主要包括送粉系統(tǒng)、泡漿系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、蒸煮系統(tǒng)、反應系統(tǒng)、蒸氣分離系統(tǒng)、存貯系統(tǒng)和分送系統(tǒng)等。

圖1 淀粉酶轉化高溫連續(xù)蒸煮工藝流程

3 整個工藝流程較容易出現(xiàn)故障的地方

3.1 送粉系統(tǒng)

送粉系統(tǒng)出現(xiàn)的最主要問題有粉結拱，雖然目前很多設備都增加破拱器，但需要經(jīng)常操作，而破拱器又比較容易壞，不是特別理想；所以有的廠家索性直接在干粉桶上放一個長鋼筋，每次走到那里就搖一下。其實這里最關鍵的問題是我們不知道它何時結拱了，等到發(fā)現(xiàn)的時候，濃度就已經(jīng)發(fā)生了變化。

3.2 泡漿系統(tǒng)

泡漿系統(tǒng)也是這套工藝流程目前出現(xiàn)故障比較多的地方，比如出口的管道由于編織袋絲和細繩子的堵塞，導致泡漿桶產(chǎn)生溢流，進而造成系統(tǒng)停機。其他還有如粉和水的不穩(wěn)導致濃度忽高忽低，造成粉堵塞。最后還有一個是計量問題，因這個地方的罐體較小，如果設計不夠精確，也會造成漿濃波動大，設備儀器不停地調整，導致設備易損壞等不好的現(xiàn)象。因此工藝設計時需充分考慮到這些問題，設計和生產(chǎn)雙方應根據(jù)實際情況仔細討論后加以完善。

3.3 過濾系統(tǒng)

過濾系統(tǒng)基本沒有什么大的問題，但因為經(jīng)常需要清洗，因此選擇能快速拆洗過濾系統(tǒng)的產(chǎn)品為佳。還有這里不建議一味地增加網(wǎng)的目數(shù)，以免管壓高，間接影響了螺桿泵的壽命。

3.4 高溫蒸煮系統(tǒng)

蒸煮系統(tǒng)，這里產(chǎn)生的問題也比較多，主要是產(chǎn)能設計沒有根據(jù)淀粉的原理設計，產(chǎn)能設計偏低，導致淀粉蒸煮不完全，設備長期運轉。另外該系統(tǒng)還有結垢、結膠、溫度波動大、濃度不穩(wěn)定等問題。而且這里一旦產(chǎn)生問題，后果都比較嚴重，為此而造成的停機往往是不可避免的。當然一個好的工藝設計和控制技術，會減少這些問題的產(chǎn)生，可以避免或減輕一些問題。圖2為淀粉高溫蒸煮過程中管道結膠、結垢后的情況。

圖2 淀粉高溫蒸煮過程中管道結膠、結垢后的情況

由圖2可見，管道結膠、結垢后其堵塞情況觸目驚心。

3.5 蒸氣分離系統(tǒng)

蒸氣分離系統(tǒng)一旦產(chǎn)生問題，也會對紙機造成比較嚴重的影響。比較常見的問題如結膠。這是因為高黏度的淀粉糊液飛濺到管壁上，脫水之后造成的，多見于濕部淀粉或高聚合度淀粉。還有這個地方的設計，基本都不太容易清洗，長時間很容易造成堆積，結膠后還會時不時掉一些膠塊下來，如果后面步驟沒有做好過濾，極有可能會給生產(chǎn)的紙張造成破洞、斷紙等障礙。另外目前的蒸氣分離系統(tǒng)也沒有考慮到蒸氣的回收問題，造成了蒸氣浪費。圖3是蒸氣分離系統(tǒng)掉下來、被管道過濾網(wǎng)攔截的膠塊，及其長時間累積后所產(chǎn)生的碳化淀粉塊。

3.6 設備運行正常后的交接

圖3 被管道過濾網(wǎng)攔截的膠塊及其長時間累積后所產(chǎn)生的碳化淀粉塊

淀粉酶轉化高溫連續(xù)蒸煮工藝流程的設備運行正常后的交付過程中，設備制作人沒有完整地將設備工作原理等交接給紙廠，導致很多紙廠發(fā)現(xiàn)問題后，也不敢輕易修改設備的蒸煮參數(shù)和進行必要的設備改造。

3.7 其他

存貯、分送系統(tǒng)等方面，目前發(fā)現(xiàn)的問題較少，相對還好。

4 結束語

淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術經(jīng)過這半個世紀的發(fā)展，工藝流程版本雖有很多，但經(jīng)應用發(fā)現(xiàn)其實都不夠完美。幾十年的使用表明，目前非常需要重新來審視這套智能設備，重新來優(yōu)化、設計這套工藝流程，使它更完美、更先進、更貼近市場的需求。市場需要創(chuàng)新，當然一個好的設計不僅僅是工藝流程的設計，是需要懂得這套設備使用的真正內(nèi)涵，因此總設計人員最好能理解淀粉知識、化學品知識、設備材料知識、PLD等自動控制知識、設備工作原理、動力學知識和產(chǎn)品應用知識等，統(tǒng)一全盤考慮，才能使設備和工藝技術達到更上一層樓的境界。

未來，淀粉高溫連續(xù)蒸煮技術一定會進一步發(fā)展，其工藝設備會更加簡潔、易于操作。比如模塊化設計，可以根據(jù)需求的不同，隨意組裝，縮短制作和維修周期，也就是說設備可以做成可變化的；更加智能化，比如無線技術的應用，可以節(jié)約巨大的布線成本，還可以建立遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)設備應用中的問題，更加環(huán)保、節(jié)能化，對使用中的能源進行完全回收利用等，這些都急需廣大設備工作者一起合作來推動、完善。