淀粉替代剂在酶转化淀粉表面施胶中的应用探讨及效果

王 松，田中粟，曾金枝，张晓丽

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清 252600）

淀粉替代剂在酶转化淀粉表面施胶中的应用探讨及效果

王 松，田中粟，曾金枝，张晓丽

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清 252600）

用玉米淀粉替代剂替代部分玉米淀粉用于文化用纸的表面施胶。应用研究结果表明：酶转化淀粉熬胶加入部分玉米淀粉替代剂后，成纸的Cobb值、表面强度和平滑度与试验前相当，但降低了生产成本；以定量为80 g/m2胶版印刷纸为例，随着替代比例的增大，纸张质量并未出现大的波动 ，但是采用玉米淀粉替代剂替代玉米淀粉后，胶液黏度稍有增大，随比例增大胶液稳定性降低；因此最终替代比例确定在17.2%，吨纸生产成本降低了22.58元。

淀粉替代剂；表面施胶；纸张表面强度；生产成本

随着社会经济水平的不断提高，城镇化的普及，耕地面积的不断减少，导致玉米淀粉价格越来越高；然而造纸市场的竞争日趋激烈，产品质量相同比成本，玉米淀粉替代剂适量替代玉米淀粉用于纸张的表面施胶不仅不会影响纸张的物理性能，而且能显著提高纸张的挂胶量；又由于玉米淀粉替代剂的价格远低于玉米淀粉的价格，显著降低了纸张的生产成本，提高了公司的市场竞争力。

1 玉米淀粉替代剂的原料特点及组成

玉米淀粉替代剂是一种白色粉末状固体（固含量100%）、pH为7.5±0.3、白度在90度以上、易溶于水，且与施胶剂相容性较好的非离子型物质；玉米淀粉替代剂主要成分包括甲壳素[1]（是自然界中含量仅次于纤维的天然高分子）和有机盐，另外还包括聚乙烯、氧化铝、方形石、聚乙烯醇和有机磷酸脂类等。

2 实验部分

2.1 原料及化学品

水，车间日常所用水；玉米淀粉，临清德能金玉米生物有限公司提供；淀粉替代剂，郑州和达S 692；液体淀粉酶，枣庄WH-015；表面增强剂，SIZE 800。

2.2 实验设备

CJJ 78-1磁力加热搅拌器，电热恒温水浴锅，温度计，NDJ-1旋转黏度计，PHS-25型酸度计。

2.3 试验期间胶液的质量指标及纸机的运行参数

胶液的黏度（55 ℃）为（10±0.2）mPa·s，pH 为（7.5±0.5），胶液质量分数为（12±0.5）%。

纸机型号为 1 760 mm，车速为（188±10）m/min。纸种是定量为80 g/m2的胶版印刷纸。

2.4 熬胶工艺流程

添加淀粉替代剂熬胶工艺：向淀粉反应罐中加入一定量的风干淀粉，开动搅拌，加入一定量的淀粉替代剂及淀粉酶[2]，搅拌均匀，通蒸气升温至72℃时保温25 min，二次升温至98℃，保温10 min，加水稀释至刻度，待胶液温度降到70℃时加入18 kg表面增强剂SIZE 800，搅拌均匀后送纸机使用[3]。具体熬胶工艺流程如图1所示。

3 中试

图1 熬胶工艺流程图

3.1 工艺配方

车间以定量为80 g/m2胶版印刷纸作研究对象。

（1）浆料配比：w（针叶木浆）∶w[碱性过氧化氢机械浆（APMP）]∶w（草木混合浆）∶w（阔叶木浆）=15%∶30%∶35%∶20%。

（2）助剂用量（对绝干浆）：玉米淀粉为9%，表面施胶剂为0.26%，淀粉酶为0.003%，AKD为1.2%，SIZE 800为 0.6%，助留剂115 PG为 0.041%，脱气剂为0.02%，二磺酸增白剂为0.14%。

（3）填料用量（对绝干浆）：白泥碳酸钙为3.1%，1000目重钙为27.9%。

3.2 中试结果与分析

中试前、后的胶液质量指标对比如表1所示。

表1 试验期间胶液质量指标对比

由表1可以发现，随着替代比例的增大[4]，胶液黏度增大，而且中试期间还发现随替代比例的增大，胶液稳定性降低。因此，最终替代比例确定在17.2%。

中试前、后纸张质量指标对比如表2所示。

由表2可以发现，随着替代剂比例的增大（≤17.2%），成纸质量指标与替代前相当，并未出现大的波动。

4 成本效益分析

从胶液指标和纸张质量综合考虑玉米淀粉替代剂替代玉米淀粉是可行的，但是替代比例超过18%时胶液稳定性降低，因此最终确定在17.2%。目前，市场上玉米淀粉价格一般为3 000元/t，玉米淀粉替代剂一般在1 700元/t。试验期间以每吨成纸挂胶量为95 kg[5]来计算，成本分析如表3所示。

表2 试验期间成纸质量指标的对比

表3 成本分析表

由表3可见，当替代剂替代比例为17.2%时，吨纸成本节约22.58元。

5 结论

（1）通过本次中试可以看出，随着替代比例的增大，纸张质量并未出现大的波动。但是，采用玉米淀粉替代剂替代玉米淀粉替代比例较大时，胶液黏度稍有增大，随比例增大胶液稳定性降低。因此，最终替代比例确定在17.2%。

（2）试验期间，碳酸钙用量保持不变，保证成纸实际灰分与试验前一致；成纸Cobb值、表面强度和平滑度与试验前相当。

（3）当替代剂替代比例为17.2%时，吨纸成本节约22.58元。

（4）通过利用玉米淀粉替代剂，最大程度地减少了对有限资源的利用。另外，节约抄纸成本的同时做到了可持续发展，实现了环境效益和经济效益的双赢。

［1］任俊莉，孙润仓，彭峰，等.阳离子半纤维素对纸浆的增强作用［J］.中国造纸，2007，26（11）：14.

［2］夏新兴，薛玉可.酶改性淀粉工艺研究［J］.中华纸业，2007，28（8）；67-69.

［3］危志斌，张瑞杰.表面施胶酶在大型纸机上的应用［J］.中华纸业，2010，31（24）；67-69

［4］刘玉新，胡惠仁，黄驰.阳离子半纤维素的制备及对纸浆的增强作用研究［J］.林产化学与工业，2009，29（2）：95.

［5］闫秋成，王业安，沈良骥.阳离子淀粉在造纸中的应用［J］.西北轻工业学院学报，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-），中冶纸业银河有限公司研究员；研究方向：造纸工艺的优化，新产品的推广与应用；E-mail：wangsong988@yeah.net。

本文文献格式：王松，田中粟，曾金枝，等.淀粉替代剂在酶转化淀粉表面施胶中的应用探讨及效果[J].造纸化学品，2012，24（4）∶21-23.