CN111101399A - 一种玉米原淀粉表面施胶液及制备方法、板纸 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种玉米原淀粉表面施胶液及制备方法、板纸，包括将玉米原淀粉和支链淀粉混合配置成淀粉浆液；往所述淀粉浆液中加入蛋白抑制剂和淀粉酶；对加料后的淀粉浆液进行升温保温过程后制得所述玉米原淀粉表面施胶液。本申请通过在玉米原淀粉中引入支链淀粉，提高了玉米原淀粉表面施胶液的稳定性和抗老化性能；通过引入蛋白抑制剂可以抑制玉米原淀粉和支链淀粉中蛋白质的析出；通过引入淀粉酶能够减小淀粉分子量，进而降低玉米原淀粉表面施胶液的粘度，制得的玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能好、粘度小、粘结强度高；且本申请公开的玉米原淀粉表面施胶液以玉米原淀粉、支链淀粉为主要原料，成本低廉。

Description

一种玉米原淀粉表面施胶液及制备方法、板纸
技术领域
本申请淀粉施胶剂制备领域，特别是涉及一种玉米原淀粉表面施胶液及制备方法、板纸。
背景技术
表面施胶技术是提高纸和纸板质量的主要的、有效的方法之一，对改善纸页的表面性能以及改性纸页的物理性能起着非常重要的作用。表面施胶能够提高纸张的物理强度，并提高纸机的运行性能。目前表面施胶液的种类分为天然高分子表面施胶液、合成表面施胶液和多种聚合物共用表面施胶液等。其中，玉米原淀粉作为一种廉价的天然高分子表面施胶液原料应用于造纸行业中，由于玉米原淀粉中的直链含量高且具有粘度高、流动性差、容易凝聚的天然特性，并且玉米原淀粉中的伴生杂质如蛋白质、脂肪等含量高，造成纸机系统内筛余物含量高，易堵塞过滤器而造成运行性问题，使得玉米原淀粉在高速纸机表面施胶液的应用受限。当前提供一种粘度低、粘结强度高和胶液稳定性强的玉米原淀粉表面施胶液显得尤为重要。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种玉米原淀粉表面施胶液及制备方法、板纸，能够解决玉米原淀粉表面施胶液粘度高、粘结强度低、易老化的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是：提供一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：将玉米原淀粉和支链淀粉混合配置成淀粉浆液；往所述淀粉浆液中加入蛋白抑制剂和淀粉酶；对加料后的淀粉浆液进行升温保温过程后制得所述表面施胶液。
为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是：提供一种玉米原淀粉表面施胶液，所述表面施胶液由所述玉米原淀粉表面施胶液的制备方法制得。
为解决上述技术问题，本申请采用的第三个技术方案是：提供一种板纸，所述板纸表面施用所述玉米原淀粉表面施胶液。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过在玉米原淀粉中引入支链淀粉，提高了玉米原淀粉表面施胶液的稳定性和抗老化性能；通过引入蛋白抑制剂可以抑制玉米原淀粉中蛋白质的析出，减少蛋白质絮聚引起的筛余物增多问题；通过引入淀粉酶能够减小淀粉分子量，进而降低玉米原淀粉表面施胶液的粘度，制得的玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能好、粘度小、粘结强度高，适用于高速板纸机上使用，且本申请公开的玉米原淀粉表面施胶液以玉米原淀粉、支链淀粉为主要原料，成本低廉。
附图说明
图1是本申请玉米原淀粉表面施胶液制备方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1是本申请玉米原淀粉表面施胶液制备方法一实施例的流程示意图。
如图1所示，本申请玉米原淀粉表面施胶液的制备方法包括：
S11：将玉米原淀粉和支链淀粉混合配置成淀粉浆液。
在具体实现时，将玉米原淀粉和支链淀粉按照预设比例进行混合，将混合的玉米原淀粉和支链淀粉加入到一定量的水中均匀搅拌，使玉米原淀粉和支链淀粉均匀分散在水中从而配置得到淀粉浆液。其中，混合玉米原淀粉和支链淀粉中的玉米原淀粉的重量占10～80％，比如玉米原淀粉占玉米原淀粉和支链淀粉的20％、35％、50％等。控制配置的淀粉浆液的固含量为28～32％。
其中，本申请实施例中的支链淀粉包括木薯原淀粉。木薯原淀粉由于其具有支链含量高、淀粉分子的平均聚合度高，加入使用部分的木薯原淀粉可以有效的稳定淀粉浆液的酸碱度，应用蛋白抑制剂后，木薯原淀粉对淀粉酶的活性不影响；木薯原淀粉的平均聚合度高，酶切后蛋白质分子链的长度较长，可以进一步提升淀粉的施胶强度；木薯原淀粉的支链分子数较多，酶切后的淀粉溶液中的支链淀粉分子含量多，可以增加玉米原淀粉酶切分解后直链淀粉分子与直链淀粉分子之间的空间位阻，从而来降低直链淀粉分子之间的相互作用产生有序排列而导致的淀粉老化现象，木薯原淀粉可以作为天然的抗老化剂与玉米原淀粉进行复配使用。
S12：往所述淀粉浆液中加入蛋白抑制剂和淀粉酶。
配置好淀粉浆液后，往淀粉浆液中加入一定量的蛋白抑制剂并搅拌均匀，再向上述淀粉浆液中加入一定量的淀粉酶并搅拌分散均匀。
其中，蛋白抑制剂为多胺盐类的蛋白抑制剂，多胺盐类的蛋白抑制剂可以将蛋白质螯合定着。蛋白抑制剂的加入量为玉米原淀粉和支链淀粉总重量的0.2～2.0％，蛋白抑制剂主要用于在酶切分解过程中抑制玉米原淀粉和支链淀粉中蛋白质的析出。蛋白抑制剂的pH值控制在8.0～9.0。
其中，淀粉酶可以是中温淀粉酶，淀粉酶用于在酶切分解过程中将玉米原淀粉和支链淀粉分解成直链淀粉分子和支链淀粉分子，其中玉米原淀粉分解的直链淀粉分子和支链淀粉分子比例可以为2：3；支链淀粉可以为木薯原淀粉，木薯原淀粉的直链淀粉分子和支链淀粉分子的比例可以为1：4。其中，淀粉酶包括中温α-淀粉酶。淀粉酶的加入量为加入玉米原淀粉和支链淀粉总绝干量的150-350ppm。
S13：对加料后的淀粉浆液进行升温保温过程后制得所述玉米原淀粉表面施胶液。
具体地，对加入蛋白抑制剂和淀粉酶的淀粉浆液进行升温保温过程，其中，先对上述淀粉浆液进行加热升温至83～90℃，再在该温度范围内保温15～30min，在该过程中使淀粉酶在该温度下对玉米原淀粉和支链淀粉进行酶切来减小淀粉分子链；在该过程中，淀粉液中的支链淀粉由于带有支链而具有较大的空间位阻，难与直链淀粉进行有序排列，并且降低酶切后直链淀粉分子之间的相互作用产生有序排列，从而减轻淀粉老化现象；待淀粉酶将玉米原淀粉和支链淀粉酶切分解为预设的分子量时，再继续对上述淀粉浆液进行加热，将温度升高到130～145℃，使加入到淀粉浆液中的淀粉酶失活后，淀粉液稀释冷却后得到玉米原淀粉表面施胶液。对淀粉酶进行灭活处理是为了使上述淀粉浆液中酶切分解后直链淀粉分子和支链淀粉分子的分子量在存放或使用过程中不会再因为淀粉酶的活性而受到影响，保证酶转化后淀粉浆液的粘度稳定性。
其中，在酶切分解过程中，可以通过控制淀粉酶用量或控制淀粉酶分解玉米原淀粉和支链淀粉的时间长度调控所述酶切分解淀粉分子链的分子量；在淀粉酶失活的过程中，对淀粉浆液进行加热达到130～145℃时，可以达到瞬时灭活淀粉酶的效果。例如，淀粉酶可以是中温α-淀粉酶，中温α-淀粉酶在83～90℃的温度范围内可以达到酶切分解淀粉分子链的效果，但在温度超过95℃时，中温α-淀粉酶的活性下降甚至失活，为了达到瞬时灭活的效果，将淀粉灭活的温度升高至130～145℃。并且玉米原淀粉完全糊化温度在90℃以上，高温灭活的过程中，玉米原淀粉经过进一步的高温蒸煮可以实现完全糊化，完全破坏玉米淀粉分子间的结晶区。
通过以上方法制备得到的玉米原淀粉表面施胶液具有黏度低、胶液稳定性强的优点，因此该玉米原淀粉表面施胶液可以适用于高速板纸机上，对板纸进行施胶。
本申请公开的另一个实施方式中，提供一种玉米原淀粉表面施胶液，是由玉米原淀粉、支链淀粉、蛋白抑制剂、淀粉酶和水复配得到。其中，支链淀粉可以是木薯原淀粉。木薯原淀粉由于其具有支链淀粉含量高、淀粉分子的平均聚合度高，加入使用部分的木薯原淀粉可以有效的稳定淀粉浆液的酸碱度，应用蛋白抑制剂后，木薯原淀粉对淀粉酶的活性不影响；木薯原淀粉的平均聚合度高，酶切后淀粉分子链的长度较长，可以进一步提升淀粉的施胶强度；木薯原淀粉的支链分子数较多，酶切后的淀粉溶液中的支链淀粉分子含量多。玉米原淀粉占玉米原淀粉和支链淀粉总重量的10～80％。所述蛋白抑制剂的加入量为相对于玉米原淀粉和支链淀粉总重量的0.2-2.0％；所述蛋白抑制剂的pH值为8.0-9.0。蛋白抑制剂主要用于抑制玉米原淀粉和支链淀粉中蛋白质的析出。所述淀粉酶的加入量为相对于玉米原淀粉和支链淀粉总绝干量的150-350ppm；其中淀粉酶可以是中温淀粉酶，淀粉酶用于在酶切分解过程中将玉米原淀粉和支链淀粉分解成支链淀粉分子和直链淀粉分子，淀粉酶具体可以是中温α-淀粉酶。玉米原淀粉和支链淀粉在水中的固含量为28～32％。制得的玉米原淀粉表面施胶液的黏度为80-150cps。制得的玉米原淀粉表面施胶液中酶切分解出的支链淀粉分子穿插在直链淀粉分子之间，使直链淀粉分子之间的空间位阻增大，从而可以降低酶切分解后直链淀粉分子之间的相互作用产生有序排列而导致的淀粉老化现象，进而木薯原淀粉的支链可以作为天然的抗老化剂与玉米原淀粉进行复配使用，提升玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性。
本申请公开的另一个实施例中，提供一种板纸，所述板纸表面施用所述玉米原淀粉表面施胶液。其中，在施胶时需要对玉米原淀粉表面施胶液进行稀释，使玉米原淀粉表面施胶液的固含量调整至13～16％，即可使用。
本申请公开的玉米原淀粉表面施胶液原理：
将玉米原淀粉与支链淀粉充分混合配成淀粉浆液后，加入蛋白抑制剂，使蛋白抑制剂抑制玉米原淀粉和支链淀粉中蛋白质的析出；之后再加入淀粉酶，该淀粉酶主要用于在酶切分解过程中将玉米原淀粉和支链淀粉分子链进行切断，经过酶切及蒸煮后支链淀粉分子与直链淀粉分子相互混合，支链淀粉与直链淀粉分子之间的空间位阻，降低了淀粉分子之间相互作用产生有序排列的机会，进而提高了玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能；且由于淀粉分子量减小，玉米原淀粉表面施胶液的粘度降低，同时支链淀粉与玉米原淀粉酶切分解的直链淀粉分子与支链淀粉分子相互穿插，可以进一步提高表面施胶液的胶液稳定性。由于制得的玉米原淀粉表面施胶液中的固态杂质较少，玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能得到提升，玉米原淀粉表面施胶液在胶料回流过程中仍然具有良好的流动性，具有优异的纸机运行性能，克服了在应用过程中施胶处积料造成断纸的问题，因此该表面施胶液可以应用于高速板纸机上，同时玉米原淀粉表面施胶液是一种性能优良的表面施胶液，其原料廉价易得，更易于推广使用。
为了使得本领域技术人员能够更好更清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体实施例进行详细说明本申请的技术方案。
实施例1
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取100g的玉米原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后搅拌30min，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例2
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取100g的玉米原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将0.3wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后搅拌30min，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例3
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取100g的玉米原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将0.7wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后搅拌30min，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例4
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取100g的玉米原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将1.0wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后搅拌30min，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例5
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取50g的玉米原淀粉和50g的木薯原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例6
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取50g的玉米原淀粉和50g的木薯原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将0.5wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例7
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取50g的玉米原淀粉和50g的木薯原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将1.0wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例8
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取20g的玉米原淀粉和80g的木薯原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将1.0wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
实施例9
一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
常温下，称取35g的玉米原淀粉和65g的木薯原淀粉，并将其溶于水中制得淀粉浆液，其中，淀粉与水的重量比例是32：68，将1.0wt％的蛋白抑制剂加入到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀，继续将300ppm(即0.03wt％)的中温α-淀粉酶添加到上述淀粉浆液中，搅拌分散均匀后，给淀粉浆液进行加热，通过油浴加热使温度升高到90℃，在90℃保温30min后，继续加热升温至140℃后，停止加热，得到玉米原淀粉表面施胶液。
以上实施例1-4制备得到的玉米原淀粉表面施胶液的相关测试数据如下表1所示：
表1
Figure BDA0002313707610000091
备注：表中的％表示重量百分比。
以上实施例5-7制备得到的玉米原淀粉表面施胶液的相关测试数据如下表2所示：
表2
Figure BDA0002313707610000092
Figure BDA0002313707610000101
备注：表中的％表示重量百分比。
以上实施例7-9制备得到的玉米原淀粉表面施胶液的相关测试数据如下表3所示：
表3
组别 实施例8 实施例9 实施例7
淀粉浆液固含量(％) 32 32 32
蛋白抑制剂(％) 1.0 1.0 1.0
淀粉酶用量(ppm) 300 300 300
反应温度(℃) 90 90 90
反应时间(min) 30 30 30
80℃时的粘度(cps) 39.6 53.6 52.4
70℃时的粘度(cps) 46.8 58.8 60.4
60℃时的粘度(cps) 53.2 71.2 72.2
施胶剂固含量(％) 33.92 33.49 34.1
施胶剂筛余物(％) 0.16 0.06 0.06
备注：表中的％表示重量百分比。
将实施例1、实施例4、实施例7、实施例8和实施例9制得的玉米原淀粉表面施胶液分别进行稀释至固含量为13％后搅拌30min，分别对板纸进行表面施胶，施胶量为3g/m2。
通过以上实施例制备得到的玉米原淀粉表面施胶液进行施胶后纸张个性能的比较见表4：
表4
Figure BDA0002313707610000102
Figure BDA0002313707610000111
从上表4可知，在玉米原淀粉中加入木薯原淀粉，提高了玉米原淀粉表面施胶液的产品稳定性，使玉米原淀粉表面施胶液能够均匀涂布在板纸表面，进而提高了板纸的抗水性，且随着玉米原淀粉表面施胶液中木薯原淀粉用量的增多，板纸的Cobb值降低，抗返潮能力提高，另一方面，还能够提高板纸较好的强度性能，同时，还降低了玉米远淀粉表面施胶液在施胶过程中的泡沫和杂质，提高了生产的稳定性。将表面施有玉米原淀粉表面施胶液的板纸放置30天后，板纸的Cobb值更低，抗返潮能力更强，表明玉米原淀粉表面施胶液能够与板纸粘结牢固，且玉米原淀粉表面施胶液的耐受力强。
本申请通过在玉米原淀粉中引入支链淀粉，提高了玉米原淀粉表面施胶液的稳定性和抗老化能力；通过引入蛋白抑制剂可以抑制玉米原淀粉和支链淀粉中蛋白质的析出；通过引入淀粉酶能够减小淀粉分子量，进而降低玉米原淀粉表面施胶液的粘度，制得的玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能好、粘度小、粘结强度高；由于制得的玉米原淀粉表面施胶液中的固态杂质较少，玉米原淀粉表面施胶液的抗老化性能良好，玉米原淀粉表面施胶液在胶料回流过程中仍然具有良好的流动性，具有优异的纸机运行性能，克服了在应用过程中施胶处积料造成断纸的问题，因此该表面施胶液可以应用于高速板纸机上，同时本申请公开的玉米原淀粉表面施胶液以玉米原淀粉、支链淀粉为主要原料，成本低廉，易于推广使用。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将玉米原淀粉和支链淀粉混合配置成淀粉浆液；
往所述淀粉浆液中加入蛋白抑制剂和淀粉酶；
对加料后的淀粉浆液进行升温保温过程后制得所述玉米原淀粉表面施胶液。
2.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述支链淀粉包括木薯原淀粉。
3.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述淀粉酶的加入量为相对于所述玉米原淀粉和所述支链淀粉总绝干量的150-350ppm；所述淀粉酶包括中温α-淀粉酶。
4.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述蛋白抑制剂的加入量为相对于玉米原淀粉和支链淀粉总重量的0.2-2.0％；所述蛋白抑制剂的pH值为8.0-9.0。
5.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述升温保温过程具体包括：所述淀粉酶酶切所述玉米原淀粉和所述支链淀粉过程中的升温保温和灭活淀粉酶的升温保温；其中，在所述淀粉酶酶切所述玉米原淀粉和所述支链淀粉过程中升温至83-90℃，保温15-30min；然后在灭活淀粉酶过程中升温至130-145℃。
6.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述玉米原淀粉占所述玉米原淀粉和所述支链淀粉混合总重量的比例为10-80％。
7.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述淀粉浆液的固含量为28-32％。
8.根据权利要求1所述的玉米原淀粉表面施胶液的制备方法，其特征在于，所述玉米原淀粉表面施胶剂的粘度为80-150cps。
9.一种玉米原淀粉的表面施胶液，其特征在于，所述表面施胶液由上述权利要求1-8中任一所述玉米原淀粉表面施胶液的方法处理而成。
10.一种板纸，其特征在于，所述板纸由上述权利要求9中的所述玉米原淀粉表面施胶液施胶而成。
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