ES2151575T5 - Procedimiento para el apresto de superficie o recubrimiento del papel. - Google Patents
Procedimiento para el apresto de superficie o recubrimiento del papel.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCESO PARA LA CONFORMACION SUPERFICIAL Y/O PAPEL DE REVESTIMIENTO, EN EL QUE SE UTILIZA UN LIQUIDO ACUOSO DE CONFORMACION O REVESTIMIENTO QUE CONTIENE ALMIDON CONVERTIDO QUE SE HA OBTENIDO MEDIANTE EL TRATAMIENTO DE ALMIDON GELATINIZADO O UN MEDIO ACUOSO DE ALMIDON GELATINIZADO, MODIFICADO CON UNA ENZIMA DE CONVERSION DEL ALMIDON SELECCIONADA ENTRE EL GRUPO DE LAS TRANSFERASAS DE GLICOSIL DE CICLODEXTRINAS (EC 2.4.1.19) Y LAS ENZIMAS DE RAMIFICACION (EC 2.4.1.18). LA INVENCION SE REFIERE ADEMAS A UN PROCESO PARA PREPARAR UNA SOLUCION DE ALMIDON ACUOSO, CONVERTIDO LLEVANDO A CABO UN TRATAMIENTO COMO EL INDICADO ANTERIORMENTE.
Description
Procedimiento para el apresto de superficie o
recubrimiento del papel.
Esta invención se refiere a un procedimiento para
el apresto de superficie o recubrimiento del papel. El apresto de
superficie del papel es un tratamiento de recubrimiento que sirve
para hacer que la superficie de papel quede lo suficientemente lisa
y fuerte, entre otras cosas para mejorar la calidad de escritura
sobre el papel. En el recubrimiento del papel, la superficie del
papel recibe una capa de pigmento, que sirve, entre otras cosas,
para obtener una superficie satinada e imprimible.
En las dos aplicaciones antes mencionadas no se
puede emplear almidón natural o almidón modificado
no-descompuesto como agente aglutinante debido a que
la viscosidad de estos productos de almidón al gelatinizarse es
demasiado alta. Por esta razón, se ha propuesto despolimerizar
parcialmente las moléculas de almidón. Los métodos de
despolimerización convencionales para el almidón son la oxidación y
la conversión enzimática con \alpha-amilasa
(Patente GB-A-871.937, Ejemplo 6).
Sin embargo, la despolimerización progresiva de las moléculas de
almidón tiene por resultado también la reducción creciente de
propiedades deseadas, tales como la resistencia de la película y la
fuerza de unión. Además, en la conversión enzimática con
\alpha-amilasa de tipos de almidón que contienen
amilosa, las soluciones de almidón que se obtienen no son estables
en cuanto a viscosidad. En efecto, en el almacenamiento, la
viscosidad de estas soluciones aumenta, lo que es debido
principalmente a la presencia de moléculas de amilosa que se
retrogradan. Como resultado de ello, en el transcurso del tiempo,
estas soluciones de almidón presentan fenómenos de retrogradación,
tales como un aumento de la viscosidad, turbiedad, gelificación y
precipitación.
Con el fin de contrarrestar estos fenómenos de
retrogradación, se puede partir de tipos de almidón que no contengan
amilosa, los tipos de almidóm llamados de amilopectina. Asimismo se
pueden utilizar como material de partida ésteres de almidón o éteres
de almidón, que presenten una menor tendencia a retrogradarse debido
a la introducción de sustituyentes en las moléculas de amilosa.
Además, se pueden añadir al almidón ciertos aditivos que aumentan la
estabilidad de la viscosidad de las soluciones de almidón. Sin
embargo, la modificación apropiada del almidón resulta laboriosa,
mientras que la adición de aditivos da lugar a soluciones de almidón
que tienen una composición más compleja. Además, los reactivos
utilizados para eterificar o esterificar el almidón, los
subproductos formados en el proceso y/o los aditivos utilizados
pueden ser indeseables con respecto a la toxicidad y al medio
ambiente.
Un primer objeto de la invención es proporcionar
un procedimiento como el descrito en el preámbulo, en el que se
utiliza un líquido acuoso de apresto o recubrimiento que posee una
viscosidad reducida y estable, de manera que el líquido se pueda
utilizar fácil y fiablemente durante un largo tiempo.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento que conduce a una capa de apresto de superficie o capa
de recubrimiento con una buena resistencia de película y fuerza de
unión.
Aún otro objeto de la invención es proporcionar
un procedimiento para apresto de superficie de papel, en que se
utiliza un líquido acuoso de apresto de manera que se efectúa un
aumento de la retención de almidón o que, para una misma retención
de almidón, se alcanzan mayor facilidad de manejo y capacidad de
trabajado del líquido de apresto.
Todavía otro objeto de la invención es
proporcionar un procedimiento para recubrimiento del papel, en el
que se emplea un líquido acuoso de recubrimiento que contiene
también una elevada concentración de partículas de pigmento en
suspensión, poseyendo ese líquido de recubrimiento una mejor
reología.
Otros objetos de la invención se podrán deducir
de la siguiente descripción.
Para conseguir los objetos de la invención, con
el propósito de aprestar o recubrir la superficie del papel, se
utiliza un líquido acuoso de apresto o de recubrimiento que contiene
almidón convertido que se ha obtenido por tratamiento de un almidón
modificado gelatinizado en un medio acuoso con una enzima de
conversión de almidón seleccionada del grupo de las ciclodextrina
glicosil transferasas (EC 2.4.1.19) o mediante tratamiento de un
almidón gelatinizado o un almidón modificado gelatinizado en un
medio acuoso con un enzima de conversión de almidón seleccionado
entre el grupo de enzimas de derivación (EC 2.4.1.18).
Las ciclodextrina glicosil transferasas (EC
2.4.1.19), abreviadamente enzimas CGT, son enzimas que, a través de
un mecanismo externo son capaces de escindir las moléculas de
ciclodextrina de forma de anillo (que tienen 6, 7 u 8 unidades de
glucosa), de las moléculas de almidón, tal como por ejemplo se
describe en la Patente WO 89/01043 o WO 92/13962. Enzimas de
derivación (EC 2.4.1.18) son enzimas capaces de convertir enlaces
\alpha-1,4-glicosídicos de
moléculas de almidón en enlaces \alpha-1,6-. La
enzima CGT y la enzima de derivación pertenecen a las enzimas de
conversión de almidón con las que durante la conversión no aumenta
la capacidad reductora del producto almidón o si aumenta lo hace en
muy poca medida. La acción de las enzimas CGT y enzimas de
derivación sobre el almidón gelatinizado conduce a reducción de la
viscosidad sin que el carácter molecular alto del almidón decrezca
en la correspondiente medida. La estabilidad establecida del estado
así alcanzado contribuye considerablemente a la realización de los
objetivos de la invención antes indicados.
Como material de partida para obtener el almidón
convertido para utilizarlo de acuerdo con la reivindicación 1, se
pueden utilizar todos los tipos de almidón natural (sin modificar),
tales como almidón de patata (que puede contener 20 a 100% en peso
de amilopectina), almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de
tapioca o almidón de maíz ceroso. Siendo los particularmente
ventajosos los almidones que contienen amilosa. También se pueden
utilizar como material de partida, de acuerdo con las
reivindicaciones 1 y 2 almidones modificados, tales como ésteres de
almidón, éteres de almidón, incluyendo almidón catiónico, y almidón
reticulado.
La ciclodextrina glicosil transferasa (EC
2.4.1.19) empleada puede tener su origen en diferentes fuentes,
tales como las descritas en las siguientes publicaciones: R. L.
Whistler, J.N. Bemiller, E.F. Paschall (Editores), "Starch:
Chemistry and Technology", Segunda edición, 1984, Academic Press,
páginas 143-144; D. Duchene (Ed), Minutos del Quinto
Simposio Internacional de Ciclodextrinas, Editions de Santé, París
1990, páginas 19-61; y A.R. Hedges (Ed.), Minutos
del Sexto Simposio Internacional de Ciclodextrinas, Editions de
Santé, París 1992, páginas 23-58. La solicitud de
Patente europea 0.418.945 describe procedimientos para obtener
enzimas de derivavión (EC 2.4.1.18).
Para una acción eficaz de la enzima CGT o de la
enzima de derivación sobre las moléculas de almidón, el almidón debe
estar en estado gelatinizado. La gelatinización del almidón se puede
llevar a cabo de forma discontinua o continua en un dispositivo de
inyección de vapor (calderas de chorro). La enzima se puede añadir
antes o después de la gelatinización. En un modo de realización
preferido, el almidón, en la forma de una suspensión, aglomerado
húmedo o producto seco, se mezcla primero en la relación deseada con
la preparación de enzima y, si es necesario, se seca. El producto
mixto secado (compuesto) se puede mezclar entonces con agua en la
fábrica de papel, después de lo cual se gelatiniza el almidón y se
lleva a cabo la conversión para obtener una solución de almidón
convertido para su utilización en el apresto de superficie o
recubrimiento de papel según la invención.
Las condiciones de conversión (concentraciones,
temperatura, pH, tiempo) pueden variar dentro de amplios límites y
dependen en particular del material de partida, la enzima, el origen
de la enzima y el alcance de conversión deseado. En las memorias
descriptivas de las patentes antes citadas se mencionan condiciones
adecuadas. Después de transcurrida la conversión en la medida
deseada, la enzima utilizada se puede inactivar, por ejemplo, por
incremento de la temperatura de la masa de conversión. Si se desea,
se puede dilluir con agua la solución de almidón convertido obtenida
hasta la concentración de tratamiento deseada para el apresto de
superficie o recubrimiento del papel
(SW49).
(SW49).
La invención se explica además con los siguientes
Ejemplos. En estos Ejemplos, se utiliza un cierto número de
almidones modificados químicamente para comparación, como son:
Almidón oxidado A: obtenido por oxidación de
almidón de patata con hipoclorito de sodio (viscosidad baja),
Almidón oxidado B: obtenido por oxidación de
almidón de patata con hipoclorito de sodio (viscosidad media a
baja)
Almidón oxidado C: obtenido por oxidación de
almidón de patata con hipoclorito de sodio (viscosidad alta)
Hidroxietil almidón A: obtenido por reacción del
almidón de patata oxidado (viscosidad baja) con óxido de etileno a
una MS (sustitución molar) de 0,07.
Hidroxietil almidón B: obtenido por reacción del
almidón de patata oxidado (viscosidad media) con óxido de etileno a
una MS de 0,11.
Hidroxietil almidón C: obtenido por reacción del
almidón de patata oxidado (viscosidad media) con óxido de etileno a
una MS de 0,07.
Las enzimas mencionadas en los Ejemplos son las
siguientes: \alpha-amilasa: preparación enzimática
Novoban 240. Enzima CGT: ciclodextrin glicosil transferasa (EC
2.4.1.19). Enzima de derivación (EC 2.4.1.18): preparación
enzimática obtenida según la memoria descriptiva de la Patente
europea 0.418.945.
El grado de derivación de un producto de almidón
se determinó midiendo el ED (Equivalente de Dextrosa) del producto
de almidón después de eliminar la derivación con la enzima
iso-amilasa. Cuando más alto es el ED (después de
eliminada la derivación), más alto será el grado de derivación. Al
eliminar la derivación, el almidón de patata da un ED de 5. La
derivación adicional efectuada por la enzima de derivación según la
invención se calcula como:
% de Derivación adicional =
\frac{DE - 5}{5}
x100%
El almidón derivado adicionalmente se preparó por
tratamiento de una solución acuosa de almidón de patata con una
preparación de enzima. Este tratamiento tuvo lugar a 50ºC durante 16
horas. La reacción se detuvo por calentamiento a 100ºC. Se purificó
entonces la solución de almidón mediante filtración. El filtrato se
secó luego por pulverización hasta un producto seco de almidón
derivado adicionalmente.
La viscosidad de las soluciones de almidón se
determinó con un viscosímetro Brookfield, tipo LVT.
Las propiedades del papel aprestado en la
superficie y del papel recubierto se determinaron con los siguientes
métodos de ensayo.
\vskip1.000000\baselineskip
En este Ejemplo se comparan los siguientes tres
productos de almidón con respecto a su utilización como agente de
apresto de superficie para papel:
\newpage
- a)
- Almidón de patata adicionalmente ramificado (ramificación adicional 10%) obtenido por la acción de un enzima de ramificación sobre almidón de patata gelatinizado (como se ha descrito anteriormente).
- b)
- \alpha-amilasa convertida en almidón de patata
- c)
- \alpha-amilasa convertida en almidón de maíz ceroso
Las soluciones de almidón convertido por
\alpha-amilasa se produjeron como sigue. A una
suspensión de almidón en agua (almidón al 30% en peso) se añadieron
0,025% en peso (basado en la sustancia seca) de una preparación de
\alpha-amilasa. Esta suspensión se calentó con
vapor directo (3ºC por minuto) hasta 75ºC. La solución de almidón
convertido obtenida se pasó entonces a través de una caldera de
chorro, donde la enzima se inactivó a 140ºC durante 45 segundos.
Estos tres productos de almidón se aplicaron como
soluciones acuosas a papel base NCR (fabricante Wiggins Teape
Virginal) mediante una prensa horizontal de aprestado (Dixon). El
papel con el apresto en la superficie se secó entonces con un
secador de lámina de aire hasta un contenido de humedad de 5% en
peso. En la Tabla 4 se recoge la concentración de almidón (en % en
peso) y la viscosidad Brookfield (a 50ºC) de las soluciones de
almidón que se aplican al papel base. La Tabla 4 especifica también
una serie de propiedades pertinentes del papel con apresto en la
superficie obtenido.
De la Tabla se deduce que cuando se utiliza
almidón de patata derivado adicionalmente (a pesar de la viscosidad
baja), las propiedades del papel son comparables con el caso del
almidón de patata convertido con \alpha-amilasa y
son mejores que las del caso de almidón de maíz ceroso convertido
con \alpha-amilasa. Debido al bajo nivel de
viscosidad de soluciones de almidón derivado, la capacidad de
trabajado (comportamiento en el flujo) en la prensa de apresto es
mejor que en el caso de los dos almidones convertidos con
\alpha-amilasa.
En este Ejemplo se comparan los siguientes
productos de almidón como aglutinantes en recubrimientos de papel
(en una composición de imprimación):
a) Almidón de patata derivado adicionalmente
(con una derivación adicional del 110%) de una viscosidad de 210
mPa.s en una solución acuosa de 42% en peso de sustancia seca.
b) Un almidón de patata oxidado con una
viscosidad de 250 mPa.s en una solución acuosa del 42% en peso de
sustancia seca.
La composición de recubrimiento contenía 100
partes en peso de arcilla SPS, 12,5 partes en peso de producto de
almidón y agua. La Tabla 2 muestra las propiedades de la composición
de recubrimiento.
La composición de recubrimiento se aplicó a un
papel base de recubrimiento de buena calidad (80 g/m^{2};
fabricante Nymölla), utilizando una hoja tipo pudelado (Jagenberg;
velocidad 50 m/min.) de la prensa Dixon (aproximadamente 10
g/m^{2}). El papel recubierto se secó hasta 5% en peso de humedad.
Las muestras de papel se acondicionaron y se ensayaron a 23ºC y 50%
de humedad relativa. Las propiedades de los papeles recubiertos se
muestran en la Tabla 3.
Claims (9)
1. Un procedimiento para el apresto de superficie
de papel y/o recubrimiento de papel, donde se utiliza un líquido
acuoso de apresto o de recubrimiento que contiene almidón convertido
que ha sido obtenido por tratamiento de almidón gelatinizado o un
almidón modificado gelatinizado en medio acuoso con una enzima de
conversión de almidón seleccionada del grupo de enzimas de
derivación (EC 2.4.1.18).
2. Un procedimiento para el apresto de superficie
de papel y/o recubrimiento de papel, donde se utiliza un líquido
acuoso de apresto o de recubrimiento que contiene almidón convertido
que ha sido obtenido por tratamiento de almidón modificado
gelatinizado en un medio acuoso con una enzima de conversión de
almidón seleccionada del grupo ciclodextrin glicosil transferasas
(EC 2.4.1.19).
3. Un procedimiento según la reivindicación 1,
donde se utiliza como material de partida almidón natural.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se utiliza como material de partida
almidón modificado.
5. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde el almidón o el almidón
modificado se mezcla primero con la enzima y luego se gelatiniza el
producto mezclado seco en agua.
6. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores donde el medio acuoso en el que se
efectúa la conversión del almidón se utiliza como tal en el líquido
de apresto o recubrimiento para el papel.
7. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde el agente aglutinante del apresto
acuoso o líquido de recubrimiento consiste total o parcialmente en
almidón convertido.
8. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde se utiliza un líquido acuoso de
apresto de manera que tiene lugar un aumento en la admisión de
almidón durante el aprestado de superficie o que, para una misma
retención de almidón, se consigue una mayor facilidad de manejo y
capacidad de trabajado del líquido acuoso de apresto.
9. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-7, donde se utiliza un líquido
acuoso de recubrimiento que contiene también una elevada
concentración de partículas de pigmento en suspensión, poseyendo el
citado líquido de recubrimiento una mejor reología debido a la
presencia de almidón convertido.
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