NL9401487A - Werkwijze voor het vervaardigen van papier, alsmede aldus vervaardigd papier. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van papier, alsmede aldus vervaardigd papier.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van papier, waarbij men aan een waterige suspensie van cellulosevezels een kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel toevoegt, desgewenst naast andere hulpmiddelen, en vervolgens uit deze suspensie op de gebruikelijke wijze papier vormt.

Door malen van voor de papierfabricage gebruikte grondstoffen wordt een vezelbrij verkregen, waarin de vezels in een voor de papiervorming geschikte toestand verkeren. Aan deze vezelbrij kunnen diverse hulpmiddelen worden toegevoegd zoals harslijm, synthetische lijmingsmiddelen, pigmenten en vulstoffen (klei, titaandioxyde, talk, calciumcarbonaat, calciumsulfaat), aluin, retentiemiddelen en colloïdale bindmiddelen. De pulpmassa wordt naar een papiermachine gevoerd, waar de papiervorming plaatsvindt. De toegevoegde hulpmiddelen dienen onder andere om het papier een grotere sterkte te verlenen en het beter beschrijfbaar en/of bedrukbaar te maken. Als colloidaal bindmiddel bij de papierfabricage wordt veelal kationogeen zetmeel toegepast.

De toepassing van kationogeen zetmeel bij de papierfabricage is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.935.436. Volgens dit octrooischrift geeft de toepassing van kationogeen zetmeel ten opzichte van de toepassing van niet-kationogeen zetmeel een aantal voordelen. Als voordelen worden genoemd: een verhoogde retentie van zetmeel, vulstoffen en pigmenten; een verhoogde papiersterkte (berstweerstand, breeksterkte, vouwweerstand en plukweerstand) en een lagere dosering. Als grondstof voor de vervaardiging van het kationogene zetmeel, dat volgens het Amerikaanse octrooischrift 2.935.436 bij de papierfabricage wordt toegepast, kunnen verschillende zetmeelsoorten worden gebruikt zoals maïszetmeel, tarwezetmeel, aardappelzetmeel, kleefmaïszetmeel (waxy-maïszetmeel), sagozetmeel of rijstzetmeel.

De meeste zetmeelsoorten bestaan uit korrels waarin twee typen glucosepolymeren voorkomen, namelijk amylose (15 tot 35 gew.% op droge stof) en amylopectine (65 tot 85 gew.% op droge stof). Amylose bestaat uit niet of weinig vertakte moleculen met een gemiddelde polymerisatiegraad van 1000 tot 5000 (afhankelijk van de zetmeelsoort). Amylopectine bestaat uit zeer grote, sterk vertakte moleculen met een gemiddelde polymerisatiegraad van ongeveer 2.000.000. De commercieel belangrijkte zetmeelsoorten, namelijk maïszetmeel, aardappelzetmeel, tarwezetmeel en tapiocazetmeel bevatten 15 tot 30 gew.% amylose.

Van enkele graansoorten, namelijk gerst, maïs, millet, milo, rijst en sorghum bestaan er natuurlijke variëteiten, waarvan de zetmeelkorrels nagenoeg volledig uit amylopectine bestaan. Berekend als gewichtsprocent op droge stof, bevatten deze zetmeelkorrels meer dan 95% en gewoonlijk meer dan 98% amylopectine. Het amylosegehalte van deze graanzetmeelkorrels is dus minder dan 5% en gewoonlijk minder dan 2%. Gebleken is dat, bij de vorming van amylopectine-graanzetmeelkorrels in de graanplant, het enzym dat de synthese van amylosemoleculen katalyseert afwezig is. Bovengenoemde graanvariëteiten worden wel aangeduid als kleefgranen (waxy cereal grains) en de hieruit geïsoleerde amylopectine-zetmeelkorrels als kleef-graanzetmelen (waxy cereal starches).

In tegenstelling tot de situatie bij diverse granen, zijn er uit de natuur geen aardappelvariêteiten bekend waarvan de zetmeelkorrels nagenoeg uitsluitend uit amylopectine bestaan. De uit aardappelknollen geïsoleerde aardappelzetmeelkorrels bevatten gewoonlijk ongeveer 20% amylose en 80% amylopectine (gew.% op droge stof). De laatste 10 jaar is men er echter in geslaagd om door genetische modificatie aardappelplanten te kweken, die in de aardappelknollen zetmeelkorrels vormen welke voor meer dan 95 gew.% (op droge stof) uit amylopectine bestaan.

Bij de vorming van zetmeelkorrels in de plant zijn diverse enzymen katalyserend werkzaam. Van deze enzymen is het korrelgebonden zetmeelsynthase (granule-bound starch synthase; 6BSS) betrokken bij de vorming van amylose. De synthese van het GBSS-enzym is afhankelijk van de activiteit van genen, die coderen voor het GBSS-enzym. Uitschakeling of remming van de expressie van deze specifieke genen heeft tot gevolg dat de synthese van het GBSS-enzym wordt verhinderd of beperkt. De uitschakeling van deze genen kan gerealiseerd worden door genetische modificatie van aardappelplantmateriaal. Een voorbeeld hiervan is de amylosevrije mutant van de aardappel (amf) waarvan het zetmeel nagenoeg alleen amylopectine bevat door een recessieve mutatie in het GBSS-gen. Deze imitatietechniek is onder andere beschreven in de volgende twee tijdschriftartikelen: - J.H.M. Hovenkamp-Hermelink et al.

Isolation of amylose-free starch mutant of the potato (Solanum tuberosum L.)

Theor. Appl. Genet. (1987), 75: 217-221.

- E. Jacobsen et al.

Introduction of an amylose-free (amf) mutant into breeding of cultivated potato, Solanum tuberosum L.

Euphytica (1991), 53, 247-253.

Uitschakeling of remming van de expressie van het GBSS-gen in de aardappel is ook mogelijk door toepassing van zogenaamde antisense-inhibitie. Deze genetische modificatie van de aardappel is beschreven in het Canadese octrooischrift 2.061.443; het Internationale octrooischrift wo 92/11376 en in het volgende tijdschriftartikel: - R.G.F. visser et al.

Inhibition of the expression of the gene for granule-bound starch synthase in potato by antisense constructs.

Mol. Gen. Genet. (1991), 225: 289-296.

Door toepassing van genetische modificatie is het mogelijk gebleken om aardappels te kweken en te telen waarvan de zetmeelkorrels weinig of nagenoeg geen amylose bevatten.

Onder het begrip amylopectine-aardappelzetmeel worden hier verstaan, de uit aardappelknollen geïsoleerde aardappel-zetmeelkorrels roet een amylopectinegehalte van ten minste 95 gew.%, berekend op de droge stof.

inzake produktiemogelijkheden en eigenschappen zijn er beduidende verschillen tussen enerzijds amylopectine-aardappelzetmeel en anderzijds de kleefgraanzetmelen. Dit geldt roet name ook voor kleefmaiszetmeel (waxy-maïszetmeel), dat commercieel veruit het belangrijkste kleefgraanzetmeel is. De verbouw van kleefmaïs, die geschikt is voor de produktie van kleefmaiszetmeel, is niet commercieel uitvoerbaar in landen met een koud of gematigd klimaat zoals Nederland, België, Engeland, Duitsland, Polen, Zweden en Denemarken. Het klimaat in deze genoemde landen is echter juist wél geschikt voor de verbouw van aardappelen.

De samenstelling en eigenschappen van amylopectine -aardappelzetmeel verschillen van die van de kleefgraanzet-melen. Zo heeft amylopectine-aardappelzetmeel een veel lager gehalte aan lipiden en eiwitten dan de kleefgraanzetmelen. Problemen inzake geur en schuimvorming, die vanwege de lipiden en/of eiwitten kunnen optreden bij de toepassing van kleef-graanzetmeelprodukten (natief en gemodificeerd), treden bij toepassing van overeenkomstige amylopectine-aardappelzetmeel-produkten niet of in veel mindere mate op. In tegenstelling tot de kleefgraanzetmelen bevat amylopectine-aardappelzetmeel chemisch gebonden fosfaatgroepen. Daardoor bezitten amylopectine-aardappelzetmeelprodukten in opgeloste toestand een specifiek polyelektrolytkarakter.

Gevonden werd, dat kationogeen amylopectine-aardappel-zetmeel bij uitstek geschikt is voor toepassing als colloïdaal bindmiddel bij de papierfabricage. Inzake drainage, retentie en papiersterkte geeft kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel gelijkwaardige of betere resultaten in vergelijking met overeenkomstige kationogene derivaten van andere zetmeel-grondstoffen.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van papier, waarbij men aan een waterige suspensie van cellulosevezels een in water oplosbaar of opgelost kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel, desgewenst naast andere hulpmiddelen, toevoegt en vervolgens uit deze suspensie op gebruikelijke wijze papier vormt.

Methoden voor het vervaardigen van kationogeen zetmeel zijn beschreven door D.B. Solarek: Cationic Starches, in het boek van O.B. Wurzburg (Ed.): Modified Starches: Properties and Uses, CRC Press Inc., Boca Raton, Florida, 1986, pag. 113-130. De hierin beschreven methoden kunnen ook toegepast worden voor de bereiding van kationogeen amylopectine-aardappelzetmleel. Bij voorkeur worden volgens de uitvinding kationogene amylopectine-aardappelzetmeelprodukten toegepast die elektrisch positief geladen quaternaire ammoniumgroepen bevatten. Vóór, na of tijdens de kationiseringsreactie kan het amylopectine-aarappelzetmeel nog additioneel fysisch, chemisch en/of enzymatisch gemodificeerd worden. De uitvinding omvat tevens de toepassing van deze additioneel gemodificeerde amylopectine-aardappelzetmeelprodukten. De substitutiegraad (DS) van het volgens de uitvinding toe te passen kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel ligt bij voorkeur tussen 0,005 en 0,5 en liefst tussen 0,01 en 0,2.

De hoeveelheid kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel die volgens de uitvinding in de papierpulp wordt opgenomen is onder andere afhankelijk van de gebruikte soort pulp, de toegepaste werkomstandigheden en de gewenste papiereigen-schappen. Bij voorkeur wordt 0,05 tot 10 gew.% en liefst 0,1 tot 2 gew.% zetmeelderivaat (droge stof) berekend op de papierpulp (droge stof) toegepast.

Het volgens de uitvinding toe te passen kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel wordt bij voorkeur eerst verstijfseld in water, waarna de verkregen zetmeeloplossing (eventueel na verdunning) wordt toegevoegd aan de pulpmassa. Men kan echter ook voorverstijfseld koudoplosbaar kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel (als droog produkt of na oplossen in water) mengen met de pulpmassa.

Het kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel kan op elk willekeurig punt in het vervaardigingsproces van papier toe-gevoegd worden. Het kationogeen zetmeelprodukt kan dus aan de pulp worden toegevoegd terwijl deze zich bevindt in de oploop-kast, de hollander, de hydropulper of de stofkast. Desgewenst kan men naast het kationogeen amylopectine-aardappelzetmeel tevens een anionogeen amylopectine-aardappelzetmeel toevoegen aan de pulp. (SW 50).

Claims (4)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van papier, waarbij men aan een waterige suspensie van cellulosevezels een in water oplosbaar of opgelost kationogeen zetmeel, desgewenst naast andere hulpmiddelen, toevoegt, en vervolgens uit deze suspensie op de gebruikelijke wijze papier vormt, met het kenmerk, dat men als kationogeen zetmeel een kationogeen amylppectine-aardappelzetmeel toepast.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het amylopectine-aardappelzetmeel is geïsoleerd uit aardappelen afkomstig van door mutatie verkregen aardappelplanten.

3. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het amylopectine-aardappelzetmeel is geïsoleerd uit aardappelen afkomstig van door antisense-inhibitie verkregen aardappelplanten .

4. Papier vervaardigd onder toepassing van de werkwijzen volgens conclusies 1-3.