王 松，馮桂平，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化

王 松，馮桂平，田中粟，曾金枝，張曉麗

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

利用α-淀粉酶對(duì)玉米原淀粉進(jìn)行改性，研究了酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的工藝條件。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的最佳工藝條件為：α-淀粉酶用量為0.1×10-3，酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠糊化溫度為75℃，殺菌溫度為98℃，加料順序采用先α-淀粉酶后淀粉、間隔攪拌時(shí)間為2 min。在此工藝條件下生產(chǎn)定量為78 g/m2輕型紙，紙表面強(qiáng)度平均提高了75%，平滑度平均提高了16%，Cobb值由平均35 g/m2降低到平均28 g/m2，降低了20%。

α-淀粉酶；淀粉；糊化溫度；殺菌；表面強(qiáng)度

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，質(zhì)量與成本的競(jìng)爭(zhēng)顯得尤為重要，同樣的成本比質(zhì)量，然而紙張的質(zhì)量由多個(gè)指標(biāo)組成，其中表面強(qiáng)度是紙張質(zhì)量的關(guān)鍵項(xiàng)。在生產(chǎn)中對(duì)紙張進(jìn)行表面施膠，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本，因此膠液質(zhì)量在生產(chǎn)中顯得十分重要。然而，傳統(tǒng)的熬膠工藝存在黏度波動(dòng)較大、濃度不穩(wěn)定等現(xiàn)象；這將影響紙機(jī)的正常生產(chǎn)，對(duì)紙張的施膠產(chǎn)生不利影響，降低了紙張質(zhì)量。為提高膠液質(zhì)量[1]，公司技術(shù)中心對(duì)酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化研究。根據(jù)車(chē)間之前生產(chǎn)比較穩(wěn)定、紙張質(zhì)量較優(yōu)時(shí)的黏度為（10±0.2）mPa·s，找出熬制此膠液黏度的最佳工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)

結(jié)合目前的熬膠工藝及公司的現(xiàn)有條件，實(shí)驗(yàn)采用單變量法對(duì)熬膠糊化溫度、一段升溫時(shí)間、α-淀粉酶用量、殺菌溫度及加料順序分別進(jìn)行合理優(yōu)化[2]。

1.1 主要原料

水，取自車(chē)間日常所用自來(lái)水；α-淀粉酶，晉州市大成變性淀粉有限公司；玉米淀粉，臨清德能金玉米生物有限公司。

1.2 主要儀器

CJJ 78-1磁力加熱攪拌器[3]，電熱恒溫水浴鍋，溫度計(jì)，NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。

1.3 采用單變量法進(jìn)行試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1：取16只2 000 mL燒杯，加入1 000 mL自來(lái)水、300 g玉米淀粉，編號(hào)為1～16號(hào)；其中，1～8號(hào)的燒杯里加入α-淀粉酶，其用量分別為0×10-3、0.05×10-3、0.1×10-3、0.15×10-3、0.2×10-3、0.25×10-3、0.3×10-3和 0.35×10-3；9～16 號(hào)的糊化溫度分別為65、67、69、71、73、75、77 和 79 ℃；按規(guī)定工藝進(jìn)行熬制，熬制結(jié)束后進(jìn)行黏度測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

由表1和表2可知，采用熬膠糊化溫度75℃和α-淀粉酶用量為0.1×10-3時(shí)的膠液黏度較為適宜。因此確定α-淀粉酶最佳用量為0.1×10-3，最佳糊化溫度為75℃。

1.4 殺菌溫度與黏度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)2：根據(jù)實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將α-淀粉酶用量和糊化溫度分別確定為0.1×10-3和75℃進(jìn)行試驗(yàn)；取8只2 000 mL燒杯，編號(hào)為1～8號(hào)，各加上1 000 mL白水，300 g玉米淀粉，改變殺菌溫度進(jìn)行試驗(yàn)， 殺菌溫度分別為 90、92、94、96、98、100、102和104℃。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 殺菌溫度與黏度的關(guān)系表

由表3可知，殺菌溫度為98℃時(shí)黏度比較適宜采用。當(dāng)溫度較低時(shí)殺菌不完全，然而溫度較高時(shí)造成淀粉水解嚴(yán)重，都導(dǎo)致膠液黏度較低[4]，因此最終確定殺菌溫度為98℃。

1.5 α-淀粉酶和淀粉添加順序?qū)Π灸z效果的影響

根據(jù)上述2個(gè)實(shí)驗(yàn)確定了膠液熬制過(guò)程中的溫度和α-淀粉酶用量對(duì)膠液黏度的影響。下面進(jìn)行改變加料順序?qū)δz液黏度影響的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)3：取8只2 000 mL燒杯，各加入1 000 mL白水，編號(hào)為1～8號(hào)。前4個(gè)編號(hào)燒杯里先加入α-淀粉酶，依編號(hào)次序二者間隔攪拌時(shí)間分別為2、3、4和5 min，之后加入淀粉；后4個(gè)編號(hào)的燒杯里先加入淀粉，攪拌均勻后再加入α-淀粉酶，依編號(hào)次序二者間隔攪拌時(shí)間分別為2、3、4和5 min，之后加入α-淀粉酶，進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 α-淀粉酶和淀粉添加順序?qū)δz液黏度的影響

由表4可知，采用先添加α-淀粉酶、后添加淀粉，其膠液黏度較穩(wěn)定；先添加淀粉、后添加α-淀粉酶，其膠液黏度不穩(wěn)定；其攪拌間隔時(shí)間最佳為2 min左右，繼續(xù)延長(zhǎng)攪拌間隔時(shí)間意義不大。

1.6 一段升溫時(shí)間與黏度的關(guān)系

由以上實(shí)驗(yàn)所確定的參數(shù)，通過(guò)膠液質(zhì)量來(lái)確定一段升溫至糊化的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

由表5可以發(fā)現(xiàn)，隨著一段升溫時(shí)間的延長(zhǎng)，膠液黏度有變小的趨勢(shì)，當(dāng)升溫時(shí)間為25 min時(shí)，膠液黏度比較適合紙機(jī)生產(chǎn)的需要。

表5 一段升溫時(shí)間對(duì)膠液黏度的影響

2 最佳熬膠曲線(xiàn)及工藝

酶轉(zhuǎn)化淀粉時(shí)的熬膠曲線(xiàn)如下：

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)最終確定酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠的最佳工藝條件為：酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠采用先加α-淀粉酶后加淀粉，間隔攪拌時(shí)間2 min，糊化溫度75℃，α-淀粉酶用量為0.1×10-3，殺菌溫度98℃。

3 工藝實(shí)施后的效果

酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝優(yōu)化實(shí)施1個(gè)月以來(lái)，取得了良好的效果，具體如下：

（1）紙張質(zhì)量指標(biāo)明顯提高，特別是表面強(qiáng)度，生產(chǎn)定量為78 g/m2的輕型紙時(shí)，從實(shí)施之前的平均1.2 m/s提高到實(shí)施后的平均2.1 m/s，提高了75%；

（2）紙張掉毛掉粉的現(xiàn)象明顯減少，生產(chǎn)定量為78 g/m2的輕型紙時(shí)，平滑度從實(shí)施前的平均6 s提高到實(shí)施后的平均7 s，提高了16%；同時(shí)，挺度和光澤度明顯改善；

（3）紙張的掛膠量明顯提高，Cobb值明顯下降，由實(shí)施前的平均35 g/m2降低到實(shí)施后的平均28 g/m2，平均降低了20%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化研究，達(dá)到了改善紙張物理性能的目的，顯著提高了紙張的質(zhì)量指標(biāo)，特別是表面強(qiáng)度；同時(shí)掛膠量也得以提高，降低了紙張的生產(chǎn)成本，提高了公司產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］夏新興，薛玉可.酶轉(zhuǎn)化淀粉工藝研究［J］.中華紙業(yè)，2007，28（8）；67-69.

［2］危志斌，張瑞杰.表面施膠酶在大型紙機(jī)上的應(yīng)用［J］.中華紙業(yè)，2010，31（24）；67-69.

［3］石淑蘭，何福旺.制漿造紙分析與檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2009.

［4］閆秋成，王業(yè)安，沈良驥.陽(yáng)離子淀粉在造紙中的應(yīng)用［J］.西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，9（4）：91-95.

Optimization of Enzyme Converted Starch Cooking Process

WANG Song，F(xiàn)ENG Gui-ping，TIAN Zhong-su，ZENG Jin-zhi，ZHANG Xiao-li
（MCC Paper Yinhe Co.，Ltd.，linqing 252600，China）

Alpha amylase was used to modify native maize starch in this paper.Also optimum process conditions for enzyme converted starch cooking were determined through experiments， which were as follows： alpha amylase dosage，0.01%；enzyme converted starch cooking gelatinization temperature，75℃；sterilization temperature，98℃；sequence of feeding， alpha amylase first， and starch second， with interval mixing of 2 min.Under optimum process conditions light weight paper was produced with base weight of 78 g/m2，for which surface strength was improved by 75%averagely，and smoothness by 16%while Cobb value was reduced by 20%，from average value of 35 g/m2to 28 g/m2.

alpha amylase； starch； gelatinization temperature； sterilization； surface strength

TS727+.5

A

1007-2225（2012）03-0025-03

2011-12-22

王松先生（1989-），中冶紙業(yè)銀河有限公司研究員；研究方向：造紙工藝的優(yōu)化，新產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用；E-mail：wang1song321@163.com。

本文文獻(xiàn)格式：王松，馮桂平，田中粟，等.酶轉(zhuǎn)化淀粉熬膠工藝的優(yōu)化[J].造紙化學(xué)品，2012，24（3）∶25-27.