Набухание и клейстеризация крахмала

Содержание
  1. Свойства крахмала, Клейстеризация крахмала, Вязкость клейстеров
  2. Крахмал, определение крахмала
  3. Физико-химические свойства крахмала
  4. Клейстеризация крахмала
  5. Вязкость крахмальных клейстеров
  6. Кpаxмалы холодного набухания ::
  7. Зачем кpаxмалы модифицируют?
  8. Несколько слов о технологии производства
  9. Применение 
  10. Секреты качественной склейки
  11. Из чего сделан крахмальный клей?
  12. Добавки
  13. Нативный или модифицированный?
  14. Сварить клей? — Проще простого!
  15. Контролируем качество
  16. Технологу на заметку
  17. Хранить или не хранить? Вот в чем вопрос…
  18. Клей крахмальный – ОАО “Чаплыгинский крахмальный завод”
  19. О свойствах и преимуществах нового клея для гофрокартона при склейке и при вторичной переработке гофрокартона
  20. Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний клея для гофрокартона типа «Стейн-Холл» и нового клея
  21. Вторичная переработка гофрокартона
  22. Таблица 2. Свойства бумажной массы из распущенного гофрокартона в сравнении с распущенной макулатурой без гофроклея

Свойства крахмала, Клейстеризация крахмала, Вязкость клейстеров

Набухание и клейстеризация крахмала

Полисахариды, присутствующие в пищевых продуктах, выполняют важную функцию, которая заключается в обеспечении их качества и текстуры: твердости, хрупкости, плотности, загустевания, вязкости, липкости, гелеобразующей способности, ощущения во рту. Именно благодаря полисахаридам образуется структура пищевого продукта – мягкая или хрупкая, набухшая или желеобразная.

Все растворимые полисахариды дают вязкие растворы из-за большого размера их молекул. Среди натуральных пищевых полисахаридов наименее вязкими являются растворы гуммиарабика. Вязкость зависит от размера молекулы, формы и заряда.

Если молекула имеет заряд за счет ионизации присутствующих в ней карбоксильных групп, то эффект влияния заряда может быть очень большим во всех случаях, кроме очень кислых растворов.

Вязкость зависит от присутствия полиэлектролитов, поскольку они влияют на конфигурацию и размер молекулы, и природы посторонних присутствующих веществ, так как их наличие может оказывать тормозящее действие на истечение полимера.

Все, что заставляет нерастворимые линейные молекулы становиться более вытянутыми, вызывает увеличение вязкости, и, соответственно, если в результате какого-либо воздействия молекулы становятся менее линейными, то есть более компактными или свернутыми, вязкость раствора уменьшается.

Крахмал, определение крахмала

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно в различных крахмалах (амилозы 13 – 30%; амилопектина 70 – 85%).

Амилоза и амилопектин (их свойства приведены в таблице 2.5) в растениях формируются в виде крахмальных зерен, структура которых до конца не выяснена.

Свойства амилозы и амилопектина.

СвойстваАмилозаАмилопектин
Молекулярная масса50 тыс. – 2 млн.От 1 до нескольких млн
Способность к ретроградцииВысокаяНизкая
Продукты действия β-амилазыМальтозаМальтоза; β-предельный декстрин
Продукты действия глюкоамилазыD-глюкозаD-глюкоза
Форма молекулыЛинейнаяРазветвленная

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента. В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывается в пищевые продукты (например, хлебобулочные изделия).

В других его добавляют для придания продукту тех или иных свойств – он используется широко при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, салатных приправ, начинок, майонеза; один из компонентов крахмала – амилоза используется для пищевых оболочек и покрытий.

Физико-химические свойства крахмала

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для пищевых продуктов относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.

Неповрежденные крахмальные зерна нерастворимы в воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала – 9,1%, для восковидного – 22,7%.

Клейстеризация крахмала

Клейстеризация крахмала проявляется при  его нагревании в воде, и эта его способность к клейстерообразованию обусловлена наличием в нем амилопектина. В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем происходит их ограниченное набухание.

Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру. При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде.

В третьей фазе набухания, протекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымылась наиболее растворимая часть крахмала. Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие.

Температуру, соответствующую разрушению внутренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала.

Зависимость температуры клейстеризации крахмала от источника получения.

Источник амилозы, %Температуры клейстеризации, 0С
Кукуруза2862 – 70
Картофель2358 – 66
Тапиока52 – 64
Пшеница2653 – 65
Рис1861 – 78
Рожь57 – 70
Ячмень2256 – 62
Овес2756 – 62
Сорго2569 – 75
Горох3557 – 70
Фасоль2464 – 67
Восковидная кукуруза163 – 72

Вязкость крахмальных клейстеров

Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное прак­тическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения моле­кулы амилопектина (внутреннее трение, у растворов с такими объе­мистыми молекулами больше).

Кривые вязкости, полученные на ротационном вискозиметре, показы­вают, что сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вяз­кости, что связано с набуханием крахмальных зерен. Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вяз­кости (рис. 2.5).Наклон кривых сильно различается для различных краxмалов.

Изменение вязкости в процессе клейстеризации крахмальной суспензии.

Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (со­усы, подливки, кисели и пр.), должны обладать необходимой вязко­стью.

Чем большую вязкость имеет клейстер, содержащий опреде­ленное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью.

Картофельный крах­мал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный. Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала.

Клейстеризация крахмала, вязкость крахмальных растворов, харак­теристика крахмальных гелей зависят не только от температуры, но и от вида и количества других присутствующих компонентов. С этим необхо­димо считаться, поскольку в процессе производства пищевых продуктов крахмал находится в присутствии таких веществ, как сахар, белки, жиры, пищевые кислоты и вода.

Высокие содержания сахара уменьшают скорость клейстеризации крахмала, снижают пик вязкости. Дисахариды являются более эффек­тивными с точки зрения замедления клейстеризации и снижения пика вязкости, чем моносахариды (рис. 2.6). Кроме того, сахара уменьшают силу крахмальных гелей, играя роль пластификатора и вмешиваясь в об­разование зон связывания.

На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние и липиды – триглицериды (жиры, масла), моно- и диглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен.

Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано.

При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие концентрации жира и низкая аw) вносят большой вклад в неклейстеризацию крахмала.

Моноглицериды жирных кислот (С16 – С18) приводят к увеличению температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответствующей пику вязкости, уменьшению силы геля. Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешними цепями амилопектина.

Кислоты присутствуют во многих продуктах, где используется крахмал в качестве загустителя. При низких рН (салатные приправы, фруктовые начинки) имеет место значительное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании.

Поскольку при низких рН имеет место интенсивный гидролиз с об­разованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Источник: http://food-chem.ru/lektsii-po-uglevodam/svojstva-krahmala-klejsterizatsiya-krahmala-vyazkost-klejsterov

Кpаxмалы холодного набухания ::

Набухание и клейстеризация крахмала

Кpаxмалы холодного набухания

В современности пищевое производство тесно связано с использованием специальных добавок, что необходимо для увеличения срока хранения или улучшения потребительских качеств продуктов питания.

Одними из наиболее распространенных дополнительных ингредиентов являются кpаxмал и продукция на его основе, за счет их способности удерживать влагу достигается нужная вязкость и густота продуктов, в которые они добавляются.   

Зачем кpаxмалы модифицируют?

Получение модифициpованных кpаxмалов никак не связано с применением генетически модифицированного каpтофеля, кукурузы, тапиоки или злаковых.

Даже если в качестве исходного сырья применялись такие растения, то в конечном продукте, коим выступает нативный крахмал, следов генетических вставок инсектицидного назначения обнаружить не удается (именно с этой целью чаще всего производят генетическую модификацию).

Для улучшения функционально-технологических характеристик крахмалопродукты проходят специальную модификацию – физико-химическую или биохимическую обработку, благодаря которой улучшается влагосвязывающая способность этой группы веществ и расширяется спектр температур, при которых происходит набухание полимерных зерен.

Крахмалы получили столь широкое распространение именно благодаря способности к набуханию и образованию при этом вязких коллоидных систем – клейстеров. Обобщенно процесс набухания объясняется проникновением частиц растворителя внутрь молекулы полисахарида, что приводит к разрыву водородных связей и расщеплению агломерата.

Крахмальные зерна, не прошедшие модификацию при низких температурах (ниже 50-65 градусов Цельсия) способны лишь к небольшой абсорбции влаги, в то время как в горячей воде наблюдается увеличение объема дисперсии приблизительно на одну треть.

Полученную после набухания крахмальных зерен студнеобразную и вязкую массу принято называть клейстером, а процесс ее получения клейстеризацией. В случае продолжительного нагревания клейстера свыше 80 и более градусов трехмерная структура крахмальной эмульсии нарушается за счет растворения полимерных остатков в воде.

Данное явление лежит в основе процессов очерствения хлебобулочных изделий, приготовленных с участием крахмалов, а также ухудшения качества круп.

Следует заметить, что способность к набуханию сильно зависит от вида сырья, из которого получен крахмал. Так, в ряду крахмалов, полученных при переработке клубневых, зерновых или кукурузы, способность к образованию клейстера падает. Температура, при которой процесс набухания зерна стартует, также зависит от источника получения нативного крахмала (для клубневых крахмалов клейстеризация наступает при 50–65 градусах, а для рисового – при 75–80 градусах).  

Несколько слов о технологии производства

Для того, чтобы нативный крахмал приобрел способность к набуханию уже в холодной воде, его специальным образом модифицируют. Обработка при этом основана на частичном гидролизе исходных полимерных зерен, поскольку известно, что короткие цепи полисахарида проявляют улучшенную способность к набуханию.

  При производстве набухающих крахмалов полной деструкции молекулы не происходит, что достигается за счет нагревания дисперсии в условиях, оптимальных для быстрого образования клейстерной массы. Далее полученный клейстер быстро высушивается, в результате чего происходит выпадение зерен, способных к набуханию в широком температурном диапазоне, обычно составляющем от 0 до 250 градусов.

Обычно для производства крахмалов такого типа применяется технология экструдирования, когда сырье сначала нагревается под давлением, а затем подвергается механической и химической деформации.

Другой способ – нанесение клейстерной массы на внутреннюю или внешнюю поверхность нагреваемого паром барабана вальцовой сушилки, после завершения термообработки сухую массу снимают с помощью специального ножа.

Сырьем для получения набухающих в холодной воде крахмалов могут выступать как нативные, так и модифицированные химическим способом крахмалы.

Во втором случае возможно получение готовой продукции с комбинированными свойствами. К примеру, это могут быть крахмалы холодного набухания, стойкие к влиянию фруктовых или иных кислот, которые в обычном состоянии являются агентом, запускающим процессы гидролиза и расщепления крахмальной молекулы.  

Применение 

Способность кpаxмалов холодного набухания проявлять влагосвязывающие свойства уже при невысоких температурах в совокупности с отсутствием привкуса и запаха определяет достаточно широкий спектр их применения. Эта продукция используется в производстве следующих типов продуктов питания:

  • майонезы различной жирности, гомогенизированные соусы, кетчупы, где пищевая добавка требуется в качестве агента, придающего готовому продукту кремообразную консистенцию;  
  • кондитерская продукция – конфеты на помадной основе, начинки печений, пирогов и вафель, где это вещество применяется в качестве пластификатора;  
  • густые десерты, мармелад и кремы, приготовление которых не подразумевает термической обработки, здесь крахмал выполняет функцию связывания влаги и жира;  
  • колбасы вареные, копченые, полукопченые, ливерные, сосиски, сардельки, мясные деликатесы, паштеты, в которых крахмал предохраняет белковый состав от пересыхания и одновременно связывает избыточную влагу. 

Не требуя дополнительного нагревания, крахмалы данной группы способны к набуханию сразу после ввода их в пищевую продукцию. Надежно удерживая жидкость, эти вещества способствуют увеличению срока хранения продуктов. При этом они не влияют на вкусо-ароматические параметры еды.

Источник: http://neva-k.ru/stati/st5.html

Секреты качественной склейки

Набухание и клейстеризация крахмала

На современных гофроагрегатах для склейки бумажных слоев используется клей на основе крахмала. Анализ литературных источников информационных материалов фирм-производителей, представленных на рынке, обозначил рецептурный характер этих сведений.

При этом количество компонентов считают по-разному: в процентах, на 1 мЗ или 1 тонну клея, воды или на объем имеющейся мешалки. От этого  разнообразие рецептов увеличилось еще больше. Описание деталей процесса не позволяет понять суть технологических принципов приготовления клея.

В статье мы приводим обобщение многочисленных рецептов.

Из чего сделан крахмальный клей?

Обязательными компонентами приготовления крахмального клея для производства гофрокартона являются крахмал, вода, бура и каустическая сода. Кроме них могут использоваться дополнительные компоненты.

Состав 1 тонны клея для производства гофрокартона выглядит так: вода — 767 кг, крахмал — 225 кг, каустическая сода — 5 кг, бура — 3 кг (Диаграмма 1). 

Функцию клейкого вещества выполняет крахмал. Приготовить клей для гофрокартона можно из любого крахмала: кукурузного, картофельного, тапиокового, пшеничного. Поскольку прочность клеевой пленки любого крахмального клея значительно превосходит прочность соединения волокон в бумаге.

Клей готовится 15–27-процентной  концентрации по всему крахмалу, из которого 10–25% составляет крахмал клейстеризованный и, соответственно, 90–75% — крахмальные зерна.

Зерна крахмала являются основным адгезивом, а также выполняют функцию поглотителя воды из раствора. За счет этого на гофропрессе или на сушильном столе в условиях высокой температуры происходит быстрое схватывание клея в месте контакта гофробумаги и плоского картонного слоя.

Вода служит растворителем крахмального клея. воды в клее составляет от 73 до 85% и вся она, за исключением молекулярносвязанной с крахмалом (примерно 12%),  должна быть удалена на гофроагрегате.

Каустическая сода снижает температуру клейстеризации крахмала,  ускоряет набухание крахмальных зерен.   

Бура способствует образованию поперечных связей в клее, повышая вязкость дисперсии. Бура сообщает клею «короткую» структуру, клей не образует капелек при нанесении его на вершины гофров и не пачкает гофровалы. Бура повышает липкость клея и выполняет роль антисептика.

Добавки

Для придания клеевому шву водостойких свойств, в пропорции от 5% до 15% всего крахмала в готовый клей добавляют ацетоно- и мочевино-формальдегидные смолы, латексы бутадиенового, изопренового и бутадиенстирольного каучуков и некоторые другие химикаты. В весенне-летний период для борьбы с микробиологическими организмами в клей целесообразно периодически добавлять биоциды в количестве до 1% от содержания крахмала.

Нативный или модифицированный?

Вид крахмала — нативный или модифицированный — не играет особой роли при изготовлении клея для гофрокартона.

Заявления некоторых фирм об особой стабильности клея, приготовленного с использованием холоднорастворимого или окисленного крахмала, являются скорее маркетинговым ходом, чем техническим решением.

Модификацию крахмала можно выполнить самостоятельно при обработке его щелочью совместно с интенсивным перемешиванием. Модификации крахмала щелочью достаточно для получения гофрированного картона на любой скорости гофроагрегата.

Однако на производствах, где нет мешалки со скоростью перемешивания более 400 об./мин. (оптимальный вариант — не менее 750 об./мин.) или отсутствует пар, модифицированные крахмалы могут найти свое применение.

Сварить клей? — Проще простого!

Классическим способом получения современного крахмального клея считается метод Штайн-Холла. Для применения этого способа необходимо иметь две мешалки.

В одной — с помощью каустической соды (гидроксида натрия) и острого пара готовится щелочной крахмальный раствор (клейстер). В другой — крахмальная суспензия с добавкой буры (тетрабората натрия десятиводного или пятиводного).

Затем в одной из мешалок приготовленные дисперсии смешиваются. Перемешивающее устройство для получения стабильного клея должно работать со скоростью не менее 400 об./мин.

Также хорошо известен способ приготовления клея в одной мешалке. В мешалку турбинного типа, содержащую крахмальную суспензию с температурой 38–42°С, заливается заданное количество раствора едкого натра, и смесь подвергается интенсивному перемешиванию со скоростью порядка 1500–3000 об./мин.

Происходит процесс физико-химической модификации крахмала, в результате которого часть крахмала клейстеризуется, и дисперсия из-за этого постепенно становится все более вязкой. По достижении заданного уровня вязкости процесс модификации прекращается путем разбавления дисперсии холодной водой или кислым раствором, затем добавляется бура, и дисперсия интенсивно перемешивается до готовности.

Готовность определяется по вязкости клея. Вискозиметр для непрерывного измерения вязкости закреплен на стенке мешалки и измеряет ориентировочный уровень вязкости клея. Окончательное значение вязкости определяется с помощью воронкообразного вискозиметра путем отбора пробы клея из мешалки.

Другие способы получения крахмального клея для производства гофрокартона в одной мешалке, а именно Nо-Саrriеr, Мinocar, Super-Glue и т. д., отличаются лишь некоторыми деталями, но в принципиальном плане идентичны.

Таким образом, главное условие получения клея со стабильной вязкостью — это наличие мешалки с интенсивным перемешиванием.

Перемешивание должно заканчиваться, когда после первоначального падения вязкость клея начнет выравниваться, и стабилизируется на заданном уровне, например, 40–50 сек. по ВЗ-4.

Такой клей может свободно циркулировать в системе, перекачиваться из емкости в емкость и храниться в течение суток.

Контролируем качество

Контроль качества крахмального клея осуществляется измерением параметров: концентрации, температуры, вязкости и температуры клейстеризации.

Концентрация, при которой клей гарантированно склеивает слои картона, составляет по сухому остатку от 15% до 27%. Нижний предел концентрации ограничивается из-за замедления скорости схватывания и скорости высыхания клея, а также короблением гофрокартонного листа. Верхний предел ограничивается дефицитом воды, необходимой для клейстеризации крахмальных зерен.

Современные быстроходные гофроагрегаты имеют клеенаносные устройства, способные нанести тонкий слой клея на вершины гофров, поэтому можно использовать клей повышенной концентрации. Такой клей содержит минимальное количество воды, что уменьшает затраты на сушку картона, способствует работе гофроагрегата на высоких скоростях и облегчает решение проблемы коробления гофрокартона.

Верхний предел концентрации клея можно повысить путем использования в качестве дисперсной среды клейстера из модифицированного крахмала, например, окисленного.

При раздельном приготовлении суспензии и клейстера это может быть выполнено достаточно просто и с небольшими дополнительными затратами. Достаточно заменить на модифицированный крахмал только ту часть ранее применяемого нативного крахмала, которая предназначалась для носителя, т. е.

клейстеризовалась. При приготовлении клея в одной мешалке требуется использовать модифицированный крахмал в полном объеме.

Температура клея при нахождении его в любом месте, кроме вершин гофров (в мешалке, расходном баке, трубопроводе, насосе, клеевой ванне и т. д.), должна быть на 10–15 градусов ниже температуры его клейстеризации.

Особенно это актуально для клеевой ванны гофропресса. Чтобы предотвратить образование студнеобразных сгустков, которые могут усложнить работу агрегата, ванну охлаждают холодной водой или экранируют от теплового потока.

Вязкость клея определяется на вискозиметрах, работающих по принципу истечения определенного объема жидкости через калиброванные отверстия. Наибольшее распространение в России получил прибор ВЗ-246, где 2,4 и 6 — диаметры сменных отверстий в мм. Наиболее часто употребляется насадка диаметром 4 мм. Вязкость, определяемая с помощью этой насадки, получила название «вязкость по ВЗ-4».

Другие известные вискозиметры, такие как Штайн-Холла, Бауэра, Лори, Форда, кружка ВМС и другие принципиально не отличаются от ВЗ-4, и, несмотря на некоторые конструктивные отличия, дают сопоставимые по величине измерения вязкости. Обычный уровень вязкости клея по ВЗ-4 составляет 40-60 сек.

Нижний предел вязкости клея не должен быть ниже 20 сек., верхний — может быть близким к 75-90 сек., т. е. к максимально возможному значению вязкости, определяемому с помощью насадки с диаметром 4 мм.

При большей вязкости в конце измерения на воронке ВЗ-4 клей уже не течет, а капает, что нарушает условия точного определения показателя.

Температура клейстеризации клея должна быть как можно ниже, т.к. это имеет большое значение при недостаточном давлении пара, питающего гофроагрегат, а также в случае быстроходных гофроагрегатов.

Температура клейстеризации зависит от типа крахмала и количества гидроксида натрия. Например, нативный кукурузный крахмал имеет температуру клейстеризации 72–75°С.

Но, благодаря содержанию в клее гидроксида, натрия, температура клейстеризации готового клея из кукурузного крахмала обычно составляет 58–62°С.

Важно при этом следовать следующим простым правилам:

1)  Изменение режима варки должно проводиться небольшими шагами при       внимательном наблюдении за результатами изменений.

2)    Изменение количества компонентов клея нужно проводить при неизменном количестве воды.

3)    При необходимости уменьшить вязкость клея сначала стоит попробовать интенсивное перемешивание, а уже потом разбавление очень небольшими порциями воды.

4)    Увеличивать вязкость клея надежнее всего смешиванием с вновь сваренной партией заведомо более густого клея.

Технологу на заметку

Расход клея и, соответственно, крахмала для склейки 1 м² гофрированного картона зависит, прежде всего, от толщины слоя клея на клеенаносном валу, т. е. на том валу, который контактирует с вершинами гофрированной бумаги.

На большинстве современных клеенаносных устройств толщина этого слоя поддерживается на уровне 0,15–0,25 мм и регулируется с помощью шаберного валика.

Изменение зазора между валами является основным способом оперативного влияния на расход крахмала при склейке гофрокартона.

Вторым фактором, от которого зависит расход крахмала, выступает концентрация клея по крахмалу. В процессе склейки участвует весь крахмал, который находится между бумажными слоями, но при условии, что он весь клейстеризовался.

Неклейстеризованный крахмал сразу обнаружит себя по расклейке гофрокартона и по белым полоскам на картоне-лайнере от крахмальных зерен. Зерна не способны склеивать бумажные слои, они в месте контакта вершин гофробумаги с плоским слоем мешают образованию клеевого шва из клейстеризованной части крахмала.

Если на гофроагрегате изготовляется пятислойный или семислойный картон, то, естественно, условия для приклеивания внутренних «нижних» слоев на склеивающем станке становятся еще более напряженными, т. к. прогреть клеевой шов до температуры клейстеризации на расстоянии 3–7 мм от сушильных плит — задача не простая. Решить ее обычно удается за счет снижения скорости гофроагрегата.

Упростить решение задачи помогает использование для склейки внутренних слоев специального клея с пониженной температурой клейстеризации до 52 °С за счет введения дополнительного количества гидроокиси натрия при варке клея.

Хранить или не хранить? Вот в чем вопрос…

При использовании крахмального клея неизбежно возникает проблема его временного хранения. Время хранения клея может исчисляться часами при нормальной работе гофроагрегата или сутками при авариях, остановке гофроагрегата по причине выходных или по причине отсутствия заказов.

Практика показывает, что хранение крахмального клея в течение 12 часов существенно не меняет его характеристик. При этом неважно, хранился клей при легком перемешивании или находился в покое. В последнем случае нужно перемешать клей перед подачей в производство.

При хранении клея свыше суток, вязкость может понизиться. Хранение от 2 до 3 суток приводит к существенному снижению вязкости и увеличению температуры клейстеризации клея. Но, как правило, такой клей еще можно использовать.

Если клей хранился более 3 суток, то происходит расслоение дисперсии, значительное понижение вязкости и появление гнилостного запаха. Такой клей можно  небольшими порциями подмешивать к вновь приготовленному.

Но лучшим решением будет вылить его в канализацию, т. к. использование такого клея в любом режиме может привести к заражению технологических потоков микроорганизмами, со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Установлено, что при хранении клея открытым в течение 10 суток, вязкость клея  уменьшилась и на 6-й день становилась равной вязкости воды. При этом температура клейстеризации увеличивалась и в конце срока становилась равной температуре клейстеризации исходного крахмала.

Уменьшение вязкости объясняется тем, что  клейстеризованный крахмал полностью гидролизовался, и клей стал простой крахмальной суспензией. Вязкость таких систем определяется вязкостью дисперсной среды, т.е. воды. Увеличение температуры клейстеризации происходило, по-видимому, за счет связывания щелочи двуокисью углерода, входящей в состав воздуха.

Этот эксперимент хорошо объясняет возможные причины расклейки гофрокартона при работе со старым клеем, а также феномен расклейки по понедельникам.

Из всего вышесказанного следует закономерный вывод: рецептура клея не является догмой. Технолог должен постоянно подстраивать состав клея и технологию его приготовления, учитывая изменения внешних факторов, чтобы параметры готового клея оставались в пределах допусков и обеспечивали получение гофрокартона стабильного качества.

Источник: http://www.upakovano.ru/articles/1474

Клей крахмальный – ОАО “Чаплыгинский крахмальный завод”

Набухание и клейстеризация крахмала

Главными предпосылками создания новых клеев являются следующие:

  • В связи с увеличением производства гофротары в составе макулатурного сырья для производства картона и бумаги растет доля гофрокартона, который несет в себе значительное количество остаточного крахмального клея.

    Данный клей создает проблемы при производстве картона и бумаги из вторичного волокна и создает проблемы со сточными водами;

  • Растет производительность линий по производству гофрокартона и растут требования к клеям — время схватывания клея должно сокращаться, а качество склейки — улучшаться.

Гофроящики и гофрокартон считаются одним из лучших видов сырья для производства картона для плоских слоев и гофробумаги. Однако, гофрокартон содержит в себе крахмальный клей, который используется для склейки, и его количество составляет обычно около 12 г/м2.

В пересчете на массу картона, это составит около 24 кг натурального крахмала на 1 т сухого волокна. Если 1 т такого гофрокартона распустить в 25 т свежей воды (то есть при концентрации 4 %), то теоретически концентрация растворенного крахмала в воде может приближаться к 1000 мг/л.

На практике макулатура состоит не только из гофроящиков, и не весь крахмальный клей сразу переходит в растворенное состояние. Поэтому концентрация растворенного крахмала не достигает столь экстремальных значений. Однако на некоторых предприятиях она достигает значений 160 мг/л.

Прежде всего это было отмечено на предприятиях, которые сами производят и гофрокартон, и сырье для него.

Именно растворенный крахмал создает значительные проблемы в производстве картона и бумаги. Растворенный крахмал сам по себе повышает вязкость системы, кроме того, он является прекрасной пищей для микроорганизмов и является основной причиной того, что понимают под анионными загрязнениями.

Вследствие порчи массы образуется повышенное количество слизи, затрудняется отлив массы, прессование, растет расход пара на сушку, снижается прочность картона, плохо работают ловушки, и качество сточных вод оставляет желать лучшего. Таким образом, можно отметить, что гофроящики, являясь хорошим вторичным сырьем с точки зрения качества волокна, содержат в себе и проблему крахмального клея.

Эту проблему можно уменьшить за счет новых рецептур крахмальных клеев для производства гофрокартона.

Второй предпосылкой для разработки улучшенных клеев для гофрокартона является тот факт, что стандартные рецептуры клеев типа «Стейн-Холл» не в полной мере отвечают современным требованиям и новому скоростному оборудованию для производства гофрокартона. Хорошо известны случаи, когда ухудшается склейка, происходит расклейка, когда некоторые виды картона для плоских слоев плохо склеиваются с гофробумагой. И это связано не только с режимом работы гофроагрегатов, но и с качеством клея.

О свойствах и преимуществах нового клея для гофрокартона при склейке и при вторичной переработке гофрокартона

К вопросу о склейке. Не обобщая всех случаев плохой склейки под одну причину, все же можно отметить, что чаще всего плохая склейка гофрокартона происходит оттого, что суспендированный крахмал в составе клея не успевает клейстеризоваться.

На то мы видим две основные причины:

  • Недостаточная водоудерживающая способность той части клея, которую принято называть «носителем»;
  • Недостаточная скорость набухания крахмальных зерен, составляющих суспендированную часть крахмала.

При недостаточной водоудерживающей способности клея происходит быстрая потеря первых порций влаги. При дефиците влаги же крахмал просто не способен клейстеризоваться и проявлять свои клеящие свойства.

Тот момент, когда крахмал способен клейстеризоваться с проявлением клеящих свойств, прекращается, когда содержание влаги в крахмальной суспензии становиться меньше 60 %.

Если до этого момента крахмальные зерна не успели клейстеризоваться, то далее они ведут себя как инертный наполнитель клеевого шва.

Поэтому важно, чтобы клей обладал повышенной водоудерживающей способностью на начальной стадии, когда происходит клейстеризация крахмала, и быстро досыхал на второй стадии, после склейки, чтобы не снижать производительности оборудования.

В состав нового клея входят модифицированные крахмалы, водоудерживающие добавки и добавки, которые ускоряют высыхание клея на стадии досыхания клеевого шва. На рисунке представлена кинетика высыхания клея по стандартной рецептуре типа «Стейн-Холл» и нового клея.

Из графиков рис. 1 видно, что на начальной стадии содержание влаги в клеевом шве у нового клея выше, чем у типовой рецептуры клея, а на второй стадии высыхания клеевой шов высыхает быстрее, что важно для производительности гофроагрегата.

К вопросу о скорости набухания крахмальных зерен. Температура начала клейстеризации зерен крахмала в составе клея зависит, прежде всего, от содержания щелочи, но кинетика набухания больше зависит от природной основы крахмала.

Так, известно, например, что картофельный крахмал имеет степень набухания около 1000, тапиоковый — более 70 и кукурузный — около 24.

Данное число показывает, сколько объемов воды (мл) способны связать зерна крахмала по отношению к собственной массе (г).

В новом клее используется добавка тапиокового крахмала, что улучшает условия клейстеризации суспендированного крахмала в клеевом шве. Результаты этих испытаний показаны в таблице 1.

Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний клея для гофрокартона типа «Стейн-Холл» и нового клея

№ Вид клея Конц-ия клея по абс.

сухим веществам, % Время высыхания 1,000 г клея на бумаге Степень заваривания крахмала в клеевом шве Склеивающая способность (оценка)

1«Стейн-Холл»22,510,8 минМенее 50%Средняя
2Новый клей18,19,9 минБолее 80%Высокая

Из таблицы 1 видно, что новый клей клейстеризуется практически полностью. В отличие от клея по стандартной рецептуре, где заварилось менее 50 % зерен крахмала. Явление неполного заваривания крахмала хорошо видно и на некоторых промышленных гофрокартонах. Признаком этого является белёсый клеевой шов в гофрокартоне.

Вторичная переработка гофрокартона

Гофрокартон несет в себе значительное количество остаточного крахмального клея. Данный клей создает проблемы при производстве картона и бумаги из вторичного волокна и создает проблемы со сточными водами.

В лабораторных условиях нами был промоделирован процесс изготовления гофрокартона, склеенного различными клеями, и последующего роспуска склеенного гофрокартона.

Далее анализировали влияние вида клея на свойства бумажной массы и вновь отлитой бумаги. При модельном изготовлении гофрокартона клеи наносили из расчета около 12 г сухих веществ клея на 1 м2 гофрокартона.

Практически 1,00 г клея (концентрацией 22,5 %) наносили на 6,7 г картона для плоских слоев и 3,3 г гофробумаги (в сумме на 10 г).

Таблица 2. Свойства бумажной массы из распущенного гофрокартона в сравнении с распущенной макулатурой без гофроклея

№ Вид клея для гофрокартона Время обезвоживания 200 мл 1 %-ной макулатурной массы, с Мутность подсеточной воды, FTU Конц-ция р-ренного крахмала в п/ воде, мг/л 60 мл 80 мл 100 мл 120 мл
Энергия связей волокон по Скотту, Дж/м2
1 Макулатура без клея 21,2 44,2 74,3 114,5 119 48,5 89
2 «Стейн-Холл» 22,9 48,4 89,9 138,0 148 223 104
3Новый клей 19,2 37,6 64,1 99,3 132 184 112

По результатам, представленным в таблице 2 можно отметить:

  • Исходная макулатура (без гофроклея) уже содержит значительное количество растворимого крахмала (48,5 мг/л);
  • Добавка гофроклея типа «Стейн-Холл» в ту же макулатуру приводила к следующему. Время обезвоживания массы увеличивалось на 20 %. Мутность подсеточной воды возрастала на 24 %, концентрация растворенного крахмала возрастала в 4,5 раза с 48,5 до 223 мг/л;
  • Добавка нового клея значительно улучшала ситуацию в сравнении с типовым клеем «Стейн-Холл». Время обезвоживания массы не возрастало, а снижалось на 15 %. А мутность воды и концентрация растворенного крахмала возрастали, но в заметно меньшей степени. Это связано с тем, что в составе нового клея введены добавки, повышающие удержание натурального крахмала;
  • В отношении прочности бумаги, полученной из распущенной макулатуры так же видно преимущество нового клея, где энергия связей волокон была выше примерно на 8 %, чем у макулатуры с клеем «Стейн-Холл». Это можно объяснить более полным удержанием крахмала, который повышает прочностные свойства бумаги.

В заключении еще раз отметим, что при создании нового клея сделана попытка продвинуться в решении двух важных задач:

  1. улучшить качество склейки гофрокартона за счет более полной клейстеризации крахмала в клеевом шве;
  2. уменьшить производственные и экологические проблемы, возникающие при переработке макулатуры из гофрокартона за счет более полного удержания крахмального клея при последующем роспуске гофрокартона.

Источник: http://www.krahmal.com/glue.html

Крепкое здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: