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本论文主要通过对α-淀粉酶改性淀粉(Enzymeconversionstarch)的改性工艺、施胶效果及机理的研究,得到具有良好表面施胶效果的改性产品。本文首先通过用单因素的分析方法,研究了改性的最佳反应条件,接着对改性产品的结构和溶液性能进行了分析,并对产品的施胶效果及机理进行了研究,研究结果如下:
对淀粉进行α-淀粉酶改性的最佳工艺条件:底物浓度(原生玉米淀粉浓度)为20%;α-淀粉酶加入量(相对于底物绝干量)为0.05%;反应pH值为6.20;反应温度为60℃;反应时间为15min。
不同的金属离子在反应中对α-淀粉酶活力的影响不同,Cu2+和Fe2+对α-淀粉酶产生抑制作用,而Mn2+和Ca2+对α-淀粉酶具有激活作用。由于Ca2+使α-淀粉酶保持适当的构象,因此在α-淀粉酶改性中选择Ca2+作为辅因子,最佳的钙离子浓度为60mg/l。随着α-淀粉酶改性淀粉溶液存放时间的延长,其粘度有一定的下降,但下降的比较缓慢,这就说明α-淀粉酶改性淀粉溶液的稳定性比较好。α-淀粉酶改性淀粉溶液随着反应时间的延长,其水解程度增加,DE值随之升高,近似于线性关系。因此在反应中可以根据DE值控制淀粉的水解和转化,从而得到所需产品。
随着改性反应时间的延长,改性所得不同产品应用于表面施胶,拉毛速度随着反应时间的延长而增大,但当反应时间超过15min之后,拉毛速度呈现下降趋势。在相同的反应时间及温度等反应条件下,随着α-淀粉酶加入量的增加,改性所得不同产品应用于表面施胶时,拉毛速度随着α-淀粉酶加入量的增加而增大,但当α-淀粉酶加入量超过0.05%之后,拉毛速度呈现下降趋势。在最佳的反应条件下将所得产品用于表面施胶检测结果为:拉毛速度提高105%,耐破指数提高13.5%,耐折提高18.5%,抗张指数提高15.6%,白度无明显变化。
通过对原生淀粉和α-淀粉酶改性淀粉的红外谱图的分析可见,α-淀粉酶改性淀粉的无序形态所占的比例增加,淀粉的有序形态遭到破坏,暴露出更多的羟基,从而更有效的提高纸张的表面强度;通过对原生淀粉和α-淀粉酶改性淀粉进行电镜扫描分析可见,原生淀粉颗粒外观成圆形、椭圆形或多角形,颗粒面清晰,无粘连,且表面较光滑;而原生淀粉颗粒经过α-淀粉酶改性后结构受到一定程度的破坏,颗粒呈现出碎片状,说明α-淀粉酶对淀粉产生水解作用,导致淀粉的分子链发生断裂,从而得到粘度较低的α-淀粉酶改性淀粉。