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1、瓦楞纸箱淀粉胶的粘合原理胡志敏/2011年11月1日第一篇：淀粉的化学与物理特性 淀粉的颗粒结构和特性 淀粉的化学特性 淀粉的糊化过程第一节 淀粉颗粒结构和特性 1. 淀粉的形态结构 不同来源的淀粉，其形状和大小都不相同。玉米和高粱淀 粉颗粒在形状和大小方面非常相似，颗粒平均直径15m， 形状为多角形和圆形。小麦有两种不同形状和大小的淀粉 颗粒，大的2540m ，扁豆形；小颗粒510m，呈球形 。研究表明，小麦两种类型淀粉的化学组成相同。2. 淀粉的晶体结构 淀粉粒由支链淀粉分子和直链淀粉分子组成。淀粉粒的形 态和大小可因遗传因素及环境条件不同而有差异，但所有 的淀粉粒都具有共同的性质，即结晶
2、性。玉米淀粉电镜扫描图 小麦淀粉电镜扫描图完整淀粉颗粒具有三种类型 X衍射图谱，分别为A ，B， C型。大多数谷物淀粉呈现A 型，玉米也呈现A型；马铃 薯、其他根系淀粉和老化淀 粉呈现B型，其他豆类淀粉 呈现C型。直链淀粉包合物晶体的X 衍射图谱呈现V型，此结晶 形式在天然淀粉中不存在， ，只在淀粉糊化后与类脂物 及有关化合物形成复合物后 产生。第二节 淀粉的化学特性 一、颗粒淀粉的化学组成 1.水分 淀粉粒含水量取决贮存环境中的温度和相对湿度，一般 在10% 17%范围。PH在5-7。淀粉水分含量与空气中的 相对湿度有关，在相对湿度20%时，淀粉含水量56%； 在绝干空气中相对湿度为零，淀粉
3、水分含量也接近零。 不同品种淀粉的含水量存在差别。玉米淀粉分子中的羟 基自行缔合的程度比马铃薯淀粉分子大，剩余的能够通 过氢键与水分子相互结合的游离羟基的数目相对减少， 因而含水量低。可认为玉米淀粉分子小，位阻小，易于 自行缔合，水分子不易进入内部，从而导致玉米淀粉的 含水量较低。2脂类化合物 谷类淀粉（玉米、小麦、高粱、大 米）中的脂类化合物含量较（0.8 0.9%），马铃薯和木薯淀粉的脂类 化合物含量则低得多（0.1%）。 玉米淀粉含有0.5%的脂肪酸和0.1% 的磷脂，小麦淀粉则含有0.4%游离 脂肪酸和0.4%的磷脂。 脂类化合物分子可以与直链淀粉分 子形成一种包合物，如图。谷物淀 粉
4、中存在的直链淀粉脂类包合物会 抑制谷物淀粉颗粒的膨胀和溶解， 使其糊化温度提高。同时，脂类与 氢氧化钠发生皂化反应生成的物质 是表面活性物质，会起泡。所以， 淀粉中脂肪含量最好控制在0.5%， 最高不要超过1.0%。含脂量过高， 要适当使用氧化剂来解决。3含氮物质 淀粉中的含氮物质主要是蛋白质，含量在0.5%左右，不能 超过1%。蛋白质含量高对淀粉的加工利用有许多不利的 影响，蛋白质分子与淀粉会形成网状结构，并与胶水中碱 起反应，影响淀粉的糊化和胶水的流动性。此外，蛋白质 含量过高，在淀粉糊化中还会产生颜色、气味、臭味和泡 沫等，影响淀粉胶的外观与使用质量。4灰分 天然马铃薯淀粉灰分含量相对较
5、高，其灰分主成分是磷酸 盐基团，而其他品种淀粉的灰分就相对较低。淀粉中的磷 主要以磷酸酯的形式存在，木薯淀粉含磷量最低，马铃薯 淀粉含磷量最高，它是以共价键结合于淀粉中。带负电荷 的磷酸基赋予马铃薯淀粉一些聚电解质的特征，尽管离子 电荷不高，但在水溶液中排斥类似的电荷，使马铃薯淀粉 具有低的糊化温度、快速润长、淀粉糊的粘性高和膜的透 明度高。二、淀粉的分子结构 1、直链淀粉 直链淀粉是以脱水葡萄糖单元间经-1，4-糖苷键连接而 成的链状分子，呈右手螺旋结构。每六个葡萄糖单位组成 螺旋的每一个节距，螺旋上重复单元之间的距离为 1.06nm，在螺旋内部只含氢原子，是亲油的，羟基位于 螺旋外侧。当淀
6、粉在水中加热达到糊化温度时，直链淀粉 从淀粉中游离出，溶于水中，呈线形。每个-D-吡喃葡萄糖基环呈椅式构象，一个-D-吡喃葡萄糖 基单元的C2上的羟基与另一相邻的-D吡喃葡萄糖基单元的 C3上的羟基之间常形成氢键使其构象更为稳定。直链淀粉具有一些独特的性质，它能与碘、有机酸、醇形成 复合物，这种复合物称为螺旋包合物。淀粉溶液中加入正丁 醇可以沉淀出直链淀粉，醇与直链淀粉形成不溶性复合物。2支链淀粉 支链淀粉支叉位置是以-1，6-糖苷键连接，其余为-1，4- 糖苷键连接，约4%5%的糖苷键为-1，6-糖苷键。支链淀粉分子中侧链的分布并不均匀，有时很近，相隔1个 到几个葡萄糖单元；有的较远，相隔4
7、0个葡萄糖单元以上。 平均距离2025个葡萄糖单元。据报道支链淀粉的相对分子 质量达到108。玉米和小麦淀粉的直链含量约为28%，马铃薯淀粉为21 %，木薯淀粉为17%，高直链玉米品种，其直链淀粉含量高达70%，而糯玉米淀粉直链淀粉只有1%。同一品种的直链淀粉与支链淀粉组成比例基本相同。 3分离方法 玉米和小麦淀粉的直链淀粉能用几种不同的方法分离开来 ，如醇络合结晶法、硫酸镁溶液分步沉淀法和其他方法等 。醇络合结晶法是利用直链淀粉与丁醇、戊醇等生成络合 结构晶体，易于分离。支链淀粉存在于母液中，这是实验 室中小量制备的常用方法。硫酸镁分步沉淀法，是利用直 链和支链淀粉在不同硫酸镁溶液中沉淀差异
8、，分步沉淀分 离的。 4性质差异 直链和支链淀粉在若干性质方面存在着很大的差别。直链 淀粉与碘液能形成螺旋络合物结构，呈现蓝色。支链淀粉 与碘液呈现紫红色。 直链淀粉难溶于水，溶液不稳定，凝沉性强；支链淀粉易 溶于水，溶液稳定，凝沉性弱。直链淀粉能制成强度高、 柔软性好的纤维和薄膜，支链淀粉却不能。 第三节 淀粉的糊化原理 一、淀粉的糊化 淀粉混于冷水中搅拌时成为乳状悬浮液，称为淀粉乳浆。若 停止搅拌，经一定时间后，淀粉粒全部下沉，上部为清水。 由于淀粉颗粒羟基间直接形成氢键或通过水间接形成氢键的 原因，虽然氢键力很弱，但足以阻止淀粉在冷水中溶解。淀 粉在冷水中有轻微的润涨（直径增加1015%
9、），但这种润 涨是可逆的，干燥后淀粉粒恢复原状。若将淀粉乳浆加热到一定温度（各种来源的淀粉所需温度不 同，一般6080） ，水分子可进入淀粉粒非结晶部分，与 部分淀粉分子相结合，破坏氢键并水化它们。随着温度的再 增加，淀粉粒内结晶区的氢键被破坏，淀粉不可逆地迅速吸 收大量的水分，突然膨胀大原来体积的50100倍，原来的悬 浮液迅速变成粘性很强的淀粉糊，透明度也增高。冷却后淀粉粒的外形已发生了变化，大部分都已失去了原有 的结构，小部分的直链淀粉分子则溶出，以至于颗粒破裂， 最后乳液全部变成粘性很大的糊状物。虽停止搅拌，淀粉再 也不会沉淀。这种粘稠的糊状物称为淀粉糊，这种现象称为 糊化作用，发生此
10、糊化现象所需温度为糊化温度。糊化作用的本质是淀粉中有序（晶体）和无序（非晶体）态 的淀粉分子间的氢键断裂，淀粉分子分散在水中形成亲水性 胶体溶液。继续增高温度有更多的淀粉分子溶解于水中，淀 粉全部失去原形，微晶束也相应解体，最后只剩下最外面的 一个不成形的空蘘。如果温度在继续升高，则淀粉粒全部溶 解，溶液粘度大幅度下降。因此，淀粉糊中不仅含有高度膨因此，淀粉糊中不仅含有高度膨 胀的淀粉粒，而且还有被溶解的直链分子、分散的支链分子胀的淀粉粒，而且还有被溶解的直链分子、分散的支链分子 以及部分微晶束。以及部分微晶束。第二篇：纸箱行业玉米淀粉胶 玉米淀的质量要求 玉米淀粉胶的配置方法 玉米淀粉各配方
11、成分的作用 瓦楞纸箱玉米淀粉胶常用术语第一节：玉米淀粉的质量要求一、玉米淀粉原料质量要求外观： 气味正常，颜色白或略带微黄细度： 98-100目含水量： 不超过14.0%蛋白质： 0.5%，不超过1.0%脂肪： 0.5%，不超过1.0%灰分： 不超0.1%酸度： 20cc/100g二氧化硫：0.004% 二、玉米淀粉胶水质量要求 颜色呈米黄色半透明状； 稠度在4-6度左右； 流动性：在温度60以下时为12秒； 粘着力：初粘5-8分钟，全粘15-20分钟； 干燥时间：自然气温下约2小时内。 第二节：玉米淀粉胶的配制方法（1）氧化法（流行冷制法，也可采用高锰酸钾0.6%+适量的氯化镁+适量的亚 硫
12、酸钠，或采用次氯酸钠氧化法）配料高瓦纸纸板两面施胶 高瓦、蜂窝纸窝纸 芯 蜂窝纸窝纸 板用胶水 100081.56%100076.13%100072.96%双氧水 70.57%161.22%201.46%淀粉 18014.68%25019.03%30021.89%烧碱 221.79%251.90%282.04%干燥催化剂100.82%151.14%151.09%硼砂 70.57%7.50.57%7.50.55%消泡剂 0.10.01%0.10.01%0.10.01%合计1226.1100.00%1313.6100.00%1370.6100.00%（2）双槽加热法 对于多层高速瓦楞纸板生产线，所
13、采用的玉米淀粉胶配方与 单台单面机是不一样的要求粘合剂有足够的强度并且快干。 采用双槽加热发可以满足次要求。第一步：载体淀粉（糊化淀粉 熟浆）的制备1.在载体反应罐中放入剂量好的水，加热30-35 2.将一定量的淀粉投入主体罐中，边放边搅拌约3分钟。 3.搅拌均匀后把浓度一定的烧碱溶液分三次加入载体罐中，边加边搅拌约 15分钟。 4.加热反应物到一定的温度，一般为65-70，制得呈米黄色透明状糊液 ，载体淀粉（熟胶粘剂）即制得。第二步：主体淀粉（生淀粉 生浆）的制备1.在主体反应罐中放入一定量的水，加热至30-35。 2.将一定量的淀粉投入主体罐中，边放边搅拌。 3.搅拌均匀后，将硼砂用热水溶
14、解后加入，搅拌至全溶。 4.将载体中制得的“熟胶粘剂”渐渐加入主体罐中，并边加边搅拌。 5.将“熟胶粘剂”与主体罐中的生胶粘剂搅拌均匀后，即制得半透明状的半 糊化胶粘剂，通往储存罐内，便可通往机台使用。注意事项 因烧碱具有强腐蚀性，所以加入烧碱溶液时一定要缓缓注 入，防止碱液溅出，造成人员被烧伤 因烧碱溶解过程中放热，所以加入烧碱溶液时一定要缓缓 注入，防止因过快加入导致淀粉被烧坏 因制胶过程中倒入淀粉导致扬尘，所以一定要戴口罩第三节：玉米淀粉胶各配方成分的作用1、水（占比76%-82%，或水粉比5.0-7.0：1.0） （1）淀粉颗粒在制成淀粉乳液、加热（600C）膨润、不可逆糊化50- 1
15、00倍的主要溶剂； （2）是淀粉胶各配方成分（糊化剂、氧化剂、氧化催化剂、交联剂、 架桥剂、安定剂、干燥催化剂、消泡剂）的主要溶剂。2、糊化剂NaOH（用量0.5-1.0%，为玉米淀粉的3.0-3.2%，木薯淀 粉的2.7-3.0% ） （1）与淀粉中羟基结合，破坏淀粉氢键聚合力，加快淀粉颗粒膨润； （2）水解淀粉糖苷键并氧化-OH为-CO，增加淀粉颗粒溶解性与渗透 能力； （3）去除淀粉中蛋白质和脂类化合物对淀粉影响，增加溶解性； （4）将淀粉糊化温度从720C降到580C。3、氧化剂-高锰酸钾、双氧水和次氯酸钠（1）直链淀粉是以D-葡萄糖单元间经-1，4-糖苷键（支链淀粉是以 -1，6-糖苷键）连接而成的多糖。在氧化剂作用下，糖苷健发生裂 ，生成-OH和-COOH等低粘度可溶性固形物，降低粘度和凝沉性。（2）高锰酸钾作为氧化剂，氧化程度可控，自身可作指示剂，反应 时间短。胶水的粘度、粘性、流动性和稳定性好。与其他氧化剂比 较，在仓储与使用过程中比较安全，操作简单。但是，生成的MnO2 有较深的颜色。（3）双氧水作为氧化剂（0.1-0.4%），生成胶水的粘度、粘性、流 动性和稳定性好，但是，氧化速度相对较慢，要加Fe2SO4、Na2SO3 和NaCl作催化剂，而且氧化程度难控制等。Fe2SO4氧化后生成Fe+3 使胶水产生颜色。而且，双氧水
