BIOCATALYTIC MODIFICATION OF CORN STARCH TO IMPROVE THE PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF CARDBOARD

Ольга Сергеевна МИХАЙЛОВА, Елена Вячеславовна КРЯКУНОВА, Альберт Владимирович КАНАРСКИЙ, Яков Владимирович КАЗАКОВ, Анастасия Николаевна РОМАНОВА, Виталий Анатольевич ЖИТНЮК

Abstract


Introduction. In recent years in connection with the expansion of paper and cardboard production, the requirements for physical and mechanical properties of these materials have increased due to the conditions of their production and applying. However, the strength of cellulose-based fibrous materials is significantly less than the strength of the fibers from which they are made, since the bonds between the single cellulose fibers in paper and cardboard are weak. The surface treatment of paper and cardboard with starch containing a lot of linear polymers will increase the deformation properties of these materials, because these polymers can penetrate into the structure of paper and cardboard, fill the inter-fiber space and form a greater amount of hydrogen bonds among the single cellulose fibers. The goal of this study was to determine the effect of amylose and other linear polymers amount in the corn starch on the cardboard physical and mechanical properties. Starch paste containing dry matter in an amount of 2% with the added enzyme preparations was incubated for 3 hours at a temperature of 50 ° C with constant stirring. Then, the starch paste was applied to the cardboard surface and dried by the convective method. Determination of the deformation properties of materials was carried out with obtaining of the load-elongation indicator diagram and the stress-strain dependence diagram. It is known that the percentage of amylose in corn starch is small. However, a three-hour treatment of starch paste with the pullulanase enzyme allows to  increase the content of amylose and other linear polymers in the paste in 3 times. It is possible to conclude that the effect of  corn starch enzymatic treatment on the cardboard deformation properties are interrelated with the content of linear polymers in the chemical composition of starch. These linear polymers are responsible for the formation of additional cross-links among cellulose fibers. Starch paste treatment with the pullulanase allows to  increase the percentage of linear biopolymers in the starch and to obtain a cardboard with the increased structural rigidity both in the longitudinal and transverse fiber directions.


Keywords


amylolytic enzymes; pullulanase; amylase; surface treatment

Full Text:

PDF (Russian) PDF

References


Дулькин Д. А., Спиридонов В. А., Комаров В. И. Современное состояние и перспективы использования вторичного волокна из макулатуры в мировой и отечественной индустрии бумаги. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. 1118 с.

Копыльцов А. А. Применение крахмала в производстве бумаги и картона. М.: Российские крахмалопродукты, 2006. 45 с.

Крылатов Ю. А., Ковернинский И.Н. Проклейка бумаги. М.: Лесная промышленность, 1987. 288 с.

Лосев П. П. Обработка бумаги и картона в клеильном прессе. М.: Бумага и целлюлоза, 1960. 36 с.

Кочнев А. М. Модификация полимеров. Казань: изд.-во КГТУ, 2002. 179 с.

Жушман А. И. Модифицированные крахмалы. М.: Пищепромиздат, 2007. 236 с.

Влияние биомодифицированного картофельного крахмала на деформационные и прочностные свойства картона / О. С. Михайлова, Е. В. Крякунова, А. В. Канарский и др. // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 4. С. 157-164.

Закирова А. Ш., Канарский А. В., Канарская З. А. Ферментативная модификация амилопектина // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 7. С. 164-167.

Комаров В. И., Казаков Я. В. Анализ меха-нического поведения целлюлозно-бумажных ма-териалов при приложении растягивающей нагрузки // Лесной вестник МГУЛ. 2000. № 3 (12). С.52-62.

Пищевые волокна и белки: научные ос-новы производства, способы введения в пищевые системы / О. В. Черкасов, В. В. Прянишников, Н. Н. Толкунова и др. Рязань: Изд-во ФГБОУ ВПО РГА-ТУ, 2014. – 183 с.

Закирова А. Ш., Канарский А. В., Сидо-ров Ю. Д. Влияние биополимеров на физико-механические свойства пленок // Пищевая промышленность. 2012. № 6. С. 18–19.

Jung Y.-S., Lee B.-H., Yoo S.-H. Physical structure and absorption properties of tailor-made porous starch granules produced by select-ed amylolytic enzymes // PLoS One. 2017. Vol. 12. No. 7, available at: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181372.

Влияние вязкости крахмала картофельного на физико-механические свойства волокнистых материалов / Е. В. Крякунова, О. С. Михайлова,

А. В. Канарский и др. // Вестник Казанского тех-нологического университета. 2014. Т. 17. № 19.

С. 173-176.

Аликин В. П. Физико-механические свойства природных целлюлозных волокон. М.: Лесная промышленность, 1969. 140 с.

Уистлер Р. Л., Пашаль Э. Ф. Химия и технология крахмала / Пер. с англ. под ред. Н. Н. Трегубова. М.: Пищевая промышленность, 1975. 353 с.

Sahai D., Jackson D. S. Structure and chem-ical properties of native corn starch granules // Starch/ Starke.1996. Vol. 48. № 7/8.Pp 249-255.

Фляте Д. М. Технология бумаги. М.: Лесная промышленность, 1988. 440 с.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.