L'amidon est un des agents de rétention qui sont basés sur des matières premières de type organiques naturelles. Il a été utilisé dans la fabrication du papier depuis le premier développement de cette industrie, et ce bien avant l'invention de la machine à papier. L'amidon est une des matières premières les plus importantes pour les fabricants de papiers.

Les amidons «naturels» possèdent des rapports amylopectine/amylose, des dimensions granulaires, une température de gélification et des poids moléculaires différents. En plus de ces facteurs, les amidons «modifiés» vont ajouter d'autres variables.

Un nombre incroyable d'amidons modifiés est disponible pour le papetier. Il s'agit des amidons cationiques, anioniques, amphotères et non ioniques, qui peuvent améliorer les propriétés de force sèche, la rétention des fines, le drainage, la formation, la rigidité et la stabilité dimensionnelle.

Très souvent, l'utilisation des amidons dans l'extrémité humide de la machine à papier rend nécessaire leur modification chimique. Dans la pratique moderne, l'amidon modifié est employé non seulement pour améliorer la force interne, mais c'est aussi une partie intégrale des agents de rétention dans les systèmes. En raison de cette dualité de fonction, les amidons amphotères qui sont maintenant utilisés, possèdent des groupes anioniques et cationiques greffés sur les molécules d'amidon. Ainsi, le problème de dépôt associé à l'utilisation accrue de pâte moulue a été partiellement résolu en remplaçant les amidons cationiques par les amidons amphotères.

Pour surveiller la rétention d'amidon et étudier les mécanismes de l'action de l'amidon, il faut d'abord disposer de méthodes pour mesurer et quantifier l'amidon sur la feuille ou dans l'eau blanche. Dans la littérature, il existe quelques méthodes analytiques pour les différentes sortes d'amidons naturels.

Mais on note qu'il n'y a aucune méthode standard pour déterminer la concentration d'amidons modifiés (cationique, anionique ou amphotère) selon les méthodes standards publiées par l'ATCPP ou TAPPI.

L'objectif de ce projet consiste à quantifier les amidons modifiés présents dans les eaux blanches et retenus sur une feuille. Nous prévoyons développer une méthode de quantification des amidons et de l'adapter au milieu papetier.

Basé sur la compréhension des travaux menés par Boczkowski et Isogai, nous avons vérifié la mesure de réflectivité sur divers types d'amidons modifiés dans la zone humide pour la pâte Kraft. Alors nous avons combiné cette technique avec la micro électrophorèse pour déterminer la teneur en amidons modifiés de suspensions de pâtes («pulp slurry») et de l'eau blanche en mesurant la densité de charge et le courant de flux. La quantification du contenu de charge dans la solution d'amidon modifié et dans les eaux résiduaires a été exécutée par la mesure électrocinétique de charge. Prévoyant l'effet de l'interaction des fines et de l'amidon sur le processus de quantification, nous avons utilisé un système modèle qui consistes des fibres longues avec très peu de fines.

Les résultats obtenus montrent que selon la loi de Beer-Lambert, il existe une relation linéaire de l'absorbance (A) pour des solutions aqueuses de concentrations croissantes dans la région UV-Visible du spectre. Nous avons obtenu des relations linéaires pour chaque type d'amidon utilisé. L'étude des relations linéaires montre que les deux groupes d'amidon, réguliers et cireux, sont évidemment très différents. On trouve que les valeurs de pentes linéaires de groupe d'amidons réguliers sont environ deux fois plus élevées que celles du groupe cireux. Ces résultats indiquent les amidons réguliers sont plus sensibles envers la méthode de UV-Visible. Ces résultats vont influencer la méthode de réflectance. Nous avons découvert que la perte d'amidon varie selon la sorte d'amidon utilisé. Les amidons cireux démontrent un pourcentage de perte d'amidon très haut comparé avec celui des amidons réguliers.

Quand la quantité d'amidon ajouté est supérieure à 1 % sur une base de pâte sèche, on trouve que l'ordre de pourcentage de perte d'amidon entre les amidons utilisés est :
        Amidon régulier cationique < Amidon régulier amphotère
        < Amidon cireux amphotère-2< Amidon cireux amphotère-1
        < Amidon cireux cationique-2 < Amidon cireux cationique-1

Ainsi en se basant sur les quantité d'amidon ajoutées et perdues dans le filtrat qu'on a obtenu à l'aide de la méthode de Beer-Lambert, on peut calculer la rétention d'amidon (C_S) totale dans la pâte. La valeur de C_S pourrait être directement utilisée dans le cas de méthode de réflectance pour établir la courbe standard.

Selon les courbes de réflectance, il est clair que différents amidons ont des sensibilités différentes envers la mesure de réflectance. Nos résultats indiquent également que les amidons réguliers sont plus sensibles que les amidons cireux envers la mesure de réflectance; puisque, pour la même quantité d'amidon dans la pâte, les D(K/S) d'amidons réguliers sont beaucoup plus élevés que ceux d'amidon cireux.

Nos résultats nous ont permis de conclure que la méthode de réflectance peut être sélectivement employée pour déterminer la concentration d'amidon maintenu sur la surface de fibre.

De plus, nous avons développé une méthode basée sur le ECA (mesure de charge électrocinétique) pour déterminer la quantité de particules chargées d'amidon dans l'eau blanche souillée avec de faibles quantités de particules solide comprenant des fines et des fibres. On recherche, grâce à une telle mesure, à établir une corrélation entre la quantité d'amidon ajoutée dans l'extrémité humide et celle perdue dans l'eau blanche. Donc, une élaboration systématique de cette méthode peut être complémentaire à la méthode de réflectance de mesure d'amidon maintenue sur les fibres.

La détermination ionique de charge pour deux types différents d'amidons confirme également que la mesure de charge est une méthode sensible pour mesurer l'amidon, et ce indépendamment du type d'amidon étudié. La variation de la demande de charge due au changement de la concentration en amidon est plus significative comparée à celui du changement de paramètre de D(K/S) de réflectance.

23 octobre 2002