專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種制備羧甲基變性淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于變性淀粉
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及非晶顆粒態(tài)處理，結(jié)合微波法、干法、溶劑法部分工藝制備羧甲基變性淀粉的方法。
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在眾多淀粉產(chǎn)品中，變性淀粉占有非常重要的地位，是拓寬淀粉應(yīng)用的主要途徑。變性淀粉是指利用物理、化學(xué)或者生物酶制劑方法，通過(guò)分子切斷、重排或在淀粉分子中引入官能團(tuán)，加強(qiáng)原淀粉的某些品質(zhì)或者引進(jìn)原淀粉所不具備的一些特性，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)淀粉品質(zhì)提出的更高要求而制備的淀粉衍生物。羧甲基變性淀粉(CarboxymentylStarch,CMS)又稱(chēng)淀粉甘醇酸鈉，是淀粉的羧甲基衍生物，是變性淀粉的主要品種之一。羧甲基淀粉能直接溶于冷水，具有親水性好、常溫易凝膠化，糊的粘度穩(wěn)定、透明度高、凍融穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。目前羧甲基淀粉已被廣泛應(yīng)用于紡織、印染、造紙、醫(yī)藥、食品、化妝品、建材、膠黏劑、皮革和油田開(kāi)發(fā)助劑等眾多領(lǐng)域，享有"工業(yè)味精"之稱(chēng)。目前，羧甲基淀粉的制備方法主要有水媒法、千法、半干法和溶劑法；水媒法生產(chǎn)的羧甲基淀粉取代度(DS)較低，一般都在0.1以下，而且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需3-12h不等。千法、半干法制備的羧甲基淀粉雖然取代度較高，但對(duì)設(shè)備要求較高，淀粉和化學(xué)試劑混勾困難，反應(yīng)不均一，且取代基僅分布在淀粉顆粒表面，產(chǎn)品溶解性差，副產(chǎn)物難以除去，影響產(chǎn)品質(zhì)量。溶劑法克服了水媒法不能制備較高取代度產(chǎn)品的缺點(diǎn)，但是洗滌產(chǎn)品時(shí)又需要大量的有機(jī)溶劑，致使成本提高，而且在生產(chǎn)DSX).5的高取代度產(chǎn)品時(shí)，易發(fā)生反應(yīng)物結(jié)塊，造成攪拌器抱死，反應(yīng)無(wú)法繼續(xù)的現(xiàn)象。綜上所述幾種制備方法通常都是直接以淀粉作為原料，淀粉顆粒是由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)構(gòu)成，由于結(jié)晶區(qū)的存在，試劑很難進(jìn)入到淀粉顆粒的內(nèi)部，一方面導(dǎo)致結(jié)晶區(qū)內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的效率和活性降低，另一方面導(dǎo)致淀粉顆粒外部和內(nèi)部、以及結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)的化學(xué)反應(yīng)程度不均勻，從而影響變性淀粉的品質(zhì)以及應(yīng)用效果。而非晶顆粒態(tài)是一種特殊的淀粉物態(tài)形式，是介于淀粉的多晶顆粒態(tài)和非晶糊化態(tài)的中間體系，由于非晶顆粒態(tài)淀粉具有顆粒態(tài)，但沒(méi)有結(jié)晶性的限制，因此與試劑作用時(shí)會(huì)更加容易。另外，微波屬于一種無(wú)梯度的加熱方式，其熱效與傳統(tǒng)的加熱不同，它可以進(jìn)入到物體內(nèi)部，隨著電磁場(chǎng)的變化，使雜亂無(wú)章的分子運(yùn)動(dòng)變成有序的高頻振動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱能，更重要的是這種熱能產(chǎn)生于介質(zhì)內(nèi)部，不但可以加速化學(xué)反應(yīng)速率，還可以引起一些化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)改變。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有羧甲基淀粉制備技術(shù)的不足，在綜合現(xiàn)有淀粉改性技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提供一種結(jié)合非晶顆粒態(tài)預(yù)處理、干法、微波法、溶劑法制備羧甲基淀粉的方法。該制備方法具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)周期短、反應(yīng)能耗低、產(chǎn)品取代度高等特點(diǎn)。本發(fā)明釆取的技術(shù)方案是以非晶顆粒態(tài)淀粉為基礎(chǔ)，微波法為核心，結(jié)合干法和溶劑法的部分工藝，制備羧甲基淀粉，其方法步驟如下1)試劑配制①氫氧化鈉乙醇液配制將容器置于冷水洛中，將13-108g的氫氧化鈉溶于14113ml純水中，待其溶解后，緩緩加入35-282ml95。/。的乙醇，攪拌使其完全溶解。②氯乙酸鈉乙醇液配制將容器置于冷水洛中，將5143g的氫氧化鈉溶于6150ml純水中，待其溶解后，緩緩加入15~375ml95%的乙醇，攪拌使其完全溶解后，再向其中緩緩加入14352g的氯乙酸，攪拌使其完全反應(yīng)。2)操作步驟①將312~1560ml純水和4882440ml95。/。乙醇混合后，在攪拌狀態(tài)下加入200g1000g干基淀粉，保持?jǐn)嚢韬头磻?yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度為85°C,保持40r/min的速度，攪拌反應(yīng)30~35min,反應(yīng)結(jié)東后，進(jìn)行離心，收集濾液；②將濾餅破碎后，在攪拌狀態(tài)下，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25'C下攪拌，保持55r/min的速度，堿化反應(yīng)25~30min,待堿化反應(yīng)結(jié)束后，在50-55r/min速度的攪拌狀態(tài)下，再?lài)娙肱渲坪玫穆纫宜徕c乙醇液，攪拌1020min,使其混合均勻；③將反應(yīng)混合物以3~6mm的厚度均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，設(shè)定微波功率為400-1500w,照射時(shí)間515min;④將微波照射產(chǎn)物用定量的乙醇洗滌、離心后，收集濾液，直至濾液經(jīng)定量的硝酸銀溶液檢測(cè)，無(wú)白色絮狀沉淀物為止；⑤經(jīng)干燥、粉碎、篩分、包裝制得不同取代度的羧甲基淀粉。所述制備方法中包括了4個(gè)步驟淀粉的非晶顆粒態(tài)預(yù)處理，干法反應(yīng)器中的堿化反應(yīng)，微波反應(yīng)器中的醚化反應(yīng)，濕法反應(yīng)器中的洗滌過(guò)程。所述原料淀粉可以是玉米、小麥、大米、馬鈴薯、綠豆、蠶豆、豌豆中分離的淀粉的一種或幾種混合物。本發(fā)明的有益效果是1.對(duì)淀粉進(jìn)行非晶顆粒態(tài)預(yù)處理，消除淀粉顆粒內(nèi)部的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，但保持完整的顆粒形貌，使淀粉顆粒擁有更高的滲透性，能更有效的與化學(xué)試劑充分接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)效率明顯提高；2.利用微波提供的能量進(jìn)行醚化反應(yīng)，與傳統(tǒng)的加熱方式相比，反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，且能耗低，對(duì)環(huán)境污染??；3.本方法可制備不同取代度的羧甲基淀粉，具有反應(yīng)效率高，反應(yīng)周期短，反應(yīng)能耗低的優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l1、試劑配制①氫氧化鈉乙醇液配制將容器置于冷水浴中，將20.48g的氫氧化鈉溶于21.5ml純水中，待其溶解后，緩緩加入53.9ml95%的乙醇，攪拌使其完全溶解。②氯乙酸鈉乙醇液配制將容器置于冷水洛中，將22.38g的氫氧化鈉溶于23.5ml純水中，待其溶解后，緩緩加入58.8ml95%的乙醇，攪拌使其完全溶解后，再向其中緩緩加入55.09g的氯乙酸，攪拌使其完全反應(yīng)。2、操作方法①將312ml純水和488ml95%的乙醇混合后，在攪拌狀態(tài)下加入200g小麥淀粉(干基)，保持?jǐn)嚢韬头磻?yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度為85°C，保持40r/min的速度，攪拌反應(yīng)30min，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行離心，收集濾液；②將濾餅破碎后，在攪拌狀態(tài)下，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25X:下攪拌，保持55r/min的速度，堿化反應(yīng)25min，待堿化反應(yīng)結(jié)東后，在55r/min速度的攪拌狀態(tài)下，噴入已配制好的氯乙酸鈉乙醇液，攪拌10min，使其混合均勻；③將反應(yīng)混合物以3~6mm的厚度均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，設(shè)定微波功率為700w,照射時(shí)間5min;④將微波照射后的反應(yīng)產(chǎn)物，用86%的乙醇洗滌，離心后，收集濾液，如此重復(fù)3-4次，直至濾液經(jīng)1%的硝酸銀溶液檢測(cè)，無(wú)白色絮狀沉淀物為止；經(jīng)干燥、粉碎、篩分、包裝可制得DS^.40士0.03的羧甲基淀粉。實(shí)施例21、試劑配制①氫氧化鈉乙醇液配制將容器置于冷水浴中，將57.15g的氫氧化鈉溶于60ml純水中，待其溶解后，緩緩加入150ml95%的乙醇，攪拌使其完全溶解。②氯乙酸鈉乙醇液配制將容器置于冷水浴中，將83.33g的氫氧化鈉溶于87.56ml純水中，待其溶解后，緩緩加入219ml95。/。的乙醇，攪拌使其完全溶解后，再向其中緩緩加入205.15g的氯乙酸，攪拌使其完全反應(yīng)。2、操作方法①將780ml純水和1220ml95%的乙醇混合后，在攪拌狀態(tài)下加入500g馬鈴薯淀粉(干基)，保持?jǐn)嚢韬头磻?yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度為85。C，保持40r/min的速度，攪拌反應(yīng)30min,反應(yīng)結(jié)東后，進(jìn)行離心，收集濾液；②將濾餅破碎后，在攪拌狀態(tài)下，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25'C下攪拌，保持55r/min的速度，堿化反應(yīng)25min,待堿化反應(yīng)結(jié)束后，在55r/min速度的攪拌狀態(tài)下，噴入配制好的氯乙酸鈉乙醇液，攪拌15min，使其混合均勾；③將反應(yīng)混合物以36mm的厚度均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，設(shè)定微波功率為900w，照射時(shí)間10min;④將微波照射后的反應(yīng)產(chǎn)物，用86%的乙醇洗滌，離心后，收集濾液，如此重復(fù)3-4次，直至濾液經(jīng)1%的硝酸銀溶液檢測(cè)，無(wú)白色絮狀沉淀物為止；經(jīng)干燥、粉碎、篩分、包裝可制得DS^.60士0.03的羧甲基淀粉。實(shí)施例31、試劑配制①氫氧化鈉乙醇液配制將容器置于冷水洛中，將107.15g的氫氧化鈉溶于112.5ml純水中，待其溶解后，緩緩加入282ml95%的乙醇，攪拌使其完全溶解。②氯乙酸鈉乙醇液配制將容器置于冷水洛中，將142.85g的氫氧化鈉溶于150ml純水中，待其溶解后，緩緩加入375ml95。/。的乙醇，攪拌使其完全溶解后，再向其中緩緩加入352g的氯乙酸，攪拌使其完全反應(yīng)。2、操作方法①將1560ml純水和2440ml95%的乙醇混合后，在攪拌狀態(tài)下加入1000g玉米淀粉(干基)，保持?jǐn)嚢韬头磻?yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度為85°C,以40r/min的速度攪拌反應(yīng)35min,反應(yīng)結(jié)東后，進(jìn)行離心，收集濾液；②將濾餅破碎后，在攪拌狀態(tài)下，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25。C下攪拌，保持55r/min的速度，堿化反應(yīng)30min,待堿化反應(yīng)結(jié)束后，在55r/min速度的攪拌狀態(tài)下，噴入配制好的氯乙酸鈉乙醇液，攪拌20min,使其混合均勻；③將反應(yīng)混合物以3~6mm的厚度均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，設(shè)定微波功率為1200w,照射時(shí)間12min;④將微波照射后的反應(yīng)產(chǎn)物，用86%的乙醇洗滌，離心后，收集濾液，如此重復(fù)3-4次，直至濾液經(jīng)1%的硝酸銀溶液檢測(cè)，無(wú)白色絮狀沉淀物為止；經(jīng)干燥、粉碎、篩分、包裝可制得DS^.50土0.03的羧甲基淀粉。所述制備方法中包括了4個(gè)步驟淀粉的非晶顆粒態(tài)預(yù)處理，干法反應(yīng)器中的堿化反應(yīng)，微波反應(yīng)器中的醚化反應(yīng)，濕法反應(yīng)器中的洗滌過(guò)程。所述制備方法中的原料淀粉可以是玉米、小麥、大米、馬鈴薯、綠豆、蠶豆、豌豆中分離淀粉的一種或幾種混合物。本方法通過(guò)控制淀粉、氫氧化鈉、氯乙酸加入量及改變照射功率、照射時(shí)間，制取不同取代度的羧甲基淀粉。以200g小麥淀粉為例，通過(guò)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，可制備不同取代度的羧甲基淀粉。具體參數(shù)詳見(jiàn)下表8制備不同取代度小麥羧甲基淀粉的各項(xiàng)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種制備羧甲基變性淀粉的方法，其特征在于方法步驟如下1)、試劑配制①氫氧化鈉乙醇液配制將容器置于冷水浴中，將13～108g的氫氧化鈉溶于14～113ml純水中，待其溶解后，緩緩加入35～282ml95％的乙醇，攪拌使其完全溶解；②氯乙酸鈉乙醇液配制將容器置于冷水浴中，將5～143g的氫氧化鈉溶于6～150ml純水中，待其溶解后，緩緩加入15～375ml95％的乙醇，攪拌使其完全溶解后，再向其中緩緩加入14～352g的氯乙酸，攪拌使其完全反應(yīng)；2)、操作步驟①將312～1560ml純水和488～2440ml95％的乙醇混合后，在攪拌狀態(tài)下加入200g～1000g干基淀粉，保持?jǐn)嚢韬头磻?yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度為85℃，保持40r/min的速度，攪拌反應(yīng)30～35min，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行離心，收集濾液；②將濾餅破碎后，在攪拌狀態(tài)下，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25℃下攪拌，保持55r/min的速度，堿化反應(yīng)25～30min，待堿化反應(yīng)結(jié)束后，在50～55r/min速度的攪拌狀態(tài)下，再?lài)娙肱渲坪玫穆纫宜徕c乙醇液，攪拌10～20min，使其混合均勻；③將反應(yīng)混合物以3～6mm的厚度均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，設(shè)定微波功率為400～1500w，照射時(shí)間3～15min；④將微波照射產(chǎn)物用定量的乙醇洗滌、離心后，收集濾液，直至濾液經(jīng)定量的硝酸銀溶液檢測(cè)，無(wú)白色絮狀沉淀物為止；⑤經(jīng)干燥、粉碎、篩分、包裝制得不同取代度的羧甲基淀粉。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述一種制備羧甲基變性淀粉的方法，其特征在于制備方法包括了4個(gè)步驟淀粉的非晶顆粒態(tài)預(yù)處理，干法反應(yīng)器中的堿化反應(yīng)，微波反應(yīng)器中的醚化反應(yīng)，濕法反應(yīng)器中的洗滌過(guò)程。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述一種制備羧甲基變性淀粉的方法，其特征在于所得羧甲基淀粉的取代度范圍隨淀粉、氫氧化鈉、氯乙酸的加入量以及微波功率和照射時(shí)間不同而發(fā)生改變。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述一種制備羧甲基變性淀粉的方法，其特征在于原料淀粉可以是玉米、小麥、大米、馬鈴薯、綠豆、蠶豆、豌豆中分離的淀粉的一種或幾種混合物。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種制備羧甲基變性淀粉的方法，該方法以非晶顆粒態(tài)淀粉為基礎(chǔ)，微波法為核心，結(jié)合干法和溶劑法的部分工藝；其步驟如下①將一定量的純水和95％的乙醇混合，在攪拌狀態(tài)下加入淀粉，保持反應(yīng)容器密閉，維持反應(yīng)體系溫度，攪拌反應(yīng)數(shù)分鐘；②在攪拌狀態(tài)下破碎濾餅，噴灑配制好的氫氧化鈉乙醇液，在25℃下攪拌，反應(yīng)數(shù)分鐘，待反應(yīng)結(jié)束，再?lài)娙肱渲坪玫穆纫宜徕c乙醇液，攪拌使其混勻；③將反應(yīng)混合物均勻鋪開(kāi)，置于微波反應(yīng)器中，照射數(shù)分鐘；④將微波照射后的反應(yīng)物，用乙醇洗滌、離心；⑤經(jīng)干燥、粉碎、篩分制得羧甲基變性淀粉。該方法可制得高取代度羧甲基淀粉，具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)周期短、反應(yīng)能耗低的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C08B31/12GK101624424SQ200910117410公開(kāi)日2010年1月13日申請(qǐng)日期2009年8月3日優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日發(fā)明者孫蘭弟,孫紅霞,田映良,馬青斌申請(qǐng)人:甘肅圣大方舟馬鈴薯變性淀粉有限公司