高粘度羧甲基淀粉的干法制备.ppt

1、高粘度羧甲基淀粉的干法制备,姓 名：刘志峰 指导老师：梁慧光,综述,羧甲基淀粉(CMS)是一种优良的增稠剂,由于其结构特性与羧甲基纤维素(CMC)相似,且具有价格较低,白度好,易溶于水,不结块等优点。在电焊条、纺织、印染、造纸、日化、食品、石油、医药等领域有广泛应用前景。,羧甲基淀粉的应用前景,在食品工业上的应用 在医药工业上的应用 在钻井业的应用 在日化工业的应用 在纺织工业中的应用,试验方法,高粘度羧甲基淀粉的制备是利用淀粉分子葡萄糖残基上C2、C3和C6上的羟基所具有的醚化反应能力,与CH2ClCOOH在NaOH的碱性环境中发生SN2双分子亲核取代反应,反应分两步进行: 第1步为碱化反应

2、: ROH + NaOH RONa + H2O (1) NaOH的作用是使葡萄糖残基上羟基变为负氧离子,提高其亲核性,并使淀粉颗粒膨胀,利于反应试剂渗透到淀粉颗粒内部。,第2步为醚化反应: RONa+CH2ClCOOH ROCH2COONa+NaCl+H2O (2) 同时,NaOH还可与CH2ClCOOH发生下列副反应： CH2ClCOOH+2NaOH HOCH2COONa+NaCl+H2O (3),羧甲基淀粉干法制备工艺路线,混合,将一定量淀粉与固体NaOH加入干法反应器中，充分混匀后以喷雾方式加入一定量的水，进行碱化反应。碱化一定时间后，将固体状CH2ClCOOH加入干法反应器，在醚化温度

3、下反应一定时间，反应结束后冷至室温，干燥，粉碎，得羧甲基淀粉产品。,粘度的测定,将样品配成质量分数为2%的溶液，在25，用NDJ一79型旋转式粘度计测量(使用4号转子)。,表2 正交实验及实验结果,表1 实验因素水平,根据下表实验,根据以上实验方案，可得到以下实验数据,碱化温度和时间对CMS取代度和粘度的影响,从图l、2可以看出，当碱化温度、碱化时间分别为35和60min时，干法制得的CMS取代度、粘度最高。碱化温度和时间过高、过长时，由于淀粉糊化和降解，致所得产品的粘度和取代度急剧下降。,醚化温度对CMS取代度和粘度的影响,从图3可以看出(碱化温度和时间分别为35和60min)，干法制备CM

4、S时，反应温度为70时，取代度、粘度都达到最大值。反应初期随着温度的升高，取代度、粘度都增大，当达到最大值以后两者都急剧下降，说明温度超过70，产品严重糊化，反应难以正常进行。同时，在碱性条件下，温度高淀粉降解程度也加剧。,醚化时间对CMS取代度和粘度的影响,从图4可以看出(碱化温度和时间分别为35和1h，醚化反应温度为70)，当反应时间超过2.5h后，取代度和粘度都开始下降，醚化反应达到一定程度后，在碱性环境和一定温度条件下，醚键就会发生断裂、淀粉链降解，取代度和粘度都减小。,碱用量对CMS取代度和粘度的影响,碱在淀粉醚化反应中是非常重要的因素，反应体系中碱催化剂的存在使淀粉的羟基转变成负氧

5、离子，大大增强了淀粉羟基的亲核能力，从而提高了反应效率和反应速率，但当碱用量超过一定值后，会引起氯乙酸的分解，降低反应效率。,体系含水量对取代度和反应效率的影响,由图5可知,随着体系含水量的增加,取代度和反应效率呈现先升高后降低的趋势,在体系含水量为20%时,取代度和反应效率均达到最大。固体状NaOH和CH2ClCOOH分子不易渗入不含水的淀粉团粒内部,但易渗入水合后的淀粉颗粒内部,水是淀粉碱化溶胀和羧甲基化反应的介质,一定的含水量有利于淀粉颗粒的溶胀和反应的进行。从碱化过程的化学平衡方程式来看,体系内水的含量越少,平衡向右移动,淀粉与NaOH生成的活性中心数目越多,结晶结构破坏得越充分。过少

6、的含水量会影响碱和羧甲基化试剂向淀粉内部的渗透,从而影响反应和产品的均一性;但含水量过大,加速了副反应的进行,使淀粉糊化、降解,反应体系发粘,反应难以进行,导致取代度和反应效率降低,所以体系含水量必须控制在一定范围之内。,结论,（1）CH2ClCOOH、NaOH加入量、体系总含水量、反应温度、反应时间等反应因素对羧甲基淀粉的干法制备的取代度与粘度均有一定影响。 （2）确定出干法制备羧甲基淀粉的最佳工艺参数为:NaOH与CH2ClCOOH摩尔比值为3.2,反应体系水的质量分数为20%,反应温度为70,总反应时间为3.5h。 （3）以马铃薯淀粉为原料,采用干法制备的羧甲基淀粉能达到中等高粘度羧甲基

7、淀粉产品的标准,该法反应效率高,操作简便,污染小,可应用于生产。,参考文献,1 Kyler R W ,Klug E D, Floyd D.Determination of degree ofsubstitution of sodium carboxymethylcellu lose J.AnalChem,1947:1924 2 Hassan E A,Salama J Y.Synthesis and study of polyacidsfrom soluble starch and chloroacetic acidsJ.Starch,1982, 34:3753793 3 Hebish A.Chemical Factors affecting preparation of car-boxymethyl starchJ.Starch,1988, 40:147150 4