[发明专利]羧甲基淀粉钠的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉改性技术领域，尤其涉及一种羧甲基淀粉钠的制备方法。

背景技术

淀粉是绿色植物的果实、种子、块根、块茎等的主要成分，是空气中二氧化碳和水经光合作用的产物，因此它也是重要的绿色环保化工品之一。淀粉的品种较多，主要分为：禾谷类、薯类、豆类与其他种类。不同种类的淀粉在植物中的含量也大为不同，如：禾谷类中的玉米、高粱等淀粉含量达到了60%-70%，薯类中的木薯、马铃薯等含量在25%-35%。其中，木薯作为广西内重要的经济作物，无论是农民的种植，还是工业化的生产，都具有着不可低估的经济潜力。但目前广西的木薯淀粉产业还是以初加工为主，深加工能力不强。随着新技术、新工艺的不断出现，原淀粉以不能满足市场的要求，故为了能更从分的利用淀粉资源应加快淀粉深加工技术应用的脚步。

目前国内外淀粉的深加工产品主要分为：淀粉糖品及其衍生物、变性淀粉和淀粉发酵产品三大类。变性淀粉就是在淀粉所具有的固有特性基础上，利用物理、化学与酶法处理的方法改善淀粉的性能并扩大其应用范围。变性淀粉的出现，不仅满足了各种工业应用的要求，也开辟了淀粉的新用途。

羧甲基淀粉（又称CMS）是变性淀粉中一个重要的种类，它应用的领域中，较为广泛的为：食品工业、纺织工业、医药工业、造纸工业、石油工业、洗涤剂工业与粘合剂制造业等。羧甲基淀粉的制备方法主要分为：水媒法、溶媒法、干法、半干法，每种制备方法都有着各自的优势。对于工业生产而言，反应速率与反应转化率都影响着企业的效益，但同样也不能忽视生产中的能耗大小、环境的影响程度。目前，实验室制备或企业生产CMS多是采用有机溶剂法，该法反应体系含水量少，反应效率高，可制取高取代度且取代基分布较均匀的产品，缺点是有机溶剂使用量大，溶剂需要回收，生产成本偏高且易污染环境。为了克服有机溶剂法的缺点，近年有一些干法制备CMS的研究报道。干法反应条件温和、能耗低、操作简便、原料利用率高，是一种经济高效的生产工艺。但是，在目前的干法工艺条件下，淀粉与反应试剂之间一般不能充分混合均匀；传统的一步，多步加碱法，也不足以完全破坏淀粉的结晶结构，在这种非均相体系中，醚化反应主要发生在淀粉的非结晶区，醚化剂很难触及结晶区域的羟基集团，最终导致反应不均匀，取代基多分布于淀粉颗粒表面，平均取代度不高，原料利用率低，产物性能不稳定，使得应用受到约制。且多数干法反应是在烘干箱中进行反应，反应耗时长。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种羧甲基淀粉钠的制备方法，是将淀粉、催化剂和醚化剂同时放入搅拌器中进行机械搅拌活化，使淀粉的反应活性显著提高；且加入微波辐射辅助反应，大大提高了反应速率。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种羧甲基淀粉钠的制备方法，它按照如下步骤进行：

（1）预混合：将木薯淀粉、氢氧化钠和一氯乙酸同时放入搅拌机中，在转速1200~2000r/min下高速搅拌均匀，再喷入适量的乙醇和水，控制其含水量为16%~19%；所述氢氧化钠加入量为淀粉质量的4%~16%，一氯乙酸的加入量为淀粉质量的10%~20%；

（2）反应：将所得混合物料在微波条件下反应6~9min，其微波功率为10~20kw，反应温度50~65℃，得羧甲基淀粉钠粗品；

（3）纯化：将羧甲基淀粉钠粗品用乙醇洗涤2~3次，然后加酸调pH=6~8，再过滤、干燥、粉碎至100~120目，即得纯化的羧甲基淀粉钠。

以上所述预混合时间为60~90min。

以上所述步骤（1）和（3）乙醇的纯度为75%~85%，所述步骤（1）乙醇的加入量为淀粉质量的1~5%。

以上所述步骤（3）的酸为盐酸或醋酸。

以上所述步骤（3）的过滤温度为30~45℃，干燥时间为3~5h。

本发明的反应机理是：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，与一氯乙酸在氢氧化钠的碱性环境中发生S_N2双分子亲核取代，反应方程式如下：

主反应：

St -OH + NaOH → St-ONa + H₂O

St-ONa + ClCH₂COOH + NaOH → St-O-CH₂COONa + NaCl + H₂O

副反应：