淀粉作业

淀粉制品工艺学课程作业

报告名称变性淀粉干法制备工艺研究进展

年级 2007级

学院生命科学学院

专业生物工程

学号 11072231 姓名张晶鑫

任课教师汪树生

完成时间 2010年 12月31日

变性淀粉干法制备工艺研究进展

内容摘要：该文综述国内外变性淀粉干法制备工艺路线、主要品种及相关设备研究进展，指出干法生产变性淀粉是一种很有价值工艺方法，并对其发展前景进行展望。

关键词：变性淀粉；干法；淀粉制备

天然淀粉应用于现代工业时，特别是在现今广泛采用新工艺、新技术情况下，已受到越来越多限制；为此，根据淀粉结构及理化性质开发淀粉变性技术，即运用物理、化学或酶方法对原淀粉进行处理，使其具有适于某种特殊用途性质，这一过程称为淀粉变性，其产品称为变性淀粉。国内外生产变性淀粉方法主要有湿法、干法、挤压法、滚筒干燥法等；目前我国变性淀粉生产绝大多数都是采用湿法工艺。湿法也称浆法，即将淀粉分散在水或其它液体介质中，配成一定浓度悬浮液，在一定温度条件下与化学试剂进行氧化、酸解、酯化、交联等反应，生成变性淀粉[1]。其优点是反应均匀、产品质量稳定、生产控制容易；缺点是产品不易回收、生产耗水量大、污水需处理，因而成本较高。在国外，干法工艺已逐渐成为生产变性淀粉主要方法。干法生产变性淀粉一般是在淀粉含少量水（通常20% 左右）情况下，将反应试剂喷到淀粉上，经充分混合后，在一定条件下反应并得到干燥产品；具有工艺简单、反应效率高、环境污染小、生产成本低等优点。本文就国内外干法制备变性淀粉研究进展进行综述。

一、变性淀粉干法制备工艺研究

传统干法生产变性淀粉流程为化学试剂用水或有机溶剂稀释后常温下在混合器中

与原淀粉充分混合，混合后物料含水40% 左右，然后进行预干燥，生产中一般采用气流干燥器，将体系含水量降至20%以下以防糊化，物料进入反应器进行反应[2]。干法反应温度较高（130℃ ~180℃），要求固相反应器有良好加热装置；反应时间较湿法短，一般1~4 h，反应结束后，将产品快速冷却；此时物料含水量通常较低，在1%~3% 左右，需对其进行加湿。干法反应后物料中会存在一些结块产品，经粉碎、筛分后，最终得到变性淀粉产品。此工艺由于混合时含水量相对较高，有利于化学试剂在淀粉中充分扩散，保证混合均匀性；但预干燥后进入反应器淀粉含水量较难精确控制，从而造成产品质量不稳定〔3〕。

与湿法相比，干法生产变性淀粉工艺已有较大变化，基于此，国内外很多研究者对干法工艺进行大量改进和优化。董海洲等采用一步法制备羧基型两性淀粉，反应温度低、反应时间短、有效节约能源；且一步法制备两性淀粉，加碱量为两步法50%，降低成本，阴、阳离子化反应效率高，简化生产工艺，产品性质稳定，具有一定创新性。具本植等在制备高取代度阳离子淀粉时对干法工艺进行改进，去除预干燥工艺，精确控制反应体

系含水量，达到良好效果〔4〕。陈广德等在干法制备羟丙基淀粉时，进行催化剂筛选实验，发现在碱性条件下，用脂肪醇聚氧乙烯醚（FAPE）作催化剂，可使羟丙基淀粉制备反应时间由单纯用NaOH 作催化剂时3 h 缩短为50 min，且产品不需中和即能达到造纸工业使用要求，这一新催化制备方法用于制备阳离子淀粉取得很好效果〔5〕。谭义秋等将机械活化这门新兴交叉技术引入淀粉变性行业，采用机械活化对淀粉进行预处理，以过氧化氢为氧化剂干法工艺制备氧化淀粉，取得较好效果。张艳萍等和史玉玲等在硬脂酸玉米淀粉酯制备过程中加入微波照射条件，酸解和酯化同时进行，大大缩短反应时间，提高反应效率。李芳良等采用微波干法制备氧化淀粉，将目前工业生产以次氯酸钠为氧化剂湿法生产工艺，更改为用双氧水干法制备氧化淀粉，具有安全卫生、氧化性较强、不会造成二次污染及流程短、能耗低、设备简单等优点〔6〕。王晓广采用60Co 所产生γ–射线作为辐射源，在有氧条件下对淀粉进行辐照，生成含有氢过氧化物和陷落自由基淀粉衍生物。张友全等在干法制备阳离子淀粉时发现采用NaOH 在淀粉和醚化剂之间分开加入工艺方法，既可提高产品取代度和醚化剂反应效率，又可降低反应温度，有效避免高温加热反应使产品色泽加深不良现象。史建平介绍一种新型干法工艺，采用二次添加试剂反应，使反应剂与原淀粉混合均匀、反应充分，产品质量容易保证〔7〕。黄强等对辛烯基琥珀酸淀粉干法制备工艺及其粘度性质进行研究，指出此法制备辛烯基琥珀酸淀粉具有环境友好、反应时间短、效率高、生产成本低等优势〔8〕。

二、干法制备主要变性淀粉产品

传统变性淀粉主要采用湿法制备，只有淀粉磷酸酯等少数几个品种可采用干法；但随着环境压力增加及成本方面考虑，人们越来越多考虑干法生产变性淀粉。目前除淀粉磷酸酯外，阳离子淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、氧化淀粉、接枝淀粉等都可采用干法制备，并取得较好效果。

1、阳离子淀粉

绝干淀粉放入混合机，在搅拌情况下喷加NaOH溶液，NaOH 用量为淀粉质量分数3%，加水24% 调节湿度，搅拌混合 1.0 h，喷入醚化剂3–氯–2–羟丙基三甲基氯化铵（CHPTMA）4.65%，搅拌混合1.0 h，混合物在80℃下反应2.5 h，得到白色固体粗产品，中和至pH=6~8，洗涤、过滤、干燥、粉碎过筛，即得季铵型阳离子淀粉，产品取代度0.32 左右〔9〕。

另一种微波加热法是以玉米淀粉为原料，10 g 玉米淀粉加碱1.10 g，加水0.95 ml，加CHPTMA 3.80 ml混合均匀，在微波功率为300 W 下加热70 s，反应得到白色固体粗产品，用体积分数80% 乙醇搅拌浸泡60 min 后抽滤、洗涤得季铵型阳离子淀粉，此法制备产品取代度可达0.34〔10〕。

2、醚化淀粉

以羟丙基淀粉为例，向玉米淀粉喷入NaOH 溶液，用量为淀粉质量分数3%，调控体系水分含量为12%，充分搅拌碱化后，加入6.2% 脂肪醇聚氧乙烯醚催化剂，搅拌均匀后加入醚化剂1，2–环氧丙烷，在密闭反应器中70℃下反应50 min，得基本干燥白色固体粗产品，粗产品用75% 酒精水溶液浸泡、洗涤、过滤、干燥，即得纯净白色粉末状羟丙基淀粉〔11〕。

羧甲基淀粉制备方法为：称取16.2 g干基玉米淀粉，与定量氢氧化钠（NaOH/ 淀粉物质量比值为1.85）在粉碎机中充分混合后转入干法反应釜中，35℃下，80 r/min 搅拌碱化反应30 min 后静置冷却得碱化淀粉。将7.3 ml 乙醇溶液和一氯乙酸固体（一