表面活性剂在变性淀粉中的应用

表面活性剂在变性淀粉中的应用

表面活性剂具有润湿抗粘，乳化，消泡，增溶，分散，防腐，

抗静电等一系列性质，成为一类灵活多样，应用广泛的精细

化工产品。其应用几乎涉及所有的精细化工领域，在国民经

济中具有重要的作用。表面活性剂在变性淀粉生产中的应用

并没有普及,近年来国内发表了一些研究，在制备羟丙基淀

粉，阳离子淀粉和磷酸酯淀粉时，表面活性剂具有催化剂的

作用，相信今后会受到越来越多人的关注及作用可分为：

一. 增加淀粉在水中的溶解性和分散性，一般冷水可溶淀粉

在水中分散溶解时，会出现结块或透明鱼子状不溶物，影响

其应用。将淀粉与表面活性剂混合在一起经处里后，提高了

淀粉在冷水或热水可分散或可溶性。如：

1.在制备预糊化淀粉时，Mitchell；William等(1)在淀粉乳中加入表面活性剂后，

经滚筒干燥制得的预糊化淀粉可分散在水中。

2.Dudacek; Wayne E.等(2)将淀粉与表面活性剂混合物经湿

热处理后，在热水中的分散性达98%-100%，而未加表面

活性剂的淀粉经湿热处理后其分散性仅为60%。例如：在

含水9.6%的淀粉中喷入水，使其含水量增加至20%和35%；

将甘油单硬脂酸酯溶于700C热水中，冷却后将其喷到增

湿后的淀粉中，表面活性剂加入量为淀粉的1%；取120

份淀粉-表面活性剂-水混合物置于一密闭的瓶中，将瓶

放置在恒温水浴上一定时间。其结果是：含水35%的淀粉

在600C-900C保持3-16h后，在热水中分散性达98%-100%。

3.Mudde; John P.等(3)将淀粉，表面活性剂和水的混合物

经微波处理后制得在热水中可分散的淀粉。适用的表面

活性剂有：甘油单硬脂酸酯，山梨醇单硬脂酸酯，环氧

丙烷单硬脂酸酯，六次甲基乙二醇二硬脂酸酯和硬脂酸

钠等。表面活性剂添加量为0.2%-3%。例，将555g(干基

500g)玉米淀粉置于混合器中，喷入359g水（内含5g甘油

单硬脂酸酯），混合后将其置于一密闭的瓶中，于650C加

热7.5h。处理后的混合物100g置于器皿中于650W，

2450MHz微波炉中加热4min，产物在热水中可完全分散。

4.Maher; Stephen L (4)将淀粉与葡萄糖苷表面活性剂经干混即可得到在水中可

分散或可溶解的淀粉。如将预糊化阳离子淀粉与烷基葡糖苷混合.

5.Wursch; Pierre 等(5)将淀粉-水-蒸馏单甘酯混合后经加

热处理，可以制得在沸水中分散性达95%-100%。先将单

甘酯与水混和，再加到淀粉中混合均匀，将其置于一预

先加热至900C的容器中，密封后置于900C水浴中加热

20min，其中水的含量为22%，单甘酯加入量为3%。

6.Fisher; Monica 等(6)亦用单甘酯处理淀粉后，在转速500rpm的反应器中1000C

加热，然后气流干燥至含水10%。所制得的热变性淀粉分散性达100%。

二.增加反应效率：

1. 用作相转移剂：在制备疏水性淀粉酯时，由于酸酐碳链增

长，仅有少量酸酐与淀粉反应，大部分未反应酸酐残留在

反应液中。Trzasko; Peter, T.等(7)发现在7%-15%相转移剂

存在时，反应快且没有发现残留的酸酐存在。一般淀粉

烯基琥珀酸酯采用水相中进行酯化反应法，此时只有少量

试剂与淀粉反应，大量未反应试剂仍留在最后反应产物

中。水相反应速度相当慢。温度20-400C,pH8时，在7%-15%

相转移剂存在时，反应进行更快，在最后的产品中没有见

到未反应的试剂。用作相转移剂的有：长链有机季铵盐：

如苯甲基三乙基氯化铵，四-正丁基氯化铵，正-十六烷基-

溴化吡啶金翁(C5H5NH＋)，正-十六烷基-三-正-丁基溴化磷

金翁（H3P＋-），四-正-丁基氯化铵和三-癸基甲基氯化铵；

还可用Polyalkylene oxide ethers and esters 作相转移剂包

括：聚氧乙烯（4）山梨醇月桂酸酯，聚氧乙烯（4）山梨

醇单硬脂酸酯，聚氧乙烯（8）硬脂酸酯，聚氧乙烯（4）

月桂醚，聚氧乙烯（4）壬基苯基醚等。

例1 将约100份玉米淀粉和0.7份三辛基甲基氯化铵

(TOMAC)相转移剂加到125份自来水中，用3%氢氧化

钠将pH调至8，在搅拌下，pH维持在8时慢慢加入10

份烷基或稀基琥珀酸酐,室温下，搅拌5.5-25小时，反应

完成后，用3:1盐酸将pH调5.5，过滤，水洗三次(pH5-6

的水)，干燥。

例2.玉米淀粉于10%十四烯基琥珀酸酐在1%Aliquat RTM 336(三辛酰基甲基

氯化铵)存在下反应。

2. 增加烯基琥珀酸酐的溶解度提高反应效率，缩短了反应时间：Maliczyszyn; Water等(8)将酸酐事先乳化后加到淀粉乳中进行反应，缩短了反应时间，提高了反应效率。

乳化剂包括：非离子型乳化剂如：脂肪酸烷氧基化；聚乙

二醇衍生物；羧酸酯等。阴离子活性剂如：磺基琥珀酸酯；

磷酸酯等。阳离子表面活性剂如：季胺化合物和含季胺氮

官能团几羧基官能团的两性表面活性剂。添加量约

0.01%-25%。乳化后粒径至少为2微米。酸酐经乳化后可

添加到pH7-11的淀粉乳中。酸酐添加量为2%-60%，

3%-5%较合适。反应温度20-400C，典型温度是在室温下

进行反应。例1. DDSA（十二烯基琥珀酸酐）乳化液的制

备：将28.5份DDSA和1.5份表面活性剂壬基酚聚乙氧烯

基醚化合物(Surfonic N-95)和70份水置于韦林捏合机中于

250C高速捏合2分钟。得到平均粒径2微米的稳定乳化液。

将2000克蜡质玉米淀粉分散在3000ml水中，pH调至2.5，

加入配制好的乳化液至DDSA加入量为139克，用3%氢

氧化钠将pH调至8.5并维持至反应结束，反应约需6小

时，将pH调至5.5，过滤。

例2. 同例1，pH先调到8.5后，加入乳化后的DDSA，反应6小时。