CN101455286B

CN101455286B - 一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法

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Publication number: CN101455286B
Application number: CN2008100356063A
Authority: CN
Inventors: 丁长光; 朱宏彬; 袁和平; 丁长银; 张强; 聂熙金
Original assignee: CHANGGUANG ENTERPRISE DEVELOPMENT Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: CHANGGUANG ENTERPRISE DEVELOPMENT Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: CN101455286A

Abstract

本发明涉及一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，该方法主要将100份木浆与精制棉按混合比为0.25-1.5∶1的混合纤维素原料，与乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液的三种物料加入捏合机中，在20-40℃和搅拌条件下碱化反应50-100分钟后，然后分别缓慢加入一氯乙酸乙醇溶液、氢氧化钠水溶液，在75-80℃搅拌条件下进行醚化反应40-100分钟后降温出料；所得物料用醋酸中和，同时用乙醇水溶液分两次洗涤，在洗涤的同时分一次或两次加入过氧化氢水溶液等步骤制得羧甲基纤维素钠。本制备方法简单、低成本、高产率、操作方便；其产品粘度较低，价格低，广泛用于各类食品饮料中作为乳化、悬浮的稳定剂，起增稠作用。

Description

一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子化学技术领域，主要涉及一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法。

背景技术

羧甲基纤维素钠，简称CMC，是以天然纤维素为基本原料，经化学改性得到的一种水溶性的离子型醚。它的水溶液有增稠、粘结成膜、保持水分、乳化及悬浮作用，随着市场对CMC质量的不断提高，对CMC粘度需求的不同，使其逐渐分成高、中、低、超低等不同粘度范围的多种型号产品。超低粘度型CMC产品主要用于食品、饮料、纺织、造纸等行业。

目前CMC的工业化生产主要有以下三种方法：水媒法、溶媒法和溶液法。

水煤法是最早工业化的生产方法，以水溶液为反应介质。尽管方法比较古老，兼有某些缺点，但工艺流程和设备较为简单，产品可用于石油，纺织及洗涤剂方面。溶媒法，又称有机溶剂法，即利用惰性有机溶剂为反应介质，在反应釜或捏合机内，使纤维素与氢氧化钠和反应试剂充分混合进行碱化和醚化反应来制备羧甲基纤维素钠，但也存在醚化效率低，产品粘度高等缺陷。溶液法，也是早期纤维素的制备方法，由于溶剂回收和经济上的原因，溶液法制备羧甲基纤维素钠仍处于实验室研究阶段。

由于很多生产制备中采用纤维素浆粕或木浆纤维素的性能较差，因此制得的产品粘度高，颜色发黄，纯度也不高，难以在食品饮料工业上应用。在相似的工艺条件下进行生产，也存在精制棉原材料价格高，产品取代均匀性差的不足。

发明内容

本发明目的在于克服上述报道之不足，提出一种食品用低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所得产品粘度较低，耐酸性能优异，可作为食品工业中乳化、悬浮的稳定剂。

本发明的食品用羧甲基纤维素钠是通过碱化、醚化、中和洗涤、离心、洗涤、离心、干燥及粉碎各工序依次进行而制成的，其制备过程中除特殊说明外，其中，份数均表示为重量份数，其百分比浓度均表示为重量百分比浓度，具体步骤如下：

A.先将100份纤维素原料，与180～300份体积百分比浓度为92～96％的乙醇溶剂和106～162份47～52％的氢氧化钠水溶液的混合液，上述三种反应物缓慢地加入常规的捏合机中，其加入时间控制为10～20分钟，在温度为20～40℃和搅拌的条件下，进行碱化反应50～100分钟，生成碱纤维素，其它工艺参数如下：

1).所述纤维素原料为切碎的木浆纤维素与精制棉纤维素的混合物，上述切碎的木浆纤维素为1-100mm×1～100mm的细片；

2).所述纤维素原料为切碎的木浆纤维素与精制棉纤维素的混合比为0.25～1.5∶1；

3).所用木浆纤维素与精制棉纤维素的平均聚合度均为300～2000，木浆与精制棉纤维素的长度均为0.1～5mm；

4).所述纤维素混合原料、乙醇溶剂与氢氧化钠水溶液三者的加入方式为同时或分别加入两种方式中任意一种；

B.在贮有上述已生成碱纤维素物料的捏合机内，先缓慢加入115～143份65～75％的一氯乙酸乙醇溶液，并将其加入时间控制为20～60分钟，然后再加入18～36份47～52％氢氧化钠水溶液，并边搅拌缓慢升温至75～80℃下，再醚化反应40～100分钟后，降温出料，即制得羧甲基纤维素钠的粗制品；

C.先将上述制得的粗制品，滴加4～34份15～25％醋酸中和剩余的氢氧化钠，用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液共两次洗涤其产物，在洗涤的同时分一次或两次加入2～10份27.5％的过氧化氢水溶液，用作进一步降低其产物粘度，每次洗涤时间均为35～45分钟，每次洗涤后的混合物均通过离心设备分离出乙醇水溶液，该溶液经回收处理循环使用，通过两次洗涤离心后的产物，即为低粘度的羧甲基纤维素钠；

该方法的最佳方案为：先将上述制得的粗制品，滴加4～34份15～25％醋酸中和剩余的氢氧化钠，用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液洗涤35～45分钟，离心分离出乙醇水溶液，离心后的物料再用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液洗涤35～45分钟，同时加入2～10份27.5％的过氧化氢水溶液，离心分离出的乙醇水溶液经回收处理后循环使用；

所述的离心设备为三足式离心机或卧式螺旋沉降离心机中任意一种；

D.经两次洗涤离心后的产物，最后再经干燥及粉碎工序制得白色或微黄色粉末，即为食品用羧甲基纤维素钠，其产物按质量分数2％水溶液，以NDJ-79型粘度计测其粘度为70～240mPa.s，该粘度范围达到食品饮料的需求；

本发明的制备方法是采用分两次加入氢氧化钠水溶液，其第一次的加入量是总量的75～92％。

本发明的优点：该方法提出了使用低成本的木浆纤维素和精制棉纤维素的混合物为原料，而且可选用其聚合度范围较宽的纤维素为原料，仅采用一种价格低、易回收、并能循环使用的乙醇作为本制备方法中唯一的反应介质，上述三点可有效的降低生产总成本；本制备方法是采用分两次加入氢氧化钠水溶液，两次用乙醇水溶液洗涤，用以提高所得物料的纯度，具体为≥98％，在洗涤的同时分一次或两次加入易分解的过氧化氢来降低产品粘度，具体为70-240mp.s，以及采用控制加料的时间来影响反应的速度等措施，最终使经碱化、醚化反应后的产物得率高；本制备方法简单、操作方便，可用常规设备；所得产品具有粘度较低、纯度高、取代均匀性好与耐酸性等优良特性，能广泛用于各类食品饮料中作为乳化、悬浮的稳定剂，起增稠作用。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但是实施例并不限制本发明。

实施例1：

在捏合机30℃的温度时，将平均聚合度为300的30份木浆和70份精制棉在20分钟均匀加入到136份47％的氢氧化钠水溶液和250份96％(体积)乙醇的混合溶液中，并在搅拌下碱化反应80分钟；40分钟内缓慢加入140份65％的一氯乙酸乙醇溶液，再在10分钟均匀加入34份47％氢氧化钠水溶液，缓慢升温到78℃，搅拌条件醚化反应40分钟，降温出料；滴加20％的醋酸11份中和体系中剩余的氢氧化钠，用2000份76％(体积)的乙醇水溶液洗涤40分钟，同时加入4份27.5％的过氧化氢水溶液，离心分离出乙醇水溶液，离心后的物料再次用3000份70％(体积)的乙醇水溶液洗涤45分钟，离心分离出的乙醇水溶液经回收处理后循环使用。反应物料再经干燥、粉碎等过程得到羧甲基纤维素钠产品。

将上述实施例制得的产品按质量分数2％水溶液、以NDJ-79型型粘度计测粘度。其余项目按《食品添加剂羧甲基纤维素钠》GB1904-2005标准测定，结果如下表所示。

产品质量如下表：

	粘度mpa.s	取代度	纯度％	PH	水分％	酸粘比
							实施例1	160	1.02	98.7	7.0	9	0.85

实施例2：

在捏合机20℃温度时，将平均聚合度均为1000的20份木浆和80份精制棉在15分钟均匀加入160份47％氢氧化钠水溶液和300份95％(体积)乙醇的混合溶液中，并在搅拌下碱化反应100分钟；60分钟内缓慢加入75％的一氯乙酸乙醇溶液124份，再在5分钟均匀加入20份47％氢氧化钠水溶液，缓慢升温到75℃，搅拌条件醚化反应100分钟，降温出料；滴加15％的醋酸34份中和多余的氢氧化钠，用2500份74％(体积)的乙醇水溶液洗涤45分钟，同时加入27.5％的过氧化氢水溶液10份，离心分离出乙醇水溶液，离心后的物料再次用2000份72％(体积)的乙醇水溶液洗涤40分钟，离心分离出乙醇水溶液经回收处理后循环使用，再经干燥、粉碎等过程就得到羧甲基纤维素钠产品。

产品质量如下表：

	粘度mpa.s	取代度	纯度％	PH	水分％	酸粘比
							实施例2	70	1.04	98.5	8.0	8	0.87

实施例3：

在捏合机40℃温度时，将平均聚合度均为2000的精制棉40份和木浆60份在10分钟均匀加入128份52％氢氧化钠水溶液和180份92％(体积)乙醇的混合溶液中，并在搅拌下碱化反应50分钟，在20分钟再缓慢加入132份65％的一氯乙酸乙醇溶液，再在10分钟均匀加入18份52％氢氧化钠水溶液，缓慢升温到80℃下搅拌醚化反应70分钟，降温出料；滴加25％的醋酸4份中和多余的氢氧化钠，用70％(体积)的乙醇水溶液1800份洗涤45分钟，同时加入27.5％的过氧化氢水溶液2份，离心分离出乙醇水溶液，离心后的物料再次用2200份72％(体积)的乙醇水溶液洗涤35分钟，离心分离出乙醇水溶液，产品经干燥、粉碎等过程得到羧甲基纤维素钠产品。

产品质量如下表：

	粘度mpa.s	取代度	纯度％	PH	水分％	酸粘比
							实施例3	240	0.96	98.2	7.5	9	0.84

综上所述，按照本发明制备方法获得的羧甲基纤维素钠产品不仅纯度较高，而且由于其粘度较低，适合在食品饮料工业上应用，用于改善食品口感，起增稠作用。

Claims

1.一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，该方法是通过碱化、醚化、中和洗涤、离心、洗涤、离心、干燥及粉碎各工序依次进行而制成的，其制备过程中除特殊说明外，其中，份数均表示为重量份数，其百分比浓度均表示为重量百分比浓度，

其特征在于，该方法具体进一步包括如下步骤：

A.所述的碱化为先将100份纤维素原料，与180～300份体积百分比浓度为92～96％的乙醇溶剂和106～162份47～52％的氢氧化钠水溶液的混合液，上述三种反应物缓慢地加入常规的捏合机中，其加入时间控制为10～20分钟，在温度为20～40℃和搅拌的条件下，进行碱化反应50～100分钟，生成碱纤维素；

B.所述的醚化是在贮有上述已生成碱纤维素物料的捏合机内，先缓慢加入115～143份65～75％的一氯乙酸乙醇溶液，并将其加入时间控制为20～60分钟，然后再加入18～36份47～52％氢氧化钠水溶液，并边搅拌缓慢升温至75～80℃下，再醚化反应40～100分钟后降温出料，即制得羧甲基纤维素钠的粗制品；

C.所述的中和洗涤、离心、洗涤、离心是先将上述制得的粗制品，滴加4～34份15～25％醋酸中和剩余的氢氧化钠，用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液共两次洗涤其产物，在洗涤的同时分一次或两次加入2～10份27.5％的过氧化氢水溶液，每次洗涤时间均为35～45分钟，每次洗涤后的混合物均通过离心设备分离出乙醇水溶液，该溶液经回收处理循环使用，通过两次洗涤离心后的产物，即为低粘度的羧甲基纤维素钠；

D.最后，经两次洗涤离心后的产物，再经干燥及粉碎工序制得白色或微黄色粉末，即为食品用羧甲基纤维素钠。

2.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的步骤A中，纤维素原料为切碎的木浆纤维素与精制棉纤维素的混合物，上述切碎的木浆纤维素为1-100mm×1～100mm的细片。

3.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的步骤A中，纤维素原料为切碎的木浆纤维素与精制棉纤维素的混合比为0.25～1.5∶1。

4.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的步骤A中，所用木浆纤维素与精制棉纤维素的平均聚合度均为300～2000，木浆与精制棉纤维素的长度均为0.1～5mm。

5.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述纤维素混合原料、乙醇溶剂与氢氧化钠水溶液三者的加入方式为同时或分别加入两种方式中任意一种。

6.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述的步骤C，是先将上述制得的粗制品，滴加4～34份15～25％醋酸中和剩余的氢氧化钠，用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液洗涤35～45分钟，离心分离出乙醇水溶液，离心后的物料再用2000～3000份体积百分比浓度为70～76％的乙醇水溶液洗涤35～45分钟，同时加入2～10份27.5％的过氧化氢水溶液，离心分离出的乙醇水溶液经回收处理后循环使用。

7.如权利要求1或6所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的离心设备为三足式离心机或卧式螺旋沉降离心机中任意一种。

8.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的步骤A和B中，是采用分两次加入氢氧化钠水溶液，其第一次的加入量是总量的75～92％。

9.如权利要求1所述的食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，

所述的步骤D中，最后产物的粘度按质量分数2％水溶液，以NDJ-79型粘度计测定。