CN106117371A - 一种高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法，属于羧甲基纤维素钠制备技术领域。本发明以富含纤维素的辣椒渣为原料，经氢氧化钠尿素混合液溶解水析得辣椒再生纤维素，以氯乙酸和乙醇作为复合醚化剂，在非离子表面活性剂的作用下醚化，最终制得高取代度羧甲基纤维素钠。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，所得产品质量均匀、醚效高于其他产品25.6%以上，充分利用富含纤维素的废弃辣椒渣为原料制备羧甲基纤维素钠，有效提高了产品的取代度，降低了生产成本。

Description

一种高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法，属于羧甲基纤维素钠制备技术领域。

背景技术

羧甲基纤维素钠，是纤维素的羧甲基化衍生物，又名纤维素胶，是最主要的离子型纤维素胶。豫甲基纤维素钠作为增稠剂和稳定剂，可以增加粘度，同时又起到了稳定食品结构，延长食品的保质期，常用于各种果酱、调味督、雪糕及各种奶制品中。羧甲基纤维素钠加入到如酸奶、梓檬汁等半流体状态的食品后，能够提高食品的稳定性。CMC的用途非常广泛、无毒、无腐蚀、对人体无害，不污染环境、粘结力强、不霉变、不生虫，被用于工业和人们生活的不同领域中，有“工业味精”之称。生产方法主要有水煤法是接甲基纤维素钠工业制备方式中较为早期的一种生产制备工艺。在此工艺中，碱纤维素和酸化剂在含有游离氧氧根离子的水溶液中进行反应，反应过程中以水作为反应介质，不含有机溶剂。其特点是设备简单、投资少、成本低、产品质量不均匀、醚效低，生产出产品的粘度低。最大的缺点在于反应过程中的热量传输不迅速，而且系统中存在大量的水分，酸化反应的副反应，即酸化剂的水解程度会大大加剧，生产所得的梭甲基纤维素钠含有大量的杂质，达不到更高的品质要求。溶媒法：又称有机溶剂法，是在存在有机溶剂作反应介质条件下进行碱化、醚化反应的工艺方法，按照反应稀释剂用量的多少又分为淤浆法和捏合法。该方法的特点是反应过程传热、传质迅速、均匀；主反应速度快，副反应少，醚化剂利用效率较水煤法高10～20%；溶媒法的优点主要体现在有机溶剂的使用上，有机溶剂的参与使得整个反应中传热速度增加，发生反应的时间大大减少，同时主反应的程度加大，副反应也逐渐减少，一氯乙酸的醚化效率大大提高，与水媒法相比，可提高10～20%，但反应稳定性，取代均匀性能差，有机溶剂耗量大，设备投资大，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前传统方法制得的羧甲基纤维素钠产品质量不均匀、醚效低，生产出产品的粘度差，取代度低，设备投资大，生产成本高的弊端，提供了一种以富含纤维素的辣椒渣为原料，经氢氧化钠尿素混合液溶解水析得辣椒再生纤维素，以氯乙酸和乙醇作为复合醚化剂，在非离子表面活性剂的作用下醚化，最终制得高取代度羧甲基纤维素钠的方法。本发明制备步骤简单，有效解决了产品质量不均匀、醚效低、粘度差问题，所得产品取代度高，成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

（1）收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗20～30min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.0～11.5；

（2）将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以300～400r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入65～75℃的水浴锅中，保温搅拌1～2h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3～5遍，得预处理辣椒渣；

（3）按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量80～100倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12～-10℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积8～10倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；

（4）称取40～50g上述得到的辣椒再生纤维素，加入500～600mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理1～2h；

（5）碱化结束后再加入35～40g复合醚化剂和3～5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在65～75℃下以200～300W功率超声振荡醚化3～4h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；

（6）按照上述步骤重复醚化3～5遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗30～40min后放入烘箱，在80～90℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。

本发明制得的羧甲基纤维素钠分子量为23000～50500，平均实际取代度为1.62～2.45，聚合度265～545，1%溶液粘度值为770～10800mPa.s，在28～32℃保持10～15天粘度无变化。

本发明的应用方法：将本发明制得的高取代度羧甲基纤维素钠分别添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中，添加量为1～15%，用搅拌器搅拌均匀后，即可。可有效提高产品的冻结、熔化稳定性和产品的风味，延长产品的贮藏时间3～4个月，安全可靠性高，值得推广与使用。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备步骤简单，所得产品质量均匀、醚效高于其他产品25.6%以上；

（2）充分利用富含纤维素的废弃辣椒渣为原料制备羧甲基纤维素钠，有效提高了产品的取代度，降低了生产成本。

具体实施方式

首先收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗20～30min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.0～11.5；然后将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以300～400r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入65～75℃的水浴锅中，保温搅拌1～2h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3～5遍，得预处理辣椒渣；再按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量80～100倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12～-10℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积8～10倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；称取40～50g上述得到的辣椒再生纤维素，加入500～600mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理1～2h；碱化结束后再加入35～40g复合醚化剂和3～5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在65～75℃下以200～300W功率超声振荡醚化3～4h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；最后按照上述步骤重复醚化3～5遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗30～40min后放入烘箱，在80～90℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。

实例1

首先收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗20min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.0；然后将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以300r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入65℃的水浴锅中，保温搅拌1h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3遍，得预处理辣椒渣；再按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量80倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积8倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；称取40g上述得到的辣椒再生纤维素，加入500mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理1h；碱化结束后再加入35g复合醚化剂和3g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在65℃下以200W功率超声振荡醚化3h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；最后按照上述步骤重复醚化3遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗30min后放入烘箱，在80℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。

将本发明制得的高取代度羧甲基纤维素钠分别添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中，添加量为1%，用搅拌器搅拌均匀后，即可。可有效提高产品的冻结、熔化稳定性和产品的风味，延长产品的贮藏时间3个月，安全可靠性高，值得推广与使用。

实例2

首先收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗25min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.3；然后将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以350r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入70℃的水浴锅中，保温搅拌2h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤4遍，得预处理辣椒渣；再按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量90倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-11℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积9倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；称取45g上述得到的辣椒再生纤维素，加入550mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理2h；碱化结束后再加入38g复合醚化剂和4g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在70℃下以250W功率超声振荡醚化4h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；最后按照上述步骤重复醚化4遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗35min后放入烘箱，在85℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。

将本发明制得的高取代度羧甲基纤维素钠分别添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中，添加量为8%，用搅拌器搅拌均匀后，即可。可有效提高产品的冻结、熔化稳定性和产品的风味，延长产品的贮藏时间4个月，安全可靠性高，值得推广与使用。

实例3

首先收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗30min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.5；然后将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以400r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入75℃的水浴锅中，保温搅拌2h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤5遍，得预处理辣椒渣；再按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量100倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-10℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积10倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；称取50g上述得到的辣椒再生纤维素，加入600mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理2h；碱化结束后再加入40g复合醚化剂和5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在75℃下以300W功率超声振荡醚化4h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；最后按照上述步骤重复醚化5遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗40min后放入烘箱，在90℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。

将本发明制得的高取代度羧甲基纤维素钠分别添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中，添加量为15%，用搅拌器搅拌均匀后，即可。可有效提高产品的冻结、熔化稳定性和产品的风味，延长产品的贮藏时间4个月，安全可靠性高，值得推广与使用。

Claims (1)

1.一种高取代度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）收集加工厂遗弃的辣椒渣放入气流粉碎机中粉碎，并用去离子水反复冲洗20～30min，冲洗结束后将辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比为1:15将辣椒渣倒入去离子水中并加入适量氢氧化钠粉末，直至混合液pH至11.0～11.5；

（2）将上述混合液放置在磁力搅拌机上，以300～400r/min转速进行搅拌，在搅拌的状态下逐滴滴入混合液体积1/10质量浓度为5%的过氧化氢溶液，滴加完毕后移入65～75℃的水浴锅中，保温搅拌1～2h后移入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3～5遍，得预处理辣椒渣；

（3）按质量比为7:13，称取氢氧化钠和碳酰胺溶于两者总量80～100倍的去离子水中混合均匀制得混合溶液，按固液比为1:10将上述预处理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12～-10℃下用搅拌机搅拌过夜，过滤去除滤渣，得滤液，再向滤液中加入其体积8～10倍的蒸馏水析出絮状物，用布氏漏斗抽滤后将滤渣干燥即得辣椒再生纤维素；

（4）称取40～50g上述得到的辣椒再生纤维素，加入500～600mL无水乙醇中，再加入纤维素等质量的质量浓度为50%氢氧化钠溶液，放置在摇床上振荡碱化处理1～2h；

（5）碱化结束后再加入35～40g复合醚化剂和3～5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超声振荡仪在65～75℃下以200～300W功率超声振荡醚化3～4h，所述的复合醚化剂是由氯乙酸和无水乙醇按质量比为1:1混合制得；

（6）按照上述步骤重复醚化3～5遍后抽滤得滤渣，用无水乙醇冲洗30～40min后放入烘箱，在80～90℃下干燥过夜，出料即得高取代度羧甲基纤维素钠。