CN109810199B - 一种淀粉浆料的预处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及淀粉处理技术领域，具体涉及一种淀粉浆料的预处理方法及系统，该预处理方法，包括如下步骤：(A1)、按重量份称取淀粉、水、强碱‑水溶液；(A2)、向投料罐中加入水和强碱‑水溶液混合均匀，得到混合溶液；(A3)、经由投料罐向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的20‑80％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料。该方法即能避免淀粉浆料在进入反应阶段之前糊化而浪费淀粉原料，又能保证淀粉浆料的pH值达到11‑11.5符合后续淀粉的改性要求，还能保证淀粉浆料进入反应罐的浓度在21‑22波美度而提高反应效率，从而节约原料成本，且操作简单，控制方便，生产效率高。

Description

一种淀粉浆料的预处理方法及系统

技术领域

本发明涉及淀粉处理技术领域，具体涉及一种淀粉浆料的预处理方法及系统。

背景技术

淀粉是一种由葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物，具有支链和直链两种结构，广泛存在于植物的种子、块茎和果实中，是一种可再生、无毒、可生物降解、资源丰富的绿色产品。但天然原淀粉因其结构和性能上的缺陷影响了它的广泛应用，工业上常采用原淀粉进行各种变性来改善其应用性能，最常用的有湿法反应。

国内目前的变性淀粉湿法生产技术第一步调浆，大都采用先在调浆罐中加入定量的水，然后加入原淀粉，让淀粉分散于水中，淀粉浆浓度一般在21.5波美度左右。然后进入反应罐，再用2～3％浓度的稀碱调节pH到要求的酸碱度，准备加入化学品进行下一步反应。这样存在一个问题，大部分反应例如三氯氧磷交联、阳离子反应、羟丙基反应等要求的pH很高，一般要求pH大于11.2，需要加入3吨以上的稀碱，将淀粉乳的浓度降到20波美度以下甚至更低。淀粉乳的浓度降低以后，很大程度的降低了淀粉反应的效率，浪费的化学品原辅材料，同时增大了污水处理的难度，也容易造成环境污染。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种淀粉浆料的预处理方法，该方法主要应用于工业化生产、大规模生产中，即能避免淀粉浆料在进入反应阶段之前糊化而浪费淀粉原料，又能保证淀粉浆料的pH值达到11-11.5符合后续淀粉的改性要求，还能保证淀粉浆料进入反应罐的浓度在21-22波美度而提高反应效率，从而节约原料成本，且操作简单，控制方便，生产效率高。

本发明的另一目的在于提供一种淀粉浆料的预处理系统，按照上述方法将水和强碱-水溶液经由投料罐进入预处理系统，溶解罐和循环泵作用下循环流动，混合均匀后再经由投料罐一次性投入步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，迅速降低体系的pH值避免淀粉糊化，再加入剩余的淀粉在溶解罐和循环泵作用下搅拌均匀；该淀粉浆料的预处理系统用于实现淀粉浆料的预处理方法，其结构简单，使用方便，可提高淀粉浆料的预处理效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种淀粉浆料的预处理方法，包括如下步骤：

(A1)、按重量份称取8-12份淀粉、10-16份水、0.1-0.14份质量浓度为28-32％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向投料罐中加入水和强碱-水溶液混合均匀，得到混合溶液；

(A3)、经由投料罐向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料。

该方法即能避免淀粉浆料在进入反应阶段之前糊化而浪费淀粉原料，又能保证淀粉浆料的pH值达到11-11.5符合后续淀粉的改性要求，还能保证淀粉浆料进入反应罐的浓度在21-22波美度而提高反应效率，从而节约原料成本，且操作简单，控制方便，生产效率高。其中，步骤(A2)中，先将水和强碱-水溶液混合，节约了预先配制稀碱溶液再输送至投料罐的成本，强碱-水溶液的用量远低于稀碱溶液的用量，添加方便，制得的混合溶液的pH值在12-12.5，进一步的，混合时间为0.5-2h，避免强碱-水溶液混合不均匀导致局部pH值过大，导致加入的淀粉糊化。步骤(A3)中，经由投料罐一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，使pH值迅速降至12以下，从而避免了淀粉糊化而结块，导致淀粉后续无法进行湿法改性，采用该方法极大的节省原料成本、有效控制淀粉避免糊化，进一步的，搅拌时间为1-5h，使淀粉混合均匀。进一步的，所述淀粉为木薯原淀粉，粘度比玉米淀粉高、渗透力强、成膜性好，而蛋白质、灰份含量比玉米淀粉的低。与现有的变性淀粉湿法生产技术相比，本申请降低了投入碱的含量、维持淀粉的波美度、避免淀粉糊化，从而提高淀粉后续进行湿法改性的反应效率。

采用步骤(A1)-(A3)的方法，控制原料的量，最终使淀粉浆料的浓度达到21-22波美度。与现有的变性淀粉湿法生产技术相比，本申请在进入湿法改性的淀粉浆料的浓度仍能控制在21-22波美度，比现有的淀粉浆料的浓度高2-4波美度，应用本发明的淀粉浆料可提高湿法改性淀粉的反应效率，避免原料浪费，降低污水处理成本，避免环境污染。而若淀粉浆料的浓度高于22波美度，其流动性极差，导致设备堵塞。

优选的，所述步骤(A2)还包括：在向投料罐中加入水和强碱-水溶液前，先清洗投料罐至无淀粉残留。

采用上述方案，避免残留的淀粉因强碱-水溶液的加入导致糊化，糊化的淀粉会引发步骤(A3)加入淀粉继续糊化连环反应而结块，导致淀粉后续无法进行湿法改性。

优选的，所述步骤(A3)中，保持混合溶液的温度在10-32℃。

采用上述方案，避免淀粉在强碱与温度的共同作用下糊化，控制混合溶液的温度在10-32℃，若温度大于32℃，投入的淀粉糊化最终连锁反应导致整罐淀粉浆料糊化、堵塞设备、设备维护难度增大。

优选的，所述强碱-水溶液为氢氧化钠-水溶液或氢氧化钾-水溶液。

在羟丙基反应体系中，氢氧化钠和氢氧化钾均起着催化和颗粒润胀的作用；强碱的用量越大，越有利于湿法改性的反应进行，但强碱的用量越大，越容易使淀粉在强碱作用下糊化甚至淀粉之间进一步连锁反应而结块，导致淀粉后续无法进行湿法改性，因此，在强碱与淀粉混合前，采用步骤(A2)稀释强碱，再结合步骤(A3)，从而保证淀粉无法糊化。

优选的，所述步骤(A2)中，在加入水和强碱-水溶液后，再向投料罐中加入重量份1-2份的硫酸钠。

采用上述技术方案，控制硫酸钠重量份在1-2份，避免强碱与淀粉混合后膨胀、体系流动性变差而导致淀粉糊化，而且加入的硫酸钠有利于淀粉湿法改性过程中淀粉与改性剂交联，提高反应效率。但加入的硫酸钠超过2份，湿法改性淀粉的取代度反而降低，从而降低反应效率，而加入的硫酸钠低于1份，不能有效抑制淀粉溶胀而导致淀粉糊化、结块。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述用于实现淀粉浆料的预处理方法的系统，包括首尾依次连通的溶解罐和循环泵，所述溶解罐和循环泵之间连通有投料罐，所述投料罐的出料口与溶解罐的进料口连通。

按照上述方法将水和强碱-水溶液经由投料罐进入预处理系统，溶解罐和循环泵作用下循环流动，混合均匀后再经由投料罐一次性投入步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，迅速降低体系的pH值避免淀粉糊化，再加入剩余的淀粉在溶解罐和循环泵作用下搅拌均匀；该淀粉浆料的预处理系统用于实现淀粉浆料的预处理方法，其结构简单，使用方便，可提高淀粉浆料的预处理效率。

优选的，所述淀粉浆料的预处理系统还包括设置于溶解罐和循环泵之间的文丘里管，所述循环泵的出料口和投料罐的出料口均与所述文丘里管的进料口连通，所述文丘里管的出料口与所述溶解罐的进料口连通。

采用上述技术方案，通过设置文丘里管，加快淀粉投入投料罐后与混合溶液的混合速率，促进淀粉溶解，使混合溶液的pH值迅速降低避免淀粉糊化。进一步的，文丘里管有两个不同的进料口，文丘里管包括收缩段、喉道和扩散段，收缩段的进料口与循环泵的出料口连通，喉道的进料口与投料罐的出料口连通。

优选的，所述溶解罐设置有用于促进溶解的搅拌器以及用于拦截结团的淀粉的铁丝网罩。

设置的搅拌器，一方面促进步骤(A2)中水和强碱-水溶液的混合，提高混合效率，另一方面促进步骤(A3)中混合溶液与淀粉的混合，促进淀粉分散均匀；设置的铁丝网罩可拦截大颗粒淀粉，并再循环体系的冲刷下分散淀粉，促进淀粉与混合溶液的混合。

优选的，所述淀粉浆料的预处理系统还包括用于排放淀粉浆料的出浆管、用于控制淀粉浆料排放量的第一控制阀。

待淀粉浆料混合均匀后，开启第一控制阀淀粉浆料从出浆管流出，并可输送至外界的反应釜中与改性剂进行湿法改性。

本发明的有益效果在于：本发明的一种淀粉浆料的预处理方法，该方法主要应用于工业化生产、大规模生产中，即能避免淀粉浆料在进入反应阶段之前糊化而浪费淀粉原料，又能保证淀粉浆料的pH值达到11-11.5符合后续淀粉的改性要求，还能保证淀粉浆料进入反应罐的浓度在21-22波美度而提高反应效率，从而节约原料成本，且操作简单，控制方便，生产效率高。

本发明的淀粉浆料的预处理系统，按照上述方法将水和强碱-水溶液经由投料罐进入预处理系统，溶解罐和循环泵作用下循环流动，混合均匀后再经由投料罐一次性投入步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，迅速降低体系的pH值避免淀粉糊化，再加入剩余的淀粉在溶解罐和循环泵作用下搅拌均匀；该淀粉浆料的预处理系统用于实现淀粉浆料的预处理方法，其结构简单，使用方便，可提高淀粉浆料的预处理效率。

附图说明

图1是本发明预处理系统的结构示意图。

附图标记为：1、投料罐；2、溶解罐；3、循环泵；4、文丘里管；5、搅拌器；6、铁丝网罩；7、出浆管；8、第一控制阀。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种淀粉浆料的预处理方法，包括如下步骤：

(A1)、按重量份称取10份淀粉、13.9份水、0.12份质量浓度为30％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向投料罐1中加入水和强碱-水溶液混合均匀，得到混合溶液；

(A3)、经由投料罐1向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的40％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料。

所述淀粉为木薯原淀粉。

所述步骤(A2)还包括：在向投料罐1中加入水和强碱-水溶液前，先清洗投料罐1至无淀粉残留。

所述步骤(A3)中，保持混合溶液的温度在25℃。

所述强碱-水溶液为氢氧化钠-水溶液。

所述步骤(A2)中，在加入水和强碱-水溶液后，再向投料罐1中加入重量份1.5份的硫酸钠。

上述用于实现淀粉浆料的预处理方法的系统，包括首尾依次连通的溶解罐2和循环泵3，所述溶解罐2和循环泵3之间连通有投料罐1，所述投料罐1的出料口与溶解罐2的进料口连通。

所述淀粉浆料的预处理系统还包括设置于溶解罐2和循环泵3之间的文丘里管4，所述循环泵3的出料口和投料罐1的出料口均与所述文丘里管4的进料口连通，所述文丘里管4的出料口与所述溶解罐2的进料口连通。

所述溶解罐2设置有用于促进溶解的搅拌器5以及用于拦截结团的淀粉的铁丝网罩6，所述铁丝网罩6容设于溶解罐2内。

所述淀粉浆料的预处理系统还包括用于排放淀粉浆料的出浆管7、用于控制淀粉浆料排放量的第一控制阀8。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

如图1所示，一种淀粉浆料的预处理方法，包括如下步骤：

(A1)、按重量份称取8份淀粉、10份水、0.1份质量浓度为28％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向投料罐1中加入水和强碱-水溶液混合均匀，得到混合溶液；

(A3)、经由投料罐1向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的20％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料。

所述步骤(A3)中，保持混合溶液的温度在10℃。

所述步骤(A2)中，在加入水和强碱-水溶液后，再向投料罐1中加入重量份1份的硫酸钠。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：

如图1所示，一种淀粉浆料的预处理方法，包括如下步骤：

(A1)、按重量份称取12份淀粉、16份水、0.14份质量浓度为32％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向投料罐1中加入水和强碱-水溶液混合均匀，得到混合溶液；

(A3)、经由投料罐1向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的80％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料。

所述步骤(A3)中，保持混合溶液的温度在32℃。

所述步骤(A2)中，在加入水和强碱-水溶液后，再向投料罐1中加入重量份2份的硫酸钠。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述强碱-水溶液为氢氧化钾-水溶液。

对比例1

采用现有技术的方法对淀粉浆料预处理，该淀粉浆料的预处理方法由如下步骤组成：(A1)、按重量份称取10份淀粉、14份水、1.5份硫酸钠、4份质量浓度为3％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向调浆罐中加入水和淀粉混合均匀，得到淀粉浆；

(A3)、步骤(A2)得到的淀粉浆送入反应罐，再加入强碱-水溶液调节pH达到11-11.5，即得淀粉浆料。

实施例5

取实施例1-4以及对比例1的淀粉浆料测试其浓度及糊化程度，测试结果如下表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1
						浓度/波美度	21.5	21.2	21.8	21.6	18.3
糊化程度	无	无	无	无	无

由上表可知，采用本发明的预处理方法制得的淀粉浆料的波美度可维持在进入反应罐的淀粉浆料的浓度在21-22波美度，而对比例1的淀粉浆料的浓度在18.3波美度。

实施例6

采用实施例1以及对比例1的预处理方法，以吨为原料的计量单位，得出对比表如下表2所示：

表2

由上表可知，实施例1的反应所需的环氧丙烷(改性剂)的用量比对比例1的少0.3吨，节省了对比例1的环氧丙烷总量的37.5％；经换算，实施例1制得的淀粉浆料所消耗的氢氧化钠与对比例1的淀粉浆料所消耗的氢氧化钠的质量比为5.136：12.36，大大节省了原料成本。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种淀粉浆料的预处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(A1)、按重量份称取8-12份淀粉、10-16份水、0.1-0.14份质量浓度为28-32％的强碱-水溶液，备用；

(A2)、向投料罐中加入水和强碱-水溶液混合均匀，得到混合溶液；

(A3)、经由投料罐向步骤(A2)得到的混合溶液中一次性加入占步骤(A1)中淀粉总量的20-80％的淀粉，混合均匀后再加入剩余的淀粉，接着搅拌均匀，即得淀粉浆料；

所述步骤(A3)中，保持混合溶液的温度在10-32℃；

所述淀粉浆料的预处理方法包括用于实现该预处理方法的系统，所述系统包括首尾依次连通的溶解罐和循环泵，所述溶解罐和循环泵之间连通有投料罐，所述投料罐的出料口与溶解罐的进料口连通；

所述淀粉浆料的预处理系统还包括设置于溶解罐和循环泵之间的文丘里管，所述循环泵的出料口和投料罐的出料口均与所述文丘里管的进料口连通，所述文丘里管的出料口与所述溶解罐的进料口连通；

所述溶解罐设置有用于促进溶解的搅拌器以及用于拦截结团的淀粉的铁丝网罩；

所述淀粉浆料的预处理系统还包括用于排放淀粉浆料的出浆管、用于控制淀粉浆料排放量的第一控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种淀粉浆料的预处理方法，其特征在于：所述步骤(A2)还包括：在向投料罐中加入水和强碱-水溶液前，先清洗投料罐至无淀粉残留。

3.根据权利要求1所述的一种淀粉浆料的预处理方法，其特征在于：所述强碱-水溶液为氢氧化钠-水溶液或氢氧化钾-水溶液。

4.根据权利要求1所述的一种淀粉浆料的预处理方法，其特征在于：所述步骤(A2)中，在加入水和强碱-水溶液后，再向投料罐中加入重量份1-2份的硫酸钠。

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