CN115073618B - 一种高效氧化淀粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效氧化淀粉的制备方法，一种提高次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短反应时间和减少次氯酸钠用量的方法，属于变性淀粉技术领域。本发明以淀粉为原料、次氯酸钠为氧化剂，提高次氯酸钠中游离碱含量，从而减少氢氧化钠用量，通过氧化过程中PH值、反应温度、氧化剂的加入速度等参数关联控制，互相反馈，使反应各阶段的PH值、反应温度、氧化剂加入速度都维持在最佳数值，从而提高次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短反应时间和减少次氯酸钠用量。本发明方法操作简单、成本低、实用性强。

Description

一种高效氧化淀粉的制备方法

技术领域

本发明属于变性淀粉技术领域，涉及一种高效氧化淀粉的制备方法，更具体的说是涉及一种提高次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短反应时间和减少次氯酸钠用量的方法。

背景技术

天然淀粉是一种可再生资源，但是天然淀粉各种性能不能满足现在工业的发展，因此需要对天然淀粉进行变性。为扩大淀粉应用范围，满足工业发展需求，对淀粉进行物理、化学、生物及复合改性，改变天然淀粉的性能，满足市场需求。

目前市面上生产量最大和应用最广泛的是氧化淀粉，氧化淀粉是采用化学手段对原淀粉进行变性处理的一种重要变性淀粉，是原淀粉在碱、酸、中性的条件下通过氧化剂来氧化生产产品，且氧化剂种类很多，不同氧化剂生产氧化淀粉的性能差别很大，目前在工业生产中最常用、使用量最大的是碱性次氯酸钠氧化剂，因其价格便宜、来源充足，广泛应用于造纸、纺织、食品和建筑行业中。

目前氧化淀粉生产企业生产工艺，反应温度基本控制在40-45℃之间，反应过程中，PH值下降比较快速，用氢氧化钠调PH值不稳定，造成反应时间长，次氯酸钠消耗多，造成成本浪费，因此降低生产成本是目前生产企业继续解决的问题。

随着市场的需求，氧化淀粉应用领域扩展和下游客户对产品品质要求，提升产品质量目前是生产企业在市场中立足根本。下游客户在应用时，氧化淀粉在加热糊化后使用，加热时间延长，粘度变性比较大，给客户产品造成质量不稳定情况。

因此提供一种提高次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短反应时间和减少次氯酸钠用量的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短反应时间和减少次氯酸钠用量的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取淀粉乳、次氯酸钠的水溶液和氢氧化钠，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉完全反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在200-400kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；当物料PH值开始下降时，将混合物的加料速度控制在400-600kg/h，反应温度控制在45-48℃，物料PH值为8.8-9.2；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在1.4-1.6t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在0.9-1.1t/h，反应温度控制在40-43℃；将混合物加完，再继续反应20分钟后，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，反应结束，得到产物；

(4)将产物离心，干燥，得到成品。

本发明的有益效果：(1)次氯酸钠与淀粉在碱性条件下反应方程式可知，消耗1mol次氯酸钠需要2mol氢氧化钠，计算次氯酸钠反应完全所需氢氧化钠量，加入到次氯酸钠中，节省了常规工艺中，前期用氢氧化钠调物料PH值的时间。向次氯酸钠中加入反应所需氢氧化钠，使次氯酸钠中游离碱提高，降低次氯酸钠在贮存和加入过程中挥发造成的浪费，降低次氯酸钠消耗。

(2)本发明用次氯酸钠加入的速度和物料温度相互制约来控制反应过程中的PH值，使氧化淀粉的反应条件达到了最佳值，降低次氯酸钠用量，提高氧化淀粉羧基含量，次氯酸钠和淀粉反应时，PH值在9.0时，生成羧基含量最高，所以本发明物料反应PH值都在9.0左右。

(3)开始时，次氯酸钠加入速度比较慢，主要是因为淀粉乳在开始时的PH值比较低，用混合物中氢氧化钠调物料PH值在9.0左右。淀粉糊化温度比较高，且物料中次氯酸钠含量少，反应比较缓慢，所以控制温度在48-50℃，加快物料与次氯酸钠反应速度，减少反应的时间。

(4)根据氧化淀粉反应机理，反应过程中生成氢离子，需要加大氢氧根离子中和，保持物料PH值。随着氧化程度加深，淀粉糊化温度降低，所以根据反应进行，不断加大次氯酸钠加入速度和降低反应温度，避免物料因为局部温度过高造成糊化，提高产品收率和次氯酸钠利用率。

(5)次氯酸钠在反应接近完全时，温度控制38-40℃之间，次氯酸钠在淀粉中几乎全部进行交联反应，在交联反应产品中，氧化淀粉糊化温度不会提高，根据交联性质，淀粉热糊粘度稳定性提高。可以广泛应用于造纸、纺织、食品行业应用。

进一步，上述步骤(1)中，次氯酸钠的水溶液中还包含游离的氢氧化钠，上述游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的1.5-2wt％；

上述氢氧化钠的加入量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去上述游离的氢氧化钠的质量。

采用上述进一步的有益效果：次氯酸钠制备主要是氯气和氢氧化钠反应，在一些生产厂家，可以在制备次氯酸钠时，直接提高次氯酸钠中游离碱浓度。

进一步，上述步骤(1)中，次氯酸钠的水溶液中次氯酸钠的浓度≥12wt％。

进一步，上述步骤(1)中，淀粉乳的制备方法为将淀粉溶于水中调浆成淀粉乳，淀粉的浓度为39-45wt％。

进一步，上述步骤(4)中，干燥至成品水分含量≤14％。

进一步，上述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、黑麦淀粉、燕麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、糯米淀粉中的一种或几种的混合物。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

高效氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取10吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为39wt％的淀粉乳；

称取次氯酸钠的水溶液，次氯酸钠的浓度12.8wt％，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，次氯酸钠的水溶液中包含游离的氢氧化钠，游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的2wt％；

称取氢氧化钠，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去次氯酸钠的水溶液中游离的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在200kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；20分钟后，当物料PH值开始下降时，将混合物的加料速度控制在400kg/h，反应温度控制在45-48℃，物料PH值为8.8-9.2；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在1.4t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在0.9t/h，反应温度控制在40-43℃，20分钟加完混合物，再反应20分钟，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，30分钟后反应结束，得到产物；

(3)将产物离心，气流干燥至成品水分含量14％，得到成品，测定成品粘度、稳定性及成品羧基含量。

实施例2

高效氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取9.5吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为42wt％的淀粉乳；

称取次氯酸钠的水溶液，次氯酸钠的浓度12wt％，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，次氯酸钠的水溶液中包含游离的氢氧化钠，游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的1.0wt％；

称取氢氧化钠，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去次氯酸钠的水溶液中游离的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在300kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；20分钟后，当物料PH值开始下降时，将混合物的加料速度控制在500kg/h，反应温度控制在45-48℃，物料PH值为8.8-9.2；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在1.5t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在1.0t/h，反应温度控制在40-43℃；8分钟加完混合物，再反应20分钟，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，30分钟后反应结束，得到产物；

(3)将产物离心，气流干燥至成品水分含量13.5％，得到成品，测定成品粘度、稳定性及成品羧基含量。

实施例3

高效氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取10.5吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为45wt％的淀粉乳；

称取次氯酸钠的水溶液，次氯酸钠的浓度12.5wt％，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，次氯酸钠的水溶液中包含游离的氢氧化钠，游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的1.5wt％；

称取氢氧化钠，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去次氯酸钠的水溶液中游离的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在400kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；10分钟后，当物料PH值开始下降时，将混合物的加料速度控制在600kg/h，反应温度控制在45-48℃，物料PH值为8.8-9.2；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在1.6t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在1.1t/h，反应温度控制在40-43℃；13分钟加完混合物，再反应20分钟，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，30分钟后反应结束，得到产物；

(3)将产物离心，气流干燥至成品水分含量13.2％，得到成品，测定成品粘度、稳定性及成品羧基含量。

对比例1(常规工艺)

称取10吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为40wt％的淀粉乳；流加质量分数为2.5％氢氧化钠溶液调节淀粉乳初始pH值至7.5，用时30分钟，添加淀粉质量分数2.5％的次氯酸钠，次氯酸钠的加入速度1.0t/小时，用时2小时，期间流加质量分数为2.5％氢氧化钠溶液维持体系pH，自次氯酸钠加完计时反应1h，前半小时pH控制8.6-8.8，后半小时将体系pH升至9.2；整个反应过程的温度控制40-45℃，反应结束后，将产物离心，气流干燥至成品水分含量13.8％，得到成品，测定成品粘度、稳定性及成品羧基含量。

对比例2(调整次氯酸钠加入速度)

(1)称取10吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为45wt％的淀粉乳；

称取次氯酸钠的水溶液，次氯酸钠的浓度12.8wt％，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，次氯酸钠的水溶液中包含游离的氢氧化钠，游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的2wt％；

称取氢氧化钠，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去次氯酸钠的水溶液中游离的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在1.1t/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；20分钟后，将混合物的加料速度控制在1.5kg/h，反应温度控制在45-48℃；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在600kg/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在400kg/h，反应温度控制在40-43℃；36分钟加完混合物，再反应20分钟，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，30分钟后反应结束，得到产物；

(3)将产物离心，气流干燥至成品水分含量13.2％，得到成品，测定成品粘度、稳定性及成品羧基含量。

对比例3(调整反应温度)

(1)称取10吨玉米淀粉溶于水中调浆成浓度为45wt％的淀粉乳；

称取次氯酸钠的水溶液，次氯酸钠的浓度12.8wt％，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，次氯酸钠的水溶液中包含游离的氢氧化钠，游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的1.5wt％；

称取氢氧化钠，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去次氯酸钠的水溶液中游离的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在200kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在38-40℃；20分钟后，物料PH值不下降，将混合物的加料速度控制在400kg/h，反应温度控制在40-43℃；反应30分钟，该阶段由于次氯酸钠反应慢，PH之不能很好控制，将混合物的加料速度控制在1.4t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在0.9t/h，反应温度控制在40-43℃；28分钟加完混合物，再反应20分钟，将反应温度控制在45-48℃，直至次氯酸钠反应完全，30分钟后反应结束，得到产物；

(3)将产物离心，氧化淀粉颗粒膨胀，不能很好的脱水，气得不到理想成品，因为随着淀粉氧化加深，淀粉糊化温度降低，反而温度升高，加快淀粉颗粒膨胀，给后续工段造成困难，得不到产品。

实施例和对比例中的羧基含量检测，按照国标GB/T20374-2006，粘度、氧化淀粉热糊稳定性的检测浓度6％浓度，NDJ-79粘度计检测数据。

表1实施例和对比例检测数据对比表

对比项目	粘度	羧基含量	热糊稳定性	反应时间
					对比例1	1.8	0.46	84.5％	3.5h
对比例2	1.83	0.45	83.6％	3.3h
					对比例3	1.80	0.48	82.4％	3.12h
实施例1	1.6	0.65	90.0％	3h
					实施例2	1.55	0.68	92.0％	2.8h
实施例3	1.65	0.66	88.0％	2.7h

从以上实施例和对比例可以总结出，加入同样多次氯酸钠量，实施例中产品粘度统一低于对比例，反应所用时间短于对比例，羧基含量、热糊粘度稳定性等高于对比例。本发明工艺和常规工艺比较，提高了次氯酸钠氧化淀粉热糊粘度稳定性、缩短了反应时间和减少了次氯酸钠用量。

对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取淀粉乳、次氯酸钠的水溶液和氢氧化钠，次氯酸钠的用量为淀粉的2.5wt％，氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量，每1mol次氯酸钠和淀粉完全反应需要消耗2mol氢氧化钠；

(2)将氢氧化钠加入次氯酸钠的水溶液中溶解，得到混合物；

(3)向淀粉乳中加混合物进行氧化反应，将混合物的加料速度控制在200-400kg/h，物料PH值上升过程中，将反应温度控制在48-50℃；当物料PH值开始下降时，将混合物的加料速度控制在400-600kg/h，反应温度控制在45-48℃，物料PH值为8.8-9.2；反应30分钟后将混合物的加料速度控制在1.4-1.6t/h，反应温度控制在43-45℃；反应60分钟后将混合物的加料速度控制在0.9-1.1t/h，反应温度控制在40-43℃；将混合物加完，再继续反应20分钟后，将反应温度控制在38-40℃，直至次氯酸钠反应完全，反应结束，得到产物；

(4)将产物离心，干燥，得到成品。

2.根据权利要求1所述一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，次氯酸钠的水溶液中还包含游离的氢氧化钠，所述游离的氢氧化钠的含量为次氯酸钠溶液的1.5-2wt％；

所述氢氧化钠的用量为次氯酸钠和淀粉在碱性条件下完全反应所消耗的氢氧化钠的质量减去所述游离的氢氧化钠的质量。

3.根据权利要求1所述一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，次氯酸钠的水溶液中次氯酸钠的浓度≥12wt％。

4.根据权利要求1所述一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，淀粉乳的制备方法为将淀粉溶于水中调浆成淀粉乳，淀粉的浓度为39-45wt％。

5.根据权利要求1所述一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，干燥至成品水分含量≤14％。

6.根据权利要求1所述一种高效氧化淀粉的制备方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、黑麦淀粉、燕麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、糯米淀粉中的一种或几种的混合物。