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【一种新的接枝玉米淀粉制备方法】 玉米淀粉的作用

发布时间:2023-08-31   来源:ssss   标签:淀粉 接枝 亚硫酸 硫酸铵 浆料 点击:14
内容提要:  采用自制的引发剂,使酸化的玉米淀粉与醋酸乙烯酯发生接枝共聚反应,通过扫描电镜照片证实了接枝共聚反应的发生。并以其为主体浆料对 TC(6535)混纺纱进行了上浆试验,试验结果表明,新配方浆纱的织造效果和浆纱性能均优于传统配方。 Gra

【一种新的接枝玉米淀粉制备方法】 玉米淀粉的作用,第1张

  采用自制的引发剂,使酸化的玉米淀粉与醋酸乙烯酯发生接枝共聚反应,通过扫描电镜照片证实了接枝共聚反应的发生。并以其为主体浆料对 T/C(65/35)混纺纱进行了上浆试验,试验结果表明,新配方浆纱的织造效果和浆纱性能均优于传统配方。

Graft copolymerization of acidified corn starches and vinyl acetate using self-made initiators was introduced and the reaction was proved and verified throughout SEM photographs A sizing experiment on T/C(65 /35) blended yarn was carried out using the new size The result proved better than using conventional sizes

接枝变性淀粉具有天然淀粉的生物降解性和合成聚合物的优良上浆性能,被认为是替代PVA的适宜浆料之一。接枝变性淀粉上浆性能的优劣与接枝的合成聚合物有着很大的关系。本文创新点有:(1)采用过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂。仅用过硫酸铵作为引发剂其分解时活化能较高为14003 kJ/mol,而以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂引发时其活化能较低为 418 kJ/mol,也就是说在相同的条件下,以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂较只用过硫酸铵为引发剂容易引发接枝。(2)选用了超声波对酸解淀粉处理,使其淀粉颗粒分散均匀,利于接枝。

1实验

11原料与仪器

原料:玉米淀粉(工业级)、引发剂(过硫酸铵和与亚硫酸氢钠)、醋酸乙烯酯、盐酸、氢氧化钠。

仪器:SJB � S 450型电动搅拌器、冷凝管、温度计和带导气管的四颈瓶,CS501型恒温水浴锅,KYKY � EM3200型数字化扫描电子显微镜,电子天平。

12合成

把 50 g玉米淀粉颗粒和 250 mL的盐酸溶液(27mol/L)混合,所得悬浮液在 45 ℃下以恒定搅拌速度酸解,然后用蒸馏水连续离心分离,直至呈中性,烘干得酸解 淀粉。

取上述 20 g酸解干淀粉,加蒸馏水配制成 100 g淀粉溶液,加入装有冷凝管的三口烧瓶中,在超声波作用下,一边搅拌一边加入自配的引发剂(占淀粉溶液质量的 133%,两种引发剂比例为 1∶1),预引发一段时间,控制接枝反应温度(70 ℃)和pH值 = 5,预引发 10 min后开始滴加 8 g醋酸乙烯酯,搅拌,每隔 5 min加入一定比例的引发剂,反应2 h后结束.用氢氧化钠溶液中和至中性、脱水、洗涤、干燥,即可得到接枝粗产物。

13提纯

在索氏提取器中放 10 g的粗接枝共聚物,用 100 mL丙酮抽提取 48 h以除去均聚物,提取结束后,取出接枝共聚物,放入恒温干燥箱中,在 50 ℃下干燥至恒重,得到纯接枝共聚物。

经测试,在上述工艺条件下,接枝淀粉中单体转化率9896%,接枝率 1173%,接枝效率 796%,效果较理想。

2结果与分析

21引发剂的选择

采用过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂。仅用过硫酸铵作为引发剂其分解时活化能较高为 14003 kJ/mol,而以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂引发时其活化能较低为 418 kJ/mol,也就是说在相同的条件下,以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂较只用过硫酸铵为引发剂容易引发接枝。

22接枝共聚物表面特征分析

将经过酸化处理的玉米淀粉和接枝后的玉米淀粉(图1、图 2)通过扫描电镜拍摄进行比较,可以很清楚地看到,玉米淀粉颗粒大小不一,颗粒表面较光滑、规整,而接枝淀粉颗粒表面沉积着一层聚合物,有的地方还有裂纹,这就表明玉米淀粉经过接枝共聚反应后确实有聚合物接枝到了淀粉颗粒上。以往试验中,引发剂只选用过硫酸铵时,接枝效果不明显。此外,在试验过程中,不使用超声波,淀粉颗粒往往聚在一起,影响引发剂对淀粉颗粒起作用,而在本试验中,选用了过硫酸胺和亚硫酸氢钠混合引发剂,并使用超声波分散,取得了较好的接枝效果。

由表 1 可以看出,接枝变性淀粉浆料的粘附性能和其他目标浆料相比,强力和伸长率均好于目标浆料,可见接枝变性淀粉浆料的粘附性能优于目标浆料。

新配方中采用了自制的接枝淀粉浆料,该浆料使用了过硫酸铵和与亚硫酸氢钠作为引发剂,同时在水浴中,通过超声波将淀粉颗粒分散均匀,使得醋酸乙烯酯易于接枝到淀粉颗粒上,从而制得浆纱效果较好的接枝淀粉。

232混溶性

一般来说,单一浆料难以满足经纱上浆的要求,需几种浆料混合使用,这就要求各浆料均具有良好的混溶性。否则混合浆易发生分解、凝聚现象,导致浆膜均匀性差,机械性能下降。经实验证明:该接枝淀粉与PVA、丙烯酸类浆料均有极好的混溶性,分散液均匀,可以任意比例混溶,且不分层、不沉淀。同时,浆液在常温下超过 24 h不分层,这为上浆均匀提供了保证。

233浆膜的吸湿率

制备的接枝淀粉、PVA 1799及丙烯酸类浆料浆膜吸湿率分别为 350 %、125 % 和 1610 %,由此可见,接枝淀粉的吸湿率远远小于目标浆料,不会吸湿再粘。

24上浆效果

首先,在南通一家织造厂里采用德国祖克S432型浆纱机对涤/棉(65/35)13 tex混纺经纱进行上浆实验,上浆工艺参数见表 2。

由表 3 可见,新配方的浆纱性能及织造效果均好于原配方,新配方虽无 PVA,但所浆经纱的断头率很低,提高了织造效率,由此证明了新配方完全可以取代有 PVA的配方。

3结论

(1)玉米淀粉与醋酸乙烯酯单体在湿法条件下进行接枝共聚,通过扫描电镜及测试接枝率、单体转化率及接枝效率表明,在湿法条件及超声波作用下,可以完成淀粉与醋酸乙烯酯单体的接枝共聚。通过多次试验得出在湿法条件下,适宜的工艺条件为:引发剂用量为体系总量的 133%,醋酸乙烯酯用量为干淀粉的 40% 左右,反应温度 70 ℃,pH值 = 5,反应时间 120 min。

(2)对比玉米淀粉 � 醋酸乙烯酯接枝淀粉与 70% PVA+30% 氧化淀粉、磷酸酯淀粉对涤棉混纺纱的粘附性及浆纱性能,结果表明接枝淀粉粘附性能优异,浆纱强力和伸长率等方面性能良好。

(3)在自制接枝玉米淀粉时,创新选用了过硫酸铵和与亚硫酸氢钠作为引发剂,同时采用超声波对酸解淀粉进行分散处理,经德国祖克S432型浆纱机上浆并在JAT610型喷气织机上对涤/棉 65/35 13 tex混纺经纱进行上浆和织造,实验证明,接枝淀粉能满足上浆及织造的需要。

以糯玉米为原料,采用湿法提取淀粉工艺,制得淀粉得率高、质量优质的纯净糯玉米淀粉。通过正交实验设计筛选出最佳的提取方案:浸泡温度、浸泡溶液亚硫酸浓度、浸泡时间分别为5O℃ 、0.3% 、60 h。影响淀粉

得率的主要因素是:时间、浓度、温度。糯玉米淀粉较普通玉米淀粉相比具有糊化温度低、黏度高、透明度高等特点。

原料与设备

糯玉米、H2SO4 溶液、水、浸泡桶、磨浆机、烧杯、量筒、温度计、恒温箱、恒温干燥箱、离心机、粗筛、细筛、胚芽分离器、布拉班德粘度仪。

方法

糯玉米淀粉提取工艺流程原料的除杂、筛选、称重一糯玉米浸泡一粗磨一胚芽分离一细磨一淀粉筛分一蛋白质分离一离心脱水一恒温干燥一称重一分装成品 。

1.2.2 分析方法蛋白质测定方法 ;

水分测定方法 ;析水率测定方法 ;粘度测定方法 ;透明度的测定方法 。

1.3 提取工艺操作技术要点

1.3.1 原料的净化与称重 除杂主要是一些别的植物种子、尘土、砂石、金属块、木片、废纸等杂物。玉米净化后,每组称重500 g糯玉米1.3.2 浸泡液的配制 分别配得亚硫酸浓度为0.1% 、0.2% 、0.3% ,体积均为1 500 ml的溶液。

1.3.3 糯玉米浸泡本实验选用48 h、60 h、72 h三个不同浸泡时间:40℃ 、50℃ 和60℃ 三个不同的浸泡温度及0.1% 、0.2% 、0.3% 三种不同浓度的亚硫酸浸泡溶液对糯玉米进行浸泡。

1.3.4 粗磨先用粗磨将玉米破碎成10块左右,以便进行胚芽分离。

1.3.5 胚芽分离 利用胚芽分离槽进行分离,并加水使胚芽浮在水面上,以分离出胚芽。

1.3.6 细磨用细磨进行二次磨浆。

1.3.7 淀粉筛分经细磨得到的糯玉米浆,先用20目的粗筛进行分离粗渣,然后洗渣5次。把洗过的粗渣脱水,把滤液倒进粗渣分离后的淀粉乳液中,换用70目的细筛。过滤结束后,把细渣进行洗涤5次,滤液与淀粉乳液混合后静置24 h,滗去上清液,剩下浓稠的淀粉乳液以待蛋白质分离。

1.3.8 蛋白质分离采用离心机分离,转速为3 500 r/min,时间为6 min。

1.3.9 离心脱水淀粉乳在干燥之前要进行脱水,原淀粉乳含水量78% ,用离心机脱水,使水分降到45% 左右,得到湿淀粉 J。转速为4 000 r/min,时间为3 min。

1.3.10 干燥采用干燥箱(远红外干燥箱),干燥时间为48 h左右。经干燥后的淀粉,水分为12%左右。

结论

最佳浸泡条件为:浸泡时间60 h,浸泡液亚硫酸浓度为0.2% ,浸泡时间为50℃ 下淀粉得率最高。糯玉米淀粉具有糊化温度低、糊粘度高、糊透明度高、糊冻融稳定性较普通玉米淀粉高的特点。

1、玉米淀粉:随着我国淀粉工业的发展,对淀粉的需求量也在不断增长,而玉米中的淀粉含量十分丰富,将玉米加工成淀粉就是玉米深加工的重要方向之一。2、燃料乙醇:随着机动车数量的不断增多,对于环境的污染是越来越严重,而新能源汽车的开发也逐渐称谓各大汽车厂商的发展方向之一。3、玉米油:玉米油是常见的玉米加工方向之一,高油玉米的含油量可达8%-10%,是十分优良的油料作物。

一、玉米淀粉

1、随着我国淀粉工业发展,对淀粉的需求量也在持续增长,由于玉米里面的淀粉含量特别丰富,所以将玉米加工成淀粉就是玉米深加工的重要方向之一。

2、玉米淀粉的用途非常多,比如淀粉糖是我国食品工业的重要原料,是人们日常消费食糖的有益补充。

3、玉米淀粉里面的氨基酸可以生产出柠檬酸、乳酸、苹果酸等众多氨基酸,在医药行业中,淀粉是抗生素工业最重要的原料,差不多所有的抗生素生产都需要淀粉。

二、燃料乙醇

1、随着机动车数量日益增多,车辆对环境的污染也越来越严重,新能源汽车的开发渐渐变成各大汽车厂商发展方向之一。

2、以玉米为原料生产的燃料酒精价格比较低廉而且环保,燃料酒精也不会导致汽车发动机出现不良反应,市场潜力非常大。

3、乙醇还可以分解出氢元素,这样就能间接或直接用作新能源电池,供给数码产品。

三、玉米油

1、玉米油是常见的玉米加工方向之一,高油玉米的含油量可以达到8%-10%,是非常优良的油料作物。

2、用高油玉米制作出来的玉米油不饱和脂肪酸含量高达85%以上,里面富含油酸和亚油酸,是一种非常好的保健型油料。

3、玉米油还可以进一步加工成玉米色拉油,玉米色拉油里面含有天然的抗氧化剂,是很多油炸食品的首选油料。

四、玉米化工醇

1、玉米化工醇是玉米深加工的重要应用方向之一,玉米化工醇可以应用于合成纤维、工程塑料、特种树脂、聚氨酯等诸多材料的制作,而且它还是石油化工醇的重要替代品之一。

2、相比于石油化工醇的生产,玉米化工醇的资源和成本优势会非常明显,在石油价格非常高的情况下,其开发前景和市场都十分广阔。

五、谷氨酸

1、氨酸是里索逊在1856年发现的,它的外形为无色晶体,有鲜味,微溶于水,溶于盐酸溶液,等电点为322。

2、谷氨酸一般是大量存在于谷类蛋白质中,在动物脑中的含量也比较多。

3、谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位,一般会参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应,味精里面会含有少量谷氨酸。

六、聚乳酸

1、聚乳酸是一种新型的生物降解材料,它主要是使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。

2、淀粉原料一般经由糖化就会得到葡萄糖,再由葡萄糖以及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

3、聚乳酸有非常良好的生物可降解性,使用后能被自然界中的微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不会污染环境。

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