年产50吨双醛淀粉的工艺设计文献综述
2020-04-15 20:17:31
我国是传统的农业大国,淀粉资源极其丰富,而且价廉且具有可再生性,开发研究双醛淀粉的加工应用具有重要的意义,是具有发展前途的一种变性淀粉。随着现代有机及高分子化工的主要原料石油和煤等化石类原料的供应日趋紧张,以及由此引起的环境污染等问题,导致人们将目光转向淀粉等取之不尽、用之不竭、可生物降解对环境友好的天然再生资源的利用、研究和开发。
我国盛产玉米、马铃薯、甘薯等,淀粉资源丰富。双醛淀粉(DAS)被认为是有发展前途的一种变性淀粉,其应用范围广泛,包括造纸、建筑、医药卫生、皮革、食品、纺织、感光材料、粘合剂、塑料树脂、涂料、烟草等。在造纸工业方面,双醛淀粉主要应用于造纸工业湿端添加剂,增加卫生纸、面巾纸、地图纸和类似产品的湿强度[1];建筑材料方面将双醛淀粉作为水泥缓凝剂,能增强水泥压缩强度[2];因双醛淀粉能交联棉纤维,纺织工业中作为上浆剂或织物整理剂,能更好的提高纱强度、抗磨性和改进其他性质[3] ;在薄膜工业中,由于DAS中的醛基和聚乙烯醇或聚醋酸乙烯酯水解生成的醇基反应而生成缩醛,使聚乙烯醇分子间或者醋酸乙烯酯分子间交联,因而生成的薄膜具有耐水性,效果比乙二醛好[1];在皮革工业中,双醛淀粉能与皮革中胶原蛋白上的氨基和亚氨基起交联反应,可作为皮革的鞣剂,但是双醛淀粉在皮革领域应用不广泛,有非常重大的现实意义;在感光记录材料上,利用了双醛淀粉对水难溶性的特性,在基纸上加上双醛淀粉作为粘接剂,可提高感热记录纸的耐水性,同时了耐褪色性也可提高;在医药卫生方面,将双醛淀粉应用于餐巾、产褥垫、尿布中,可以提高吸收材质的强度及具有脱臭的能力[5] ;在食品饲料方面,由于双醛淀粉具有吸附能力,可以用做反刍动物养料中氨的吸附剂;另外在其他领域双醛淀粉也有很多应用。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}双醛淀粉(DAS)的外观与原淀粉相同,但物理性质和化学性质与其相差较大,双醛淀粉遇碘不变蓝色,在偏光显微镜下观察,颗粒呈黑色,无偏光十字,不溶于冷水、溶于热水,水溶液干燥后形成透明薄膜。双醛淀粉分子中含有许多易反应的醛基官能团,所以具有许多优质特性:碱溶性好、低毒性、生物降解性、生物相容性、易交联接枝、粘结性枪、容易糊化并不易发霉、易获得、来源广、价格便宜、对环境友好、卫生安全性、化学活性
变性淀粉的制造方法有物理法、酶法和化学法,其中化学方法应用最广泛。化学变性有醚化、酯化、氧化、交联等反应。本次设计采用高调酸盐作氧化剂制备双醛淀粉:高碘酸盐有其高度的选择性和专一性。以淀粉为原料,用高碘酸或高碘酸盐作为氧化剂,脱水葡萄糖单位的C2和C3碳原子上的羟基被氧化层醛基,C2与C3之间的单碳键断裂,从而生成双醛淀粉.
通过查询文献结合试验情况,将使用玉米淀粉与高碘酸钠反应制双醛淀粉,回收氧化剂再生高碘酸钠,这样既节能又环保。玉米淀粉经过送料机构与高碘酸钠溶液按一定的比例混合,加到带有搅拌装置的反应器中,反应的温度通过热水或者蒸汽加热,使之达到某一固定的温度,反应完成后,停止搅拌,淀粉乳经固液分离设备(离心机,过滤机等)分离,液体送去净化、回收,双醛淀粉固体用水洗,将水洗液送入蒸发器浓缩后,送去净化、回收,将水洗后的双醛淀粉送入干燥器,将淀粉颗粒在不高于40℃的情况下干燥,其含水量达13%以下,用粉碎机粉碎,即得双醛淀粉。固液分离后的液体,经蒸发浓缩、净化后。进入回收系统。
影响双醛淀粉的双醛含量的因素有反应时间、反应温度、高碘酸吗浓度、反应PH值及高碘酸钠与淀粉的摩尔比。
本设计用点解氧化二步法。将高碘酸或其钠盐配成一定浓度的溶液,送入反应器中搅拌;调PH值;将一定浓度的淀粉乳液连续加入反应器中,在规定的温度条件下但应一定的时间;反应结束后将混合物过滤,滤饼用水反复洗涤至无碘酸根离子。再用丙酮洗涤,以防止干燥后结块;干燥,的白色双醛淀粉,滤液及洗液送去回收,重复使用。
回收高碘酸离子用电解法,电极反应如下:
阳极:
阴极: