□ 劉孝雷 中糧生化能源（公主嶺）有限公司

傳統(tǒng)的濕法變性淀粉制備工藝有著諸多缺陷。通過(guò)研究其反應(yīng)原理發(fā)現(xiàn)，濃堿的使用能夠改善傳統(tǒng)制備工藝的缺陷?；诖?，對(duì)濃堿釋法變性淀粉制備工藝進(jìn)行探究有著重要意義。

1 技術(shù)背景

1.1 傳統(tǒng)變性淀粉制備工藝

變性淀粉的生產(chǎn)工藝主要有滾筒干燥法、干法以及濕法，工業(yè)應(yīng)用普遍采用濕法生產(chǎn)工藝。濕法制備變性淀粉的工藝主要是將試劑加入到濃度為20%～40%的淀粉乳中，加2.5%～3.5%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液；將試劑調(diào)至堿性，使淀粉活化并在特定溫度下反應(yīng)，注意溫度需低于60 ℃。當(dāng)反應(yīng)條件達(dá)到相關(guān)要求后，淀粉仍維持原有的顆粒狀態(tài)，之后對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾,、水洗并干燥，即可得到變性淀粉[1]。

1.2 傳統(tǒng)變性淀粉制備工藝的不足

濕法制備變性淀粉的關(guān)鍵點(diǎn)是保持良好的淀粉顆粒狀，不讓其受到高堿性和高溫條件的影響，避免出現(xiàn)糊化與膨脹，進(jìn)而方便后續(xù)的清洗與過(guò)濾作業(yè)，保證變性淀粉的產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的濕法制備變性淀粉的工藝需采用濃度較低的氫氧化鈉溶液，主要是防止?jié)鈮A使淀粉顆粒糊化、膨脹；但是稀堿的運(yùn)用雖然有效避免了淀粉顆粒的膨脹與糊化，但嚴(yán)重降低了工藝的生產(chǎn)效率，產(chǎn)生了大量的污染物。因此，傳統(tǒng)濕法制備變性淀粉的工藝已逐漸不再滿足國(guó)家對(duì)節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的要求。

1.3 傳統(tǒng)變性淀粉制備工藝原理

濕法化學(xué)反應(yīng)主要包含交聯(lián)、醚化、酯化、酸化以及氧化反應(yīng)。在堿性試劑中淀粉作為弱離子交換劑被解離后會(huì)使淀粉分子攜帶負(fù)電，引發(fā)分子的互相排斥，使淀粉顆粒膨脹、糊化。膨脹糊化的淀粉顆粒會(huì)對(duì)周邊的淀粉結(jié)晶分子體產(chǎn)生作用力，扭曲周邊的淀粉分子結(jié)晶，并使其處于最佳的糊化膨脹狀態(tài)。因此，在堿性條件下，淀粉具有較高的反應(yīng)活性。濕法制備變性淀粉的工藝會(huì)借助氫氧化鈉溶液對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行調(diào)節(jié)，使變性反應(yīng)發(fā)生在堿性狀態(tài)下；但濃堿的加入會(huì)使水中的淀粉極易糊化，無(wú)法進(jìn)行正常的工業(yè)化生產(chǎn)與制備。因此，借助濃堿活化淀粉并中和淀粉易導(dǎo)致淀粉糊化的問(wèn)題始終是變性淀粉制備工藝的技術(shù)難點(diǎn)和技術(shù)瓶頸。

2 濃堿濕法變性淀粉的制備工藝

2.1 濃堿濕法變性淀粉的制備工藝步驟

為解決上文所述的技術(shù)不足和技術(shù)缺點(diǎn)，解決傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)過(guò)程中排污量較大、耗水量較多的問(wèn)題。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)發(fā)明了濃堿濕法變性淀粉的制備工藝。濃堿濕法變性淀粉的制備工藝主要包含下列步驟。①將水與淀粉均勻混合或?qū)⑴蛎浺种苿?、水以及淀粉均勻混合得到淀粉乳。②在高速攪拌或高速勻質(zhì)條件下向淀粉乳中緩緩添加5%～50%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，保持并調(diào)整反應(yīng)體系的pH，加入改性劑并均勻混合；保持溫度條件和反應(yīng)條件，得到相應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物；同時(shí)將高速攪拌與高速勻質(zhì)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到20 000 rpm左右。③將反應(yīng)產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至中性。通過(guò)過(guò)濾、清洗以及干燥作業(yè)得到變性淀粉。

2.2 濃堿濕法變性淀粉的制備工藝的注意事項(xiàng)

上述制備工藝中所敘述的淀粉主要包含芭蕉芋淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、西米淀粉、綠豆淀粉、紅薯淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉以及玉米淀粉；膨脹抑制劑通常為碳酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉，若反應(yīng)得到的變性淀粉為陽(yáng)離子淀粉、酯化淀粉或交聯(lián)淀粉,需要將膨脹抑制劑加入到淀粉乳當(dāng)中。改性劑通常為三氯二羥丙基三甲基氯化銨、環(huán)氧丙烷、三聚磷酸鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、正磷酸硫酸鹽酸、乙酸乙烯酯、己二酸桿、乙酸酐、過(guò)氧化氫、次氯化鈉三氯氧磷或三偏磷酸鈉，也可將其混合使用。第二項(xiàng)步驟中說(shuō)到的溫度條件為30～60 ℃，持續(xù)時(shí)間為24 h以內(nèi)。第三項(xiàng)步驟中敘述的將pH值調(diào)至中性，通常需要借助硫酸或鹽酸對(duì)試劑pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 濃堿濕法變性淀粉的制備工藝的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的變性淀粉制備工藝不同，濃堿濕法變性淀粉制備工藝借助高速攪拌或高速勻質(zhì)將濃堿快速打散，解決了傳統(tǒng)制備工藝中加入濃堿會(huì)引發(fā)的淀粉顆粒糊化與膨脹的技術(shù)難題。濃堿濕法變性淀粉的制備工藝借助一定濃度的濃堿提升了反應(yīng)利用效率以及生產(chǎn)能力，有效減少了工業(yè)污染物的排放量，降低了制備過(guò)程的化學(xué)品使用量，有效降低了工藝生產(chǎn)成本；尤其在濃堿制備三氯氧磷或三偏磷酸鈉交聯(lián)淀粉、雙氧水氧化或次氯酸鈉淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉以及酸降解淀粉等方面，極大地提升了制備的反應(yīng)效率，有效實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、節(jié)水、高效環(huán)保的戰(zhàn)略目的。

3 結(jié)論

綜上所述，傳統(tǒng)的濕法變性淀粉的制備工藝的生產(chǎn)效率較低且容易產(chǎn)生大量的污染物，無(wú)法滿足新形勢(shì)下國(guó)家節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的要求。濃堿濕法變性淀粉的制備工藝借助高速攪拌或高速勻質(zhì)解決了淀粉顆粒糊化與膨脹的技術(shù)難題，充分提高了生產(chǎn)效率，有效降低了生產(chǎn)成本。