一种阳离子淀粉的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种阳离子淀粉的制备方法，属于淀粉制造技术领域。
【背景技术】
[0002]淀粉属于天然高分子化合物，是由多个葡萄糖分子缩合而成的多糖聚合物们可以由植物通过光合作用合成。淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都比较高。天然存在的淀粉称作原淀粉，经过物理、化学或生物方法改性的淀粉成为变性淀粉，阳离子淀粉是众多变性淀粉品种中的一大类产品。
[0003]阳离子淀粉是淀粉醚的一种重要衍生物。由于其带有正电荷，能与带负电荷的细小纤维、填料紧密结合，因而广泛应用于造纸湿部，作为增强、助留、助滤剂，可显著改善纸张质量、降低消耗、降低成本。阳离子淀粉市场需求量大、品种繁多，按其氨基化合物的结构可分为:叔胺型、季铵型、伯胺型、仲胺型和杂类(如亚胺等)等阳离子淀粉，其中季铵型阳离子淀粉在中性、碱性等环境下均可使用并稳定存在，因此具有较大的商品价值。高取代度阳离子淀粉在纸机湿部可中和去除阴离子物质对造纸的干扰。通常制备DS〈0.1的阳离子淀粉，可以满足造纸湿部要求，而通常用的淀粉阳离子化反应的试剂是季铵型3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化试剂。此醚化试剂在酸性、中性、碱性条件下，都显阳离子态。
[0004]从阳离子淀粉的生产工艺上看，可大致分为四类:(1)以水为介质的湿法(2)半干法；(3)干法；(4)有机溶剂法。这四种工艺各有优缺点。湿法生产的产品，均匀度较高，但成本高，污染重，废水很难处理。干法可制备DS>0.1，更多的是在0.1-1.0，但对设备工艺要求比较高，生产难以控制。有机溶剂法受到成本及环境保护的制约，通常不用此法生产阳离子淀粉。半干法反应效率高，达90%以上，可制备取代度大于0.06的阳离子淀粉，环保、无污染、生产成本低等优点，但目前通用的常规的半干法，仍存在淀粉易糊化，影响淀粉品质，反应周期长，能耗较高等缺点。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前阳离子虽然作为淀粉醚的一种重要衍生物，市场需求量比较大，具有较高的商品价值，但是其生产工艺上还是存在生产难以控制，制成的淀粉易糊化，反应周期长以及产品收率比较低的问题，提供了一种阳离子淀粉的制备方法。该方法首先将新鲜去壳大米通过浸泡后加入有机柠檬酸，晒干、蒸煮，之后用石磨将蒸煮后大米磨成浆液，并再次蒸煮，随后用纱布将蒸煮后的大米浆液过滤去渣，并在过滤得的液体中加入氢氧化铁进行搅拌自动产生沉淀，最后将生产的沉淀冷冻后进行粉碎，即可得到本发明所制得的一种阳离子淀粉。该方法不仅在生产工艺上易于控制，使得反应周期缩短，而且制得的阳离子淀粉颗粒无糊化，性能稳定，使得产品收率也得到了提高。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(I)称取500?600g的无发霉的去壳大米，加入清水中，直至清水浸没大米，浸泡30?45min后，向其中加入有机柠檬酸，加入量与大米的质量比为1: 6，再浸泡20?30min后取出放置在阳光下自然晒干，之后将晒干的大米放入蒸汽笼中，向其中通入100?120°C的过热蒸汽，蒸制35?45mim后，在15?22°C的室温下自然冷却I?2h ;
(2)按固液比为1: 3将冷却后的大米与水混合得混合物，添加于石磨中，以20?25min/r的转速转动，每隔10?15min向石磨中继续添加50?70g混合物，重复操作，待所有混合物研磨完成后，得大米浆液；
(3)将上述得到的大米浆液放入煮锅中，对其进行加热，控制温度为65?75°C，待大米浆液煮至沸腾后停止加热置于通风处，搅拌20?30min，使其冷却至室温；
(4)将冷却至室温的大米浆液经孔径为0.7?1.2 μ m纱布过滤，去渣，得过滤浆液，之后将过滤浆液置于容器中静置35?40min后，向其中撒入大米质量的2?4%的氢氧化铁，搅拌混合均匀后，用纱布将其包裹住，挤出滤液，将纱布里的留下的包裹物进行风干；
(5)将上述风干后的包裹物置于冷冻箱中，设定温度为-5?-2°C，15?20min后取出，通过气流粉碎机粉碎成粒径为40?60nm的大米粉即可。
[0007]所述的有机柠檬酸提取过程为:
(1)取3?5个新鲜的柠檬，用清水冲洗I?3次后切成块状，放入发酵罐中，加入清水至发酵罐顶部为止，随后调节温度为38?55°C，进行密封发酵15?20天，得发酵混合物；
(2)将发酵混合物移入卧式离心机中，以250?350r/min的转速离心处理15?20min，分离得到上清液，即有机柠檬酸。
[0008]本发明的应用方法是:将本发明所制得的阳离子淀粉在造纸工业上主要用作添加剂。在纸张生产过程中，每I?2t纸张原料中加入10?20kg本发明所制得的阳离子淀粉，从而使得纸层中的纤维、填料结合更加紧密，大大提高了纸张的干湿强度，减少了断头，增加了产量，特别适用于高档文化用纸和高档包装用纸的增强作用。
[0009]本发明的有益效果是:
(1)该方法不仅生产工艺易于控制，使得反应周期缩短，而且使得产品收率也提高了90%以上；
(2)生产成本比较低，制得的阳离子淀粉颗粒无糊化，性能稳定；
(3)本发明所制得的阳离子淀粉在造纸中广泛使用，特别适用于高档文化用纸和高档包装用纸的增强作用。
【具体实施方式】
[0010]首先称取500?600g的无发霉的去壳大米，加入清水中，直至清水浸没大米，浸泡30?45min后，向其中加入有机柠檬酸，加入量与大米的质量比为1: 6，再浸泡20?30min后取出放置在阳光下自然晒干，之后将晒干的大米放入蒸汽笼中，向其中通入100?120°C的过热蒸汽，蒸制35?45mim后，在15?22°C的室温下自然冷却I?2h ;然后按固液比为1: 3将冷却后的大米与水混合得混合物，添加于石磨中，以20?25min/r的转速转动，每隔10?15min向石磨中继续添加50?70g混合物，重复操作，待所有混合物研磨完成后，得大米浆液；随后将上述得到的大米浆液放入煮锅中，对其进行加热，控制温度为65?75°C，待大米浆液煮至沸腾后停止加热置于通风处，搅拌20?30min，使其冷却至室温；接下来将冷却至室温的大米浆液经孔径为0.7?1.2 μ m纱布过滤，去渣，得过滤浆液，之后将过滤浆液置于容器中静置35?40min后，向其中撒入大米质量的2?4%的氢氧化铁，搅拌混合均匀后，用纱布将其包裹住，挤出滤液，将纱布里的留下的包裹物进行风干；最后将上述风干后的包裹物置于冷冻箱中，设定温度为-5?_2°C，15?20min后取出，通过气流粉碎机粉碎成粒径为40?60nm的大米粉即可。其中所述的有机柠檬酸提取过程为:首先取3?5个新鲜的柠檬，用清水冲洗I?3次后切成块状，放入发酵罐中，加入清水至发酵罐顶部为止，随后调节温度为38?55°C，进行密封发酵15?20天，得发酵混合物；然后将发酵混合物移入卧式离心机中，以250?350r/min的转速离心处理15?20min，分离得到上清液，即有机柠檬酸。
[0011]实例I
首先称取500g的无发霉的去壳大米，加入清水中，直至清水浸没大米，浸泡30min后，向其中加入有机梓檬酸，加入量与大米的质量比为1: 6，再浸泡20min后取出放置在阳光下自然晒干，之后将晒干的大米放入蒸汽笼中，向其中通入100°C的过热蒸汽，蒸制35mim后，在15°C的室温下自然冷却Ih ;然后按固液比为1: 3将冷却后的大米与水混合得混合物，添加于石磨中，以20min/r的转速转动，每隔1min向石磨中继续添加50g混合物，重复操作，待所有混合物研磨完成后，得大米浆液；随后将上述得到的大米浆液放入煮锅中，对其进行加热，控制温度为65°C，待大米浆液煮至沸腾后停止加热置于通风处，搅拌20min，使其冷却至室