剂在化 学 工 业 的 生 产 中 具 有 十 分 广 泛 的 用 途 " 在国 内 外 ! 变 性 淀 粉 的 工 业 生 产 都 得 到 了 不 同 程度的发展 " 本文简要介绍了变性淀粉的工业 生产现状! 并进一步分析了未来的发展趋势" 在此基 础 上 又 详 细 阐 述 了 变 性 淀 粉 的 种 类 # 性 质及其在造纸行业中的应用现状 " 关键词 ! 变性淀粉 $ 发展 $ 造纸工业 $ 应用 中图分类号 !!"#$# 文献标识码 !%
一定量的水存在下进行加热处理 后 # 淀粉颗粒溶胀成为糊状 # 规则排 列的胶束被破坏 # 微晶消失 # 并且容 易接受酶的作用 # 这种状态的淀粉 称为预糊化淀粉 # 也叫 !$ 淀粉 $ 其 生产方法可分为喷雾法 % 挤压膨化 法 % 微波法和热滚法等 $ 预糊化淀粉 由于生产方法不同 # 其颗粒形状及 视密度也有差别 $ 喷雾法生产的产 品为空心球状 # 视密度小 $ 微波法生 产的产品为不规则的类球形 # 视密 度大 $ 热滚法与挤压法生产的产品 为薄片状 # 视密度在两种方法之间 $ 但无论哪种方法生产的预糊化淀 粉 # 它们的共同特点是能够在冷水 中溶胀溶解 # 形成具有一定粘度的 糊液#且其凝沉性比原淀粉小#使用方 便#因而广泛应用于食品等行业中$ !!" 酸变性淀粉 用酸处理淀 粉 # 基本上不改变团粒形状即可产 生性质上具有工业价值的改性淀 粉 $ 该产品具有较低的热糊粘度 $ 但 酸变性淀粉由于酸水解作用而使淀 粉支化度降低 # 从而使酸变性淀粉 有相对较高的胶凝能力 $ 由于酸变 性淀粉粘度比原淀粉低得多 # 因此 可形成高浓度胶体 # 并且形成的胶 体强度和断裂强度都比原淀粉有显 著下降 # 即韧性增加 $ 另外 # 酸变性 淀粉组分的相对分子量随着流度的 升高而降低 $ !"" 糊精 糊精通常可分为三 类 & 白糊精 % 黄糊精和英国胶 $ 它们 之间的差异在于对淀粉的预处理方 法及热处理条件不同 $ 通常 # 白糊精 在较低温度下转化生产的 # 并取决 于促进转化作用的低 %& 值 # 又不 至 于 有 过 多 的 有 色 产 物 的 形 成’英 国胶是在较高 %& 值及较高温度下 转化的 ’ 黄糊精是在低 %& 值及高 温下转化产品 $ 热糊精在物理性质
! 万 ’ 变性淀粉 " 西德的汉高公司 !
丹 麦 的 44) 克 罗 纳 公 司 均 生 产 多 种变性淀粉并出售成套的设备和专 门技术 " 变性淀粉是一种重要的化 工产品 ! 被广 泛 应 用 于 造 纸 # 纺 织 # 食品#饲料#医药 #日化#石 油 等 工 业 " 产品由氧化淀粉 # 酸解淀粉等一 代产品 ! 发展到现在的预糊化淀粉 # 糊精 # 多种酯化淀粉与醚化淀粉 # 交
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论 文!报 告!综 述
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变性淀粉的发展及在造纸中的应用
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变性淀粉的种类 !!" 预糊化淀粉 将原淀粉在
和化学性质方面与原淀粉有很大的 差异 #这些差异随转化度而异 $ !#" 氧 化 淀 粉 淀粉在酸%碱% 中性介质与氧化剂作用 # 使淀粉氧 化 $ 氧化淀粉具有低粘度 % 高固体分 散性 #极小的凝胶化作用 $ 由于氧化 淀粉引入了羰基和羧基 # 使直链淀 粉的凝沉趋向降至最低限度 # 从而 保持粘度的稳定性 $ 氧化淀粉的糊 化温度比原淀粉低 # 因而易于糊化 $ 其糊化温度随着氧化程度的提高而 降低 $ !$" 交联淀粉 淀粉的醇羟基 与交联剂的多元官能团形成二醚键 或二酯键 # 使两个或两个以上的淀 粉分子之间 ( 架 桥 ) 在 一 起 # 呈 多 维 空间网络结构的反应 # 是淀粉的交 联反应 # 这种反应的产物即是交联 淀粉 $ 交联淀粉的糊粘度对热 % 酸和 剪切力影响具有高稳定性 $ 其稳定 性随交联化学键不同而有差异 $ 交 联淀粉具有较高的冷冻稳定性和冻 融稳定性 $ 交联淀粉颗粒的膨胀度 较原淀粉低 # 其热水溶解度也降低 $ !%" 酯化淀粉 酯化淀粉是淀 粉酯化的产物 # 有淀粉磷酸酯 % 淀粉 醋酸酯 % 淀粉黄原酸酯 % 淀粉硫酸 酯 % 淀粉氨基甲酸酯等几种 $ 其中 # 淀粉磷酸酯是阴离子衍生物 # 是一 种良好的乳化剂 $ 淀粉磷酸酯分散 液能与动物胶 % 植物胶 % 聚乙烯醇及 聚丙烯酸酯相混合 $ 淀粉磷酸酯的 糊液具有较高的透明度 # 较高的粘 度 # 较强的胶 粘 性 # 糊 的 稳 定 性 高 # 凝沉性弱 # 冷却或长时间贮存也不 致凝结成胶冻 $ 淀粉醋酸酯糊化温 度降低 # 糊化容易 # 乙酰化程度越 高 # 糊化温度 越 低 # 糊 稳 定 性 较 好 # 凝沉性较弱 # 透明度好 # 膜柔软光 亮 $ 淀粉黄原酸酯溶液呈深黄色带 有浓重硫味的粘滞性溶液 $ 水溶性 淀粉黄原酸酯不易从水溶液中分 离 #加酒精能沉淀出来 $ 淀粉黄原酸
($)
作为功能性成分用于多种食品 " &"’ 生物降解塑料的开发与应 用 ! 世界上许多国家已禁止生产非 降解塑料 " 生物降解塑料在国外已 成为一个新的工业部门 ! 每年创造 着数以亿计的巨大财富 " 随着公众 环境意识的增强 ! 生物降解塑料会 逐渐取代非降解塑料 " &!’ 淀粉粘合剂的开发和应用 ! 淀粉经过物理或化学方法加工成可 溶性的糊精 # 羟乙酰淀粉等多种形 式 ! 配合相应的添加剂就可制得性 能各异的淀粉粘合剂 " 淀粉粘合剂 无毒 # 无味 # 无 残 留 氧 化 物 ! 成 膜 性 能好 ! 具有良好的粘合性能 ! 作为一 种生态材料 ! 在应用中将逐步取代 一些有毒的 # 由石油化工品合成的 胶粘剂 (#)" 在造纸工业中 ! 变性淀粉也有 了一些新的发展 ! 表现在 %! 更加重 视发展专用性强的产品 ! 新的产品 向两性或多元变性方向发展 ! 既进 行阳离子变性又进行阴离子变性及 非离子淀粉 " 这些产品的使用降低 了纸张的生产成本 ! 使企业获得了 更好的利润" " 更加重视环境保 护 ! 发展高留着型产品 " 高留着型淀 粉将大量取代氧化淀粉 " 主要因为 氧化淀粉在纸张上的留着率低 " # 更加重视应用技术的研究 " 变性淀 粉在造纸工业中的应用技术已从单 一品种的应用发展成为多品种协调 应用和优化纸机生产工艺的综合应 用 ! 同时加强对有关应用理论和机 理的研究 (5)"
论 文!报 告!综 述
变性淀粉的发展及在造纸中的应用
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变性淀粉的发展及在造纸中的应用
安俊健 ! 李新平
& 陕西科技大学造纸工程学院 ! 陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室 ! 陕西 咸阳 6$#&7$ ’
摘
要 !变 性 淀 粉 作 为 一 种 重 要 的 化 工 助
酯溶液不稳定 $ 另外 #它还能与重金 属离子进行离子交换 $ 淀粉硫酸酯 是强阴离子性的高分子物质 # 在无 机酸的作用下 # 酯会发生水解 # 在碱 性条件下是稳定的 $ 淀粉硫酸酯的 水溶液具有较高的粘度 # 糊液清晰 # 冷却后仍能保持稳定的粘度 $ 淀粉 氨基甲酸酯是将尿素和淀粉混合# 经气流干燥制得的产品 $ !& " 具有良好的粘 度稳定性 $ 醚化淀粉有羟烷基淀粉 % 羧甲基淀粉 % 阳离子淀粉等几种 $ 羟 烷基淀粉有羟乙基淀粉 % 羟丙基淀 粉等 $ 羧甲基淀粉是一种阴离子淀 粉醚 # 是能溶于冷水的高分子电解 质 $ 阳离子淀粉是一类很重要的淀 粉醚衍生物 # 它是用各种含卤代基 或环氧基的有机胺类化合物 # 与淀 粉分子中的羟基进行醚化反应而生 成的含有氨基 # 并在氮原子上带有 正电荷的淀粉醚衍生物 $ !’ " 接枝淀粉 接枝淀粉是淀 粉的接枝共聚物 # 是以亲水的 % 半刚 性链的淀粉大分子为骨架 # 与烯类 单体接枝共聚 # 引入不同官能团和 调节亲水 $ 亲油链段结构的比例 # 而 得到的聚合物$ 它们既有多糖化合物 的分子间作用力与反应性 #又有合成 高分子的机械与生物作用稳定性和 线形链展开能力$ 因此在高分子絮凝 剂 %高分子材料 %造纸工业助剂 %油田 化学材料 %可降解地膜和塑料等多方 面应用中具有优异的性能 *’+$
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张档次较低 !质量差 % 全世界每生产
#,( 亿 $ 纸张中要使用 !)) 万 $ 变性
淀粉 ! 意味着每吨纸平均使用了十 几千克淀粉 ! 其中欧洲平均每吨纸 使用 ## 78! 北美每吨纸使用 $# 78 ! 而且用量与生产的纸种有关 % 而我 国 #))) 年 造 纸 工 业 使 用 变 性 淀 粉 约 $# 万 9$! 万 $ ! 平均每吨 "9! 78 ! 为世界平均用量的 $-"9$-!, #))" 年! 我国纸及纸板的产量为 " ))) 万 $ ! 根 据 国 家 发 展 规 划 ! #)$) 年 预 计 为 ! $)) 万 $ ) #)$! 年 有 可 能 达 到
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变性淀粉的发展 变性淀粉的工业生产现状及 淀粉衍生物已有相当长的发展
目前 ! 变性淀粉的发展正朝着 下面的一些趋势发展 ! 这些趋势包 括生产高吸液材料的接枝共聚淀 粉 # 以淀粉为基料的脂肪替代品 # 发 展生物降解塑料 # 淀粉粘和剂的开 发等 " &$ ’ 高吸液材料的接枝共聚淀 粉 ! 丙烯腈接枝共聚淀粉经皂化水 解能得到可吸自重几百甚至上千倍 无离子水的高吸液树脂 ! 这种树脂 制成的薄膜 # 颗粒或粉状物 ! 在日常 生活 # 工业 # 农业等各领域具有极高 的应用价值 " &# ’ 以淀粉为基料的脂肪替代 品方兴未艾 ! 低脂和低胆固醇食品 可降低癌症和心脏病的发病率 " 以 淀粉为原料的脂肪替代物几乎可应 用于所有的需要添加油脂的食品 中 ! 尤其是在 蛋 黄 酱 # 人 造 奶 油 # 色 拉调味料 # 奶制品和焙烤制品中应 用效果最佳 " &5 ’ 功能性膳食纤维的开发与 应用 ! 普通纤维食品口感粗糙 ! 质地 坚硬!不能令消费者满意 " 国外开发 的抗消化淀粉具有低持水性 #颗粒细 小和风味清爽的特点" 抗消化淀粉的 微晶结构小于普通膳食纤维 !因此可