羟烷基淀粉干法生产方法技术

本发明专利技术涉及一种羟烷基淀粉的干法生产方法。淀粉和烷基环氧化合物在没有或少量有机分散剂存在下，在碱性催化剂作用下，在捏合反应器内直接合成。产品质量高，可以根据产品不同用途，在较大范围内调整羟烷基淀粉的取代度ＭＳ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
羟烷基淀粉(Hydroxyalkyl Starch)，特别是羟丙基淀粉(Hydroxypropyl Starch)和羟乙基淀粉(Hydroxyethyl Starch)是众多变性淀粉中一类重要品种，自上世纪40年代以来，世界上许多国家都有人对此作了大量的研究开发工作。近年来的发展表明，羟丙基淀粉尤其具有重要意义。羟丙基淀粉属非离子型，取代醚键稳定性高，在水解，氧化，交联等化学反应过程中醚键不易断裂。一定取代度的羟丙基淀粉具有很好的亲水性，其糊液稳定性高，流动性好，凝沉性弱，因此羟丙基淀粉在食品工业，油田工业，造纸工业，纺织工业等领域得到了广泛的应用。经几十年的研究开发，羟烷基淀粉生产工艺有许多种，概括起来有淀粉乳湿法，非水溶剂法和干法三大类，其中淀粉乳湿法是当今国内外生产羟烷基淀粉各生产工艺中最有代表性的一种。该方法的要点是将淀粉配成30-40％乳液，为防止淀粉颗粒在水中溶胀，需加入干淀粉重量5-10％的硫酸钠，再加入干淀粉重量1-3％的氢氧化钠，在强力搅拌下加入反应量的环氧丙烷，密闭反应器，在35-50℃温度下，反应8-24hrs。反应完成后，反应物经中和，过滤，洗涤，干燥，粉碎后即成为产品。该生产工艺简单，对设备要求不高，产品质量稳定，色泽好，但其缺点是不能制备高取代度的产品，因而在许多工业领域的应用受到了限制。非水溶剂法即是将淀粉分散于非水溶剂中，常用的非水溶剂有甲醇，乙醇，异丙醇，丙酮，苯类，烃类等，其中以异丙醇效果最好，然后在搅拌下加入碱性催化剂，如氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠等，继而加入环氧丙烷。反应结束后，经中和，除去溶剂，洗涤，过滤，干燥，粉碎，筛分等即得到产品。该法的最大优点是可以制备取代度较大的产品且收率较高。但非水溶剂昂贵，易燃，有些具有一定毒性，生产成本高。中国专利申请CN1175587A公开的高取代度羟丙基淀粉的制备工艺方法及U.S.Pat.4,451,649披露的羟丙基淀粉的制备工艺均是在环氧丙烷大量过量的情况下制备高取代度产品的方法，因涉及环氧丙烷的回收，实际工业生产上实施起来是不经济不安全的。干法生产工艺是淀粉以颗粒形态在少量的水和催化剂存在下，在一定温度和压力下与环氧丙烷直接反应生成羟丙基淀粉，常用的水量一般为干淀粉重量的5-20％，常用的催化剂有碱，磷酸盐，硫酸盐，羧酸盐，胺类等，其中碱类最为常用。具体方法是将原淀粉直接放入反应器，将水份调整到需要量，再将磨细的催化剂投入，用氮气置换反应器，最后加入环氧丙烷，在温度80-90℃，压力0.2-0.5Mpa的反应条件下，反应3-8hrs。该法的主要优点是工艺过程简单，可以制备较高取代度的羟丙基淀粉，生产成本较低，但一般认为干法生产工艺因环氧丙烷在高温高压和碱催化下易发生聚合反应，产品提纯困难，环氧丙烷又属易燃易爆物质，故难于工业化。在众多美国专利中，有不少专利涉及到用干法工艺制备羟丙基淀粉，如U.S.Pat.2,516,634披露的方法是以可溶性碱和少量盐类(如氯化钠，硫酸钠等)作催化剂，淀粉保持水份约10％，在装有搅拌和温度控制装置的耐压反应器内将其搅拌均匀，在部分真空下，少量分批导入醚化剂(如环氧乙烷，环氧丙烷)，在压力10-15p.s.i.g.(0.07-0.11Mpa)，温度160°F(71℃)下，反应5-10hrs.，即制成羟丙基淀粉。U.S.Pat.2,733,238披露了以叔胺或季胺盐作催化剂，干淀粉保持湿度20％，喷入少量有机醇作加湿剂，再喷入催化剂，加入环氧丙烷等醚化剂，在18-70℃下反应5hrs.，提高温度，在部分真空下通入惰性气体，蒸发杂质，提纯产品，后将产品制浆，再制成薄膜，胶化，干燥。U.S.Pat.3,705,891披露了以水溶性磷酸盐为催化剂，将催化剂和干淀粉混合均匀，将其预干燥至含水8-13％，然后逐步加入环氧丙烷，在温度140-190°F(60-88℃)，压力35-75p.s.i.g.(0.25-0.54Mpa)下制成羟丙基淀粉。U.S.Pat.4,112,222披露了以水溶性羧酸盐作催化剂，干淀粉用催化剂浸渍后，预干燥到水份6-20％，放入压力容器内，再加入环氧丙烷，在温度70-100℃，压力10-100p.s.i.g.(0.07-0.7MPa.)下反应4.5-24hrs.，调整PH值后，洗涤，干燥制成产品。以上制备工艺均没有详细披露干法生产工艺所用的关键设备—反应器的结构特点。实践证明，一般的干法工艺虽然可以在实验室制得相应的羟丙基淀粉，但在工业生产上难于保证反应物质的有效混合和接触，因而难于保证制得品质均一的产品，难于减少副反应的发生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足之处，而提供一种高效的易于工业化的能在较大范围内调整羟烷基淀粉取代度MS的干法合成羟烷基淀粉的生产方法。本专利技术所采用的技术方案淀粉和烷基环氧化合物在没有或少量有机分散剂存在下，在催化剂作用下，在专利号为ZL 00 2 24650.3的技术专利公开的捏合反应器内达到一定温度和压力直接反应生成羟烷基淀粉，反应结束后，用酸中和，在常压或部分真空下蒸出分散剂，粉碎，筛分后即成产品。羟烷基淀粉是指羟丙基淀粉或羟乙基淀粉，相应所用原料分别是环氧丙烷或环氧乙烷，根据需要，环氧化合物也可以是环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，环氧丙烷/环氧乙烷的比例可以是99/1-1/99(W/W)。所用淀粉是玉米淀粉，土豆淀粉，小麦淀粉，大米淀粉，甘薯淀粉，木薯淀粉。本专利技术的干法合成羟烷基淀粉的生产方法是在专利号为ZL 00 2 24650.3的技术专利公开的捏合反应器内完成的。该反应器的结构特点为机体内腔呈双园柱状，两园相切，在园柱园心位置各设置一根Z型搅拌轴，两轴反向旋转，并有一定的速度差，机体外为夹套层，可以加热或冷却。材质为不锈钢或碳钢或有涂料层的碳钢。该设备可以保证固—固相或固—液相物料混合的均一性，使物料受到有效的强力的捏合作用，从而可以保证反应顺利地高效地进行，并最终保证较高的产品质量和较低的生产成本。根据羟烷基淀粉的生产特点，该反应器机体内腔也可以是截面为梯形的立方体(底部仍是园柱状)。在本专利技术中，此设备称捏合反应器或混捏机。羟烷基淀粉干法生产工艺也可以采用耙式干燥机型设备来实施。该设备的特征为机体为园柱状，中心位置装有一根搅拌轴，轴上装有若干个成一定排列方向的耙齿，轴可以正反二个方向旋转。机体装有加热或冷却用夹套，材质为不锈钢或碳钢，耙齿材质为工程塑料或铜。羟烷基淀粉干法生产工艺也可以采用如下设备来实施，该设备的特征为机体为园柱状，中心位置装有一根上述的Z型搅拌轴，该轴可以正反方向旋转。机体装有加热或冷却用夹套，材质为不锈钢或碳钢。本专利技术的有益效果本专利技术披露的干法合成羟烷基淀粉的生产方法使大规模生产具有不同取代度MS，品质优良，成本低廉的羟烷基淀粉成为可能。具体实施例方式以下以羟丙基淀粉为例作进一步说明将一定量的原淀粉(一般湿度为10-18％)加入捏合反应器内，加入淀粉量0-100％的有机分散剂，有机分散剂可用脂肪醇类，如甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇，异丁醇，异戊醇等，酮类，如丙酮，苯类，如苯，甲苯，二甲苯等，烷烃类，如环己烷，己烷，庚烷等。其中优选乙醇或异丙醇。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
羟烷基淀粉的干法生产方法，其特征在于淀粉和烷基环氧化合物在没有或少量有机分散剂存在下，在催化剂作用下，在专利号为ＺＬ００２２４６５０．３的实用新型专利公开的捏合反应器内达到一定温度和压力直接反应生成羟烷基淀粉，反应结束后，用酸中和，在常压或部分真空下蒸出分散剂，粉碎，筛分后即成产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林坤，
申请(专利权)人：徐林坤，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]