淀粉的氧化制造技术

本发明专利技术涉及氧化淀粉、制备氧化淀粉的方法以及氧化淀粉在多种应用中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】淀粉的氧化本专利技术涉及氧化淀粉、制备氧化淀粉的方法以及氧化淀粉在多种应用中的用途。氧化淀粉已被所知很长时间。为了降低淀粉在溶液或分散体中的粘度，通常进行淀粉的氧化。在氧化反应期间，淀粉分子被分解，产生分子量减小的分子。氧化淀粉的制备通常通过用碱金属次氯酸盐(其是相对便宜的氧化剂)或者用过氧化物氧化来进行。氧化淀粉在工业中具有许多应用。常见应用的实例包括氧化淀粉用于造纸行业(例如用于涂料或表面胶料)、粘合剂行业、纺织行业和食品行业的用途。当用于造纸行业时，涂料或表面胶料中受氧化淀粉巨大影响的特性包括纸的拉伸强度和破裂强度、弯曲刚度、孔隙率以及干拾取(pick)。纸的拾取通常限定为印刷操作期间对纸张表面的损害。当将印版升起离开纸时，油墨对纸施加一定的力。该力随着油墨的粘度和粘性以及印刷速度的增加而增加。当该力超过一定值时，纸的表面被损害。损害发生时的值被称为纸的干拾取。拾取速度和抗拾取性的测定是测量纸的品质所进行的最广泛使用的测试之一。本专利技术旨在提供可以用于造纸并向纸张施以优异特性的氧化淀粉和制备氧化淀粉的方法。特别期望在不影响或几乎不影响纸的其他特性的同时，获得改善的纸的干拾取。还期望制备氧化淀粉的方法在诸如原料、试剂和能量的资源的利用方面是有效且经济的。意外地，发现通过以下用于将淀粉氧化的方法可以实现这些目标，所述方法包括以下步骤：-提供基于淀粉的干物质包含至少95重量％的支链淀粉(amylopectin)的第一淀粉；-提供基于淀粉的干物质包含65重量％至85重量％的支链淀粉的第二淀粉；以及-使第一淀粉和第二淀粉经受氧化处理，其中在使第一淀粉和第二淀粉经受氧化处理之前或之后将第一淀粉和第二淀粉共混。与单独使用常规淀粉或支链淀粉型淀粉(amylopectinstarch)相比，使用通过根据本专利技术的方法可以获得的氧化淀粉共混物，可以获得具有更好的干拾取的纸，其中常规淀粉基于淀粉的干物质包含量为65重量％至85重量％的支链淀粉，支链淀粉型淀粉基于淀粉的干物质包含至少95重量％的支链淀粉。大多数淀粉类型由其中存在两种类型的葡萄糖聚合物的颗粒组成。这两种聚合物是直链淀粉(基于干物质为15重量％至35重量％)和支链淀粉(基于干物质为65重量％至85重量％)。根据淀粉类型，直链淀粉由非支化或轻微支化的平均聚合度为1000至5000的分子组成。支链淀粉由非常大的高度支化的平均聚合度为1000000或更大的分子组成。商业上最重要的淀粉类型(玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉)包含15重量％至30重量％的直链淀粉。在一些谷物类型例如大麦、玉米、小米、小麦、蜀黍、大米和高粱中，存在这样的种类：其淀粉颗粒几乎完全由支链淀粉组成。以基于干物质的重量百分比计算，这些淀粉颗粒包含大于95％，通常大于98％的支链淀粉。因此这些谷物淀粉颗粒的直链淀粉含量小于5％，通常小于2％。以上谷物种类也被称为蜡质谷物粒，并且从其中分离的支链淀粉型淀粉颗粒被称为蜡质谷物淀粉。与不同谷物的情况对比，在自然界中尚不知淀粉颗粒几乎仅由支链淀粉组成的根和块茎种类。例如，从马铃薯块茎中分离的马铃薯淀粉颗粒通常包含20％的直链淀粉和80％的支链淀粉(基于干物质的重量％)。然而，使用遗传修饰和突变，已经成功地努力培养出以下马铃薯作物：其在马铃薯块茎中形成由大于95重量％(基于干物质)的支链淀粉组成的淀粉颗粒。甚至发现生产基本上仅包含支链淀粉的马铃薯块茎是可行的。还发现可以培养和培育淀粉颗粒包含很少或不含直链淀粉的其他类型的根和块茎例如山药或木薯。如本文中所述的，支链淀粉型淀粉是从马铃薯块茎中分离的支链淀粉含量为至少95质量％(基于干物质)的淀粉。支链淀粉型淀粉也被称为蜡质淀粉。关于生产可能性和特性，一方面的马铃薯淀粉与另一方面的谷物淀粉之间存在显著差异。这特别适用于蜡质玉米淀粉，其是迄今为止商业上最重要的蜡质谷物淀粉。培养适合于生产蜡质玉米淀粉的蜡质玉米在具有寒冷或温带气候的国家例如荷兰、比利时、英国、德国、波兰、瑞典和丹麦在商业上是不可行的。然而，这些国家的气候适于培养马铃薯。从木薯中获得的木薯淀粉可以在具有温暖气候的国家生产，例如已在东南亚和南美地区发现。根和块茎淀粉例如马铃薯淀粉和木薯淀粉的组成和特性与蜡质谷物淀粉的组成和特性不同。与蜡质谷物淀粉相比，马铃薯淀粉具有非常低含量的脂类和蛋白质。当使用相应的马铃薯淀粉产品时，当使用谷物或蜡质谷物淀粉产品(天然的和经修饰的)时由于脂类和/或蛋白质而可能发生的关于气味和发泡的问题并不发生或者发生的程度非常低。与蜡质谷物淀粉相比，马铃薯淀粉包含化学键合的磷酸酯基团。因此，溶解状态下的马铃薯淀粉产品具有明显的聚电解质特征。根据本专利技术，待被氧化的淀粉为根或块茎淀粉。发现脂类和蛋白质的存在不利地影响氧化反应，导致产生副产物并因此氧化淀粉没有足够的品质。此外，脂类和蛋白质的存在导致不可接受的高AOX水平，其中AOX水平限定为当使氧化淀粉与活性炭接触时吸附至所述活性炭的材料的量。AOX水平提供在氧化淀粉中的卤素材料(例如氯)的量的指示。发现马铃薯淀粉和木薯淀粉的氧化产生了特别有利的氧化淀粉。根据本专利技术，产生了氧化淀粉共混物，其中该混合物包含常规淀粉和支链淀粉型淀粉。基于淀粉的干物质，常规淀粉包含65重量％至85重量％，优选地70重量％至83质量％，更优选地75重量％至80重量％的支链淀粉。基于淀粉的干物质，支链淀粉型淀粉包含至少95重量％，优选地至少98重量％，更优选地至少99％的支链淀粉。根据本专利技术，也可以使淀粉衍生物经受氧化。常规淀粉、支链淀粉型淀粉或二者可以为淀粉衍生物。合适的衍生物可通过淀粉的交联、醚化或酯化或者所述改性中的两者或更多者的组合获得。这些改性可以以任何已知的方式进行。用于获得期望衍生物的合适方式的实例例如公开在“ModifiedStarches:PropertiesandUses”,O.B.Wurzburg,CRCPressInc.,1987中。在这些种类的衍生物中，特别优选的待被氧化的衍生物为阳离子、阴离子和两性淀粉。为了引入阳离子基团，优选在淀粉上引入2-羟基丙基三烷基铵基团。该季铵化合物的烷基链可以在1至20个碳原子之间改变。例如，可以施加1-氯-2-羟基丙基三甲基铵盐、缩水甘油基三甲基铵盐、1-氯-2-羟基丙基二甲基烯丙基铵盐或1-氯-2-羟基丙基甲基二烯丙基铵盐作为阳离子化试剂。阴离子取代基可以通过醚键连接至淀粉。这可以通过与例如氯乙酸盐的氯乙酸的反应实现。两性衍生物可以包含上述阳离子基团和阴离子基团的任何组合。可以在氧化之前或氧化之后将常规淀粉和支链淀粉型淀粉共混。在第一实施方案中，将淀粉共混并一起经受相同的氧化条件。在第二实施方案中，首先将淀粉单独氧化然后共混，这允许对两种淀粉使用不同的氧化条件。优选在该第二实施方案中也使淀粉经受相同的氧化条件。将支链淀粉型淀粉和常规淀粉，或者换句话说，将第一淀粉和第二淀粉，优选地以1:3至3:1，更优选地以1:2至1:1的比例共混。在第一优选实施方案中，使用如WO00/006607中描述的次氯酸盐进行氧化。在该实施方案中，用碱金属次氯酸盐作为氧化剂进行氧化。优选地，使用次氯酸钠作为氧化剂。碱金属次氯酸盐相对便宜并且具有相对大的氧化能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将淀粉氧化的方法，包括以下步骤：‑提供基于淀粉的干物质包含至少95重量％的支链淀粉的第一根或块茎淀粉；‑提供基于淀粉的干物质包含65重量％至85重量％的支链淀粉的第二根或块茎淀粉；以及‑使第一淀粉和第二淀粉经受氧化处理，其中在使所述第一淀粉和所述第二淀粉经受氧化处理之前或之后将所述第一淀粉和所述第二淀粉共混。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 EP 16155483.71.一种用于将淀粉氧化的方法，包括以下步骤：-提供基于淀粉的干物质包含至少95重量％的支链淀粉的第一根或块茎淀粉；-提供基于淀粉的干物质包含65重量％至85重量％的支链淀粉的第二根或块茎淀粉；以及-使第一淀粉和第二淀粉经受氧化处理，其中在使所述第一淀粉和所述第二淀粉经受氧化处理之前或之后将所述第一淀粉和所述第二淀粉共混。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化处理包括在6.5至8.5的pH下用碱金属次氯酸盐处理。3.根据权利要求2所述的方法，接着进行碱性处理，所述碱性处理包括将产物在20℃至50℃的温度和高于10的pH下保持至少15分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化处理包括在催化剂的存在下用过氧化氢处理。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述催化剂包含二价铜离子或锰配合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿内·弗里林斯米特，托马斯·艾伯特·维勒马，约翰·伯热林，
申请(专利权)人：艾维贝合作公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL