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羧甲基淀粉
羧甲基淀粉

羧甲基淀粉是改性淀粉的代表產品,是醚類淀粉的一種,是以小麥、玉米、土豆、紅薯(任何一種均可)等淀粉為原料,經物理、化學反應精制而成。羧甲基淀粉可部分的替代羧甲基纖維素(CMC)的應用,它是能溶于冷水的高分子電解質。首次制成羧甲基淀粉是在1924年,1940年已工業化生產。它無味、無毒、不易霉變、當取代度大于0.2以上時易溶于水。它是一種無毒無味的白色或淺黃色粉末狀固體,能迅速溶于冷熱水中,形成無色透明膠狀液,黏度高,而且對光、熱皆穩定,具有極好的分散力、結合力、吸濕性及乳化性(其水溶液可作油/水型或水/油型乳化劑,對油和蠟質均有乳化能力),但不溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機溶劑。羧甲基淀粉屬天然食品,對人體無害,能被人體α-淀粉酶分解,具有生物可消化性,易被人體吸收,同時還可抑制腫瘤增長且增加免疫力,無環境污染,是環保型產品。

羧甲基淀粉通常的產品是其鈉鹽,即淀粉乙酸鈉。在日本被指定為食品添加劑,德國叫做超支鏈淀粉。

羧甲基淀粉基本參數

產品名稱羧甲基淀粉產品別名羧甲基淀粉鈉
英文名稱Carboxymethyl starch sodium、CMS 產品性狀白色或淺黃色粉末狀固體
分子式[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n產品原料小麥、玉米、土豆、紅薯等淀粉
性質溶于冷熱水中,不溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機溶劑應用領域食品、醫藥、工業等

一、食品級羧甲基淀粉鈉

羧甲基淀粉可作為品質改良劑,在食品工業中可作為增稠劑、穩定劑、保水劑和果蔬成膜劑等,改善產品性能提高產品質量。用于面包和糕點加工,制成品具有優異的形狀,色澤和味道,并能延長保存期。用于果醬、沙司、肉汁等食品中,可使其平滑、稠濃、透明。在飲料和乳制品中適量加入羧甲基淀粉,可增加其稠度和細膩性。羧甲基淀粉還可作為乳化穩定劑用于生產冰淇淋。

1、用于色拉調味汁中,主要起到增稠作用,在酸性PH條件和均化過程產生的高剪切力下仍能保持所需黏度。

2、用于蒸汽滅菌的罐頭食品中,能使罐頭食品開始時黏度低,傳熱快,增溫迅速,利于瞬時滅菌和滅菌后增稠,以賦予其懸浮性和組織結構的化學性能。

3、用于冰淇淋中,它比海藻酸鈉、CMC等其他增稠劑具有更好的穩定性,改善了制品均一性,冰粒小、組織細膩和可口性好,增加冰制品酥脆性。用于果茶中,口感好,產品性能穩定,透明度好,不掛壁。

4、用于果汁、奶或乳飲料中,可以保持產品的均勻穩定,防止奶蛋白的凝聚,能長期、穩定地貯藏而不腐敗變質,是很好的穩定劑。

5、用于方便面中,可增強筋力,口感細膩,節油,色澤光亮,香味持久。

6、用于肉汁及肉制品中,可改善口感,提高水貯量,增加彈性。

7、作為食品保鮮劑,能保持食品的鮮嫩,延長貨架期。利用羧甲基淀粉稀釋水溶液噴灑到肉制品、蔬菜、水果等食品表面,可形成一種極薄的膜,能長期儲存食品,保持食品的鮮嫩,是很好的保鮮劑。

8、作為食品的乳化劑、穩定劑、增稠劑、懸浮劑及保水劑,可顯著提高食品品質及風味。

二、醫藥級羧甲基淀粉鈉

在醫藥中,羧甲基淀粉主要用作固體制劑的粘合劑和崩解劑。這是由于結構上具有親水性的羧甲基及羧甲基鈉,具有超強吸水性(可達原體積200倍)及快速吸水膨脹的作用,能很快將完整的固體制劑崩解為細小顆粒或粉末,增加主成分溶出效果,有利于被身體快速吸收。

在加速片劑崩解的同時,具有可壓性,可改善片劑的成形性,增加片劑的硬度而不影響其崩解性。因此,我國1990年版《藥典》已將羧甲基淀粉確認為藥物的賦形劑。

羧甲基淀粉鈉可用于崩解如片劑、糖衣片、膜衣片、顆粒劑、膠囊劑、緩控釋出膠囊劑和中藥制劑等,其藥理性能優于天然淀粉、糊精及CMC;還可作為膏藥、軟膏、藥丸和片劑的基粒,粘合劑、液體藥劑的助懸劑,以及腫瘤抑制劑、代血漿、內血管給藥媒劑和分離劑等。

三、造紙級羧甲基淀粉鈉

羧甲基淀粉在造紙工業中用作膠料,可提高纖維留著率和紙張強度。羧甲基淀粉用作紙漿勻化劑、紙張表面施膠劑和造紙填充劑,可明顯提高紙張干、濕強度,抗撕裂強度,耐油性,吸墨性和抗水性。羧甲基淀粉還可用作造紙黑液的絮凝劑,餐巾、棉塞及嬰兒尿布等保潔用品的吸收劑。在以竹質取代木質造紙后將大量使用羧甲基淀粉。

四、陶瓷工業級羧甲基淀粉鈉

用作坯料粘合劑,可提高陶土的可塑性,在陶瓷釉料中在可改善釉漿流動性,增加釉面的平滑度,提高釉面質量。

五、日化工業級羧甲基淀粉鈉

1、在化妝品工業中,羧甲基淀粉作為固定水分或在水中可膨脹的膠料,取代其他水溶膠,作為膠合劑、增稠劑、膠體穩定劑,用于抗粉刺藥物制劑的制造及皮膚清潔劑的制造。

2、在牙膏中,用作粘合劑、增稠劑。

3、可作為多功能洗滌助劑,羧甲基淀粉可用于洗滌劑配制。它能很好地封閉重金屬離子,具有良好的懸浮、分散以及防止固體污垢再沉淀的能力。可生物降解,不污染環境。

六、石油工業級羧甲基淀粉鈉

羧甲基淀粉可用作石油鉆探時的泥漿穩定劑和降失水劑,以保護油層不受泥漿的污染,而且具有攜帶鉆屑及使泥漿致密的作用。這是由于它既可作為增稠劑和粘合劑,也可作為保護膠體使用,一方面利用和發揮其乳化性,另一方面是其高分子化合物所具有的較高黏度發揮了作用。實踐證明,羧甲基淀粉是性能優于CMC的降失水劑。

七、印染工業級羧甲基淀粉鈉

在紡織工業中,羧甲基淀粉主要用作經紗上漿的粘附性漿料。這是由于羧甲基淀粉黏度較高,對天然纖維有較高的粘附性,穩定性較高,吸濕性穩定,可使漿紗在織造過程中避免因車間溫度和濕度的波動而發生質量變化。由于羧甲基淀粉與水溶性高分子化合物聚乙烯醇、丙烯酸類有良好的混溶性,常將這類混合漿用于滌棉等混紡布的上漿。因此,羧甲基淀粉可應用于中、細號棉紗、滌棉、榮麻紗、亞麻紗以及精梳毛紗的上漿。羧甲基淀粉用作印花增稠劑時,可使漿料具有更大的黏性和塑性,使染色更加固定和鮮艷。甲基淀粉是紡織業經紗上漿、印染粘合及后道整理加工的理想漿料,具有黏度高、粘合力強、成膜性好、漿膜柔韌、漿液滲透性好等優點,適合織機高速化和織物高檔化的要求。

八、典型產品增稠劑

在涂料中,可作為防沉劑、乳化分散劑、增稠劑、平滑劑、流平劑、粘合劑,也用于油灰中。在橡膠工業中,可作為乳膠的穩定劑。在鑄造工業中,可作為砂型和砂芯的粘合劑。在選礦中,可作為浮選藥劑。用于提煉有色金屬如銅、鎳時,可增加浮選效率。在污水處理中,可作為重金屬去除劑。還應用于電焊條、印刷、煙草、皮革、塑料等數種行業中,作為穩定劑、上漿劑、成膜劑、保水劑,有“工業味精”之稱。

綜上所述,目前羧甲基淀粉市場前景非常廣闊。

三、羧甲基淀粉羧甲基淀粉發展現狀及存在的問題

由于羧甲基淀粉的性能優良、成本較低,已在許多工業部門得到應用。近20年來,國外淀粉深加工業發展十分迅速,品種有4000余種。由于羧甲基淀粉廣泛的用途,近幾年,世界主要工業國家的研究部門和工商界均對羧甲基淀粉予以很大關注。目前,國外羧甲基淀粉年產量達600萬噸,已占淀粉總量的50%。我國是淀粉產量大國,但淀粉深加工工業卻極為落后,到目前為止,其品種只有幾十種,羧甲基淀粉年產量不足10萬噸,而實際需求量卻在50萬噸以上。目前,全國只有沈陽、浙江、山東、徐州等省市的幾個廠家生產羧甲基淀粉,總產量不過5000噸。據統計,全國僅醫藥級和食品級約需0.5萬噸,市場缺口相當大。目前,羧甲基淀粉低粘度、中粘度產品的研究水平生產技術和產品質量已基本成熟;但高粘度羧甲基淀粉產品的工業化生產在國內還基本處于空白狀態,質量穩定性與國外產品有較大的差距,人均消費量與日本及歐美國家相差甚遠。高粘度羧甲基淀粉產品的工業化生產在國內還基本處于空白狀態,質量穩定性與國外產品有很大的差距。

目前羧甲基淀粉的合成主要存在的問題

1、羧甲基淀粉的生產廠家生產水平參差不齊,其中眾多小廠生產設備簡陋,缺少技術力量,產品不穩定,限制了應用范圍的拓寬。

2、缺乏針對性研究,難以開發出符合某一應用領域的產品,限制了科研、生產、應用一體化的實現。需進一步改進羧甲基淀粉的應用性能,如耐熱性、穩定性、耐鹽性、耐酸性以及抗霉變性等。

3、我國是農業大國,具有原料來源豐富、價格低廉等優點。若以甲醇為溶劑對人體的侵害較為嚴重,大量使用不利于環境保護和人體健康。需尋找更優良的有機物做溶劑,根據有機溶劑的優點,可以使用兩種或兩種以上的混合有機物作為溶劑。而且現用的幾種交聯劑存在一定的缺陷,如環氧氯丙烷、三氯氧磷等有毒,易于揮發,對反應裝置要求嚴格;三偏(或六偏)磷酸鈉對pH值非常敏感。針對淀粉的來源及不同用途,研究其相應的制備工藝,拓寬加工渠道,提高農產品附加值,促進農業良性發展。

羧甲基淀粉羧甲基淀粉的制備合成問題

1、干法和半干法合成的羧甲基淀粉取代度不高,而且取代基分布于顆粒的表面,產品的溶解性能差;濕法合成時,醚化劑利用率低,淀粉易糊化;溶劑法合成時,需要回收溶劑,提高了生產成本。

2、在溶劑法中,異丙醇的價格較高;甲醇對人體的侵害較為嚴重,大量使用不利于環境保護和人體健康;丙酮沸點低,易揮發,不易回收。提高羧甲基淀粉的粘度,如交聯,但所使用的交聯劑中環氧氯丙烷、三氯氧磷有毒,易揮發,對反應裝置要求嚴格。

3、根據淀粉來源和羧甲基淀粉應用領域的不同,缺乏針對性的研究,難以開發出符合某一領域的羧甲基淀粉產品。

4、實際應用中,由于羧甲基淀粉糊液粘度不夠穩定,限制了羧甲基淀粉應用范圍的拓寬。

未來研究工作應著重從以下幾個方面著手

1、試圖尋找一種介于干法和濕法之間的方法,開發出用較少的溶劑生產出較高粘度的羧甲基淀粉產品。加強對羧甲基淀粉取代基分布情況的研究。

2、尋找更優良的有機物作溶劑。根據有機溶劑的優點,可以使用兩種或兩種以上的混合有機物作為劑。

3、進一步加強對復合變性的理論研究;在交聯羧甲基化復合變性中引入新的性能優良的交聯劑(如價廉而性能優異的N-經甲基化合物),從而改進羧甲基淀粉的應用性能。

4、針對淀粉的來源及不同用途,研究其相應的制備工藝,拓寬加工渠道,提高農產品附加值,促進農業良性發展。

5、進一步改進羧甲基淀粉的應用性能,如耐熱性、穩定性、耐鹽性、耐酸性以及抗霉變性等。

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