專(zhuān)利名稱(chēng)：一種淀粉基紡織漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種紡織行業(yè)用漿料的生產(chǎn)方法，具體涉及利用生物技術(shù)和化學(xué)
方法相結(jié)合的變性淀粉的制備方法。
背景技術(shù)：
漿料是紡織生產(chǎn)過(guò)程中一種不可缺少的專(zhuān)用高分子材料，是保障紡織生產(chǎn)得以正 常進(jìn)行的關(guān)鍵性助劑，其性能的好壞直接影響紡織產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。漿紗所使用的主 漿料主要是聚乙烯醇類(lèi)。由于PVA分子中含有大量的仲羥基，主鏈規(guī)整性高，柔順性好，分 子間的氫鍵締合能力強(qiáng)，因而具有良好的成膜能力和漿膜性能。盡管PVA類(lèi)漿料能夠提高 生產(chǎn)效率，但它卻是公認(rèn)的污染環(huán)境的物質(zhì)，大量的PVA隨著退漿廢水進(jìn)入江河湖泊，嚴(yán)重 污染了水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。根據(jù)不同纖維原料、不同紗線(xiàn)品種的要求，已開(kāi)發(fā)各種新型漿料； 少用或不用PVA的主要途徑是采用丙烯酸類(lèi)漿料和高性能變性淀粉等。
淀粉用于經(jīng)紗上漿歷史悠久，這是因?yàn)榈矸凼且环N再生植物，資源豐富，價(jià)格低 廉，對(duì)纖維素(如棉、麻)等親水性纖維具有良好的粘附性，而且對(duì)環(huán)境污染少，因此在三大 類(lèi)漿料中用量最多，約占漿料消耗總量的70%以上。在國(guó)際市場(chǎng)上，淀粉漿料用量約占漿料 總用量的74% ，美國(guó)全部使用變性淀粉；PVA和丙烯酸漿料分別占11 %和12% ，其它漿料為 3%左右。 我國(guó)近10年來(lái)，變性淀粉得到了迅速發(fā)展，品種也越來(lái)越多。目前在我國(guó)，淀粉漿 料約占70%， PVA約占20X，丙烯酸類(lèi)漿料及其它漿料占10%左右。國(guó)內(nèi)淀粉漿料雖然取 得了一些成果，但由于淀粉漿料性能還較差，而且漿料生產(chǎn)在規(guī)范化、系列化方面，與要求 還有相當(dāng)大的差距，漿液配方及調(diào)漿工藝比較陳舊，組分多元化，以老經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏規(guī)范 化、科學(xué)性，不能適應(yīng)紡織產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制及工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展。 迄今為止，通過(guò)淀粉變性來(lái)提高淀粉漿料上漿性能、以降低PVA用量的研究，多采 用單一變性的方法為主，如各種淀粉醚、淀粉酯、交聯(lián)淀粉及陽(yáng)離子淀粉等。這種變性方式 在一定程度上改善了淀粉漿料對(duì)合成纖維的粘附性能，增加了漿膜的柔韌性，提高了水分 散性和粘度熱穩(wěn)定性，但其上漿性能還不令人滿(mǎn)意。而一些高質(zhì)量的兩性淀粉如磷酸型兩 性淀粉，目前國(guó)內(nèi)外主要是沿用對(duì)原淀粉先進(jìn)行陽(yáng)離子化、再用干熱法來(lái)引入磷酸基陰離 子的制備工藝。這種生產(chǎn)方法存在許多不足反應(yīng)分多步進(jìn)行，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，一般生產(chǎn)一批 要兩天；工藝較為復(fù)雜，同時(shí)由于沿襲傳統(tǒng)的水相作為反應(yīng)介質(zhì)，陽(yáng)離子化時(shí)要加入大量糊 化抑制劑(NaCl或者Na2S04)，如果要除去這些添加物，會(huì)產(chǎn)生大量廢水，如果讓其殘留在 產(chǎn)品中，會(huì)對(duì)陰離子化反應(yīng)造成不利的影響，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的灰分過(guò)高，影響產(chǎn)品質(zhì)量；在 陰離子化之前，要對(duì)陽(yáng)離子淀粉和陰離子化試劑的混合物進(jìn)行預(yù)干燥，而且為了防止?jié)竦?粉在干燥過(guò)程糊化，必須嚴(yán)格控制在低溫下(約4(TC左右)，從而干燥時(shí)間長(zhǎng)；當(dāng)在110 15(TC干熱法進(jìn)行陰離子化反應(yīng)時(shí)，為了保證溫度分布均勻，對(duì)設(shè)備要求高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 而且110 15(TC反應(yīng)能耗較高。而一步法工藝雖在一定程度上解決了上述問(wèn)題，但所采用 的淀粉還是原淀粉，反應(yīng)仍是非均相反應(yīng)，在生產(chǎn)過(guò)程中反應(yīng)難控制，產(chǎn)品取代度和反應(yīng)效率低下，且反應(yīng)基團(tuán)在淀粉顆粒內(nèi)分布不均勻，導(dǎo)致其粘度穩(wěn)定性不好，對(duì)纖維的粘附性能 不強(qiáng)，由于不能很好的增加漿膜的柔韌性，限制了其在紡織漿料行業(yè)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有磷酸型兩性淀粉生產(chǎn)過(guò)程中存在的不足之處，提供一
種能較好擁有紡織漿料的變性淀粉的制備方法。該方法制備的產(chǎn)品反應(yīng)基團(tuán)分布均勻、取
代度高、質(zhì)量好，反應(yīng)效率得到明顯提高，生產(chǎn)成本降低。 本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種淀粉基紡織漿料的制備方法，包括如下步驟 (1)淀粉原料用水調(diào)成濃度為質(zhì)量百分比為72 85%，置于密閉容器，在90 15(TC下處理0. 5 12小時(shí)，冷卻至室溫； (2)將步驟(1)得到的淀粉用磷酸緩沖液配成質(zhì)量百分比為18 40%的淀粉乳， 并調(diào)節(jié)pH值為3. 8 6. 5，加入淀粉酶，用量為20 500u/g干淀粉，在40 65"溫度下 反應(yīng)3 20小時(shí)；所述淀粉酶為a-淀粉酶、糖化酶和普魯蘭酶中的一種或兩種的混合物；
(3)將步驟(2)酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為20 40%的淀 粉乳，水與乙醇的體積比為0.2 5 : 1，加入干淀粉質(zhì)量1 6%的氫氧化鈉，再加入干淀 粉質(zhì)量2 8%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)5 30分鐘，加入干淀粉質(zhì)量1 15%的 3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在30 60。C攪拌反應(yīng)0. 5 8小時(shí)；
(4)中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述淀粉原料優(yōu)選為木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、
玉米淀粉或小麥淀粉。淀粉酶優(yōu)選為a-淀粉酶和或糖化酶。所述步驟(1)在冷卻后，可
將從容器內(nèi)得到的淀粉攪拌均勻，使后續(xù)反應(yīng)均勻；步驟(2)加入淀粉酶為兩種時(shí)，淀粉酶
優(yōu)選依次加入；步驟(4)洗滌時(shí)，先用去離子水洗濾多次，直至溶液對(duì)鉬酸銨及抗壞血酸混
合溶液經(jīng)加熱不顯藍(lán)色，然后用無(wú)水乙醇洗滌。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 (1)在酶水解之前采用濕熱處理工藝活化淀粉，提高了淀粉糊化溫度和酶水解反 應(yīng)的效率，減少了酶用量，降低了成本； (2)淀粉經(jīng)過(guò)本發(fā)明處理后，其比表面積增加，顆粒表面布滿(mǎn)小孔，提高了后續(xù)反 應(yīng)試劑進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部反應(yīng)的機(jī)會(huì)，有利于取代度在淀粉顆粒內(nèi)部的均勻分布，增強(qiáng)了 磷酸型兩性淀粉應(yīng)用時(shí)的穩(wěn)定性。通過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到 的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理 和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 5 40%、5 20%、10 80%和8 30%。
(3)本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效
.具體實(shí)施例方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地說(shuō)明。但是本發(fā)明要求
保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。 實(shí)施例1
4
第一步用水調(diào)節(jié)100克馬鈴薯淀粉濃度為85^質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在15(TC溫度下反應(yīng)0. 5小時(shí)，冷卻到室溫。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為18^質(zhì)量，pH值為5.0，溫度為4(TC，加入a-淀粉酶(BAN 480L，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))和糖化酶(Dextrozyme DXW，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))；每克干淀粉加入500u的a-淀粉酶和20u的糖化酶，反應(yīng)3小時(shí)。 第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為20%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為0.2 : 1，加入干淀粉質(zhì)量2%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量2%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)30分鐘，加入干淀粉質(zhì)量5X的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在6(TC攪拌反應(yīng)8小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 6%、5%、15%和8%。 實(shí)施例2 第一步用水調(diào)節(jié)100克木薯淀粉濃度為72%質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在9(TC溫度下反應(yīng)12小時(shí)，冷卻到室溫。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為40X質(zhì)量，pH值為5. 5，溫度為55。C，加入a-淀粉酶(BAN 480L，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))和糖化酶(Dextrozyme DXW，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))；每克干淀粉加入450u的a-淀粉酶和30u的糖化酶，反應(yīng)20小時(shí)。 第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為30%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為l. 1 : 1，加入干淀粉質(zhì)量3%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量6%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)20分鐘，加入干淀粉質(zhì)量8X的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在3(TC攪拌反應(yīng)4小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 30%、17%、80%和22%。 實(shí)施例3 第一步用水調(diào)節(jié)100克玉米淀粉濃度為75^質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在11(TC溫度下反應(yīng)6小時(shí)，冷卻到室溫。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為35^質(zhì)量，pH值為6.5，溫度為6(TC，加入a _淀粉酶(BAN 480L)，每克干淀粉加入500u a -淀粉酶，反應(yīng)6小時(shí)，滅酶，調(diào)節(jié)pH值為6. O，溫度為65t:，加入50u/g干淀粉的糖化酶(DextrozymeDXW)，反應(yīng)10小時(shí)。a -淀粉酶和糖化酶均為市售產(chǎn)品，由諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn)。 第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為40%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為5 : 1，加入干淀粉質(zhì)量6%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量8%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)10分鐘，加入干淀粉質(zhì)量1 %的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在
555t:攪拌反應(yīng)3小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 5%、8%、20%、10%。 實(shí)施例4 第一步用水調(diào)節(jié)100克甘薯淀粉濃度為78^質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在10(TC溫度下反應(yīng)1小時(shí)，在室溫下冷卻。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為30X質(zhì)量，pH值為6.0，溫度為65t:，加入糖化酶(Dextrozyme DXW，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))，每克干淀粉加入180u糖化酶，反應(yīng)5小時(shí)，滅酶，調(diào)節(jié)pH值為4.2，溫度為45。C，加入普魯蘭酶(Promozyme D2，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))，每克干淀粉加入300u普魯蘭酶，反應(yīng)15小時(shí)。
第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為35%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為2 : 1，加入干淀粉質(zhì)量1%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量5%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)5分鐘，加入干淀粉質(zhì)量15X的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在5(TC攪拌反應(yīng)2小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 19 % 、20 % 、60 % 、30%。 實(shí)施例5 第一步用水調(diào)節(jié)100克木薯淀粉濃度為80^質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在12(TC溫度下反應(yīng)2小時(shí)，冷卻到室溫。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為30%質(zhì)量，pH值為5. 5，溫度為55°C，加入a-淀粉酶(BAN 480L，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))，每克干淀粉加入400u的a-淀粉酶，反應(yīng)IO小時(shí)。 第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為30%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為1.5 : 1，加入干淀粉質(zhì)量3%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量7%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)25分鐘，加入干淀粉質(zhì)量10X的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在4(TC攪拌反應(yīng)5小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 40%、 18%、45%、27%。 實(shí)施例6 第一步用水調(diào)節(jié)100克小麥淀粉濃度為82^質(zhì)量，密閉在容器內(nèi)，在13(TC溫度下反應(yīng)10小時(shí)，冷卻到室溫。 第二步用磷酸緩沖液調(diào)節(jié)淀粉乳濃度為25X質(zhì)量，pH值為3.8，溫度為65t:，加入普魯蘭酶(Promozyme D2，諾維信(中國(guó))投資有限公司生產(chǎn))，每克干淀粉加入100u的普魯蘭酶，反應(yīng)6小時(shí)。 第三步將酶處理的淀粉用水_乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為36%的淀粉乳，水與乙醇的體積比為4 : 1，加入干淀粉質(zhì)量4.5%的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量4%的三聚磷酸鈉(STP)，攪拌反應(yīng)15分鐘，加入干淀粉質(zhì)量2X的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯(CHPTHC)，在5(TC攪拌反應(yīng)0. 5小時(shí)； 第四步中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。通過(guò)測(cè)定表明，淀粉通過(guò)濕熱處理和酶水解再制備得到的磷酸型兩性淀粉的陽(yáng)離子取代度、反應(yīng)效率、陰離子取代度、反應(yīng)效率比不經(jīng)過(guò)濕熱處理和酶水解制備的磷酸型兩性淀粉分別提高了 21 %、 15%、 10%、16%。 如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)淀粉原料用水調(diào)成濃度為質(zhì)量百分比為72～85％，置于密閉容器，在90～150℃下處理0.5～12小時(shí)，冷卻至室溫；(2)將步驟(1)得到的淀粉用磷酸緩沖液配成質(zhì)量百分比為18～40％的淀粉乳，并調(diào)節(jié)pH值為3.8～6.5，加入淀粉酶，用量為20～500u/g干淀粉，在40～65℃溫度下反應(yīng)3～20小時(shí)；所述淀粉酶為α-淀粉酶、糖化酶和普魯蘭酶中的一種或兩種的混合物；(3)將步驟(2)酶處理的淀粉用水-乙醇溶液配成質(zhì)量百分比為20～40％的淀粉乳，水與乙醇的體積比為0.2～5∶1，加入干淀粉質(zhì)量1～6％的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量2～8％的三聚磷酸鈉，攪拌反應(yīng)5～30分鐘，加入干淀粉質(zhì)量1～15％的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯，在30～60℃攪拌反應(yīng)0.5～8小時(shí)；(4)中和到pH6.5，洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于所述淀粉原料為 木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、玉米淀粉或小麥淀粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于所述淀粉酶 為a-淀粉酶和或糖化酶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述冷 卻至室溫后還包括攪拌至淀粉均勻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于步驟(2)加入淀 粉酶為兩種時(shí)，淀粉酶是依次加入。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉基紡織漿料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述洗滌為先用去離子水洗濾多次，直至溶液對(duì)鉬酸銨及抗壞血酸混合溶液經(jīng)加熱不顯藍(lán)色，然 后用無(wú)水乙醇洗滌。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種淀粉基紡織漿料的制備方法。該方法是先將淀粉原料用水調(diào)成質(zhì)量濃度為72～85％，置于密閉容器處理；然后用磷酸緩沖液配成18～40％質(zhì)量的淀粉乳，加入淀粉酶，在40～65℃溫度下反應(yīng)3～20小時(shí)；用水-乙醇溶液配成20～40％質(zhì)量的淀粉乳，加入干淀粉質(zhì)量1～6％的氫氧化鈉，再加入干淀粉質(zhì)量2～8％的三聚磷酸鈉，攪拌反應(yīng)，加入干淀粉質(zhì)量1～15％的3-氯-2-羥丙基三甲銨氯；洗滌，干燥，粉碎后得產(chǎn)品。本發(fā)明的產(chǎn)品可作為紡織經(jīng)紗上漿材料的變性淀粉，對(duì)纖維具有較強(qiáng)的粘附性、漿膜柔韌和糊液粘度穩(wěn)定的特性，可廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)中，消除紡織后處理造成的環(huán)境污染。
文檔編號(hào)D06M15/01GK101736585SQ20091021393
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者扶雄, 羅發(fā)興, 羅志剛, 羅明昌, 陳佩華 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)