一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法技术

本发明专利技术涉及羧甲基纤维素钠生产领域，尤其涉及一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，包括以下步骤：（1）将木浆粉浸渍于含有臭氧的前处理液中，进行预氧化处理；（2）将经过预氧化的木浆粉在含有乙醇的氢氧化钠溶液中进行碱化反应，得到碱性纤维素；（3）将碱性纤维素进行醚化反应，得到低粘度羧甲基纤维素钠；其中，步骤（1）预氧化处理步骤中还包括向其中加入多孔催化材料；所述多孔催化材料由多孔二氧化硅，其上负载有硼化合物以及铜化合物。本发明专利技术在碱化步骤前进行预氧化步骤，通过多孔催化材料的催化作用，能够有效促使臭氧对纤维素分子中的葡萄糖链段进行氧化断裂，从而形成分子更小，粘度更小的羧甲基纤维素钠。度更小的羧甲基纤维素钠。

A preparation method of low viscosity sodium carboxymethyl cellulose

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法


[0001]本专利技术涉及羧甲基纤维素钠生产领域，尤其涉及一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法。

技术介绍

[0002]羧甲基纤维素钠是增稠剂的一种，由于其本身具有良好的功能特性使其在食品工业得到了广泛的应用，它也在一定程度上推动了食品工业快速健康的发展。
[0003]目前，随着市场对 CMC 质量要求的不断提高，对 CMC 粘度逐渐分成高、中、低、超 低等不同粘度的产品。尤其是针对低粘度、超低粘度的 CMC 的需求已经成为工业发展的趋势。
[0004]低粘度羧甲基纤维素钠具有一定的增稠作用，可以降低蛋白质颗粒的沉降速率，因此在饮料中添加有一定量的羧甲基纤维素钠能够使保持饮料体系稳定，并同时保证了良好的口感。
[0005]目前，低粘度羧甲基纤维素钠在生产过程中通常使用氧化降解法降低其粘度，例如，吴向彪对高取代度低粘度高纯级的羧甲基纤维素钠的研制进行了研究，其采用的方法为氧化法，利用双氧水进行氧化降粘；梁燕芬对超低粘羧甲基纤维素钠的研制进行了研究，该作者采用的二步降粘法，在碱化及洗涤过程中加入过氧化氢，以降低纤维素钠的粘度，制得超低粘度的羧甲基纤维素钠。以上学者研究的降解方法均是采用过氧化氢对羧甲基纤维素钠极性化学降解，但是过氧化氢自身极易分解，导致氧化效果下降，同时过氧化氢的氧化性较低，会导致低粘度羧甲基纤维素钠的生产周期较长的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中的低粘度羧甲基纤维素钠在制备过程中氧化降解速率较慢，导致生产周期较长的问题，提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法一克服上述缺陷。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，包括以下步骤：（1）将木浆粉浸渍于含有臭氧的前处理液中，进行预氧化处理；（2）将经过预氧化的木浆粉在含有乙醇的氢氧化钠溶液中进行碱化反应，得到碱性纤维素；（3）将碱性纤维素进行醚化反应，得到低粘度羧甲基纤维素钠；其中，步骤（1）预氧化处理步骤中还包括向其中加入多孔催化材料；所述多孔催化材料由多孔二氧化硅，其上负载有硼化合物以及铜化合物。
[0008]本专利技术中的木浆粉在与氢氧化钠溶液进行碱化反应过程前，其在前处理液中首先经过预氧化处理。然而，在本申请之前，本领域技术人员通常采用双氧水作为氧化剂，但是双氧水首先氧化性较差，不利于纤维素的氧化降解，同时在氧化过程中未参与氧化的双氧
水也会发生降解，导致整体的氧化效果较差。
[0009]本专利技术中首先采用臭氧作为木浆粉的氧化剂，其相较于双氧水而言，其首先氧化性比双氧水更强，因此其在与木浆粉反应过程中分子链的断链速度更快，使得羧甲基纤维素钠的生产效率大幅提升。同时臭氧作为氧化剂，其在与木浆粉反应后，其还原产物为氧气，不会造成环境损害。
[0010]其次，本专利技术还在预氧化阶段向其中加入多孔催化材料，其上负载有硼化合物以及铜化合物，其能够催化臭氧在水溶液中形成羟基自由基，从而进一步提升其氧化活性，从而加快了纤维素中葡萄糖链的分解断裂，使得能够在较短的预氧化反应时间内即可将分子量降低，从而在后续的碱化以及醚化反应后得到低粘度的羧甲基纤维素钠。其次，其能够选择性的氧化葡糖链段之间的醚键，从而使得葡萄糖链有序断裂，从而使得最终得到的羧甲基纤维素钠的分子量分布均匀。
[0011]作为优选，所述步骤（1）预氧化处理如下：将三氟乙酸以及表面活性剂溶于水，配制成前处理液加入到密封搅拌釜中，然后加入木浆粉以及多孔催化材料，待分散均匀后，向釜中通入臭氧，氧化反应一定时间后，过滤清洗，得到经过预氧化处理的木浆粉。
[0012]众所周知，植物纤维中的主要成分为纤维素，这些纤维素是制备羧甲基纤维素钠的原料。同时，这些纤维素中往往还伴随着一定量的半纤维素、果胶和木质素，其中半纤维素的含量最高，这类物质也能够参与到羧甲基化的反应中。但是这些半纤维素、果胶和木质素通常是通过氢键与纤维素相互连接，从而对纤维素起到一定的屏蔽作用，阻碍了氧化剂对于纤维素的氧化分解效率，导致分子量较高的纤维素的分子量下降有限。
[0013]基于此，本专利技术中步骤（1）预氧化处理过程中首先向前处理液中添加三氟乙酸，其为高极性物质，同时三氟乙酸的酸性较强，在加热条件下，其能够破坏氢键的生成条件，当破坏纤维素以及其他杂质相互之间的氢键之后，便能够将纤维素与半纤维素等杂质进行分离，从而使得纤维素暴露在氧化环境下，使得纤维素在臭氧的作用下发生氧化降解。
[0014]同时，本专利技术还在前处理液中加入一定的表面活性剂，当纤维素与半纤维素等杂质进行分离后，表面活性剂即可包裹这些物质，从而防止再次通过氢键结合，从而提升了氧化降解效率。
[0015]作为优选，所述前处理液中三氟乙酸的浓度为0.05~0.2%，表面活性剂的浓度为0.5~1.5%。
[0016]作为优选，所述多孔催化材料的制备方法如下：（S.1）将羟基MQ树脂溶于有机溶液后，向其中加入硼酸以及乙酰丙酮铜，发生交联反应；（S.2）反应结束后向其中加入淀粉，搅拌均匀后形成将其塑形成颗粒；（S.3）在含氧气氛围下进行热烧结，得到所述多孔催化材料。
[0017]本专利技术中的多孔催化材料其以羟基MQ树脂作为基础材料，其端部含有大量的羟基，因此其能够与硼酸中的羟基反应交联，从而形成含硼结构的聚硅氧烷，同时乙酰丙酮铜其能够使得硼酸中的羟基以及MQ树脂中的羟基之间，快速交联反应，从而反应过程中将铜元素一起负载到树脂中。然后在反应结束后，在反应体系中加入淀粉，充当造孔剂，当经过热烧结之后，MQ树脂中的有机结构便会热氧化分解，同时淀粉也会氧化形成孔洞，使得烧结得到的多孔催化材料的孔隙率大幅提升。进而增加了多孔催化材料与水中臭氧的接触面
积，使得臭氧形成羟基自由基的速率大幅提升。
[0018]作为优选，所述步骤（S.1）中：羟基MQ树脂、硼酸、乙酰丙酮铜三者的质量比为100：（1~10）：（0.5~5）；交联反应温度为60~85℃。
[0019]作为优选，所述步骤（S.2）中：淀粉的添加量为MQ树脂质量的20~40%。
[0020]作为优选，所述步骤（S.3）中：热烧结氛围为空气氛围，热烧结温度为500~800℃，热烧结2~5h。
[0021]作为优选，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液的浓度为8~15%；所述经过预氧化的木浆粉、乙醇以及氢氧化钠溶液的质量比为（10~20）：（10~20）：100。
[0022]作为优选，碱化反应的温度为10~25℃，碱化反应时间为30~60min。
[0023]作为优选，所述步骤（3）中醚化反应为碱性纤维素与氯乙酸之间的反应；所述碱性纤维素与氯乙酸的质量比为100：（40~60）；醚化反应时间为20~60min。
[0024]因此，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术中在羧甲基纤维素钠的制备过程中首先在碱化步骤前进行预氧化步骤，能够有效促使纤维素分子中的葡萄糖链段断裂，从而形成分子更小，粘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将木浆粉浸渍于含有臭氧的前处理液中，进行预氧化处理；（2）将经过预氧化的木浆粉在含有乙醇的氢氧化钠溶液中进行碱化反应，得到碱性纤维素；（3）将碱性纤维素进行醚化反应，得到低粘度羧甲基纤维素钠；其中，步骤（1）预氧化处理步骤中还包括向其中加入多孔催化材料；所述多孔催化材料由多孔二氧化硅，其上负载有硼化合物以及铜化合物。2.根据权利要求1所述的一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）预氧化处理如下：将三氟乙酸以及表面活性剂溶于水，配制成前处理液加入到密封搅拌釜中，然后加入木浆粉以及多孔催化材料，待分散均匀后，向釜中通入臭氧，氧化反应一定时间后，过滤清洗，得到经过预氧化处理的木浆粉。3.根据权利要求2所述的一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述前处理液中三氟乙酸的浓度为0.05~0.2%，表面活性剂的浓度为0.5~1.5%。4.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述多孔催化材料的制备方法如下：（S.1）将羟基MQ树脂溶于有机溶液后，向其中加入硼酸以及乙酰丙酮铜，发生交联反应；（S.2）反应结束后向其中加入淀粉，搅拌均匀后形成将其塑形成颗粒;（S.3）在含氧气...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗端后，万国龙，陈瑞芳，张弘，
申请(专利权)人：浙江三和食品科技有限公司，
类型：发明
国别省市：