利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法
2023-09-19 01:53:55 1
專利名稱：利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法
技術領域：
本發明屬於澱粉漿料合成技術領域，特別是涉及一種接枝澱粉漿料的製備方法。
背景技術：
PVA是目前應用最多的化學漿料，其優異的耐織性幾乎沒有可替代材料，但PVA的致命缺點是不易生物降解，嚴重汙染環境。因此解決PVA漿料的汙染問題是一個非常迫切的重要問題。解決PVA的汙染問題，很大程度上依靠開發替代PVA的新型漿料。接枝澱粉漿料是澱粉與乙烯基單體接枝共聚得到的新一代改性澱粉，它既具有澱粉對親水性纖維良好粘附力的特點，又具有高聚物對疏水性纖維良好粘附力的特點，同時價格低於合成漿料、且可生物降解，因而接枝澱粉漿料有優良的上漿特性和環保性能，是替代PVA用於經紗上漿的一類理想漿料，也是很有前途的新一代綠色漿料。近年來國內外都對接枝變性澱粉漿料進行了大量的研究並獲得了一定的成果，但目前由於接枝澱粉在接枝單體的選擇、接枝率及生產工藝、品種等方面還不完善，最多只能替代70%的PVA。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，該方法工藝簡單、投資設備少、成本較低、並能獲得良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，其特徵在於包括下列步驟1)將原澱粉置於6tlCo-γ輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為4_15kGy， 使原澱粉大分子的共價鍵斷裂，產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 (0. 5 1)，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為80 110°C，密煉時間為 20 30min (至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至40 60°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶，繼續密煉30 60min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的0. 1 0. 2% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的6 10%，升溫至110 140°C，繼續密煉30 60min (使α -烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所述的原澱粉可以為玉米澱粉、小麥澱粉、高粱澱粉、大米澱粉、馬鈴薯澱粉、木薯澱粉、葛根澱粉、甘薯澱粉中的任意一種。所述的原澱粉含水率為12 16wt% ( 一般購買的原澱粉含水率在此範圍內)。所述的脫支酶(debranching enzyme)為水解糖原、支鏈澱粉中α _1，6_葡糖苷鍵的酶類的總稱，是一種澱粉水解酶。有異澱粉酶(isoamylase，EC 3. 2. 1. 68)、支鏈澱粉酶 (pullulanase, EC 3. 2. 1. 41)、極限糊精酶(limit dextrinase)等。
所述的氯化鈣溶液的濃度為70 IOOwt %。所述的α -烯烴(α -olefin, Alpha Olefins)是一種乙烯齊聚物，雙鍵在分子鏈端部，碳數範圍為C12 C18的直鏈單烯烴，為一種無色至微黃色透明的油狀液體，用於有機合成，生產表面活性劑、洗滌劑、潤滑油添加劑及增塑劑等。本發明的適用於所有紡織廠經紗上漿。本發明的有益效果用輻照的方法處理原澱粉獲得大量自由基，引發點分布均勻， 高效環保，密煉過程中用脫支酶處理，使支鏈澱粉變成直鏈澱粉，並且使直鏈澱粉的鏈長增加，在此基礎上加入接枝單體，獲得新的結構規整的支連結枝澱粉(接枝澱粉漿料)。該方法具有工藝簡單、投資設備少、成本較低、環境友好(無毒、無汙染)，通過該方法獲得的接枝澱粉性能十分優越，可以完全取代PVA。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明，應理解，這些實例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作工作改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例1 利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，它包括下列步驟1)將原澱粉(玉米澱粉)置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為4kGy (輻照劑量設定後，按程序走，時間都是固定的)，使原澱粉大分子的共價鍵斷裂， 產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 1，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為95°C，密煉時間為30min (至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至60°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶(異澱粉酶)，繼續密煉 60min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，所述的氯化鈣溶液的濃度為70wt%，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的 0. 1% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的10%，升溫至120°C，繼續密煉60min (使α-烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到結構規整的接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所得到的接枝澱粉漿料的粘附性能如下對純棉的粘附力為73Ν，對滌棉的粘附力為125Ν ；漿膜性能斷裂強度48N/mm2，斷裂伸長率4. 6%。說明本實施例所得到的接枝澱粉漿料具有良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。實施例2 利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，它包括下列步驟1)將原澱粉(小麥澱粉)置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為IOkGy,使原澱粉大分子的共價鍵斷裂，產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 1，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為95°C，密煉時間為25min (至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至50°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶(異澱粉酶)，繼續密煉 60min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，所述的氯化鈣溶液的濃度為SOwt %，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的 0. 15% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的10%，升溫至120°C，繼續密煉30min (使α-烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到結構規整的接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所得到的接枝澱粉漿料的粘附性能如下對純棉的粘附力為78Ν，對滌棉的粘附力為127Ν ；漿膜性能斷裂強度46N/mm2，斷裂伸長率4. 8%。說明本實施例所得到的接枝澱粉漿料具有良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。實施例3 利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，它包括下列步驟1)將原澱粉(馬鈴薯澱粉)置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為IOkGy,使原澱粉大分子的共價鍵斷裂，產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 0.8，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為95°C，密煉時間為25min (至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至40°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶(異澱粉酶)，繼續密煉 60min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，所述的氯化鈣溶液的濃度為SOwt %，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的 0. 2% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的10%，升溫至130°C，繼續密煉60min (使α-烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到結構規整的接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所得到的接枝澱粉漿料的粘附性能如下對純棉的粘附力為79Ν，對滌棉的粘附力為128Ν ；漿膜性能斷裂強度50N/mm2，斷裂伸長率5%。說明本實施例所得到的接枝澱粉漿料具有良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。實施例4 利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，它包括下列步驟1)將原澱粉(木薯澱粉)置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為15kGy，使原澱粉大分子的共價鍵斷裂，產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 0.6，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為100°C，密煉時間為 20min(至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至50°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶(異澱粉酶)， 繼續密煉30min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，所述的氯化鈣溶液的濃度為90wt%，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的0. 15% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的10%，升溫至140°C，繼續密煉60min (使α-烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到結構規整的接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所得到的接枝澱粉漿料的粘附性能如下對純棉的粘附力為72Ν，對滌棉的粘附力為124Ν ；漿膜性能斷裂強度49N/mm2，斷裂伸長率4. 5%。說明本實施例所得到的接枝澱粉漿料具有良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。實施例5 利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，它包括下列步驟1)將原澱粉(葛根澱粉)置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為4kGy，使原澱粉大分子的共價鍵斷裂，產生大量自由基，得輻照澱粉；2)選用脫支酶(debranching enzyme)對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 0.5，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為80°C，密煉時間為20min (至輻照澱粉充分膨脹)，然後冷卻至40°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶(異澱粉酶)，繼續密煉 30min (使脫支酶與澱粉充分攪拌混合)，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，所述的氯化鈣溶液的濃度為95wt%，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的 0. 1% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α -烯烴(直鏈澱粉還在密煉機中)，α -烯烴的加入量為輻照澱粉質量的6%，升溫至110°C，繼續密煉30min (使α -烯烴均勻的接枝到直鏈澱粉上)，得到結構規整的接枝澱粉漿料(直連結枝澱粉漿料)。所得到的接枝澱粉漿料的粘附性能如下對純棉的粘附力為70Ν，對滌棉的粘附力為121Ν ；漿膜性能斷裂強度48N/mm2，斷裂伸長率4. 4%。說明本實施例所得到的接枝澱粉漿料具有良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。本發明所列舉的各原料以及各原料的上下限取值，以及各工藝參數的上下限取值，都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1.利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，其特徵在於包括下列步驟1)將原澱粉置於6tlCo-Y輻照場內，在空氣條件下進行輻照，輻照劑量為4-15kGy，得輻照澱粉；2)選用脫支酶對輻照澱粉進行處理按輻照澱粉與水的質量比為1 (0.5 1)，選取輻照澱粉和水，備用；將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，密煉溫度為80 110°C，密煉時間為20 30min，然後冷卻至40 60°C，加入氯化鈣溶液和脫支酶，繼續密煉30 60min，得到直鏈澱粉；其中，氯化鈣溶液的加入量為輻照澱粉質量的0. 2%，脫支酶加入量為輻照澱粉質量的 0. 1 0. 2% ；3)在上述直鏈澱粉中加入α-烯烴，α-烯烴的加入量為輻照澱粉質量的6 10%， 升溫至110 140°C，繼續密煉30 60min，得到接枝澱粉漿料。
2.根據權利要求1所述的利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，其特徵在於所述的原澱粉為玉米澱粉、小麥澱粉、高粱澱粉、大米澱粉、馬鈴薯澱粉、木薯澱粉、葛根澱粉、甘薯澱粉中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，其特徵在於所述的氯化鈣溶液的濃度為70 100wt%。
全文摘要
本發明涉及一種接枝澱粉漿料的製備方法。利用生物酶合成接枝澱粉漿料的方法，其特徵在於包括下列步驟1)將原澱粉置於60Co-γ輻照場內進行輻照，得輻照澱粉；2)選用脫支酶對輻照澱粉進行處理將輻照澱粉與水混合後於密煉機中密煉，然後冷卻至40～60℃，加入氯化鈣溶液和脫支酶，繼續密煉30～60min，得到直鏈澱粉；3)在上述直鏈澱粉中加入α-烯烴，α-烯烴的加入量為輻照澱粉質量的6～10％，升溫至110～140℃，繼續密煉30～60min，得到接枝澱粉漿料。該方法工藝簡單、投資設備少、成本較低、並能獲得良好的上漿效果、和良好的漿膜性能。
文檔編號C12P19/16GK102212169SQ201110059328
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者吳海燕, 湯月華, 王曉廣, 王霞 申請人:武漢紡織大學