[发明专利]一种羟丙基淀粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变性淀粉的制备方法，尤其是一种羟丙基淀粉的制备方法。

背景技术

变性淀粉由于其优良的性质和广泛的用途，近年来发展迅速。羟丙基淀粉是变性淀粉中 的一种，属于非离子型的醚化淀粉，具有许多优良的物理及化学性质，已广泛应用于食品、 医药、纺织、日用化学品等领域。目前，羟丙基淀粉的制备方法主要有淀粉乳湿法、有机溶 媒法、干法和微乳化法等，已实现工业化生产的方法有淀粉乳湿法与有机溶媒法。

淀粉乳湿法是将淀粉、1，2-环氧丙烷等原料投入水中进行，由于是以水为反应介质， 易造成反应过程淀粉过度溶胀，使得淀粉乳液的粘度大大增加，从而造成1，2-环氧丙烷与 淀粉的羟丙基化反应效率下降，仅能得到分子取代度(MS)较低的产品，使其应用的范围受 到限制。

中国专利号：97118325.2公开了一种有机溶媒法制备羟丙基淀粉的方法，其采用了非极 性的环己烷为分散剂，首先将淀粉分散在环己烷中形成淀粉悬浊液，然后分别加入催化剂溶 液和环氧丙烷，其次在80-130℃密闭条件下搅拌反应1至2小时后，再将放出了溶剂的淀粉混 合物用水浸泡过夜，经中和、加热絮凝和干燥后，得到羟丙基淀粉。但是采用该专利的方法 具有如下问题：1、所采用的分散剂为非极性溶剂，与淀粉和催化剂溶解性差，淀粉的反应 活性点不易裸露出；2、反应是在高温和密闭条件下进行的，反应容器内的压力较大，不仅 对生产的设备了提出了较高要求，而且还存在一定的安全隐患；3、羟丙基化过程中，淀粉 混合物需要在持续搅拌下在水中长达812小时的浸泡，才能完成烷氧负离子与环氧基的亲核 反应，此过程中体系黏度较大，耗时、耗能，淀粉羟丙基化效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单，易操作的适合工业化生产的高取代度羟丙基淀粉的 制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种羟丙基淀粉的制备方法，在淀粉 进行羟丙基化反应之前，对淀粉进行预溶胀处理，所述预溶胀处理和羟丙基化反应采用的是 极性分散剂。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1)取淀粉加入极性分散剂配成淀粉乳液，再加入淀粉重量2-6％的溶胀剂，加热回流反 应100-140分钟后降至室温，经过滤、洗涤，得到预溶胀淀粉；

2)羟丙基化：将预溶胀淀粉、极性分散剂、碱性催化剂及环氧丙烷混合后，加热回流 反应，然后降至室温，中和催化剂至体系中性，过滤，洗涤，干燥得到羟丙基淀粉。

所述的溶胀剂为碱性物质。

所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾。

步骤1)、2)中所述极性分散剂为85-95％的乙醇、甲醇或异丙醇的水溶液。

步骤2)所述催化剂的用量为淀粉重量的12-20％。

步骤2)所述碱性催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

所述洗涤采用95％以上的乙醇、甲醇或异丙醇为洗涤剂。

所述环氧丙烷的加入量为每克淀粉3.8-5ml。

步骤2)所述回流时间为80-120分钟。

淀粉与环氧丙烷的反应是一个S_N2反应过程，其机理如下：

(1)OH^-夺取葡萄糖单元吡喃环上的羟基氢后形成烷氧负离子；由于C2位的空阻较小， OH^-的进攻主要发生在此位置上，其次是C6位上。反应过程如式1所示：

式1

(2)生成的烷氧负离子进攻环氧丙烷的伯碳，使环氧丙烷开环，在仲碳上形成氧负离 子。反应过程如式2所示：

式2

(3)水进攻羟丙基上的氧负离子生成目标产物。反应过程如式3所示：

式3

其中第(2)步烷氧负离子进攻1，2-环氧丙烷发生亲核取代反应步骤是决速步骤，也是 决定取代度高低的一步。

淀粉分子的基本结构为葡萄糖单元，根据葡萄糖失水缩合的方式不同，淀粉分为直链淀 粉和支链淀粉。直链淀粉是葡萄糖通过α-(1，4)糖苷键缩合而成，支链淀粉除含有α-( 1，4)糖苷键，还含有α-(1，6)糖苷键和少量的α-(1，3)糖苷键。在淀粉分子中，羟基含 量高达31.5％，因此在淀粉结构的内部会形成多个O-H…O型氢键。如式4所示：