本發(fā)明涉及一種高取代度羧甲基纖維素鈉的制備方法，屬于羧甲基纖維素鈉制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

羧甲基纖維素鈉，是纖維素的羧甲基化衍生物，又名纖維素膠，是最主要的離子型纖維素膠。豫甲基纖維素鈉作為增稠劑和穩(wěn)定劑，可以增加粘度，同時(shí)又起到了穩(wěn)定食品結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，常用于各種果醬、調(diào)味督、雪糕及各種奶制品中。羧甲基纖維素鈉加入到如酸奶、梓檬汁等半流體狀態(tài)的食品后，能夠提高食品的穩(wěn)定性。CMC的用途非常廣泛、無(wú)毒、無(wú)腐蝕、對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境、粘結(jié)力強(qiáng)、不霉變、不生蟲，被用于工業(yè)和人們生活的不同領(lǐng)域中，有“工業(yè)味精”之稱。生產(chǎn)方法主要有水煤法是接甲基纖維素鈉工業(yè)制備方式中較為早期的一種生產(chǎn)制備工藝。在此工藝中，堿纖維素和酸化劑在含有游離氧氧根離子的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中以水作為反應(yīng)介質(zhì)，不含有機(jī)溶劑。其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、醚效低，生產(chǎn)出產(chǎn)品的粘度低。最大的缺點(diǎn)在于反應(yīng)過(guò)程中的熱量傳輸不迅速，而且系統(tǒng)中存在大量的水分，酸化反應(yīng)的副反應(yīng)，即酸化劑的水解程度會(huì)大大加劇，生產(chǎn)所得的梭甲基纖維素鈉含有大量的雜質(zhì)，達(dá)不到更高的品質(zhì)要求。溶媒法：又稱有機(jī)溶劑法，是在存在有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)條件下進(jìn)行堿化、醚化反應(yīng)的工藝方法，按照反應(yīng)稀釋劑用量的多少又分為淤漿法和捏合法。該方法的特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程傳熱、傳質(zhì)迅速、均勻；主反應(yīng)速度快，副反應(yīng)少，醚化劑利用效率較水煤法高10～20%；溶媒法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在有機(jī)溶劑的使用上，有機(jī)溶劑的參與使得整個(gè)反應(yīng)中傳熱速度增加，發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間大大減少，同時(shí)主反應(yīng)的程度加大，副反應(yīng)也逐漸減少，一氯乙酸的醚化效率大大提高，與水媒法相比，可提高10～20%，但反應(yīng)穩(wěn)定性，取代均勻性能差，有機(jī)溶劑耗量大，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前傳統(tǒng)方法制得的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、醚效低，生產(chǎn)出產(chǎn)品的粘度差，取代度低，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高的弊端，提供了一種以富含纖維素的辣椒渣為原料，經(jīng)氫氧化鈉尿素混合液溶解水析得辣椒再生纖維素，以氯乙酸和乙醇作為復(fù)合醚化劑，在非離子表面活性劑的作用下醚化，最終制得高取代度羧甲基纖維素鈉的方法。本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，有效解決了產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、醚效低、粘度差問(wèn)題，所得產(chǎn)品取代度高，成本低。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

（1）收集加工廠遺棄的辣椒渣放入氣流粉碎機(jī)中粉碎，并用去離子水反復(fù)沖洗20～30min，沖洗結(jié)束后將辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比為1:15將辣椒渣倒入去離子水中并加入適量氫氧化鈉粉末，直至混合液pH至11.0～11.5；

（2）將上述混合液放置在磁力攪拌機(jī)上，以300～400r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在攪拌的狀態(tài)下逐滴滴入混合液體積1/10質(zhì)量濃度為5%的過(guò)氧化氫溶液，滴加完畢后移入65～75℃的水浴鍋中，保溫?cái)嚢?～2h后移入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3～5遍，得預(yù)處理辣椒渣；

（3）按質(zhì)量比為7:13，稱取氫氧化鈉和碳酰胺溶于兩者總量80～100倍的去離子水中混合均勻制得混合溶液，按固液比為1:10將上述預(yù)處理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12～-10℃下用攪拌機(jī)攪拌過(guò)夜，過(guò)濾去除濾渣，得濾液，再向?yàn)V液中加入其體積8～10倍的蒸餾水析出絮狀物，用布氏漏斗抽濾后將濾渣干燥即得辣椒再生纖維素；

（4）稱取40～50g上述得到的辣椒再生纖維素，加入500～600mL無(wú)水乙醇中，再加入纖維素等質(zhì)量的質(zhì)量濃度為50%氫氧化鈉溶液，放置在搖床上振蕩堿化處理1～2h；

（5）堿化結(jié)束后再加入35～40g復(fù)合醚化劑和3～5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超聲振蕩儀在65～75℃下以200～300W功率超聲振蕩醚化3～4h，所述的復(fù)合醚化劑是由氯乙酸和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比為1:1混合制得；

（6）按照上述步驟重復(fù)醚化3～5遍后抽濾得濾渣，用無(wú)水乙醇沖洗30～40min后放入烘箱，在80～90℃下干燥過(guò)夜，出料即得高取代度羧甲基纖維素鈉。

本發(fā)明制得的羧甲基纖維素鈉分子量為23000～50500，平均實(shí)際取代度為1.62～2.45，聚合度265～545，1%溶液粘度值為770～10800mPa.s，在28～32℃保持10～15天粘度無(wú)變化。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的高取代度羧甲基纖維素鈉分別添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中，添加量為1～15%，用攪拌器攪拌均勻后，即可?？捎行岣弋a(chǎn)品的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性和產(chǎn)品的風(fēng)味，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貯藏時(shí)間3～4個(gè)月，安全可靠性高，值得推廣與使用。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品質(zhì)量均勻、醚效高于其他產(chǎn)品25.6%以上；

（2）充分利用富含纖維素的廢棄辣椒渣為原料制備羧甲基纖維素鈉，有效提高了產(chǎn)品的取代度，降低了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

首先收集加工廠遺棄的辣椒渣放入氣流粉碎機(jī)中粉碎，并用去離子水反復(fù)沖洗20～30min，沖洗結(jié)束后將辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比為1:15將辣椒渣倒入去離子水中并加入適量氫氧化鈉粉末，直至混合液pH至11.0～11.5；然后將上述混合液放置在磁力攪拌機(jī)上，以300～400r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在攪拌的狀態(tài)下逐滴滴入混合液體積1/10質(zhì)量濃度為5%的過(guò)氧化氫溶液，滴加完畢后移入65～75℃的水浴鍋中，保溫?cái)嚢?～2h后移入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3～5遍，得預(yù)處理辣椒渣；再按質(zhì)量比為7:13，稱取氫氧化鈉和碳酰胺溶于兩者總量80～100倍的去離子水中混合均勻制得混合溶液，按固液比為1:10將上述預(yù)處理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12～-10℃下用攪拌機(jī)攪拌過(guò)夜，過(guò)濾去除濾渣，得濾液，再向?yàn)V液中加入其體積8～10倍的蒸餾水析出絮狀物，用布氏漏斗抽濾后將濾渣干燥即得辣椒再生纖維素；稱取40～50g上述得到的辣椒再生纖維素，加入500～600mL無(wú)水乙醇中，再加入纖維素等質(zhì)量的質(zhì)量濃度為50%氫氧化鈉溶液，放置在搖床上振蕩堿化處理1～2h；堿化結(jié)束后再加入35～40g復(fù)合醚化劑和3～5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超聲振蕩儀在65～75℃下以200～300W功率超聲振蕩醚化3～4h，所述的復(fù)合醚化劑是由氯乙酸和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比為1:1混合制得；最后按照上述步驟重復(fù)醚化3～5遍后抽濾得濾渣，用無(wú)水乙醇沖洗30～40min后放入烘箱，在80～90℃下干燥過(guò)夜，出料即得高取代度羧甲基纖維素鈉。

實(shí)例1

首先收集加工廠遺棄的辣椒渣放入氣流粉碎機(jī)中粉碎，并用去離子水反復(fù)沖洗20min，沖洗結(jié)束后將辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比為1:15將辣椒渣倒入去離子水中并加入適量氫氧化鈉粉末，直至混合液pH至11.0；然后將上述混合液放置在磁力攪拌機(jī)上，以300r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在攪拌的狀態(tài)下逐滴滴入混合液體積1/10質(zhì)量濃度為5%的過(guò)氧化氫溶液，滴加完畢后移入65℃的水浴鍋中，保溫?cái)嚢?h后移入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3遍，得預(yù)處理辣椒渣；再按質(zhì)量比為7:13，稱取氫氧化鈉和碳酰胺溶于兩者總量80倍的去離子水中混合均勻制得混合溶液，按固液比為1:10將上述預(yù)處理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-12℃下用攪拌機(jī)攪拌過(guò)夜，過(guò)濾去除濾渣，得濾液，再向?yàn)V液中加入其體積8倍的蒸餾水析出絮狀物，用布氏漏斗抽濾后將濾渣干燥即得辣椒再生纖維素；稱取40g上述得到的辣椒再生纖維素，加入500mL無(wú)水乙醇中，再加入纖維素等質(zhì)量的質(zhì)量濃度為50%氫氧化鈉溶液，放置在搖床上振蕩堿化處理1h；堿化結(jié)束后再加入35g復(fù)合醚化劑和3g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超聲振蕩儀在65℃下以200W功率超聲振蕩醚化3h，所述的復(fù)合醚化劑是由氯乙酸和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比為1:1混合制得；最后按照上述步驟重復(fù)醚化3遍后抽濾得濾渣，用無(wú)水乙醇沖洗30min后放入烘箱，在80℃下干燥過(guò)夜，出料即得高取代度羧甲基纖維素鈉。

將本發(fā)明制得的高取代度羧甲基纖維素鈉分別添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中，添加量為1%，用攪拌器攪拌均勻后，即可?？捎行岣弋a(chǎn)品的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性和產(chǎn)品的風(fēng)味，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貯藏時(shí)間3個(gè)月，安全可靠性高，值得推廣與使用。

實(shí)例2

首先收集加工廠遺棄的辣椒渣放入氣流粉碎機(jī)中粉碎，并用去離子水反復(fù)沖洗25min，沖洗結(jié)束后將辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比為1:15將辣椒渣倒入去離子水中并加入適量氫氧化鈉粉末，直至混合液pH至11.3；然后將上述混合液放置在磁力攪拌機(jī)上，以350r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在攪拌的狀態(tài)下逐滴滴入混合液體積1/10質(zhì)量濃度為5%的過(guò)氧化氫溶液，滴加完畢后移入70℃的水浴鍋中，保溫?cái)嚢?h后移入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌4遍，得預(yù)處理辣椒渣；再按質(zhì)量比為7:13，稱取氫氧化鈉和碳酰胺溶于兩者總量90倍的去離子水中混合均勻制得混合溶液，按固液比為1:10將上述預(yù)處理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-11℃下用攪拌機(jī)攪拌過(guò)夜，過(guò)濾去除濾渣，得濾液，再向?yàn)V液中加入其體積9倍的蒸餾水析出絮狀物，用布氏漏斗抽濾后將濾渣干燥即得辣椒再生纖維素；稱取45g上述得到的辣椒再生纖維素，加入550mL無(wú)水乙醇中，再加入纖維素等質(zhì)量的質(zhì)量濃度為50%氫氧化鈉溶液，放置在搖床上振蕩堿化處理2h；堿化結(jié)束后再加入38g復(fù)合醚化劑和4g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超聲振蕩儀在70℃下以250W功率超聲振蕩醚化4h，所述的復(fù)合醚化劑是由氯乙酸和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比為1:1混合制得；最后按照上述步驟重復(fù)醚化4遍后抽濾得濾渣，用無(wú)水乙醇沖洗35min后放入烘箱，在85℃下干燥過(guò)夜，出料即得高取代度羧甲基纖維素鈉。

將本發(fā)明制得的高取代度羧甲基纖維素鈉分別添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中，添加量為8%，用攪拌器攪拌均勻后，即可?？捎行岣弋a(chǎn)品的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性和產(chǎn)品的風(fēng)味，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貯藏時(shí)間4個(gè)月，安全可靠性高，值得推廣與使用。

實(shí)例3

首先收集加工廠遺棄的辣椒渣放入氣流粉碎機(jī)中粉碎，并用去離子水反復(fù)沖洗30min，沖洗結(jié)束后將辣椒渣放入烘箱烘干，按固液比為1:15將辣椒渣倒入去離子水中并加入適量氫氧化鈉粉末，直至混合液pH至11.5；然后將上述混合液放置在磁力攪拌機(jī)上，以400r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，在攪拌的狀態(tài)下逐滴滴入混合液體積1/10質(zhì)量濃度為5%的過(guò)氧化氫溶液，滴加完畢后移入75℃的水浴鍋中，保溫?cái)嚢?h后移入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌5遍，得預(yù)處理辣椒渣；再按質(zhì)量比為7:13，稱取氫氧化鈉和碳酰胺溶于兩者總量100倍的去離子水中混合均勻制得混合溶液，按固液比為1:10將上述預(yù)處理后的辣椒渣倒入混合溶液中，放入冰箱在-10℃下用攪拌機(jī)攪拌過(guò)夜，過(guò)濾去除濾渣，得濾液，再向?yàn)V液中加入其體積10倍的蒸餾水析出絮狀物，用布氏漏斗抽濾后將濾渣干燥即得辣椒再生纖維素；稱取50g上述得到的辣椒再生纖維素，加入600mL無(wú)水乙醇中，再加入纖維素等質(zhì)量的質(zhì)量濃度為50%氫氧化鈉溶液，放置在搖床上振蕩堿化處理2h；堿化結(jié)束后再加入40g復(fù)合醚化劑和5g脂肪酸聚氧乙烯酯，放入超聲振蕩儀在75℃下以300W功率超聲振蕩醚化4h，所述的復(fù)合醚化劑是由氯乙酸和無(wú)水乙醇按質(zhì)量比為1:1混合制得；最后按照上述步驟重復(fù)醚化5遍后抽濾得濾渣，用無(wú)水乙醇沖洗40min后放入烘箱，在90℃下干燥過(guò)夜，出料即得高取代度羧甲基纖維素鈉。

將本發(fā)明制得的高取代度羧甲基纖維素鈉分別添加至豆奶、冰淇淋、雪糕、果凍、飲料、罐頭中，添加量為15%，用攪拌器攪拌均勻后，即可。可有效提高產(chǎn)品的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性和產(chǎn)品的風(fēng)味，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貯藏時(shí)間4個(gè)月，安全可靠性高，值得推廣與使用。