酯化淀粉制取工藝條件研究

江 蓉

（黃山學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 黃山 245041）

1 前言

淀粉作為繼纖維素的第二大有豐富的來源的可再生的能源，在食品、造紙、紡織、石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用.但工業(yè)生產(chǎn)過程中暴露出有很多功能性缺點，因此有必要對原淀粉進行一定的處理，在淀粉分子中引入新的取代基，使變性后的淀粉具有一些其它的特殊用途[1-4].

本文正是采用了乙酸酐為酯化劑，探究不同的影響因素對酯化淀粉酯化過程及酯化結(jié)果的影響，分析找出對酯化淀粉酯化取代度最大的影響因素，并尋找出酯化的最佳反應(yīng)工藝.

2 實驗部分

2.1 實驗原料與設(shè)備儀器

實驗原料：可溶性淀粉、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸、無水碳酸鈉、酚酞、硝酸銀、乙酸酐、無水乙醇，均為分析純.

主要儀器設(shè)備：電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子恒速攪拌器、集熱式恒溫磁力攪拌器、電子分析天平、循環(huán)水式真空泵、紅外色譜儀、pH（酸度）計.

2.2 實驗內(nèi)容

2.2.1 低取代度乙酸酯淀粉的制取

準(zhǔn)確稱量可溶性淀粉20.0g與水30mL倒入燒杯中，恒速攪拌n=240～260r/min，保持溫度不變，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH（8～9）.攪拌器攪拌30min后，向反應(yīng)體系中開始滴加乙酸酐，加完乙酸酐后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10min，用1mol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)體系溶液的pH值直至中性，真空抽濾，用AgNO3溶液檢驗濾液中是否含有氯離子，再將過濾后的濾餅粉粹干燥.

2.2.2 取代度的測定

準(zhǔn)確稱取制取的酯化淀粉烘干樣品5.0g和水50mL，置于250mL的碘量瓶中，滴加1%的酚酞指示劑3滴，用0.1mol/L的NaOH溶液滴定.再向碘量瓶中加入0.5008mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL，攪拌1h后，用0.4948mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1，同時做一組空白實驗，用淀粉代替酯化淀粉，重復(fù)上述步驟，記錄滴定記錄用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0，計算取代度DS.

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 乙酸酯淀粉的最佳反應(yīng)參數(shù)的研究分析

本文選用的正交因素是NaOH溶液濃度、反應(yīng)時間以及乙酸酐用量.通過該三個因素進行三水平的正交實驗，找出最佳的反應(yīng)參數(shù).正交因素見表1.

表1 乙酸酯淀粉實驗正交因素水平

根據(jù)這三個因素變量，進行正交實驗，得出各實驗條件下滴定消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，數(shù)據(jù)記錄見表2.

表2 乙酸酯淀粉實驗原始數(shù)據(jù)記錄

用淀粉代替酯化淀粉進行空白實驗，滴定用去的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0為24.33mL，根據(jù)以下計算公式計算取代度DS：

通過將實驗所得的原始數(shù)據(jù)代入公式（1）和公式（2）中，分別可以計算出ω與DS，利用正交軟件計算，得出正交實驗表格，見表3.

表3 乙酸酯淀粉正交實驗

從表3我們可以得到：因素C的極差R最大，即乙酸酐的用量對取代度的影響更大；而空白列的極差要大于因素B和A，說明了影響因素之間是存在著一定的相互交錯的作用，亦或是我們實驗時漏掉了其他對結(jié)果有影響的因素，例如pH值或反應(yīng)溫度等；因素A和B比因素C影響較小，說明了NaOH溶液濃度以及反應(yīng)時間對該實驗的實驗結(jié)果影響不太大.綜上，其三大影響因素對實驗結(jié)果影響次序為C>B>A.通過分析每列 k1、k2、k3值，可得出最佳反應(yīng)正交方案為A2B3C2，即乙酸酐用量為9%，反應(yīng)時間為90min，NaOH溶液濃度為0.5mol/L，此時所得的乙酸酯淀粉取代度DS值為0.13217.

2.3.2 紅外光譜分析

圖1 乙酸酯化淀粉紅外光譜圖

由圖1乙酸酯化淀粉(DS=0.13217)的紅外光譜中，在1727.19cm-1處有一個吸收峰，而該吸收峰為羰基伸縮振動的吸收峰,表明有酯羰基存在.證明了可溶性淀粉與乙酸酐之間發(fā)生了乙?；磻?yīng)，在淀粉分子上引入了乙?；?

3 結(jié)論

(1)通過正交實驗我們得出對乙酸酯淀粉取代度有影響的因素的影響次序依次為：乙酸酐的用量、反應(yīng)時間、NaOH溶液濃度.

(2)我們可以得出乙酸酯淀粉的最佳反應(yīng)正交方案為A2B3C2，即乙酸酐用量為9%，反應(yīng)時間為90min，NaOH溶液濃度為0.5mol/L，此時所得的乙酸酯淀粉取代度DS值為0.13217.

(3)從紅外光譜圖中可以看到，以乙酸酐為酯化劑，與淀粉反應(yīng)生成的乙酸酯淀粉分子上有乙?；?

〔1〕高嘉安.淀粉與淀粉制品工藝學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.41-56.

〔2〕張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.14-35.

〔3〕張水洞，張玉榮，汪秀麗，等.用于制備熱塑性塑料的雙醛玉米淀粉的研究 [J].四川大學(xué)學(xué)報，（自然科學(xué)版），2007，44（3）：256-261.

〔4〕王玉忠，張水洞，張玉榮，等.高羰基含量氧化淀粉的制備方法 [P].中國專利，申請?zhí)枺?007100506526.