以蔗渣為原料生產(chǎn)微晶纖維素

1、以蔗渣為原料生產(chǎn)多功能高分子材料——微晶纖維素,姓 名：陸繼新學(xué) 號(hào)：0605100419班 級(jí)：制糖062班指導(dǎo)老師：李堅(jiān)斌 副教授,目 錄,2. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,1. 微晶纖維素的性質(zhì)和用途,4. 微晶纖維素的生產(chǎn)流程及說(shuō)明,5. 主要影響因素,6. 微晶纖維素的理化指標(biāo),3. 微晶纖維素的生產(chǎn)原理,7. 生產(chǎn)工藝的評(píng)價(jià),微晶纖維素簡(jiǎn)介,微晶纖維素(Microcrystalline

2、 cellulose，MCC)是一種以β－1,4葡萄糖苷鍵結(jié)合的直鏈?zhǔn)蕉嗵?，由天然纖維素經(jīng)稀酸水解至極限聚合度(LOOP)的可自由流動(dòng)的白色或近白色粉末狀固體產(chǎn)物。主要由以纖維素為主體的有機(jī)物(約99.95%)和微晶無(wú)機(jī)物(約0.05%。如灰分)組成?；曳值闹饕煞譃镃a、Si、Mg、Al、Fe及其他極微量的金屬元素。自1875年Girard首次將纖維素稀酸水解的固體產(chǎn)物命名為“水解纖維素”至今，已有120多年的歷史．隨著科學(xué)技術(shù)的不斷

3、進(jìn)步，這一曾在20世紀(jì)60年代以前被視為無(wú)法利用的產(chǎn)品。如今在生產(chǎn)與應(yīng)用方面取得了迅速發(fā)展。,微晶纖維素簡(jiǎn)介,能自由流動(dòng)的結(jié)晶粉末（非纖維狀的微粒子）。不溶于水、稀釋的酸和多數(shù)的有機(jī)溶劑，微溶于20%的堿溶液。 顆粒大小一般在20～80μm，平均聚合度達(dá)到極限聚合度值15～375；具有極強(qiáng)的吸水性，并且在水介質(zhì)中經(jīng)強(qiáng)剪切作用后具有生成凝膠體的能力；具有纖維素I的晶格特征(晶胞中心與四角分子鏈按同一方向平行排列)，結(jié)晶度高于原纖維素；不

4、具纖維性而流動(dòng)性極強(qiáng)。,性能與用途,,粉末微晶纖維素的性能：白色、無(wú)味、無(wú)臭、易流動(dòng)、可食用高純度、高結(jié)晶性、不吸濕、顏色穩(wěn)定不溶于水、稀酸及大多數(shù)有機(jī)溶劑非粘性、非磨蝕性、生物代謝惰性非致敏性、能吸附油 、脂肪、糖漿等用途：粘合、 摻和、 絕緣、脫脂、密度控制、 助干燥潤(rùn)滑抗粘結(jié)劑 、食用添加劑、載體、 增強(qiáng)填充劑,,膠體微晶纖維素的性能：白色、不透明、奶油狀、可噴涂觸變性、對(duì)熱與機(jī)械作用穩(wěn)定性帶陰電荷、

5、顏色穩(wěn)定、可食用非粘性、非磨蝕性、生物代謝惰性非致敏性、與油、糖、脂肪等極大的相容性用途：粘結(jié)、 摻和、 分散、 增稠、懸浮、 絮凝、 懸浮穩(wěn)定劑涂料、 載體、 粘度控制、膠化劑、 乳化補(bǔ)充劑泡沫穩(wěn)定劑、 食用添加劑,主要應(yīng)用領(lǐng)域,產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,微晶纖維素是20世紀(jì)60年代才提出并形成商品的，我國(guó)在20世紀(jì)80年代以后才開(kāi)始開(kāi)發(fā)，目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)主要以棉、木漿粕為原料成本較高。目前，國(guó)內(nèi)外MCC的生產(chǎn)均以天然纖

6、維素為原料，針對(duì)不同的原料，以及所需的MCC的級(jí)別或用途，具體制備時(shí)，可采用不同的前處理方法，化學(xué)解鏈條件與解聚用機(jī)械能。采用短棉絨和精梳工序的飛花制備MCC，不僅使廢物得到利用，而且經(jīng)濟(jì)效益高，這種方法生產(chǎn)出的微晶纖維素主要用于制藥工業(yè)。 用甘蔗渣來(lái)制備的微晶纖維素還沒(méi)有形成規(guī)模，用甘蔗渣制備的微晶纖維素，可以用于食品工業(yè)、化妝品工業(yè)、人造革生產(chǎn)以及其它工業(yè)生產(chǎn)上。國(guó)外MCC產(chǎn)品是以特殊等級(jí)的高α－纖維素含量的純化木材纖維素為

7、原料，在105±1℃下，用2.5N鹽酸處理15min，然后水洗、干燥，所得酸解產(chǎn)物的5%懸浮液置于WARING捏合機(jī)中混合30min，即得膠體微晶纖維素，再經(jīng)干燥即成高等級(jí)的粉末MCC。目前工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要有兩種, 其一是化學(xué)法, 其二是機(jī)械法。,生產(chǎn)原理,微晶纖維素可制成粉末狀與膠體狀。其基本制法及原理為，成纖聚合物經(jīng)過(guò)小心、控制性化學(xué)處理，其無(wú)定型區(qū)發(fā)生降解，使晶體或高側(cè)序區(qū)之間的連接解開(kāi)，即纖維素發(fā)生解鏈，生成具

8、有恒定平均聚合度(或稱極限聚合度)的粉末狀微晶纖維素產(chǎn)物。上述產(chǎn)物的水懸浮液經(jīng)過(guò)高剪切的機(jī)械能處理，將解鏈后的微晶釋放至周圍的液體介質(zhì)之中，達(dá)到一定濃度時(shí)。便形成一個(gè)穩(wěn)定的膠態(tài)體系，即生成膠體微晶纖維素。如采用冷凍或噴霧、烘焙、滾筒等方式進(jìn)行干燥，又可制得精細(xì)的粉末微晶纖維素。,生產(chǎn)工藝流程,預(yù)處理,水解,甘蔗渣纖維素的聚合度(DP)一般在500～700之間，水解后的平衡聚合度(DP)在100～200之間。,纖維素完全降解分為五個(gè)過(guò)程：

9、纖維素 微晶纖維素 纖維糊精 β系低聚糖 纖維二糖 D一葡萄糖,,,,,,我們通過(guò)控制水解條件，使水解僅到達(dá)微晶纖維素階段，達(dá)到平衡聚合度后的微晶纖維素，其纖維素晶型結(jié)構(gòu)不改變，只有結(jié)晶度相應(yīng)發(fā)生變化。,酸處理的目的是去除木素。蔗渣中的木素適合采用含氧酸進(jìn)行脫除，含氧酸氧化性能強(qiáng)，能有效地脫除木素，并使殘余術(shù)素結(jié)構(gòu)發(fā)生裂解，有利于后續(xù)漂白。有實(shí)驗(yàn)表明，硝酸能有效

10、脫除木素。經(jīng)過(guò)硝酸處理后的甘蔗渣纖維，色澤較淺，有利于后續(xù)工序漂白。,溫度在20℃以下時(shí)，水解基本沒(méi)有進(jìn)行，溫度達(dá)60℃時(shí)水解開(kāi)始進(jìn)行，當(dāng)溫度達(dá)到90～102℃時(shí)水解達(dá)到高潮，并很快趨于平穩(wěn)，操作漿板聚合度可達(dá)到180左右，粒度可達(dá)質(zhì)量指標(biāo)要求。,洗濾過(guò)程,洗濾至中性,干燥、粉碎,在低溫下干燥，用粉碎機(jī)粉碎 干燥溫度不能超過(guò)100℃。 粉碎至要求的粒徑，過(guò)篩即得產(chǎn)品。,主要工藝條件與影響因素,水解介質(zhì)影響因素：酸的種

11、類、濃度、強(qiáng)度以及水解溫度與壓力等。原料特征影響因素：相態(tài)、物理結(jié)構(gòu)、可及性、構(gòu)象效應(yīng)、環(huán)結(jié)構(gòu)與取代基等。因此，掌握諸多因素的特點(diǎn)，選好原料、控制好水解工藝條件，制出符合預(yù)測(cè)質(zhì)量的微晶纖維素產(chǎn)品，是至關(guān)重要的。水解過(guò)程是制備微晶纖維素的關(guān)鍵措施，也是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。,洗濾脫色劑、除灰劑的用量、降解時(shí)酸的濃度與強(qiáng)度。洗濾過(guò)程直接關(guān)系到產(chǎn)品的顏色和灰分含量，與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)。,粉碎水解后的產(chǎn)物即微晶纖維素系由大量微晶聚集體組

12、成的高度結(jié)晶物。為了將其分離成單一微晶體，尚需施以機(jī)械作用進(jìn)行粉碎。因此，機(jī)械作用是制備微晶纖維素另一個(gè)必要的工藝過(guò)程。,主要設(shè)備,搪瓷反應(yīng)釜,,離心機(jī)，型號(hào)SS-800,,烘箱，型號(hào)DL-104,,粉碎機(jī)，型號(hào)35A,微晶纖維素理化指標(biāo),工藝評(píng)價(jià),本工藝無(wú)廢氣、廢渣排放，母液可以循環(huán)使用，生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后達(dá)到排放要求，產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。與目前國(guó)內(nèi)使用的產(chǎn)品相比，其顆粒數(shù)量分布較均勻，粒徑較小，此生產(chǎn)工藝先進(jìn)可靠，具有較高的開(kāi)發(fā)價(jià)值