以蔗渣为原料生产微晶纤维素.ppt

以蔗渣为原料生产多功能高分子材料——微晶纤维素,姓 名：陆继新 学 号：0605100419 班 级：制糖062班 指导老师：李坚斌 副教授,目 录,2. 国内外发展现状,1. 微晶纤维素的性质和用途,4. 微晶纤维素的生产流程及说明,5. 主要影响因素,6. 微晶纤维素的理化指标,3. 微晶纤维素的生产原理,7. 生产工艺的评价,微晶纤维素简介,微晶纤维素(Microcrystalline cellulose，MCC)是一种以β－1,4葡萄糖苷键结合的直链式多糖，由天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度(LOOP)的可自由流动的白色或近白色粉末状固体产物。主要由以纤维素为主体的有机物(约99.95%)和微晶无机物(约0.05%。如灰分)组成。灰分的主要成分为Ca、Si、Mg、Al、Fe及其他极微量的金属元素。自1875年Girard首次将纤维素稀酸水解的固体产物命名为“水解纤维素”至今，已有120多年的历史．随着科学技术的不断进步，这一曾在20世纪60年代以前被视为无法利用的产品。如今在生产与应用方面取得了迅速发展。,微晶纤维素简介,能自由流动的结晶粉末（非纤维状的微粒子）。不溶于水、稀释的酸和多数的有机溶剂，微溶于20%的碱溶液。 颗粒大小一般在20～80μm，平均聚合度达到极限聚合度值15～375；具有极强的吸水性，并且在水介质中经强剪切作用后具有生成凝胶体的能力；具有纤维素I的晶格特征(晶胞中心与四角分子链按同一方向平行排列)，结晶度高于原纤维素；不具纤维性而流动性极强。,性能与用途,,粉末微晶纤维素的性能： 白色、无味、无臭、易流动、可食用 高纯度、高结晶性、不吸湿、颜色稳定 不溶于水、稀酸及大多数有机溶剂 非粘性、非磨蚀性、生物代谢惰性 非致敏性、能吸附油 、脂肪、糖浆等 用途： 粘合、 掺和、 绝缘、脱脂、密度控制、 助干燥润滑 抗粘结剂 、食用添加剂、载体、 增强填充剂,,胶体微晶纤维素的性能： 白色、不透明、奶油状、可喷涂 触变性、对热与机械作用稳定性 带阴电荷、颜色稳定、可食用 非粘性、非磨蚀性、生物代谢惰性 非致敏性、与油、糖、脂肪等极大的相容性 用途： 粘结、 掺和、 分散、 增稠、悬浮、 絮凝、 悬浮稳定剂 涂料、 载体、 粘度控制、胶化剂、 乳化补充剂 泡沫稳定剂、 食用添加剂,主要应用领域,产品,国内外发展现状,微晶纤维素是20世纪60年代才提出并形成商品的，我国在20世纪80年代以后才开始开发，目前国内的生产主要以棉、木浆粕为原料成本较高。 目前，国内外MCC的生产均以天然纤维素为原料，针对不同的原料，以及所需的MCC的级别或用途，具体制备时，可采用不同的前处理方法，化学解链条件与解聚用机械能。采用短棉绒和精梳工序的飞花制备MCC，不仅使废物得到利用，而且经济效益高，这种方法生产出的微晶纤维素主要用于制药工业。 用甘蔗渣来制备的微晶纤维素还没有形成规模，用甘蔗渣制备的微晶纤维素，可以用于食品工业、化妆品工业、人造革生产以及其它工业生产上。 国外MCC产品是以特殊等级的高α－纤维素含量的纯化木材纤维素为原料，在105±1℃下，用2.5N盐酸处理15min，然后水洗、干燥，所得酸解产物的5%悬浮液置于WARING捏合机中混合30min，即得胶体微晶纤维素，再经干燥即成高等级的粉末MCC。 目前工业化生产的方法主要有两种, 其一是化学法, 其二是机械法。,生产原理,微晶纤维素可制成粉末状与胶体状。其基本制法及原理为，成纤聚合物经过小心、控制性化学处理，其无定型区发生降解，使晶体或高侧序区之间的连接解开，即纤维素发生解链，生成具有恒定平均聚合度(或称极限聚合度)的粉末状微晶纤维素产物。上述产物的水悬浮液经过高剪切的机械能处理，将解链后的微晶释放至周围的液体介质之中，达到一定浓度时。便形成一个稳定的胶态体系，即生成胶体微晶纤维素。如采用冷冻或喷雾、烘焙、滚筒等方式进行干燥，又可制得精细的粉末微晶纤维素。,生产工艺流程,预处理,水解,甘蔗渣纤维素的聚合度(DP)一般在500～700之间，水解后的平衡聚合度(DP)在100～200之间。,纤维素完全降解分为五个过程： 纤维素 微晶纤维素 纤维糊精 β系低聚糖 纤维二糖 D一葡萄糖,,,,,,我们通过控制水解条件，使水解仅到达微晶纤维素阶段，达到平衡聚合度后的微晶纤维素，其纤维素晶型结构不改变，只有结晶度相应发生变化。,酸处理的目的是去除木素。蔗渣中的木素适合采用含氧酸进行脱除，含氧酸氧化性能强，能有效地脱除木素，并使残余术素结构发生裂解，有利于后续漂白。有实验表明，硝酸能有效脱除木素。经过硝酸处理后的甘蔗渣纤维，色泽较浅，有利于后续工序漂白。,温度在20℃以下时，水解基本没有进行，温度达60℃时水解开始进行，当温度达到90～102℃时水解达到高潮，并很快趋于平稳，操作浆板聚合度可达到180左右，粒度可达质量指标要求。,洗滤过程,洗滤至中性,干燥、粉碎,在低温下干燥，用粉碎机粉碎 干燥温度不能超过100℃。 粉碎至要求的粒径，过筛即得产品。,主要工艺条件与影响因素,水解 介质影响因素：酸的种类、浓度、强度以及水解温度与压力等。 原料特征影响因素：相态、物理结构、可及性、构象效应、环结构与取代基等。 因此，掌握诸多因素的特点，选好原料、控制好水解工艺条件，制出符合预测质量的微晶纤维素产品，是至关重要的。水解过程是制备微晶纤维素的关键措施，也是决定产品质量的重要环节。,洗滤 脱色剂、除灰剂的用量、降解时酸的浓度与强度。 洗滤过程直接关系到产品的颜色和灰分含量，与产品质量有关。,粉碎 水解后的产物即微晶纤维素系由大量微晶聚集体组成的高度结晶物。为了将其分离成单一微晶体，尚需施以机械作用进行粉碎。因此，机械作用是制备微晶纤维素另一个必要的工艺过程。,主要设备,搪瓷反应釜,,离心机，型号SS-800,,烘箱，型号DL-104,,粉碎机，型号35A,微晶纤维素理化指标,工艺评价,本工艺无废气、废渣排放，母液可以循环使用，生产废水经处理后达到排放要求，产品质量符合标准要求。与目前国内使用的产品相比，其颗粒数量分布较均匀，粒径较小，此生产工艺先进可靠，具有较高的开发价值。,Thank You !,