均匀设计法优化微细化淀粉的制备工艺.pdf

1 均匀设计法优化微细化淀粉的制备工艺 1，2 1 1 1 1 任广跃 ，李栋 ，汪立君 ，车黎明 ，毛志怀 1 中国农业大学，（100083） 2 河北北方学院，（075131） wlj@ 摘要：论文采用真空球磨设备，以食用级玉米淀粉为原料，制备微细化淀粉，利用从均匀设 计法得到的回归方程，优化球磨时间、球磨转速、和淀粉浓度 3个主要因素的水平。结果表 明，最优的实验条件为：球磨时间 60小时、淀粉浓度为 0.4492克/毫升、球磨转速 500转/ 分钟。按优化条件，预测值 d =6.98 微米,实际所测得 d =7.01 微米。说明以均匀设计来优 50 50 化条件制备微细化淀粉，效果良好。同时，研究结论也为采用真空球磨设备进一步制备亚纳 米级乃至纳米级微细化淀粉提供了理论依据。 关键词：淀粉；微细化；均匀设计法 1.引言 日新月异的现代技术发展需要新型材料的支持。新型材料同信息和能源一起，被称为现 代科技的三大支柱。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科，根据我国当前及未来 发展的实际情况，高分子生物复合材料必将在新型材料领域占据相当重要的地位[1]。淀粉基 生物降解材料属于高分子生物复合材料的一种，在生物降解领域，其发展更是突飞猛进。 淀粉的小粒度效应已经得到广大科研工作者的极大重视，微细化后的淀粉颗粒粒度减 小，比表面积和表面能增大，从而导致淀粉的一些理化性质如吸附、凝聚、化学活性等的变 化。用微细化淀粉制备的淀粉基生物降解塑料，由于其结构及组成分布模式的改变，对于改 善淀粉基降解材料性能，提高降解材料中淀粉的添加量等方面具有重要的意义[2。3]。在纺织 和造纸上浆中使用微细化淀粉，其细小的颗粒更易穿透纤维，其较高的反应活性，使得淀粉 分子更易与纤维分子结合，有较大的留着力，使纤维进一步铺平并改善光泽，是很好的上浆 剂。利用微细化淀粉对酶降解作用更敏感的特点，用于制备淀粉糖，可提高反应速率，增加 产率和提高质量。此外，微细化淀粉在医药、粘胶剂、洗涤剂、钻探等领域也有非常广泛的 1 本课题得到教育部高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20020019044 ）和中国农业大学科研启 动基金（项目编号：2004010 ）的资助。 - 1 - 应用。 目前微细化淀粉主要通过机械粉碎的方法来获得，通常采用微粉碎机或超微粉碎机对淀 粉进行微细化处理，其中应用最为广泛的是球磨机[4]。然而，截止目前对于球磨处理法，还 没有建立起适宜的球磨条件和工艺参数。如不同的球磨介质、球磨转速、球磨时间、以及不 同的淀粉浓度对微细化淀粉的粒度大小及其分布肯定有直接的影响。论文以普通食用级玉米 淀粉为原料，通过新的淀粉物理改性技术—微细化处理，借助真空球磨设备、扫描电子显微 镜、以及高性能的激光粒度分析仪，以获得球磨处理的最佳球磨条件和工艺参数。 2.材料与方法 2.1 试验材料 试验用淀粉是从北京权丰淀粉有限公司采购的普通食用级玉米淀粉。淀粉的含水率为 12%，细度 150 微米（100 目）筛通过率为 99%，在 105℃常压下干燥 90 分钟，密封，置于 真空干燥器内备用。 2.2 试验仪器与设备 QM-1SP04 型球磨机（南京大学仪器厂），真空罐容积为 50 毫升，磨球直径分别为 10 毫米和 6 毫米； SHB-95 型循环水式多用真空泵（郑州市英峪华中仪器厂）； JA5003 千分之一克电子天平（上海天平仪器厂）； Mastersizer