羰甲基淀粉的生产工艺及发展方向的商业计划书

第一节 羰甲基淀粉的定义

羰甲基淀粉，简称CMS，具有白度好、乳化、分散、不结块、增稠等优点，同时具有水溶性、乳化性、粘附性及成膜性等优良的工业性能，合成工艺简单，价格低廉，已广泛用于纺织、食品、日化、石油化工、医药、胶粘剂、造纸、冶金等 行业 ，弥补了天然淀粉的缺陷。（可行性 研究 报告）

第二节 羰甲基淀粉的生产工艺

1、水媒法

以往把以淀粉在水悬浮液中反应,只能制取很低取代度的CMS工艺称为水媒法,这种方法在工业上意义不大。这里介绍的水媒工艺也可以称为半干法,该工艺生产过程中不使用有机溶剂,使用一定量的水作为反应介质,醚化剂和烧碱以水溶液形式加入。由于反应体系中水量较多,反应物很易糊化凝胶,在捏合机中形成“团状”物质,搅拌阻力很大,500立升的捏合机需22千瓦的动力,有时甚至发生捏合机轴损坏断裂。经过几小时的高温捏合后,反应结束。随着水分蒸发,阻力进一步加大,最后须加入分散剂使“面团”分散为碎块,再经烘干粉碎即得成品。该工艺的过程中淀粉已糊化凝胶,失去了原淀粉本身的外观和色泽,最终产品呈黄色或黄褐色,这种产品一般用于油田钻井,因颜色较深,不适合洗衣粉、涂料等 行业 使用。该工艺虽然不用有机溶剂,但其能耗较大,不易操作,随着干法工艺的发展,予计将逐步淘汰这种水媒法工艺。

2、干法工艺

由于水媒法上述缺陷的存在,水量大又是造成这些缺陷的主要原因,因此就出现了干法工艺。

所谓干法工艺,即在生产过程中不用水或使用很少量的水,由于反应体系内水量少,反应过程中物料始终保持“干”的分散状,反应物不糊化凝胶,产品仍保持淀粉的颗粒形态和外观、白色、光滑均匀,可用于洗衣粉、涂料、油田、纺织等 行业 。干法工艺操作的要点是:烧碱以高浓度碱液或固体状加入,醚化剂以固体氯乙酸钠加入,可以采用少量的乙醇或甲醇,约为淀粉的十分之一即可,以有利于试剂向淀粉颗粒内部渗透和扩散,提高醚化均匀度和产品质量。另外干法工艺反应温度应符合先低温碱化和醚化,以扩散为主,后期提高反应温度以醚化反应为主,这样有利于醚化均匀度和产品透明度的提高。反应后期的温度也不能太高,否则随着反应生成水的增加,在温度高时易形成凝胶。干法工艺设备投资小,操作方便,产品质量较好,适应面较宽。近年来发展较快,目前大多数CMS生产厂都采用了干法工艺。

干法工艺目前如能对生产设备改进一下将更趋完善，因为捏合机对干态的分散状反应物搅拌混合效果不好，特别是对于一些小颗粒状的原料或试剂无法捏碎，缺少研磨作用，影响混合分散均匀效果，造成放映不均匀，只能靠增加溶剂量来提高扩散效果。

3、溶媒法工艺

溶媒法以有机溶剂（乙醇或甲醇）为反应介质，淀粉和一定浓度的烧碱溶液以及氯乙酸反应，再经中和、洗涤、过滤、真空干燥等工序制得CMS。由于反应在淀粉的醇类溶剂悬浮液中进行，碱化、醚化较均匀，产品透明度高，同时经洗涤除杂后，可生产纯度和粘度较高的产品。产品仍具有原淀粉的颗粒形态，色泽较白，质量优于干法或水媒法产品。溶媒工艺设备较复杂，投资大，操作程序多，且由于生产过程中耗能大量溶剂，成本较高，其售价高于干法产品的一倍多，这使其应用受到一些限制，一般用于食品、医药、印染等 行业 。

溶媒法反应过程中如控制不好，也易出现糊化凝胶现象，造成反应失败，出料困难，产品报废，特别是在生产较高取代度产品时，这种现象更易发生这一点应予以重视，解决和防止的办法有：（1）降低反应温度延长反应时间，尤其是反应后期的温度不能高；（2）控制反应体系内的水分含量，应考虑原淀粉所含水分和反应过程中生成的水分；（3）外加添加剂抑制反应体系的糊化凝胶，常用的添加剂有氯化钠、硫酸钠等。

采用上述三种措施，利用溶媒法可以生产取代度>0.8的CMS，生产高粘度和高取代度产品是今后溶媒法工艺的发展方向。

第三节 羰甲基淀粉的发展方向

在合成方面，溶剂法成本高且大部分有机溶剂有毒，危害身体健康，溶剂的回收再利用比较难。因此，应该使用无毒无害，腐蚀性小的溶剂，同时进行几种溶剂的混合使用，提高反应釜的密闭性和温度的控制性，进行最大限度地溶剂回收利用。微波辐射、超声波、y射线辐射等方法应用到了湿法或者干法中。比如微波的加入方式是分子之间的碰撞，所有的分子在极短的时间内产生大量的热量，极大地促进了反应的效率。比如y射线辐射后的淀粉结晶区遭到了破坏，促进醚化试剂等进入结晶区，促进反应的进行。目前，对于CMS的定位合成 研究 关注较少，随着定位和成的深入，更精细化的羰甲基淀粉开发将应用于工业化生产。

在CMS复合改性方面，常常以三氯氧磷、甲醛、乙烯砜等作为交联剂合成多元复合变性淀粉，但大多交联剂都对人体有害，因此，开发低毒甚至无毒的生态环保型交联剂是交联CMS的发展方向。可以进一步实现多元复合，比如CMS、海藻酸钠、壳聚糖的3元复合，拓展CMS复合材料的发展应用。

目前，对变性淀粉的合成主要集中在玉米、马铃薯、小麦等。淀粉的来源非常广泛，应该扩大 研究 范围，提高淀粉类农产品的附加值和经济效益，更具有深远的意义。今后，应针对性地 研究 高取代度、高粘度、稳定好的CMS，并与工业化生产方式相结合。

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