魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法.pdf

一种魔芋葡甘聚糖干燥剂，由魔芋葡甘聚糖、丙烯酸、氢氧化钠、乙醇、盐酸、过硫酸钾、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、氯化钙、和水组成，其制备方法包括脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的制备和脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物制备，然后，将二者按比例混合，膨化后粉碎造粒。本发明的干燥剂配方合理，成本低廉，具有吸水性强，安全无毒，对皮肤、眼睛无伤害，可生物降解等优点，可以广泛应用于食品、医药、化工等领域。

1、  一种魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：
(1)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的制备：将魔芋葡甘聚糖于60～70℃环境中烘2.5～3h，然后按质量比为45～50∶1与固体氢氧化钠混合；置混合物于干式振动磨的研磨筒中，经25min脱乙酰基改性处理后，浸入50％(V/V)的乙醇溶液中3～5min；所述乙醇溶液的质量为魔芋葡甘聚糖质量的4.5～5倍；用HCl溶液中和至pH＝7，然后洗涤；用50％(V/V)的乙醇溶液洗涤3次，每次洗涤均在搅拌的条件下进行，搅拌器的转速为300～500r/min，洗涤时间为25～30min；3次洗涤后在真空度0.7～0.8Mpa的条件下真空抽滤，直至用AgNO₃溶液检验其上层清液不含有Cl-；将所得产物于60～70℃条件下干燥，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖；
(2)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物制备：在丙烯酸中加入脱乙酰基魔芋葡甘聚糖，脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的加入量与丙烯酸的质量比为1∶35～45；在35～40℃环境条件下通氮并电动搅拌15～20min，搅拌转速为300～500r/min；然后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后，在水浴温度为60～65℃的条件下接枝聚合反应4～5min后，取出产物，烘干、粉碎、过100～140目筛，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物；
(3)魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备：将脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物和氯化钙按其占总物质的质量比为6～9.5∶0.05～4充分混合，然后膨化，粉碎造粒，包装。

2、  根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，其特征在于所述丙烯酸，为用氢氧化钠中和后的中和度为70～80％的丙烯酸溶液。

3、  根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，其特征在于所述引发剂为过硫酸钾，加入量为脱乙酰基魔芋葡甘聚糖和丙烯酸总质量的0.5％～0.6％。

4、  根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，其特征在于所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为脱乙酰基魔芋葡甘聚糖和丙烯酸总质量的0.1％～0.12％。

5、  由权利要求1、2、3、4的方法制备的魔芋葡甘聚糖干燥剂。

魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种干燥剂及其制备方法，具体涉及一种以魔芋葡甘聚糖为主要原料的魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法。
背景技术
鉴于传统的干燥剂常用以硅胶、生石灰、分子筛及高分子吸水剂等为主要原料。但由于各自存在缺点，如硅胶吸水容量低，在较高湿度时，吸水量很易达到饱和；生石灰在吸湿过程中逐渐变成水溶液；高分子吸水剂的价格高等，极大地限制了它们在食品等领域的广泛应用。因此，一种新型干燥剂的研究倍受关注，特别是可食性干燥剂成为干燥剂制造业发展的热点方向之一。新一代新型干燥剂以天然材料为原料，分为以天然无机材料为原料的干燥剂和以天然有机材料为原料的干燥剂两种。以天然无机材料为原料的干燥剂，如天然海泡石干燥剂、蒙脱石活性干燥剂和鸡窝岩矿石干燥剂等，这类干燥剂的吸湿能力较强，但存在矿盐污染和环境难容纳等质疑。以天然有机材料为原料的干燥剂，如天然淀粉干燥剂、魔芋飞粉干燥剂和椰子外皮作的干燥剂等；这类干燥剂为再生资源，可自然降解，代表了目前干燥剂发展的主流，但吸湿容量有限。
申请号为200510018580.8的发明专利“可食性干燥剂”(申请日期：2005.04.19)，介绍一种可食性的干燥剂。该干燥剂将通过吸水性材料和辅料按比例混配均匀，在膨化机中膨化，转至粉碎机中粉碎，然后造粒，筛分，包装。该可食性干燥剂在25℃，RH＝90％的环境条件下，吸湿率可达35％～150％，且具有保水性强，误食安全，对皮肤、眼睛无伤害，可生物降解等优点。但吸湿容量有限，不适合低湿环境中使用。
申请号为200610018377.5的发明专利“一种干燥剂及制备方法”(申请日期：2006.02.17)，介绍一种由吸水性材料、易潮解物质和植物多糖三类物质进行预处理或混合均匀后，压片、造粒或直接包装。该可食性干燥剂在25℃，RH＝90％的环境条件下，吸湿率可达50％～750％。
李万芬等人在《农业工程学报》发表《魔芋葡甘聚糖-丙烯酸接枝共聚物的吸湿特性研究》中提出以魔芋葡甘聚糖为原料，丙烯酸接枝改性合成了魔芋超强吸水剂，具有强的吸水性，还具有吸湿能力，但魔芋葡甘聚糖溶胀稍慢，且魔芋超强吸水剂不适合低湿环境中使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种无毒无公害、可完全生物降解，而且可食用的魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法。
本发明的魔芋葡甘聚糖干燥剂，由魔芋葡甘聚糖、丙烯酸、氢氧化钠、乙醇、盐酸、过硫酸钾、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、氯化钙、和水组成。所使用的试剂均为化学纯。
本发明的魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，由以下步骤组成：
(1)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的制备：将魔芋葡甘聚糖于60～70℃环境中烘2.5～3h，然后按质量比为45～50∶1与固体氢氧化钠混合；置混合物于干式振动磨的研磨筒中，经25min脱乙酰基改性处理后，浸入50％(V/V)的乙醇溶液中3～5min；所述乙醇溶液的质量为魔芋葡甘聚糖质量的4.5～5倍；用HCl溶液中和至pH＝7，然后洗涤；用50％(V/V)的乙醇溶液洗涤3次，每次洗涤均在搅拌的条件下进行，搅拌器的转速为300～500r/min，洗涤时间为25～30min；3次洗涤后在真空度0.7～0.8Mpa的条件下真空抽滤，直至用AgNO₃溶液检验其上层清液不含有Cl^-；将所得产物于60～70℃条件下干燥，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖；
(2)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物制备：在丙烯酸中加入脱乙酰基魔芋葡甘聚糖，脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的加入量与丙烯酸的质量比为1∶35～45；在35～40℃环境条件下通氮并电动搅拌15～20min，搅拌转速为300～500r/min；然后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后，在水浴温度为60～65℃的条件下接枝聚合反应4～5min后，取出产物，烘干、粉碎、过100～140目筛，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物；所述丙烯酸，为用氢氧化钠中和后的中和度为70～80％的丙烯酸溶液；所述引发剂为过硫酸钾，加入量为脱乙酰基魔芋葡甘聚糖和丙烯酸总质量的0.5％～0.6％；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为脱乙酰基魔芋葡甘聚糖和丙烯酸总质量的0.1％～0.12％；
(3)魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备：将脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物和氯化钙按其占总物质的质量比为6～9.5∶0.05～4充分混合，然后膨化，粉碎造粒，包装。
利用此方法制得的干燥剂，配方合理，成本低廉，具有吸水性强，安全无毒，对皮肤、眼睛无伤害，可生物降解等优点。最重要的是该干燥剂的主要原料是可食用的魔芋葡聚糖。魔芋为我国的特色资源，其主要成分魔芋葡甘聚糖，是由葡萄糖和甘露糖以β-糖苷键连接而成的杂多糖，具有良好的吸水性和保湿性，还具有抗菌、保健等功能。对魔芋葡甘聚糖进行了机械力化学脱乙酰基的改性，可降低魔芋葡甘聚糖水溶胶的触变性，提高魔芋葡甘聚糖的吸水性。而脱乙酰基魔芋葡甘聚糖与丙烯酸接枝改性合成的共聚物，具有超强的液态水吸附能力。针对脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物不适合低湿环境中的特点，添加了氯化钙。氯化钙是一种广泛使用的干燥剂，但是由于其易潮解，变成溶液后污染物品，从而限制了它的使用，但是与脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物复配混用后，CaCl₂中的水会被脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物吸收，脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物起到保水的作用，防止了CaCl₂的潮解，同时又可以保证该干燥剂在低湿环境中使用。
具体实施例
为了充分公开本发明的魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法，下面结合实施例加以说明。
本发明的魔芋葡甘聚糖干燥剂的制备方法，由以下步骤组成：
(1)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖的制备：将20g的魔芋葡甘聚糖60℃烘3h后与0.4g的氢氧化钠混合，置混合物于干式振动磨的研磨筒中，进行25min脱乙酰基改性处理后，把经过改性产物浸入100ml的50％(V/V)的乙醇溶液中5min；再用6mol/L HCl溶液中和至pH＝7，然后用50％(V/V)的乙醇溶液洗涤3次，每次洗涤30min，边搅拌边洗涤，搅拌的转速为400r/min；3次洗涤过后在真空度为0.7Mpa条件下真空抽滤，直至取抽滤的上层清液，用AgNO₃溶液检验不含有Cl^-为止，将所得产物于60℃干燥，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖。
(2)脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物的制备：置10g脱乙酰基魔芋葡甘聚糖于500ml三角锥瓶中，加入400g丙烯酸溶液；35℃下通氮并电动搅拌15min，搅拌转速400r/min且反应期间一直通氮，使脱乙酰基魔芋葡甘聚糖溶胀；然后加入引发剂和交联剂并搅拌均匀后，在水浴温度为60℃的条件下接枝聚合反应4min后，取出产物，烘干、粉碎、过120目筛，得脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物；所述丙烯酸溶液，为用氢氧化钠中和后的中和度为80％的丙烯酸溶液；所述引发剂为过硫酸钾，加入量为2.05g；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为0.42g。
(3)干燥剂的制备：将脱乙酰基魔芋葡甘聚糖-丙烯酸共聚物和氯化钙按其质量比为9∶1充分混合，然后膨化，粉碎造粒，造粒直径为1mm，最后包装。所述膨化工艺：将原料放入膨化罐，加热至90℃，再停滞6min，打开膨化罐与真空罐之间的阀门，瞬时抽真空，使膨化罐的压力迅速降低，从而引起物料膨化，继续保持真空度进行干燥，至原料膨化均匀，表面干燥，无水气蒸发时停止加热，随后在膨化罐的夹层中通入冷却水使物料温度降至室温。
按照本发明的方法制备的干燥剂，在T＝20℃，环境的相对湿度为RH＝90％的条件下，吸湿率可达40％；在T＝25℃，环境的相对湿度RH＝95％的条件下，吸湿率可达53％。安全无毒，对人体无伤害，可生物降解。本干燥剂可以广泛应用于食品、医药、化工等领域。