[发明专利]一种蔗渣微晶纤维素及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微晶纤维素及其制备方法，特别是利用甘蔗渣生产微晶纤维素及其方法。

背景技术

纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子之一，也是来源最为广泛、取之不尽，用之不竭的可再生资源。随着石油危机和近年石油化工原料价格猛涨，尤其以石油产品为原料的合成高分子对环境和人类的健康带来负面影响后，人类更加关注纤维素这一可再生资源上。对纤维素降解，深加工以获得化工原料和中间体一直是各国研究的热点。

微晶纤维素是由天然纤维素经过降解达到极限聚合度的多糖类物质。由于具有多方面的用途和优良的性能，现已广泛用于食品、化妆品、医药以及合成革领域。如：医药上可作为药物赋形剂。其优点是纯度高、无污染、有良好的压缩性、崩解能力好、速度快。在食品上用作保健食品添加剂——膳食纤维，可配成人造奶油、调味品、沙拉、冰琪淋和巧克力等食品，能增加肠胃的蠕动，有助于食物的消化吸收，口感甚佳，可用作脂肪替代物。还可作为减肥食品，作为非营养性拼料取代脂肪，用于制造低脂肪或无脂肪食物，非常适合现代人的要求。

在合成革工业中微晶纤维素用作微孔剂、增粘剂，是一种新助剂，微晶纤维素颗粒在二甲基甲酰胺中润胀良好，对合成革浸渍液有增粘作用，在合成革的聚氨酯涂层中产生极细微的孔隙结构，产品弹性好，革质柔软，手感丰富，透气性好，强度高，具有真皮的特征和良好的使用性能，作为真皮代用品已得到广泛应用。在电焊条工业上用作助燃性材料，是生产出口电焊条药皮的重要原料，具有造气、提高药皮强度、助燃、增强电弧吹力、改善再引弧性，并降低电弧气氛的氧化性，也是电弧气氛中氢的来源之一，在药皮配方中加入一定比例的微晶纤维素对焊条的造气、脱渣、引弧起到良好的作用，电弧的挺度也大大加强，烟雾、飞溅适中。在陶瓷生产中添加微晶纤维素不仅能增加湿坯强度、提高半成品率，而且焙烧后的瓷器由于烧除纤维质而具有轻盈剔透、质地透明的特色。在化妆品制造上应用于面霜、口红、爽身粉、眼影、牙粉。此外，作为多功能添加剂还用于碳素复写纸、地毯清洁剂和霉洗涤剂，塑料和橡胶填充剂等。

蔗渣是糖厂生产中废弃物，含有丰富的天然纤维素，通过降解蔗渣纤维素，生产出高附加值的微晶纤维素产品，将会实现蔗渣的高值化利用。传统的由甘蔗渣制备微晶纤维素的生产路线为：甘蔗渣→预处理→加盐酸、助剂水解→加水、除灰剂洗涤→干燥、造粉→产品。此种方法制备蔗渣微晶纤维素，由于使用强酸作为催化剂，设备腐蚀严重。此外，含酸废液的排放对周围环境造成污染。在环境日益恶化的今天，用强酸作催化剂水解天然纤维素制备微晶纤维素产品，已不符合时代发展的要求。

近临界水(near-critical water，NCW)，通常是指温度在200～350℃之间的压缩液态水，近临界水中的[H₃O⁺]和[OH^-]已接近弱酸或弱碱，在饱和蒸气压下，NCW的电离常数在260℃附近有一极大值约为10^-11(mol/kg)²，其值是常温常压水的1000倍，且电离常数随压力的增加而增大，因此自身具有酸催化与碱催化的功能。如果在近临界水中降解天然纤维素，不仅能制备出清洁无污染的微晶纤维素，而且在工业生产中从源头上消除污染。

已有文献报道利用超/近邻界水为反应媒介水解纤维素，如专利CN1353310公开了一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法，是把纤维素在超/近邻界水中连续水解，生成纤维多糖混合液，然后，利用离子交换柱和凝胶渗透柱串联的方法分离纤维多糖混合液，同时制备纤维多糖系列试剂产品。所制备的多糖系列试剂产品为纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖和纤维六糖，多糖系列产品分子量小(分子量小于1000)，具有水溶性，不同于微晶纤维素(聚合度15～375，分子量2430～60750，不溶于水的固体)。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁无污染、整个过程无三废排放的蔗渣微晶纤维素及其制备方法，它能够克服现有用强酸作催化剂的甘蔗渣制备微晶纤维素的生产的缺点。

制备蔗渣微晶纤维素是利用近临界水为反应媒介来实现的，并且所得蔗渣微晶纤维素产品的聚合度在80～180范围(分子量12960～29160)。