地区：上海市 宝山区
关键词：广西民族大学;广西农垦明阳生化集团股份有限公司
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000003981
成果描述：
| 所属科学技术领域：该项目属精细化学工程学科，变性淀粉技术领域。简要背景：木薯是广西重要的特色优势资源，木薯变性淀粉广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、胶粘剂、铸造、石油等行业。针对单一变性淀粉应用性能上的缺陷，以及木薯变性淀粉干法生产品种单一、规模小、生产效率低、产品质量波动大、产品应用面窄，湿法生产能耗高、污染大的问题，该项目开展干法、微波法、湿法三大类淀粉生产方法共七个方面的多重复合变性淀粉关键技术研发，并实现产业化应用。主要技术内容及发明要点：发明了干法化学修饰双变性淀粉连续生产工艺和装置关键技术，衍生开发了两种化学修饰三重复合变性淀粉，实现了干法变性淀粉品种多样化、规模化、连续化工业生产，提高了生产效率和产品质量，与间歇干法工艺相比，日产量增加25吨以上，生产工艺命中率提高12-18%，吨产品减少人工成本75元以上、减少用水22公斤以上。发明了微波辅助干法“酸化-酯化-醚化”和微波半干法一步法“阳离子醚化-氧化”两种复合变性淀粉的关键技术，研发了高固含量糊液粘度低、流变性好、具有高留着特性的复合变性淀粉，与湿法工艺相比，缩短反应时间53%以上，醚化反应效率提高23%以上，吨产品降低能耗75%以上。发明了湿法生产“醚化-交联-酸化”、“活化降粘-阳离子醚化-复合氧化”和“醚化-酯化交联”等三种多重复合变性淀粉的关键技术，研发了醚化试剂活化和复合催化技术，提高醚化反应效率14. 5%以上；研发了“复合氧化”技术，减少氧化剂用量45%以上；研发了催化剂与抑制剂添加技术，缩短了反应时间，提高了生产效率；研发了变性淀粉的交联技术，提高了反应均匀性，减少了交联剂挥发损失，降低了对环境的污染。知识产权：项目核心技术获授权发明专利7项，公开发表研究论文11篇。经查新，未见国内外有与该项目技术相同的公开文献报道。推广应用及效益情况：该项目技术实现产业化，建成了一条年产3万吨干法双变性淀粉连续生产线和一条年产1. 5万吨变性淀粉微波生产线。累计生产销售多重复合变性淀粉23万吨，并成功应用于造纸、胶黏剂等行业，取代了进口产品，实现新增销售额12.1亿元，新增利润1.6亿元，新增税收2800多万元，出口创汇6798万美元；消耗生木薯93.9万吨，为农民创收5.16亿元；节约环保设备投资1600万元，节约用水203万吨，节约环保运行费用800多万元。创造了显著的经济、社会和生态效益，推动了淀粉行业科技进步，为农民增收和脱贫致富做出了重要贡献。该项目在国民经济行业分类中属“化学原料和化学制品制造业”的专项化学用品制造；在技术领域分类中属新材料。木薯是一种用途广，经济价值较高的作物。广西是中国木薯的主产区，近年来全区年种植面积在23-28万亩，占全国木薯种植面积的60%，年产鲜木薯250-300万吨。木薯淀粉来源广泛，价格低廉、且是一种绿色可再生资源。作为一种天然高分子化合物，其生物降解性能优良。为提高木薯淀粉的应用性能，可采用多种方法将其修饰改性，其中复合变性木薯淀粉衍生物的研究近年来尤为引人注目。一些发达国家已开发了一些复合变性淀粉，部分产品已投入工业化生产。中国对该类功能新材料的开发起步较晚，几种投放市场的产品功能特性与应用领域较为有限，无法满足市场需求。该项成果在分子设计与功能性新产品开发与应用等方面取得了多项突破，主要发明要点如下：采用复杂分子设计与模拟技术，在木薯淀粉的分子上引入2种或以上功能性基团，或与带双键的丙烯酸酯类单体进行定位接枝共聚，结合交联、酯化、氧化等技术，合成了具有较高取代度、吸附性、交联性等功能性的4类(交联羧甲基两性木薯淀粉衍生物、交联型酯化多元接枝木薯淀粉、淀粉酰胺类表明活性剂、淀粉系高吸水吸油树脂)功能性复合木薯淀粉衍生物。发明了交联两性木薯淀粉、双交联两性木薯淀粉、吸附性双交联两性木薯淀粉、交联丙烯酸接枝羟丙基木薯淀粉、N-丁基葡萄糖月桂酰胺、高度双交联两性接枝木薯淀粉树脂、交联型硫酸酯化三元接枝木薯淀粉、交联接枝木薯淀粉型高吸水吸油性树脂、交联型AM/AA接枝黄原酸酯化木薯淀粉、双亲性AA/MA接枝酯化羟丙基木薯淀粉等10种复合功能性木薯淀粉系列衍生物新产品。研究开发了功能性木薯淀粉系列衍生物新产品在处理重金属污染、精细化工、环境等领域的应用。采用量子力学和分子模拟方法研究了淀粉葡萄糖单元的电子结构性、淀粉衍生物的结构，并对合成反应的机理和动力学进行了研究，得到了动力学模型。该项成果已获得授权国家发明专利10件；在国内核心刊物上发表4篇学术论文；在国外期刊发表学术论文4篇(EI均收录)；出版学术专著3部。功能性木薯淀粉系列衍生物的合成性能研究与开发，对充分利用广西木薯淀粉资源，发展广西木薯产业链及环境保护具有重要的意义及应用前景。该项目与桂林新宇葛业有限公司合作进行工业化生产，近三年累计新增木薯淀粉衍生物产量13吨、销售额18690万元、利润3738万元、税收3177.3万元，产生了较好的社会与经济效益。 |
