一种新型聚丙烯酰胺及其制备方法与应用与流程

本发明属于食用胶体制备，具体涉及一种新型聚丙烯酰胺的制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，广泛应用于石油，水处理、冶金等行业。用于食品中，可作为质构改良剂，提高产品的保油保水稳定性。目前聚丙烯酰胺常用的合成方法是先由丙烯腈制备丙烯酰胺，再通过聚合反应生成聚丙烯酰胺。虽然聚丙烯酰胺本身无害，但是合成的原料丙烯氰以及中间体丙烯酰胺是剧毒有害物质，其不可避免的残留是严重的安全隐患。因此聚丙烯酰胺在食品中不能作为配料使用。所以亟需一种食品安全无毒的生产工艺，将极大提升聚丙烯酸钠的应用前景。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种由丙烯酸单体合成的聚丙烯酸钠经过丙二醇酯化修饰和氨醇反应制备而成。本工艺采用的新型改性聚丙烯酸钠，采用安全的丙烯酸为原料，生产工艺采用蒸汽接触，氮气保护，生产过程更为安全。应用于面制品中，可提高面团的保水保油性能，提升面团中油脂的稳定性的新型聚丙烯酰胺及其制备方法与应用。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供的新型聚丙烯酰胺及其制备方法与应用，包括步骤如下：

3、将丙烯酸与不同比例的氢氧化钠，在亚硫酸钠作为引发剂的条件下进行自聚合反应，生成的不同酸度的聚丙烯酸钠、并在氮气保护条件下进行酯化反应；再与氨醇在低温条件下进行酰胺化反应，经过干燥后，得到不同酰胺度的聚丙烯酰胺。

4、优选的，在不同酸度的聚丙烯酸钠制备方法中，丙烯酸与氢氧化钠添加量的摩尔比为1:1～2；丙烯酸水溶液浓度为15％～20％，亚硫酸钠与丙烯酸添加量的质量比为0.01:1；

5、自聚合反应中反应温度为75℃～85℃，时间为1h-2h。

6、优选的，聚丙烯酸钠的酯化反应的具体步骤包括如下：

7、(1)定量称取制备的聚丙烯酸钠；

8、(2)脱水：通过离心处理，脱水后的聚丙烯酸钠中水分含量在40％～50％时，直接用于酯化反应；

9、(3)酯化：将步骤(2)中处理的聚丙烯酸钠与环氧丙烷投入捏合机中，在氮气保护下，开启捏合机进行酯化反应1h-2h，后处理得到丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠。

10、优选的，后处理步骤包括：

11、(4)降温：将酯化反应结束后产物进行降温冷却，待温度降至20℃及以下时，开始向外排出废液；

12、(5)热风处理：待捏合机中废液排除后、封闭捏合机，向捏合机内通入干燥热风，排出残留在丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠中的环氧丙烷；

13、(6)干燥：将步骤(5)中热风处理后将丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠产品，进行快速干燥处理；

14、(7)粉碎：将步骤(6)中干燥后的产物用粉碎机粉碎、过筛，得到所需粒度的丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠。

15、优选的，步骤(3)中，聚丙烯酸钠与环氧丙烷的投料重量比为1:0.6-0.8；步骤(5)中，热风条件为50℃～70℃的干燥空气；

16、步骤(3)中，捏合机为自制设备，可将环氧丙烷汽化后与聚丙烯酸钠循环接触进行酯化反应，在氮气的保护下，可进行高温反应，减少反应时间，提高酯化度。

17、优选的，包括将步骤(7)制得的丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠进行酰胺化反应，具体步骤如下：

18、将丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠，加入氨水/醇的混合溶液中，持续搅拌，反应温度为10℃-30℃，进行酰胺化反应时间为1h-2h，控制反应ph大于等于11；反应结束后进行离心，用0.5-1mol/l的酸/醇溶液进行清洗掉残留的氨水，目的中和多余的氨水，待其ph7-8调至中性后，离心，烘干，粉碎，获得聚丙烯酰胺。

19、优选的，氨水/醇的混合溶液中，氨水的浓度为1-5mol/l，氨水与醇溶液的质量比为1:1-4，且醇溶液比例不得低于50％，否则会发生溶解，丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠与醇溶液添加量的质量比为1:1-2。

20、优选的，醇溶液为乙醇溶液、异丙醇溶液中的一种或者几种；酸溶液为柠檬酸溶液、稀盐酸溶液中的一种或者几种；

21、酸/醇溶液中的酸溶液与醇溶液的质量比例为1:1-4。

22、本发明的新型聚丙烯酰胺，由上述新型聚丙烯酰胺的制备方法制得，聚丙烯酰胺的酰胺化程度为60％-80％。

23、本发明的新型聚丙烯酰胺的应用，由上述新型聚丙烯酰胺的制备方法制得的聚丙烯酰胺，应用于食品胶体的制备。

24、本发明提供了新型聚丙烯酰胺及其制备方法与应用。具备以下有益效果：

25、本发明的新型聚丙烯酰胺的制备方法，聚丙烯酰胺先由丙烯酸与氢氧化钠聚合后生产的不同中和度的聚丙烯酸钠，在氮气保护下与环氧丙烷酯化，再与氨醇在低温条件下进行酰胺化制备而成，制备过程涉及不同中和程度的聚丙酸钠的合成，捏合机充氮状态下的酯化，干燥粉碎，氨醇反应，中和，离心，烘干粉碎。

26、本发明的聚丙烯酰胺的生产工艺，科学合理，生产过程和生产原料安全，以丙烯酸为单体原料避免了现有技术合成中使用剧毒有害有机物丙烯腈的出现，实现了聚丙烯酰胺在食品领域中应用的可能性。

27、且可控制不同的酰胺度，以使其具备不同的性能，可适用范围广，尤其是在食品领域的应：应用于面制品中，可提高面团的保水保油性能，提升面团中油脂的稳定性。

1.一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在不同酸度的聚丙烯酸钠制备方法中，所述丙烯酸与氢氧化钠添加量的摩尔比为1:1～2；所述丙烯酸水溶液浓度为15％～20％，亚硫酸钠与丙烯酸添加量的质量比为0.01:1；

3.根据权利要求2所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸钠的酯化反应的具体步骤包括如下：

4.根据权利要求3所述一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤包括：

5.根据权利要求书4所述一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述聚丙烯酸钠与环氧丙烷的投料重量比为1:0.6-0.8；所述步骤(5)中，热风条件为50℃～70℃的干燥空气；

6.根据权利要求4所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括将步骤(7)制得的丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠进行酰胺化反应，具体步骤如下：

7.根据权利要求6所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述氨水/醇的混合溶液中，氨水的浓度为1-5mol/l，氨水与醇溶液的质量比为1:1-4，所述丙二醇酯化修饰聚丙烯酸钠与醇溶液添加量的质量比为1:1-2。

8.根据权利要求6所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述醇溶液为乙醇溶液、异丙醇溶液中的一种或者几种；酸溶液为柠檬酸溶液、稀盐酸溶液中的一种或者几种；

9.一种新型聚丙烯酰胺，其特征在于，由权利要求1-8任何一项所述的新型聚丙烯酰胺的制备方法制得，所述聚丙烯酰胺的酰胺化程度为60％-80％。

10.一种新型聚丙烯酰胺的应用，其特征在于，根据权利要求1-8任何一项所述的一种新型聚丙烯酰胺的制备方法制得的聚丙烯酰胺，应用于食品胶体的制备。