黄原胶生产基本工艺.doc

黄原胶，它是以碳水化合物为重要原料，用野油菜黄单胞杆菌，经微生物有氧发酵制取胞外多糖，其水溶液具备独特流变特性—“剪切稀化”，剪切速率增长,溶液表观粘度明显下降；剪切速率减小，表观粘度恢复原状，是一种典型假塑性流体。1961年美国Kelco公司一方面采用野油菜黄单胞杆菌NRRLB-1459开始黄原胶半工业化生产。其产品重要用于油田钻井泥桨配制及采油工艺过程。1963年正式工业化生产。1969年食品与药物管理局（FDA）批准黄原胶作为食品添加剂，其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中应用。1975年黄原胶载入美国药典，并发布了质量原则。1983年联合国世界卫生组织（WHO）和粮农组织（FAO）也批准黄原胶作为食品工业稳定剂、乳化剂、增稠剂。国内黄原胶研究起步于20世纪70年代末，1988年8月卫生部批准了食品级黄原胶卫生原则，并被列入食品添加剂名单。当前，国内大概有45%黄原胶用于食品加工，40%用于石油工业，15%用于农药、饲料、日化、环保等行业。国内黄原胶50%以上用于出口，国际市场非常辽阔，国内市场潜力很大。黄原胶是人类研究最深、商业化应用限度最高微生物胞外多糖。由于其独特剪切稀释性质，良好增稠性，抱负乳化稳定性，对酸、碱、热、重复冻融高度稳定性以及对人体完全无毒害等许多优良特性，而在食品、石油、医药、日用化工等十几种领域有着极其广泛应用。超乎寻常稳定性极大地扩展了黄原胶应用范畴，但同步也引起了某些应用问题。国内黄原胶研究起步晚，但发展迅速。国内黄原胶行业在高速发展同步也受到自身条件制约。国内黄原胶公司技术但是关，资金缺少，生产人员素质低，直接影响着国内黄原胶产品质量与色泽；食品级黄原胶成本较高，减少成本核心因素是减少发酵过程中染菌率，减少电能消耗，减少乙醇损失，食品级黄原胶成本直接影响着食品生产公司使用；而工业级黄原胶产品附加值较低，与其他化学助剂相比，价格又偏高，导致国内工业级产品较少公司生产，限制了其在非食品工业发展。这些因素，阻碍了国内黄原胶行业发展。黄原胶(XanthanGum)特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖，它们或附着在细胞表面，或以不定型粘质形式存在于胞外介质中，这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子辨认、保护己体免受袭击、构造舒服体外环境等方面都发挥着重要作用。这些分泌多糖构造各异，其中某些有着优良理化性质，已为人类广泛应用。对于仍不为人类所知绝大多数多糖，人们试图通过有关多糖构造问互相比较，推断出构效关系，从而人为地积极修饰、构造多糖，以满足应用需要。其中，黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用限度最高一种。．1黄原胶构造黄原胶(xanthangum)是20世纪50年代美国农业部北方研究室(NorthernRe．gionalResearchLaboratories，NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonascampestris)NRRLB一1459发现了分泌中性水溶性多糖，又称为汉生胶。黄原胶由五糖单位重复构成，如图1，主链与纤维素相似，即由以13—1，4糖苷键相连葡萄糖构成，三个相连单糖构成其侧链：甘露糖一葡萄糖一甘露糖。与主链相连甘露糖普通由乙酰基修饰，侧链末端甘露糖与丙酮酸发生缩醛反映从而被修饰，而中间葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸，分子量普通在2×10。～2×10D之间。黄原胶除拥有规则一级构造外，还拥有二级构造，经x一射线衍射和电子显微镜测定，黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则螺旋构造。双螺旋构造之间依托薄弱作用力而形成网状立体构造，这是黄原胶三级构造，它在水溶液中以液晶形式存在¨。2黄原胶性质黄原胶外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水性很强，没有任何毒副作用，美国FDA于1969年批准可将其作为不限量食品添加剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。由其二级构造决定，黄原胶具备很强耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最明显特性是其控制液体流变性质能力，它即便在低浓度时也可形成高粘度、典型非牛顿溶液，具备明显假塑性(即随着剪切速率增大，其表观粘度迅速减少)。溶液粘度影响因素还涉及溶质浓度、温度(既涉及黄原胶溶解温度，又涉及测量时溶液温度)、盐浓度、pH值等，现分别简述之。2．1温度影响黄原胶溶液粘度既受测量时溶液温度影响，也受溶解温度影响。如下图2a所示，像大多数溶液同样，(在同平剪切力下测定)黄原胶溶液粘度随溶液温度(T)升高而减少，且此变化过程在10"C～80T：完全可逆。由于黄原胶在其水溶液中存在两种构象：螺旋型和不定型。随溶解时温度(To)升高从螺旋型向不定型转变，变化了其聚合物胶连方式和限度，从而使溶液粘度发生变化。粘度随T变化曲线如图2-b所示。此变化曲线折为三段，低于40℃时随T。增长粘度减小，在40℃～60℃时，粘度随T。升高而增大，当T。不不大于60℃时，粘