联系大家 / Contact

  • 澳门威利斯人88038
  • 联系人:王伟
  • 电 话:0533-8299008 13280657534
  • 手 机:13280657534
  • 传 真:请填写您的传真
  • 邮 箱:sddachina@163.com
  • 网 址:http://www.sdcmcchina.com/
  • 地 址:山东省淄博市周村区开发区工业园16号

新型生物油田化学品黄原胶

发布日期:2015-07-19 11:38:04
新型生物油田化学品黄原胶
一、产品名称和组成
黄原胶又称黄胶,黄原胶是一种微生物多糖,亦称黄单胞多糖,也称汉 生胶。黄原胶是国际上新近发展起来的一种新型发酵产品。英文名称为Xanthan Gum,商品名有Kelzan (工业级,美国)、Keltrol (食品级,美国)、Xc-Polymer (石油用)等。黄原胶是以碳水化合物为主要原料(如玉米、淀粉等),经微 生物发酵及一系列生化过程,最终得到的一种生物高聚物。其主要成分为葡萄 糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸等。分子量达200?600万。它具有 突出的高粘性和水溶性,独特的流变学特性,优良的温度稳定性和PH稳定性, 令人满意的兼容性。
二、产品的特性
1、突出的高粘性和水溶性
黄原胶易溶于冷水和热水。它是具有多侧链线性结构的多羟基化合物。 其羟基能与水分子相结合,形成较稳定的网状结构,而且在很低的浓度下具 有较高的粘度,如l%浓度的粘度相当于明胶的100倍左右,增稠效果显著。
2、独特的流变学特性
黄原胶具有独特的剪切稀释性能。当施加一定的剪切力时,流体粘度迅 速下降。而除去剪切力后,流体又恢复原有粘度。且这种变化是可逆的。
由于上述流变性能,使黄原胶具有独特的乳化稳定性能。所谓乳化性是 指在一个悬乳体中,将油滴分散并悬浮到已增稠了的水溶液中。这种特性赋 予食品如冰淇淋、火腿肠、果汁和植物蛋白型饮料、焙烤食品以良好的口感。 这种特性也使得黄原胶在石油钻井和开采中得到广泛的应用。因此,黄原胶 是一种高效的乳化稳定剂。
3、优良的温度稳定性
大多数高分子化合物,如羟甲基纤维素、海藻胶、淀粉等一经加热,粘 度即明显下降。而温度低至零度左右时,分子结构和性能即发生异化。而黄 原胶在一个相当大的范围内(-18°C—80°C)基本保持原有的粘度及性能,因 而具有稳定可靠的增稠效果和冻融稳定效果。
4、PH稳定性
黄原胶溶液的粘度基本不受酸、碱的影响,在PH1-13范围内,能保持原 有性能。
5、令人满意的兼容性
黄原胶与各种盐类有着良好的兼容性。与高浓度的糖或盐类共存时能形 成稳定的增稠系统,并保持原有的流变性。与其他化学物质(酸、碱、表面 活性剂、防腐剂等)均有令人满意的兼容性。
6、具有极强的抗氧化和抗酶解作用
即使在次氯酸钠、双氧水、生物活性酶存在的条件下仍能发挥作用。
7、具有微波稳定性
已经形成的稳定体系,即使在微波炉中冻结一解冻,都对其性能不会产 生影响。
8、黄原胶的安全性
黄原胶是采用天然物质为原料,经发酵精制而成的生物高聚物。1983年 联合国粮农组织的世界卫生组织(FAO/WHO)所属食品添加剂专家委员会已正 式批准其为安全食品添加剂,而且对添加量不作任何限制。
三、黄原胶生产工艺
1、发酵液处理。经离心法、过滤法、酶处理法、次氯酸盐氧化法、过滤及 超滤浓缩法预处理除去菌体细胞和各种不溶性杂质,使黄原胶中不再含活性的菌 体细胞、影响产品质量的不溶性杂质和色素等,并对发酵液进行浓缩。
2、沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取工业级精制品;用有 机溶剂沉淀法制取食品级精制品。
3、过滤沉淀物并进行洗涤。
4、干燥、粉碎、筛分、成品包装。
(a)工业级黄原胶的生产
工业级黄原胶的提取方法一般是先将发酵液进行灭菌处理,杀死活菌细胞, 直接经喷雾干燥或滚筒干燥而制得,但这种方法因发酵液含水量太高而消耗 大量的能量,产品纯度较低,且成品颜色较深,成本较高;另一种方法是用钙 盐、铵盐等沉淀黄原胶。因其产品附加值低,市场应用受到限制,因此国内一 般发展食品级黄原胶。
(b)食品级黄原胶的生产
食品级黄原胶的提取方法,一般用醇作为沉淀剂,常用的有甲醇、异丙醇、 乙醇等低级醇。由于后提取选用乙醇,成本高,生产和应用受到限制。非醇法 生产黄原胶有效地解决了这一问题。其工艺流程为:菌种在种子罐内经分级培 养后,接种到发酵罐中,在30oC条件下,通气、搅拌,发酵时间为48?60h,放罐 后用稀盐酸调pH值为2,黄原胶即沉淀下来,经脱水干燥后得淡黄色成品。但此 方法对提取设备及管道提出了苛刻的要求,同时需对含盐酸废水进行处理。因 此,国内食品级黄原胶生产中,沉淀剂的选择仍是有待解决的问题。
四、国内外生产状况
1、国外生产状况
50年代中期,美国农业部北部研究中心在制定开发有用的微生物调查中, Jeanes等人发现了黄原胶,它的生产菌是野油菜黄单孢杆菌 CampestrisNRRLB-1459,可使淀粉转化为水溶性多糖。1961年,美国Kelco公 司首先采用野油菜黄单孢菌NRRLB-1459开始了黄原胶半工业化生产,主要用于 油井的钻井泥浆及采油技术,1963年正式工业化生产。此后研究发现甘蓝黑腐 病黄单孢杆菌、锦葵黄单孢杆菌、胡萝卜黄单孢杆菌、木薯萎蔫病黄孢菌、美 人蕉枯叶黄单孢杆菌等都能产黄原胶。美国经过多年毒理学实验,1969年美国 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,并公布了质量标 准。1983年联合国世界卫生组织(WHO)和粮农组织(FA0)也批准黄原胶作为 食品工业用稳定剂、乳化剂、增稠剂。目前已有十多个国家和地区生产黄原胶, 主要有美国、英国、法国、日本、俄罗斯、德国和中国等,国外主要生产厂家 有美国的Kelco企业、Pfizer企业,法国的Rhone-Poulene企业、 Nero-Rousselotsatia企业,另有Miles企业、CecaSA企业、ADM企业等。黄原 胶工业化生产技术日趋完善,尤其是生物技术的发展使黄原胶的发酵产率、糖 转化率、发酵液胶浓度等指标大大提高,发酵周期大大缩短。目前世界上黄原 胶生产最高水平已达到:50m3单罐发酵年产量200?240t;淀粉投料浓度由4 %?5%提高到8%?9%;发酵黄原胶浓度已达到5%左右;原料多糖转化率 接近80%;发酵周期由72?96h缩短为48?52h。
1979年全世界黄原胶年产量为18000t,1990年世界黄原胶产量已超过5万 t,1996年世界黄原胶产量已超过6万t,2000年达到10万t。
2、国内生产情况
我国黄原胶研究起步于70年代末,主要研究单位有:南开大学、山东省 食品发酵设计研究院、无锡轻工大学、山东大学、中科院微生物所、四川省抗
菌工业研究所、郑州工业大学生化中心和河南省科学院生物所等。1979年南开 大学生物系首次分离得到一批黄原胶菌株,并提纯鉴定了这种酸性多糖,1985 年率先在国内研究食品级黄原胶,并于1986年通过了食品级黄原胶产品和生 产菌株的毒理学安全性试验。经国家有关部门病理学试验与毒性试验后,1988 年8月卫生部批准了食品级黄原胶的卫生标准,并被列入食品添加剂名单。
黄原胶发酵液属于高粘度的非牛顿型流体,国内前期试产黄原胶的几家工 厂由于发酵设备(主要是溶氧问题)和后提取工艺的问题,都没能形成规模生 产。1992年全国产量不足100t,1993年以后由于国内市场不断扩大,黄原胶 价格持续上扬,一些科研、生产单位联手合作加强对生产工艺及设备的攻关, 生产技术有所突破,陆续建设和扩建了几家300?500t/a的生产装置,1998年 全国产量在1500t左右,到2000年底,我国已有十多家黄原胶生产企业,到 2003年,全国的生产能力达20000t,到2005年,全国生产能力达40000t。此 后随着山东省食品发酵工业设计研究院在黄原胶生产技术上的突破,陆续在省 内转让了几家企业,山东省已经成为黄原胶的主要生产基地。目前,山东中轩 股份有限企业产能已达20000t/a,山东阜丰发酵有限企业6000t/a,山东金粟 生物制品有限企业6000t/a,淄博嘉吉黄河龙生物企业3000t/a,淄博顺达生 物化学有限企业2000t/a,泰安市长江化工有限企业3000t/a,丹尼斯克天冠 (南阳)企业3000t/a,厦门国麟科技有限企业1500t/a,陕西宝鸡富阳工业 有限企业生物厂300t/a。
由于黄原胶的市场前景看好,不少单位正在建设或筹建黄原胶生产装置: 安徽省凤台酿酒有限责任企业正招商年产500t食品级黄原胶项目,项目建设总 投资2700万元,其中固定资产2090万元;湖南永顺招商300t黄原胶生产线项 目;肥城市焦化厂招商500t黄原胶项目;河南沁阳市生物化学厂招商从1000t 扩大为5000t;河北新河生物化工有限企业拟从1200t扩大为2200t;河南濮阳 黄原胶厂500t/a招商重新投产;内蒙古健隆生化有限企业已设计5000t/a规模 项目;四平市三达科技有限企业已经规划了 10000t/a规模项目。目前国内黄原 胶生产的水平是:150m3单罐年产能力大约350t左右,淀粉投料浓度5%左右,
多糖得率2.6%?2.8%,转化率55%?65%,发酵周期60?72h。
在产品质量方面,主要分为食品级和工业级,食品级中外产品质量标准基 本相同,工业级产品质量标准一般由生产厂家和用户商定。
随着黄原胶市场竞争的加剧,价格竞争已经不可避免,由于动力成本在总 成本中占有很大比例,电和蒸汽的成本占总成本的40%,因此与热电项目相结 合已经成为发展趋势,否则企业很难生存,同时热电企业作为热电平衡项目上 马黄原胶,具有很强的成本优势,因此新上黄原胶项目必须慎重。
五、产品的应用
黄原胶由于具有上述独特的优良性能,可广泛地用于食品及非食品工业。 据国外报道,其应用覆盖面多达二十多个行业,数十种产品,主要应用领域 有:食品、石油、地矿、医药、轻纺、陶瓷、搪玻璃、印染、香料、化妆品、 胶粘剂、造纸、建筑、重力选矿、湿法冶金、农药、消防、炸药、油漆、洗 染、照相、录像带、墨水等。并且,使这些行业的工艺过程、产品品种和质 量发生不同程度的改观,带来极大的社会效益和经济效益。
1、黄原胶在食品工业中的应用
黄原胶在食品工业中主要作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂,在某些苛 刻条例下(如pH值为3?9,温度80?130°〇,它的性能基本稳定,比明胶、CMC、海 藻胶、果胶等优越。在食品工业中把它应用于奶制品,如奶酪、果奶饮料、冰淇 淋、酸奶等中,可起到改善品质、增加稳定性、易香味释放、口感细腻清爽的作 用;用于果汁饮料时能保持液体均匀、不分层;加入啤酒,产泡丰富;在沙拉调汁中 加入黄原胶,乳化稳定可达一年以上;点心馅中加入黄原胶,因其假塑性而大大方 便了加工过程,使产品不发生胶体脱水收缩现象,保持松软润口。许多食品添加剂 不耐高温,使其消毒成了大问题,而黄原胶没有这种缺陷。在一些副食品加工时, 用黄原胶水溶液预处理后对成品的失水起着特殊的保护作用,能达到保湿保鲜效 果。
2、黄原胶在石油工业中的应用
黄原胶用于油田开发方面较之聚丙烯酰胺、CMC(羧甲基纤维素)、变性淀粉 及一些植物多糖(如瓜尔胶、四菁胶等)有明显的技术优势,它的增粘、增稠、抗 盐、抗污染能力较强。尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井,防止井喷等 有明显作用,低浓度的黄原胶水溶液就可保持水基井液的粘度、使钻井液有好的 悬浮性能,这可防止井壁坍塌、抑制地层井喷、便于将切削下的碎石排出井外, 其性能远好于聚丙烯酰胺;黄原胶的假塑使处于钻头附近的黄原胶液由于高速旋 转引起的强剪切而表现出极低的粘度,具有低磨阻特性,有利于节省能耗;由于黄 原胶的抗盐性、耐高温性,黄原胶液用于三次采油的流变控制液可提高10%以上 的采收率。目前国外约有30%~40%的黄原胶用于钻井泥浆和三次采油。
3、黄原胶在其它工业中的应用
黄原胶在其它行业中也有广大的市场,用它作为釉浆悬浮剂和粘结剂,被称 为陶瓷工业的重大技术革新,并解决了烧制各种异型陶瓷的技术难题。用黄原胶 作原料生产的凝胶泡沫灭火剂,已用于森林扑火、有机溶剂及其它化学品的灭火 中。黄原胶能用作灭虫剂、肥料的悬浮剂。在喷洒期间能很好的控制其漂流和粘 附,延长有效期,是农用化学物质的良好稳定剂。黄原胶可作为水基油墨和乳化油
墨的悬浮剂和稳定剂,控制水的渗透性和失水而保持均匀的光泽。黄原胶还可用 于胶体炸药、水溶性涂料、工业擦亮剂、除锈剂、湿法冶金的增稠剂,药物、化 妆品的润滑剂,牙膏增稠剂,印染工业的载色剂等。
六、市场状况
由于黄原胶性能优越,用途广泛,黄原胶的消费主要集中在食品、石 油工业及日用品工业等领域。国内大约有45%的黄原胶作为食品级销售,40%作 为石油级销售,15%用于农药、饲料、日化、环保等行业。根据有关预测,到2005 年,国内黄原胶的需求量将增至1万吨。
食品工业:黄原胶是食品工业中理想的增稠剂、悬浮剂、乳化剂和成型剂, 在某些苛刻条件下黄原胶的性能比明胶、CMC(羧甲基纤维素)、海藻等现行食品 添加剂更具优越性。应用于奶制品(如奶酪、果奶饮料、冰淇淋、酸奶等)中可 改进质量、增加稳定性、易于香味释放、口感细腻清爽等作用。用于果汁饮料, 与其他添加剂具有良好的配伍性,能有效悬浮果肉和释放风味,保持液体均匀不 分层。加入啤酒中,产泡效果极佳。在沙拉酱或沙司等典型油包水体系中,黄原 胶能够改善粘附性,增强口感和风味释放,对固体颗粒持久的悬浮性能,在强酸 或高盐调味料中更能显示其优越稳定性,在沙拉中乳化稳定可达一年以上。在烘 焙食品中,黄原胶能够使其增加蜂窝气泡含量,提高保水性能,增强口感,方便 加工过程,不发生胶体脱水收缩现象,保持松软润口。在冷冻食品中,多次冷冻 解冻后,仍具有良好稳定性能和保水性能,减少冰冻晶,使食品口感滑爽。黄原 胶可耐高温,解决了酒类、罐头、方便面等食品的消毒问题。在副食品加工中, 用黄原胶水溶液预处理,对制品的失水能起特殊的保护作用。用于方便面类快餐 食品可防止断碎、干裂。据中国科技促进发展研究中心在“黄原胶的技术报告” 中指出:若黄原胶的添加量平均按0.1%计,仅食品行业的5个龙头产品和糕点、 食品、香精等就需黄原胶8000t/a;若其中即使只有1/2添加,也有4000t/a, 加上啤酒和奶制品的需要,数量十分可观。
石油行业:由于黄原胶的流变学特性、耐盐性能、增稠效果,使其应用于油 田开发方面较之聚丙烯酰胺、CMC、变性淀粉及一些多糖植物(瓜尔胶等)有明 显的技术优势。黄原胶作为一种卓越的油田钻井泥浆添加剂,它的应用被称为 70年代泥浆技术的最新成就之一,其所独有的在低剪切情况下的高粘度,使低 浓度的钻井液可以悬浮固体物质,即使在高温、高浓度酸碱盐溶液中仍保持其性 能,这一点尤其在海洋钻井或其他苛刻条件下更为重要,适用于三次采油和提高 采收率法采油,它的极强的耐温性能使其成为可靠的驱油剂和良好的移动控制 剂。在美国和西欧,约有30%?40%的黄原胶用于钻井泥浆和三次采油,在近几 年发展起来的“聚合物驱油”新技术中,黄原胶用量占聚合物的30%?40%左右。 占我国生产量60%左右的老油田,含水量达到80%以上,三次采油问题已被提到 战略高度,但是由于价格因素,我国石油行业的黄原胶用量很少,只有南海、渤 海油田及内陆的中原、胜利、塔里木油田等一些中外合资钻井泥浆企业,因外方 要求而采用黄原胶作为泥浆处理剂打井。虽然国内油田的目前实际使用量有限, 但随着经济发展,市场潜力很大。
日用品工业:黄原胶所独具的特性使其用在牙膏中可改善膏体状态和便于灌 装以及赋予良好口感。黄原胶有持久的粘度、易水解性和优越的乳化稳定性,可 使牙膏易于成型,分散性好,提高牙膏附刷。黄原胶用在化妆品和洗涤剂中,有 助于迅速扩散和吸取,使皮肤倍感滑爽。在洗发液和护发产品中,有悬浮稳定作 用并能增加泡沫。在面膜中,其良好粘附性和高度静止粘度,使面膜容易粘附在 皮肤上,并且容易剥去。
其他方面应用:在医药工业中黄原胶用于多种悬浮剂、乳化剂和增稠剂中, 如用在维生素乳化剂中可以避免因温度升降引起的分层,另外黄原胶易溶于冷 水,使溶液易于配置在悬浮固体和陶瓷上釉方面,黄原胶赋予产品良好的流动性, 防止上釉的压陷和走型。用于水印中,可赋予产品合适粘度,控制渗透性,提高 稳定性。用于乳胶漆及不漏水水基涂料中,可改善产品流动性,同时黄原胶可悬 浮颜料,在垂直平面的粉刷中,使粉刷外表光滑均匀,黄原胶还可有效控制油漆 或涂料在粉刷或喷洒时的扩散性,并有效预防流陷。在造纸工业中,黄原胶在特 殊工序下可很好控制流变性,在温度变化或剪切变化下有效稳定外层覆盖物,并 有效悬浮上浆和避免凝集。黄原胶的剪切性能可用于悬浮研磨物质,使产品易于 应用和磨擦,提高产品的粘附性。
 
XML 地图 | Sitemap 地图