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[物料管理] 【原创】辅料羧甲淀粉钠的制造与应用

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宗师
发表于 2016-1-25 09:33:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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中国专利CN 102229675 B介绍了一种食品级高粘度羧甲基淀粉钠的制备方法,该方法包括以下步骤:①将质量百分比浓度为1~3%的海藻酸钠溶液喷洒在淀粉表面,控制其湿含量在10~20%,并在-8~-4℃下冷冻12h后取出,再用淀粉质量2~3倍的质量百分比浓度为95%乙醇溶液浸泡2h后离心,备用;
②在氮气保护下,向反应釜内抽入质量百分比浓度为86%的乙醇溶液,取①中处理过的淀粉按照乙醇溶液与淀粉的质量比=8:5投入反应釜内,升温至45~50℃,制成淀粉乳;
③将质量百分比浓度为86%的乙醇溶液与NaOH按照质量比=75:14溶解配制成混合溶液;
④将③所配制的溶液加到②中的淀粉乳,再按照淀粉乳与氯乙酸的质量比= 65:12加入氯乙酸,反应2~3h,离心分离,用质量百分比浓度为86%乙醇洗涤,再离心分离,烘干,即得产品。
实施例1
①  250kg土豆淀粉,将质量百分比浓度为2%的海藻酸钠溶液喷洒在土豆淀粉表面,控制其湿含量在15%,并将淀粉在-8℃条件下冷冻12h后取出,再用质量百分比浓度95%的乙醇溶液500kg浸泡2h后离心,备用;
②  在氮气保护下开启搅拌,向反应釜内抽入400kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液,取①中处理过的淀粉250kg投入反应釜内,升温至50℃,制成淀粉乳;
③     抽取600kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液于另一反应釜内,加入112kg的NaOH,搅拌使其充分溶解;
④     将③所配制的溶液连续加入到②中,再加入120kg氯乙酸(溶入200kg质量百分比浓度86%乙醇溶液中),反应3h,离心分离,用质量百分比浓度86%乙醇溶液洗涤,再离心分离,烘干,即得粘度范围在1200~1500mPa.s,取代度(DS.)在0.85的乳化性较好的产品。
取以上成品2.00g(绝干)溶于98ml去离子水中,在25℃下,用NDJ-79型粘度计测得其粘度(2%)为1300mPa.s,测得其取代度DS.=0.85。
实施例2
①取250kg土豆淀粉,将浓度为3%的海藻酸钠溶液喷洒在土豆淀粉表面,控制其湿含量在20%,并将淀粉在-4℃低温条件下冷冻12h后取出,再用95%的乙醇溶液750kg浸泡2h后离心备用。
②在氮气保护下开启搅拌,向反应釜内抽入400kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液,取①中处理过的淀粉投入反应釜内,升温至45℃,制成淀粉乳;
③抽取600kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液于另一反应釜内,加入112kg的NaOH,搅拌使其充分溶解;
④将③所配制的溶液连续加入到②中,再加入120kg氯乙酸(溶入200kg质量百分比浓度86%乙醇溶液中),反应3h,离心分离,用质量百分比浓度86%乙醇溶液洗涤,再离心分离,烘干,即得粘度范围在1200~1500mPa.s,取代度(DS.)在0.85的乳化性较好的产品。
   取以上成品2.00g(绝干)溶于98ml去离子水中,在25℃下,用NDJ-79型粘度计测得其粘度(2%)为1400mPa.s,测得其取代度DS.=0.86。
实施例3
①取250kg土豆淀粉,将浓度为1%的海藻酸钠溶液喷洒在土豆淀粉表面,控制其湿含量在10%,并将淀粉在-6℃低温条件下冷冻12h后取出,再用95%的乙醇溶液600kg浸泡2h后离心,备用;
②在氮气保护下开启搅拌,向反应釜内抽入400kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液,取①中处理过的淀粉投入反应釜内,升温至45℃,制成淀粉乳;
③抽取600kg质量百分比浓度86%的乙醇溶液于另一反应釜内,加入112kg的NaOH,搅拌使其充分溶解;
④将③所配制的溶液连续加入到②中,再加入120kg氯乙酸(溶入200kg质量百分比浓度86%乙醇溶液中),反应3h,离心分离,用质量百分比浓度86%乙醇溶液洗涤,再离心分离,烘干,即得粘度范围在1200~1500mPa.s,取代度(DS.)在0.85的乳化性较好的产品。
取以上成品2.00g(绝干)溶于98ml去离子水中,在25℃下,用NDJ-79型粘度计测得其粘度(2%)为1500mPa.s,测得其取代度DS.=0.83


有文献报导以下制备方法


方法1.崩解剂羧甲淀粉钠的制备方法:以淀粉为原料,包括交联、醚化、精制、干燥等单元过程,其特征在于:所述的醚化是加入淀粉重量的1.2~4.5%的环氧乙烷或环氧丙烷后进行醚化反应。本产品吸水膨胀25倍,作为崩解剂使用时流动性好,淀粉用氢氧化钠处理得碱淀粉,再与一氯代醋酸或丙烯腈反应而成。用硫酸洗去残存的一氯醋酸钠、氢氧化钠,经脱水、干燥而得。

方法2.崩解剂羧甲淀粉钠的制备方法:把淀粉溶于水,加入一氯代乙酸钠进行反应后,经中和、脱水、干燥制成。在苛性钠存在下,在甲醇中使淀粉与氯乙酸钠进行反应,经酸中和,用甲醇水溶液洗净后干燥而成。

方法3.崩解剂羧甲淀粉钠的制备方法:生产羧甲基淀粉主要分为:干法、水溶液法、有机溶剂法。
干法羧甲基淀粉的合成工艺是将玉米淀粉、氢氧化钠和氯乙酸按一定的比例及顺序投入球磨机研磨,再喷入润湿剂,继续研磨,同时加热进行反应。反应物料始终为干粉状态。润湿剂可以是水,乙醇等有机溶剂。按混合工艺的不同,该法又可分为如下方法:一步加碱法,干淀粉与乙醇一次性混合碱化,再加入一氯醋酸反应。二步加碱性,干淀粉与部分乙醇混合碱化后,再加入剩余的乙醇和一氯醋酸,升温反应。流化法,干淀粉与乙醇、一氯醋酸一次性干混,再通过高温成流化床反应。固法工艺无生产污染,反应效率快,反应时间短,生产成本较低。但反应不均匀,副产物难以去除,故生产高品质羧甲基淀粉较为困难。固法工艺流程:淀粉+干混+流化反应+干燥+粉碎+包装。这种工艺的优点是溶剂用量少(因而称为润湿剂),生产成本低廉,工艺简单。但因是固相体系反应,很少量的溶剂很难使反应试剂的分子渗透到淀粉颗粒内部,只能在淀粉颗粒的表面进行生成羧甲基淀粉钠的反应。所以这种方法生产的羧甲基淀粉取代度不高。
水媒法生产羧甲基淀粉,这种方法与干法不同是以水为反应介质合成羧甲基淀粉。由于水的用量大,反应物料呈流体状态。反应设备是常规反应釜。与干法比易于传质传热,生产操作简便。本法的合成工艺是在反应釜中加入反应所需的水和淀粉,搅拌并且加入氢氧化钠,温度保持在20℃-30℃,搅拌10-30分钟,完成碱化反应。再加入氯乙酸,提高反应温度到50℃-60℃,充分反映5-6小时,完成醚化反应。水媒法淀粉直接悬浮于水中,制成一定浓度的淀粉乳,加入与淀粉等摩尔量的乙醇及一氯醋酸,在40 / 506温度下反应。该方法因羧甲基淀粉随取代度增高而溶于水的特性决定了只适合生产低取代度的羧甲基淀粉。水媒法工艺流程:淀粉+碱化+醚化+过滤+干燥+粉碎+包装。本法以水为反应介质,不需要回收,成本低廉。虽然淀粉在氢氧化钠水溶液中,其颗粒溶胀,但氢氧化钠分子容易扩散到淀粉内部,利于羧甲基淀粉生成。但当取代度超过0.2时,产品羧甲基淀粉溶于水。本法只适于低取代度羧甲基淀粉的生产。这也是实际生产中很少采用这种方法的根本原因。
有机溶剂法生产羧甲基淀粉,这种方法以有机溶剂为反应介质。使用的有机溶剂可以是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮等。但从价格和安全因素综合考虑,乙醇是最常用的溶剂。若合成高取代度的羧甲基淀粉,常采用非溶胀性溶剂异丙醇或丙酮。在实际生产过程中,通常使用醇和水的混合溶剂。水能把氢氧化钠输送到淀粉颗粒内部,増加了反应活性中心,提高了产品的取代度。最终产物的羧甲基淀粉的取代度就越高,混合溶剂中醇含量也高。本法的工艺流程与水溶液法基本相同。这种方法的优点是:可以合成高取代度的羧甲基淀粉,还可保持淀粉始终处于颗粒状态,利于生产操作及后处理过程。
值得注意的是,在其他反应条件一定的情况下,反应物料的配比决定产品的取代度。氯乙酸与淀粉的投料比越高,羧甲基淀粉的取代度越高。从反应式来看,氯乙酸:淀粉:氢氧化钠的摩尔比为1:1:2。羧甲基淀粉的取代度应当为1。但实际上由于受到淀粉颗粒溶胀程度、氢氧化钠溶剂化及副反应的发生等因素的影响,羧甲基淀粉的取代度远低于1,约为0.1-0.5。但是我们可以明确了解到,在合成高取代度羧甲基淀粉时,氯乙酸必须过量。
生产羧甲基淀粉最常用的催化剂是氢氧化钠。它既是醚化反应的催化剂也是碱化反应的反应物,同时它也是氯乙酸的中和剂及副反应的催化剂。但是,当氢氧化钠加入过量的话,会使淀粉发生糊化而影响反应进行。由于氢氧化钠也是副反应的催化剂,因此在醚化反应初期,氢氧化钠不宜过量,这样将有利于抑制副反应的发生。
溶液法生产中原料比值约为1:2-4水用量少得多其反应温度可加速醚化反应,但是同时也能使副反应和碱化反应温度必须保持在其糊化温度以下。通常在20℃-30℃之间。而在醚化反应阶段,提高反应温度可以加速进行,通常醚化反应温度在30℃-60℃之间。生产羧甲基淀粉的反应是固液相反应,试剂分子不但在固液介面上反应,还渗透扩散到淀粉颗粒内部进行反应,因此需要保持一段反应时间。碱化反应较易进行,通常其反应时间不超过1小时,醚化反应时间通常在3-5个小时之间。反应温度和时间与原料淀粉种类、溶剂、碱浓度及最终产品羧甲基淀粉的取代度等有关系。
  有机溶剂法羧甲基淀粉不溶解于醇、酮等有机溶剂。可生产冷水可溶的高取代度羧甲基淀粉。产品的理想方法是将淀粉悬浮于一定含水量的溶剂中,加入片碱和一氯醋酸进行反应。该工艺流程相对复杂且需消耗溶剂,但其产品质量好,适合生产高品质羧甲基淀粉。

有人以89%甲醇为溶剂,红薯淀粉为原料,先用氯乙酸处理,再加氢氧化钠进行醚化制备出了羧甲基淀粉钠。

药用级羧甲淀粉钠一般取羧甲淀粉钠(食用级粗品)粉碎至反应釜中,加温至75-85℃条件下进行干燥灭菌1-2小时,将干燥后的物料过100-120目进行筛分即得。

  综合以上几种工艺方法的优缺点,有机溶剂法生产工艺是制取羧甲基淀粉的理想工艺,因而被广泛应用。有机溶剂法工艺的流程溶剂法工艺过程主要分四个步骤碱化淀粉悬浮于溶剂中加碱反应生产淀粉钠盐。醚化反应淀粉钠盐与一氯醋酸进行取代反应生成羧甲基淀粉。精制反应物用酸中和,然后用醇—水液洗涤除等副产物,分离、干燥、粉碎得商品羧甲基淀粉。溶剂回收溶剂经精馏回收循环使用。

【配伍禁忌】本品与抗坏血酸有配伍禁忌。

【安全性】羧甲淀粉钠广泛用于口服药物制剂中,无毒、无刺激性。但是大剂量口服可能有害(例如每天服用60g可能会引起腹泻)。收载在FDA 《非活性组分指南》(用于口服胶囊剂和片剂)。英国允许用于非注射用制剂中。

毒理学依据:LD50为大鼠口服9.26g/kg体重。

羧甲淀粉钠溶液,适应症为免疫调节药。临床用于小儿反复呼吸道感染和由此诱发的支气管哮喘。规格为100ml:22.5g。口服 1~4岁,一次7ml;4~7岁,一次10ml;7~14岁,一次15ml。一日3次,3~6个月为一疗程。不良反应少见,少数患者服用初期大便次数可能增多或成糊状。

【药食应用】羧甲淀粉钠应用在医药工业:
羧甲基淀粉钠是是一种有效的内加和外加超级崩解剂,分布于颗粒内和颗粒间时便会发挥超强效果。它是葡萄糖分子通过1,4-a-糖苷键相互连接的,大约每100个葡萄糖单元引入25个羧甲基。由于分子结构上羧甲基的强亲水性使淀粉分子内和分子间氢键减弱,结晶性减小,轻微的交联结构阻止其水溶性,从而在水中容易分散并溶胀,不形成高黏凝胶屏障。可吸收自身重量 20 倍的水。 水会快速渗透到片剂中,强大的膨胀作用导致其快速崩解。吸水后体积增加近300倍,用量一般为2%~10%,虽然多数情况下2%已经足够,但是最佳含量是4%。

其崩解性能主要由高交联度和羧甲基的取代度所决定。有研究表明以马铃薯淀粉为原料制备的羧甲基淀粉钠性能比较理想。

羧甲基淀粉钠(CMS)可取代明胶,作为制作胶囊、片剂、糖衣的原材料。具有较强的吸水性和膨胀性,故可用作不溶性及可溶性药物直接压片或湿法制粒片剂的高效崩解剂、赋形剂。有人使用羧甲基淀粉钠在处方量的3%~7%时,能明显加快法莫替丁分散片的崩解,崩解时间为0.7~0.8min。
但含羧甲淀粉钠的片剂在高温和高湿度中储存,可增加崩解时间和溶出度下降。虽然许多崩解剂的崩解作用受疏水性辅料(如润滑剂)的影响,但是羧甲淀粉钠受其影响较小。增加压片压力对崩解时间似无影响。羧甲淀粉钠也可用作助悬剂。高浓度的羧甲淀粉钠可作为促溶剂。

羧甲基淀粉钠的型号有3种规格,主要的区别是含钠量和pH 值的不同,常用的是A型规格。
羧甲基淀粉钠的3种规格
  
型号
  
含钠量%
pH值
A型
2.8-4.2
5.5-7.6
B型
2.0-3.4
3.0-5.9
C型
2.8-5.0
不详


美国IIG收载的不同制剂中羧甲基淀粉钠处方用量:
  
剂型
  
用量mg
剂型
用量mg
剂型
用量mg
舌下片剂
5.50
口腔崩解片
71.43
迟释肠溶片
21.00
口服片剂
3.99
多层包衣片
2.00
迟释片
34.00
口服片剂
4.00
薄膜包衣片
90.00
控释片
25.86
膜缓释片
10.00
延释片
30.00
包衣片
73.00
缓释片
15.00
肠溶颗粒片
12.00
口服片剂
876.00
口服片剂
3.99
多层包衣片
2.00
迟释片
34.00
口含片
8.30
速释膜衣片
10.80
速释包衣片
17.00
分散片
2.40
速释咀嚼片
50.00
迟释衣胶囊
16.00
硬明胶胶囊
20.00
胶囊剂
180.00
包衣丸胶囊
16.71
软明胶胶囊
7.75
缓释胶囊
18.60
肠溶丸胶囊
16.80
羧甲淀粉钠应用在食品工业:
羧甲基淀粉钠(CMS)应用于不同的食品中表现出增稠、悬浮、乳化、稳定、保形、成膜、膨化、保水保鲜、耐酸和保健等多种用途,性能优于羧甲基纤维素(CMC)是取代CMC的最佳产品。食品级羧甲基淀粉钠广泛应用于牛奶、饮料、冷冻食品、快餐食品、糕点、糖浆等产品。此外,CMS在生理学上是惰性的,没有热值,因此用来制造低热值的食品也可以获得理想的效果。
我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB 2920-1996)规定:羧甲基淀粉钠可用于面包,最大使用量0.02g/kg;方便面最大使用量0.05g/kg;冰淇淋,0.06g/kg;酱及酱制品类、果酱0.1g/kg。作为增稠剂可用于冰淇淋(配方量的0.2%~0.5%);作为稳定剂,加入到果汁或乳饮料中,加入量为蛋白的10%~12%;可用于防止面包老化(配方量的0.05%~0.2%)。还可以作为食品保鲜剂,喷洒在肉类制品,蔬菜水果等食物表面,可以形成一种极薄的膜,能长时间储存,保持食品的鲜嫩。日本规定:最大用量为配方量的2%。



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宗师
 楼主| 发表于 2016-1-25 09:53:46 | 显示全部楼层
药用辅料手册(第4版)(2005影响全球)
(出处: 蒲公英 - 制药技术的传播者 GMP理论的实践者)

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药士
发表于 2016-1-25 11:25:15 | 显示全部楼层
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发表于 2016-1-25 12:15:47 | 显示全部楼层
学习,谢谢分享。

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宗师
 楼主| 发表于 2016-1-25 14:49:46 | 显示全部楼层
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宗师
 楼主| 发表于 2016-1-25 14:49:59 | 显示全部楼层
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药徒
发表于 2021-1-12 14:27:41 | 显示全部楼层
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药神
发表于 2023-3-14 21:24:18 | 显示全部楼层
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