专利名称：棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法
技术领域：
本发明属于纤维素制备领域，特别涉及一种低污染溶 制浆生产药品级微晶纤维 素的方法。
背景技术：
微晶纤维素(MCC)为天然产品，它的生产及应用具有得天独厚的优势。因其多方 面的功能作用，被国内外广泛地应用于各行业。如在医药中被用作压片的赋型剂和药片崩 解剂；食品工业中被用作乳化剂和泡沫稳定剂等，还可作重要的功能性食品基——膳食纤 维素，是一种理想的保健食品添加剂；在涂料工业上利用它的融变性和增稠性可作为水基 涂料的增稠剂和乳化剂；在化妆品上它集填料、增稠和乳化作用于一身，对油性物质有很好 的乳化能力；在湿法人造革生产中作为增粘和填料使用，使人造革表面平滑厚度均勻。由于 它的优良性能，国内外需求日益增长，新用途也正不断地被开发出来。作为天然植物纤维原料制品，微晶纤维素在医药工业中具有先天的优势和独特的 性质，成为多功能的助剂，以代替合成产品而应用，从而开辟了天然微晶纤维素医药应用的 途径。医药行业中MCC主要有两种用途一是利用它在水中强力搅拌下易于形成凝胶的特 性，而用于制备膏状或悬浮状类药物；二是利用其成型作用，用于医药压片的赋型剂。微晶 纤维素在医药工业中还可做为药品的缓解剂、粘合剂、崩解剂和填充剂等。例如在制备利福 药片中可用MCC与淀粉(6. 25 1质量比)和各种原料混合均勻后直接压片，产品在Imin 内崩散成雾状，有效期内含量不变，提高药物的稳定性；在制备咳必清药片中由于加入了 MCC，解决了咳必清湿法造粒压片易吸潮而出现的严重粘冲现象，并且崩解迅速。作为功能 食用纤维，微晶纤维素可以增加胃肠蠕动，帮助消化，促进排泄固体废物，减少消化过程对 脂肪的吸收，从而降低血液中胆固醇、甘油三脂的水平，预防高血压、心脑血管疾病的发生， 还可以调节血糖，有助预防糖尿病，这些保健作用是合成药物所达不到的。目前制备微晶纤维素的工艺主要有以下三种酸水解棉短绒、酸处理木浆、酸处理 甘蔗渣。国外的MCC产品是以特殊等级的高α _纤维素含量的纯化木材纤维素为主要原料， 在105士 1°C下，用2. 5mol/L盐酸处理15min，然后水洗、干燥，所得酸解产物的5%悬浮液置 于WARING捏合机中混合30min，即得胶体微晶纤维素，再经干燥即成高等级的粉末MCC。国 内传统采用的方法是以棉、木浆为原料生产微晶纤维素，其工艺流程为脱脂一催化水解一 过滤洗涤一低温干燥一机械造粉。水解用稀盐酸做催化剂，若采用含有少量硫酸的盐酸做 催化剂，产品的得率和白度都有所提高。水解后的物料用清水洗涤或用碱中和洗涤的方法 把产品洗至中性，低温干燥后进行造粉，把产品粉碎至要求的范围，这样可以制得质量较高 的微晶纤维素，这种方法生产出的微晶纤维素主要用于制药工业。甘蔗渣与其他原料的最 大区别在于其灰分高、白度低，灰分通常在1.2% 1.8%之间，白度为70% 80%。因此要 用它来制备微晶纤维素必须进行增白和降低灰分处理，可通过加入增白剂来提高白度。要 降低灰分，必须进行二步处理，首先通过漂洗的方法除去机械杂质，然后加入除灰剂，把灰 分降低至要求的范围。以上三种工艺的污染比较严重，成本较高，生产过程中残余的酸回收较困难。而且甘蔗渣的灰分高、白度低，用它来制备微晶纤维素必须进行增白和降低灰分处 理，这又会增加成本。因此，寻找一种低成本、低污染的制备微晶纤维素的方法，是开发利用 新型功能纤维素的重要途径。目前棉短绒制备微晶纤维素的方法主要是棉短绒在高温高压的碱性条件下进 行蒸煮脱脂，然后用次氯酸钠进行漂白，漂白后再经过稀酸处理，碱处理，从而得到微晶纤 维素。在此方法的制备过程中，残液中的化学药品不易回收利用，污染较大，而且所制得的 微晶纤维素一般用于化妆品、人造革等工业，或者对所得的微晶纤维素进行改性，进而制得 食品级和药品级微晶纤维素。在现有的生产方法中，前面的脱脂过程也有的采用的过氧化 氢-氧碱蒸煮，此方法虽然可以制得高等级的微晶纤维素，但是此过程产生的残液不容易 回收，污染较大。
发明内容
为了解决现有技术存在的投资高，污染大的缺点，本发明提供了一种棉短绒制备 药品级微晶纤维素的新方法。本发明的技术方案为一种棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，棉短绒经过 蒸煮脱脂、漂白纯化、水解、过滤洗涤、烘干、粉碎后得到药品级微晶纤维素。其中，蒸煮脱 脂是采用棉短绒乙醇法制浆，按照棉短绒绝干质量与质量分数55%的乙醇的体积之比为 1 4 10的比例制备棉短绒乙醇浆，然后在190 195°C温度下蒸煮保温30 90min。漂白纯化是采用EAPP工艺，其中E段为碱处理段，使用NaOH处理；A段为酸处理 段，用硫酸处理；P段为H2O2漂白段，使用H202、Na0H、MgS04、C6H5Na307、EDTA对棉短绒乙醇浆 料进行处理。棉短绒乙醇法制浆时为了达到更好的效果，还加入占棉短绒绝干质量的0% 3%但不等于0的乙酸。蒸煮后所得的废液加热蒸发回收其中的乙醇，乙醇回收率可以达到95%以上。制取的药品级微晶纤维素的灰分含量为0. 0375%，水分含量为4. 5% wt,结晶度 为 63. 96 %，粒度为 22. 72 μ m。有益效果1.本发明的一个突出的特点就是采用的乙醇法制浆，而不是通常所采用的碱法制 浆，采用乙醇法溶剂制浆具有低污染，易漂白，投资小，制浆成本低，污染小，乙醇易回收，且 回收没有硅干扰等优点。蒸煮所得的废液可通过加热蒸发的途径回收其中的乙醇，乙醇的 回收率达到95%以上，可重复使用。2.本发明中所采用的乙醇浆纯化工艺操作简单，污染小。另一个特点就是漂白处 理时采用了双氧水漂白。3.本发明制取的微晶纤维素的灰分含量为0. 0375%，水分含量为4. 5% wt，结晶 度为63. 96%，粒度为22. 72 μ m，这些指标均达到了药品级微晶纤维素的标准。所制得的药 品级微晶纤维素在医药中可以用作崩解剂、赋形剂、压片剂、缓解剂等。
图1为蒸煮加乙酸量对浆料得率和KMnO4值的影响。
图2为蒸煮加乙酸量对漂后浆KMnO4值、白度和a_纤维素含量的影响。图3蒸煮液比对浆料得率和KMnO4值的影响。图4蒸煮液比对漂后浆KMnO4值、白度和a_纤维素含量的影响。 图5保温时间对浆料得率和KMnO4值的影响。图6保温时间对漂后浆KMnO4值、白度和a_纤维素含量的影响。图7本发明制备的药用微晶纤维素的X-衍射图谱。图8药用微晶纤维素(商品)的X-衍射图谱。图9本发明制备的药用纤维素粒度分布图。图10药用微晶纤维素(商品)粒度分布图。图11本发明制备的药用微晶纤维素扫描电镜图。图12药用微晶纤维素(商品)扫描电镜图。图13为本发明的生产流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细说明一种棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，具体步骤为第一步，蒸煮脱脂使用棉短绒乙醇法制浆，按照液比1 4 10的比例也就是棉 短绒绝干质量g/质量分数55%的乙醇体积mL制备棉短绒乙醇浆，加入占棉短绒绝干质量 0 3%的乙酸，在195°C温度下保温30 90min ；第二步，漂白纯化将所得棉短绒乙醇浆料采用EAPP工艺进行纯化，以双氧水为 主要漂白剂E段为碱处理段，NaOH用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的2 3%，在70°C温度 下处理30min ；A段为酸处理段，用硫酸调节pH到2，在90°C温度下处理120min ；P段为H2O2 漂白段，H2O2用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的8 10%，NaOH用量为棉短绒乙醇浆绝干质 量的2 3% ,MgSO4用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的2. 5 3% ,C6H5Na3O7用量为棉短绒乙 醇浆绝干质量的0. 5 1%，EDTA用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的0. 4 0. 5%，漂白温度 70°C，漂白时间120min。然后再按照常规的微晶纤维素生产采用的水解、过滤洗涤、干燥、造粉处理即得到 药品级微晶纤维素。第三步，水解棉短绒水解制取微晶纤维素的过程中，把漂白纯化后的浆料按照液 比1 7 (浆料绝干质量g/质量分数35%的盐酸体积mL)加入到质量分数为30% 35% 的盐酸中，搅拌均勻，在60°C温度下水解40min，冷却后用2倍体积的水稀释，静置24h后即 全部沉淀出微晶纤维素粉体。第四步，过滤洗涤、干燥、造粉将酸处理后的微晶纤维素粉体用5% wt的稀NaOH 溶液处理40min，温度保持在80°C 90°C，使碱处理液呈中性为止。然后用水洗涤2次 3 次，离心去水，再用95% wt的乙醇洗至抽滤液无色，80°C下烘干、粉碎即得产品。实施例11在制浆过程中采用15L ZQS型电热旋转蒸煮锅，内衬4个2L耐高压小罐，油浴加 热。将40g绝干原料棉短绒和蒸煮液按液比1 4，1 6，1 8，1 10装入小罐，并加入 一定量的乙酸(对绝干原料棉短绒加乙酸量0%、1.0%、2.0%、3.0%)进行催化，待油浴预热到160°C时，将小罐放入油浴中蒸煮。油浴在30min 40min升至195°C，并在此温度 下分别保温30min、60min和90min。蒸煮结束后，将小罐取出在水浴中快速冷却至室温，取 出浆料洗涤，蒸煮后的废液用来回收乙醇。纯化漂白工艺采用EAPP漂。碱处理段NaOH用 量为棉短绒乙醇浆绝干质量的3%，70°C，30min ；酸处理段硫酸调节pH为2，90°C，120min ； H202漂白段H202用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的10%，NaOH用量为棉短绒乙醇浆绝干质量 的3%，MgS04用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的3%，C6H5Na307用量为棉短绒乙醇浆绝干质量 的1%，EDTA用量为棉短绒乙醇浆绝干质量的0. 5%，漂白温度70°C，漂白时间120min。比 较浆料得率、高锰酸钾值、白度和a-纤维素含量。通过分析图1 图6可以得出，最佳制浆工艺为加乙酸量1.0%，液比1 8，保 温时间60min。该制浆条件下棉短绒乙醇浆高锰酸钾值为8. 7，得率81. 93%，经EAPP漂白 后浆料的高锰酸钾值为3. 3，a -纤维素含量为92. 48%,白度为86. 56% ISO。2水解制取微晶纤维素的方法为漂白后的浆料洗涤干净后，按液比1 7，1 10 和1 15g/mL (绝干浆料质量与35% wt的盐酸体积之比)加入到30% 35% wt的盐酸 中，水解温度分别保持在40°C、50°C、6(rC，时间分别为40min、50min和60min。冷却后用2 倍体积的水稀释，静置24h后即全部沉淀出MCC粉体。将酸处理后的粉状沉淀用5% wt稀 NaOH碱液处理40min，温度保持在80°C 90°C，使碱处理液呈中性为止。然后用水洗涤2 次 3次，离心去水，再用95% wt乙醇洗至抽滤液无色，80°C下烘干、粉碎即得产品。对产 品按中国药典2005版中对微晶纤维素的鉴定方法进行鉴定。其中结晶度采用XRD-7000型 X-射线衍射仪测定；粒径采用BT-9300H型激光粒度分布仪测定。并与购买的药用微晶纤 维素做对比，检测所得样品是否达到了药品级微晶纤维素的标准。表1产品的理化指标 由表1可以看出，所制得的微晶纤维素样品的指标均符合中国药典2005版中微晶 纤维素的指标。表2两种微晶纤维素参数的比较 由图7分析可得本发明制备的药用微晶纤维素的结晶度为63. 96%，由图8分析可 得药用微晶纤维素(商品)的结晶度为53. 23%，因此本发明制备的药用微晶纤维素达到了 药品级微晶纤维素的标准。由图9分析可得本发明制备的药用微晶纤维素的粒径为22. 72 μ m，由图10分析可 得药用微晶纤维素(商品)的粒度为26. 11 μ m,由表2分析可得本发明制备的药用微晶纤 维素的中位径、体积平均径和面积平均径均小于药用微晶纤维素(商品)，而遮光率、比表 面积和折射率等物理参数相差不大。结合表2可知本发明制备的药用微晶纤维素的粒径比 较均勻，具有良好的多分散性，本发明制备的药用微晶纤维素的粒度已经达到药用微晶纤 维素的要求。由图11、图12的扫描电镜图可以看出，本发明制备的药用微晶纤维素的表面 形貌学特征与药用微晶纤维素(商品)的几乎没有差别。因此，按此方法制得的微晶纤维素完全可以达到药用微晶纤维素的标准，而且此 方法污染小，投资省，是一种可行的制备高质量微晶纤维素的新方法。
权利要求
一种棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，棉短绒经过蒸煮脱脂、漂白纯化、水解、过滤洗涤、烘干、粉碎后得到药品级微晶纤维素，其特征在于蒸煮脱脂是采用棉短绒乙醇法制浆，按照棉短绒绝干质量与质量分数55％的乙醇的体积之比为1∶4～10的比例制备棉短绒乙醇浆，然后在190～195℃温度下蒸煮保温30～90min。
2.如权利要求1所述的棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，其特征在于，漂白纯化 是采用EAPP工艺，其中E段为碱处理段，使用NaOH处理；A段为酸处理段，用硫酸处理；P段 为H202漂白段，使用H202、NaOH、MgS04、C6H5Na307、EDTA对棉短绒乙醇浆料进行处理。
3.如权利要求1所述的棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，其特征在于，棉短绒乙 醇法制浆时还加入占棉短绒绝干质量的0% 3%但不等于0的乙酸。
4.如权利要求1所述的棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，其特征在于，蒸煮后所 得的废液加热蒸发回收其中的乙醇，乙醇回收率可以达到95%以上。
5.如权利要求1所述的棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，其特征在于，制取的药 品级微晶纤维素的灰分含量为0. 0375%，水分含量为4. 5% wt,结晶度为63. 96%，粒度为 22. 72iim。
全文摘要
本发明公开了一种棉短绒制备药品级微晶纤维素的方法，棉短绒经过蒸煮脱脂、漂白纯化、水解、过滤洗涤、烘干、粉碎后得到药品级微晶纤维素。蒸煮脱脂是采用棉短绒乙醇法制浆，按照棉短绒绝干质量与质量分数55％的乙醇的体积之比为1∶4～10的比例制备棉短绒乙醇浆，然后在190～195℃温度下蒸煮保温30～90min。漂白纯化是采用EAPP工艺，其中E段为碱处理段，使用NaOH处理；A段为酸处理段，用硫酸处理；P段为H2O2漂白段。本发明制取的微晶纤维素的灰分含量为0.0375％，水分含量为4.5％，结晶度为63.96％，粒度为22.72μm，这些指标均达到了药品级微晶纤维素的国家标准。
文档编号D21C5/00GK101864684SQ201010198549
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者丁来保, 刘姗姗, 房桂干, 施英乔, 李萍, 沈葵忠, 邓拥军, 韩善明 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所