一种胡芦巴多糖胶的改性方法
【专利摘要】本发明提供了一种胡芦巴多糖胶的改性方法，通过分级筛选去除胡芦巴多糖胶片中水不溶物含量高的杂质，再通过物理法改性(采用15％乙醇水溶液润湿处理胡芦巴多糖胶)和破壁增粘处理大幅度的提高了胡芦巴多糖胶的表观粘度，较大的降低了胡芦巴多糖胶的水不溶物含量。
【专利说明】一种胡芦巴多糖胶的改性方法
【技术领域】
[0001]本发明生物质化工领域，具体涉及一种胡芦巴多糖胶的改性方法。
【背景技术】
[0002]胡芦巴多糖胶来源于一年生豆科植物胡芦巴种子的胚乳，它是我国特色植物多糖胶。胡芦巴多糖胶由半乳糖和甘露糖两部分组成，结构骨架由β-D-甘露糖通过I —4连接而成，单个a-D-半乳糖通过I —6键连接在主链残基O(6)上，半乳糖与甘露糖的比例接近1: 1.2，分子量约25~60万。成品胡芦巴多糖胶为白色或稍带黄褐色的无定形粉状物，无臭或稍带气味，易溶于水，在热水中(80°C)溶解产生较高的粘度，高于瓜儿胶和刺槐豆胶。纯净的胡芦巴多糖胶水不容物小于5%，在搅拌I分钟后即达到最高粘度的88%，溶解十分迅速，而且增粘能力强。在0.4%~1.0%浓度范围内，胡芦巴多糖胶的增粘能力与其浓度成直线关系。胡芦巴多糖胶的水溶性来源于半乳甘露聚糖分子所含的众多羟基。水分子与羟基之间形成氢键，使聚糖溶胀。而胡芦巴多糖胶的快速溶解性则与半乳甘露聚糖的高度支化有关。支化聚合物容易溶解，支化使聚合物分子间和分子内相互作用减弱，溶胀的凝胶易分散在水中形成溶液。胡芦巴多糖胶溶液粘度的稳定性好，分子结构中密集的D-半乳糖侧基从D-甘露糖主链上向外伸出，使聚糖分子在溶液中难以相互接近而聚沉，胡芦巴多糖胶水溶液遂得以稳定地存在。
[0003]目前美国页岩气开发大量使用瓜尔胶，导致瓜尔胶价格暴涨，2011年至2012年涨幅高达6倍多，导致货源不足，因此寻找瓜尔胶的替代品已迫在眉睫。胡芦巴多糖胶具有较高的粘度，可作为水基压裂中的悬浮剂和携带剂，有较低的摩擦阻力。另外，胡芦巴多糖胶还具有较高的稳定性， 在大排量和湍流状态下减阻作用更明显。胡芦巴多糖胶的低水不容物含量，使得破胶后的残渣含量低，对地层伤害小。因此，它是配制水基石油压裂液的理想材料。然而，目前工厂生产的胡芦巴多糖胶粉存在水不溶物含量高、粘度低等问题，因此亟需寻找一种胡芦巴多糖胶的改性方法，提高胡芦巴多糖胶表观粘度，降低水不溶物含量，可扩展其应用范围。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种胡芦巴多糖胶的改性方法，采用物理方法对胡芦巴多糖胶片进行改性处理，提高胡芦巴多糖胶表观粘度，降低水不溶物含量，从而扩展其应用范围。
[0005]为了实现本发明目的，本发明首先提供一种胡芦巴多糖胶的改性方法，所述改性方法包括以下步骤:
[0006]I)分级筛选:
[0007]采用30目和80目的标准筛对胡芦巴多糖胶片进行分级筛选，舍弃粒径小于80目的胶片，分别收集粒径大于30目、30-80目之间的胶片备用；
[0008]2)物理法改性:[0009]将粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片加入15%乙醇水溶液，真空干燥后粉碎，再用80目的标准筛进行筛选，收集粒径大于80目的胡芦巴多糖胶粉；
[0010]3)破壁增粘处理:
[0011]将步骤I)中收集的粒径在30-80目之间的胶片与步骤2)中收集的粒径大于80目的胶粉混合均匀，然后加入蒸馏水进行水合，水合结束后在三辊机上进行破壁增粘处理，即得改性后胡芦巴多糖胶。
[0012]其中，所述步骤2)中粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片与15%乙醇水溶液的固液比为1:1。
[0013]进一步地，所述步骤2)中粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片加入15%乙醇水溶液后，水合时间为Ih。
[0014]进一步地，所述步骤2)中真空干燥为在温度75°C下真空干燥5~lOmin。
[0015]所述步骤2)中真空干燥后的粉碎步骤在高速粉碎机中进行。
[0016]其中，所述步骤3)中混合均匀的胡芦巴多糖胶与蒸馏水的固液比为1:1。
[0017]进一步地，所述步骤3)中混合均匀的胡芦巴多糖胶加入蒸馏水进行水合，水合时间为Ih0
[0018]本发明还提供了一种利用前述改性方法得到的改性胡芦巴多糖胶。
[0019]本发明进一步提供了前述改性胡芦巴多糖胶在配制水基石油压裂液中的应用。
[0020]本发明的有益效果在于:
[0021]胡芦巴多糖胶在我国有比较广泛的分布，具有较低的摩擦阻性，可作为水基压裂液的的稠化剂。本发明所述改性方法通过物理法改性和破壁增粘处理大幅度的提高了胡芦巴多糖胶的表观粘度，较大的降低了胡芦巴多糖胶的水不溶物含量，采用15 %乙醇水溶液润湿处理胡芦巴多糖胶，在有效改变胚乳和种皮结合力的同时，避免了多糖胶的溶解流失，产品得率高，改性工艺过程简洁高效，易于实现，与现有多糖胶生产工艺具有良好的兼容性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述胡芦巴多糖胶的改性方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0024]实施例1胡芦巴多糖胶的改性
[0025]按照图1所示的胡芦巴多糖胶的改性方法工艺流程图，对胡芦巴多糖胶进行改性。
[0026]1、分级筛选:
[0027]采用30目和80目的标准筛对未改性的胡芦巴多糖胶片进行分级筛选，舍弃粒径小于80目的胶片，分别收集粒径大于30目、30-80目之间的胶片备用；
[0028]2、物理法改性:
[0029] 将粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片加入15%乙醇水溶液中水合，固液比为1:1，搅拌均匀，水合时间为lh，然后在75°C下真空干燥10分钟。趁热将烘干后的胶片在高速粉碎机中轻轻粉碎，再用80目的标准筛进行筛选，收集粒径大于80目的胡芦巴多糖胶粉；
[0030]3、破壁增粘处理:
[0031]将步骤I中收集的粒径在30-80目之间的胶片与步骤2中收集的粒径大于80目的胶粉混合均匀，然后加入蒸懼水进行水合，固液比为1:1，水合时间为Ih,水合结束后在三辊机上进行破壁增粘处理，即得改性后胡芦巴多糖胶。
[0032]实施例2胡芦巴多糖胶的改性后表观粘度与水不溶物含量的检测
[0033]1、对破壁增粘处理前的混合胶粉用高速离心机进行粉碎，取通过120目筛的胶粉，检测其表观粘度为134mPa.s，水不溶物含量为9.1%。
[0034]2、对破壁增粘处理后的胡芦巴多糖胶在高速离心机上进行粉碎，取通过120目筛的胶粉检测其表观粘度为241mPa.s，水不容物含量为8.7%。
[0035]对比例1
[0036]将实施例1中未改性的胡芦巴多糖胶片用高速离心机进行粉碎，取通过120目筛的胶粉，检测其表观粘度为134mPa.s，水不溶物含量为12.8%。
[0037]对比例2
[0038]取实施例1中未改性的胡芦巴多糖胶片，加入一定量的蒸馏水进行水合(固液比为1:1) lh。水合结束后在三辊机上进行破壁增粘处理，然后在高速离心机上进行粉碎，取通过120目筛的胶粉检测其表观粘度为215mPa.s，水不容物含量为12.7%。
[0039]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种胡芦巴多糖胶的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括以下步骤: 1)分级筛选: 采用30目和80目的标准筛对胡芦巴多糖胶片进行分级筛选，舍弃粒径小于80目的胶片，分别收集粒径大于30目、30-80目之间的胶片备用； 2)物理法改性: 将粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片加入15%乙醇水溶液，真空干燥后粉碎，再用80目的标准筛进行筛选，收集粒径大于80目的胡芦巴多糖胶粉； 3)破壁增粘处理: 将步骤I)中收集的粒径在30-80目之间的胶片与步骤2)中收集的粒径大于80目的胶粉混合均匀，然后加入蒸馏水进行水合，水合结束后在三辊机上进行破壁增粘处理，即得改性后胡芦巴多糖胶。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤2)中粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片与15%乙醇水溶液的固液比为1:1。
3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤2)中粒径大于30目的胡芦巴多糖胶片加入15%乙醇水溶液后，水合时间为lh。
4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤2)中真空干燥为在温度75°C下真空干燥5~lOmin。
5.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤2)中真空干燥后的粉碎步骤在高速粉碎机中进行。
6.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤3)中混合均匀的胡芦巴多糖胶与蒸馏水的固液比为1:1。
7.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤3)中混合均匀的胡芦巴多糖胶加入蒸馏水进行水合，水合时间为lh。
8.利用权利要求1-7任一项所述的改性方法得到的改性胡芦巴多糖胶。
9.权利要求8所述的改性胡芦巴多糖胶在配制水基石油压裂液中的应用。
【文档编号】C08B37/00GK104017097SQ201410193506
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】蒋建新, 于海龙, 段久芳, 孙达峰, 张卫明 申请人:北京林业大学