專(zhuān)利名稱(chēng)：后交聯(lián)法制備結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淀粉顆粒的制備方法，具體地是一種后交聯(lián)法制備結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒的方法。
背景技術(shù)：
淀粉類(lèi)產(chǎn)品從物態(tài)性質(zhì)上可以分成兩大類(lèi)，其一，是保持天然原淀粉顆粒特性的顆粒態(tài)產(chǎn)品，如各種原淀粉和大部分變性淀粉；其二，是已經(jīng)發(fā)生糊化并破壞了原淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的糊化態(tài)產(chǎn)品，如預(yù)糊化淀粉和麥芽糊精等。顆粒態(tài)淀粉還可以進(jìn)一步劃分為多晶顆粒態(tài)和非晶顆粒態(tài)淀粉。
處于多晶顆粒態(tài)的淀粉優(yōu)點(diǎn)是保持了淀粉原有的顆粒結(jié)構(gòu)，容易進(jìn)行分離、純化、脫水和干燥，可以生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品，以滿足食品、制藥等行業(yè)的對(duì)原料衛(wèi)生與安全方面的嚴(yán)格要求；多晶顆粒態(tài)淀粉的缺點(diǎn)是含有大量的結(jié)晶體，顆粒結(jié)構(gòu)不均勻、滲透性差、吸附性低、包埋能力差、化學(xué)和生物反應(yīng)活性低、可加工性差，產(chǎn)品的性能和應(yīng)用領(lǐng)域受到直接的影響。
非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品克服了多晶態(tài)的缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于只含有非晶結(jié)構(gòu)不含有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)均勻、滲透性好、化學(xué)和生物反應(yīng)活性高、可加工性好、易生物降解和消化吸收。
目前已經(jīng)報(bào)道的非晶顆粒態(tài)淀粉都是采用先交聯(lián)，后非晶化的工藝方法制備。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效的抑制和防止淀粉顆粒的糊化和膨脹；缺點(diǎn)是只能獲得膨脹程度較低的非晶態(tài)淀粉顆粒，無(wú)法控制淀粉顆粒膨脹的程度和獲得膨脹程度較大的非晶態(tài)淀粉顆粒，同時(shí)，也無(wú)法防止已經(jīng)膨脹的淀粉顆粒在干燥過(guò)程中發(fā)生的明顯收縮，因此，所制備的淀粉顆粒松散程度低，形成的分子微孔和空間小，吸附容量和包埋能力也較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于先交聯(lián)后非晶化的技術(shù)方法的不足和缺陷，提供了一種先非晶化膨脹后交聯(lián)改性的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法。具體包括先對(duì)淀粉顆粒進(jìn)行非晶化和松散化膨脹處理，并控制達(dá)到需要的膨脹程度，然后，再通過(guò)交聯(lián)化學(xué)改性的方法來(lái)固定顆粒的大小與形狀，增加顆粒強(qiáng)度的方法，從而制備結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。該技術(shù)可在淀粉或變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用，所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品，不僅具有較高的化學(xué)與生物反應(yīng)活性，而且具有優(yōu)良的吸附、包埋和可加工特性，可以廣泛的應(yīng)用于食品、造紙、紡織、建材、化工、制藥、石油、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和礦業(yè)等行業(yè)和領(lǐng)域。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒的制備方法包括對(duì)淀粉原料先進(jìn)行非晶化膨脹處理，然后再進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)改性及干燥、粉碎處理等制備過(guò)程。
對(duì)淀粉原料先進(jìn)行非晶化膨脹處理，可以采取加熱或加入強(qiáng)堿方法，以破壞淀粉顆粒中原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同時(shí)，使顆粒的體積膨脹到需要控制的程度，然后，再對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)改性，通過(guò)在淀粉顆粒內(nèi)部和表面形成的交聯(lián)化學(xué)鍵，來(lái)固定膨脹后的淀粉顆粒的大小和形狀，增強(qiáng)其強(qiáng)度，使其在干燥和粉碎、篩分等后處理過(guò)程中不發(fā)生明顯的收縮和破碎，最終得到結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
所述淀粉原料可以是普通的工業(yè)淀粉產(chǎn)品，例如以玉米、木薯、馬鈴薯、小麥等植物種子、根、莖和果實(shí)為原料加工生產(chǎn)的天然原淀粉。還可以是仍然保持顆粒狀的變性淀粉，即對(duì)淀粉原料進(jìn)行了化學(xué)、物理和生物改性加工或處理，但改性后的產(chǎn)品仍然保持淀粉原有的顆粒狀形態(tài)。其中，化學(xué)改性處理可以包括酸變性、氧化、醚化和酯化等化學(xué)處理方法。
所述加熱非晶化膨脹處理是指將淀粉原料分散在水、鹽溶液等水溶液或乙醇等有機(jī)溶液中成均勻淀粉乳，然后，加熱升溫到70-100℃，此時(shí)的淀粉顆粒將失去其原有的結(jié)晶性，由多晶體系轉(zhuǎn)變成非晶體系，同時(shí)發(fā)生顆粒體積的膨脹，通過(guò)控制淀粉懸浮液的液固比、加熱的溫度、鹽和有機(jī)溶劑的濃度，可以控制淀粉顆粒的膨脹到需要的程度。
所述加堿非晶化膨脹處理是指將淀粉原料分散在水、鹽溶液等水溶液或乙醇等有機(jī)溶液中成均勻淀粉乳，然后，加入強(qiáng)堿溶液，調(diào)節(jié)pH到11-14，此時(shí)的淀粉顆粒將失去其原有的結(jié)晶性，由多晶體系轉(zhuǎn)變成非晶體系，同時(shí)發(fā)生顆粒體積的膨脹，通過(guò)過(guò)控制淀粉懸浮液的液固比、加堿量和pH值、鹽和有機(jī)溶劑的濃度，可以控制淀粉顆粒的膨脹到需要的程度。
所述對(duì)淀粉顆粒的交聯(lián)化學(xué)改性是指在已經(jīng)發(fā)生和完成非晶化膨脹處理的淀粉懸浮液中加入交聯(lián)試劑，并通過(guò)控制交聯(lián)劑劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值和反應(yīng)時(shí)間等條件，使淀粉分子與交聯(lián)試劑分子之間發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)。在淀粉顆粒內(nèi)部和表面形成的交聯(lián)化學(xué)鍵，來(lái)固定膨脹后的淀粉顆粒的大小和形狀，增強(qiáng)其強(qiáng)度使其在干燥和粉碎等后處理過(guò)程中不發(fā)生明顯的收縮和破碎，最終得到結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
所述交聯(lián)劑可以是三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、己二酸和甲醛等同時(shí)具有兩個(gè)可以和淀粉分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)的各種交聯(lián)劑，交聯(lián)劑的用量為淀粉重量的0.01％-20％。
經(jīng)過(guò)非晶化膨脹處理和交聯(lián)化學(xué)改性處理的結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品，可以進(jìn)一步通過(guò)分離、洗滌、脫水、干燥、粉碎、篩分和包裝等后序工序的處理得到最終的結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒與現(xiàn)有的的先交聯(lián)再非晶化產(chǎn)品相比，不僅保持了均勻的非晶顆粒結(jié)構(gòu)，而且，能獲得顆粒膨脹程度大，更松散和更穩(wěn)定和更堅(jiān)固的淀粉顆粒，顆粒中所形成的分子微孔和空間大，結(jié)構(gòu)松散，滲透性高，具有更高的吸附容量和更強(qiáng)的包埋能力，同時(shí)，還可以形成較大的化學(xué)交聯(lián)鍵骨架，增強(qiáng)松散顆粒的強(qiáng)度，減少干燥時(shí)產(chǎn)生的顆粒收縮。所以，本發(fā)明的實(shí)施將給變性淀粉生產(chǎn)廠家和變性淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入原玉米淀粉，調(diào)成20％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到70℃，保溫60分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑三氯氧磷與淀粉的反應(yīng)條件，降低溫度到30℃，加入氫氧化鈉溶液提高pH值到11，然后，加入1％的三氯氧磷進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，4小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例21、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入原木薯淀粉，調(diào)成50％濃度的均勻淀粉乳；2、先加堿非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加入50％的氫氧化鈉溶液提高pH值到11，保持60分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑三偏磷酸鈉與淀粉的反應(yīng)條件，升溫到60℃，保持pH值到11，然后，加入0.01％的三偏磷酸鈉進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，5小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.4，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例31、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入原馬鈴薯淀粉，調(diào)成40％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到100℃，保溫11分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑己二酸與淀粉的反應(yīng)條件，降低溫度到50℃，加入氫氧化鈉溶液提高pH值到9，然后，加入20％的己二酸進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，3小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例41、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入原小麥淀粉，調(diào)成5％濃度的均勻淀粉乳；2、先加堿非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加入20％的氫氧化鉀溶液提高pH值到11，保持50分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷與淀粉的反應(yīng)條件，升溫到50℃，保持pH值到12，然后，加入10％的環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)反應(yīng)，2小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.5，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例51、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入羧甲基馬鈴薯淀粉，調(diào)成1％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到70℃，保溫12分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷與淀粉的反應(yīng)條件，保持溫度到80℃，加入氫氧化鈉溶液提高pH值到12，然后，加入20％的環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，3小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.5，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例61、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入酸變性玉米淀粉，調(diào)成20％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到90℃，保溫45分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑甲醛與淀粉的反應(yīng)條件，保持溫度到90℃，加入鹽酸調(diào)整pH值到2.0，然后，加入0.1％的甲醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，5小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用氫氧化鈉溶液中和到pH值為6.3，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例71、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入氧化變性木薯淀粉，調(diào)成35％濃度的均勻淀粉乳；2、先加堿非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加入30％的氫氧化鈉溶液提高pH值到13，保持1分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑三偏磷酸鈉與淀粉的反應(yīng)條件，升溫到45℃，保持pH值到11，然后，加入1％的三偏磷酸鈉進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，1小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例81、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入羥丙基醚化糯玉米淀粉，調(diào)成35％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到100℃，保溫60分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑三偏磷酸鈉與淀粉的反應(yīng)條件，升溫到100℃，保持pH值到11，然后，加入5％的三偏磷酸鈉進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，5小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.4，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例91、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪半，加入醋酸酯化小麥淀粉，調(diào)成30％濃度的均勻淀粉乳；2、先加堿非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加入25％的氫氧化鈉溶液提高pH值到14，保持60分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑三氯氧磷與淀粉的反應(yīng)條件，降低溫度到20℃，加入氫氧化鈉溶液提高pH值到13，然后，加入0.01％的三氯氧磷進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，1小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例101、調(diào)乳在反應(yīng)器中加入適量底水，保持連續(xù)攪拌，加入玉米磷酸酯化變性淀粉，調(diào)成25％濃度的均勻淀粉乳；2、先加熱非晶化膨脹將調(diào)好的淀粉乳加熱升溫到95℃，保溫60分鐘完成淀粉顆粒的非晶化和膨脹處理；3、后交聯(lián)固定化根據(jù)交聯(lián)劑己二酸與淀粉的反應(yīng)條件，降低溫度到50℃，加入氫氧化鈉溶液提高pH值到9，然后，加入10％的己二酸進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，3小時(shí)后完成交聯(lián)化學(xué)改性，同時(shí)完成了對(duì)淀粉顆粒的大小與形狀的固定和強(qiáng)化。
4、后續(xù)處理用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.5，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，最后制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種后交聯(lián)法制備結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒的方法，其特征在于包括以下步驟(1)配置淀粉乳將淀粉原料分散到水或鹽水或乙醇溶液中，調(diào)制成質(zhì)量濃度為1～50％的均勻淀粉乳；(2)非晶化處理將淀粉乳攪拌并加熱到70～100℃或加堿水溶液提高pH到11～14， 保持0.1～2小時(shí)，淀粉顆粒受熱或堿作用發(fā)生膨脹轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)；(3)后交聯(lián)固定化加入交聯(lián)劑，調(diào)節(jié)pH值到2-13，在20-100℃下行交聯(lián)反應(yīng)1-5小時(shí)；(4)后續(xù)處理中和到pH值為6.3～6.5，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，制得結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述淀粉原料是以玉米、木薯、馬鈴薯、小麥中的一種或一種以上植物種子、根、莖和果實(shí)為原料生產(chǎn)得到的天然原淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述淀粉原料是天然原淀粉經(jīng)酸變性、氧化變性、醚化變性或酯化變性得到的化學(xué)變性淀粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑是三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、己二酸或甲醛，其用量為淀粉重量的0.01％-20％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種后交聯(lián)法制備結(jié)構(gòu)松散的非晶淀粉顆粒的方法，包括配置淀粉乳將淀粉原料分散到水或鹽水或乙醇溶液中，調(diào)制成質(zhì)量濃度為1～50％的均勻淀粉乳；非晶化處理將淀粉乳攪拌并加熱到70～100℃或加堿水溶液提高pH到11～14，保持0.1～2小時(shí)，淀粉顆粒受熱或堿作用發(fā)生膨脹轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)；后交聯(lián)固定化加入交聯(lián)劑，調(diào)節(jié)pH值到2－13，在20－100℃下行交聯(lián)反應(yīng)1－5小時(shí)；后續(xù)處理中和到pH值為6.3～6.5，水洗，過(guò)濾，粉碎濾餅，干燥，篩分，包裝，制得的非晶淀粉顆粒膨脹程度大，顆粒中所形成的分子微孔和空間大，結(jié)構(gòu)松散，滲透性高，具有更高的吸附容量和更強(qiáng)的包埋能力。
文檔編號(hào)C08L3/02GK101024699SQ200710026568
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者張本山, 王斌 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)