專利名稱：高吸水性甘薯變性淀粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高吸水性甘薯變性淀粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
大多吸水性樹脂是以玉米和木薯等淀粉為主要原料、通過接枝共聚而形成的高分子化合物。它無毒，對(duì)皮膚無刺激，在自然界中容易降解。在農(nóng)業(yè)方面，涂布在種子外面可明顯提高干旱地區(qū)種子的發(fā)芽率；在醫(yī)用、衛(wèi)生方面可用作衛(wèi)生巾、嬰兒尿布及軟膏、霜?jiǎng)┑鹊幕|(zhì)材料?，F(xiàn)有的制備方法往往步驟復(fù)雜、反應(yīng)要求條件高，制備出的變性淀粉吸水性不強(qiáng)，且成本較高。我國(guó)甘薯的產(chǎn)量較高，甘薯的深加工也需要科技工作者進(jìn)行深入研究，為甘薯的深加工找到新的出路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用甘薯淀粉為原料制作的高吸水性甘薯變性淀粉，該變性淀粉具有很強(qiáng)的吸水性，且無毒、對(duì)皮膚無刺激，在自然界中容易降解。另夕卜，還提供該高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，利用該制備方法可制備出符合要求的高吸水性甘薯變性淀粉，且制備步驟簡(jiǎn)單、原料價(jià)格低廉、反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物可以回收利用，對(duì)環(huán)境無污染。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高吸水性甘薯變性淀粉，其制備方法包括以下步驟:(I)將甘薯干淀粉加入反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至80-95°C后，繼續(xù)攪拌10-30min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至50-55°C備用；(2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入分散劑和分散穩(wěn)定劑，在50—55°C條件下攪拌20-30min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散；(3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑、聚合單體、交聯(lián)齊IJ，在50-55°C條件下攪拌至有凝膠狀固體析出后，再繼續(xù)攪拌20-30min，停止加熱，靜置；(4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，用無水乙醇洗滌2-3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100-105°C ；(5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉。具體說，本發(fā)明所述高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法包括以下步驟:(1)將10份甘薯干淀粉加入反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50—150份無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至80—95°C后，繼續(xù)攪拌10 — 30min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至50—55°C備用；(2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入100— 300份分散劑和0.5 — 0.8份分散穩(wěn)定劑，在50— 55°C條件下攪拌20— 30min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散；
(3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑0.1-0.3份，聚合單體30-40份，交聯(lián)劑0.02—0.03份，在50— 55°C條件下攪拌至有凝膠狀產(chǎn)物析出后，再繼續(xù)攪拌20— 30min，停止加熱，靜置；(4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，用無水乙醇洗滌2— 3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100— 105°C ；(5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉。作為本發(fā)明的優(yōu)化，所述的反應(yīng)釜的內(nèi)膽材料為塑料或搪瓷。步驟(2)中所述的分散劑為環(huán)己烷或正己烷，優(yōu)選環(huán)己烷；所述的分散穩(wěn)定劑為吐溫-80或Span60，優(yōu)選吐溫-80。步驟(3)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或亞硫酸氫鈉，優(yōu)選過硫酸銨；聚合單體為丙烯酸和丙烯酰胺的混合物，可用的聚合單體還有丙烯腈、乙酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，它們可以單獨(dú)使用，也可混合使用，本發(fā)明優(yōu)選丙烯酸和丙烯酰胺的混合物；交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或三氯氧磷和三偏磷酸鈉，本發(fā)明優(yōu)選N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。所述的聚合單體丙烯酸和丙烯酰胺的質(zhì)量比為1: (0.9-1.1)。步驟(3)中引發(fā)劑、聚合單體、交聯(lián)劑的加入順序?yàn)?先加入引發(fā)劑，再加入聚合單體，最后加入交聯(lián)劑。步驟(4)所述的每次的洗滌為用100— 200份無水乙醇進(jìn)行洗滌。為簡(jiǎn)便說明問題起見，以下對(duì)本發(fā)明所述高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法均簡(jiǎn)稱為本方法。在本辦法中，淀粉糊化步驟對(duì)甘薯變性淀粉吸液能力影響較大。實(shí)驗(yàn)表明，在糊化溫度一定時(shí)，糊化用水量是一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)糊化用水量由小變大時(shí)，甘薯變性淀粉吸液能力是先由小變大，到達(dá)最大值后又由大變小。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是因?yàn)楫?dāng)?shù)矸酆盟枯^低時(shí)，淀粉糊的粘度較高，在接枝共聚的反應(yīng)中聚合單體擴(kuò)散困難，影響了接枝共聚反應(yīng)的進(jìn)行，從而導(dǎo)致甘薯變性淀粉吸液能力不強(qiáng)；隨著糊化用水量的增加，淀粉糊的粘度降低，反應(yīng)系統(tǒng)的傳質(zhì)阻力減小，有利于聚合單體的擴(kuò)散和自由基的引發(fā)及鏈的增長(zhǎng)，從而使甘薯變性淀粉的吸液能力增強(qiáng)。當(dāng)糊化用水量增大到一定數(shù)值后，若繼續(xù)增加用水量，則由于反應(yīng)物濃度的降低，減少了淀粉和聚合單體與引發(fā)劑的接觸幾率，從而影響了接枝共聚反應(yīng)的發(fā)生，最終使甘薯變性淀粉的吸液能力下降。因此，甘薯淀粉和糊化用水量存在一個(gè)最佳比例。實(shí)驗(yàn)表明，甘薯淀粉與糊化用水量的最佳比例為:1: (5 —15)。在本方法中，聚合單體的用量影響甘薯變性淀粉的吸液能力。其最佳用量為:聚合單體與淀粉的質(zhì)量比為(3-4):1。超出此范圍，甘薯變性淀粉的吸液能力均較低。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是因?yàn)楫?dāng)聚合單體用量過少時(shí)，甘薯變性淀粉的接枝鏈較短，不能夠形成很好的吸水網(wǎng)絡(luò)，從而使甘薯變性淀粉的吸液率不高。隨著接枝聚合單體用量的增加，接枝鏈逐漸增長(zhǎng)，吸水網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，從而使甘薯變性淀粉吸液能力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)接枝聚合單體超過最佳用量后，若繼續(xù)增加聚合單體的用量，則聚合單體間的均聚反應(yīng)又影響了吸水網(wǎng)絡(luò)的形成，最終又使甘薯變性淀粉的吸液 能力下降。在本方法中，引發(fā)劑的最佳用量為占聚合單體的0.25 —1%。引發(fā)劑用量過低或過高均會(huì)使甘薯變性淀粉的吸液能力下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)引發(fā)劑用量低于聚合單體用量的0.25%時(shí)，隨著引發(fā)劑用量的提高，甘薯變性淀粉的吸液能力逐步提高；當(dāng)引發(fā)劑用量高于聚合單體的1%后，隨著引發(fā)劑用量的再提高，甘薯變性淀粉的吸液能力逐步降低。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是因?yàn)楫?dāng)引發(fā)劑用量較小時(shí)，接枝共聚的活性中心較少，甘薯變性淀粉的接枝鏈較短，不能形成吸水性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使甘薯變性淀粉的吸液能力較低；當(dāng)引發(fā)劑用量超過聚合單體的1%后，繼續(xù)增加引發(fā)劑用量時(shí)，由于接枝聚合單體的均聚反應(yīng)又使吸水性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難以形成，從而使甘薯變性淀粉的吸液能力下降。引發(fā)劑先于聚合單體加入到混合液中，這樣可避免聚合單體過度發(fā)生均聚反應(yīng)。本方法制得的高吸水性變性淀粉是以天然甘薯淀粉分子為骨架，通過接枝共聚而形成的高分子，這種高分子化合物仍保持了天然高分子的特點(diǎn)，對(duì)人體無毒，無刺激。由于淀粉分子的基本單元為葡萄糖脫水殘基，因而容易被微生物代謝，使得在自然界中容易降解。綜上所述，本方法制備步驟簡(jiǎn)單、原料價(jià)格低廉、反應(yīng)條件溫和，制備出的甘薯變性淀粉具有很強(qiáng)的吸水性，且無毒、對(duì)皮膚無刺激，在自然界中容易降解。本方法生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的濾液主要成分為環(huán)己烷，產(chǎn)生的洗滌液的主要成分為乙醇，均可使用精餾塔實(shí)現(xiàn)完全回收利用。因此，本方法對(duì)環(huán)境無污染。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:實(shí)施例1:高吸水性變性淀粉，經(jīng)以下步驟制得:(I)將10份甘薯干淀粉加入內(nèi)膽材料為塑料的反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50份無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至80°C后，繼續(xù)攪拌lOmin，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至50°C備用；(2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入100份分散劑環(huán)己烷和0.5份分散穩(wěn)定劑吐溫-80，在50°C條件下攪拌20min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散；(3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑過硫酸銨0.1份，聚合單體丙烯酸和丙烯酰胺(質(zhì)量比為1: 0.9)混合物30份，交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.02份，在50°C條件下攪拌至有凝膠狀產(chǎn)物析出后，再繼續(xù)攪拌20min，停止加熱，靜置；(4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，每次用100份無水乙醇洗滌，洗滌2—3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100— 105°C ；(5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉，過篩時(shí)可以根據(jù)最終用途選擇目數(shù)大小。實(shí)施例2:高吸水性變性淀粉，經(jīng)以下步驟制得:(I)將10份甘薯干淀粉加入內(nèi)膽材料為搪瓷的反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入100份無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至90°C后，繼續(xù)攪拌20min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至53°C備用；(2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入200份分散劑環(huán)己烷和0.7份分散穩(wěn)定劑吐溫-80，在52°C條件下攪拌25min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散；
(3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑過硫酸銨0.2份，聚合單體丙烯酸和丙烯酰胺(質(zhì)量比為1:1)混合物35份，交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.025份，在53°C條件下攪拌至有凝膠狀產(chǎn)物析出后，再繼續(xù)攪拌25min，停止加熱，靜置；(4 )將步驟(3 )所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，每次用150份無水乙醇洗滌，洗滌2_3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100-105°C ；(5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉，過篩時(shí)可以根據(jù)最終用途選擇目數(shù)大小。實(shí)施例3:高吸水性變性淀粉，經(jīng)以下步驟制得:(I)將10份甘薯干淀粉加入內(nèi)膽材料為搪瓷的反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入150份無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至95°C后，繼續(xù)攪拌30min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至55°C備用；(2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入300份分散劑環(huán)己烷和0.8份分散穩(wěn)定劑吐溫-80，在55°C條件下攪拌30min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散；(3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑過硫酸銨0.3份，聚合單體丙烯酸和丙烯酰胺(質(zhì)量比為1:1.1)混合物40份，交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.03份，在55°C條件下攪拌至有凝膠狀產(chǎn)物析出后，再繼續(xù)攪拌30min，停止加熱，靜置；(4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，每次用200份無水乙醇洗滌，洗滌2—3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥 溫度控制在100— 105°C ；(5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉，過篩時(shí)可以根據(jù)最終用途選擇目數(shù)大小。
權(quán)利要求
1.一種高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，包括以下步驟: (1)將甘薯干淀粉加入反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至80— 95°C后，繼續(xù)攪拌10 — 30min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至50— 55°C備用； (2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入分散劑和分散穩(wěn)定劑，在50—55°C條件下攪拌20— 30min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散； (3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑、聚合單體、交聯(lián)劑，在50— 55°C條件下攪拌至有凝膠狀固體析出后，再繼續(xù)攪拌20— 30min，停止加熱，靜置； (4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，用無水乙醇洗滌2—3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100— 105°C ； (5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將10份甘薯干淀粉加入反應(yīng)釜后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50—150份無離子水，在攪拌狀態(tài)下緩慢升溫至80—95°C后，繼續(xù)攪拌10 — 30min，得甘薯淀粉糊化液，冷卻至50—55°C備用; (2)向步驟(I)所制備的甘薯淀粉糊化液中加入100—300份分散劑和0.5—0.8份分散穩(wěn)定劑，在50— 55°C條件下攪拌20— 30min，使分散劑與甘薯淀粉糊化液充分混合分散； (3)在攪拌狀態(tài)下，向步驟(2)所制得的混合液中依次加入引發(fā)劑0.1-0.3份，聚合單體30-40份，交聯(lián)劑0.02—0.03份，在50— 55°C條件下攪拌至有凝膠狀產(chǎn)物析出后，再繼續(xù)攪拌20-30min，停止加熱，靜置； (4)將步驟(3)所制得的凝膠狀產(chǎn)物分離后，用無水乙醇洗滌2-3次后轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，干燥溫度控制在100-105°C ； (5)將步驟(4)干燥后的產(chǎn)物粉碎、過篩后即得高吸水性甘薯變性淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:所述的反應(yīng)釜的內(nèi)膽材料為塑料或搪瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的分散劑為環(huán)己烷或正己烷，所述的分散穩(wěn)定劑為吐溫-80或Span60。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或亞硫酸氫鈉、聚合單體為丙烯酸和丙烯酰胺的混合物、交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或三氯氧磷和三偏磷酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:所述的聚合單體丙烯酸和丙烯酰胺的質(zhì)量比為1: (0.9-1.1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(3)中引發(fā)劑、聚合單體、交聯(lián)劑的加入順序?yàn)?先加入引發(fā)劑，再加入聚合單體，最后加入交聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述的每次的洗滌為用100—200份無水乙醇進(jìn)行洗滌。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一8任一所述的高吸水性甘薯變性淀粉的制備方法制得的高吸水性甘薯變性淀粉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高吸水性甘薯變性淀粉及其制備方法，本制備方法的化學(xué)反應(yīng)原理是對(duì)天然甘薯淀粉的分子進(jìn)行接枝共聚和交聯(lián)形成網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu)，接枝聚合單體優(yōu)選為丙烯酸和丙烯酰胺，引發(fā)劑優(yōu)選過硫酸銨，交聯(lián)劑優(yōu)選N,N-亞甲基雙丙烯酰胺。本方法的工藝步驟簡(jiǎn)單，原料價(jià)格低廉，反應(yīng)條件溫和，所制備的高吸水性甘薯變性淀粉具有很高的吸水能力，無毒，對(duì)人體無刺激，在自然條件下容易降解。本方法的工藝步驟中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要成分為環(huán)己烷和乙醇，利用精餾塔可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)己烷和乙醇的完全回收利用。
文檔編號(hào)C08F220/56GK103087266SQ20131005458
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者鄭桂富 申請(qǐng)人:鄭桂富