專利名稱：非晶顆粒態(tài)淀粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，具體地是一種制備同時(shí)具有非晶性和顆粒性的淀粉產(chǎn)品。該技術(shù)可在原淀粉和變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)使用，而由此生產(chǎn)的非晶顆粒態(tài)淀粉及非晶顆粒態(tài)變性淀粉產(chǎn)品則可以應(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)等廣泛的行業(yè)和領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淀粉是一種顆粒狀天然高分子，由植物通過光合作用合成，其基本組成成分是碳水化合物，淀粉類產(chǎn)品則主要是指淀粉和變性淀粉。目前，盡管淀粉類產(chǎn)品的種類繁多，但從物態(tài)性質(zhì)上都可以把其分成兩大類，其一是同時(shí)具有結(jié)晶性和顆粒性的多晶顆粒態(tài)產(chǎn)品；其二是既不具有結(jié)晶性又不具有顆粒性的非晶糊化態(tài)產(chǎn)品。
處于這兩種物態(tài)的淀粉及變性淀粉產(chǎn)品雖然已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，但是，它們在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上還是存在著較大的不足和缺陷。處于多晶顆粒態(tài)的淀粉同時(shí)具有結(jié)晶性和顆粒性，這種結(jié)構(gòu)和組成的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品保持著淀粉原有的顆粒結(jié)構(gòu)，因而容易對其進(jìn)行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理，可以生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品以滿足食品、制藥等行業(yè)的需要；多晶顆粒態(tài)淀粉的缺點(diǎn)在于其含有大量的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)的存在使淀粉顆粒結(jié)構(gòu)不均勻、滲透性差、吸附性低、化學(xué)反應(yīng)活性與生物反應(yīng)活性低、可加工性差，這就直接影響了產(chǎn)品的性能、制造成本和應(yīng)用領(lǐng)域。
處于非晶糊化態(tài)的淀粉產(chǎn)品，同時(shí)具有非晶性和糊化性，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；其缺點(diǎn)在于淀粉原有的顆粒結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，這就導(dǎo)致產(chǎn)品難于甚至無法進(jìn)行分離、純化和干燥，無法生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品，而直接影響該種淀粉產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品品種的增加以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。目前，只有預(yù)糊化淀粉等少數(shù)幾種非晶糊化態(tài)淀粉產(chǎn)品生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于鑒于多晶顆粒態(tài)淀粉和非晶糊化態(tài)淀粉的各自優(yōu)缺點(diǎn)，提供一種非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法。同時(shí)具有非晶性和顆粒性，就可以具有多晶顆粒態(tài)容易對其進(jìn)行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理，可以生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品以滿足食品、制藥等行業(yè)的需要的優(yōu)點(diǎn)，又可以具有非晶糊化態(tài)淀粉結(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、吸附性能好的優(yōu)點(diǎn)，所以，非晶顆粒態(tài)淀粉及變性淀粉產(chǎn)品將以其優(yōu)異的性能更加廣泛地應(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)明的目的還涉及該方法生產(chǎn)的非晶顆粒態(tài)淀粉。
本發(fā)明的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法包括對淀粉原料進(jìn)行交聯(lián)改性，然后進(jìn)行非晶化處理。
對淀粉原料進(jìn)行交聯(lián)化改性時(shí)，要求使其達(dá)到在非晶化處理過程中不糊化或只發(fā)生有限程度的膨脹；對其進(jìn)行非晶化處理可以采取加熱或加入強(qiáng)堿方式，以破壞顆粒中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而得到非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
因此，要求交聯(lián)劑的用量大于淀粉量的0.1％重量。
交聯(lián)劑可以是同時(shí)具有兩個(gè)反應(yīng)活性基團(tuán)的常規(guī)交聯(lián)劑。例如三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環(huán)氧氯丙烷等所述淀粉原料可以是普通的淀粉原料，例如以玉米、木薯、馬鈴薯、小麥、紅薯、綠豆、芭蕉芋等為原料加工生產(chǎn)的原淀粉。
所述淀粉原料還可以是變性淀粉，即對淀粉原料進(jìn)行了化學(xué)改性，但改性后的產(chǎn)品的顆粒性和結(jié)晶性保持不變。
所述非晶化處理是指將經(jīng)過交聯(lián)處理的淀粉在水分散系中加熱升溫到淀粉糊化溫度以上。糊化溫度約為60-70℃，此時(shí)的淀粉顆粒將完全失去其原有的結(jié)晶性，由多晶體系轉(zhuǎn)變成非晶體系，同時(shí)，還保持了完好的顆粒結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)了從多晶顆粒態(tài)到非晶顆粒態(tài)的轉(zhuǎn)變。
非晶化處理也可以指把經(jīng)過交聯(lián)處理的淀粉分散在強(qiáng)堿分散系中，或在水分散系中加入強(qiáng)堿，pH值達(dá)到11.5-14。使淀粉顆粒在強(qiáng)堿的溶脹作用下，發(fā)生有限程度的膨脹，此時(shí)的淀粉顆粒將完全失去其原有的結(jié)晶性，由多晶體系轉(zhuǎn)變成非晶體系，同時(shí)，還保持了完好的顆粒結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)了從多晶顆粒態(tài)到非晶顆粒態(tài)的轉(zhuǎn)變。
經(jīng)過非糊化和非晶化處理后的產(chǎn)品，可以進(jìn)一步通過分離、洗滌、純化、脫水、干燥、粉碎、篩分和包裝等后序工序的處理得到最終的非晶顆粒態(tài)產(chǎn)品。
本發(fā)明的非晶顆粒態(tài)淀粉的更具體的生產(chǎn)方法包括在恒溫于5-60℃的超級恒溫水浴反應(yīng)池或其它恒溫反應(yīng)器中，保持連續(xù)攪拌，把玉米淀粉用水調(diào)成1-50％濃度的均勻淀粉乳，調(diào)乳前在底水中溶解對絕干淀粉重量1-15％的無水硫酸鈉，用濃度1-5％的氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳的pH值為9-12，保持淀粉乳溫度為5-60℃且連續(xù)攪拌，緩慢加入0.05-15％的三氯氧磷，同時(shí)加入濃度為1-5％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應(yīng)0.1-5小時(shí)后用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3～6.5，將體系加熱升溫到70-100℃，保溫1-50分鐘非晶化處理合，過濾并用約20-50℃的水洗滌后，粉碎濾餅，在35-55℃的烘箱中或經(jīng)氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過80-120目篩得非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的非晶顆粒態(tài)淀粉之所以不同于傳統(tǒng)的淀粉和變性淀粉產(chǎn)品，其主要特征在于其同時(shí)具備非晶性和顆粒性。與多晶顆粒態(tài)淀粉相比較，多晶顆粒態(tài)淀粉中除了非晶結(jié)構(gòu)以外還含有大量的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，由于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的分子排列均勻，結(jié)構(gòu)緊密，這就導(dǎo)致了多晶顆粒態(tài)淀粉的結(jié)構(gòu)不均勻，反應(yīng)不均勻，可滲透性差，吸附性差、化學(xué)反應(yīng)活性和生物反應(yīng)活性低，生物降解速度慢，可加工性低等缺點(diǎn)。與非晶糊化態(tài)相比，非晶糊化態(tài)因其不含有結(jié)晶結(jié)構(gòu)而克服了因結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在而帶來的缺點(diǎn)，但是，因其在淀粉顆粒膨脹糊化過程中破壞了原有的顆粒結(jié)構(gòu)，而變得非常粘稠，這一方面給產(chǎn)品的干燥帶來了困難，另一方面，使產(chǎn)品在化學(xué)改性后無法進(jìn)行分離和純化，而大量化學(xué)雜質(zhì)的存在大大降低了非晶糊化態(tài)產(chǎn)品的品質(zhì)和應(yīng)用范圍，所以，到目前為止才只有預(yù)糊化淀粉等很少幾種非晶糊化態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)。
非晶顆粒態(tài)淀粉同時(shí)具有顆粒性和非晶性，即克服了因含有大量結(jié)晶結(jié)構(gòu)所帶來的結(jié)構(gòu)不均勻、滲透性低、吸附性差、化學(xué)與生物反應(yīng)活性低和加工性能差的缺點(diǎn)，又保持了顆粒性而容易干燥和純化。本發(fā)明的實(shí)施將給變性淀粉生產(chǎn)廠家?guī)碇苯拥慕?jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，給變性淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域如造紙、紡織、食品、化工、建材、農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)與領(lǐng)域帶來間接的經(jīng)濟(jì)效益。為人們的衣食住行以及為人類的生存與發(fā)展帶來更多的社會效益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在恒溫于30℃的超級恒溫水浴反應(yīng)池或其它恒溫反應(yīng)器中，保持連續(xù)攪拌，把玉米淀粉用水調(diào)成20％濃度的均勻淀粉乳，調(diào)乳前在底水中溶解對絕干淀粉重量2％的無水硫酸鈉，用濃度3％的氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳的pH值為11.50，保持淀粉乳溫度為30℃且連續(xù)攪拌，緩慢加入1％的三氯氧磷，同時(shí)加入濃度為3％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應(yīng)1小時(shí)后用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3，將體系加熱升溫到100℃，保溫50分鐘非晶化處理合，過濾并用50℃的水洗滌后，粉碎濾餅，在55℃的烘箱中或經(jīng)氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過120目篩得非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
實(shí)施例2在恒溫于60℃的超級恒溫水浴反應(yīng)池或其它恒溫反應(yīng)器中，保持連續(xù)攪拌，把玉米淀粉用水調(diào)成50％濃度的均勻淀粉乳，調(diào)乳前在底水中溶解對絕干淀粉重量1％的無水硫酸鈉，用濃度1％的氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳的pH值為9，保持淀粉乳溫度為50℃且連續(xù)攪拌，緩慢加入0.05％的三氯氧磷，同時(shí)加入濃度為1％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應(yīng)0.1小時(shí)后用1％的氫氧化鈉將pH值提高到14進(jìn)行非晶化處理1分鐘后，用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.5，過濾并用20℃的水洗滌，粉碎濾餅，在55℃的烘箱中或經(jīng)氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過120目篩得非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
實(shí)施例3在恒溫于5℃的超級恒溫水浴反應(yīng)池或其它恒溫反應(yīng)器中，保持連續(xù)攪拌，先在水中溶解0.1％的三偏磷酸鈉，再加入木薯淀粉用調(diào)成20％濃度的均勻淀粉乳，然后溶解對絕干淀粉重量15％的無水碳酸鈉，用濃度5％的氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳的pH值為12，保持淀粉乳溫度為30℃)且連續(xù)攪拌，同時(shí)加入濃度為1％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應(yīng)24小時(shí)后用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.5，將體系加熱升溫到70℃，保溫50分鐘非晶化處理合，過濾并用約20℃的水洗滌后，粉碎濾餅，在55℃的烘箱中或經(jīng)氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過100目篩得非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于是對淀粉原料進(jìn)行交聯(lián)改性，然后進(jìn)行非晶化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于交聯(lián)劑是同時(shí)含有兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)活性基團(tuán)的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑的用量大于淀粉量的0.1％重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于交聯(lián)劑是三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環(huán)氧氯丙烷其中一種，
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于所述淀粉原料是以玉米、木薯、馬鈴薯、小麥、紅薯、綠豆、芭蕉芋為原料加工的原淀粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于所述淀粉原料是變性淀粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于所述非晶化處理是指將經(jīng)過交聯(lián)處理的淀粉在水分散系中加熱升溫到淀粉糊化溫度以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于所述非晶化處理是把經(jīng)過交聯(lián)處理的淀粉分散在強(qiáng)堿分散系中，或在水分散系中加入強(qiáng)堿，其pH值達(dá)到11.5-14。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法，其特征在于包括在恒溫于5-60℃的超級恒溫水浴反應(yīng)池或其它恒溫反應(yīng)器中，保持連續(xù)攪拌，把玉米淀粉用水調(diào)成1-50％濃度的均勻淀粉乳，調(diào)乳前在底水中溶解對絕干淀粉重量1-15％的無水硫酸鈉，用濃度1-5％的氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳的pH值為9-12，保持淀粉乳溫度為5-60℃且連續(xù)攪拌，緩慢加入0.05-15％的三氯氧磷，同時(shí)加入濃度為1-5％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應(yīng)0.1-5小時(shí)后用硫酸或鹽酸中和到pH值為6.3～6.5，將體系加熱升溫到70-100℃，保溫1-50分鐘非晶化處理合，過濾并用約20-50℃的水洗滌后，粉碎濾餅，在35-55℃的烘箱中或經(jīng)氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過80-120目篩得非晶顆粒態(tài)淀粉產(chǎn)品。
8.權(quán)利要求1所述的方法生產(chǎn)的非晶顆粒態(tài)淀粉。
全文摘要
一種非晶顆粒態(tài)淀粉的制備方法,是對淀粉原料進(jìn)行交聯(lián)改性,然后進(jìn)行非晶化處理。本發(fā)明方法生產(chǎn)的非晶顆粒態(tài)淀粉同時(shí)具有非晶性和顆粒性,就可以具有多晶顆粒態(tài)容易對其進(jìn)行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理,可以生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品以滿足食品、制藥等行業(yè)的需要的優(yōu)點(diǎn),又可以具有非晶糊化態(tài)淀粉結(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、吸附性能好的優(yōu)點(diǎn),可廣泛地應(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。
文檔編號C08K3/00GK1346832SQ0112986
公開日2002年5月1日 申請日期2001年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月6日
發(fā)明者張本山, 高大維, 于淑娟, 曾新安 申請人:華南理工大學(xué)