一种酸解变性淀粉及其制备方法

专利名称：一种酸解变性淀粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种酸解变性淀粉及其制备方法。
背景技术：
酸解淀粉也叫酸化淀粉。在国际上也有多种名称酸转化淀粉(Aeid Conversio,、 Stareh)或酸变性淀粉(Aeid Modfied St 一 arch)，但在工业上常称为易煮淀粉 (ThinBoilliog Stareh)。主要是利用酸对淀粉分解得到的产物。酸解淀粉已有很久历史， 早在1886年就有用盐酸处理天然淀粉。主要是利用酸对淀粉大分子分解得到的产物。现 在工业上有各种流度的酸变性淀粉，应用于许多行业。美国的变性淀粉消耗量中，70%是酸 解淀粉。2008年我国印染布产量494亿米，浆纱上浆浆料用量大于60万吨，变性淀粉占 70%约42万吨，PVA占21%，聚丙烯酸类占10%。在食品工业中，变性淀粉可用作增稠剂、 粘结剂、乳化剂、充填剂、增浊剂、斌型剂等。广泛应用于方便面、火腿肠、调味料、冷冻食品、 饮料等的生产，年用量约100万吨。酸解淀粉是一类很重要的工业用变性淀粉，国外在60年代开始工业化。经过近几 年的研制、开发，我国生产酸解淀粉的技术水平已达到国际水平，所生产的产品广泛应用于 纺织、食品等行业中。酸解淀粉的生产工艺有2种湿法和干法。湿法是将盐酸(或硫酸等其他无机 酸)溶解于水中，在搅拌下逐渐加入淀粉浆，在一定的温度下搅拌反应一定的时间，然后用 稀氢氧化钠中和到PH6. 5 7. 5，过滤、水洗，干燥后得到酸解淀粉。干法是将干淀粉与经 过稀释的盐酸(或硫酸等其他无机酸)混合搅拌大约半小时后，于干法反应器中保持一定 的温度，反应一定的时间，即得到酸解淀粉。上述两种工艺相比较，干法最大优点是没有三 废，但对反应器的结构要求很高，在反应过程中传热，传质都要求十分均勻，而且没有办法 除去杂质，难以保证产品质量。湿法其优点是产品杂技少，质量稳定，缺点是有一定量的污 水排出。生产酸解淀粉的原料有木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉等。常用的(鲜)木薯淀 粉的生产工艺流程见图1，一般分为五个主要工段第一个原料清洗去皮；第二个分切、 磨碎；第三个筛分、分离；第四个精制；第五个脱水干燥。木薯淀粉因中国木薯收获期的原因分为“鲜木薯淀粉、干木薯片淀粉、储池淀粉”。 由于我国的鲜木薯收获期仅为100天左右，许多淀粉加工厂为延长生产期，在鲜木薯收获 期尽量多木薯，进行完第三个工段后，将得到的淀粉浆直接放进储粉池储存。储粉池中注 水，覆盖淀粉浆，每15天换一次水，保存0. 5-8个月，该处于储存期的淀粉浆即为“储池淀粉 浆”。鲜木薯收获期结束后，可陆续将“储池淀粉浆”抽出，经过“分离、精制、脱水、干燥”，得 到“储池淀粉”。“储池淀粉”的生产工艺流程见图2。“储池淀粉浆”或“储池淀粉”进行“精 分离”和“变性反应”，得到变性淀粉产品。但由于“储池淀粉”和鲜木薯淀粉还是存在一定 性能差异(见表1)，用“储池淀粉浆”或“储池淀粉”制备的变性淀粉和用鲜木薯制备的变 性淀粉性能尚有差距，工厂只能低价销售，而且销售量不大。
表1储池淀粉与鲜木薯淀粉性能 显然，鲜木薯淀粉的性能比“储池淀粉”的性能好，但在鲜木薯收获期过后，鲜木 薯淀粉的原料缺乏，价格也上涨，而木薯淀粉与其他淀粉原料(如马铃薯淀粉、玉米淀粉) 比，其“先天性”的支链淀粉含量高、蛋白质等杂质少的优势依然存在，这时采样“木薯储池 淀粉”生产变性淀粉仍有市场及应用的优势。

发明内容
本发明的目的是提供一种酸解变性淀粉及其制备方法。本发明提供的生产酸解变性淀粉的方法，包括如下步骤(1)将“储池淀粉浆”和/或“储池淀粉”与水混合，得到淀粉浆甲，所述淀粉浆甲 中淀粉的质量百分含量为30-50% ；所述“储池淀粉浆”为将新鲜木薯清洗、去皮、分切、磨碎、筛分、分离得到淀粉浆 乙，将淀粉浆乙用水覆盖保存，保存0. 5-8个月的淀粉浆乙即为“储池淀粉浆”；所述“储池 淀粉”为将所述“储池淀粉浆”分离、精制、脱水、干燥得到的淀粉；(2)在步骤(1)得到的淀粉浆甲中加入盐酸，35-60°C、反应30-180分钟；盐酸的 加入量为所述淀粉浆甲中淀粉质量的3-25% ；(3)将步骤(2)的反应产物调pH为6. 0-8. 0 ；(4)将步骤(3)的反应产物进行后处理，得到酸解变性淀粉。步骤(1)中，所述淀粉浆甲中淀粉的质量百分含量可为30-40%或40-50%，如 30%、40%或 50%。
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所述步骤⑵中所述反应的温度可为35-45°C或45-60°C，如35°C、45°C或60°C ； 所述反应的时间可为30-70分钟或70-180分钟，如30分钟、70分钟或180分钟。所述步骤(2)中盐酸的加入量可为所述淀粉浆甲中淀粉质量的3-8%或8-25%， 如 3%、8%或 25%。所述步骤(3)中，pH可为 6. 0-7.0 或 7. 0-8.0，如 6.0、7.0 或 8.0。所述后处理可为将步骤(4)的反应产物去除杂质和干燥(如分离、精制、脱水、干 燥等)。所述干燥后，所述酸解变性淀粉的含水量可为14% (质量百分含量)以下。以上任一所述方法制备得到的酸解变性淀粉也属于本发明的保护范围。本发明的应用领域如下(1)木薯酸解变性淀粉产品品质的特殊性木薯酸解变性淀粉生产行业与其它行业有一个很大的区别就在于它的产品品质 的评判直接取决于应用效果，在这个应用领域和应用条件下，应用效果能满足(符合)要求 的就是好产品。因此本发明的产品的性能是根据造纺织、食品等行业的专用要求而制定而 设计的，有明确的针对性的专用性。(2)作为纺织行业浆料的应用木薯酸解变性淀粉属于环保绿色产品，对棉麻纤维粘附性能好，并具有降低浆液 粘度、提高热粘度稳定性的作用。(3)作为食品行业的应用木薯酸解变性淀粉作为食品添加剂是基于其方便于食品加工的功能性价值，以及 提供某些食品系统所要求的性质，如形状或口味、增稠性、胶凝性、黏合性和稳定性等。为了 满足某一特殊食品的加工或产品的要求，需要对原淀粉固有性质进行控制和改性方法来满 足各种特殊用途的需要。木薯变性淀粉在应用中的特性概述如下①使用木薯酸解变性淀粉可以使其在高温、高剪切力和低pH值条件下保持较高 的粘度稳定性，从而保持其增稠能力。很多食品均需在较高温度下加工或杀菌，原淀粉分子 在高温下易解聚成小分子，黏度下降，使其失去增稠能力。食品中的机械搅拌和泵的输送均 会产生剪切力，有些食品由于存在有机酸(如酸性饮料)，使体系偏酸性，高剪切力和酸性 环境均能使原淀粉分子降解，失去稳定食品的能力。若采用稳定化处理的淀粉就能避免上 述缺陷，使食品在高酸度、高温、加热时间较长、强搅拌或均化时有良好的构型，能适用于各 种需要增稠的范围内。②木薯酸解变性淀粉在室温或低温保藏过程中不易回生，从而避免食品凝沉或胶 凝形成水质分。食品中的淀粉分子在保藏过程中会通过氢键发生分子间重排而缩合，尤其 在冷藏过程中这一过程更为剧烈，结果导致分子脱水收缩，固体食品质构硬化，甚至析出水 来，流体食品出现上下分层、混浊，产生劣化。变性在淀粉分子间引入亲水基团，可提高淀粉 分子亲水能力，阻碍淀粉分子间以氢键形式缩合脱水收缩。③木薯酸解变性淀粉能提高淀粉糊的透明度，改善食品的外观，提高其光泽度。如 果原淀粉亲水性不强，当用它制作食品时，因不能很好地结合水分子，而使整个食品体系透 光率低，食品发白，无光泽。变性处理如果接上亲水性基团，则淀粉分子周围吸附大量水分 子，或质构均勻的溶胶，使食品有很高的透明度或诱人的光泽。
④木薯酸解变性处理能改善乳化性能。原淀粉分子无乳化性，不能用它形成稳定 的水油混合体系。在淀粉分子上接上亲水、亲油双重性质的官能团，如辛烯基琥珀酸根，则 既具有亲水性，又具有亲油性，从而达到乳化稳定水油混合体系的目的。⑤木薯酸解变性处理可提高淀粉浓度，降低淀粉黏度，还可提高淀粉形成凝胶的 能力。如制作牛皮糖的酸处理淀粉，不仅因为它有退减和胶凝的趋向，而且因为它有在高含 固量下蒸煮易于操作的黏度。⑥木薯酸解变性处理提高淀粉溶解度或改善其在冷水膨胀能力，改善淀粉在食品 中的加工性能。⑦木薯酸解改善淀粉的成膜性。如通过切支酶切断支链淀粉分子的a -1物6糖 苷键，增加直链分子的比例，经此过程处理后的淀粉形成的膜具有很好的强度和隔氧性，适 用于食品的包装膜。本发明在不增加设备投资的情况下，用“储池淀粉浆”或“储池淀粉”为原料生产 酸解变性淀粉，并使其产品性能和使用性能达到用鲜木薯淀粉为原料生产的酸解淀粉的效 果。本发明可以延长淀粉厂的生产周期、增加产量、增加收入，对木薯深加工产业的意义是 十分明显的。


图1为制备鲜木薯淀粉的工艺流程图。图2为制备“储池淀粉浆”和“储池淀粉”的工艺流程图。图3为用“储池淀粉浆”或“储池淀粉”制备木薯酸解变性淀粉的工艺流程图。
具体实施例方式以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验 方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自 常规生化试剂商店购买得到的。下述实施例中的％，如无特殊说明，均为质量百分含量。以 下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。储池淀粉浆购自广西武鸣县安宁淀粉有限责任公司(各木薯淀粉厂均可购买)。 盐酸和氢氧化钠均购自南宁化工股份有限公司，实施例中使用时，均按有效含量的质量换 算加入量。若产品应用于食品行业，需要购买食品级的盐酸和氢氧化钠进行反应。实施例中，木薯酸解变性淀粉的性能指标及其检测方法水分GB/T2087 — 2008 ； 灰分GB/T22427. 1-2008 ；粘度NDJ_79旋转式粘度仪测；粘度稳定性(％ )的检测方法见 “常用纺织浆料质量与检测”中国棉纺织行业协会浆料应用部1997年10月，P51-52 ；食品 级其他项目执行食用变性淀粉GB2760-2007。实施例1、生产工艺和参数的优化木薯酸解变性淀粉的预期性能指标见表2。表2木薯酸解变性淀粉的预期性能指标(同一工艺条件下生产) 表2中所列的项目4、5与变性反应的工艺参数有关。1、2、3三项目与变性反应之 后的洗涤、干燥过程有关。本发明的重点是要达到4、5、二项目的指标，这二项指标直接影 响到产品的糊液性能和浆膜性能，进而影响应用效果。糊液性能糊液粘度(不同温度条件 下)、糊化特性、糊液的抗凝沉性(即稳定性)、糊液的流变性、糊液与不同物质的粘附力、糊 液的抗剪切性、糊液的粘弹性以及不同原料的相溶性等。浆膜性能浆膜的柔软性、浆膜的 机械张度、浆膜的耐磨性、浆膜的吸湿性等。一、酸解反应工艺参数的确定1、反应温度的选择水解反应的程度与反应有线性关系，温度越高，越容易水解，这是因为温度与分子 的动能有关，而分子动能越大，越容易降解。但是，由于产品仍要求保持淀粉颗粒状态不出 现膨胀和糊化，因此反应温度应控制在40°C以下。酸解反应后，粘度均为14 28;酸解反 应参数加完盐酸后反应70分钟；加药量(为淀粉量)的8% ；连续加药。结果列于表3。表3反应温度选择对照表 从表3可见酸解反应温度高，对于酸解反应是有利的，但影响淀粉浆的糊化的现 象，因此进行变性反应时，反应温度应控制在35°C -60°C之间，不宜过高。2、反应时间选择酸解反应参数加药量(为淀粉量)的8% ；连续加药。结果列于表4。表4反应时间选择对照表 反应时间同样影响水解的效率，时间越长，效率越高。但是，反应时间越长，设备利 用率越低，同样设备用量、产量也就越低。特别应指出反应结束，要用稀碱中和时间长，有 时中和时间几乎接近反应时间，这样设备利用率就更加低。因此，反应时间不宜过长。因此， 反应时间在70min比较适宜。3、加药量的选择酸解反应参数加完盐酸后反应70分钟；反应温度为45°C，连续加药。结果列于 表5。表5催化剂量(盐酸量)选择的对照表 从表6可见从催化剂用量对于反应效果的影响，用量越大，水解反应越激烈，水解 程度越大，产品粘度越低。催化剂用量可根据产品的用途进行调节生产。实施例2、木薯酸解变性淀粉甲的制备和性能一、变性淀粉甲的制备(1)将保存1个月的“储池淀粉浆”与水混合，得到淀粉浆，所述淀粉浆中淀粉的质 量百分含量为30%。(2)在步骤(1)得到的淀粉浆中加入盐酸试剂，35°C、反应180分钟；盐酸的加入 量为所述淀粉浆中淀粉质量的3%。(3)用氢氧化钠将步骤(2)的反应产物调pH为6. 0。(4)将步骤(3)的反应产物稀释、洗涤、浓缩、脱水、干燥后得到含水率小于14% (质量百分含量)的酸解变性淀粉甲。二、对照淀粉甲的制备用鲜木薯淀粉代替“储池淀粉浆”，其它步骤与步骤一完全相同，得到对照淀粉甲。
三、变性淀粉甲和对照淀粉甲的性能比较变性淀粉甲和对照淀粉甲的性能见表6。表6变性淀粉甲和对照淀粉甲的各项性能指标 实施例3、变性淀粉乙的制备和性能一、变性淀粉乙的制备(1)将保存5个月的“储池淀粉浆”与水混合，得到淀粉浆，所述淀粉浆中淀粉的质 量百分含量为50%。(2)在步骤(1)得到的淀粉浆中加入盐酸试剂，60°C、反应30分钟；盐酸的加入量 为所述淀粉浆中淀粉质量的25%。(3)用氢氧化钠将步骤(2)的反应产物调pH为8. 0。(4)将步骤(3)的反应产物稀释、洗涤、浓缩、脱水、干燥后得到含水率小于14% (质量百分含量)的酸解变性淀粉乙。二、对照淀粉乙的制备用鲜木薯淀粉代替“储池淀粉浆”，其它步骤与步骤一完全相同，得到对照淀粉乙。三、变性淀粉乙和对照淀粉乙的性能比较变性淀粉乙和对照淀粉乙的性能见表7。表7变性淀粉乙和对照淀粉乙的各项性能指标 实施例4、变性淀粉丙的制备和性能一、变性淀粉丙的制备(1)将保存8个月的“储池淀粉浆”与水混合，得到淀粉浆，所述淀粉浆中淀粉的质 量百分含量为40%。(2)在步骤(1)得到的淀粉浆中加入盐酸，45°C反应70分钟；盐酸的加入量为所 述淀粉浆中淀粉质量的8%。(3)用氢氧化钠将步骤(2)的反应产物调pH为7. 0。
(4)将步骤(3)的反应产物稀释、洗涤、浓缩、脱水、干燥后得到含水率小于14% (质量百分含量)的酸解变性淀粉丙。二、对照淀粉丙的制备用鲜木薯淀粉代替“储池淀粉浆”，其它步骤与步骤一完全相同，得到对照淀粉丙。三、变性淀粉丙和对照淀粉丙的性能比较变性淀粉丙和对照淀粉丙的性能见表8。表8变性淀粉丙和对照淀粉丙的各项性能指标
权利要求
一种生产酸解变性淀粉的方法，包括如下步骤(1)将“储池淀粉浆”和/或“储池淀粉”与水混合，得到淀粉浆甲，所述淀粉浆甲中淀粉的质量百分含量为30 50％；所述“储池淀粉浆”为将新鲜木薯清洗、去皮、分切、磨碎、筛分、分离得到淀粉浆乙，将淀粉浆乙用水覆盖保存，保存0.5 8个月的淀粉浆乙即为“储池淀粉浆”；所述“储池淀粉”为将所述“储池淀粉浆”分离、精制、脱水、干燥得到的淀粉；(2)在步骤(1)得到的淀粉浆甲中加入盐酸，35 60℃、反应30 180分钟；盐酸的加入量为所述淀粉浆甲中淀粉质量的3 25％；(3)将步骤(2)的反应产物调pH为6.0 8.0；(4)将步骤(3)的反应产物进行后处理，得到酸解变性淀粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中，所述淀粉浆甲中淀粉的质量百 分含量为30-40 %或40-50 %。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中所述反应的温度为 35-45°C或45-60°C ；所述反应的时间为30-70分钟或70-180分钟。
4.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中盐酸的加入量 为所述淀粉浆甲中淀粉质量的3-8 %或8-25 %。
5.如权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中，pH为6.0-7.0 或 7. 0-8. 0。
6.如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于所述后处理为将步骤(4)的反 应产物去除杂质和干燥。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述干燥后，所述酸解变性淀粉的含水量为 14% (质量百分含量)以下。
8.权利要求1至7中任一所述方法制备得到的酸解变性淀粉。
全文摘要
本发明公开了一种酸解变性淀粉及其制备方法。本发明的方法包括如下步骤(1)将“储池淀粉”与水混合，得到淀粉含量为30-50％的淀粉浆；(2)在淀粉浆中加入盐酸，35-60℃、反应30-180分钟；盐酸的加入量为所述淀粉浆甲中淀粉质量的3-25％；(3)将步骤(2)的反应产物调pH为6.0-8.0；(4)将步骤(3)的反应产物进行后处理，得到酸解变性淀粉。本发明在不增加设备投资的情况下，用“储池淀粉浆”或“储池淀粉”为原料生产酸解变性淀粉，并使其产品性能和使用性能达到用鲜木薯淀粉为原料生产的酸解淀粉的效果。本发明可以延长淀粉厂的生产周期、增加产量、增加收入，对木薯深加工产业的意义是十分明显的。
文档编号D06M15/11GK101891829SQ20101022777
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者古碧, 李开绵 申请人:广西大学;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所