专利名称：微波法酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法和应用的制作方法
技术领域：
在微波辐射条件下，一种同时进行酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法和应用，属于变性淀粉技术领域。
背景技术：
脂肪酸淀粉酯是由淀粉及其衍生物与脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸酰氯或脂肪酸酐反应得到的酯化产品。由于疏水性有机碳链的引入，淀粉的疏水性增加，使之具备了亲水和亲油的双亲性质，具有乳化性，可用在食品、医药、日用化学品等领域。高取代度的脂肪酸淀粉酯因具有较高的乳化能力，可用于微胶囊化产品获得高的包埋率，代替昂贵的阿拉伯胶；低取代度的脂肪酸淀粉酯可用于脂肪替代品。有关有机溶剂法制备脂肪酸淀粉酯，国外已有不少报道。只有Saiyavit Varavinit等用干法合成了西米和木薯的硬脂酸淀粉酯。关于微波法对淀粉同时进行酸解与酯化反应制备复合变性淀粉的工艺迄今还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种在微波辐射条件下，脂肪酸和淀粉直接酯化合成脂肪酸淀粉酯的制备方法。由于本反应中采用酸作为催化剂，反应过程中会使淀粉酸解，所以制备工艺中酸解与酯化反应同时进行，产品具有众多优异特性。本反应采用热无水乙醇溶解脂肪酸，和淀粉充分混合，反应过程中乙醇会完全挥发，所以本发明属于干法制备。
本发明的技术方案一种酸解与酯化复合变性淀粉是采用微波(常压或真空)方法对淀粉同时进行酸解与酯化变性的制备方法制得，使产品同时具有酸解与酯化变性淀粉的特性。
所述的同时进行酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法，是以淀粉为原料，将酯化剂溶于热无水乙醇溶剂中，加入一定量的酸，并加入适量水调节反应体系水分含量，缓慢加入到淀粉中，不断搅拌，得到的浆体在微波辐射(常压或真空)下同时进行酸解与酯化反应，制得酸解与酯化复合变性淀粉。
淀粉原料可以是玉米淀粉、小麦淀粉、薯类淀粉等。
酯化变性所用的酯化剂可以是高级脂肪酸，如硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、花生酸等，溶解酯化剂所用的溶剂可以是无水乙醇。
酸解变性所用的酸解试剂为盐酸、醋酸或甲酸等易挥发性酸。
微波反应可以是常压、真空等条件下进行。
制备工艺的配方淀粉，干基质量计 100酯化剂，以质量计 2～4无水乙醇，以体积计 80～120酸，以质量计 0.05～0.20水，以体积计 0～40在实验室的具体配方为淀粉(干基计) 100g酯化剂 2～4g无水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml反应工艺条件酯化剂先溶于热无水乙醇后，加入催化剂酸，加或不加水调节反应体系至水分质量分数为14％～42％，然后将酯化剂溶剂缓慢加入到淀粉中，并不断搅拌，得到均匀混合物反应浆体。微波反应的功率为700～1200W，反应时间为3～10min，常压采用30s间歇式加热，并快速搅拌，或真空采用连续加热，真空度0.08～0.1Mpa。酯化剂溶剂的缓慢加入是在不断搅拌下进行。微波反应时反应浆料的水分质量分数控制在14％～30％为更佳。
所述的在微波条件下同时进行酸解与酯化改性复合变性淀粉的应用，主要用于食品工业中的乳化剂，用于目前的乳化香精、微胶囊化产品等众多产品，也可作为低脂奶油中的脂肪替代物。
本发明的有益效果本发明针对微波新技术在变性淀粉中的应用和食品加工对变性淀粉的特殊性要求，有针对性地开发了一种变性淀粉的新工艺和新产品。利用微波干法反应器对淀粉同时进行酸解和酯化变性，特别是制备了一种具有膳食纤维功能的脂肪酸淀粉酯，在本发明的制备工艺中淀粉的酸解与酯化反应同时进行。产品具有众多优异特性，淀粉中由于脂肪酸基团的引入，使之具有亲水和亲油双亲基团，因而有一定的乳化性能，再加上高温酸解作用，降低了淀粉的粘度。由于分子结构的变化形成了难消化的糊精(膳食纤维功能)，具有一定的保健功效。所得的产品可以应用于乳化香精、作为微胶囊壁材用于微胶囊化产品等众多产品，可替代目前价格较高的阿拉伯胶、藻酸丙二醇酯等，还可用于取代植脂奶油中的部分油脂，生产低脂植脂奶油，冰淇淋、色拉酱等。脂肪酸淀粉酯的加入减少了配方中的乳化剂、稳定剂的用量，从而降低了成本，有良好的经济效益。此工艺将酸解和酯化二种变性方法有机的结合在一起，并利用微波干法反应器进行反应，反应时间明显低于普通干法反应，反应效率明显提高，易于实施，并且环境污染小。
图1微波条件下，同时进行酸解和酯化改性复合变性淀粉制备工艺示意图。
具体实施例方式
实施例1称取2g硬脂酸，溶于80ml 70℃无水乙醇中，再加入盐酸0.05g，不加水，维持温度70℃，然后缓慢加入100g淀粉(干基)中，并不断搅拌，得到均匀混合物，将此混合物装入容器置于700W的微波炉中反应，采用30s间歇式加热，并快速搅拌，微波辐射时间为3min，冷却，粉碎，即得成品硬酯酸淀粉酯。微波炉为南京杰全微波设备有限公司生产的NJL07-3型实验用微波炉，下同。
以硬脂酸与淀粉反应制备硬脂酯淀粉酯，采用普通常压干法，微波常压干法和微波真空干法三种不同方法以制备硬脂酸淀粉酯的产品性能如表1所示。反应效率为实际取代度与理论取代度之比，从表中可以看出微波法制备产品的反应时间明显低于普通干法反应，反应效率明显提高，乳化性有所改善。
表1微波干法(常压或真空)与普通干法反应比较
注方法1为常压下干法制备。反应条件为初始水分质量分数22％，温度150℃，硬脂酸质量分数3％(以淀粉干基计)，反应时间4h，HCl 0.08％(以淀粉干基计)方法2为常压下微波干法制备。反应条件为反应前水分含量为28％，硬脂酸质量分数3％(以淀粉干基计)，微波反应功率800W，反应时间5min，HCl0.12％(以淀粉干基计)方法3为真空下微波干法制备。反应条件为反应前水分含量为28％，硬脂酸质量分数3％(以淀粉干基计)，微波反应功率700W，反应时间10min，HCl 0.12％(以淀粉干基计)实施例2称取4g月桂酸，溶于120ml 70℃无水乙醇中，再加入醋酸0.2g，同时加入40ml水维持温度70℃，然后缓慢加入到100g淀粉(干基)中，并不断搅拌，得到均匀混合物，将此混合物装入容器置于1200W的微波炉中抽真空反应，微波辐射时间为10min，冷却，粉碎，即得成品月桂酸淀粉酯。
实施例3亚油酸作为酯化剂，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品亚油酸淀粉酯。
实施例4肉豆蔻酸作为酯化剂，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品肉豆蔻酸淀粉酯。
实施例5棕榈酸作为酯化剂，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品棕榈酸淀粉酯。
实施例6油酸作为酯化剂，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品油酸淀粉酯。
实施例7花生酸作为酯化剂，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品花生酸淀粉酯。
实施例8工业化生产，淀粉投料量18～400kg/h，微波炉为南京杰全微波设备有限公司的NJ系列隧道式微波炉，或NJZ系列真空微波炉，其余配方比列和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品脂肪酸淀粉酯，原料淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或薯类淀粉。
权利要求
1.一种酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法，其特征是以淀粉为原料，将酯化剂溶于热无水乙醇溶剂中，并加入一定量的酸和水，将溶于热乙醇的酯化剂缓慢加入到淀粉中，不断搅拌，得到的浆体在微波条件下同时进行酸解与酯化反应制备而成，(1)配方为淀粉，干基质量计 100酯化剂，以质量计 2～4无水乙醇，以体积计80～120酸，以质量计 0.05～0.20水，以体积计 0～40(2)配制反应浆体酯化剂先溶于热无水乙醇后，加入催化剂酸，加或不加水调节反应体系至水分质量分数为14％-42％，然后将酯化剂溶剂缓慢加入到淀粉中，并不断搅拌，得到均匀混合物反应浆体；(3)微波反应将反应浆体装入容器中，置于微波炉中反应，采用常压间歇式加热，并快速搅拌；或采用真空连续加热。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是配方为淀粉，干基计 100g酯化剂 2～4g无水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml微波反应功率为700～1200W，反应时间为3～10min；采用常压30秒间歇式加热，并快速搅拌，或采用真空连续加热，真空度0.08-0.1Mpa。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是淀粉是以玉米淀粉、小麦淀粉或薯类淀粉为原料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是酸解变性所使用的催化剂酸为盐酸、醋酸或甲酸。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是酯化变性，所使用的酯化剂为硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、亚油酸或花生酸；使用的溶剂为无水乙醇。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是微波反应时反应浆体的水份质量分数控制在14％～30％。
全文摘要
微波法酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法和应用，属于变性淀粉技术领域。本发明采用在常压或真空微波条件下对淀粉同时进行酸解与酯化改性，制备复合变性淀粉产品，本发明产品既具有酯化淀粉的性质，又具有酸解淀粉的性质，可以用作脂肪替代品，生产低脂植脂奶油、冰淇淋、色拉酱等，还可用作微胶囊壁材，替代昂贵的阿拉伯胶。本发明的优点在于酸解和酯化二种变性方法有机的结合在一起，并利用微波干法反应器进行反应，反应时间明显低于普通干法反应，反应效率明显提高，易于实施，并且环境污染小，产品性能优良。
文档编号C08B31/04GK1749279SQ20051009485
公开日2006年3月22日 申请日期2005年10月12日 优先权日2005年10月12日
发明者张燕萍, 史巧玲 申请人:江南大学