專利名稱：非晶顆粒態淀粉及其制備方法
技術領域：
本發明涉及化學領域，具體地是一種制備同時具有非晶性和顆粒性的淀粉產品。該技術可在原淀粉和變性淀粉生產企業使用，而由此生產的非晶顆粒態淀粉及非晶顆粒態變性淀粉產品則可以應用于食品、造紙、紡織、建材、化工、制藥、石油、環保、農業、林業和礦業等廣泛的行業和領域。
背景技術：
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，淀粉類產品則主要是指淀粉和變性淀粉。目前，盡管淀粉類產品的種類繁多，但從物態性質上都可以把其分成兩大類，其一是同時具有結晶性和顆粒性的多晶顆粒態產品；其二是既不具有結晶性又不具有顆粒性的非晶糊化態產品。
處于這兩種物態的淀粉及變性淀粉產品雖然已經被廣泛地應用，但是，它們在結構和性質上還是存在著較大的不足和缺陷。處于多晶顆粒態的淀粉同時具有結晶性和顆粒性，這種結構和組成的優點是產品保持著淀粉原有的顆粒結構，因而容易對其進行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理，可以生產高純度的產品以滿足食品、制藥等行業的需要；多晶顆粒態淀粉的缺點在于其含有大量的結晶結構，這些結晶結構的存在使淀粉顆粒結構不均勻、滲透性差、吸附性低、化學反應活性與生物反應活性低、可加工性差，這就直接影響了產品的性能、制造成本和應用領域。
處于非晶糊化態的淀粉產品，同時具有非晶性和糊化性，其優點在于只含有非晶結構不含有結晶結構，所以結構均勻、滲透性好、化學和生物反應活性高、可加工性好、易生物降解和消化吸收；其缺點在于淀粉原有的顆粒結構已經被破壞，這就導致產品難于甚至無法進行分離、純化和干燥，無法生產高純度的產品，而直接影響該種淀粉產品制造技術的發展、產品品種的增加以及應用領域的擴展。目前，只有預糊化淀粉等少數幾種非晶糊化態淀粉產品生產。
發明內容
本發明的目的在于鑒于多晶顆粒態淀粉和非晶糊化態淀粉的各自優缺點，提供一種非晶顆粒態淀粉的制備方法。同時具有非晶性和顆粒性，就可以具有多晶顆粒態容易對其進行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理，可以生產高純度的產品以滿足食品、制藥等行業的需要的優點，又可以具有非晶糊化態淀粉結構均勻、滲透性好、化學和生物反應活性高、可加工性好、易生物降解和消化吸收、吸附性能好的優點，所以，非晶顆粒態淀粉及變性淀粉產品將以其優異的性能更加廣泛地應用于食品、造紙、紡織、建材、化工、制藥、石油、環保、農業、林業和礦業等行業和領域。
本發明的目的還涉及該方法生產的非晶顆粒態淀粉。
本發明的非晶顆粒態淀粉的制備方法包括對淀粉原料進行交聯改性，然后進行非晶化處理。
對淀粉原料進行交聯化改性時，要求使其達到在非晶化處理過程中不糊化或只發生有限程度的膨脹；對其進行非晶化處理可以采取加熱或加入強堿方式，以破壞顆粒中的結晶結構，從而得到非晶顆粒態淀粉產品。
因此，要求交聯劑的用量大于淀粉量的0.1％重量。
交聯劑可以是同時具有兩個反應活性基團的常規交聯劑。例如三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環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，即對淀粉原料進行了化學改性，但改性后的產品的顆粒性和結晶性保持不變。
所述非晶化處理是指將經過交聯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℃，此時的淀粉顆粒將完全失去其原有的結晶性，由多晶體系轉變成非晶體系，同時，還保持了完好的顆粒結構，即實現了從多晶顆粒態到非晶顆粒態的轉變。
非晶化處理也可以指把經過交聯處理的淀粉分散在強堿分散系中，或在水分散系中加入強堿，pH值達到11.5-14。使淀粉顆粒在強堿的溶脹作用下，發生有限程度的膨脹，此時的淀粉顆粒將完全失去其原有的結晶性，由多晶體系轉變成非晶體系，同時，還保持了完好的顆粒結構，即實現了從多晶顆粒態到非晶顆粒態的轉變。
經過非糊化和非晶化處理后的產品，可以進一步通過分離、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產品。
本發明的非晶顆粒態淀粉的更具體的生產方法包括在恒溫于5-60℃的超級恒溫水浴反應池或其它恒溫反應器中，保持連續攪拌，把玉米淀粉用水調成1-50％濃度的均勻淀粉乳，調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％的氫氧化鈉溶液調淀粉乳的pH值為9-12，保持淀粉乳溫度為5-60℃且連續攪拌，緩慢加入0.05-15％的三氯氧磷，同時加入濃度為1-5％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應0.1-5小時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℃的烘箱中或經氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過80-120目篩得非晶顆粒態淀粉產品。
本發明與現有技術相比具有如下優點本發明提供的非晶顆粒態淀粉之所以不同于傳統的淀粉和變性淀粉產品，其主要特征在于其同時具備非晶性和顆粒性。與多晶顆粒態淀粉相比較，多晶顆粒態淀粉中除了非晶結構以外還含有大量的結晶結構，由于結晶結構的分子排列均勻，結構緊密，這就導致了多晶顆粒態淀粉的結構不均勻，反應不均勻，可滲透性差，吸附性差、化學反應活性和生物反應活性低，生物降解速度慢，可加工性低等缺點。與非晶糊化態相比，非晶糊化態因其不含有結晶結構而克服了因結晶結構存在而帶來的缺點，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構，而變得非常粘稠，這一方面給產品的干燥帶來了困難，另一方面，使產品在化學改性后無法進行分離和純化，而大量化學雜質的存在大大降低了非晶糊化態產品的品質和應用范圍，所以，到目前為止才只有預糊化淀粉等很少幾種非晶糊化態產品生產。
非晶顆粒態淀粉同時具有顆粒性和非晶性，即克服了因含有大量結晶結構所帶來的結構不均勻、滲透性低、吸附性差、化學與生物反應活性低和加工性能差的缺點，又保持了顆粒性而容易干燥和純化。本發明的實施將給變性淀粉生產廠家帶來直接的經濟效益，同時，給變性淀粉的應用領域如造紙、紡織、食品、化工、建材、農業等眾多行業與領域帶來間接的經濟效益。為人們的衣食住行以及為人類的生存與發展帶來更多的社會效益。
具體實施例方式
實施例1在恒溫于30℃的超級恒溫水浴反應池或其它恒溫反應器中，保持連續攪拌，把玉米淀粉用水調成20％濃度的均勻淀粉乳，調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％的氫氧化鈉溶液調淀粉乳的pH值為11.50，保持淀粉乳溫度為30℃且連續攪拌，緩慢加入1％的三氯氧磷，同時加入濃度為3％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應1小時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℃的烘箱中或經氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過120目篩得非晶顆粒態淀粉產品。
實施例2在恒溫于60℃的超級恒溫水浴反應池或其它恒溫反應器中，保持連續攪拌，把玉米淀粉用水調成50％濃度的均勻淀粉乳，調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％的氫氧化鈉溶液調淀粉乳的pH值為9，保持淀粉乳溫度為50℃且連續攪拌，緩慢加入0.05％的三氯氧磷，同時加入濃度為1％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應0.1小時后用1％的氫氧化鈉將pH值提高到14進行非晶化處理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℃的烘箱中或經氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過120目篩得非晶顆粒態淀粉產品。
實施例3在恒溫于5℃的超級恒溫水浴反應池或其它恒溫反應器中，保持連續攪拌，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％的氫氧化鈉溶液調淀粉乳的pH值為12，保持淀粉乳溫度為30℃)且連續攪拌，同時加入濃度為1％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應24小時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℃的烘箱中或經氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過100目篩得非晶顆粒態淀粉產品。
權利要求
1.一種非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于是對淀粉原料進行交聯改性，然后進行非晶化處理。
2.根據權利要求1所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于交聯劑是同時含有兩個化學反應活性基團的交聯劑，交聯劑的用量大于淀粉量的0.1％重量。
3.根據權利要求1所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于交聯劑是三氯氧磷、三偏磷酸鈉、環氧氯丙烷其中一種，
4.根據權利要求1或2所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，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.根據權利要求1或2所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于所述淀粉原料是變性淀粉。
5.根據權利要求1或2所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于所述非晶化處理是指將經過交聯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.根據權利要求1或2所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于所述非晶化處理是把經過交聯處理的淀粉分散在強堿分散系中，或在水分散系中加入強堿，其pH值達到11.5-14。
7.根據權利要求1或2所述的非晶顆粒態淀粉的制備方法，其特征在于包括在恒溫于5-60℃的超級恒溫水浴反應池或其它恒溫反應器中，保持連續攪拌，把玉米淀粉用水調成1-50％濃度的均勻淀粉乳，調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％的氫氧化鈉溶液調淀粉乳的pH值為9-12，保持淀粉乳溫度為5-60℃且連續攪拌，緩慢加入0.05-15％的三氯氧磷，同時加入濃度為1-5％的氫氧化鈉溶液以保持體系的pH值不變。反應0.1-5小時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℃的烘箱中或經氣流干燥到淀粉平衡水分以下。過80-120目篩得非晶顆粒態淀粉產品。
8.權利要求1所述的方法生產的非晶顆粒態淀粉。
全文摘要
一種非晶顆粒態淀粉的制備方法,是對淀粉原料進行交聯改性,然后進行非晶化處理。本發明方法生產的非晶顆粒態淀粉同時具有非晶性和顆粒性,就可以具有多晶顆粒態容易對其進行分離、純化、脫水、干燥及粉碎等后處理,可以生產高純度的產品以滿足食品、制藥等行業的需要的優點,又可以具有非晶糊化態淀粉結構均勻、滲透性好、化學和生物反應活性高、可加工性好、易生物降解和消化吸收、吸附性能好的優點,可廣泛地應用于食品、造紙、紡織、建材、化工、制藥、石油、環保、農業、林業和礦業等行業和領域。
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 優先權日2001年11月6日
發明者張本山, 高大維, 于淑娟, 曾新安 申請人:華南理工大學