CN101456916A - 一种脂肪酸淀粉酯的制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种脂肪酸淀粉酯的制备方法与应用，属于变性淀粉技术领域。本发明采用淀粉为原料，脂肪酸为酯化剂，在挤压机作为化学反应器的条件下，对淀粉进行酸解和酯化改性，制备低取代度脂肪酸淀粉酯产品。经过挤压机的高温高压高剪切作用处理后脂肪酸按一定比例与原淀粉发生酯化反应，淀粉由于疏水性有机碳链的引入，具备了亲油和亲水的双亲性质，因而具有了一定的乳化性。产品在食品工业中能用作稳定剂、乳化剂、凝胶剂、脂肪替代品、微胶囊壁材等，可应用于诸如人造奶油、色拉调味料、焙烤食品、奶制品等食品中。本发明的优点是采用挤压机制备酯化淀粉，反应过程连续且操作简单，易于实施，环境污染小，制得的产品性能优良。

Description

一种脂肪酸淀粉酯的制备方法与应用

技术领域

一种脂肪酸淀粉酯的制备方法与应用，属于变性淀粉技术领域。

背景技术

以挤压法生产脂肪酸淀粉酯的原理解释为：在挤压机的高温，高压，高剪切作用下，原淀粉与脂肪酸在酸性催化剂的催化作用下发生直接费歇尔酯化反应。酸在此反应中既是酯化反应的催化剂，又可将淀粉降解，导致淀粉分子链变短，支链淀粉的分支结构被破坏，反应空间障碍减小，增加脂肪酸与淀粉的酯化反应机会。

在国外，有关脂肪酸淀粉酯的研究工作进行得比较多，特别是美国和日本。早在二十世纪四十年代，Mullen等人就开始了硬脂酸淀粉酯的研究工作，但国内研究的还比较少。国内目前见报道的属于湿法工艺的只有程发等人采用水媒法制得的硬脂酸淀粉酯，此工艺主要缺点就是产生大量废水，会对环境造成污染。属于干法工艺的有徐爱国采用的高温法，该法需要消耗大量热能，且反应时间较长；还有史巧玲采用的微波法，此方法酯化剂与淀粉混合不是很均匀，易造成局部反应，影响产品质量。

挤压技术是应用在变性淀粉生产中的一项重要技术，它是以集输送、混合、加热、加压和剪切等多项单元操作于一体的挤压机作为反应器，进行淀粉的热化学变性技术。挤压机是挤压加工技术的关键设备，可以一次完成原料的熟化、破碎、杀菌、预干燥和成形等工艺，制成膨化、组织化产品或制成不膨化的产品，其具有一机多用，投资少、效益高、能耗低、无污染等特点。采用挤压法生产出的样品混合更均匀、反应效率较高。

发明内容

本发明的目的是用挤压机作为化学反应器来制备一种具有疏水性的酯化淀粉。脂肪酸淀粉酯与原淀粉相比，溶解性有较大提高，粘度显著降低，具有了一定的乳化性，良好的冻融稳定性和糊化性能。本发明使用无水乙醇作为酯化剂的溶剂，在搅拌的条件下可以与淀粉充分混合，在之后的烘干工艺中，无水乙醇会完全挥发，不会对反应造成任何不良影响。

本发明的技术方案：一种脂肪酸淀粉酯的制备方法，以淀粉为原料，脂肪酸为酯化剂，用螺杆挤压机作反应器制备脂肪酸淀粉酯，即用少量热乙醇溶解相当于淀粉干基质量1％～5％的脂肪酸，加入一定量的盐酸做催化剂，再与淀粉在搅拌机中充分混匀，调节水分，设置挤压机喂料速度，挤压机套筒各段温度及螺杆转速，进行酯化和降解反应，挤出的物料冷却后用粉碎机粉碎，得产品；

(1)配方为：

原淀粉，以干基质量g计                 100，

无水乙醇，以体积mL计                  20～35，

脂肪酸，以干基质量g计                 1～5，

2mol/L盐酸，以质量mL计                0.2～1.2，

水，以体积mL计                        0～20；

(2)配制反应物：

按配方用60℃热乙醇溶解相当于淀粉干基质量1％～5％的脂肪酸，缓慢加入淀粉中，加入2mol/L盐酸，在搅拌机中充分混匀，得到的混合物过筛后50℃烘干乙醇，调节水分控制反应时混合物的水分质量分数在12％～28％；

(3)干法反应：

设置挤压机反应条件为：

挤压机喂料速度：                      25～150g/min，

挤压机各段套筒温度，从进料到出料端：   第一段30～50℃，

                                     第二段50～90℃，

                                     第三段60～140℃，

                                     第四段80～160℃，

螺杆转速：                           50～150r/min，

挤出的物料冷却后用粉碎机粉碎，即得产品脂肪酸淀粉酯。

淀粉选用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉或薯类淀粉等为原料。

用于酯化反应的酯化剂为长链脂肪酸选用硬脂酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸或花生酸等。

螺杆挤压机的类型选用单螺杆挤压机或双螺杆挤压机，其中双螺杆挤压机的类型选用非啮合型，部分啮合型或全啮合型。

所述方法制备的脂肪酸淀粉酯的应用，在食品工业中用作稳定剂、乳化剂、凝胶剂、脂肪替代品或微胶囊壁材，应用于诸如人造奶油、色拉调味料、焙烤食品、奶制品食品中；又因为该产品具有良好的冻融稳定性，用在速冻食品中起抗冻裂的作用。

本发明的有益效果：本发明针对食品加工业对变性淀粉的特殊性要求，有针对性的开发了一种变性淀粉的新生产工艺和新产品。脂肪酸淀粉酯由于引入了具有疏水性的脂肪酸，从而具有了亲水和亲油的双亲性质，在食品工业中能用作稳定剂、乳化剂、凝胶剂、脂肪替代品、微胶囊壁材等，可应用于诸如人造奶油、色拉调味料、焙烤食品、奶制品等食品中，又因为该产品具有良好的冻融稳定性，可以用在速冻食品中起抗冻裂的作用；挤压机在淀粉糊化及化学变性方面有着独特的优势。它可使几个化学过程操作均在同一台挤压机内进行，反应过程连续，反应时间只有几分钟至十几分钟，生产高效、灵活，便于调节控制，同时与传统的湿法加工相比无废水产生。螺杆挤压机具有混合、物料输送、蒸煮、剪切、灭菌、成型等功能，大大拓宽了对变性淀粉加工工艺路线的选择。

附图说明

图1挤压法脂肪酸淀粉酯制备工艺示意图。

具体实施方案

实施例1

一种挤压法制备脂肪酸淀粉酯的方法，依次包括以下步骤：称取300g(干基)玉米淀粉，60mL热无水乙醇溶解9g硬脂酸，用2mol/L盐酸做催化剂，添加量为1.0mL，再与淀粉在搅拌机中充分混匀，50℃下蒸发掉乙醇，调节水分为26％。挤压机喂料速度100g/min，挤压机各段套筒温度(从进料到出料端)第一段30℃，第二段60℃，第三段90℃，第四段120℃，螺杆转速100r/min，冷却粉碎即得成品。螺杆挤压机采用的类型为双螺杆挤压机，且为全啮合型。

以所制备的硬脂酸淀粉酯与微波法和高温法制备的硬脂酸淀粉酯性能进行比较如表1所示。

表1 三种不同方法制备的硬脂酸淀粉酯比较

 

方法	挤压法	微波法	高温法
				取代度	0.01234	0.00894	0.00604
反应效率/％	72.60	52.33	35.34
				乳化性(吸光值)	0.518	0.442	0.310

注：乳化性以吸光值为标准，吸光值越大代表乳化性越强。

从表1中可以看出，挤压法，微波法和高温法在制备低取代度的脂肪酸淀粉酯时均具有可行性，并表现出不同的取代度和反应效率，产品也具有了一定的乳化性，挤压法更优一些。

实施例2

一种挤压法制备硬脂酸淀粉酯的方法，依次包括以下步骤：称取300g(干基)小麦淀粉，60mL热无水乙醇溶解12g硬脂酸，用2mol/L盐酸做催化剂，添加量为0.4mL，再与淀粉在搅拌机中充分混匀，50℃下蒸发掉乙醇，调节水分为20％。挤压机喂料速度125g/min，挤压机各段套筒温度(从进料到出料端)第一段50℃，第二段80℃，第三段110℃，第四段140℃，螺杆转速120r/min，冷却粉碎即得成品。螺杆挤压机采用的类型为单螺杆挤压机。

实施例3

使用油酸作为酯化剂，大米淀粉为原料，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4

使用棕榈酸作为酯化剂，薯类淀粉为原料，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5

使用亚油酸作为酯化剂，小麦淀粉为原料，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6

使用月桂酸作为酯化剂，调节水分为20％，其余配方和操作条件同实施例1或实施例2，制得成品月桂酸淀粉酯。

Claims (5)

1.一种脂肪酸淀粉酯的制备方法，其特征是以淀粉为原料，脂肪酸为酯化剂，用螺杆挤压机作为反应器制备脂肪酸淀粉酯，即用少量热乙醇溶解相当于淀粉干基质量1％～5％的脂肪酸，加入一定量的盐酸做催化剂，再与淀粉在搅拌机中充分混匀，调节水分，设置挤压机喂料速度，挤压机套筒各段温度及螺杆转速，进行酯化和降解反应，挤出的物料冷却后用粉碎机粉碎，即得产品；

(1)配方为：

原淀粉，以干基质量g计                    100，

无水乙醇，以体积mL计                     20～35，

脂肪酸，以干基质量g计                    1～5，

2mol/L盐酸，以质量mL计                   0.2～1.2，

水，以体积mL计                           0～20；

(2)配制反应物：

按配方用60℃热乙醇溶解相当于淀粉干基质量1％～5％的脂肪酸，缓慢加入淀粉中，加入2mol/L盐酸，在搅拌机中充分混匀，得到的混合物过筛后50℃烘干乙醇，调节水分控制反应时混合物的水分质量分数在12％～28％；

(3)干法反应：

设置挤压机反应条件为：

挤压机喂料速度：                       25～150g/min，

挤压机各段套筒温度，从进料到出料端：   第一段30～50℃，

                                       第二段50～90℃，

                                       第三段60～140℃，

                                       第四段80～160℃，

螺杆转速：                              50～150r/min，

挤出的物料冷却后用粉碎机粉碎，即得产品脂肪酸淀粉酯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是淀粉选用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉或薯类淀粉为原料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是用于酯化反应的酯化剂为长链脂肪酸选用硬脂酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸或花生酸。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是螺杆挤压机的类型选用单螺杆挤压机或双螺杆挤压机，其中双螺杆挤压机的类型选用非啮合型，部分啮合型或全啮合型。

5.用权利要求1所述方法制备的脂肪酸淀粉酯的应用，其特征是在食品工业中用作稳定剂、乳化剂、凝胶剂、脂肪替代品或微胶囊壁材，应用于诸如人造奶油、色拉调味料、焙烤食品、奶制品食品中；又因为该产品具有良好的冻融稳定性，用在速冻食品中起抗冻裂的作用。

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