CN103214587A - 一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，属于变性淀粉加工领域。本发明以淀粉(如马铃薯淀粉、玉米淀粉或红薯淀粉)为原料，用一定浓度的盐酸溶液制成淀粉乳，进行超声处理，后经中和、抽滤、干燥处理得酸变性淀粉；再以酸解淀粉为原料，配成一定浓度的淀粉乳溶液，加入一定量醋酸酐，用一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至9左右，进行超声处理，后经中和、抽滤、干燥处理得复合变性淀粉产品。本发明得到的复合变性淀粉，其糊粘度较低、易于涂膜、透明度高、抗凝沉性较好，有一定的乳化性。在变性淀粉生产线上使用时，因其生产操作方便、生产周期短、产品性能优良，广泛用于食品、医药卫生、化工、造纸等各个领域。

Description

一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法

技术领域

本发明涉及一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，属于变性淀粉的加工领域。

背景技术

淀粉作为一种可再生的天然资源，是人们的主要食粮，也是轻工业的重要原料。淀粉及其深加工产品广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、石油开采等领域中。由于天然淀粉的许多固有性质(冷水不溶性，糊液在酸、热、剪切作用下不稳定)不能满足淀粉在工业上的应用，人们根据淀粉的结构和理化性质开发了淀粉的变性技术，包括酸解淀粉、酯化淀粉等。

酸解淀粉是指在糊化温度以下将天然淀粉用无机酸进行处理，改变其性质而得到的一类变性淀粉，热糊粘度较低，凝胶性好，可用于果冻，夹心饼，软糖等的生产。

酯化淀粉是指用醋酸酐、磷酸盐等酯化剂与淀粉分子内葡萄糖羟基作用，发生酯化反应而生成的一种变性淀粉。酯化反应的发生，引入了新的化学键，亲水取代基团链接上了淀粉分子结构，使得淀粉分子的空间结构发生了改变，水分子易于在糊化时进入淀粉分子间，增强了淀粉的亲水性，淀粉糊粘度升高，糊化起始温度下降；而且糊的冻融稳定性、抗老化性、透明度得以改善，成膜性和膜的持水性也有所提高，广泛应用于食品、造纸、纺织等各个领域。

酸解酯化复合变性淀粉兼具酸解淀粉和酯化淀粉的特点，糊粘度较低、易于涂膜、透明度高、抗凝沉性较好，有一定的乳化性；是一类很有市场发展潜力的复合变性淀粉。

目前酸解酯化复合变性淀粉的加工方法主要为化学法，已见文献报道中，大多为运用无机酸酸解，然后加入酯化剂；也有运用干法，在高温下以硬脂酸等为酯化剂，对淀粉同时进行酸解酯化变性。化学方法处理淀粉，易产生化学废液，造成环境污染，反应时间长，且高温反应，成本较高，因此物理方法日益受到重视。而超声波作为用于淀粉改性的一种新型的物理方法，近年来颇受关注，其在淀粉工业中的应用将会越来越广。

超声波与声波一样，是物质介质中的一种弹性机械波。超声处理技术在食品工业辅助提取、干燥、过滤与分离等领域的开发和应用已经十分广泛，国外已经形成了一个巨大的应用市场，具有极大的应用潜力。基于超声食品加工技术的诸多优点，超声处理被认为是食品加工过程中最有潜力和发展前途的一种新技术。研究发现，超声波作用于淀粉后，可以明显加快反应速率，同时可以使淀粉颗粒的表面出现程度不同的蜂窝状凹陷和小孔，因此采用超声辅助制备复合变性淀粉可以弥补单独采用复合变性方法的不足，大大加快淀粉的反应速率，缩短生产周期，降低生产成本。

发明内容

本发明是以不同种类淀粉为原料，利用超声波技术促进盐酸水解，制得酸变性淀粉；然后以酸解淀粉为原料，超声辅助制备酸解酯化复合变性淀粉。

本发明实现目的的技术方案是：

1、酸解淀粉的制备

(1)淀粉乳的配制：以淀粉为原料，用一定浓度的盐酸溶液制成淀粉乳；

(2)超声协同酸解处理：将淀粉乳置于超声反应器中进行超声处理，控制反应温度、反应时间和超声功率，并用电动搅拌器不断搅拌；

(3)抽滤：反应结束后的淀粉乳用一定浓度的氢氧化钠溶液调pH值至中性，然后抽滤；

(4)水洗：固形物用蒸馏水洗涤，去除残留的氯化钠和氢氧化钠，再抽滤、洗涤，直至洗涤液呈中性为止；

(5)干燥：将固形物经过恒温热风干燥，即得酸变性淀粉产品。

而且，所述步骤(1)中原料淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉或绿豆淀粉。

而且，所述步骤(1)中的淀粉乳浓度为15％～40％(w/w)，盐酸溶液浓度为1％～9％。

而且，所述步骤(2)中的反应温度为30～60℃，反应时间为30～150min，超声功率为300～700W。

而且，所述步骤(3)中的氢氧化钠溶液浓度为0.1％～1.0％，中和后溶液pH值为6～7。

而且，所述步骤(5)中干燥温度为40～50℃。

2、酸解酯化复合变性淀粉的制备

(1)淀粉乳的配制：以酸解淀粉为原料，配置一定浓度的淀粉乳溶液，倒入锥形瓶中，用一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至9左右，加入一定量的醋酸酐，然后再用一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至9左右；

(2)超声协同作用：将淀粉乳置于超声反应器中进行超声处理，控制反应温度、反应时间和超声功率，并用电动搅拌器不断搅拌，反应过程中不断加入一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值，使其保持pH值不变；

(3)抽滤：反应结束后的淀粉乳用一定浓度盐酸溶液调pH值至中性，然后抽滤；

(4)水洗：固形物用蒸馏水洗涤，去除残留的氯化钠，再抽滤洗涤，直至洗涤液呈中性为止；

(5)干燥：将固形物经过恒温热风干燥，即得酸解酯化复合变性淀粉产品。

而且，所述步骤(1)中原料淀粉为酸解变性的马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉或绿豆淀粉。

而且，所述步骤(1)中的淀粉乳浓度为15％～40％(w/w)，氢氧化钠溶液浓度为1％～5％，醋酸酐加入量为淀粉干基质量的2％～10％，pH值范围为8.0～10.0。

而且，所述步骤(2)中的反应温度为15～45℃，反应时间为30～150min，超声功率为300～700W。

而且，所述步骤(3)中的盐酸溶液浓度为0.1％～1.0％，中和后溶液pH值为6.0～7.0。

而且，所述步骤(5)中干燥温度为40～50℃。

本发明的有益效果和优点是：

1.本发明采用超声辅助酸水解制备酸变性淀粉，弥补了单独采用酸法反应速率较慢，随机性强等不足之处，大大缩短了生产周期，加快了淀粉的水解速率。

2.本发明采用超声波技术加工复合变性淀粉，既克服了单一变性淀粉所存在的缺陷，又由于超声波技术的引用，使复合变性淀粉的加工工艺时间缩短1/2，降低成本，增加效益。

附图说明

本发明的加工工艺流程见附图。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

称取300g马铃薯淀粉，用700ml3％浓度的盐酸溶液制成淀粉乳，置于超声反应器中，在50℃水浴、超声功率500W下不断搅拌反应60min，反应完后，用1.0％氢氧化钠溶液中和，调pH值至中性，抽滤，将上清液与沉淀分开，沉淀反复用蒸馏水洗涤除去残留的氯化钠和氢氧化钠，再次抽滤。取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得酸变性淀粉产品；再称取100g酸解马铃薯淀粉，配成40％的淀粉乳溶液，倒入锥形瓶中，用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至8.0，加入4％的醋酸酐，然后再用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至8.0。放入超声反应器中，在20℃水浴、超声功率400W下不断搅拌反应60min，反应过程中不断加入3％的氢氧化钠溶液调节pH值，使其保持pH值不变。待反应结束后，用1.0％的盐酸溶液调节pH值至中性，抽滤，洗涤，取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得复合变性淀粉产品。

实施例2

称取300g玉米淀粉，用700ml5％浓度的盐酸溶液制成淀粉乳，置于超声波反应器中，在35℃水浴、超声功率700W下不断搅拌反应90min，反应完后，用1.0％氢氧化钠溶液中和，调pH值至中性，抽滤，将上清液与沉淀分开，沉淀反复用蒸馏水洗涤除去残留的氯化钠和氢氧化钠，再次抽滤。取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得酸变性淀粉产品；再称取100g酸解玉米淀粉，配成35％的淀粉乳溶液，倒入锥形瓶中，用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至9.0，加入6％的醋酸酐，然后再用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至9.0。放入超声反应器中，在25℃水浴、超声功率300W下不断搅拌反应120min，反应过程中不断加入3％的氢氧化钠溶液调节pH值，使其保持pH值不变。待反应结束后，用1.0％的盐酸溶液调节pH值至中性，抽滤，洗涤，取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得复合变性淀粉产品。

实施例3

称取250g红薯淀粉，用700ml3％浓度的盐酸溶液制成淀粉乳，置于双频超声波反应器中，在40℃水浴、超声功率700W下不断搅拌反应60min，反应完后，用1.0％的氢氧化钠溶液中和，调pH值至中性，抽滤，将上清液与沉淀分开，沉淀反复用蒸馏水洗涤除去残留的氯化钠和氢氧化钠，再次抽滤。取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得酸变性淀粉产品；再称取100g酸解红薯淀粉，配成35％的淀粉乳溶液，倒入锥形瓶中，用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至10.0，加入6％的醋酸酐，然后再用3％的氢氧化钠溶液调节pH值至10.0。放入超声反应器中，在30℃水浴、超声功率500W下不断搅拌反应90min，反应过程中不断加入3％的氢氧化钠溶液调节pH值，使其保持pH值不变。待反应结束后，用1.0％的盐酸溶液调节pH值至中性，抽滤，洗涤，取沉淀物于40℃烘箱中干燥，研磨成粉末，即得复合变性淀粉产品。

Claims (9)

1.一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：以淀粉(如马铃薯淀粉、玉米淀粉或红薯淀粉)为原料，用一定浓度的盐酸溶液制成淀粉乳，进行超声处理，后经中和、抽滤、干燥处理得酸变性淀粉；再以酸解淀粉为原料，配成一定浓度的淀粉乳溶液，加入一定量醋酸酐，用一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至9左右，进行超声处理，反应过程中不断加入一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH值，使其保持pH值不变，后经中和、抽滤、干燥处理得复合变性淀粉产品。

2.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述的原料淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉或绿豆淀粉。

3.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述的淀粉乳浓度为15％～40％(w/w)，盐酸溶液浓度为1％～9％，pH值范围为8.0～10.0。

4.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述的反应温度为30～60℃，反应时间为30～150min，超声功率为300～700W。

5.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述酯化变性中的原料淀粉为酸解变性的马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉或绿豆淀粉。

6.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述酯化变性中的淀粉乳浓度为15％～40％(w/w)，氢氧化钠溶液浓度为1％～5％，醋酸酐用量为2％～10％。

7.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述酯化变性中的反应温度为15～45℃，反应时间为30min～150min，超声功率为300～700W。

8.根据权利要求1所述的一种应用超声波技术加工复合变性淀粉的方法，其特征在于：所述酯化变性中的盐酸溶液浓度为0.1％～1.0％，中和后溶液pH值为6.0～7.0。

9.根据权利要求1所述的一种超声辅助制备复合变性淀粉的加工方法，其特征在于：所述酯化变性中的干燥温度为40～50℃。