CN103232551B - 一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，将蜡质玉米淀粉用10wt%的盐酸调节pH值至1.8～2.0，并在45～65℃温度条件下酸化，再将硬脂酸与热水混合形成硬脂酸分散液，将硬脂酸分散液以雾状射入蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，然后经过35～45目的筛体进行筛分，最后经过酯化反应、洗涤和喷雾干燥等步骤制成硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品；本发明以蜡质玉米淀粉为原料，硬脂酸为酯化剂，制得的硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品质量好，性能稳定，且在制备过程中对环境污染低，有利于水资源节约和环保事业的发展，具有明显的经济效益、社会效益和生态效益，发展前景广阔。

Description

一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法。

背景技术

淀粉是含有多羟基的多聚葡萄糖，由于含有大量的羟基，糊化后表现为亲水性胶体，当对其分子上面的羟基进行疏水改性后，表现出较强的疏水性，可以对油性物料起到包埋乳化的作用，能够代替阿拉伯胶等天然植物胶，与合成的甘油酯类相比更具有价格便宜，包埋效果好，耐剪切性好的优点，具有广阔的应用前景。目前进行疏水改性的方法主要有疏水烷基改性和疏水脂肪酸改性，硬脂酸改性属于疏水脂肪酸改性，硬脂酸淀粉酯是一种长链脂肪酸淀粉酯，是由淀粉及其衍生物与硬脂酸、硬脂酸甲酯、硬脂酸酰氯或硬脂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，具有疏水性碳链长，亲油性好的优点，可用在食品、医药、材料、日用化学品等领域。高取代度的硬脂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较高的包埋率，可代替昂贵的阿拉伯胶；低取代度的硬脂酸淀粉酯可用于脂肪替代品。

但目前公开的方法只是对淀粉进行了简单的酯化改性，淀粉分子上面的羟基被硬脂酸基团部分替代，淀粉的疏水性提高的同时，淀粉的亲水性降低，由于淀粉容易老化，导致淀粉的凝沉稳定性降低，使用过程中容易出现沉淀，随着储存时间的延长被包埋的油性物质析出等不良现象，严重影响了产品的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种产品质量好，对环境污染低，有利于资源节约的硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取蜡质玉米淀粉，用10wt％的盐酸将蜡质玉米淀粉的pH值调节至1.8～2.0，将蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物放置在45～65℃的温度中进行酸化处理；

步骤二、将淀粉干基重量3～5％的硬脂酸加热到65～70℃，然后将加热后的硬脂酸逐渐加入速率为9500～10500r/min的高速剪切的热水中高速剪切15～25分钟，制得硬脂酸分散液，热水的温度为55～65℃；

步骤三、将硬脂酸分散液利用高压喷射装置以雾状射入步骤一得到的蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，混合均匀；

步骤四、把步骤三中得到的混合物利用35～45目的筛体进行筛分；

步骤五、将混合物加热进行酯化反应3～5小时，加热温度130～160℃；

步骤六、将酯化反应后得到的混合物调制为中性，然后进行洗涤处理；

步骤七、将洗涤后的混合物进行喷雾干燥，得到硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品。

作为优选的技术方案，一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取1kg蜡质玉米淀粉，用10wt％的盐酸将所述蜡质玉米淀粉的pH值调节至2.0，将所述蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物放置在50℃的温度中进行酸化处理；

步骤二、将淀粉干基重量4％的硬脂酸加热到68℃，然后将加热后的硬脂酸逐渐加入速率为10000r/min的高速剪切的热水中高速剪切20分钟，制得硬脂酸分散液，热水的温度为60℃；

步骤三、将硬脂酸分散液利用高压喷射装置以雾状射入步骤一得到的蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，混合均匀；

步骤四、把步骤三中得到的混合物利用40目的筛体进行筛分；

步骤五、将混合物进行加热酯化反应4小时，加热温度设置为145℃；

步骤六、将酯化反应后得到的混合物调制为中性，然后进行洗涤处理；

步骤七、将洗涤后的混合物进行喷雾干燥，得到硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品。

作为优选的技术方案，所述蜡质玉米淀粉为羟丙基化蜡质玉米淀粉。

作为一种优选的技术方案，所述羟丙基化蜡质玉米淀粉是通过以下方法制得：取40wt％的玉米淀粉乳加入到反应器中，开动搅拌器搅拌均匀，加入环氧丙烷，并充入氮气，使玉米淀粉乳在反应器中进行醚化反应，醚化反应温度为35～45℃，醚化pH值11～13，醚化反应时间为13～15小时，环氧丙烷的添加量为淀粉干基重量的8～9％，反应后将混合物中和至pH为5.5～6.5，然后进行洗涤、干燥，并利用粉碎装置将其粉碎制得羟丙基化蜡质玉米淀粉。

作为对上述技术方案的改进，步骤八中所述喷雾干燥利用喷雾干燥器完成，所述喷雾干燥的工艺参数为：

进料浓度：55～65wt％；

进料温度：75～85℃；

进风温度：150～160℃；

排风温度：95～100℃；

制得硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品的水分：7wt％以下。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：以羟丙基化蜡质玉米淀粉为原料，以硬脂酸为酯化剂，制得的硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品质量好，性能稳定，且在制备过程中对环境污染低，有利于水资源节约和环保事业的发展，具有明显的经济效益、社会效益和生态效益，发展前景广阔。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对具体实施方式进行详细说明。

一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，作为优选的实施例，包括以下步骤：

步骤一、取1kg蜡质玉米淀粉，用10wt％的盐酸将所述蜡质玉米淀粉的pH值调节至2.0，将所述蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物放置在50℃的温度中进行酸化处理；

步骤二、将淀粉干基重量4％的硬脂酸加热到68℃，然后将加热后的硬脂酸逐渐加入速率为10000r/min的高速剪切的热水中高速剪切20分钟，制得硬脂酸分散液，热水的温度为 60℃；

步骤三、将硬脂酸分散液利用高压喷射装置以雾状射入步骤一得到的蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，混合均匀；

步骤四、把步骤三中得到的混合物利用40目的筛体进行筛分；

步骤五、将混合物进行加热酯化反应4小时，加热温度设置为145℃；

步骤六、将酯化反应后得到的混合物调制为中性，然后进行洗涤处理；

步骤七、将洗涤后的混合物进行喷雾干燥，得到硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品。

可以根据生产的需要，将筛分后的混合物在55～65℃的环境中进行干燥后在进行酯化反应，以加快和保证反应的顺利进行。

在醚化反应过程中，上述反应参数对醚化反应效果的影响分析：

温度的影响：随着醚化温度的升高，经过亲水性修饰的硬脂酸淀粉酯凝沉稳定性逐渐提高，当反应温度达到40℃时，凝沉稳定性达到最高；而之后随着反应温度的升高，凝沉稳定性逐渐降低。这是因为，当醚化温度低于40℃时，随着反应温度升高，醚化反应效率越高，接入的羟丙基亲水集团数量越多，对淀粉的亲水修饰效果越好，而当高于40℃后，虽然介入的亲水基团的接入数量也是增加的，但是此时由于亲水性大大增加，淀粉的糊化温度降低，部分淀粉颗粒发生膨胀，导致出现回生老化现象，反而降低淀粉的凝沉稳定性。

pH值的影响：随着醚化反应pH值的升高，淀粉的乳化性和乳化稳定性逐渐提高，当反应pH值达到12左右时，两者均达到最高值，而后随着pH值的升高，乳化性迅速下降，而对乳化稳定性的影响较小，这是因为当pH值达到12时亲水基团的加入没有降低淀粉的乳化性，没有使淀粉与被乳化芯材的结合程度降低，反应效率达到最高，说明允许接入的亲水基团比例达到最大；再随着pH值的升高，淀粉颗粒膨胀程度增大，醚化剂更容易渗透到颗粒内与淀粉分子上面的羟基发生反应，从而使醚化剂的接入比例增大，但是淀粉的的亲水性也提高了，抑制了淀粉疏水性基团与被乳化芯材的结合，从而导致淀粉的乳化性迅速降低，而亲水基团的接入使淀粉的抗老化性增强，稳定性提高，乳液的破乳时间延长，乳化稳定性增加。

反应时间的影响：随着反应时间的延长，凝沉稳定性逐渐提高，当反应时间达到14小 时，凝沉稳定性达到最高，再延长反应时间对稳定性无影响，这说明当反应达到一定时间时，醚化反应达到反应平衡，反应效率达到最高，羟丙基基团接入数量最多，亲水性修饰程度达到最高。

醚化剂用量的影响：随着醚化剂用量的增加，凝沉稳定性逐渐提高，当醚化剂用量达到8.5％时，淀粉的凝沉稳定性达到最高，之后随着醚化剂用量的增加，稳定性逐渐降低。

这是因为随着醚化剂用量的增加，淀粉的取代度升高，接入的亲水基团羟丙基数量增加，淀粉的亲水性提高，膨胀程度增加，淀粉易出现老化现象，从而导致淀粉的凝沉稳定性降低。

基于上述原因，本实施例中所述羟丙基化蜡质玉米淀粉是通过以下方法制得：取40wt％的玉米淀粉乳加入到反应器中，开动搅拌器搅拌均匀，加入环氧丙烷，并充入氮气，使玉米淀粉乳在反应器中进行醚化反应，醚化反应温度为40℃，醚化pH值12，醚化反应时间为14小时，环氧丙烷的添加量为淀粉干基重量的8.5％，反应后将混合物中和至pH为6，然后进行洗涤、干燥，并利用粉碎装置将其粉碎制得羟丙基化蜡质玉米淀粉。

而步骤八中所述喷雾干燥利用喷雾干燥器完成，所述喷雾干燥的工艺参数为：进料浓度55～65wt％；进料温度：75～85℃；进风温度：150～160℃；排风温度：95～100℃；制得硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品的水分：7wt％以下。

将本实施例中得到的硬脂酸蜡质玉米淀粉酯依次经过硬脂酸淀粉酯粘度测定、硬脂酸淀粉酯取代度测定、硬脂酸淀粉酯白度测定、透明度的测定、凝沉稳定性的测定、溶解度的测定、硬脂酸淀粉酯pH测定以及硬脂酸淀粉酯的含水量测定，可以得到如下表所示的技术指标：

上述各个技术指标的具体测定方式为本技术领域内普通技术人员所熟知的内容，在这里不再赘述。

利用羟丙基化蜡质玉米淀粉为原料，以硬脂酸为酯化剂，制得的硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品质量好，性能稳定，且在制备过程中对环境污染低，有利于水资源节约和环保事业的发展，具有明显的经济效益、社会效益和生态效益，发展前景广阔。

Claims (3)

1.一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取40wt％的玉米淀粉乳加入到反应器中，开动搅拌器搅拌均匀，加入环氧丙烷，并充入氮气，使玉米淀粉乳在反应器中进行醚化反应，醚化反应温度为35～45℃，醚化pH值11～13，醚化反应时间为13～15小时，环氧丙烷的添加量为玉米淀粉干基重量的8～9％，反应后将混合物中和至pH为5.5～6.5，然后进行洗涤、干燥，并利用粉碎装置将其粉碎制得羟丙基化蜡质玉米淀粉；

步骤二、取羟丙基化蜡质玉米淀粉，用10wt％的盐酸将羟丙基化蜡质玉米淀粉的pH值调节至1.8～2.0，将羟丙基化蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物放置在45～65℃的温度中进行酸化处理；

步骤三、将羟丙基化蜡质玉米淀粉干基重量3～5％的硬脂酸加热到65～70℃，然后将加热后的硬脂酸逐渐加入速率为9500～10500r/min的高速剪切的热水中高速剪切15～25分钟，制得硬脂酸分散液，热水的温度为55～65℃；

步骤四、将硬脂酸分散液利用高压喷射装置以雾状射入步骤二得到的羟丙基化蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，混合均匀；

步骤五、把步骤四中得到的混合物利用35～45目的筛体进行筛分；

步骤六、将混合物加热进行酯化反应3～5小时，加热温度130～160℃；

步骤七、将酯化反应后得到的混合物调制为中性，然后进行洗涤处理；

步骤八、将洗涤后的混合物进行喷雾干燥，得到硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品。

2.如权利要求1所述的一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取40wt％的玉米淀粉乳加入到反应器中，开动搅拌器搅拌均匀，加入环氧丙烷，并充入氮气，使玉米淀粉乳在反应器中进行醚化反应，醚化反应温度为35～45℃，醚化pH值11～13，醚化反应时间为13～15小时，环氧丙烷的添加量为玉米淀粉干基重量的8～9％，反应后将混合物中和至pH为5.5～6.5，然后进行洗涤、干燥，并利用粉碎装置将其粉碎制得羟丙基化蜡质玉米淀粉；

步骤二、取1kg羟丙基化蜡质玉米淀粉，用10wt％的盐酸将所述羟丙基化蜡质玉米淀粉的pH值调节至2.0，将所述羟丙基化蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物放置在50℃的温度中进行酸化处理；

步骤三、将羟丙基化蜡质玉米淀粉干基重量4％的硬脂酸加热到68℃，然后将加热后的硬脂酸逐渐加入速率为10000r/min的高速剪切的热水中高速剪切20分钟，制得硬脂酸分散液，热水的温度为60℃；

步骤四、将硬脂酸分散液利用高压喷射装置以雾状射入步骤二得到的羟丙基化蜡质玉米淀粉与盐酸的混合物中，混合均匀；

步骤五、把步骤四中得到的混合物利用40目的筛体进行筛分；

步骤六、将混合物进行加热酯化反应4小时，加热温度设置为145℃；

步骤七、将酯化反应后得到的混合物调制为中性，然后进行洗涤处理；

步骤八、将洗涤后的混合物进行喷雾干燥，得到硬脂酸蜡质玉米淀粉酯成品。

3.如权利要求1或2所述的一种硬脂酸蜡质玉米淀粉酯的制备方法，其特征在于，步骤八中所述喷雾干燥利用喷雾干燥器完成，所述喷雾干燥的工艺参数为：

进料浓度：55～65wt％；

进料温度：75～85℃；

进风温度：150～160℃；

排风温度：95～100℃；

制得硬脂酸蜡质玉米淀粉酯产品的水分：7wt％以下。