CN103936871A

CN103936871A - 一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法

Info

Publication number: CN103936871A
Application number: CN201410179621.0A
Authority: CN
Inventors: 田双起; 赵仁勇; 王新伟
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103936871B

Abstract

本发明公开了一种糊化甘薯粉的方法，尤其涉及到一种以低温碱溶液为溶剂糊化甘薯粉的方法。该方法以氢氧化钠/尿素/硫脲作为溶剂体系，先将6～10%氢氧化钠水溶液预冷至-4～0℃，加入甘薯粉混合生成碱性甘薯粉，或者把甘薯粉与6～10%氢氧化钠水溶液混合后预冷至-4～0℃，然后加入预冷至-4～0℃的3～12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，可以得到透明的低温碱溶液糊化甘薯粉。该方法可以快速有效地溶解甘薯粉，包括甘薯淀粉和甘薯纤维素，并且能够得到高溶解度的甘薯粉低温碱溶液，更加有效地利用甘薯资源。本发明原料简单，制备工艺简单，溶剂容易回收，溶解过程无环境污染。

Description

一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法

技术领域

本发明涉及到了一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法，属于生物资源领域，本发明是一种新型的绿色环保甘薯粉糊化技术。

背景技术

甘薯又名红薯、红苕、红芋、白薯、山芋、番薯、甜薯、地瓜等，属旋花科，一年生植物。其主要产区在北纬40°以南，其中甘薯产量的90%在亚洲，我国是甘薯栽培面积最大的国家，占世界甘薯总栽培面积的一半以上，产量居世界首位。甘薯是一种富含淀粉的植物，淀粉含量高达30%左右，是生产粉丝、变性淀粉、淀粉糖、柠檬酸等产品的工业原料。并使淀粉适合应用于很多领域，如纺织、造纸、医药、食品、建材、轻工、饲料、农业、环保、生物工程等行业。传统的甘薯淀粉糊化方法是当淀粉颗粒在水中被加热到超过其临界温度(即糊化温度)后，淀粉多糖、直链淀粉和支链淀粉被释放和被溶解。甘薯粉的糊化温度一般在80-85℃之间，这种粘性的淀粉糊可看作是糊化膨胀的淀粉颗粒分散在大分子粘性溶液中。如果淀粉糊的浓度足够，就在冷却时转换成凝胶，这种凝胶是由糊化的淀粉颗粒被包埋在高聚物再结晶整合的网络结构中。利用这种传统的淀粉糊化方法最大的弊端就是要进行加热，从而消耗大量的能量使得甘薯粉糊化成本大大增加。本发明主要是在低温条件下，通过NaOH/尿素溶液在助溶剂的作用下对甘薯粉进行糊化溶解，氢氧化钠可渗透到淀粉颗粒以及纤维素的无定型区和晶格之间，破坏淀粉和纤维素分子间的氢键，使晶格间距增大、变形或者发生破坏，从而提高反应效率和反应速度。

发明内容

本发明的目的在于结合低温和碱性溶液对甘薯粉进行糊化的双重优点，拟开发一套新的环境友好、低能耗的甘薯粉糊化，并对其糊化性能、热稳定性、结晶结构表征以及粘度和透明度等方面对糊化机理进行研究。本发明综合利用甘薯淀粉和甘薯纤维素，将二者进行低温糊化，得到小分子物质有利于甘薯粉进一步的糖化作用。本发明的技术方案是这样实现的：

一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法，其特征在于：将甘薯粉分散在6～10%氢氧化钠水溶液中，预冷至-4～0℃，搅拌均匀生成碱性甘薯粉，然后加入预冷至-4～0℃的3～12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，能够得到透明的低温碱溶液糊化甘薯粉。制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为4～10%，氢氧化钠的含量为6～10%，尿素/硫脲的含量为3～12%，其余为水。或者将6～10%氢氧化钠水溶液预冷至-4～0℃，加入甘薯粉搅拌均匀，生成甘薯粉低温碱溶液，然后加入预冷至-4～0℃的3～12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，生成透明状甘薯粉低温碱溶液。制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为4～10%，氢氧化钠的含量为6～10%，尿素/硫脲的含量为3～12%，其余为水。上述甘薯粉、氢氧化钠水溶液和尿素/硫脲水溶液的含量在低碱溶液中所占的比例分别为4～10、40～60和40～60。本发明可用于工业上利用甘薯粉进行生物质乙醇生产的预处理，同时得到的糊化淀粉也可以应用于化工利用，制备相关的生物膜；也可以应用于实验室中甘薯淀粉和甘薯纤维素在低温条件下溶解的机理研究。利用碱溶液在低温条件下制备的糊化甘薯粉也可以应用于农业、化工、食品等领域。与已有的甘薯粉糊化技术相比，本发明的创新如下：

本发明首先采用的原料为甘薯粉，不仅包括了常用的甘薯淀粉，还有甘薯纤维素，二者都是被利用；在低温条件下利用碱溶液对甘薯粉进行糊化，打破了传统的高温糊化，大大降低了糊化过程中的耗能，从而降低了糊化成本；在低温碱溶液中能够快速实现甘薯粉的糊化问题，在溶解过程中糊化温度条件温和，通常在1～6分钟能够完成糊化过程；糊化甘薯粉比较完全，通常溶解度都能达到100%，无其他苛刻反应条件，对设备没有特殊要求，有利于进行工业化。本发明以氢氧化钠、尿素和硫脲作为糊化剂，价格便宜，操作简单，且糊化溶解和再生都是物理过程，没有涉及到化学反应，废液利于回收再利用。

具体实施方式：

结合以下具体实例对本发明具体技术方案作进一步说明：

实施例1

取甘薯粉16g，加入到100 mL6%氢氧化钠溶液中，搅拌5 分钟，在冰箱中预冷至0℃以下，取出后搅拌均匀，加入100 mL预冷至4℃左右5%的尿素/硫脲水溶液，进行搅拌能够快速得到透明的甘薯粉糊化溶液，糊化甘薯粉的时间在6分钟以内，可以高效快速糊化甘薯粉，制备的甘薯粉糊化液中，甘薯粉含量为8%，氢氧化钠含量为6%，尿素/硫脲含量为5%，其余为水。

实施例2

将100 mL 6%氢氧化钠水溶液预冷至0℃以下，加入16 g甘薯粉搅拌均匀，生成甘薯粉低温碱溶液，然后加入100 mL预冷至4℃左右的5%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，甘薯粉糊化在6分钟以内，生成透明状甘薯粉低温碱溶液。制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为8%，氢氧化钠的含量为6%，尿素/硫脲的含量为5%，其余为水。

实施例3

取甘薯粉10g，加入到100 mL8%氢氧化钠溶液中，搅拌5 分钟，在冰箱中预冷至0℃以下，取出后搅拌均匀，加入100 mL预冷至4℃左右9%的尿素/硫脲水溶液，进行搅拌能够快速得到透明的甘薯粉糊化溶液，糊化甘薯粉的时间在6分钟以内，可以高效快速糊化甘薯粉，制备的甘薯粉糊化液中，甘薯粉含量为5%，氢氧化钠含量为8%，尿素/硫脲含量为9%，其余为水。

实施例4

将100 mL 8%氢氧化钠水溶液预冷至0℃以下，加入10 g甘薯粉搅拌均匀，生成甘薯粉低温碱溶液，然后加入100 mL预冷至4℃左右的9%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，甘薯粉糊化在6分钟以内，生成透明状甘薯粉低温碱溶液。制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为5%，氢氧化钠的含量为8%，尿素/硫脲的含量为9%，其余为水。

实施例5

取甘薯粉20 g，加入到100 mL 10%氢氧化钠溶液中，搅拌5 分钟，在冰箱中预冷至0℃以下，取出后搅拌均匀，加入100 mL预冷至4℃左右12%的尿素/硫脲水溶液，进行搅拌能够快速得到透明的甘薯粉糊化溶液，糊化甘薯粉的时间在6分钟以内，可以高效快速糊化甘薯粉，制备的甘薯粉糊化液中，甘薯粉含量为10%，氢氧化钠含量为10%，尿素/硫脲含量为12%，其余为水。

实施例6

将100 mL 10%氢氧化钠水溶液预冷至0℃以下，加入20 g甘薯粉搅拌均匀，生成甘薯粉低温碱溶液，然后加入100 mL预冷至4℃左右的12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，甘薯粉糊化在6分钟以内，生成透明状甘薯粉低温碱溶液。制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为10%，氢氧化钠的含量为10%，尿素/硫脲的含量为12%，其余为水。

Claims

1.一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法，其特征在于：将甘薯粉分散在6～10%氢氧化钠水溶液中，预冷至-4～0℃，搅拌均匀生成碱性甘薯粉，然后加入预冷至-4～0℃的3～12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，能够得到透明的低温碱溶液糊化甘薯粉；制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为4～10%，氢氧化钠的含量为6～10%，尿素/硫脲的含量为3～12%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：甘薯粉、氢氧化钠水溶液和尿素/硫脲水溶液的含量在低碱溶液中所占的比例分别为4～10、40～60和40～60。

3.一种低温碱溶液糊化甘薯粉方法，其特征在于：将6～10%氢氧化钠水溶液预冷至-4～0℃，加入甘薯粉搅拌均匀，生成甘薯粉低温碱溶液，然后加入预冷至-4～0℃的3～12%尿素/硫脲水溶液进行搅拌混合，生成透明状甘薯粉低温碱溶液；制备的甘薯粉低温碱溶液中甘薯粉含量为4～10%，氢氧化钠的含量为6～10%，尿素/硫脲的含量为3～12%，其余为水。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：甘薯粉、氢氧化钠水溶液和尿素/硫脲水溶液的含量在低碱溶液中所占的比例分别为4～10、40～60和40～60。