CN105440146B - 一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，为弥补羧甲基淀粉不抗盐、不耐剪切的缺陷，而设计在该羧甲基淀粉上连接一长链基团。所述方法中物料配比按质量百分比：以羧甲基淀粉100％计，取3‑12％溴代十六烷和0‑6％NaOH。通过调质混合、低温高压醚化反应、干燥、粉碎及过筛等步骤得羧甲基淀粉。其特点在于：经挤压醚化反应后，产品取代度较高为0.0257‑0.0701之间，产品兼有疏水性和亲水性,与原淀粉相比乳化性提高，乳化范围46.0‑28.3％，性能独特，故而可用于乳化剂、食品工业清洁剂中；又由于产品具有比羧甲基淀粉的粘度更大，且抗盐性增强，黏度增大，成膜性优异，因而可用作含盐食品中的增稠剂、稳定剂等。

Description

一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法
技术领域
本发明涉及一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，属于复合变性淀粉技术领域。
背景技术
传统的淀粉改性是通过引入强亲水基得到水溶性醚,其在水溶性高分子中占有重要地位。但是,亲水基过强的水合作用有时反而对特定产品的实际应用造成不良影响,通过传统水溶性淀粉的疏水化改性,可得到两亲性淀粉,使产品获得更优良的应用性能。目前,这类两亲性淀粉醚的制备及其应用性能的研究越来越受到人们的重视,新型两亲性淀粉不断涌现。羧甲基淀粉是一种变性淀粉，分子中含有大量自由羟基的高分子,在醚化反应之时，典型的疏水端烯基长碳链则连接在淀粉分子上使得淀粉分子具有了疏水性，十六烷基是高碳低极性基团,疏水性能显著。淀粉分子链上即使含有少量的十六烷基基团,产品性能会明显改变。与原淀粉比较,十六烷基淀粉醚的抗盐性、亲油性、抗水性、成膜性优异。国内外关于低温干法制备羧甲基淀粉十六烷基醚的研究还未见报道。
利用多梯度物理场发生器生产淀粉醚，使得工艺大为简便，无“三废”产生疏水化十六烷基羧甲基淀粉醚，使生产成本降低。在反应体系中反应物质的浓度相对较高，因此能达到较高的反应效率。同时，多梯度物理场发生器的高压高剪切力作用使得反应物质更加充分的反应，发生器腔内的高温环境促进淀粉醚化变性的同时，可以实现淀粉糊化，从而提高反应效率。
本发明为实现采用多梯度物理场发生器大规模生产十六烷基羧甲基淀粉醚奠定了很好的基础。
发明内容
本发明以解决上述现有技术的不足为目的，为弥补羧甲基淀粉不抗盐、不耐剪切的缺陷，而设计在该羧甲基淀粉上连接一长链基团。溴代十六烷是含16个碳的长链烷烃，将其碳链接到羧甲基淀粉上，增大了羧甲基淀粉的粘度，并且在一定盐度条件下具有增粘的效果；并且疏水性的侧链使得羧甲基淀粉具备了乳化性。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，该方法是通过下述步骤实现的：
(1)物料配比按质量百分比：以羧甲基淀粉100％计，取3-12％溴代十六烷和0-6％NaOH；
(2)调质混合：将按上述配比的物料加入混料器，将溴代十六烷用少量乙醇溶解喷入混料器，将NaOH溶于水中并调节水分使物料质量含水率达到17-33％调质，充分混合均匀；
(3)低温高压醚化反应：将调质、混匀后的物料经喂料器连续加入到多梯度物理场发生器中进行醚化反应；
(4)冷却到室温，再干燥，粉碎，过筛得羧甲基淀粉醚,并测其乳化性。反应方程式如下：
进一步地，所述原料羧甲基淀粉，取代度为0.1-0.5；
进一步地，步骤(2)中，反应前将溴代十六烷用60-100ml的70％乙醇溶解混合，喷入淀粉搅拌；
进一步地，步骤(3)中的多梯度物理场发生器为同向旋转型双螺杆挤压机，其参数设定为：喂料速度在18-25kg/h之间，挤压出口温度范围在40-80℃之间，设定螺杆转速为72-144r/min。物料在经过双螺杆挤压机的输送、挤压等作用中反应，通过具有圆形模孔直径为4-8mm的模具挤出；
进一步地，步骤(4)中，将产品置于温度45℃的通风干燥箱，干燥至产品水分含量在7-9％，并用万能高速粉碎机过100-120目筛子，得到的产品待测其乳化性能。
将经上述步骤制得的产品进行乳化性能的测试：称取15-20g上述制备好的十六烷基淀粉醚，缓慢加入100ml水中，100℃水浴搅拌均匀至完全溶解，再设定高速均质机转速为6500-9500r/min搅拌1-3min；将处理后的样品置于100ml量筒中，12h后观察乳化稳定性，连续观察至少30天。
本发明的有益效果及特点在于：经挤压醚化反应后，产品取代度较高为0.0257-0.0701之间，产品兼有疏水性和亲水性,与原淀粉相比乳化性提高，乳化范围46.0-28.3％，性能独特，故而可用于乳化剂、食品工业清洁剂中；又由于产品具有比羧甲基淀粉的粘度更大，且抗盐性增强，黏度增大，成膜性优异，因而可用作含盐食品中的增稠剂、稳定剂等。
附图说明
图1为挤压法制备十六烷基羧甲基醚工艺流程图。
图2为十六烷基羧甲基醚红外光谱图，a-f取代度为:原淀粉cms；挤压原淀粉cmsex；0.0257；0.0496；0.0581；0.0701。
具体实施方式
实施例1
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合。将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为60℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出。将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％。用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛。包装成成品。制备出的疏水化羧甲基淀粉取代度为0.0430、乳化能力为46.0％。
实施例2
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合。将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为80℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出。将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％。用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛。包装成成品。制备出的疏水化羧甲基淀粉取代度为0.0360、乳化能力为29.8％。
实施例3
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合。将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为40℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出。将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％。用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛。包装成成品。制备出的疏水化羧甲基淀粉取代度为0.0330、乳化能力为28.3％。
实施例4
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为9％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合。将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为60℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出。将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％。用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛。包装成成品。制备出的疏水化羧甲基淀粉取代度为0.0701、乳化能力为36.50％。
实施例5
一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为30％，充分搅拌，均匀混合。将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为80℃，螺杆转速126rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出。将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％。用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛。包装成成品。制备出的疏水化羧甲基淀粉取代度为0.0342、乳化能力为30.6％。
表一不同条件下产品性能的比较
空白淀 实例一 实例二 实例三 实例四 实例五
取代度 0 46.0％ 29.8％ 28.3％ 36.5％ 30.6％
乳化性 1.80％ 0.0427 0.036 0.033 0.070 0.034

Claims (8)

1.一种改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于：该方法是通过下述步骤实现的：
(1)物料配比按质量百分比：以羧甲基淀粉100％计，取3-12％溴代十六烷和0-6％NaOH，所述原料羧甲基淀粉，取代度为0.1-0.5；反应前将溴代十六烷用60-100ml的70％乙醇溶解混合，喷入淀粉搅拌；
(2)将NaOH溶于水中并调节水分使物料质量含水率达到17-33％调质，充分混合均匀；
(3)低温高压醚化反应：将调质、混匀后的物料经喂料器连续加入到双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应；
(4)冷却到室温，再干燥，粉碎，过筛得羧甲基淀粉醚,并测其乳化性。
2.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于：步骤(3)中的双螺杆挤压机为同向旋转型双螺杆挤压机，其参数设定为：喂料速度在18-25kg/h之间，挤压出口温度范围在40-80℃之间，设定螺杆转速为72-144r/min，物料在经过双螺杆挤压机的输送、挤压作用中反应，通过具有圆形模孔直径为4-8mm的模具挤出。
3.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于：步骤(4)中，将产品置于温度45℃的通风干燥箱，干燥至产品水分含量在7-9％，并用万能高速粉碎机过100-120目筛子，得到的产品待测其乳化性能。
4.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于它的具体制备步骤：
称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合,将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为60℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出，将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％，用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛，包装成成品，制备出的改善羧甲基淀粉取代度为0.0430、乳化能力为46.0％。
5.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于它的具体制备步骤：
称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合，将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为80℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出，将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％，用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛,包装成成品，制备出的改善羧甲基淀粉取代度为0.0360、乳化能力为29.8％。
6.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于它的具体制备步骤：
称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合，将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为40℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出，将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％，用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛，包装成成品，制备出的改善羧甲基淀粉取代度为0.0330、乳化能力为28.3％。
7.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于它的具体制备步骤：
称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为9％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为25％，充分搅拌，均匀混合，将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为60℃，螺杆转速108rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出，将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％，用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛，包装成成品，制备出的改善羧甲基淀粉取代度为0.0701、乳化能力为36.50％。
8.如权利要求1所述的改善羧甲基淀粉乳化性的方法，其特征在于它的具体制备步骤：
称取1kg羧甲基淀粉，置于喂料器中，加入浓度为6％的60℃乙醇溶解的溴代十六烷、3％NaOH溶液，加水调节物料水分含量为30％，充分搅拌，均匀混合，将上步骤所获得的混合物料经喂料器送入长径比为18:1的同向旋转型双螺杆挤压机中进行挤压醚化反应，在挤压机中停留时间30s，一区机筒温度为30℃，二区机筒温度为40℃，三区机筒温度为80℃，螺杆转速126rpm；通过直径为4mm的圆形模孔挤出，将挤压后的产物置于温度45℃条件下干燥至产品质量含水率为7％，用万能高速粉碎机粉碎，过100目筛，包装成成品,制备出的改善羧甲基淀粉取代度为0.0342、乳化能力为30.6％。
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