CN110669148A - 一种吸水性淀粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种吸水性淀粉及其制备方法和应用 Download PDF

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张娜
李颖
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    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B30/00—Preparation of starch, degraded or non-chemically modified starch, amylose, or amylopectin
    • C08B30/12—Degraded, destructured or non-chemically modified starch, e.g. mechanically, enzymatically or by irradiation; Bleaching of starch

Abstract

本发明属于淀粉改性领域，公开了一种吸水性淀粉及其制备方法和应用。该吸水性淀粉的制备方法包括以下步骤：将天然淀粉在水中分散形成淀粉乳，然后加入到无机盐溶液中分散溶解，得到均匀的淀粉/盐溶液，再向淀粉/盐溶液中加水静置使溶解的淀粉沉降下来，将沉降后的淀粉用水洗涤、离心、干燥、研磨，即可得到吸水性淀粉。本发明以绿色工艺为目标，通过对原淀粉的改性，生产一种吸水性淀粉，其吸水倍率可达原淀粉的3倍。

Description

一种吸水性淀粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于淀粉改性领域，特别涉及一种吸水性淀粉及其制备方法和应用。
背景技术
淀粉是许多工业产品的原料，但天然淀粉的性质无法满足工业生产的要求，需要对其进行改性，即通过物理或化学的方法，改变淀粉颗粒的组成结构，赋予其一些独特的性能，以适应工业生产。
淀粉基吸水材料就是一种改性淀粉，可以吸收超过自身重量多倍的水，在一定压力下仍具有良好的保水性能，在超吸水材料、胶黏剂、造纸等领域有广泛的应用。早在20世纪70年代，人们已经利用自由基连锁聚合方法，将淀粉与乙烯基单体进行接枝共聚得到侧链带有大量羧基、氨基等亲水基团，制备淀粉基吸水材料。
前人提出的淀粉基吸水材料的制备工艺为：在加热条件下使淀粉糊化，然后降至共聚反应温度附近，依次加入引发剂、单体、交联剂进行反应；再经过抽提除去未反应单体和均聚物，对产物进行干燥，得到淀粉基吸水性材料。
由上述背景技术可以看出，目前市场上淀粉基吸水材料的生产工艺成熟，但需大量的化学试剂，工序步骤多。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种吸水性淀粉的制备方法。
本发明另一目的在于提供上述方法制备的吸水性淀粉。
本发明再一目的在于提供上述吸水性淀粉的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种吸水性淀粉的制备方法，其包括以下步骤：
将天然淀粉在水中分散形成淀粉乳，然后加入到无机盐溶液中分散溶解，得到均匀的淀粉/盐溶液，再向淀粉/盐溶液中加水静置使溶解的淀粉沉降下来，将沉降后的淀粉用水洗涤、离心、干燥、研磨，即可得到吸水性淀粉。
所述的天然淀粉的品种优选为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉等，更优选为木薯淀粉；
所述的无机盐溶液优选为氯化锌(CAS NO.7646-85-7)，氯化钙(CAS NO.10043-52-4)，氯化镁(CAS NO.7786-30-3)等氯化无机盐水溶液，优选为氯化镁水溶液；所述的无机盐溶液中无机盐的质量百分数为28～65％，优选为28～33％；
所述的淀粉乳中天然淀粉和水的质量比小于1:1，优选为4:6；
所述的淀粉乳和无机盐溶液的用量满足：所得到的淀粉/盐溶液中无机盐的质量百分数为25～65％，优选为25～57％，更优选为25～30％；
所述的分散溶解是指在45～60℃溶解30～120min，优选在50℃溶解60min；
所述的向淀粉/盐溶液中加水静置中加入的水的用量使得淀粉/盐溶液中盐的质量百分数降低至5～20％，优选为降低至10％。析出淀粉后的淀粉/盐溶液，可通过浓缩，将溶液中盐的质量浓度提高至28～65％，优选为28～33％，继续与淀粉乳混合，循环使用。
一种由上述方法制备得到的吸水性淀粉。
上述的吸水性淀粉在制备爽身粉、猫砂、纸尿裤等产品中的应用。
本发明的机理为：
一些无机盐溶液(氯化锌、氯化镁、氯化钙)在一定浓度下能使淀粉颗粒的复杂结构解聚，分子链彻底分散。这是因为当溶液中盐离子浓度达到一定程度后，可渗透入淀粉颗粒内部，阴离子的质子化效应削弱了淀粉分子间和分子内氢键，同时阳离子又能与淀粉分子上的羟基形成配位化合物，进一步破坏氢键，促进淀粉颗粒的解构。在此过程中，盐溶液的浓度是关键，存在一个最低浓度。低于此浓度，只能使淀粉颗粒溶胀，无法溶解。而当盐溶液浓度降低后，原本分散在盐溶液中的淀粉分子会重新以氢键结合，沉降下来。由于沉降后的淀粉结构松散，存在大量活性羟基，因此具有一定的吸水能力。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)无机盐溶液对淀粉的溶解不需要经过预处理和活化，减少化学试剂的使用，对原淀粉的处理直接而方便。
(2)整个工艺过程，只需通过调节盐离子的浓度，即可得到产品，且稀释后的盐溶液，又可通过减压蒸发提高盐离子浓度，再次溶解天然淀粉，循环使用，产生的“三废”少，属于绿色生产工艺。
(3)经过此工艺得到的吸水性淀粉，吸水倍率可达原淀粉的3倍。
附图说明
图1为实施例1制备得到的吸水性淀粉产品图。
图2为实施例1制备得到的吸水性淀粉产品的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例中吸水倍率是指单位质量的淀粉能够吸收的水分与其自身质量的比值。具体操作为：称取淀粉的质量m0，然后将淀粉浸泡在水中1h，抽滤，称取抽滤后的淀粉的质量m1，淀粉的吸水倍率为(m1-m0)/m0。
实施例1
(1)称取木薯淀粉4.0g加入到6.0g的去离子水中，搅拌，形成均匀的淀粉乳；
(2)称取45.5g的氯化锌溶解24.5g中的去离子水，搅拌均匀，形成透明均匀的溶液；
(3)将(1)中的淀粉乳加入(2)中的溶液中，搅拌，得到淀粉/氯化锌溶液；
(4)将(3)中的淀粉/氯化锌溶液保持在50℃的温度中，搅拌60min，得到均匀的淀粉/氯化锌溶液；
(5)向(4)中的均匀淀粉/氯化锌溶液加入223.3g去离子水，常温静置半小时后，2000转/分的转速离心，取下层沉淀用去离子水反复洗涤，得到改性淀粉。
(6)将(5)中的改性淀粉在60℃的烘箱中干燥12h，研磨后，得到产品。
上述步骤得到的吸水性淀粉产品见图1所示，为白色粉末状，吸水倍率可达原淀粉的3倍。其X射线衍射图和天然木薯淀粉的X射线衍射图见图2所示。从图2中可以看出吸水性淀粉产品的结晶峰已经不存在了，说明经过本发明的方法，得到的吸水性淀粉的结构已经发生了改变。
实施例2
(1)称取玉米淀粉2.0g加入到3.0g的去离子水中，搅拌，形成均匀的淀粉乳；
(2)称取30.0g的氯化镁溶解于65g中的去离子水，搅拌均匀，形成透明均匀的溶液；
(3)将(1)中的淀粉乳加入(2)中的溶液中，搅拌，得到淀粉/氯化镁溶液；
(4)将(3)中的淀粉/氯化镁溶液保持在50℃的温度中，搅拌60min，得到均匀的淀粉/氯化镁溶液；
(5)向(4)中的均匀淀粉/氯化镁溶液加入200.0g去离子水，常温静置半小时后，2000转/分的转速离心，取下层沉淀用去离子水反复洗涤，得到改性淀粉。
(6)将(5)中的改性淀粉在60℃的烘箱中干燥12h，研磨。
上述步骤得到的吸水性淀粉产品为白色粉末状，吸水倍率可达原淀粉的2.7倍。
实施例3
(1)称取玉米淀粉4.0g加入到6.0g的去离子水中，搅拌，形成均匀的淀粉乳；
(2)称取25g的氯化钙溶解于65g中的去离子水，搅拌均匀，形成透明均匀的溶液；
(3)将(1)中的淀粉乳加入(2)中的溶液中，搅拌，得到淀粉/氯化钙溶液；
(4)将(3)中的淀粉/氯化钙溶液保持在50℃的温度中，搅拌60min，得到均匀的淀粉/氯化钙溶液；
(5)向(4)中的均匀淀粉/氯化钙溶液加入150.0g去离子水，常温静置半小时后，2000转/分的转速离心，取下层沉淀用去离子水反复洗涤，得到改性淀粉。
(6)将(5)中的改性淀粉在60℃的烘箱中干燥12h，研磨。
上述步骤得到的吸水性淀粉产品为白色粉末状，吸水倍率可达原淀粉的2.5倍。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种吸水性淀粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将天然淀粉在水中分散形成淀粉乳，然后加入到无机盐溶液中分散溶解，得到均匀的淀粉/盐溶液，再向淀粉/盐溶液中加水静置使溶解的淀粉沉降下来，将沉降后的淀粉用水洗涤、离心、干燥、研磨，即得到吸水性淀粉。
2.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的淀粉乳中天然淀粉质量百分数低于50％；
所述的无机盐溶液中无机盐的质量百分数为28～65％；
所述的淀粉乳和无机盐溶液的用量满足：所得到的淀粉/盐溶液中无机盐的质量百分数为25～65％。
3.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的天然淀粉的品种为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉。
4.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的无机盐溶液为氯化锌水溶液，氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述的无机盐溶液中无机盐的质量百分数为28～65％。
5.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的淀粉乳中天然淀粉和水的质量比为4:6；
所述的无机盐溶液中无机盐的质量百分数为28～65％；
所述的淀粉乳和无机盐溶液的用量满足：所得到的淀粉/盐溶液中盐的质量百分数为25～57％。
6.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的分散溶解是指在45～60℃溶解30～120min。
7.根据权利要求1所述的吸水性淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的向淀粉/盐溶液中加水静置中加入的水的用量使得淀粉/盐溶液中盐的质量百分数降低至5～20％。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的吸水性淀粉。
9.根据权利要求8所述的吸水性淀粉在制备爽身粉、猫砂、纸尿裤中的应用。
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