CN113512127A - 一种高流动性淀粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高流动性淀粉的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：(1)在淀粉中加入去离子水，而后滴加辛烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液，最后过滤洗涤干燥；(2)在干燥样品加入去离子水，加入0.5～10质量份有机交联剂反应，最后冷却至室温；(3)在溶液中滴加酸液，加入0.1～1质量份金属基非晶粉末并升温至30～40℃反应30～100min，后加入碱液调节pH至3.5～4.5并升温至45～50℃继续反应30～60min，结束后离心，洗涤干燥后得到所需的高流动性淀粉。与现有技术相比，本发明的制备方法高效、反应均匀，该方法能够制得粒径均匀、光滑的高流动性淀粉。

Description

一种高流动性淀粉的制备方法
技术领域
本发明涉及淀粉改性技术领域，具体指一种高流动性淀粉的制备方法。
背景技术
天然淀粉广泛存在与植物的根、茎、种子中，是植物经过光合作用后产生的主要用于储能的一种多聚糖物质，因其来源广泛、可再生、可生物降解等特点，天然淀粉及其改性产物已广泛应用于食品、医药、造纸、化工、化妆品等领域。
因原淀粉分子中含有大量的羟基，易形成分子内氢键，因此原淀粉颗粒倾向于相互聚集和抱团，即便在干燥状态下流动性也很差，进而限制了其应用性。淀粉分子中的亲水性基团是造成其流动性不佳的原因，因此可通过在其分子中引入疏水性基团或屏蔽表面的亲水性来实现其流动性的增加。
如专利申请号为CN200710304696.7(公布号为CN101230151A)的发明专利《一种高流动性和强疏水性淀粉及其制备方法》公开了一种干法将铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂包覆在淀粉颗粒表面，最外层再包覆一层二氧化硅或氧化铝层的流动性改善剂以获得较好的流动性。但是该方法主要靠物理混合包覆，若不均匀则会影响流动效果；专利申请号为CN201210141066.3(公布号为CN102702368A)的发明专利《一种流动性淀粉及其干法制备方法》公开了干法制备流动性淀粉的方法，此方法需要干法反应器，实验条件要求较高，在第一阶段辛烯基琥珀酸酯化后未反应的辛烯基琥珀酸未除去，后期向反应器中喷入高价金属离子盐溶液量少，因此与淀粉的反应均匀性较差，另一方面，由于淀粉改性后表面粗糙，在使用时颗粒间相互摩擦增大，从而造成其流动性受影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种高效、反应均匀的高流动性淀粉的制备方法，该方法能够制得粒径均匀、光滑的高流动性淀粉。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：一种高流动性淀粉的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：
(1)在100质量份淀粉中加入去离子水，配置成浓度为20～40wt％的淀粉乳，滴加碱液控制pH至7.5～9.0，而后滴加10～30质量份辛烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液，反应30～240min后，使用酸液调节pH至中性，最后过滤洗涤干燥；
其中，所述辛烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液中辛烯基琥珀酸酐和醇的体积比为1:4～6；
(2)在100质量份步骤(1)得到的干燥样品中加入去离子水，配置成浓度为10～40wt％的淀粉糊，将其置于超声波反应器中，然后滴加碱液，控制pH在7.5～9.0，外加机械搅拌20～40min，接着加入0.5～10质量份有机交联剂并升温至50～80℃反应30～240min，最后冷却至室温；
(3)在步骤(2)得到的溶液中滴加酸液调节pH至2.0～3.0，加入0.1～1质量份非晶金属粉末，接着升温至30～40℃反应30～100min，后加入碱液调节pH至6.5～7.0并升温至45～50℃继续反应30～60min，结束后离心，洗涤干燥后得到所需的高流动性淀粉。
优选地，步骤(1)中所述的淀粉为糯玉米淀粉、糯高粱淀粉、糯米淀粉、芋头淀粉、籽粒苋淀粉中的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述的醇为甲醇、乙醇、丙三醇中的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述的碱液为NaOH溶液，所述的酸液为稀盐酸。
优选地，步骤(2)中所述超声波反应器的功率为300～1000W，频率为28～40kHz。
优选地，步骤(2)中所述机械搅拌的转速为200～400rpm。
优选地，步骤(2)中所述的碱液为碳酸氢钠溶液。
优选地，步骤(2)中所述的有机交联剂为单宁、京尼平中的至少一种。
优选地，步骤(3)中所述的非晶金属粉末为铁基非晶粉末、稀土元素基非晶粉末中的至少一种，如Ce基非晶粉末、Gd基非晶粉末或Y基非晶粉末。
优选地，步骤(3)中所述非晶金属粉末的粒径为100～200目。
优选地，步骤(3)中所述的酸液为稀硫酸，所述的碱液为碳酸氢钠溶液。
本发明的工作原理如下：通过水相溶剂法将疏水基团(辛烯基琥珀酸)接到淀粉分子上，借助于静电斥力使淀粉颗粒之间的团聚降低，而后使用有机交联剂、非晶金属粉体中金属离子与辛烯基琥珀酸淀粉酯间的反应屏蔽淀粉表面的羟基，同时纳米尺度的非晶粉可填充、包裹在淀粉颗粒表面的孔洞内，进而增加其疏水性、降低淀粉颗粒的粗糙性，从而保证淀粉的高流动性。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)通过在水相中将辛烯基琥珀酸接枝到淀粉分子中，对反应设备要求不高，经过醇洗水洗，除去了未反应的辛烯基琥珀酸酐；
(2)超声波的声空化可破坏淀粉的结晶区，反应效率增加，反应更均匀；
(3)有机交联剂可与淀粉中大量的羟基发生交联反应，在一定程度上增大其疏水性；
(4)部分非晶金属粉末在酸性条件下可快速溶解到溶液中，通过改变环境可使金属离子进一步与淀粉、有机交联剂络合，同时，部分非晶金属粉末可填入到淀粉酯的表面，从而增加其表面的光滑性，进而提高其流动性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
(1)以质量分数计，将100份糯玉米淀粉加适量去离子水，配置成浓度为30wt％的淀粉乳，滴加NaOH溶液控制pH至8.5，而后滴加10份OSA/乙醇溶液(即辛烯基琥珀酸酐和乙醇的混合溶液，辛烯基琥珀酸和乙醇的体积比为1:5)，30℃反应60min后，用稀盐酸调节pH至中性，过滤，醇洗3次水洗3次冻干；
(2)取100份冻干后的样品，加适量去离子水配置成浓度为20wt％的淀粉糊，将其置于超声波反应器中，滴加NaHCO3使pH控制在8.0，并施加以机械搅拌30min，设置超声波反应场参数为35kHz，600W，设置搅拌参数为300rpm，加入5份单宁并升温至60℃反应120min，后冷却至室温；
(3)使用稀硫酸溶液调节pH至2.8，加入0.5份粒径为150目的铁基非晶粉末，升温至35℃反应60min，后加入NaHCO3调节pH至6.8并升温至48℃继续反应40min，结束后离心，去离子水洗3次，乙醇洗3次，干燥得样品。
实施例2：
(1)以质量分数计，将100份芋头淀粉加适量去离子水，配置成浓度为20wt％的淀粉乳，滴加NaOH溶液控制pH至7.5，而后滴加30份OSA/乙醇溶液(辛烯基琥珀酸酐和乙醇的体积比为1:4)，30℃反应30min后，用稀盐酸调节pH至中性，过滤，醇洗3次水洗3次冻干；
(2)取100份冻干后的样品，加适量去离子水配置成浓度为10wt％的淀粉糊，将其置于超声波反应器中，滴加NaHCO3使pH控制在7.5，并施加以机械搅拌20min，设置超声波反应场参数为28kHz，300W，设置搅拌参数为200rpm，加入0.5份京尼平并升温至50℃反应30min，后冷却至室温；
(3)使用稀硫酸溶液调节pH至2.0，加入0.1份粒径为100目的Ce基非晶粉末，升温至30℃反应30min，后加入NaHCO3调节pH至6.5并升温至45℃继续反应30min，结束后离心，去离子水洗3次，乙醇洗3次，干燥得样品。
实施例3：
(1)以质量分数计，将100份糯米淀粉加适量去离子水，配置成浓度为40wt％的淀粉乳，滴加NaOH溶液控制pH至9.0，而后滴加20份OSA/乙醇溶液(辛烯基琥珀酸酐和乙醇的体积比为1:6)，30℃反应240min后，用稀盐酸调节pH至中性，过滤，醇洗3次水洗3次冻干；
(2)取100份冻干后的样品，加适量去离子水配置成浓度为40wt％的淀粉糊，将其置于超声波反应器中，滴加NaHCO3使pH控制在9.0，并施加以机械搅拌40min，设置超声波反应场参数为40kHz，1000W，设置搅拌参数为400rpm，加入10份京尼平并升温至80℃反应240min，后冷却至室温；
(3)使用稀硫酸溶液调节pH至3.0，加入1份粒径为200目的Gd基非晶粉末，升温至40℃反应100min，后加入NaHCO3调节pH至7.0并升温至50℃继续反应60min，结束后离心，去离子水洗3次，乙醇洗3次，干燥得样品。
粉体样品的流动性可用休止角来表征，休止角越小，流动性越佳。
使用粉体综合特性测试仪测定糯玉米淀粉及实施例1中得到的高流动性淀粉的休止角，具体测试方法为：将减震台置于仪器中央的定位孔，其上放置接料盘、休止角试样台，可通过调整减震台下的螺丝确保休止角试样台的上平面处于水平状态。关上仪器前门，准备试样，将定时器调到3min打开振动筛盖、振动筛开关，用小勺在加料口缓慢加料，物料通过筛网、出料口洒落到试样台上形成椎体，当形成对称的圆锥体后，停止加料，关闭振动筛，将测角器置于试样托盘左侧并靠近料堆，测定休止角时应从三个不同位置测定，计算平均值为一次测量，每个样品测3次。
表1列出了不同样品的休止角，可见通过本方法获得的糯玉米淀粉的流动性明显增加。
表1：
样品 休止角
糯玉米淀粉 56.07±0.73
实施例1 15.48±0.51
直链玉米淀粉 45.72±0.70
直链玉米淀粉加1％实施例1样品 32.81±0.46

Claims (10)

1.一种高流动性淀粉的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：
(1)在100质量份淀粉中加入去离子水，配置成浓度为20～40wt％的淀粉乳，滴加碱液控制pH至7.5～9.0，而后滴加10～30质量份辛烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液，反应30～240min后，使用酸液调节pH至中性，最后过滤洗涤干燥；
其中，所述烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液中辛烯基琥珀酸酐和醇的体积比为1:4～6；
(2)在100质量份步骤(1)得到的干燥样品中加入去离子水，配置成浓度为10～40wt％的淀粉糊，将其置于超声波反应器中，然后滴加碱液，控制pH在7.5～9.0，外加机械搅拌20～40min，接着加入0.5～10质量份有机交联剂并升温至50～80℃反应30～240min，最后冷却至室温；
(3)在步骤(2)得到的溶液中滴加酸液调节pH至2.0～3.0，加入0.1～1质量份非晶金属粉末，接着升温至30～40℃反应30～100min，后加入碱液调节pH至6.5～7.0并升温至45～50℃继续反应30～60min，结束后离心，洗涤干燥后得到所需的高流动性淀粉。
2.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的淀粉为糯玉米淀粉、糯高粱淀粉、糯米淀粉、芋头淀粉、籽粒苋淀粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述辛烯基琥珀酸酐和醇的混合溶液中的醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碱液为NaOH溶液，所述的酸液为稀盐酸。
5.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述超声波反应器的功率为300～1000W，频率为28～40kHz；
步骤(2)中所述机械搅拌的转速为200～400rpm。
6.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的碱液为碳酸氢钠溶液。
7.根据权利要求1所述的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的有机交联剂为单宁、京尼平中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的非晶金属粉末为铁基非晶粉末、稀土元素基非晶粉末中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述非晶金属粉末的粒径为100～200目。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的的高流动性淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的酸液为稀硫酸，所述的碱液为碳酸氢钠溶液。
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