專利名稱：一種高流動性淀粉及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于淀粉改性及其精深加工領域，特別涉及一種高流動性淀粉及其制備方法與應用。
背景技術：
淀粉是天然可再生資源，具有生物可降解，無環境污染，價格低廉等特點，天然淀粉及其改性產物在食品、化工、醫藥等領域廣泛應用。淀粉顆粒中含有大量羥基，親水性強，流動性差。在淀粉分子中引入疏水基團并以適當方式屏蔽親水性羥基，可以使淀粉的流動性得到顯著提高，產品在造紙、食品、印刷、化妝品、石油開采等領域廣泛應用。原淀粉在干燥狀態下不能自由流動，淀粉顆粒傾向于互相凝聚和抱團。通過對淀粉進行化學改性處理，屏蔽了淀粉顆粒表面的大量親水性羥基，顆粒間的分子作用力大大 降低，產品在干燥狀態下能夠自由流動，其流動形態與液體相似。中國發明專利ZL 200710304696. 7公開了一種高流動性和強疏水性淀粉及其制備方法，該方法采用淀粉進行干法改性處理，通過鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑等復配使用在淀粉顆粒表面包覆一層疏水性薄膜，從而獲得疏水性淀粉；同時以二氧化硅和氧化鋁在疏水性淀粉顆粒表面包覆一層流動性改善劑，使疏水性的淀粉有良好的流動性，但該方法制備流動性淀粉的主要原理是對淀粉顆粒進行物理包覆，如果混合不均會影響包覆效果和休止角等理化指標。
發明內容
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種具有反應均勻、生產成本低、流動性好等突出優點的高流動性淀粉的制備方法。本發明的另一目的在于提供通過上述制備方法得到的高流動性淀粉。本發明的再一目的在于提供上述高流動性淀粉的應用。本發明的目的通過以下技術方案來實現一種高流動性淀粉的制備方法，包括以下步驟(I)用水將淀粉配制成濃度為質量百分比25 35%的淀粉乳；加入相當于淀粉干基質量百分比3 10%的硫酸鈉，攪拌均勻，將淀粉乳泵入管道中，在管道與反應罐中循環，管道上裝有超聲波發生裝置，在后續的化學反應過程施加超聲場對反應體系起催化作用；將淀粉乳的PH值調至9. O 10. 0，溫度控制在40 50°C，加入相當于淀粉干基質量百分比O. 5 I. 0%的氯乙酸進行反應；反應結束后將pH值調至8. O 8. 5，溫度30 40°C，力口入相當于淀粉干基質量百分比O. 5 I. 0%的辛烯基琥珀酸酐進行反應，反應結束后將pH值調節為6. 0，過濾，去離子水洗滌，得到濾餅；(2)將步驟(I)得到的濾餅分散在去離子水中，配制成濃度為質量百分比25 35%的淀粉乳，調節淀粉乳的PH值為3. O 5. 0，加入二價金屬鹽和三價金屬鹽，期間保持淀粉乳的PH值，二價金屬鹽和三價金屬鹽的添加量分別為相當于淀粉干基質量百分比O. 5 I. 0% ；(3)待pH值不變后，過濾，去離子水洗滌，干燥，粉碎、篩選，得到高流動性淀粉；步驟(3)優選為待pH值不變后維持30分鐘，過濾，去離子水洗滌，干燥，粉碎、篩選，得到高流動性淀粉；步驟(I)中所述的淀粉為普通玉米淀粉、木薯淀粉和小麥淀粉等；步驟(I)中所述的通過超聲波對淀粉乳進行作用的條件為超聲頻率為15 25KHz，超聲強度控制在 O. O lff/cm3 O. 10ff/cm3 ；步驟(I)和(2)中所述的pH值優選通過使用氫氧化鈉或鹽酸進行調節，更優選通過使用質量百分比為3%的氫氧化鈉溶液或5%的鹽酸進行調節；步驟(2)中所述的二價金屬鹽包含鈣鹽、鎂鹽或鋅鹽，優選為氯化鈣、氯化鎂或氯化鋅；步驟(2)中所述的三價金屬鹽包含鐵鹽或鋁鹽，優選為硫酸鐵或硫酸鋁；步驟(2)中所述的保持淀粉乳的pH值優選通過使用氫氧化鈉保持pH值，更優選通過使用質量百分比為3%的氫氧化鈉溶液保持pH值；步驟(3)中所述的干燥為40°C低溫干燥24小時；步驟(3)中所述的篩選為過200目篩選。與傳統方法制備流動性淀粉相比，本發明的突出特點為采用超聲強化淀粉改性，提高反應效率、縮短反應時間；采用兩種不同分子大小物質對淀粉進行陰離子化改性，并配以兩種不同價位金屬離子進行交聯，在添加少量試劑的情況下大大提高淀粉流動性，具有顯著創造性。一種高流動性淀粉，通過上述制備方法得到，其休止角在2° 5。。 所述的高流動性淀粉在食品、日用化工、印刷、石油開采、農業等領域中的應用。本發明的原理如下通過硫酸鈉抑制淀粉顆粒在堿性反應條件下的膨脹，避免淀粉糊化，使淀粉的化學改性集中在顆粒表面；在反應過程中引入超聲場，能提高反應效率，減少化學試劑的用量，縮短反應時間，降低成本；同時以不同價位金屬離子對帶有負電的取代基團進行交聯，屏蔽了淀粉顆粒表面大量的羥基，能顯著降低淀粉的休止角，提高流動性，得到高流動性淀粉。本發明與現有技術相比具有如下突出的優點及有益效果( I)本發明采用濕法制備工藝，反應均勻，生產成本低，反應耗時短，產品流動性等理化性能優異。(2)采用本發明所提供的制備方法對淀粉進行改性，可在變性淀粉企業現有生產設備上增加簡易超聲發生器，并可輕易實現工業化生產。(3)采用本發明所提供的制備方法對淀粉進行改性處理，所用改性試劑多為常用化學試劑，添加量少，容易獲得，可顯著降低生產成本。(4)采用本發明所提供的制備方法獲得的流動性淀粉，其休止角在2° 5°之間，具有優良的休止角和流動性能，產品在食品、日化、印刷、農業和石油等工業具有廣泛應用價值。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例I(I)用75kg水將25kg干基普通玉米淀粉配制成濃度為質量百分比25%的淀粉乳，加入相當于淀粉干基質量百分比3% (O. 75kg)的硫酸鈉，將淀粉乳泵入管道中，在管道和反應罐之間循環，管道上安裝有鉗式超聲波發生器(廣州市新棟力超聲電子設備有限公司生產，NPFS型)，在超聲頻率15KHz，超聲強度為O. O lff/cm3下對淀粉后續反應過程進行作用，反應罐中通過夾套水浴循環控制淀粉漿的溫度為40°C，用質量百分比為3%的氫氧化鈉溶液將PH值調節為9. O,以10毫升/分鐘的流速緩慢滴加相當于淀粉干基質量百分比O. 5%(O. 125kg)的氯乙酸進行反應，并保持淀粉的pH為9.0，反應結束后用質量百分比3%的氫氧化鈉溶液將PH值調至8. 0，溫度控制為30°C，以10毫升/分鐘的流速緩慢滴加相當于淀粉干基質量百分比O. 5% (O. 125kg)的辛烯基琥珀酸酐進行反應，反應結束后將pH調至6. O,過濾，去離子水洗滌，得濾餅。(2)將上述濾餅分散在去離子水中，配制成濃度為質量百分比25%的淀粉乳，用質量分數為5%的鹽酸調節淀粉乳pH值為3. 0，將相當于淀粉干基質量百分比O. 5%(0. 125kg)的氯化鈣溶解在去離子水中，逐滴加入，然后以同樣方式加入相當于淀粉干基質量百分比
O.5% (O. 125kg)的硫酸鋁，在上述金屬鹽反應過程中，始終用3%的氫氧化鈉保持淀粉的pH為3. 0，待金屬鹽滴加結束，pH基本不變后維持30分鐘，過濾，去離子水洗滌，所得濾餅40°C干燥24小時，粉碎，過200目篩，得到高流動性淀粉。所得高流動性淀粉的休止角為4. 8°，而未經改性的普通玉米淀粉休止角為44. 2°。有關淀粉的休止角的界定以及測試方法如下休止角的測定休止角反映了粉體顆粒之間相對運動的自由程度，是評價粉體流動性的方法，其值越小表明粉體的流動性越好。其定義為粉體自由堆積體形成的堆積坡面與水平面之間的夾角。采用國標法(GB11986-89 )。稱取定量的淀粉樣品，置于固定好的漏斗中，使樣品從漏斗中緩慢流出，呈錐形。測量錐形體的高度h和直徑d。根據下式計算出休止角α
權利要求
1.一種高流動性淀粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)用水將淀粉配制成濃度為質量百分比25 35%的淀粉乳；加入相當于淀粉干基質量百分比3 10%的硫酸鈉，攪拌均勻，將淀粉乳泵入管道中，在管道與反應罐中循環，管道上裝有超聲波發生裝置，在后續的化學反應過程施加超聲場對反應體系起催化作用；將淀粉乳的PH值調至9. O 10. 0，溫度控制在40 50°C，加入相當于淀粉干基質量百分比O.5 I. 0%的氯乙酸進行反應；反應結束后將pH值調至8. O 8. 5，溫度30 40°C，加入相當于淀粉干基質量百分比O. 5 I. 0%的辛烯基琥珀酸酐進行反應，反應結束后將pH值調節為6. 0，過濾，去離子水洗滌，得到濾餅； (2)將步驟(I)得到的濾餅分散在去離子水中，配制成濃度為質量百分比25 35%的淀粉乳，調節淀粉乳的PH值為3. O 5. 0，加入二價金屬鹽和三價金屬鹽，期間保持淀粉乳的、PH值，二價金屬鹽和三價金屬鹽的添加量分別為相當于淀粉干基質量百分比O. 5 I. 0% ； (3)待pH值不變后，過濾，去離子水洗滌，干燥，粉碎、篩選，得到高流動性淀粉。
2.根據權利要求I所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的淀粉為普通玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉。
3.根據權利要求I所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的通過超聲波對淀粉乳進行作用的條件為超聲頻率為15 25KHz，超聲強度控制在O. Olff/cm3 O. IOff/cm3 ； 步驟(I)和(2)中所述的pH值通過使用氫氧化鈉或鹽酸進行調節。
4.根據權利要求I所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的保持淀粉乳的PH值通過使用氫氧化鈉保持pH值。
5.根據權利要求4所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的保持淀粉乳的PH值通過使用質量百分比為3%的氫氧化鈉溶液保持pH值。
6.根據權利要求I所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的二價金屬鹽包含鈣鹽、鎂鹽或鋅鹽； 步驟(2)中所述的三價金屬鹽包含鐵鹽或鋁鹽。
7.根據權利要求I所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(3)為待pH值不變后維持30分鐘，過濾，去離子水洗滌，干燥，粉碎、篩選，得到高流動性淀粉； 步驟(3)中所述的干燥為40°C低溫干燥24小時； 步驟(3)中所述的篩選為過200目篩選。
8.根據權利要求6所述的高流動性淀粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的二價金屬鹽為氯化鈣、氯化鎂或氯化鋅； 步驟(2)中所述的三價金屬鹽為硫酸鐵或硫酸鋁。
9.一種高流動性淀粉通過權利要求I 8任一項所述的制備方法得到，其特征在于所述的高流動性淀粉休止角為2° 5。。
10.權利要求9所述的高流動性淀粉在食品、日用化工、印刷、石油開采、農業領域中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種高流動性淀粉及其制備方法與應用。本發明的制備工藝簡單，反應均勻，生產成本低，反應耗時短，通過硫酸鈉抑制淀粉顆粒在堿性反應條件下的膨脹，避免淀粉糊化，使淀粉的化學改性集中在顆粒表面；在反應過程中引入超聲場，能提高反應效率，減少化學試劑的用量，縮短反應時間，降低成本；同時以不同價位金屬離子對帶有負電的取代基團進行交聯，屏蔽了淀粉顆粒表面大量的羥基，能顯著降低淀粉的休止角，提高流動性，得到休止角在2°～5°之間的高流動性淀粉，該流動性淀粉在食品、日化、印刷、農業和石油等工業具有廣泛的應用價值。
文檔編號C08J3/24GK102718876SQ20121019485
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者周芹帆, 張孜, 羅明昌, 陳楚露, 陳沛華, 黃強 申請人:華南理工大學