專利名稱：微波法酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在微波輻射條件下，一種同時進(jìn)行酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的制備方法和應(yīng)用，屬于變性淀粉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脂肪酸淀粉酯是由淀粉及其衍生物與脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸酰氯或脂肪酸酐反應(yīng)得到的酯化產(chǎn)品。由于疏水性有機碳鏈的引入，淀粉的疏水性增加，使之具備了親水和親油的雙親性質(zhì)，具有乳化性，可用在食品、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等領(lǐng)域。高取代度的脂肪酸淀粉酯因具有較高的乳化能力，可用于微膠囊化產(chǎn)品獲得高的包埋率，代替昂貴的阿拉伯膠；低取代度的脂肪酸淀粉酯可用于脂肪替代品。有關(guān)有機溶劑法制備脂肪酸淀粉酯，國外已有不少報道。只有Saiyavit Varavinit等用干法合成了西米和木薯的硬脂酸淀粉酯。關(guān)于微波法對淀粉同時進(jìn)行酸解與酯化反應(yīng)制備復(fù)合變性淀粉的工藝迄今還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在微波輻射條件下，脂肪酸和淀粉直接酯化合成脂肪酸淀粉酯的制備方法。由于本反應(yīng)中采用酸作為催化劑，反應(yīng)過程中會使淀粉酸解，所以制備工藝中酸解與酯化反應(yīng)同時進(jìn)行，產(chǎn)品具有眾多優(yōu)異特性。本反應(yīng)采用熱無水乙醇溶解脂肪酸，和淀粉充分混合，反應(yīng)過程中乙醇會完全揮發(fā)，所以本發(fā)明屬于干法制備。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種酸解與酯化復(fù)合變性淀粉是采用微波(常壓或真空)方法對淀粉同時進(jìn)行酸解與酯化變性的制備方法制得，使產(chǎn)品同時具有酸解與酯化變性淀粉的特性。
所述的同時進(jìn)行酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的制備方法，是以淀粉為原料，將酯化劑溶于熱無水乙醇溶劑中，加入一定量的酸，并加入適量水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系水分含量，緩慢加入到淀粉中，不斷攪拌，得到的漿體在微波輻射(常壓或真空)下同時進(jìn)行酸解與酯化反應(yīng)，制得酸解與酯化復(fù)合變性淀粉。
淀粉原料可以是玉米淀粉、小麥淀粉、薯類淀粉等。
酯化變性所用的酯化劑可以是高級脂肪酸，如硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、花生酸等，溶解酯化劑所用的溶劑可以是無水乙醇。
酸解變性所用的酸解試劑為鹽酸、醋酸或甲酸等易揮發(fā)性酸。
微波反應(yīng)可以是常壓、真空等條件下進(jìn)行。
制備工藝的配方淀粉，干基質(zhì)量計 100酯化劑，以質(zhì)量計 2～4無水乙醇，以體積計 80～120酸，以質(zhì)量計 0.05～0.20水，以體積計 0～40在實驗室的具體配方為淀粉(干基計) 100g酯化劑 2～4g無水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml反應(yīng)工藝條件酯化劑先溶于熱無水乙醇后，加入催化劑酸，加或不加水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％～42％，然后將酯化劑溶劑緩慢加入到淀粉中，并不斷攪拌，得到均勻混合物反應(yīng)漿體。微波反應(yīng)的功率為700～1200W，反應(yīng)時間為3～10min，常壓采用30s間歇式加熱，并快速攪拌，或真空采用連續(xù)加熱，真空度0.08～0.1Mpa。酯化劑溶劑的緩慢加入是在不斷攪拌下進(jìn)行。微波反應(yīng)時反應(yīng)漿料的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在14％～30％為更佳。
所述的在微波條件下同時進(jìn)行酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的應(yīng)用，主要用于食品工業(yè)中的乳化劑，用于目前的乳化香精、微膠囊化產(chǎn)品等眾多產(chǎn)品，也可作為低脂奶油中的脂肪替代物。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明針對微波新技術(shù)在變性淀粉中的應(yīng)用和食品加工對變性淀粉的特殊性要求，有針對性地開發(fā)了一種變性淀粉的新工藝和新產(chǎn)品。利用微波干法反應(yīng)器對淀粉同時進(jìn)行酸解和酯化變性，特別是制備了一種具有膳食纖維功能的脂肪酸淀粉酯，在本發(fā)明的制備工藝中淀粉的酸解與酯化反應(yīng)同時進(jìn)行。產(chǎn)品具有眾多優(yōu)異特性，淀粉中由于脂肪酸基團的引入，使之具有親水和親油雙親基團，因而有一定的乳化性能，再加上高溫酸解作用，降低了淀粉的粘度。由于分子結(jié)構(gòu)的變化形成了難消化的糊精(膳食纖維功能)，具有一定的保健功效。所得的產(chǎn)品可以應(yīng)用于乳化香精、作為微膠囊壁材用于微膠囊化產(chǎn)品等眾多產(chǎn)品，可替代目前價格較高的阿拉伯膠、藻酸丙二醇酯等，還可用于取代植脂奶油中的部分油脂，生產(chǎn)低脂植脂奶油，冰淇淋、色拉醬等。脂肪酸淀粉酯的加入減少了配方中的乳化劑、穩(wěn)定劑的用量，從而降低了成本，有良好的經(jīng)濟效益。此工藝將酸解和酯化二種變性方法有機的結(jié)合在一起，并利用微波干法反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間明顯低于普通干法反應(yīng)，反應(yīng)效率明顯提高，易于實施，并且環(huán)境污染小。


圖1微波條件下，同時進(jìn)行酸解和酯化改性復(fù)合變性淀粉制備工藝示意圖。
具體實施例方式
實施例1稱取2g硬脂酸，溶于80ml 70℃無水乙醇中，再加入鹽酸0.05g，不加水，維持溫度70℃，然后緩慢加入100g淀粉(干基)中，并不斷攪拌，得到均勻混合物，將此混合物裝入容器置于700W的微波爐中反應(yīng)，采用30s間歇式加熱，并快速攪拌，微波輻射時間為3min，冷卻，粉碎，即得成品硬酯酸淀粉酯。微波爐為南京杰全微波設(shè)備有限公司生產(chǎn)的NJL07-3型實驗用微波爐，下同。
以硬脂酸與淀粉反應(yīng)制備硬脂酯淀粉酯，采用普通常壓干法，微波常壓干法和微波真空干法三種不同方法以制備硬脂酸淀粉酯的產(chǎn)品性能如表1所示。反應(yīng)效率為實際取代度與理論取代度之比，從表中可以看出微波法制備產(chǎn)品的反應(yīng)時間明顯低于普通干法反應(yīng)，反應(yīng)效率明顯提高，乳化性有所改善。
表1微波干法(常壓或真空)與普通干法反應(yīng)比較

注方法1為常壓下干法制備。反應(yīng)條件為初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)22％，溫度150℃，硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％(以淀粉干基計)，反應(yīng)時間4h，HCl 0.08％(以淀粉干基計)方法2為常壓下微波干法制備。反應(yīng)條件為反應(yīng)前水分含量為28％，硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％(以淀粉干基計)，微波反應(yīng)功率800W，反應(yīng)時間5min，HCl0.12％(以淀粉干基計)方法3為真空下微波干法制備。反應(yīng)條件為反應(yīng)前水分含量為28％，硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％(以淀粉干基計)，微波反應(yīng)功率700W，反應(yīng)時間10min，HCl 0.12％(以淀粉干基計)實施例2稱取4g月桂酸，溶于120ml 70℃無水乙醇中，再加入醋酸0.2g，同時加入40ml水維持溫度70℃，然后緩慢加入到100g淀粉(干基)中，并不斷攪拌，得到均勻混合物，將此混合物裝入容器置于1200W的微波爐中抽真空反應(yīng)，微波輻射時間為10min，冷卻，粉碎，即得成品月桂酸淀粉酯。
實施例3亞油酸作為酯化劑，其余配方和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品亞油酸淀粉酯。
實施例4肉豆蔻酸作為酯化劑，其余配方和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品肉豆蔻酸淀粉酯。
實施例5棕櫚酸作為酯化劑，其余配方和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品棕櫚酸淀粉酯。
實施例6油酸作為酯化劑，其余配方和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品油酸淀粉酯。
實施例7花生酸作為酯化劑，其余配方和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品花生酸淀粉酯。
實施例8工業(yè)化生產(chǎn)，淀粉投料量18～400kg/h，微波爐為南京杰全微波設(shè)備有限公司的NJ系列隧道式微波爐，或NJZ系列真空微波爐，其余配方比列和操作條件同實施例1或?qū)嵤├?，制得成品脂肪酸淀粉酯，原料淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉或薯類淀粉。
權(quán)利要求
1.一種酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的制備方法，其特征是以淀粉為原料，將酯化劑溶于熱無水乙醇溶劑中，并加入一定量的酸和水，將溶于熱乙醇的酯化劑緩慢加入到淀粉中，不斷攪拌，得到的漿體在微波條件下同時進(jìn)行酸解與酯化反應(yīng)制備而成，(1)配方為淀粉，干基質(zhì)量計 100酯化劑，以質(zhì)量計 2～4無水乙醇，以體積計80～120酸，以質(zhì)量計 0.05～0.20水，以體積計 0～40(2)配制反應(yīng)漿體酯化劑先溶于熱無水乙醇后，加入催化劑酸，加或不加水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％-42％，然后將酯化劑溶劑緩慢加入到淀粉中，并不斷攪拌，得到均勻混合物反應(yīng)漿體；(3)微波反應(yīng)將反應(yīng)漿體裝入容器中，置于微波爐中反應(yīng)，采用常壓間歇式加熱，并快速攪拌；或采用真空連續(xù)加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是配方為淀粉，干基計 100g酯化劑 2～4g無水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml微波反應(yīng)功率為700～1200W，反應(yīng)時間為3～10min；采用常壓30秒間歇式加熱，并快速攪拌，或采用真空連續(xù)加熱，真空度0.08-0.1Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是淀粉是以玉米淀粉、小麥淀粉或薯類淀粉為原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是酸解變性所使用的催化劑酸為鹽酸、醋酸或甲酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是酯化變性，所使用的酯化劑為硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸或花生酸；使用的溶劑為無水乙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是微波反應(yīng)時反應(yīng)漿體的水份質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在14％～30％。
全文摘要
微波法酸解與酯化改性復(fù)合變性淀粉的制備方法和應(yīng)用，屬于變性淀粉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用在常壓或真空微波條件下對淀粉同時進(jìn)行酸解與酯化改性，制備復(fù)合變性淀粉產(chǎn)品，本發(fā)明產(chǎn)品既具有酯化淀粉的性質(zhì)，又具有酸解淀粉的性質(zhì)，可以用作脂肪替代品，生產(chǎn)低脂植脂奶油、冰淇淋、色拉醬等，還可用作微膠囊壁材，替代昂貴的阿拉伯膠。本發(fā)明的優(yōu)點在于酸解和酯化二種變性方法有機的結(jié)合在一起，并利用微波干法反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間明顯低于普通干法反應(yīng)，反應(yīng)效率明顯提高，易于實施，并且環(huán)境污染小，產(chǎn)品性能優(yōu)良。
文檔編號C08B31/04GK1749279SQ20051009485
公開日2006年3月22日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者張燕萍, 史巧玲 申請人:江南大學(xué)