專(zhuān)利名稱(chēng)：一種顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于淀粉變性深加工領(lǐng)域，特別涉及一種顆粒狀冷水可溶淀粉(GCWS)的制備方法。
背景技術(shù)：
淀粉是一種價(jià)廉易得、應(yīng)用廣泛的可再生原材料。隨著工業(yè)的發(fā)展，原淀粉因結(jié)構(gòu)和性能的缺陷大大限制其應(yīng)用范圍，不能滿(mǎn)足工業(yè)新技術(shù)的要求，越來(lái)越要求淀粉產(chǎn)品具有特定的功能性，如冷水溶解性、成膜性、增稠性、凍融穩(wěn)定性、凝膠性、對(duì)熱穩(wěn)定性、耐剪切性、耐酸堿性等。淀粉分子具有很多的羥基，親水性很強(qiáng)，但淀粉顆粒卻不溶于水，這是因?yàn)榱u基間通過(guò)很強(qiáng)的氫鍵結(jié)合的緣故。冷水可溶性淀粉是一種新型變性淀粉，其在使用時(shí)避免了蒸煮操作，可直接溶于冷水而成糊?，F(xiàn)有的冷水可溶性淀粉主要有預(yù)糊化淀粉和顆粒狀冷水可溶性淀粉。但是，預(yù)糊化淀粉完全破壞了原淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，具有光澤度差、對(duì)加工條件的可變性小等缺點(diǎn)，復(fù)水后糊的狀態(tài)及性質(zhì)與原淀粉制成的糊差異較大；而顆粒狀冷水可溶性淀粉仍然保持了原淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，復(fù)水后的糊與原淀粉制成的糊性質(zhì)基本相同，光澤度好，良好的粘彈性以及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，而得到歡迎和發(fā)展。制備顆粒狀冷水可溶性淀粉的技術(shù)有雙流噴嘴噴霧干燥法、高壓醇法等，這幾種方法的工藝需要在高溫或高壓的條件下進(jìn)行，不僅增加能耗，且設(shè)備投資較大。目前，顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法大都以常壓多元醇法或酒精堿法為主。如美國(guó)專(zhuān)利US5037929，該專(zhuān)利的基本特征在于，由冷水不溶的淀粉、水和多元醇配成乳液，淀粉與水的比例為1 1至1 3，淀粉與多元醇的比例為1 2至1 7，將該乳液加熱至85 127°C并保持10 15min，從液相中分離出冷水可溶性淀粉，產(chǎn)品的冷水可溶性為 92%。如中國(guó)專(zhuān)利CN1M6560A，以45 65%醇溶液為懸浮劑，加入淀粉，再加入固體堿進(jìn)行 α化常壓修飾，堿與淀粉的質(zhì)量比為0. 17 0. 27，用醇酸中和后以醇溶液洗滌，干燥得到顆粒狀冷水可溶淀粉，產(chǎn)品的冷水溶解度可達(dá)到95%。但這些方法都會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染，反應(yīng)進(jìn)程較長(zhǎng)，有大量工業(yè)廢水產(chǎn)生，生產(chǎn)成本較高。因此，開(kāi)發(fā)一種環(huán)保節(jié)能的有效制備顆粒狀冷水可溶淀粉的方法與工藝具有重要
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有制備顆粒狀冷水可溶性淀粉工藝中高溫高壓、大量工業(yè)廢水，耗能大，進(jìn)程長(zhǎng)，如傳熱不理想會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)及不能應(yīng)用于高支淀粉的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種顆粒狀冷水可溶性淀粉制備新方法。所述目的是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的
一種顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，將干淀粉和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，陶瓷研磨球與淀粉的質(zhì)量比為3:1 15:1 ；以干淀粉體積計(jì)量，球磨罐的填料率為10% 50% ；在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200 550r/min下研磨1. 5 ，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。
選用Φ20 mm禾Π Φ IOmm兩種研磨球，兩種研磨球的球數(shù)比Φ20 mm: Φ IOmm =1:2;或者，選用Φ20 mm, ΦΙΟι πι和Φ6πιπι三種研磨球，三種研磨球的球數(shù)比Φ20 mm:Φ 10mm: Φ6mm= 1:2:4。淀粉中水分質(zhì)量低于淀粉總質(zhì)量的13%。所述淀粉為玉米、蠟質(zhì)玉米、大米、馬鈴薯、小麥、綠豆淀粉中的任一種。本發(fā)明的原理如下
淀粉顆粒是由許多微晶束組成，這些微晶束排列呈放射狀，看似為一個(gè)同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)， 結(jié)晶性的微膠束之間是由非結(jié)晶的無(wú)定形區(qū)分隔，結(jié)晶區(qū)經(jīng)過(guò)一個(gè)弱結(jié)晶區(qū)的過(guò)度轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶區(qū)。在不同淀粉來(lái)源中，多數(shù)直鏈淀粉分子組成結(jié)晶區(qū)域，他們靠氫鍵彼此結(jié)合雙螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)合成簇狀結(jié)構(gòu)，多數(shù)直鏈淀粉和脂質(zhì)形成絡(luò)合體，只有部分參加到微晶束構(gòu)造中， 大部分直鏈淀粉分子并未參加微晶束形成的組成，這部分就是無(wú)定形態(tài)。天然淀粉根據(jù)X 光衍射圖譜，可分為A、B和C三種結(jié)晶結(jié)構(gòu)。這也是天然淀粉分子雖然具有眾多的羥基，但羥基間通過(guò)很強(qiáng)的氫鍵結(jié)合組成微晶束，天然淀粉顆粒卻不溶于水的主要原因。球磨機(jī)的機(jī)械活化是通過(guò)淀粉顆粒與研磨球、研磨罐之間的摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機(jī)械力作用下， 晶體結(jié)構(gòu)及物化性能發(fā)生改變，部分機(jī)械能變成物質(zhì)的內(nèi)能，從而引起淀粉顆粒相對(duì)結(jié)晶度下降，分子鏈內(nèi)氫鍵斷裂，淀粉鏈中的羥基更容易與水形成分子間氫鍵，從而提高淀粉顆粒的冷水溶解度。本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)便易行，無(wú)需高溫高壓，只在常溫條件下，使用球磨機(jī)機(jī)械活化的方式即可制備得到顆粒狀冷水可溶淀粉。本發(fā)明所述方法不會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢水，耗能低，進(jìn)程短，制備方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所得顆粒狀冷水可溶淀粉，其冷水溶解度可根據(jù)實(shí)際需要輕易地調(diào)整在 60 87%之間，顆粒外形的完整度保持在92 97%之間。產(chǎn)品具有相對(duì)結(jié)晶度低，冷水可溶度高，濁度低，凍融穩(wěn)定性，較大的比表面積，良好的吸附和包埋性能等特點(diǎn)，在低溫乳制品、方便食品、醫(yī)藥行業(yè)、紡織工業(yè)和石油工業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。下述實(shí)施例采用的冷水溶解度的測(cè)定方法為配制0.02 g/mL淀粉溶液， 取50 mL于離心管中在20°C下震蕩30min，以3 000 r/min離心20 min，將上清液置于130°C干燥箱中，干燥至恒重，得被溶解淀粉量J ( g)，其溶解度的計(jì)算公式為
C = ^xlOOcZo,.[式中C-冷水溶解度-,W-淀粉樣品質(zhì)量(g)]
W
實(shí)施例ι
采用行星式球磨機(jī)干法研磨制備，選用直徑分別為Φ20 mm和Φ IOmm的兩種研磨球， 控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm=I: 2，球磨罐內(nèi)容積為500mL，將干玉米淀粉(含水量10%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為6. 6:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為25% (v/v)，在550r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨3. 2h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為94%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為62%。實(shí)施例2
采用行星式球磨機(jī)干法研磨來(lái)制備，選用直徑分別為Φ20 mm，Φ IOmm和Φ6πιπι的三種研磨球，控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm: Φ6 =1 24，球磨罐內(nèi)容積為500mL，將干蠟質(zhì)玉米淀粉(含水量11%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為10:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為18% (v/v)，在200r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨7h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為95%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為67%。實(shí)施例3
采用行星式球磨機(jī)干法研磨來(lái)制備，選用直徑分別為Φ20 mm和ΦΙΟπιπι的兩種研磨球，控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm=I:2，球磨罐內(nèi)容積為500mL，將干大米淀粉(含水量12%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為12:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為15% (v/v)，在500r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨2. 5h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為96%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為69%。實(shí)施例4
采用行星式球磨機(jī)干法研磨來(lái)制備，選用直徑分別為Φ20 mm，Φ IOmm和Φ6πιπι的三種研磨球，控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm: Φ6 =1 24，球磨罐內(nèi)容積為500mL，將干馬鈴薯淀粉(含水量13%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為 15:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為10% (v/v)，在550r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨1. 5h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為92%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為87%。實(shí)施例5
采用行星式球磨機(jī)干法研磨來(lái)制備，選用直徑分別為Φ20 mm和ΦΙΟπιπι的兩種研磨球，控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm=I:2，球磨罐內(nèi)容積為500mL，將干小麥淀粉(含水量11%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為3:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為50% (v/v)，在300r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨6h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為94%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為m實(shí)施例6
采用行星式球磨機(jī)干法研磨來(lái)制備，選用直徑分別為Φ20 mm, Φ IOmm和Φ6mm的三種研磨球，控制研磨球的球數(shù)比為Φ20 mm: Φ IOmm: Φ6 =1 24，球磨罐內(nèi)容積為500mL， 將干綠豆淀粉(含水量12%)和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，研磨球與干淀粉的質(zhì)量比為 5:1，保持球磨罐的填料率(以干淀粉體積計(jì)量)為40% (v/v)，在400r/min球磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨4. 5h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。
經(jīng)電鏡掃描檢測(cè)，產(chǎn)品中淀粉顆粒保持率為95%，產(chǎn)品在溫度20°C的冷水中溶解度為77%。本發(fā)明方法適用于各種淀粉，如以玉米、蠟質(zhì)玉米、大米、馬鈴薯、小麥、綠豆等任一種淀粉。由于以不同淀粉原料顆粒尺寸，相對(duì)結(jié)晶度的不同，因此，采用本發(fā)明方法以不同淀粉原料制備顆粒狀冷水可溶性淀粉時(shí)，最佳條件也可能不同。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，其特征在于將干淀粉和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，陶瓷研磨球與淀粉的質(zhì)量比為3:1 15:1 ；以干淀粉體積計(jì)量，球磨罐的填料率為10% 50% ；在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200 550r/min下研磨1. 5 7h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，其特征在于，選用Φ20mm 和Φ IOmm兩種研磨球，兩種研磨球的球數(shù)比Φ20 mm: Φ IOmm = 1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，其特征在于，選用Φ20 mm, Φ IOmm ^P Φ6ι πι三種研磨球，三種研磨球的球數(shù)比Φ20 mm: Φ IOmm: Φ6mm= 1:2:4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，其特征在于淀粉中水分質(zhì)量低于淀粉總質(zhì)量的13%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，其特征在于所述淀粉為玉米、蠟質(zhì)玉米、大米、馬鈴薯、小麥、綠豆淀粉中的任一種。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有制備顆粒狀冷水可溶性淀粉工藝中高溫高壓、大量工業(yè)廢水，耗能大，進(jìn)程長(zhǎng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種顆粒狀冷水可溶淀粉的制備方法，將干淀粉和陶瓷研磨球置于陶瓷球磨罐中，選用特定直徑的陶瓷研磨球，陶瓷研磨球與淀粉的質(zhì)量比為3:1～15:1；以干淀粉體積計(jì)量，球磨罐的填料率為10～50%；在球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200～550r/min下研磨1.5～7h，即得顆粒狀冷水可溶淀粉。本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)便易行，無(wú)需高溫高壓，只在常溫條件下，使用球磨機(jī)機(jī)械活化的方式即可制備得到顆粒狀冷水可溶淀粉。不會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢水，耗能低，進(jìn)程短，制備方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08B30/14GK102408487SQ201110283390
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者何勝華, 劉天一, 孟爽, 李琳, 馬鶯 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)