微波法酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法和應用的製作方法
2023-10-04 20:45:49 2
專利名稱：微波法酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法和應用的製作方法
技術領域：
在微波輻射條件下，一種同時進行酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法和應用，屬於變性澱粉技術領域。
背景技術：
脂肪酸澱粉酯是由澱粉及其衍生物與脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸醯氯或脂肪酸酐反應得到的酯化產品。由於疏水性有機碳鏈的引入，澱粉的疏水性增加，使之具備了親水和親油的雙親性質，具有乳化性，可用在食品、醫藥、日用化學品等領域。高取代度的脂肪酸澱粉酯因具有較高的乳化能力，可用於微膠囊化產品獲得高的包埋率，代替昂貴的阿拉伯膠；低取代度的脂肪酸澱粉酯可用於脂肪替代品。有關有機溶劑法製備脂肪酸澱粉酯，國外已有不少報導。只有Saiyavit Varavinit等用幹法合成了西米和木薯的硬脂酸澱粉酯。關於微波法對澱粉同時進行酸解與酯化反應製備複合變性澱粉的工藝迄今還未見報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種在微波輻射條件下，脂肪酸和澱粉直接酯化合成脂肪酸澱粉酯的製備方法。由於本反應中採用酸作為催化劑，反應過程中會使澱粉酸解，所以製備工藝中酸解與酯化反應同時進行，產品具有眾多優異特性。本反應採用熱無水乙醇溶解脂肪酸，和澱粉充分混合，反應過程中乙醇會完全揮發，所以本發明屬於幹法製備。
本發明的技術方案一種酸解與酯化複合變性澱粉是採用微波(常壓或真空)方法對澱粉同時進行酸解與酯化變性的製備方法製得，使產品同時具有酸解與酯化變性澱粉的特性。
所述的同時進行酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法，是以澱粉為原料，將酯化劑溶於熱無水乙醇溶劑中，加入一定量的酸，並加入適量水調節反應體系水分含量，緩慢加入到澱粉中，不斷攪拌，得到的漿體在微波輻射(常壓或真空)下同時進行酸解與酯化反應，製得酸解與酯化複合變性澱粉。
澱粉原料可以是玉米澱粉、小麥澱粉、薯類澱粉等。
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性酸。
微波反應可以是常壓、真空等條件下進行。
製備工藝的配方澱粉，幹基質量計 100酯化劑，以質量計 2～4無水乙醇，以體積計 80～120酸，以質量計 0.05～0.20水，以體積計 0～40在實驗室的具體配方為澱粉(幹基計) 100g酯化劑 2～4g無水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml反應工藝條件酯化劑先溶於熱無水乙醇後，加入催化劑酸，加或不加水調節反應體系至水分質量分數為14％～42％，然後將酯化劑溶劑緩慢加入到澱粉中，並不斷攪拌，得到均勻混合物反應漿體。微波反應的功率為700～1200W，反應時間為3～10min，常壓採用30s間歇式加熱，並快速攪拌，或真空採用連續加熱，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行。微波反應時反應漿料的水分質量分數控制在14％～30％為更佳。
所述的在微波條件下同時進行酸解與酯化改性複合變性澱粉的應用，主要用於食品工業中的乳化劑，用於目前的乳化香精、微膠囊化產品等眾多產品，也可作為低脂奶油中的脂肪替代物。
本發明的有益效果本發明針對微波新技術在變性澱粉中的應用和食品加工對變性澱粉的特殊性要求，有針對性地開發了一種變性澱粉的新工藝和新產品。利用微波幹法反應器對澱粉同時進行酸解和酯化變性，特別是製備了一種具有膳食纖維功能的脂肪酸澱粉酯，在本發明的製備工藝中澱粉的酸解與酯化反應同時進行。產品具有眾多優異特性，澱粉中由於脂肪酸基團的引入，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，降低了澱粉的粘度。由於分子結構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。所得的產品可以應用於乳化香精、作為微膠囊壁材用於微膠囊化產品等眾多產品，可替代目前價格較高的阿拉伯膠、藻酸丙二醇酯等，還可用於取代植脂奶油中的部分油脂，生產低脂植脂奶油，冰淇淋、色拉醬等。脂肪酸澱粉酯的加入減少了配方中的乳化劑、穩定劑的用量，從而降低了成本，有良好的經濟效益。此工藝將酸解和酯化二種變性方法有機的結合在一起，並利用微波幹法反應器進行反應，反應時間明顯低於普通幹法反應，反應效率明顯提高，易於實施，並且環境汙染小。
圖1微波條件下，同時進行酸解和酯化改性複合變性澱粉製備工藝示意圖。
具體實施例方式
實施例1稱取2g硬脂酸，溶於80ml 70℃無水乙醇中，再加入鹽酸0.05g，不加水，維持溫度70℃，然後緩慢加入100g澱粉(幹基)中，並不斷攪拌，得到均勻混合物，將此混合物裝入容器置於700W的微波爐中反應，採用30s間歇式加熱，並快速攪拌，微波輻射時間為3min，冷卻，粉碎，即得成品硬酯酸澱粉酯。微波爐為南京傑全微波設備有限公司生產的NJL07-3型實驗用微波爐，下同。
以硬脂酸與澱粉反應製備硬脂酯澱粉酯，採用普通常壓幹法，微波常壓幹法和微波真空幹法三種不同方法以製備硬脂酸澱粉酯的產品性能如表1所示。反應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製備產品的反應時間明顯低於普通幹法反應，反應效率明顯提高，乳化性有所改善。
表1微波幹法(常壓或真空)與普通幹法反應比較
注方法1為常壓下幹法製備。反應條件為初始水分質量分數22％，溫度150℃，硬脂酸質量分數3％(以澱粉幹基計)，反應時間4h，HCl 0.08％(以澱粉幹基計)方法2為常壓下微波幹法製備。反應條件為反應前水分含量為28％，硬脂酸質量分數3％(以澱粉幹基計)，微波反應功率800W，反應時間5min，HCl0.12％(以澱粉幹基計)方法3為真空下微波幹法製備。反應條件為反應前水分含量為28％，硬脂酸質量分數3％(以澱粉幹基計)，微波反應功率700W，反應時間10min，HCl 0.12％(以澱粉幹基計)實施例2稱取4g月桂酸，溶於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℃，然後緩慢加入到100g澱粉(幹基)中，並不斷攪拌，得到均勻混合物，將此混合物裝入容器置於1200W的微波爐中抽真空反應，微波輻射時間為10min，冷卻，粉碎，即得成品月桂酸澱粉酯。
實施例3亞油酸作為酯化劑，其餘配方和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品亞油酸澱粉酯。
實施例4肉豆蔻酸作為酯化劑，其餘配方和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品肉豆蔻酸澱粉酯。
實施例5棕櫚酸作為酯化劑，其餘配方和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品棕櫚酸澱粉酯。
實施例6油酸作為酯化劑，其餘配方和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品油酸澱粉酯。
實施例7花生酸作為酯化劑，其餘配方和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品花生酸澱粉酯。
實施例8工業化生產，澱粉投料量18～400kg/h，微波爐為南京傑全微波設備有限公司的NJ系列隧道式微波爐，或NJZ系列真空微波爐，其餘配方比列和操作條件同實施例1或實施例2，製得成品脂肪酸澱粉酯，原料澱粉為玉米澱粉、小麥澱粉或薯類澱粉。
權利要求
1.一種酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法，其特徵是以澱粉為原料，將酯化劑溶於熱無水乙醇溶劑中，並加入一定量的酸和水，將溶於熱乙醇的酯化劑緩慢加入到澱粉中，不斷攪拌，得到的漿體在微波條件下同時進行酸解與酯化反應製備而成，(1)配方為澱粉，幹基質量計 100酯化劑，以質量計 2～4無水乙醇，以體積計80～120酸，以質量計 0.05～0.20水，以體積計 0～40(2)配製反應漿體酯化劑先溶於熱無水乙醇後，加入催化劑酸，加或不加水調節反應體系至水分質量分數為14％-42％，然後將酯化劑溶劑緩慢加入到澱粉中，並不斷攪拌，得到均勻混合物反應漿體；(3)微波反應將反應漿體裝入容器中，置於微波爐中反應，採用常壓間歇式加熱，並快速攪拌；或採用真空連續加熱。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是配方為澱粉，幹基計 100g酯化劑 2～4g無水乙醇 80～120ml酸 0.05～0.20g水 0～40ml微波反應功率為700～1200W，反應時間為3～10min；採用常壓30秒間歇式加熱，並快速攪拌，或採用真空連續加熱，真空度0.08-0.1Mpa。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是澱粉是以玉米澱粉、小麥澱粉或薯類澱粉為原料。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是酸解變性所使用的催化劑酸為鹽酸、醋酸或甲酸。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是酯化變性，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.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是微波反應時反應漿體的水份質量分數控制在14％～30％。
全文摘要
微波法酸解與酯化改性複合變性澱粉的製備方法和應用，屬於變性澱粉技術領域。本發明採用在常壓或真空微波條件下對澱粉同時進行酸解與酯化改性，製備複合變性澱粉產品，本發明產品既具有酯化澱粉的性質，又具有酸解澱粉的性質，可以用作脂肪替代品，生產低脂植脂奶油、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。本發明的優點在於酸解和酯化二種變性方法有機的結合在一起，並利用微波幹法反應器進行反應，反應時間明顯低於普通幹法反應，反應效率明顯提高，易於實施，並且環境汙染小，產品性能優良。
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 優先權日2005年10月12日
發明者張燕萍, 史巧玲 申請人:江南大學