小麦变性淀粉技术分析Word下载.docx

1、化学药品预干燥固相反应快速冷却水平衡筛分、包装成品 淀粉混匀热空气加热 （二）转化淀粉 1小麦酸变性淀粉 用酸处理淀粉的目的是为了得到一种可以形成低黏度淀粉糊和产品。用酸在糊化温度以下处理淀粉改变其性质的产品称为酸变性淀粉。（1）基本原理 在酸转化过程中，酸水解糖苷键缩短了链的长度，得到一种较易使用的降解淀粉。同时研究发现a-D-（14）糖苷键比a-D（16）糖苷键更易水解。但这些并没揭示出淀粉颗粒的酸变性作用过程，根据对酸变性过程的小麦淀粉的直链组分及支链组分的检验及对酸变性颗粒状淀粉研究，证明酸转化对淀粉颗粒的作用可分为两个阶段，最初迅速水解含有支链淀粉的非结晶区，接着缓慢地作用于结晶区中

2、的直链和支链两个组分。（2）生产工艺 酸转化淀粉生产采用湿法生产工艺，流程如下所示；小麦淀粉乳酸解离心中和洗涤脱水干燥筛分包装成品 回收酸液供下批用 将小麦淀粉乳送入反应罐，升温到3738，加入适量的盐酸，恒温酸解反应3h4h。反应结束后，放出物料，用离心机脱水，回收酸液，然后用5ml/L碳酸钠液中的酸变性淀粉乳，使pH值为6.0左右，洗涤至中性。经脱水后进行气流干燥，过筛后包装即得产品。控制反应进度一般是采用取样测定流度，测定流度用一只特制的玻璃漏斗，下方有玻璃毛细管。若100mL蒸馏水流经此漏斗为70s,在一定条件下配置的酸变性淀粉样品溶液于70s,在一定条件下配置的酸变性淀粉样品溶液于7

3、0s时间流过的毫升数为此样品的流度。（3）基本特性 流度 由于酸变性作用的主要目的是降低淀粉浆黏度，因此转化过程中常用测定热浆流度的方法来控制。流度是黏度的倒数，黏度越低，流度越高。溶解度 酸转化期间，随着流度增加，热水中可溶解的淀粉量也增加，欲得到颗粒形态的淀粉制品，在通常的酸处理下，可能转化的淀粉量是受到限制的。颗粒特性 室温下用显微镜观察酸变性淀粉颗粒，与未变性淀粉十分相似。但在水中加热时，它们的特性十分不同，它们不像原淀粉那样会膨胀许多倍，而是扩展径向裂痕并分成碎片，其数量随淀粉的流度升高而增加。热糊及冷糊 酸变性小麦淀粉热糊的黏度远低于原淀粉，差异取决于转化的流度。酸变性小麦淀粉热糊

4、的流变学性能也不同于小麦原淀粉，已膨胀的原淀粉颗粒在显现触变性方面有突出的作用。但在酸变性淀粉中，颗粒已破坏成碎片，而不是膨胀。因此酸变性淀粉糊的触变性是低的，能与牛顿流体相接近。酸转化淀粉热糊是较透明的流体，然而冷却时，由小麦制成的酸变性淀粉将会老化，失去透明度，形成混浊的坚实的凝胶。薄膜强度 酸变性淀粉特别适合应用于淀粉成膜性的工业。由于它们的黏度比原淀粉低得多，可在更高的浓度下烧煮和成糊，极少的水分吸收或蒸发，使它们的薄膜可更快干燥，从而可供快速黏合之用。此外，酸变性淀粉的薄膜比原淀粉厚。酸变性淀粉的这种低热糊黏度以及较高的浓度和较高的薄膜强度，使得酸变性淀粉特别适合应用于需要成膜性及黏

5、附性的工业，如经纱上浆纸袋黍合等。（4）用途 食品工业 主要用来制造糖果，如软糖、胶姆糖，制作淀粉果子冻、胶冻婴儿食品。高流度的酸变性小麦淀粉制作的糖果，质地紧凑，外形柔软，富有弹性，耐口嚼，不黏纸，在高温下处理不收缩，不起砂，能在较长时间内保持产品质量的稳定性。造纸工业 利用酸变性淀粉成膜好，膜强度大，黏度低等特性，主要作为特种纸张表面涂胶剂，以改善纸张的耐磨性，耐油墨，提高印刷的性能。纺织工业 用来作为棉织和棉合成纤维混纺织品的上浆的整理处理品，较高流度的酸变性小麦淀粉有良好的渗透性和较强的凝聚性，能将纤维紧紧地黏聚，从而提高纺织品表面光洁度和耐磨性。在布料和衣物洗涤后的整理时，能显示出良

6、好的坚挺效果和润滑感。2双醛淀粉 （1）基本原理 双醛淀粉是用高碘酸作氧化剂与淀粉作用生成一种特殊的氧化淀粉。高碘酸是一特殊氧化剂，具有高度的专一性，它只氧化相邻的羟基成醛基，即将淀粉分子中葡萄糖单位的C-2及C-3上的羟基氧化成醛基，并拆开C-2C-3形成二醛淀粉。尽管此种产品不是真正的转化淀粉，但它是一种氧化淀粉。双醛淀粉在水中不存在I的游离结构，易转化为与C-6的羟基相结合的半缩结构II，或与水分子互相结合的半醛醇结构III。在反应过程中，高碘酸还原成碘酸，将碘酸通过电解作用再转化成高碘酸，用来氧化淀粉。酸高碘酸水 小麦淀粉乳酸化反应离心洗涤脱水干燥筛分包装成品 回收碘液 小麦淀粉乳中加

7、入酸进行酸化处理，然后添加高碘酸在保持搅拌下进行反应。高碘酸的用量根据氧化程度调整，达到需要的氧化程度后停止反应，过滤后将反应液送入再生电解池处理，转变为高碘酸。氧化淀粉经水洗数次，然后脱水，进行气流干燥，过筛包装即得产品。将碘酸再生转变为高碘酸的电解技术是决定生产的关键。高碘酸及其盐可使淀粉分子中葡萄糖单位的C-2和C-3碳原子的羟基氧化成醛基，使环形结构开裂。工业上常用的产品氧化程度在90%以上，这些醛基不是游离状态存在，而是与水分子结合或与C-6的伯醇羟基结合成半缩醛，但是它们都有醛的反应活性。双醛淀粉遇碘不呈蓝色，不溶于冷水而能溶于热水。造纸工业 在纸张成型之前，往纸浆内加入双醛淀粉，

8、能增加纸张的湿强度。特别适合于生产不怕湿的包装纸、高强度纸、地图纸等。皮革工业 双醛淀粉具有与多肽的氨基和亚氨基进行反应的能力所以是一种很好的皮革制剂。其优点是皮革颜色浅，酸碱度在蛋白质等电点以上，比较稳定。双醛淀粉可作为棉花纤维的交联剂，可提高其防缩和防皱性能，同时还可增强耐磨损和抗胀强度而提高其耐用性。塑料、树脂等工业 因双醛淀粉具有增塑作用，且易于控制，能产生适宜的塑化效果。（三）预糊化淀粉 1基本原理 原淀粉具有微结晶结构，冷水中不溶解膨胀，对淀粉酶不敏感，这种状态的淀粉称为-淀粉。将淀粉在一定量的水存在下加热，使之糊化，规律排列的胶束结构被破坏，分子间氢键断开，水分子进入其间。这时在

9、偏光显微镜下观察失去双折射现象，结晶构造消失，并且易接受酶的作用，这种结构称为-结构。这一过程就是淀粉糊化的机理。完全糊化的淀粉如在高温下迅速干燥，蒸发掉挤入淀粉颗粒中使氢键断开的水分子，将得到氢键仍然断开的、多孔状的、无明显结晶现象的淀粉颗粒，即为预糊化淀粉。由于预糊化淀粉具有多孔的、氢键断裂的结构，能重新快速的溶于冷水而形成高黏度、高膨胀性的淀粉糊，可方便地使用于许多工业部门中。2生产工艺 滚筒法生产预糊化淀粉，其工艺过程为，首先将小麦淀粉与去离子水混合搅拌，调浆浓度约40%，保持温度为30-40。滚筒内通蒸汽加热至大约160，用泵将淀粉送入滚筒表面上，形成一层薄膜立即糊化，并快速脱水干燥

10、（水分约为5%）。已干燥好的薄膜经刮刀取下落入粗破碎装置，再输送至微破碎机后即得产品。滚筒法具有生产连续、操作简便、能耗低、热效率高、产品干燥质量稳定、适应范围广、供热介质简便等特点。但此种加工方法使得颗粒破裂，产品有很大的缺陷，包括窄的峰值黏度范围，非完整性颗粒，不能承受使用过程中的煎切力及酸和碱的影响。弹性、流动性和稳定性较差等，这种方法使淀粉糊液只有80%左右糊化。挤压法是将小麦淀粉调成含水量约为20%的乳液，再将此乳液加入挤压机腔内，经螺旋挤压磨擦产生120-160而糊化，然后通过孔径为一至几毫米的小孔高压挤出，由于压力急速降低立即膨胀，使水分蒸发而干燥，最后碾磨筛分即得产品。此工艺具

11、有设备投资少、动力消耗小、生产成本低的特点。但生产的预糊化淀粉由于受高强度剪切力作用，黏度低，几乎没有弹性。喷雾法生产预糊化淀粉是小麦淀粉乳预先经蒸煮为热糊液，然后利用喷雾干燥原理，用高温气流将浓度为5-8%的糊液喷入干燥塔内雾化干燥。雾化过种由高压单流体喷嘴和双流体喷嘴完成。雾化媒介为压缩空气和蒸汽。喷雾法的特点是无需单独的粉碎过程即得到呈空心球状的颗粒成品。由于淀粉乳经糊化后，黏度剧增，使喷雾过程显得复杂和困难。另外，由于所使用的淀粉乳浓度低，因而干燥时需除去的水分多，加上排气的温度高，造成能耗大，热效率低，生产成本高。3基本特性 预糊化淀粉经磨细、过筛后呈细颗粒状，因工艺不同，颗粒形状存

12、在差别。将样品悬于甘油中，用显微镜观察、滚筒干燥法的产品为透明薄片状，有如破碎的玻璃片；喷雾干燥法产品为空心球状。预糊化淀粉的复水性受粒度的影响。粒度细的产品溶于水生成的糊，具有较高冷黏度，较低热黏度，表面光泽也好，但是复水太快，易凝块，中间颗粒不易与水接触，分散困难。粒度粗产品溶于冷水速度较慢，没有这种凝块困难，生成的糊的冷黏度较低，热黏度较高。预糊化淀粉溶于冷水成糊，其性质与新加热原淀粉而得的糊比较，增稠性和凝性有所降低。这是由于湿糊薄层在干燥过程中发生凝沉的缘故。4用途 预糊化淀粉广泛应用于各种方便食品中，使用时省去蒸煮操作，起到增稠、改进口感和其它好的作用。例如，用预糊化淀粉配制的布丁

13、粉，用冷牛奶搅匀即可食用。蛋糕粉中加用预糊化淀粉，制蛋糕时加水易混成面团，包含水分和空气多，钵种较大。食品中加预糊化淀粉有抑制蔗糖结晶效果。虾饲料用预糊化淀粉为胶黏剂。预糊化淀粉在非食品工业中的应用很广泛，石油工业应用预糊化淀粉于油井钻泥中，增加蓄水性和稠度。加用少量氯化钙或尿素对预糊化有促进作用，并使所得产品具有更优良性质，适于钻泥应用。铸造工业应用预糊化淀粉为铸模沙心胶黏剂，冷水溶解容易，胶黏力强，倒入熔化金属时燃烧完全，不产生气泡，制品不致含“沙眼”表面光滑。纺织工业应用预糊化淀粉于织物整理，家庭用衣物浆料也用预糊化淀粉配制。造纸工业用预糊化淀粉为施胶料。预糊化淀粉用作细煤粉、矿砂和饲料

14、等压块的胶黏剂。（四）交联淀粉 交联淀粉是指在两处以上的羟基上结合多官能团的淀粉生物。淀粉中含有多个羟基，这些羟基具有醇羟基的化学反应性能，可以与许多化合物反应，当某些化合物含有两个或两个以上能与羟基反应的基团时，就有可能在同一个分子或不同分子上的羟基之间形成交联。在支链淀粉的线链段和直链淀粉之间，由氢链相互连接的微晶区对淀粉颗粒的完整性起着重要作用。加热淀粉的悬浮液时，由于连接微晶区的氢键削弱，水分子容易进入微晶区，颗粒膨胀，最终分裂破碎，使粘度下降。此外，这种溶胶体对酸及机械剪切十分敏感，能使它显著变稀。交联反应主要强化了颗粒中的氢键，交联化学键作用像分子间的桥梁，交联淀粉的水中加热时，氢

15、键可能削弱或破坏，但是这种化学键使颗粒保持着程度不同的完整性。由于交联反应是以颗粒状的淀粉进行处理的，引入淀粉的化学交联键的量相对于淀粉的重量或颗粒中葡萄糖残基的数量来讲是十分小的。制取交联淀粉的反应条件很大程度上取决于使用的双官能团或多官能团试剂。一般情况下，大多数反应是在淀粉悬浮中进行的，反应温度从室温到50左右，反应在中性到适当的碱性条件下进行，通常为了促进反应可用一些碱，但碱性过大，会使淀粉糊化或膨胀。完成交联反应后，应中和淀粉悬浮液，进行过滤、洗涤和干燥，以得到交联淀粉。（1）颗粒 交联后，在室温下用显微镜检测水中或甘油中的淀粉，发现淀粉颗粒的外形没有改变。只有当颗粒受热或被化学物糊

16、化时，才显出交联作用对颗粒的影响。（2）糊化特性 交联淀粉特性的改变取决于交联程度。原淀粉在热水中加热时，氢键将被削弱，如果粘度上升到顶峰，则表示已膨胀颗粒达到了最大的水合作用；然而，继续加热时维持颗粒在一起的氢键遭到破坏，使已膨胀的颗粒崩溃、分裂，且粘度下降。交联淀粉颗粒随氢键变弱而膨胀，但是颗粒破裂后，化学键的交联可提供充分的颗粒完整性，使已膨胀的颗粒保持完整，并使粘度损失降低到最小甚至没有。若交联程度中等，就有足够的交联键阻止颗粒膨胀。所以实际粘度是降低的。在高交联度时，交联几乎完全阻止颗粒在沸水中膨胀。（3）抗剪切性 烧煮过的交联淀粉的分散表明其抗剪切性大于原淀粉，原淀粉的膨胀颗粒对剪

17、切是敏感的，经受剪切时，它们迅速破裂，粘度降低。这种对剪切的敏感性可通过交联作用得到表明。在需要一种高粘度而又稳定的淀粉糊，特别是当这种分散系主要经受高温、剪切或者低pH值时，就要使用交联淀粉。交联作用可以是唯一的改性手段，但常常与其他类型的改性作用结合起来使用。交联淀粉还用在纺织物的碱性印花浆中，使浆具有高粘度和所要求的不粘着的凝稠度。交联淀粉也用在瓦楞纸板粘合剂中，使之在强碱性条件下具有高粘度，在其他方面的应用还有石油钻井泥浆、印刷油墨、煤饼和木炭饼的粘合剂，干电池中固定电解质的介质，玻璃纤维上浆和纺织品上浆。（五）酯化淀粉 1.淀粉醋酸酯 淀粉分子中的葡萄糖单位的C2、C3和C6上具有羟

18、基，在碱性条件下，能被有机酸醋酸、醋酸酐、醋酸乙烯、氯化乙烯等酯化剂取代，制得低取代度醋酸酯淀粉。StOH+CH3CO2O+NaOHSt-OCOCH3+CH3COONa+H2O 醋酸酐 O St-OH+CH2=CHC-CH3St-OCOCH3+CH3CHO 2.生产工艺 用醋酸酐制造 将淀粉用水调成40%淀粉乳，用3%氢氧化钠溶液调节pH值到8.0，缓慢加入需要量的醋酸酐。为了防止无水醋酸和生成的酯水解，最好在室温下同时加入3%氢氧化钠以保持pH值8.0-8.4。反应一定时间后，用0.5N盐酸溶液调节使pH值为4.5，过滤后，加水洗涤，再洗涤，然后干燥，即得醋酸酯淀粉。醋酸酐的用量决定于要求的

19、取代度。反应效率约70%，使用0.1克分子（10.2克）醋酸酐，可得取代度0.07产品。制造取代度高的淀粉，将淀粉在60%的吡啶溶液中的115回流1小时，使淀粉在没有糊化情况下而活化，加入醋酸酐，可以获得一种三醋酸酐产品。另一种活化方法，淀粉乳在90-100条件下蒸煮使淀粉颗粒破裂，再经强裂的剪芭搅拌作用，破坏膨胀的淀粉颗粒；再用乙醇沉淀回收，洗涤，最后在减压状态下干燥到水分含量约5%以下。用醋酸乙烯制造 将淀粉分散在含有碳酸钠的水中，然后加入需要量的醋酸乙烯，溶液pH值调节到7.5-12.5，在24温度下反应1小时，过滤、水洗、烘干，即得醋酸酯淀粉和一种乙醛副产品。用碱金属氢氧化物、季铵氢氧

20、化物、氢氧化铵和脂肪铵作催化剂，反应pH值最好控制在9-10，这样反应效率可以达到约65%-70%。用醋酸乙烯反应时，反应速度和马铃薯淀粉所“吸收”的氢氧人化钠量成线性关系。低取代度淀粉醋酸酯的特性 淀粉醋酸酯容易糊化，可通过调整生产工艺得到不同的糊化粘度。淀粉醋酸酯为非离子型，糊液的凝沉性差，稳定、成膜性能好，薄膜具有较好的柔软性、耐折度、耐磨度、强化等。淀粉醋酸酯可进行复合变性，得到复合变性产品。高取代度淀粉醋酸酯的特性 淀粉醋酸酯的水溶性随取代度增加而提高，当达到一定值时，它会完全溶于冷水。高取代度淀粉醋酸酯的成膜性能大大降低，强度脆弱，甚至干燥后成脆片。取代度（D.S）0.02-0.0

21、5的醋酸酯淀粉,因为在淀粉链间增加了乙酰基,使淀粉糊液稳定性好,不易老化;糊化温度比原淀粉低,溶液呈电中性,即使冷却也不形成凝胶,有抗凝沉作用,浆糊及薄膜的透明度均有提高。因此,被广泛用作食品的增稠剂、保型剂。经交联的醋酸酯淀粉常用作罐头和容器包装的婴儿食品、水果和奶乳馅的填充料，能在温度变化条件下，长期存放于货架上。在冷冻水果馅、肉汁馅中使用有利于低温保存。在烘焙食品中（馅饼、烘饼和馅糕）使用，可使其具有较大的抗“渗水”能力。纺织、造纸工业 低取代度的醋酸酯淀粉易于在水中分散，生成粘度稳定的糊化物，并具有不凝结的特性。在纺织上用于经线上浆料，精梳上浆料，其效果即粘附力、薄膜的柔软度、平滑光洁

22、度、脱浆性能均比未处理淀粉好。（六）醚化淀粉 1羧甲基淀粉 羧甲基淀粉也称CMS，是把淀粉分散在有机溶剂和水的混合液中，在碱性条件下使用使之在没有糊化之前，或者在搅拌成高浓度的糊液时，与一氯醋酸反应而得。其反应式为：St-OH+NaOHS-O-+Na+H2O St-O-+CH2COO+Cl-St-OCH2COO-+Cl- 除主反应外，一氯醋酸还可与NaOH发生如下副反应：CH2ClCOOH+2NaOHCH2OHCOONa+NaCl_H2O 溶剂法 将工业淀粉与一氯乙酸按比例加入反应器内，然后加入乙醇稀释，在搅拌条件下加入NaOH，反应开始，整个反应需要15-20小时完成。将反应产物进行分离，分

23、离的乙醇溶液经蒸馏后可再利用。分离出的固体物即为CMS粗品，再在搅拌下用乙醇洗涤，经干燥得CMS产品。水媒法 水媒法即以水作为反应介质，其工艺过程为：在反应器中加入水作分散剂，在搅拌下加入淀粉，然后加入NaOH进行活化，再加入适量的一氯乙酸进行醚化反应。反应结束后，进行洗涤、分离、干燥即得CMS产品，其水、淀粉、碱、一氯乙酸之比为100:25-40:0.6-0.8:1.3-1.6，反应时间为5-6小时，反应温度为65-75。轻度取代的产品需加热才能糊化。取代度从0.15左右起开始能在冷水中润胀。若不发生解聚，则粘度随取代度的提高而增加。另外，盐类除去得愈彻底则粘度愈高。它在中性至碱性方面很稳定

24、，但当有强酸和金属盐存在时，会发生白色混浊至沉淀，从而丧失功能。羧甲基淀粉具有良好的吸水膨胀性，吸水后膨胀200-300倍，但仍有粘性。石油钻井呢浆 CMS在石油钻井呢浆中用作降失水剂，以保护油层不受泥浆的污染，且具有携带钻屑及使泥饼致密的作用。食品工业 CMS可作为品质改良剂，用于面包和糕点加工，制成品具有优异的形状、色泽和味道，并能延长保存期。在饮料和乳制品中，可增加其稠度及细腻性，用于冰淇淋生产可起到乳化稳定作用。CMS用作纺织工业的经纱上浆剂膜柔软，调浆方便，乳化性和渗透性好的特点，而且用冷水即可退浆。医药工业 由于CMS具有很强的吸水膨胀性和崩解性能。在制药片剂加工中是很好的崩解剂，

25、其效果是淀粉和CMC的数十倍。（七）淀粉基脂肪代用品 采取在高浓度醇的环境下，利用稀盐酸作用于淀粉链的非结晶区，而得到具有合适属性的淀粉片断，即微晶粒淀粉基脂肪代用品。采用高醇度为介质的目的在于在淀粉糊化温度之上反应时，可以避免糊化现象产生。采用弱酸反应目的在于使其只作用于非结晶区，而非对淀粉的彻底水解。经过反应而得到的淀粉基脂肪代用品具有和脂肪相似的黏度、乳化性和稳定性，其清淡的口味和易形成胶体的能力极其相似地模仿了脂肪的结构和口感。因此，可按一定的比例与脂肪结合形成较好的特性以应用于食品工业。乙醇溶液（95%）与浓盐酸（大约为36%）混合以制备盐酸浓度为2%的酸-醇混合液。通过将HCI缓慢

26、加入到量取好的95%的乙醇溶液中，使用HCI的浓度为2%，此时，反应时的实际乙醇溶液为91%。3用途 淀粉基脂肪化用品主要用于食品。它在食品中的功能主要是用于焙烧食品、色拉调料、乳制品、冷甜食品及沙司食品。变性淀粉研发进展淀粉作为一种可再生天然资源，已成为重要工业原料，淀粉及其深加工产品广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、胶粘剂、铸造、石油开采等众多工业。然而，由于原淀粉许多固有性质限定淀粉在工业中应用，人们根据淀粉结构和理化性质开发淀粉改性技术，对原淀粉进行改性处理，使其具有适于某种特殊用途性质。淀粉改性方法有物理法、化学法或酶法等。 下面从改性方法的角度阐述一下变性淀粉的研究进展。 1 物理

27、方法 反应挤出法是物理法改性一种，是近年来变性淀粉生产中出观一种新技术，虽尚未被广泛使用，但由于其能使淀粉性能多样化、功能化，生产连续化，工艺操作简单且经济，因此，越来越受到人们关注。但应用反应挤出技术生产变性淀粉研究目前仍不是很成熟，对其反应机理和反应过程控制研究还不够完全；在今后研究中要加深对其反应机理研究。此外，其还存有一些缺点，许多方面还有待改进，如未反应单体和副产物不易除去；物料在挤出机中始终处于动态、封闭的高温、高压环境中，难以检测物料反应程度，反应过程中物料粘度，结构和形态变化不清楚。尽管该技术存有一些缺陷，但该技术在工业应用上优势仍很明显，潜力巨大，具有很好应用价值。 1.1 反应挤出法概况 （1）原理 反应挤出是指以螺杆和料筒组成塑化挤压系统作为连续化反应器，将欲反应各种原料组份如单体、引发剂、聚合物、助剂等一次或分次由相同或不相同加料口加入到螺杆中，在螺杆转动下实现各原料之间混合、输送、塑化、反应和从模头挤出过程，聚合物单体或聚合物熔体在螺杆挤出机内发生物理变化，同时发生化学反应，是一种新的工艺方法。它可对挤出机螺杆螺筒上各个区段进行独立温度控制、物料停留时间控制和剪切强度控制，使物料在各