干法机械力诱导酯化反应制备辛烯基琥珀酸淀粉酯及应用制造技术

本发明专利技术涉及干法机械力诱导酯化反应制备辛烯基琥珀酸淀粉酯及应用。(1)采用二次混合法配料法，将NaOH溶液与辛烯基琥珀酸酐以适宜质量比混合，得到碱性辛烯基琥珀酸酐溶液，再将该溶液与淀粉以适宜质量比喷洒到淀粉上拌匀，得混合物A，再将混合物A与淀粉以适宜质量比二次拌匀，得混合物料B；(2)将混合物料B放入球磨罐中，在适宜参数下，研磨得微细酯化淀粉；或将混合物料B置于雷蒙磨中，在适宜参数下研磨得微细辛烯基琥珀酸淀粉酯。本发明专利技术克服了现有干法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯中物料不易混合均匀，容易局部剧烈反应的缺点，同时克服了机械力强度不够，反应时间长等缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于淀粉制备
，具体涉及一种干法机械力诱导酯化反应制备辛烯 基琥珀酸淀粉酯及应用。
技术介绍
辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSAstarch)通常是淀粉在弱碱性条件下与辛烯基琥珀酸 酐（0SA)发生酯化反应得到的产物。美国食品及药物管理局（FDA)允许使用于食品的淀粉 烯基琥珀酸淀粉酯只有辛烯基琥珀酸淀粉酯。 根据加工过程湿分的比例，目前国内外制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法有 湿法和干法两种，其中湿法是将淀粉分散于水或有机溶剂中，配成一定浓度的淀粉乳 (25% -45% )，加入碱液（碱性有机溶剂或无机碱溶液）调淀粉乳的pH至8-9,在一定温 度下向淀粉乳中缓慢加入0SA，并添加碱液维持反应体系的微碱性，反应一定时间后用酸 中和，经洗潘、干燥后得广品。湿法包括水相法和有机相法。水相法（Zhangetal, 2013; 宋晓燕等，2008 ;)反应均匀但辛烯基琥珀酸酐不溶于水，需采用乳化剂增加反应速率，同 时存在副反应，增加了此方法的安全隐患。有机相法（卢华等，2009)反应效率高但生产成 本高，对环境污染大，且所得产品不适合用于食品或化妆品中。干法反应制备辛烯基琥珀酸 淀粉酯（黄强，2008 ;柳志强等，2003)是将淀粉与一定量的碱溶液（如磷酸钠、碳酸钠等） 混合，再将淀粉处理至水分质量分数为15% -25%，然后喷入酸酐，混匀后进行反应。为了 提高反应效率和酯化效果，可利用微波辅助、机械力辅助和超声波辅助等方法。机械活化是 指固体物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，化 学活性增加的过程（张正茂，2007)。现有的对淀粉进行干法机械活化的方法有球磨法（胡 飞等，2002;Huangetal.，2007)和气流粉碎法（吴俊，2008)。由于球磨法可在低转速下 长时间对淀粉进行挤压、磨擦作用，其活化效果优于气流粉碎，因此目前大多采用球磨法制 备机械活化淀粉（史俊丽，2006)。干法的优点是生产工艺相对简单，生产成本相对较低，对 环境污染少。 机械力辅助干法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的工艺有先对淀粉进行机械活化再酯 化和先酯化再机械活化两种方法。这两种方法均存在反应不均匀，容易发生局部过度反应， 机械力强度不够，反应时间较长的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有机械力辅助干法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯中的缺陷， 提供一种新型干法机械力诱导淀粉酯化反应制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法及该方法在 食品制作中应用的方法，以达到简便、安全和环保目的。 本专利技术采用干法机械活化与酯化反应同时进行，采用球磨或雷蒙磨法进行机械活 化，碱液添加采用喷洒的方式与淀粉进行混合，且配料混合为二次混合配料的方法制备辛 烯基琥珀酸淀粉酯。 本专利技术通过下列技术方案实现： -种干法机械力诱导酯化反应制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法，包括如下步骤： (1)以淀粉为原料，与NaOH溶液、辛烯基琥珀酸酐配料混合，再研磨反应制得； (2)步骤（1)所述配料混合为二次混合法配料法，即将浓度为4%的NaOH溶液与 辛烯基琥珀酸酐以质量比为1:3-1:7混合，得到碱性辛烯基琥珀酸酐溶液，将其与淀粉以 1:0. 06-1:0. 45的比例喷洒到淀粉上，搅拌混匀，得到混合物A，再将混合物A与淀粉以质量 比为1:2-4进行二次搅拌混匀，得到混合物料B; (3)将步骤（2)所得的混合物料B放入球磨罐中，其中淀粉与磨球的质量比为 1:1-1:3,磨球粒径的配比为直径6mm的与直径3mm比例为7:3,球磨机的转速不低于300r/ min，研磨温度为20-60°C，研磨时间为0.l_50h，得到微细酯化淀粉；或将混合物料置于雷 蒙磨中，调整主机转速为100_160r/min，使雷蒙磨的离心力控制在1000-10000牛顿（N)，研 磨温度为20-60°C，研磨时间为0.Ι-lh，得到微细化酯化淀粉。 本专利技术的辛烯基琥珀酸淀粉酯可应用在低脂奶油和冰激凌制品中。 本专利技术的技术原理是： 在碱性条件下，淀粉在球磨机或雷蒙磨中机械活化与酯化反应同时进行生成辛烯 基琥珀酸淀粉酯。淀粉在球磨机或雷蒙磨中受机械力作用颗粒破裂、细化、比表面积增大， 为酯化反应提供更多的反应位点，同时晶体结构被破坏产生缺陷并引起晶格位移，结晶度 减小，晶体内部储存能量（Zhangetal，2010)，且淀粉在机械力的作用下会因表面因摩擦 撞击作用产生局部的、瞬时的高温，淀粉颗粒的物化状态由原来的稳定状态转变为高能高 活性状态，为酯化反应提供瞬间能量，促进酯化反应。球磨机的机械活化过程是研磨体在惯 性、离心力以及摩擦力的作用下被旋转的滚筒带到高处，达到一定高度时由于自身重力作 用抛落下来撞击 淀粉物料，淀粉颗粒在机械力的作用下发生破碎，颗粒逐渐减小，表面活性增大， 促进酯化反应。雷蒙磨是磨辊在离心力的作用下紧紧滚压在磨环上，在摩擦力的作用下，磨 辊自转，对物料进行粉碎，使淀粉颗粒粒径减小，表面活性增大，淀粉的结晶构造发生变化， 晶体内部储存一定能量，增强了机械力化学活性，为酯化反应提供更多反应位点。配料混合 中碱与淀粉的混合方式采用二次混合，更利于物料混合均匀，防止局部反应剧烈。此外。采 用淀粉机械活化与酯化反应同时进行，还有利于物料的均匀混合，增加了淀粉分子的羟基 与酸酐的结合几率，利于酯化反应的进行，提高了反应效率，节约了成本。 本专利技术的特点在于： 本专利技术采用干法机械力活化与酯化反应同时进行，碱液采用喷洒的方式与淀粉进 行混合，且配料混合采用二次混合配料的方法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯，克服了现有干法 制备辛烯基琥珀酸淀粉酯中物料不易混合均匀，容易局部剧烈反应的缺点，机械力强度不 够，反应时间长等缺点。表1本专利技术中干法机械力诱导酯化技术与现有干法酯化技术的比较 【附图说明】 图1 :研磨时间对球磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的影响 (NaOH溶液添加量0· 8 %，0SA添加量3 %，温度40°C)。 图2 :研磨时间对雷蒙磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的影响 (NaOH溶液添加量0. 8 %，0SA添加量3 %，反应温度为45°C，主机转速为140r/min)。 图3 :0SA/淀粉比例对球磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的影 响（NaOH溶液添加量0. 8%，研磨时间20h，温度40°C)。图4:0SA/淀粉比例对雷蒙磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的 影响（NaOH溶液添加量0. 8%，研磨时间30min，温度45°C，主机转速为140r/min)。 图5:反应温度对球磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的影响 (NaOH溶液添加量0. 8 %，0SA添加量3 %，研磨时间20h)。 图6 :是反应温度对雷蒙磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应效率的影 响（NaOH溶液添加量0. 8%，0SA添加量3%，研磨时间30min，主机转速为140r/min)。 图7 :是NaOH溶液/淀粉比例对球磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反应 效率的影响（0SA添加量3%，研磨时间10h，温度30°C)。 图8:是NaOH溶液/淀粉比例对雷蒙磨法制备的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)采用二次混合法配料法，将浓度为4％的NaOH溶液与辛烯基琥珀酸酐以质量比为1:3‑1:7混合，配制得到碱性辛烯基琥珀酸酐溶液，再将碱性辛烯基琥珀酸酐溶液与淀粉以1:0.06‑1:0.45的质量比喷洒到所述的淀粉上，搅拌混匀，得到混合物A，再将混合物A与淀粉以质量比为1:2‑4进行二次搅拌混匀，得到混合物料B；(2)将步骤(1)所得的混合物料B放入球磨罐中，其中淀粉与磨球的质量比为1:1‑1:3，磨球粒径的配比为直径6mm的与直径3mm比例为7:3，球磨机的转速不低于300r/min，研磨温度为20‑60℃，研磨时间为0.1‑50h，得到微细酯化淀粉；或将所得的混合物料B置于雷蒙磨中，调整主机转速为100‑160r/min,使雷蒙磨的离心力控制在1000‑10000牛顿，研磨温度为20‑60℃，研磨时间为0.1‑1h，得到微细辛烯基琥珀酸淀粉酯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵思明，熊善柏，熊礼橙，陈勉，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42