由预加工淀粉制造的成形制品制造技术

本发明专利技术涉及由淀粉制造成形制品的方法以及其制品。该方法包括：（ａ）将含有经预加工和基本上变性的淀粉／水物料的组合物（水含量按组合物重量计为１０－２０％）加热到足以使淀粉基本上变性的温度，（ｂ）将溶化物转移到模具中，同时维持上述的水含量，和（ｃ）在模具中将熔化物冷却至低于其玻璃转变温度以形成固态成形制品。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及由预加工淀粉制造的成形制品。已经知道，存在于植物制品中并含有一定量水分的天然淀粉能够在高温和密闭容器的高压中加工成熔化物。这种加工可在注模机或挤压机中方便地进行。通过给料器把淀粉送入旋转的往复螺杆上。进料淀粉即沿螺杆向顶部移动，在这个过程中，通过围绕料桶外的外加热器及螺杆的剪切作用，使物料温度增高。粒状进料先在进料区，接着在压缩区逐渐熔化。然后通过使熔化物均匀化的计量区，把它送入螺杆端部。在端部用注模、挤压或加工热塑性熔化物的其它公知技术进一步处理该熔化物以制得成形制品。欧洲专利申请号84300940.8(公开号118240)中介绍的处理方法可得到基本上变性的淀粉。其原因是在高于淀粉组分的熔融和玻璃转变温度加热淀粉，以致其组分发生吸热变化。从而，使淀粉颗粒的分子结构发生无序化和熔融，结果得到本质上变性的淀粉，由上述热塑熔融成形得到的这种基本上变性的淀粉叫做“预加工淀粉”。虽然由天然淀粉注模而得到的制品是有用的，但已发现，这样得到的成形制品物理强度比较低。还发现由于熔化物粘度与螺旋桶内的剪切速率有很大的依赖关系，它使注模法或挤压法加工对螺旋速率、温度、压力和/或水含量诸条件变得更加灵敏，并且降低了所制得制品的平均质量，所以该方法本身具有相当高的不稳定性。在上述的淀粉注模方法中，有二个重要的步骤，(A)变性步骤，即在高于淀粉组分的熔点和玻璃转变温度下加热淀粉颗粒，以使分子结构发生高温转变和(B)模制步骤，即用注模法得到成形制品。现在还意想不到地发现，如果将上述两个步骤相互分开，即步骤(A)中得到的变性淀粉在它再次在螺旋桶中加热，以最后得到成形制品以前使其凝固的话，则所述困难可以克服。已经发现，将变性步骤(A)与模制步骤(B)分开时，得到的成形制品的物理性质因此而有明显改善，并且当螺旋桶中的熔化物进行步骤(B)时，会大大减少粘度对剪切速率的依赖性，并且其流动特性能得到改善，制得的成形制品的平均质量得到了提高。本专利技术涉及一种由淀粉制得成型制品的方法，它包括(a)将含有经预加工的和基本上变性的淀粉/水物料的组合物(水含量范围按组合物的重量为基计为10-20重量%)加热到足以使淀粉基本上变性的温度以形成熔化物;(b)将该熔化物转移至一个模具中，同时保持上述的水含量。(c)在模具中，将熔化物冷却至低于其玻璃转变温度以形成固态的成形制品。本专利技术还涉及用上述方法得到的成型制品。如上所述，通过淀粉的热塑熔融成形，得到了上述的预加工淀粉/水物料。值得注意的是上述性能的改进不是延长淀粉在螺旋桶内滞留时间的结果。如果步骤(A)和(B)分开进行，则螺旋桶内熔融态淀粉物料的同样滞留时间可使产品的质量得到提高。“淀粉”这个词可理解为化学上基本未改性的淀粉。它一般包括主要由直链淀粉和/或支链淀粉组成的天然的、植物来源的碳水化合物。这种淀粉可以从各种植物，例如豆、大米、木薯淀粉、玉米和谷类(如黑麦、燕麦、小麦)中提取。其中土豆淀粉和玉米淀粉较好，特别是土豆淀粉。它还包括物理上改性的淀粉，如胶凝或蒸煮淀粉，和改变酸度(pH)的淀粉，例如，加入酸，使淀粉的酸度降低至约3至6的淀粉。还包括这样一种淀粉(如土豆淀粉)，在这种淀粉中，与淀粉的磷酸根结合的阳离子的种类和浓度已经改变，以影响如温度和压力等的加工条件。这种淀粉适合于在挤压机的螺旋桶中，在高于其组分的熔点和玻璃转变的温度下加热足够的时间，以达到变性，一般加热时间为3-10分钟，加热时间取决于诸加工参数。温度范围约为120℃至190℃，130℃至190℃较好，这取决于所用淀粉的种类。为了变性，最好在一个密闭容积中加热淀粉物料。密闭容积可以是密封容器或者在注模机或挤压机的螺旋装置中由未熔融进料的封闭作用形成的容积。在这个意义上，注模机或者挤压机的螺旋桶可以认为是一个密闭容器。在密闭容积中产生的压力相应于所用温度下水的蒸汽压，当然，可以在螺旋桶中施加压力和/或按通常方法产生压力。施加和/或产生的压力最好在挤压或注模加工中发生的压力范围内，即从零至150×105N/m2(牛顿/米)，从零至100×105N/m2较好，最好为从零至80×105N/m2。将这样得到的变性淀粉的熔化物先进行挤压(步骤A)，冷却凝固，然后在它进一步用于注模或压模工艺(步骤B)之前，切成颗粒。按本专利技术(用于步骤B)，所用的经预加工和基本上变性的淀粉/水物料中的水含量，按组合物的重量为基计，约为10%至20%，12-19%较好，最好为14-18%(重量)。按照本专利技术的这种变性的淀粉/水物料实质上在高于其组合的熔点和玻璃转变温度下被加热(步骤B)。这个温度一般约为80-200℃，约120°-190℃较好，最好约为140-180℃。在此温度下，基本上可使变性的淀粉形成熔化物，即热塑性熔化物。在步骤B中最小的压力相当于在这些温度下产生的水蒸汽压力。加工过程在上述的密封容积中进行，即在注模和挤压过程中产生的压力范围内进行，如0-150×105N/m2，0-100×105N/m2较好，最好为0-80×105N/m2。当通过挤压形成成形制品时，其压力最好如上所述。如果将本专利技术的变性淀粉组合物的熔化物进行注模，注模时所用的标准注入压力范围为300×105N/m2-3000×105N/m2，最好为700×105-2200×105N/m2。本专利技术的淀粉物料可以含有或者可以与添加剂混合，该添加剂如增充剂，润滑剂，增塑剂和/或着色剂。这些添加剂可以在变性步骤(步骤A)前或后加入，即与变性淀粉的固态颗粒混合，这主要取决于变性淀粉的预定用途。这样的添加剂可为各种增充剂，例如明胶，植物蛋白质如葵花蛋白质，大豆蛋白质，棉籽蛋白质，花生蛋白质，油菜籽蛋白质，血液蛋白质，鸡蛋蛋白质，丙烯酸酯化蛋白质;水溶性多糖类，如藻酸盐，角叉菜聚糖，瓜耳胶，琼脂，阿拉伯树胶和有关的树胶(印度胶、剌梧桐树胶、黄蓍树胶)果胶;水溶性纤维素的衍生物烷基纤维素，羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素，如甲基纤维素，羟甲基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羟乙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟丁基甲基纤维素，纤维素酯和羟烷基纤维素酯，如乙酰邻苯二甲酸纤维素(CAP)，羟丙基甲基纤维素(HPMCP);羧烷基纤维素，羧烷基烷基纤维素，羧烷基纤维素酯如羧甲基纤维素和它们的碱金属盐类;水溶性合成聚合物，如聚丙烯酸和聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸和聚甲基丙烯酸酯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，聚乙烯乙酸邻苯二甲酸(PVAP)，聚乙烯吡咯烷酮，聚巴豆酸;还有邻苯二甲酸酯化明胶，凝胶琥珀酸酯，交联凝胶，紫胶，淀粉的水溶性化学衍生物，具有叔氨或季氨基团的阳离子改性的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如需要时，可为季铵化的二乙氨乙基基团;和其它类似的聚合物。这些增充剂可按需要量随意加入，按所有组分的重量为基计，其加入量为小于和等于50%，最好为3-10%(重量)。另外的添加剂是无机填充物，如镁、铝、硅、钛等的氧化物，按所有组分的重量为基计，其浓度约为0.02-3%，最好为0.02-1%(重量)。其它的添加剂是增塑剂，包括聚烯化氧，如聚乙二醇、聚丙乙醇，聚乙-丙二醇;低分子量的有机增塑剂，如甘油，单乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯;丙二醇，山梨醇，二乙基磺基丁二酸钠，柠檬酸三乙酯，柠檬酸三丁酯等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由淀粉得到成形制品的方法，该方法包括：（ａ）将经预加工的、基本上变性的淀粉／水物料组成的组合物（水含量按组合物的重量为基计为１０—２０％（重量））加热至足以使淀粉基本上变性的温度，以形成熔化物；（ｂ）将该熔化物转移到一个模具中， 同时维持上述水含量，和（ｃ）在模具中将熔化物冷却至低于其玻璃转变温度以形成固体成形制品。

【技术特征摘要】
GB 1987-8-18 87194851.一种由淀粉得到成形制品的方法，该方法包括(a)将经预加工的、基本上变性的淀粉/水物料组成的组合物(水含量按组合物的重量为基计为10-20%(重量))加热至足以使淀粉基本上变性的温度，以形成熔化物；(b)将该熔化物转移到一个模具中，同时维持上述水含量，和(c)在模具中将熔化物冷却至低于其玻璃转变温度以形成固体成形制品。2.按照权利要求1的方法，其中经预加工的淀粉是通过淀粉的热塑熔融成形而得到。3.按照权利要求1或2的方法，其中经预加工的淀粉至少选自如下之一种化学上基本未改性的淀粉，物理上改性的淀粉，改变了pH(酸度)的淀粉和/或与淀粉的磷酸根基团结合的阳离子种类和浓度已经改变的淀粉。4.按照权利要求1至3中任一权项的一种方法，其中淀粉是从土豆，大米，木薯淀粉，玉米，黑麦，燕麦和/或小麦中的至少一种中提取的，最好是从土豆中提取。5.按照权利要求1至4中任一权项的一种方法，其中经预加工的和基本上变性的淀粉/水物料的水含量按组合物的重量为基计约为10-20%(重量)，12%-19%较好，最好为14-18%(重量)。6.按照权利要求1至5中任一权项的一种方法，其中固态变性淀粉/水物料被加热到约80-200℃，约120-190℃更好，最好加热到约140-180℃，以形成熔化物。7.按照权利要求1至6中任一权项的一种方法，其中在挤压机注模中作用于熔化物的压力为0-150×105N/m2，0-100×105N/m2较好，最好为0-80×105N/m2;对于注模法的注入步骤，压力为300×105N/m2-3000×105N/m2，最好为700×105-2200×105N/m2。8.按照权利要求1至7中任一权项的一种方法，其中变性淀粉/水物料含有或者混合以增充剂，润滑剂、增塑剂，无机填充物和/或着色剂。9.按照权利要求8的方法，其中变性淀粉/水物料含有或者混合以至少一种选自如下的增充剂，最好是明胶;植物蛋白质最好是葵花蛋白质，大豆蛋白质，棉籽蛋白质，花生蛋白质，油菜籽蛋白质，血蛋白质，丙烯酸酯化蛋白质;水溶性的多糖类，最好为藻酸盐，角叉菜聚糖，瓜耳胶，琼脂，阿拉伯树胶，印度胶，剌梧桐树胶，黄蓍树胶，果胶;水溶性的纤维素衍生物，最好是烷基纤维素，羟烷基纤维素，羟烷基烷基纤维素，纤维素酯和羟烷基纤维素酯，羧烷基纤维素，羧烷基纤维素酯，聚丙烯酸类和聚丙烯酸酯类，聚甲基丙烯酸和聚甲基丙烯酸酯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，聚乙烯乙酸邻苯二甲酸酯(PVAP)，聚乙烯吡咯烷酮，聚巴豆酸;邻苯二甲酸酯化明胶，凝胶琥珀酸酯，交联明胶，紫胶，淀粉的水溶性化学衍生物，阳离子改性的丙烯酸脂和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特弗雷德里克托马斯斯特普托，伊凡汤卡，马卡斯托马，
申请(专利权)人：沃纳兰伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]