專利名稱：一種脂肪酸淀粉酯的制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種脂肪酸淀粉酯的制備方法與應(yīng)用，屬于變性淀粉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以擠壓法生產(chǎn)脂肪酸淀粉酯的原理解釋為在擠壓機(jī)的高溫，高壓，高剪 切作用下，原淀粉與脂肪酸在酸性催化劑的催化作用下發(fā)生直接費(fèi)歇爾酯化反 應(yīng)。酸在此反應(yīng)中既是酯化反應(yīng)的催化劑，又可將淀粉降解，導(dǎo)致淀粉分子鏈 變短，支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)被破壞，反應(yīng)空間障礙減小，增加脂肪酸與淀粉的 酯化反應(yīng)機(jī)會(huì)。
在國外，有關(guān)脂肪酸淀粉酯的研究工作進(jìn)行得比較多，特別是美國和日本。 早在二十世紀(jì)四十年代，Mullen等人就開始了硬脂酸淀粉酯的研究工作，但國 內(nèi)硏究的還比較少。國內(nèi)目前見報(bào)道的屬于濕法工藝的只有程發(fā)等人采用水媒 法制得的硬脂酸淀粉酯，此工藝主要缺點(diǎn)就是產(chǎn)生大量廢水，會(huì)對環(huán)境造成污 染。屬于干法工藝的有徐愛國采用的高溫法，該法需要消耗大量熱能，且反應(yīng) 時(shí)間較長；還有史巧玲采用的微波法，此方法酯化劑與淀粉混合不是很均勻，
易造成局部反應(yīng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
擠壓技術(shù)是應(yīng)用在變性淀粉生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它是以集輸送、混合、 加熱、加壓和剪切等多項(xiàng)單元操作于一體的擠壓機(jī)作為反應(yīng)器，進(jìn)行淀粉的熱化 學(xué)變性技術(shù)。擠壓機(jī)是擠壓加工技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，可以一次完成原料的熟化、 破碎、殺菌、預(yù)干燥和成形等工藝,制成膨化、組織化產(chǎn)品或制成不膨化的產(chǎn)品， 其具有一機(jī)多用，投資少、效益高、能耗低、無污染等特點(diǎn)。采用擠壓法生產(chǎn) 出的樣品混合更均勻、反應(yīng)效率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用擠壓機(jī)作為化學(xué)反應(yīng)器來制備一種具有疏水性的酯化淀 粉。脂肪酸淀粉酯與原淀粉相比，溶解性有較大提高，粘度顯著降低，具有了 一定的乳化性，良好的凍融穩(wěn)定性和糊化性能。本發(fā)明使用無水乙醇作為酯化 劑的溶劑，在攪拌的條件下可以與淀粉充分混合，在之后的烘干工藝中，無水 乙醇會(huì)完全揮發(fā)，不會(huì)對反應(yīng)造成任何不良影響。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種脂肪酸淀粉酯的制備方法，以淀粉為原料，脂肪 酸為酯化劑，用螺桿擠壓機(jī)作反應(yīng)器制備脂肪酸淀粉酯，即用少量熱乙醇溶解 相當(dāng)于淀粉干基質(zhì)量1% 5%的脂肪酸，加入一定量的鹽酸做催化劑，再與淀粉 在攪拌機(jī)中充分混勻，調(diào)節(jié)水分，設(shè)置擠壓機(jī)喂料速度，擠壓機(jī)套筒各段溫度及螺桿轉(zhuǎn)速，進(jìn)行酯化和降解反應(yīng)，擠出的物料冷卻后用粉碎機(jī)粉碎，得產(chǎn)品；
(1) 配方為
原淀粉，以干基質(zhì)量g計(jì) 100， 無水乙醇，以體積mL計(jì) 20 35， 脂肪酸，以干基質(zhì)量g計(jì) 1 5， 2mol/L鹽酸，以質(zhì)量mL計(jì) 0. 2 1.2，
水，以體積mL計(jì) 0 20;
(2) 配制反應(yīng)物
按配方用6(TC熱乙醇溶解相當(dāng)于淀粉干基質(zhì)量1% 5%的脂肪酸，緩慢加 入淀粉中，加入2mol/L鹽酸，在攪拌機(jī)中充分混勻，得到的混合物過篩后5(TC 烘干乙醇，調(diào)節(jié)水分控制反應(yīng)時(shí)混合物的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12% 28%;
(3) 干法反應(yīng)
設(shè)置擠壓機(jī)反應(yīng)條件為 擠壓機(jī)喂料速度
擠壓機(jī)各段套筒溫度，從進(jìn)料到出料端
25
150g/min， 第一段30 5(TC， 第二段50 90°C， 第三段60 140°C， 第四段80 160。C， 50 150r/min，
:品脂肪酸淀粉酷
螺桿轉(zhuǎn)速
擠出的物料冷卻后用粉碎機(jī)粉碎，即得；
淀粉選用玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉或薯類淀粉等為原料。
用于酯化反應(yīng)的酯化劑為長鏈脂肪酸選用硬脂酸、月桂酸、油酸、亞油酸、 棕櫚酸或花生酸等。
螺桿擠壓機(jī)的類型選用單螺桿擠壓機(jī)或雙螺桿擠壓機(jī)，其中雙螺桿擠壓機(jī) 的類型選用非嚙合型，部分嚙合型或全嚙合型。
所述方法制備的脂肪酸淀粉酯的應(yīng)用，在食品工業(yè)中用作穩(wěn)定劑、乳化劑、 凝膠劑、脂肪替代品或微膠囊壁材，應(yīng)用于諸如人造奶油、色拉調(diào)味料、焙烤
食品、奶制品食品中；又因?yàn)樵摦a(chǎn)品具有良好的凍融穩(wěn)定性，用在速凍食品中
起抗凍裂的作用。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明針對食品加工業(yè)對變性淀粉的特殊性要求，有 針對性的開發(fā)了一種變性淀粉的新生產(chǎn)工藝和新產(chǎn)品。脂肪酸淀粉酯由于引入 了具有疏水性的脂肪酸，從而具有了親水和親油的雙親性質(zhì)，在食品工業(yè)中能 用作穩(wěn)定劑、乳化劑、凝膠劑、脂肪替代品、微膠囊壁材等，可應(yīng)用于諸如人 造奶油、色拉調(diào)味料、焙烤食品、奶制品等食品中，又因?yàn)樵摦a(chǎn)品具有良好的 凍融穩(wěn)定性，可以用在速凍食品中起抗凍裂的作用；擠壓機(jī)在淀粉糊化及化學(xué)變性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。它可使幾個(gè)化學(xué)過程操作均在同一臺擠壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行， 反應(yīng)過程連續(xù)，反應(yīng)時(shí)間只有幾分鐘至十幾分鐘，牛產(chǎn)高效、靈活，便于調(diào)節(jié)控 制，同時(shí)與傳統(tǒng)的濕法加工相比無廢水產(chǎn)生。螺桿擠壓機(jī)具有混合、物料輸送、 蒸煮、剪切、滅菌、成型等功能，大大拓寬了對變性淀粉加工工藝路線的選擇。


圖l擠壓法脂肪酸淀粉酯制備工藝示意圖。 具體實(shí)施方案 實(shí)施例1
一種擠壓法制備脂肪酸淀粉酯的方法，依次包括以下步驟稱取300g (干
基)玉米淀粉，60mL熱無水乙醇溶解9g硬脂酸，用2mol/L鹽酸做催化劑，添 加量為1.0mL，再與淀粉在攪拌機(jī)中充分混勻，5(TC下蒸發(fā)掉乙醇，調(diào)節(jié)水分為 26%。擠壓機(jī)喂料速度100g/min，擠壓機(jī)各段套筒溫度(從進(jìn)料到出料端)第一 段30。C，第二段6(TC，第三段90。C，第四段120。C，螺桿轉(zhuǎn)速100r/min，冷卻 粉碎即得成品。螺桿擠壓機(jī)采用的類型為雙螺桿擠壓機(jī)，且為全嚙合型。
以所制備的硬脂酸淀粉酯與微波法和高溫法制備的硬脂酸淀粉酯性能進(jìn)行 比較如表1所示。
表1 三種不
同方法制備的硬脂酸淀粉酯比較
方法
取代度
反應(yīng)效率/%
乳化性(吸光值)
擠壓法
0,01234
72.60
0.518
微波法
0.00894
52.33
0.442
高溫法
0.00604
35.34
0.310
注乳化性以吸光值為標(biāo)準(zhǔn)，吸光值越大代表乳化性越強(qiáng)。
從表1中可以看出，擠壓法，微波法和高溫法在制備低取代度的脂肪酸淀
粉酯時(shí)均具有可行性，并表現(xiàn)出不同的取代度和反應(yīng)效率，產(chǎn)品也具有了一定
的乳化性，擠壓法更優(yōu)一些。 實(shí)施例2
一種擠壓法制備硬脂酸淀粉酯的方法，依次包括以下步驟稱取300g (干 基)小麥淀粉，60mL熱無水乙醇溶解12g硬脂酸，用2mol/L鹽酸做催化劑， 添加量為0.4mL，再與淀粉在攪拌機(jī)中充分混勻，5(TC下蒸發(fā)掉乙醇，調(diào)節(jié)水分 為20%。擠壓機(jī)喂料速度125g/min，擠壓機(jī)各段套筒溫度(從進(jìn)料到出料端) 第一段5(TC，第二段80。C，第三段110。C，第四段140。C，螺桿轉(zhuǎn)速120r/min， 冷卻粉碎即得成品。螺桿擠壓機(jī)采用的類型為單螺桿擠壓機(jī)。
實(shí)施例3
使用油酸作為酯化劑，大米淀粉為原料，其余配方和操作條件同實(shí)施例1或?qū)嵤├?，制得成品油酸淀粉酯。 實(shí)施例4
使用棕櫚酸作為酯化劑，薯類淀粉為原料，其余配方和操作條件同實(shí)施例1
或?qū)嵤├?，制得成品棕櫚酸淀粉酯。 實(shí)施例5
使用亞油酸作為酯化劑，小麥淀粉為原料，其余配方和操作條件同實(shí)施例1
或?qū)嵤├?，制得成品亞油酸淀粉酯。 實(shí)施例6
使用月桂酸作為酯化劑，調(diào)節(jié)水分為20%，其余配方和操作條件同實(shí)施例1 或?qū)嵤├?，制得成品月桂酸淀粉酯。
權(quán)利要求
1. 一種脂肪酸淀粉酯的制備方法，其特征是以淀粉為原料，脂肪酸為酯化劑，用螺桿擠壓機(jī)作為反應(yīng)器制備脂肪酸淀粉酯，即用少量熱乙醇溶解相當(dāng)于淀粉干基質(zhì)量1％～5％的脂肪酸，加入一定量的鹽酸做催化劑，再與淀粉在攪拌機(jī)中充分混勻，調(diào)節(jié)水分，設(shè)置擠壓機(jī)喂料速度，擠壓機(jī)套筒各段溫度及螺桿轉(zhuǎn)速，進(jìn)行酯化和降解反應(yīng)，擠出的物料冷卻后用粉碎機(jī)粉碎，即得產(chǎn)品；(1)配方為原淀粉，以干基質(zhì)量g計(jì)100，無水乙醇，以體積mL計(jì) 20～35，脂肪酸，以干基質(zhì)量g計(jì)1～5，2mol/L鹽酸，以質(zhì)量mL計(jì) 0.2～1.2，水，以體積mL計(jì) 0～20；(2)配制反應(yīng)物按配方用60℃熱乙醇溶解相當(dāng)于淀粉干基質(zhì)量1％～5％的脂肪酸，緩慢加入淀粉中，加入2mol/L鹽酸，在攪拌機(jī)中充分混勻，得到的混合物過篩后50℃烘干乙醇，調(diào)節(jié)水分控制反應(yīng)時(shí)混合物的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12％～28％；(3)干法反應(yīng)設(shè)置擠壓機(jī)反應(yīng)條件為擠壓機(jī)喂料速度 25～150g/min，擠壓機(jī)各段套筒溫度，從進(jìn)料到出料端 第一段30～50℃， 第二段50～90℃， 第三段60～140℃， 第四段80～160℃，螺桿轉(zhuǎn)速 50～150r/min，擠出的物料冷卻后用粉碎機(jī)粉碎，即得產(chǎn)品脂肪酸淀粉酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是淀粉選用玉米淀粉、小麥淀 粉、大米淀粉或薯類淀粉為原料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是用于酯化反應(yīng)的酯化劑為長 鏈脂肪酸選用硬脂酸、月桂酸、油酸、亞油酸、棕櫚酸或花生酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是螺桿擠壓機(jī)的類型選用單螺 桿擠壓機(jī)或雙螺桿擠壓機(jī)，其中雙螺桿擠壓機(jī)的類型選用非嚙合型，部分嚙合 型或全嚙合型。
5. 用權(quán)利要求1所述方法制備的脂肪酸淀粉酯的應(yīng)用，其特征是在食品工 業(yè)中用作穩(wěn)定劑、乳化劑、凝膠劑、脂肪替代品或微膠囊壁材，應(yīng)用于諸如人 造奶油、色拉調(diào)味料、焙烤食品、奶制品食品中；又因?yàn)樵摦a(chǎn)品具有良好的凍 融穩(wěn)定性，用在速凍食品中起抗凍裂的作用。
全文摘要
一種脂肪酸淀粉酯的制備方法與應(yīng)用，屬于變性淀粉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用淀粉為原料，脂肪酸為酯化劑，在擠壓機(jī)作為化學(xué)反應(yīng)器的條件下，對淀粉進(jìn)行酸解和酯化改性，制備低取代度脂肪酸淀粉酯產(chǎn)品。經(jīng)過擠壓機(jī)的高溫高壓高剪切作用處理后脂肪酸按一定比例與原淀粉發(fā)生酯化反應(yīng)，淀粉由于疏水性有機(jī)碳鏈的引入，具備了親油和親水的雙親性質(zhì)，因而具有了一定的乳化性。產(chǎn)品在食品工業(yè)中能用作穩(wěn)定劑、乳化劑、凝膠劑、脂肪替代品、微膠囊壁材等，可應(yīng)用于諸如人造奶油、色拉調(diào)味料、焙烤食品、奶制品等食品中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用擠壓機(jī)制備酯化淀粉，反應(yīng)過程連續(xù)且操作簡單，易于實(shí)施，環(huán)境污染小，制得的產(chǎn)品性能優(yōu)良。
文檔編號C08B31/04GK101456916SQ20081024267
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者劉鳳茹, 張燕萍 申請人:江南大學(xué)