干法機械力誘導酯化反應制備辛烯基琥珀酸淀粉酯及應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于淀粉制備技術領域，具體涉及一種干法機械力誘導酯化反應制備辛烯 基琥珀酸淀粉酯及應用。
【背景技術】
[0002] 辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSAstarch)通常是淀粉在弱堿性條件下與辛烯基琥珀酸 酐（0SA)發(fā)生酯化反應得到的產物。美國食品及藥物管理局（FDA)允許使用于食品的淀粉 烯基琥珀酸淀粉酯只有辛烯基琥珀酸淀粉酯。
[0003] 根據(jù)加工過程濕分的比例，目前國內外制備辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法有 濕法和干法兩種，其中濕法是將淀粉分散于水或有機溶劑中，配成一定濃度的淀粉乳 (25% -45% )，加入堿液（堿性有機溶劑或無機堿溶液）調淀粉乳的pH至8-9,在一定溫 度下向淀粉乳中緩慢加入0SA，并添加堿液維持反應體系的微堿性，反應一定時間后用酸 中和，經洗潘、干燥后得廣品。濕法包括水相法和有機相法。水相法（Zhangetal, 2013; 宋曉燕等，2008 ;)反應均勻但辛烯基琥珀酸酐不溶于水，需采用乳化劑增加反應速率，同 時存在副反應，增加了此方法的安全隱患。有機相法（盧華等，2009)反應效率高但生產成 本高，對環(huán)境污染大，且所得產品不適合用于食品或化妝品中。干法反應制備辛烯基琥珀酸 淀粉酯（黃強，2008 ;柳志強等，2003)是將淀粉與一定量的堿溶液（如磷酸鈉、碳酸鈉等） 混合，再將淀粉處理至水分質量分數(shù)為15% -25%，然后噴入酸酐，混勻后進行反應。為了 提高反應效率和酯化效果，可利用微波輔助、機械力輔助和超聲波輔助等方法。機械活化是 指固體物質在摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機械力作用下，使晶體結構及物化性能發(fā)生改變，化 學活性增加的過程（張正茂，2007)?，F(xiàn)有的對淀粉進行干法機械活化的方法有球磨法（胡 飛等，2002;Huangetal.，2007)和氣流粉碎法（吳俊，2008)。由于球磨法可在低轉速下 長時間對淀粉進行擠壓、磨擦作用，其活化效果優(yōu)于氣流粉碎，因此目前大多采用球磨法制 備機械活化淀粉（史俊麗，2006)。干法的優(yōu)點是生產工藝相對簡單，生產成本相對較低，對 環(huán)境污染少。
[0004] 機械力輔助干法制備辛烯基琥珀酸淀粉酯的工藝有先對淀粉進行機械活化再酯 化和先酯化再機械活化兩種方法。這兩種方法均存在反應不均勻，容易發(fā)生局部過度反應， 機械力強度不夠，反應時間較長的缺陷。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有機械力輔助干法制備辛烯基琥珀酸淀粉酯中的缺陷， 提供一種新型干法機械力誘導淀粉酯化反應制備辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法及該方法在 食品制作中應用的方法，以達到簡便、安全和環(huán)保目的。
[0006] 本發(fā)明采用干法機械活化與酯化反應同時進行，采用球磨或雷蒙磨法進行機械活 化，堿液添加采用噴灑的方式與淀粉進行混合，且配料混合為二次混合配料的方法制備辛 烯基琥珀酸淀粉酯。
[0007] 本發(fā)明通過下列技術方案實現(xiàn)：
[0008] -種干法機械力誘導酯化反應制備辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法，包括如下步驟：
[0009] (1)以淀粉為原料，與NaOH溶液、辛烯基琥珀酸酐配料混合，再研磨反應制得；
[0010] (2)步驟（1)所述配料混合為二次混合法配料法，即將濃度為4%的NaOH溶液與 辛烯基琥珀酸酐以質量比為1:3-1:7混合，得到堿性辛烯基琥珀酸酐溶液，將其與淀粉以 1:0. 06-1:0. 45的比例噴灑到淀粉上，攪拌混勻，得到混合物A，再將混合物A與淀粉以質量 比為1:2-4進行二次攪拌混勻，得到混合物料B;
[0011] (3)將步驟（2)所得的混合物料B放入球磨罐中，其中淀粉與磨球的質量比為 1:1-1:3,磨球粒徑的配比為直徑6mm的與直徑3mm比例為7:3,球磨機的轉速不低于300r/ min，研磨溫度為20-60°C，研磨時間為0.l_50h，得到微細酯化淀粉；或將混合物料置于雷 蒙磨中，調整主機轉速為100_160r/min，使雷蒙磨的離心力控制在1000-10000牛頓（N)，研 磨溫度為20-60°C，研磨時間為0.Ι-lh，得到微細化酯化淀粉。
[0012] 本發(fā)明的辛烯基琥珀酸淀粉酯可應用在低脂奶油和冰激凌制品中。
[0013] 本發(fā)明的技術原理是：
[0014] 在堿性條件下，淀粉在球磨機或雷蒙磨中機械活化與酯化反應同時進行生成辛烯 基琥珀酸淀粉酯。淀粉在球磨機或雷蒙磨中受機械力作用顆粒破裂、細化、比表面積增大， 為酯化反應提供更多的反應位點，同時晶體結構被破壞產生缺陷并引起晶格位移，結晶度 減小，晶體內部儲存能量（Zhangetal，2010)，且淀粉在機械力的作用下會因表面因摩擦 撞擊作用產生局部的、瞬時的高溫，淀粉顆粒的物化狀態(tài)由原來的穩(wěn)定狀態(tài)轉變?yōu)楦吣芨?活性狀態(tài)，為酯化反應提供瞬間能量，促進酯化反應。球磨機的機械活化過程是研磨體在慣 性、離心力以及摩擦力的作用下被旋轉的滾筒帶到高處，達到一定高度時由于自身重力作 用拋落下來撞擊
[0015] 淀粉物料，淀粉顆粒在機械力的作用下發(fā)生破碎，顆粒逐漸減小，表面活性增大， 促進酯化反應。雷蒙磨是磨輥在離心力的作用下緊緊滾壓在磨環(huán)上，在摩擦力的作用下，磨 輥自轉，對物料進行粉碎，使淀粉顆粒粒徑減小，表面活性增大，淀粉的結晶構造發(fā)生變化， 晶體內部儲存一定能量，增強了機械力化學活性，為酯化反應提供更多反應位點。配料混合 中堿與淀粉的混合方式采用二次混合，更利于物料混合均勻，防止局部反應劇烈。此外。采 用淀粉機械活化與酯化反應同時進行，還有利于物料的均勻混合，增加了淀粉分子的羥基 與酸酐的結合幾率，利于酯化反應的進行，提高了反應效率，節(jié)約了成本。
[0016] 本發(fā)明的特點在于：
[0017] 本發(fā)明采用干法機械力活化與酯化反應同時進行，堿液采用噴灑的方式與淀粉進 行混合，且配料混合采用二次混合配料的方法制備辛烯基琥珀酸淀粉酯，克服了現(xiàn)有干法 制備辛烯基琥珀酸淀粉酯中物料不易混合均勻，容易局部劇烈反應的缺點，機械力強度不 夠，反應時間長等缺點。
[0018]表1本發(fā)明中干法機械力誘導酯化技術與現(xiàn)有干法酯化技術的比較
[0019]

【附圖說明】
[0020] 圖1 :研磨時間對球磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的影響 (NaOH溶液添加量0· 8 %，0SA添加量3 %，溫度40°C)。
[0021] 圖2 :研磨時間對雷蒙磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的影響 (NaOH溶液添加量0. 8 %，0SA添加量3 %，反應溫度為45°C，主機轉速為140r/min)。
[0022] 圖3 :0SA/淀粉比例對球磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的影 響（NaOH溶液添加量0. 8%，研磨時間20h，溫度40°C)。
[0023]圖4:0SA/淀粉比例對雷蒙磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的 影響（NaOH溶液添加量0. 8%，研磨時間30min，溫度45°C，主機轉速為140r/min)。
[0024] 圖5:反應溫度對球磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的影響 (NaOH溶液添加量0. 8 %，0SA添加量3 %，研磨時間20h)。
[0025] 圖6 :是反應溫度對雷蒙磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應效率的影 響（NaOH溶液添加量0. 8%，0SA添加量3%，研磨時間30min，主機轉速為140r/min)。
[0026] 圖7 :是NaOH溶液/淀粉比例對球磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反應 效率的影響（0SA添加量3%，研磨時間10h，溫度30°C)。
[0027] 圖8:是NaOH溶液/淀粉比例對雷蒙磨法制備的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度和反 應效率的影響（0SA添加量3%，研磨時間30min，溫度35°C，主機轉速為140r/min)。 圖9 :是本發(fā)明的辛烯基琥珀酸淀粉酯作為乳化劑在冰激凌中的應用的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 實施例1基于球磨的干法機械力誘導酯化反應制備辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法 舉例
[0029]1.原料與設備：試驗材料為市售糯米淀粉（食用級），化學試劑均為分析純，從化 學試劑公司購買，球磨機型號為MITR-QM-QX-40L。
[0030] 2.酯化工藝
[0031] (1)混料：稱取懦米淀粉30kg，均勾地在懦米淀粉中噴入0· 8% (占淀粉干基）濃 度為4%的NaOH溶液和