專利名稱：一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，屬于變性淀粉的加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔淀粉又稱微孔淀粉，是指經(jīng)人工方法處理而使顆粒呈現(xiàn)多孔狀的淀粉，是一種新型的變性淀粉。多孔淀粉的理化性質(zhì)由顆粒結(jié)構(gòu)決定，經(jīng)改性處理制得的多孔淀粉顆粒，其基本性能不發(fā)生顯著性改變，繼承了生淀粉的良好生物相容性、無(wú)毒、可生物降解等性質(zhì)。但與天然淀粉相比，多孔淀粉具有更大的孔隙率；更大的比表面積，堆積密度、顆粒密度低；良好的吸水吸油能力；干燥狀態(tài)下良好的機(jī)械強(qiáng)度；分散在水及其他溶劑中能保持明顯的結(jié)構(gòu)完整性；加工過(guò)程安全、無(wú)毒、使用劑量不受限制。因而多孔淀粉被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、造紙、印刷、化妝品、洗滌劑等行業(yè)。目前多孔淀粉的生產(chǎn)方法主要有以下幾種:物理方法，如超聲波處理、機(jī)械撞擊、噴霧、醇變性；生物方法，如酶法；化學(xué)方法，如酸法。其中最為常見且應(yīng)用最多的為酶法，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，酶易變性失活，并且反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，此外酶的價(jià)格較高，其生產(chǎn)成本也較高。酸法因反應(yīng)速率較慢，隨機(jī)性強(qiáng)，不易形成孔狀結(jié)構(gòu)，目前停留在試驗(yàn)階段，但與酶法生產(chǎn)相比，有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩。超聲具有熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，超聲波作用于淀粉后，可以明顯加快反應(yīng)速率，同時(shí)可以使淀粉顆粒的表面出現(xiàn)程度不同的蜂窩狀凹陷和小孔。在超聲技術(shù)研究中絕大多數(shù)采用單頻超聲，但單頻超聲較易產(chǎn)生駐波，使空化事件減少。雙頻超聲同時(shí)輻射能顯著地增加空化效果，減少駐波所造成的死角，其聲空化產(chǎn)額遠(yuǎn)大于單頻超聲，因此采用雙頻超聲輔助酸水解制備多孔淀粉可以彌補(bǔ)單獨(dú)采用酸法的不足，大大加快淀粉水解的速率，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種多孔淀粉的加工方法，該方法以不同種淀粉為原料，利用雙頻超聲輔助鹽酸水解，制得多孔淀粉。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:(I)淀粉乳的配制:以淀粉為原料，用一定濃度的鹽酸溶液制成淀粉乳；(2)超聲協(xié)同酸解處理:將淀粉乳置于雙頻超聲反應(yīng)器中進(jìn)行超聲處理，控制反應(yīng)溫度、超聲功率、超聲頻率和反應(yīng)時(shí)間，并用電動(dòng)攪拌器不斷攪拌；(3)離心:反應(yīng)完后的淀粉乳用飽和碳酸鈉溶液調(diào)pH值至中性，并進(jìn)行離心分離；(4)水洗:固形物用水洗滌，去除殘留 的氯化鈉和碳酸鈉，再離心洗滌，直至洗滌液呈中性為止；(5)干燥:固形物經(jīng)過(guò)恒溫?zé)犸L(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
而且，所述步驟(I)中原料淀粉為玉米淀粉、紅薯淀粉、綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉或豌豆淀粉。而且，所述步驟(I)中的淀粉乳濃度為20% 50% (w/w)，鹽酸溶液濃度為2% 8%。而且，所述步驟(2)中的反應(yīng)溫度為30 60°C，雙頻超聲功率為300 800W，雙頻超聲頻率分別為20kHz 40kHz和40kHz 60kHz、20kHz 40kHz和60kHz 80kHz、40kHz 60kHz和60kHz 80kHz，反應(yīng)時(shí)間為2 IOh。而且，所述步驟(3)中溶液中和后pH值為6 7。而且，所述步驟(5)中干燥溫度為40 50°C。而且，將原料淀粉全部利用，多孔淀粉的得率>80%，并且孔深且密，孔徑比較均勻，孔的容積占顆粒體積的70%以上，吸附性強(qiáng)。

本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是:1.本發(fā)明采用雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉，相比于酶法加工多孔淀粉，大大降低了生產(chǎn)成本，有較高的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，并且克服了生產(chǎn)過(guò)程中酶易變性失活，反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。2.本發(fā)明采用雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉，彌補(bǔ)了單獨(dú)采用酸法反應(yīng)速率較慢，隨機(jī)性強(qiáng)等不足之處，大大縮短了生產(chǎn)周期，加快了淀粉的水解速率。3.本發(fā)明采用雙頻超聲同時(shí)輻射能顯著地增加空化效果，減少駐波所造成的死角，其聲空化產(chǎn)額遠(yuǎn)大于單頻超聲，從而使超聲波技術(shù)得到更高效的利用。4.本發(fā)明采用雙頻超聲輔助酸水解所制得的多孔淀粉，孔深且密，孔徑比較均勻，孔的容積占顆粒體積的70%以上，吸附性強(qiáng)。


本發(fā)明的加工工藝流程見附圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1稱取300g玉米淀粉，用700ml4%濃度的鹽酸溶液制成30%的淀粉乳溶液，置于雙頻超聲波反應(yīng)器中，在35°C水浴、超聲功率800W、超聲頻率25kHz和50kHz作用下不斷攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)完后，用飽和碳酸鈉溶液中和，調(diào)pH值至中性，3000r/min下離心20min，將上清液與沉淀分開，沉淀反復(fù)用水洗滌除去殘留的氯化鈉和碳酸鈉，再次離心，取沉淀物于40°C烘箱中干燥，研磨成粉末，即得多孔淀粉產(chǎn)品。實(shí)施例2稱取350g紅薯淀粉，用650ml3%濃度的鹽酸溶液制成35%淀粉乳溶液，置于雙頻超聲波反應(yīng)器中，在40°C水浴、超聲功率700W、超聲頻率25kHz和70kHz作用下不斷攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)完后，用飽和碳酸鈉溶液中和，調(diào)pH值至中性，3000r/min下離心20min，將上清液與沉淀分開，沉淀反復(fù)用水洗滌除去殘留的氯化鈉和碳酸鈉，再次離心，取沉淀物于40°C烘箱中干燥，研磨成粉末，即得多孔淀粉產(chǎn)品。實(shí)施例3稱取400g綠豆淀粉，用600ml2%濃度的鹽酸溶液制成40%淀粉乳溶液，置于雙頻超聲波反應(yīng)器中，在45°C水浴、超聲功率600W、超聲頻率50kHz和70kHz作用下不斷攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)完后，用飽和碳酸鈉溶液中和，調(diào)pH值至中性，3000r/min下離心20min，將上清液與沉淀分開，沉淀反復(fù)用水洗滌除去殘留的氯化鈉和碳酸鈉，再次離心，取沉淀物于40°C烘箱中干燥，研磨成粉 末，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，其特征在于:以淀粉(如玉米淀粉，紅薯淀粉、綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉或豌豆淀粉)為原料，用一定濃度的鹽酸溶液制成淀粉乳，置于雙頻超聲反應(yīng)器中進(jìn)行超聲處理，并且不斷攪拌，反應(yīng)一定時(shí)間后停止超聲，用飽和碳酸鈉溶液調(diào)PH值至中性，反復(fù)離心水洗，干燥，粉碎，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，其特征在于:所述的原料淀粉為玉米淀粉、紅薯淀粉、綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉或豌豆淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，其特征在于:所述的淀粉乳濃度為20% 50% (w/w)，鹽酸溶液濃度為2% 8 %。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，其特征在于:所述的反應(yīng)溫度為30 60°C，雙頻超聲功率為300 800W，雙頻超聲頻率分別為20kHz 40kHz 和 40kHz 60kHz、20kHz 40kHz 和 60kHz 80kHz、40kHz 60kHz 和60kHz 80kHz，反應(yīng)時(shí)間為2 IOh。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，其特征在于:將原料淀粉全部利用，多孔淀粉的得率> 80%，并且孔深且密，孔徑比較均勻，孔的容積占顆粒體積的 70%以上，吸附性強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙頻超聲輔助酸水解加工多孔淀粉的方法，屬于變性淀粉加工領(lǐng)域。本發(fā)明以淀粉(如玉米淀粉，紅薯淀粉、綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉或豌豆淀粉)為原料，用一定濃度的鹽酸溶液制成淀粉乳，置于雙頻超聲反應(yīng)器中進(jìn)行超聲處理，并且不斷攪拌，反應(yīng)一定時(shí)間后停止超聲，用飽和碳酸鈉溶液調(diào)pH值至中性，反復(fù)離心水洗，干燥，粉碎，即得多孔淀粉產(chǎn)品。本發(fā)明提供的多孔淀粉孔深且密，孔徑比較均勻，孔的容積占顆粒體積的70％以上，吸附性強(qiáng)，生產(chǎn)周期短，加工成本低，可被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、造紙、印刷、化妝品、洗滌劑等行業(yè)。
文檔編號(hào)C08J9/00GK103204947SQ20131016517
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者胡愛軍, 盧靜, 鄭捷, 孫軍燕, 李立, 孟欣, 盧秀麗 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)