淀粉制品第7章_变性淀粉1-4节

2、特性分析 一般分物理分析和化学分析两大类。
(1)物理分析。主要分析变性淀粉的白度、颗粒 度、糊化温度、黏度、pH、斑点、水分等指标。
(2)化学分析。主要测试所引入化学基团的含量。 平均每个脱水葡萄糖单元中羟基被取代的数量 称为取代度，由于淀粉中大多数葡萄糖基有3 个可被取代的羟基，所以DS(取代度)的最大值 为3 。
第三节 糊精的生产与应用
一、糊精的分类
淀粉受酸、酶、加热或其他作用引起降解所产 生的多种中间产物的混合物称为糊精，但不包 括单糖和低聚糖 所有糊精产物都是脱水葡萄糖聚合物，分子结 构有直链状、支链状和环状 工业上生产的糊精有麦芽糊精、环状糊精和热 解糊精三大类。 利用干热法使淀粉降解所得产物称为热解糊精， 有白糊精、黄糊精和英国胶 (不列颠胶)三种。

二、糊精的制备


1、生产原材料
(1)淀粉：各种谷物淀粉和薯类淀粉都可以作为生产糊
精的原料，并在转化成糊精过程中工艺条件基本相同， 但转化的难易度随淀粉的种类和质量而变化

(2)催化剂：理论上各种酸都有催化效果。
2、工艺流程
焙烧法，即加热或焙烧淀粉转化成糊精。 湿法，用酸或酶处理淀粉悬浮液而制成糊 精。 工业生产一般用焙烧法，工艺流程包括酸 化，预干燥，糊精转化，冷却和中和等工 序。
三、转化过程的化学反应
•淀粉经干燥转化成糊精，发生的化学反应很复 杂，主要的化学反应为水解反应、复合反应和葡 萄糖基转移反应，这三种反应发生的相对程度因 转化条件不同而有一定差异。


分子取代度 (MS)：平均每个脱水葡萄糖 单位结合的试剂分子数
分子取代度可大于3。
取代度与分子取代度
3、变性淀粉的特性
变性作用能够改变天然淀粉的糊化和蒸煮 特性，减轻直链淀粉的凝沉和胶凝倾向， 降低淀粉的糊化温度 另一方面，通过引进其他的高分子取代基 可授予疏水特性等。

变性淀粉的性质取决因素
第七章 变性淀粉
第一节 绪论
一、基础知识
1、淀粉变性的目的


原淀粉的许多固有性质限制了淀粉在工业 中的应用：
如冷水不溶性，糊液在热酸、剪切作用下不稳 定，淀粉颗粒的流动性，淀粉糊透明性差、易 凝沉、冷却成凝胶等，因此有必要根据淀粉的 结构和理化性质进行处理，使之符合应用的要 求。
基础知识

淀粉变性的内容

(4)通过交联技术加强淀粉糊的稳定性，尤其强 化抗机械剪切力; (5)通过物理或化学诱发，与其他单体进行接枝 共聚，明显加大了淀粉的吸水性; (6)通过遗传育种或分离方法，改变直链与支链 淀粉的含量比例; (7)通过各种方法降低水分，改善物理外观，控 制降解程度; (8)重新排列分子结构。
生产各种糊精的具体实例


(2)黄糊精
取100kg玉米淀粉投入装有搅拌器的金属容器内。 将工业盐酸200ml稀释于400ml水中。开动容器 的搅拌，用喷雾器把盐酸溶液在10min内喷入淀 粉中，继续搅拌30min，室温放置24h后，移入 转化器中加热1.5h，使温度升到180~200℃。 8h后开始检查产品，合格后放入水泥池中继续 反应40~50min，最后在冷却桶内冷却，成品包 装。
(4)酸媒介 (5)催化剂

在酯化和醚化的置换反应中，采用碱试 剂(NaOH和KOH) 减弱或者削除分子间的氢键，碱用量 应该是淀粉的1%左右。钠盐 (硫酸钠或氯化钠)对于磷 酸化反应有促进作用，它们能明显抑制颗粒膨胀，使糊 化温度提高到较高温度。
四、变性淀粉的生产工艺与设备
第二节 预糊化淀粉生产与应用
4、淀粉变性工艺反应相
淀粉变性反应主要依靠淀粉颗粒的特殊性 质。因为淀粉在冷水中不溶解，温度升高 或者碱存在时颗粒膨胀，所以反应过程存 在着两种工艺可能性。 (1)匀质反应相 (2)非匀质相

5、影响淀粉变性的因素
(1)淀粉原料 淀粉的来源不同，有来自薯类的
(马铃薯、木薯、甘薯等)，有来自谷类的(玉米、小麦、 高粱等)，这些淀粉的理化性质不同、颗粒结构都有差 别，因而在淀粉的变性过程中的表现也不尽相同。

3、助剂：加入少量化学助剂，目的是充分糊化淀粉，
加快干燥速度，增强终产品的分散性。
四、产品的特性与用途
1、产品性能
能够在冷水中溶解溶胀，形成具有一定黏 度的糊液，黏结力强，黏韧性高，且其凝 沉性比原淀粉小是α-化淀粉的基本特性 可用α-化度、黏度、粒度等指标来衡量


α-化度是指一定数目的产品中预糊化淀粉所占比例 黏度：黏度与加工方法有关 粒度直接影响产品黏度、溶解能力及成糊表面的光洁度
3、淀粉变性的内容（或途径）
(1)破坏淀粉分子的部分或者全部结构、 松动颗粒组织、降低分子量; (2)赋予淀粉冷水成糊性，提高或降低糊 化温度和水溶解度，改善其疏水性、保水 性、增稠性、黏度及其稳定性、弹性和抗 剪切性; (3)引进化学基团，使淀粉具有阴、阳或 两性离子的特性，改变其对别的物质的亲 和性，强化其反应活性;
生产各种糊精的具体实例


(3)不列颠胶 (焙烧糊精)
先将淀粉的水分降至5%以下，在平底加盖的铁锅内直 接用火加热焙烧，并连续搅拌，温度很快升到 120~130℃，然后放慢加热速度，使淀粉中的水分缓慢 蒸发。水分降低以后升温至175~200℃进行降解，10h 后开始检查产品，反应达终点，冷却桶内冷却，干品有 吸湿性，待吸收水分达平衡时包装。
二、变性淀粉的产品分类

按原料来源分类：来自谷物的玉米、小麦或高粱
等；来自薯类的马铃薯、木薯或甘薯；或来自豆类的豌 豆、绿豆等。
按生产方法分类：化学方法、物理方法，酶法等 按产品用途分类：造纸、食品、纺织、制药或发

酵等行业应用的淀粉。
按变性淀粉反应类型分类
三、淀粉变性的物理化学原理
1、反应部位

2、挤压法
该法生产的α-化淀粉由于受到高强度剪切力作 用，黏度低、弹性几乎没有，比滚筒法产品的 溶解度大，产品收率高，几乎达99%，制造过 程中基本不需加水，干燥不需热源，被认为是 最经济方法之一。 挤压机分成单螺杆和双螺杆两种类型。螺杆使 用寿命是挤压机最重要的性能指标，也是国产 挤压机与国外产品主要差距所在。挤压法虽有 很多优点，但产品黏度不够，设备材质要求高 且价格昂贵，在一定程度上使该法的应用受到 限制。
2、应用

α-化淀粉在食用时省去蒸煮加热，起到增稠、 改进口感的作用，而被用于各种方便食品中。 在鳗鱼和虾颗粒饲料中用α-化淀粉为黏合剂。 在石油钻井过程中，利用α-化淀粉在冷水溶胀 时的保水性用于油井钻泥中 铸造工业用α-化淀粉作型砂黏合剂 纺织工业应用α-化淀粉于织物整理 造纸工业用α-化淀粉为施胶料 医药工业用α-化淀粉作为药片黏合剂。


淀粉分子中具有许多醇羟基，它们反应活 性高，能与许多化学试剂起反应
可能引进多种基团生成酯或醚，或与具有多元 官能基的化合物起反应得交联淀粉，或与人工 合成的高分子单体经接枝共聚反应得共聚物。 淀粉是高分子聚合物，易被外界因素 (物理、化 学、酶)的作用发生结构断裂，最后生成降解物， 而导致性质的改变。
淀粉活性部位体现在羟基和糖苷键 (C-OC)上面 这两部分分别是发生置换反应 (-OH基的 功能)和断链 (C-O-C链)的反应区域。

醇羟基的活性
淀粉分子中存在着三个醇类 功能基，最活泼的功能基在 第6碳位上，两个次要的功 能基在第2、3碳位上。淀 粉内的三个醇类基的相对活 性虽然6碳位上表现得较为 活泼，但是也不能够忽视其 他两个次要醇基的活性，通 过乙酰化、黄原酸化和甲基 化的研究证明第2碳位上的 醇基也是比较活泼的。
一、生产方法
1、工艺原理

末变性淀粉具有微结晶胶束构造，冷水中不溶 解膨胀，对淀粉酶不敏感，这种状态的淀粉称 为β-淀粉。将β-淀粉在一定量的水存在下进行 加热，使之糊化，规律排列地胶束结构被破坏， 分子间氢键断开，水分子进入其间。这时在偏 光显微镜下观察失去双折射现象，结晶构造消 失，并且易接受酶的作用，这种结构称α-结构。
人们根据淀粉的结构和理化性质开发了淀 粉的变性技术，即运用物理的、化学的或 生物学的手段进行处理，使其具有更适合 某种特殊用途的性质，这一过程称为淀粉 的变性，其产品称为变性淀粉。 通过分子切断、重排、氧化或在淀粉分子 中引入取代基制得性质发生变化、加强或 具有新的性质的淀粉衍生物。

2、淀粉变性的可能性

三、原材料规格

1、对淀粉的要求：要求原料淀粉的纯度要高，
蛋白质、纤维素和铁、磷等灰分含量要低，杂质越少越 可显著提高-化淀粉的黏弹性。

2、对水质的要求：生产α-化淀粉的水质应该纯
净，含铁、钙、镁、铅等离子越少越好，否则影响终产 品的黏弹性和色泽。pH应为中性，因为产品和饲料中 的α-化淀粉多为中性，生产食用α-化淀粉时，水质应达 到国家卫生标准。
2、特性分析

(1)物理分析。主要分析变性淀粉的白度、颗
粒度、糊化温度、黏度、pH、斑点、水分等指 标。

(2)化学分析。主要测试所引入化学基团 的含量。
取代度与分子取代度


平均每个脱水葡萄糖单元中羟基被取代的 数量称为取代度
由于淀粉中大多数葡萄糖基有3个可被取代的羟基，所 以DS(取代度)的最大值为3。

植物来源 物理形态 (颗粒化、预糊化) 直、支链淀粉的比例或含量 分子量分布的范围或聚合度分布范围 缔合成分 (蛋白、脂肪酸、磷化合物)或天然取 代基 预处理 (酸解、酶降解或糊精化等) 变性的类型 (酯化、醚化、氧化、接枝共聚等) 取代基的性质 (乙酰基、，羟丙基、胺基等) 取代度 (DS)或分子取代度 (MS)大小。

(2)温度
变性反应是根据反应媒介和有关的原料与 产品来选定温度的。在单一固态媒介中，生产糊精类产 品需要温度100℃(白糊精)至180℃(黄糊精)。在非匀质 相中，变性反应温度一般不超过50℃。
影响淀粉变性的因素

(3)机械剪切
淀粉糊被搅拌、管路和泵输送时发生 剪切作用，当剪切力超过一定范围时，会影响到变性淀 粉生成物的性质，黏度明显下降。 pH越低，α(1，4)糖苷键水解速度越快

3、生产各种糊精的具体实例


(1)白糊精
取100kg玉米淀粉投入装有搅拌器的金属容器内。将工 业盐酸280~300ml稀释于400ml水中，开动搅拌器在 l0min内将全部盐酸喷入淀粉内。连续搅拌30min，使淀 粉与酸均匀混合，放置室温24h。移入转化釜内，在 3~4h内物料温度升到150℃，在最初lh内急速升温至 110~120℃，蒸发淀粉中的水分，维持约lh，再加热使 温度每分钟升高0.3~0.5℃。达到150℃时，开始检查终 产品，合格后迅速将糊精放入夹层冷却桶中冷却，调整 水分，通过80目筛，成品包装。
(2)黄糊精
取100kg玉米淀粉投入装有搅拌器的金属容器内。 将工业盐酸200ml稀释于400ml水中。开动容器 的搅拌，用喷雾器把盐酸溶液在10min内喷入淀 粉中，继续搅拌30min，室温放置24h后，移入 转化器中加热1.5h，使温度升到180~200℃。8h 后开始检查产品，合格后放入水泥池中继续反 应40~50min，最后在冷却桶内冷却，成品包装。
二、生产工艺与设备
1、热滚筒干燥法 ຫໍສະໝຸດ Baidu (1)α-淀粉生产工艺流程

(2)滚筒干燥机
(2)滚筒干燥机
多辊型
啮合型
非啮合型
(3)滚筒干燥法生产设备流程
2、挤压法
将含水20%以下的干淀粉，加入螺旋挤压机。 原料首先进入的是特种金属材料制成的圆腔内， 在120~160℃的温度下，用螺杆高温挤压，淀 粉颗粒在挤压腔内由低压区挤向高压区，逐渐 承受高温高压，借助于挤压过程中物料与螺旋 摩擦产生的热量和对淀粉分子的巨大剪切力， 使淀粉分子断裂而糊化。 最后由Φ1~3mm的终端微孔喷爆出来，淀粉颗 粒瞬间膨胀，其β-结构转成α-结构，即由生淀 粉转成熟淀粉， α-化产物经干燥、粉碎和过筛 即得成品。
1、工艺原理
• 生产α-化淀粉的原理就是在热滚筒表面使淀粉 乳充分糊化后，迅速干燥
• 或在挤压设备内淀粉受到高温高压作用，从微 细的喷嘴喷出，压力骤降，淀粉颗粒瞬间膨化， 由原β-结构转为α-结构。
2、生产方法



热滚法(又称滚筒干燥法) 喷雾干燥法 挤压膨化法 微波法 目前应用于生产的是热滚法和挤压膨化法。