变性淀粉工艺初步方案20151024

变性淀粉工艺交流

变性淀粉项目初步方案

淀粉作为一种广泛存在的天然资源，已成为重要的工业原料。由于天然淀粉的性能不能完全满足现代工业的需求，因此在淀粉的固有特性基础上，为改善淀粉的性能和扩大应用范围，根据淀粉的结构及理化性质开发了淀粉的各种变性技术。

变性淀粉根据应用的功能性分为普通变性淀粉和功能性变性淀粉。普通的变性淀粉主要是指目前大批量工业化生产的化学变性淀粉，如：氧化淀粉、预糊化淀粉、醚化与酯化淀粉，主要应用于淀粉、纺织等行业。功能性变性淀粉主要指对人体具有一定保健作用、生理作用的变性淀粉以及环境友好型淀粉基缓释载体、吸附材料、可生物降解材料等，如抗性淀粉、慢消化淀粉、多孔淀粉、微晶淀粉等，主要用于食品、医疗、制药、日用化工等行业。

一、变性淀粉概述

1.1 变性淀粉简介

天然淀粉的可利用性取决于淀粉颗粒的结构和淀粉中支链淀粉和支链淀粉的含量，不同种类淀粉的分子结构和支链淀粉、支链淀粉的含量各异，因而不同来源的淀粉具有不同的可利用性。在淀粉所具有的固有特性基础上，为了改善淀粉的性能和扩大应用范围，利用物理、化学或酶法处理，改变淀粉的天然性质，增加其某些功能或引进新的特性，使其更适合于一定的应用要求，这种经过二次加工，改变了性质的产品统称为变性淀粉。

淀粉变性处理的目的：①为了适应各工业领域的需要，如高温加工食品要求淀粉糊粘度的热稳定性好，冷冻食品要求淀粉的冻融稳定性佳，凝胶类食品要求透明性好、成膜性好；②开辟淀粉的新用途，扩大其应用范围，如纺织行业的淀粉浆料、造纸工业的淀粉粘合剂、医药工业的润滑剂、赋形剂、代血浆等。

1.2 变性淀粉的分类

变性淀粉的品种、规格达2000多种，变性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行：

（1）物理变性淀粉；如：γ-射线处理淀粉、超频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、热液处理淀粉、预糊化淀粉等。

（2）化学变性淀粉；用各种化学试剂处理淀粉，反应一般发生在淀粉分子中的醇羟基上，主要是：①使分子质量下降，如：酸解淀粉、氧化淀粉等；②使分子质量增加，如酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉等。

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（3）生物变性淀粉；用各种酶处理淀粉，如麦芽糊精、抗性淀粉、多孔淀粉等。

（4）复合变性淀粉；采用两种或两种以上方法处理，如氧化-交联淀粉、交联-酯化。

二、变性淀粉的生产工艺

尽管变性淀粉产品种类繁多，使用的淀粉原料不同，变性方法及变性程度也各不相同，单工业上应用最普遍的生产工艺是湿法和干法生产工艺。变性淀粉湿法生产工艺是指淀粉的变性反应在液相（水或醇中）条件下进行，变性淀粉干法生产工艺是指淀粉的变性反应在固相条件下进行。

2.1 湿法生产工艺

湿法生产工艺是将淀粉分散在水或其他有机液体介质中，形成非均相反应体系，在一定反应条件下进行降解或取代等变性反应，生产变性淀粉。

2.1.1 工艺流程图如下：

一定浓度的淀粉乳送入反应罐中，按工艺要求调整PH、温度和加入化学药品，达到要求的取代度后终止反应，然后洗涤、脱水、干燥，经过筛分后成品打包。

2.1.2 操作要点

（1）淀粉乳：湿法生产变性淀粉，其原淀粉可以是由淀粉生产装置直接用管道送来的精制淀粉乳，也可以是商品淀粉。但不论是使用淀粉乳还是干淀粉，在投料前都要经过计量，计算出绝干淀粉的投放量。淀粉乳用波美计测量浓度，干淀粉的计量则用秤称量或以袋计量。

（2）反应：反应使变性淀粉生产最关键的工序，在搅拌的条件下把淀粉乳加入反应器，同时进行升温，调整PH，并按生产品种要求按顺序加入一定量的各种化学品，用一起分析测量反应重点并终止反应。原料、浓度、物料配比、反应温度、时间、搅拌等因素会不同程度地影响反应的进行，最终最终产品质量的稳定性和应用性能的重复性。反应罐是湿法生产工艺的主要设备，其容积和台数由生产量而定，一般由搅拌装置、调温装置、监测装置、排气装置等部分组成。反应罐设有夹套，采用夹套加热和冷却，一般情况下，变性反应多为放热反应，待反应进行时，为转移反应热，采用冷水冷却，保证反应温度不变。

（3）洗涤：反应结束后，变性淀粉中含有未反应的化学品和反应副产物，这些杂质的存在会影响产品质量，因此要通过洗涤把杂质除掉。一般采用淀粉洗涤旋流器进行逆流洗涤。

反应后的

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变性淀粉乳用泵送入旋流器的第一级，洗涤水从旋流器的最后一级加入，变性淀粉与洗水逆流接触，洗涤后的变性淀粉乳从最末级的底流引出，送去脱水，含有洗涤杂质的水则从第一级的顶流排出。排出液中除还有杂质以外，尚含有5~8%的变性淀粉所以将这部分稀浆再通过三级旋流器进行分离，回收其中的变性淀粉，分离后的洗涤水送污水处理系统处理。采用带式压滤机进行变性淀粉脱水时，洗涤是在压滤机上进行的，脱水后引入洗水滤饼进行洗涤，洗涤和脱水交替进行。洗涤系统主要由调浆罐、分离机、旋流器、离心机等设备组成。

（4）脱水：洗涤以后的变性淀粉乳的浓度为34~38%，需要先脱水后才能干燥。一般采用真空过滤机或带式压滤机对变性淀粉进行脱水处理，脱水的同时还可以对滤饼进行洗涤，省去了专门的洗涤设备，过滤后的滤液中尚含有5~8%的变性淀粉，可送去澄清系统提纯后回收变性淀粉。脱水系统由离心机、压滤机、精乳罐、回收液罐等设备组成。

（5）干燥：变性淀粉干燥用气流干燥机，采用溶剂生产变性淀粉时，为保证溶剂的回收，降低成本，要采用真空干燥机。干燥根据不同的工艺及产品类型，可采用气流干燥机、流化床干燥机或真空干燥机等进行。

（6）筛分：变性淀粉需要具有一定的细度和粒度分布，一般要求100目筛的通过率达到99.5%以上。仅靠案遭过程中自然形成的细度不能满足要求，因此需要对产品进行粉碎和筛分。干燥后的物料绝大部分是均匀的淀粉，送入成品筛进行筛选，筛下物为合格的产品，进行成品打包。筛上物为大粒度或块状不合格产品，经粉碎后返回筛分。

2.2 干法生产工艺

干法生产工艺是在干的状态下完成淀粉的变性反应。白糊精、黄糊精及磷酸酯变性淀粉等的生产常用干法生产工艺。干法生产变性淀粉产品收率高，无污染。

2.2.1 工艺流程图如下：

生产时，淀粉乳送入反应器，在一定的温度、PH条件下淀粉吸附化学药品与表面，经脱水预干燥到一定水分含量后，送入固相反应器进行化学反应。或干淀粉装入混匀器后，喷入化学药品，混合均匀后进行预干燥，然后送入固相反应器进行化学反应。反应结束后，

由于产品温度较高并

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且水分偏低，需经过快速冷却及水平衡，过筛包装即得产品。

2.2.2 操作要点

（1）混合：在混匀机里直接喷入化学药品，混合均匀后进行预干燥，这种方法用水量少，但淀粉中药品的均匀性差，混匀机多为双轴双搅拌式的，采用双向搅拌装置将洒进来的化学药品与淀粉在干的状态下充分混合，然后再送入下道工序。

（2）预干燥：淀粉与化学药品混合后含水40%左右，直接在干式反应器中升温进行反应必将引起淀粉糊化，无法进行生产，所以要对淀粉进行预干燥，将水分降至10%以下才能保证干式反应的正常进行。生产中一般采用气流干燥器进行预干燥，将湿淀粉干燥至含水10%以下时送入干式反应器进行反应。

（3）反应：变性淀粉干法生产所使用的固相干式反应器有真空固相反应器、夹套式固相反应器及气固相反应器等。干法反应的温度比较高，通常在120~160℃，要求固相反应器有性能良好的加热装置，加热多采用蒸汽或导热油。对于夹套固相反应器，为防止局部过热，通常反应器的体积较小，其长径较大，稍大一点的反应器除设加热或冷却的夹套以外，其搅拌轴和搅拌叶都是空心的，可以通过加热和冷却介质。

（4）增湿：反应结束后物料的水分通常为1%以下，而商品变性淀粉的水分要求为不超过14%，因此需要对产品增加水分含量。增湿设备是通过在搅拌的条件下喷入雾化的水分给产品增湿，达到规定的水分之后排入贮罐。采用的冷却、水平衡装置一般为夹套式螺旋输送机，夹套内通冷却水，物料边运输边冷却，同时在螺旋输送机上装水雾化器，喷洒雾状的水与产品混合。

（5）筛分：干法反应的物料中同样会有一些块状物，所以要进行筛分，通过一定空目的筛子的晒下物作为成品去包装，筛上少量的团块经粉碎后重新进入筛分系统过筛。

三、不同种类变性淀粉的描述

3.1 多孔淀粉

多孔淀粉又称微孔淀粉及孔淀粉，是指用物理、机械好或生物方法在低于淀粉糊化温度下水解各种生淀粉形成的一种中空的新型变性淀粉，主要用作有机吸附及环节载体。

制备多孔淀粉主要有三种方法：物理方法（超声波照射、喷雾）、机械方法（机械撞击）、生化方法（醇变性、酸水解、酶水解）。在上述几种方法中，超声波照射、机械撞击方法的生产成本较高，不易实现产业化；而喷雾法与醇变法形成的是一种是新的端聚物球体，吸附作用只发生在表面凹凸不平的沟壑内，吸附量有限，应用前景不乐观，酸水解法在糊化温度下反应速率较慢，降解不一，随机性强，不易形成孔状，限制了酸法的应用，最有实用价值的是酶水解法，工艺流程如下：

颗粒态生淀粉→在糊化温度下部分酶解→过滤→洗涤→干燥→多孔淀粉

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影响多孔淀粉酶解的因素主要有：①酶：包括生淀粉酶的种类、来源、浓度等；②底物：包括原淀粉的种类、来源、粒度等；③反应条件：包括时间、温度、PH、搅拌程度及反应介质等。制备多孔淀粉的生淀粉酶主要为a-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶，其符合酶协同制备多孔淀粉的效果优于单独使用某一种酶。

3.2 抗性淀粉

国际上抗性淀粉主要分为以下四类：

（1）物理包埋淀粉颗粒；指那些被蛋白质或植物细胞壁包裹而不能被酶所接近的淀粉。

（2）抗性淀粉颗粒；主要存在于生的马铃薯、香蕉和高直链玉米淀粉中。其抗酶解的原因是具有致密的结构和部分结晶结构，其抗性随着糊化完全而消失。

（3）回生淀粉；主要部分是回生的直链淀粉、直链淀粉和少量脂类，如蒸煮/冷却的马铃薯和玉米片，这类淀粉即使经加热处理，也难以被淀粉酶类消化，可作为食品添加剂，具有商业价值。

（4）化学变性淀粉；如乙酰化淀粉、羟丙基淀粉和交联淀粉经过变性后，由于淀粉分子结构的变化以及一些化学官能团的引入而可抵抗淀粉酶的消化。同时，在种植过程中，基因改造引起的淀粉分子结构变化。

抗性淀粉的测定方法可分为体内测定法和体外测定法。体内测定法是测定体内未被小肠吸收的淀粉及其降解物含量；体外测定法则模拟体内消化条件，在体外测定不被淀粉酶水解的淀粉含量。

抗性淀粉的生理功能：①抗性淀粉对肠道疾病有预防功能。②抗性淀粉对体重有控制功能。③抗性淀粉对糖尿病有预防功能。④抗性淀粉有降脂功能。⑤抗性淀粉有促进无机盐吸收的功能。⑥抗性淀粉对腹泻有治疗功能。

3.3 其他功能性变性淀粉

3.3.1 热液处理变性淀粉

热液处理是淀粉物理变性方法的一种，它包括热处理、湿热处理和压热处理。热处理是在湿度大于或等于40%的条件下，在高于玻璃态转化温度低于淀粉糊化温度的温度范围内处理淀粉的一种物理方法，而湿热处理淀粉是在相对湿度30~40%的条件下，在高于玻璃态转化温度而低于淀粉糊化温度的温度范围内处理淀粉的一种物理方法。压热处理则是在加压或减压的条件下对淀粉进行湿热处理。热液处理方法以其处理工艺简单，易于操作，无污染，无需后处理等优点而成为国内外变性淀粉研究的热点。

3.3.2 微波处理变性淀粉

微波加热使靠电磁波把能量传播到被加热物体的内部而实现的，在微波场中的产热机制主要包括极性分子作用机制和离子作用机制，即当微波能量场做政府极性的高频改变，加热介质内部

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极性分子运动由原来的杂乱无章运动变成有序的高频振动，相互碰撞、摩擦和挤压，从而使分子动能转变为热能；介质中水溶性盐类的阴阳离子与电磁场配合作用，向电场的相反电极区移动，瓦解水的氢键，产生附加热量，同时，被电厂加速的离子与相邻离子发生内碰撞，并将自身的动能传递给被碰撞的离子，使运动更剧烈并产生大量的热，从而将微波能转化为热能。因而微波对淀粉变性的效果，在一定程度上以来淀粉中水分和金属盐的含量。

微波处理能够降低淀粉的结晶性、溶解性、溶胀性和黏度，提高糊化温度和糊稳定性，并使淀粉的老化趋势减少。

3.3.3 电离放射线处理变性淀粉

电离放射线是由于电场和磁场随时间变化而在空间传播的波动形成的高频率、高能量辐射线，辐射线有电磁放射线和粒子放射线。辐射时能量以电磁波的形式透过物体，物质中的分子吸收辐射能时，会激活离子或产生自由基，直接或间接引起化学键的断裂，使物质的结构发生变化。淀粉辐射处理后，淀粉链断裂，聚合度和分子质量下降，对酶的作用敏感，辐射对淀粉的破坏程度与辐射剂量成正相关，且与辐射剂率有关。

3.3.4 超声波处理变性淀粉

将超声波作用于淀粉，其在液体中产生空化核的生成、生长、奔溃，从而产生局部的高温、高压和高频振动，从而能改变淀粉的表面形貌、分子质量、糊粘度及结晶度等性质和结构参数。具体结果：淀粉颗粒表面出现程度不同的蜂窝状孔洞或裂纹；淀粉分子质量降低，且分子质量能趋于某一特定范围，同时淀粉粒径变小；降低淀粉糊的粘度；改变淀粉的结晶结构和无定型结构，从而引起淀粉偏光十字、结晶度、反应活性等分子结构发生改变。

3.3.5 挤压处理变性淀粉

挤压是集输送、混合、加热、加压和剪切等多项单元操作于一体的新技术，它是高温、短时、低水分、高能量的热化学过程，主要设备是螺杆挤压机，一般分单螺杆和双螺杆两种类型。挤压处理是在高温、高压、高剪切力作用下，淀粉分子间的氢键断裂，淀粉发生糊化、降解，生成小分子质量物质，淀粉水溶性增强，溶解性和消化率降低。

3.3.6 捏合、高压处理变性淀粉

淀粉颗粒保持结构不受破坏时吸水膨胀，然后经捏合作用，利用机械剪切力改变淀粉分子链聚合形态，诱导结晶结构发生改变，从而导致淀粉的理化性质和抗消化淀粉含量也发生变化。采用高压或超高压处理可使淀粉的结晶结构破坏，改变其糊化性能。

3.3.7 生物修饰处理变性淀粉

利用乳酸菌发酵或酶技术对含淀粉原料或淀粉进行生物修饰，改善含淀粉原料的品质。例如生物发酵对蛋白质、脂肪的降解使淀粉得以纯化，有利于淀粉分子充分加热糊化及冷却聚合老化，从而形成完善的凝胶结构。

3.3.8 复合变性淀粉

复合变性淀粉指将淀粉采用两种或两种以上的变性方法而获得的淀粉衍生物，采用复合变性方法得到的淀粉产物，具有多种变性淀粉共同有点，对变性淀粉进行复合变性处理主要是通

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过氧化反应、酯化反应、醚化反应、交联反应等组合而实现。

四、我司能供应设备

储存罐、发酵罐、保温罐、浓缩罐、周转罐、酶解罐等各类化工罐体

及管道、人孔、阀门配件等。

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五、公司荣誉

联系热线： 0769-28826860 18502057787 QQ： 2608656122 联系人： 刘生 公司地址： 东莞市东城区御景大厦608室 公司官网： 总公司官网： /ch/index.asp 总公司B2B商务网站：/page/creditdetail.htm /

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