[发明专利]制备冷水溶胀性交联的胶凝淀粉磷酸酯的方法

说明书

本发明涉及制备冷水溶胀性交联的(预)胶凝淀粉磷酸酯衍生物(phosphate-cross-linked(pre-)gelatinised starch derivatives)的连续方法。本发明进一步涉及挤出机螺杆结构(extruder screw configuration)，其用于进行用于制备冷水溶胀性交联淀粉磷酸酯衍生物的连续方法。

当前，交联淀粉磷酸酯(phosphate-cross-linked starches)已经通过淀粉与多聚磷酸盐(polyphosphate)或磷酰氯(phosphorus oxychloride)试剂(例如POCl₃)反应制备。

在US 2,852,393和US 2,801,242中公开了使用三偏磷酸钠(STMP)作为交联剂的方法。由此，公开了粒状的交联的淀粉，其可以溶胀但不分解。

在US 2,328,537和US 2,754,232中，公开了使用POCl₃作为交联剂以代替STMP。该交联方法的目的是提供一种淀粉衍生物，其对胶凝化更具抗性，而其糊与未处理的淀粉相比对于加热分解的稳定性提高。

之后，这种交联淀粉磷酸酯进一步被加工以得到预胶凝化的冷水溶胀性衍生物。这种衍生物公开于US 5,187,272和US 4,219,646中。这些淀粉用于方便食品应用，如调料或微波可用的产品或作为增稠剂，如布丁制剂。这些预胶凝化的交联的淀粉通过喷雾蒸煮(spray cooking)或转鼓式干燥得到，还使用了如WO 97/00620或EP 0358444中所述的挤出方法。在这些专利文件中，挤出方法用于胶凝化淀粉，同时产生一些可变的分子降解。

因此，如上所述的现有技术的工业方法具有许多缺点：

-当使用水性反应介质时，产生大量污染的水，且这些水必须通过废水处理单元处理，因此损失了部分淀粉；

-这些方法是两步方法，其消耗大量的能量且要求用于方法设备的高投资成本；

-也已知与在(半)干条件(其中存在的水含量为20-50％)下进行的反应相比，在湿条件(其中存在水的水含量高于50％)中进行时交联反应效率较低，因为水降解交联剂并与交联剂反应；

-已被证实当用粒状的淀粉进行反应时，淀粉的化学改性的均质性较差。均质性较差的反应是指一些淀粉酶和/或支链淀粉链没有交联，这意味着当这些链在蒸煮过程中实现(realised)时，它们对于更剧烈的pH、温度和剪切条件的抵抗性较差。

使用含磷酸盐的试剂(phosphate-containing reagent)的反应性挤出(其中该反应在挤出机中进行)公开于EP 0396226和WO 2004/108813中。在EP 0396226中，制备玻璃状交联的淀粉用作油漆剥离剂(paint stripping agent)。其中该改性的淀粉不具有冷溶胀特性。在WO 2004/108813中，黑麦粉用SMTP改性，由此提供了改性的粉，其表现出改善的悬浮特性。该改性的粉用于纸张施胶(paper sizing)应用。

反应性挤出还已经描述于科学和技术文献中。在“Journal of Food ProcessEngineering(2003)”和“Carbohydrate Polymers(2005，M.Seker和M.A.Hanna)中描述了淀粉在单螺杆挤出机中的交联反应。在两种情况下，交联使用STMP作为反应试剂进行。需要相当高浓度的STMP以提供表现出瞬时增稠特性的产品。当考虑食品应用时，需要去除过量的磷酸盐，因此需要额外的纯化步骤。

因此，本发明的目的是提供用于制备冷水溶胀性交联的胶凝淀粉磷酸酯衍生物的改善的和更简单的连续方法，所述衍生物可用作食品或非食品应用的增稠剂或作为添加剂，从而克服上述缺点，所述方法包括有限的步骤、较低的能量消耗、减少的废水产生量和减少的化学品消耗。

本发明的目的通过提供用于制备冷水溶胀性交联的胶凝淀粉磷酸酯衍生物的连续挤出方法得到解决，其中所述方法由下述步骤组成：

-在挤出机的第一区域胶凝化碱性淀粉；

-在挤出机的第二区域加入POCl₃作为交联剂；

-在挤出机的第二和第三区域通过POCl₃将所得胶凝淀粉交联；和

-将在挤出机的第四区域存在的所得交联的胶凝淀粉中和；

-在挤出机的第五区域回收得到的交联的胶凝淀粉。

对于该方法，首先步骤数减少为一步，且能量消耗较低，废水产生的量减少且化学品消耗减少。