[发明专利]含一定量电解质的变性淀粉及其制造方法

说明书

本发明涉及含一定量电解质的变性淀粉及其制造方法。

近来人们知道，天然淀粉（存在于植物制品中并含有一定量的水）能在高温、高压和在密闭容器中加工成一种熔融物。该方法可方便地在一个注模机或挤压机中进行。通过料斗，将淀粉加到旋转的、上下移动的螺杆上。进料沿螺杆向顶部移动。在此过程中，通过料筒外面所围的外加热器并通过螺杆的剪切作用，使其温度增加。起初在进料区，接着在加压区，该粒状进料逐渐熔化。然后通过计量区（这里使熔融物均化）送入螺杆的端部。接着，用注模法或挤压法或其他任何公知的方法，可进一步将顶部的熔融料加工成精制的热塑性熔融物。在申请号为84300940.8、公开号为118240的欧洲专利申请中描述的这种处理方法可生成一种变性淀粉。为此，将淀粉加热到高于其组分的熔化温度和玻璃转变温度，以使它们进行吸热转变，从而使淀粉颗粒的分子结构发生熔化和无序化，结果得到一种变性淀粉。

虽然这种变性淀粉可用于模制工艺和挤压成形，但已发现，该模制件具有相当高的表面缺陷发生率，而且被加工材料的可延伸性一般较小。还发现，最佳加工温度约为140℃-180℃。

现已发现，按本发明处理的淀粉可生成一种相当少缺陷的材料，上述淀粉具有较好的可延伸性，并能在低温和低压下处理以获得可变性。按本发明得到的淀粉料还具有改进的流动性，尤其可用于生产薄壁制品，因此，由于这种改进的成型性能，不仅可减少后面必要的操作，而且次品率可降到最小。还可重复控制熔融物的生成温度。

可以认为，某些天然淀粉中所含的许多磷酸根基团是通过二价离子（如钙离子或镁离子）桥连的。对于不同的淀粉来说，上述磷酸根基团的浓度，即每个葡糖酐单位（AGU）数目中存在的磷酸根基团的数目明显不同。对于土豆淀粉来说，其浓度为每200-400AGU约一个磷酸根基团。

当用足量的pH度低的水，即用稀酸洗这种淀粉时，磷酸根桥即断裂，生成游离的磷酸根基团。许多含磷酸根基团的淀粉具有“开式”结构，易被一种含水介质渗透，因此，在相当短时间（即几分钟）内可洗掉大部分二价桥连阳离子。

当用例如稀HCl洗掉桥连的钙离子时，会发生如下反应：

上述分子式中M⁺表示H⁺、Na⁺或K⁺;M⁺²表示Ca⁺²或Mg⁺²。

显然，在用酸处理时，未取代的磷酸基团是与生成的淀粉相连的。

这里，一摩尔磷酸根基团相当于二个当量值。一摩尔M⁺²相当于二个当量值;一摩尔M⁺和H⁺分别等于一个当量值。一个当量值的定义是载有一摩尔离子电荷的一种离子型的摩尔数。

由上述分子式（Ⅰ）可见，一个磷酸根桥含有二个磷酸根基团和至少一个M⁺²阳离子和二个M⁺阳离子。

还发现，淀粉通常含有少量的游离电解质，即未与磷酸根基团结合的电解质，该电解质一般是水溶性的，因此可用水（最好用软化水）将它们洗掉。这些电解质可以是原来存在于土豆块茎中的，也可以是在加工过程中（即在用水处理和干燥过程中）后引入的。

现已发现，在淀粉变性和生成溶融物的过程中，这些游离电解质以及与磷酸根基团缔合的阳离子的类型和浓度强烈地影响该淀粉的加工性能。尤其已发现，当游离的电解质被部分或完全除去时，和/或当M⁺²离子（它可桥连磷酸根基团）或与这些磷酸根基团缔合的金属M⁺离子被部分或完全除去时，淀粉在变性和生成熔融物的过程中的加工性能明显被改善，而上述缺点也在很大程度上得以克服。

本发明涉及制取含一定量电解质的变性淀粉熔融物的方法，它包括如下步骤：

A.提供一种含游离电解质和/或结合磷酸盐的淀粉原料，

B.从该淀粉的磷酸根基团中，部分或全部除去游离的电解质和/或金属阳离子，

C.用一价和/或多价金属阳离子选择性取代一部分或全部磷酸根基团的游离H⁺离子，

D.调节所得淀粉的含水量为淀粉和水总重量的10-25%（重量），

E.在高压下，将该淀粉/水组合物加热至足以使淀粉基本上变性的温度，同时保持上述含水量，直到生成变性淀粉的熔融物。

本发明还涉及用上述方法制得的变性淀粉的熔融物。

本发明还涉及如下步骤：