基本介紹
- 中文名：酸改性澱粉
- 外文名：Acid modified starch
- 性質：持水性和糊化溫度增大等
- 生產方法：濕法、半乾法和非水溶劑法
- 處理溫度：一般不超過糊化溫度
- 酸用量：取決於所欲達到的轉化程度
定義,反應機理,生產方法,濕法,半乾法,非水溶劑法,質量檢測,性質與套用,
定義
酸改性澱粉是指用酸處理的改性澱粉，它是一種可溶性澱粉，溶解後仍保留澱粉的顆粒狀態，溶液的透明性和流動性良好，因此又稱為可溶性改性澱粉。酸處理澱粉過程中會發生澱粉的解聚，為了控制解聚程度，在控制加酸的前提下，處理溫度一般不超過糊化溫度。在質子作用下，糖苷鍵斷裂，並伴隨著低相對分子質量的多聚物片斷的出現。酸的用量取決於所欲達到的轉化程度，在反應過程中，首先對支鏈澱粉部分降解，然後質子再進攻直鏈澱粉。反應初期的水解效率較高。將澱粉懸浮液進行酸改性後，產物的鹼值、氫氧化鈉臨界吸附值、持水性和糊化溫度增大，熱糊粘度、特性粘數、碘親合能力降低。
酸改性澱粉與糊精相比，生產工藝和產品性質均有很大差別。它是一種可溶性澱粉，但仍保留澱粉的顆粒狀態。事實上，酸對澱粉分子的作用效果已了解多年，1874年由Naegeli和1886年Linther分別製備出酸處理澱粉，當時是將澱粉經7．5%的鹽酸或15%硫酸在室溫下處理12d時間，獲得的這種改性澱粉在2%濃度下加熱煮沸，即得完全透明和流動性良好的溶液，因此又通常將其稱為可溶性改性澱粉。
反應機理
在酸處理澱粉的過程中也會發生澱粉的解聚，為了控制解聚程度，在控制加酸濃度的前提下，處理溫度一般也不超過50℃。在質子作用下，糖苷鍵斷裂，並伴隨著低分子質量的多聚物片段的出現。儘管常用無機酸(HCI、H2SO4等)處理澱粉，但有機酸也可催化多聚物的水解。酸的用量取決於所欲達到的轉化程度。在實際套用中，對於HCl而言，常用0．1%～1%的HCl處理澱粉，在反應過程中，首先對支鏈澱粉部分降解，然後質子再進攻直鏈澱粉。反應初期的水解效率比較高。然而每個澱粉品種均有自己的降解動力學特性，如土豆澱粉的水解速率要比禾穀類澱粉緩慢得多，也就是說對於同一反應時間，如獲得相同產物的黏度或流度，處理土豆澱粉用酸量要比玉米澱粉多。
總之，將澱粉懸浮液進行低於糊化溫度下的酸改性處理，其產物具有與原澱粉顆粒外形相同，雙折射性和冷水中基本不溶相類似的特徵，酸處理澱粉具有較低的熱糊黏度、較高的鹼值、較高的氫氧化鈉臨霽吸附值、較低的特徵黏度、較低碘親合能力、較高的持水性和較高的糊化溫度等特徵。
生產方法
濕法
將澱粉懸浮於0．5%～10%的無機酸溶液中，在50℃下攪拌數小時，達到所需的粘度後，經鹼中和、水洗、乾燥、粉碎，即可製得變性澱粉。實際生產中常用鹽酸或硫酸作改性劑，澱粉乳液的濃度控制在40%左右。
半乾法
將適量酸加入一定濃度的澱粉漿中，在室溫下攪拌均勻後，過濾除去漿液，將澱粉濕體加熱乾燥，澱粉顆粒吸附的酸開始起作用，在達到所要求的降解程度和產物的水分後即終止加熱，冷卻、粉碎即可獲得酸改性澱粉。Ferrara對該法進行了改進，他將酸吸附於惰性載體上，然後將酸化後的載體再與澱粉混合，在一定溫度下反應，製備酸改性澱粉。
非水溶劑法
將有機溶劑如丙酮等調整到一定酸度，然後再與澱粉混合，反應結束後過濾、中和、乾燥，即獲得酸改性澱粉。
質量檢測
測定酸改性澱粉改性程度的指標有黏度、流動值、鹼值和鐵氰酸鹽指數等指標，工業上套用比較多的是流動值測定法。流動值就是同體積的液體和同體積的水，在同一時間內流出容量的比值，它是反映物質黏度指標的一個單位，流動值越大，則流體流動性好，流動值越小，則流體流動性就差。
流動測定方法是取59改性澱粉(乾基)置於150mL燒杯中，加入10mL蒸餾水，待膨脹後加入1%氫氧化鈉溶液90mL，攪拌3min，於25℃下靜置27min，待其變為均勻的透明糊狀液後，再把它傾入流量杯中，流量杯為銅製的圓錐體，其容量為100mL。100mL的水在標準流量杯中流出的時間為70～75s，將水在該時間內的流動度作為100，而其它物質的溶液(改性澱粉)，在同一時間內流出量為40ml，它的流動度就為40。若流出量為60mL，它的流動度就為60。一般酸改性澱粉的流動度控制在45～65範圍內。
性質與套用
酸改性澱粉的顆粒結構緊密程度減弱，分子鏈長度降低，分散容易，因此稍微加熱，便會溶解，流動性增加，黏度降低，比原澱粉特性黏度降低了約5倍。由於反應過程中伴隨著分子碎片的出現，所以其澱粉溶液易老化，濃度高時，在加熱過程中黏度上升，冷卻後，呈現出較強的凝膠化過程，可形成強凝膠，是酸改性澱粉特
性之一。利用這一特性，可將酸改性澱粉套用於軟糖、澱粉果凍等食品工業中，如在澱粉糖、砂糖、香料中添加10%的酸改性澱粉，用高壓釜在130℃連續蒸煮使其溶解後，注入澱粉鑄模內室溫放置，即可凝固成適當的形狀。如果將酸改性澱粉與砂糖、澱粉糖漿和水一起蒸煮，水分蒸發冷卻後可形成凝膠，將該熱凝膠放於模型中冷卻和熟化，即可製成一定組織結構的膠皮糖果。
在造紙工業中，酸改性澱粉常用於某些優質紙張的輥法表面施膠，保持使用溫度66～71℃和pH7．5～8．0可獲得良好操作效果，還能增加硫酸鹽掛麵紙板強度及改善紙板的適印性，用於壓光輥組上能改善紙板表面強度和印刷用紙的著墨性能。酸改性的糯性澱粉可用於瓦楞紙板的製造業中，代替泡花鹼作為無毒、防潮黏結劑。
酸改性澱粉可用於需要成膜性及黏附性的工藝中，如經紗上漿，可增加紗的強度和降低編織過程中的摩擦阻力，還可用於織物精整，主要套用於全棉紡品中，能夠增加產品的挺度。但由於酸改性過程主要是一水解過程，澱粉分子上沒有接入外來官能團，只是在澱粉分子末端增加了醛基而已，即在澱粉分子上沒有增加與纖維素親和力強的官能團，因此，常採用進一步酯化或醚化反應的複合變性手段來改善酸變性澱粉的作業性能。
