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淀粉變性

2018-11-15

淀粉,例如食用玉米淀粉,可以在稀酸(如稀硫酸)(需要加熱)或酶的催化下水解:(C6H10O5)n(淀粉)+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)。

預糊化

預糊化淀粉是一種加工簡單,用途廣泛的變性淀粉,應用時只要用冷水調成糊,免除了加熱糊化的麻煩。廣泛應用與醫藥、食品、化妝品、飼料、石油鉆井、金屬鑄造、紡織、造紙等很多行業。

淀粉的糊化:淀粉粒在適當溫度下(各種來源的淀粉所需溫度不同,一般60~80℃)在水中溶脹、分裂、形成均勻糊狀溶液的作用稱為糊化作用。糊化作用的本質是淀粉粒中有序及無序(晶質與非晶質)態的淀粉分子之間的氫鍵斷開,分散在水中成為膠體溶液。

糊化作用的過程可分為三個階段:(1)可逆吸水階段,水分進入淀粉粒的非晶質部分,體積略有膨脹,此時冷卻干燥,顆粒可以復原,雙折射現象不變;(2)不可逆吸水階段,隨著溫度升高,水分進入淀粉微晶間隙,不可逆地大量吸水,雙折射現象逐漸模糊以至消失,亦稱結晶“溶解”, 淀粉粒脹至原始體積的50~100倍;(3)淀粉粒Z后解體,淀粉分子全部進入溶液。

糊化后的淀粉又稱為α-化淀粉。將新鮮制備的糊化淀粉漿脫水干燥,可得易分散與涼水的無定形粉末,即“可溶性α-淀粉”。

2.淀粉糊化作用的測定方法:有光學顯微鏡法,電子顯微鏡法,光傳播法,粘度測定法,溶脹和溶解度的測定,酶的分析,核磁共振,激光光散射法等。工業上常用粘度測定法,溶脹和溶解度的測定。二、酸變性淀粉

淀粉牙簽

淀粉牙簽

在糊化溫度以下,用無機酸處理淀粉,改變其性質的產品稱為酸變性淀粉。

反應機理:在用酸處理淀粉的過程中,酸作用于糖苷鍵使淀粉分子水解,淀粉分子變小。淀粉顆粒是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,前者具有α-1,4鍵,后者除α-1,4鍵,還有少量α-1,6鍵,這兩種糖苷鍵被酸水解的難易存在差別。由于淀粉顆粒結晶結構的影響,直鏈淀粉分子間經由氫鍵結合成晶態結構,酸滲入困難,其α-1,4鍵不易被酸水解。而顆粒中無定形區域的支鏈淀粉分子的α-1,4鍵、α-1,6鍵較易被酸滲入,發生水解。

工藝與原理:通常制取酸變性淀粉是使用濃淀粉淤漿,含固量約為36%~40%,加熱到糊化溫度之下(常為40~60℃),加入無機酸并攪拌一個小時或幾個小時。當達到所要求的酸度或轉化度時,

氧化

許多試劑都能氧化淀粉,但是工業生產中Z常用的是堿性次氯酸鹽。用次氯酸鹽氧化的淀粉被稱為“氯化淀粉”(雖然處理中并沒有把氯引進淀粉分子內)。

淀粉乳漿的次氯酸鹽氧化是在堿性次氯酸鈉溶液中進行的,此時需要控制pH、溫度和次氯酸鹽、堿和淀粉的濃度。用約3%的氫氧化鈉溶液調節pH至8~10,在規定時間內添加有效氯5~10%的次氯酸鹽溶液。用添加氫氧化鈉稀溶液的方法來控制pH,并中和反應中生成的酸性物質。改變時間、溫度、pH值、淀粉品種、次氯酸鹽濃度和次氯酸鹽添加速度,能夠生產出多種不同的產品。當氧化反應達到要求程度時,將pH降至5~7,加入亞硫酸氫鈉溶液或二氧化硫氣體以除去其中多余的氯來終止反應。

變性淀粉的分類

變性淀粉的品種、規格達兩千多種,變性淀粉的分類一般是根據處理方式來進行。

(1)物理變性:預糊化(α-化)淀粉、γ射線、超高頻輻射處理淀粉、機械研磨處理淀粉、濕熱處理淀粉等。

(2)化學變性:用各種化學試劑處理得到的變性淀粉。其中有兩大類:一類是使淀粉分子量下降,如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等;另一類是使淀粉分子量增加,如交聯淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。

(3)酶法變性(生物改性):各種酶處理淀粉。如α、β、γ-環狀糊精、麥芽糊精、直鏈淀粉等。

(4)復合變性:采用兩種以上處理方法得到的變性淀粉。如氧化交聯淀粉、交聯酯化淀粉等。采用復合變性得到的變性淀粉具有兩種變性淀粉的各自優點。

另外,變性淀粉還可按生產工藝路線進行分類,有干法(如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、陽離子淀粉、羧甲基淀粉等)、濕法、有機溶劑法(如羧基淀粉制備一般采用乙醇作溶劑)、擠壓法和滾筒干燥法(如天然淀粉或變性淀粉為原料生產預糊化淀粉)等。

淀粉與糊精的區別:糊精是由淀粉制造而來,兩者的區別是分子量不同,就像蛋白質與多肽的關系。

交聯

交聯淀粉的概念是,淀粉的醇羥基與交聯劑的多元官能團形成二醚鍵或二酯鍵,使兩個或兩個以上的淀粉分子之間“架橋”在一起,呈多維網絡結構的反應,稱為交聯反應。

交聯作用是指在分子之間架橋形成化學鍵,加強了分子之間氫鍵的作用。當交聯淀粉在水中加熱時,可以使氫鍵變弱甚至破壞,然而由于化學架橋的存在,淀粉的顆粒將不同程度地保持不變。

國內Z常用的交聯劑有:三偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、甲醛、三氯氧磷、環氧氯丙烷。

酸變性粉

酸變性淀粉引是指在糊化溫度以下將天然淀粉用無機酸進行處理,改變其性質而得到的一類變性淀粉。

通常制備酸變性淀粉的條件是:淀粉乳濃度為 36%~ 40%,溫度低于糊化反應溫度(35 ~ 60℃) ,反應時間為 0.5h 至數小時。當達到所需要的 粘度或轉化度時,中和、過濾、洗滌、干燥即得產品。

反應條件對酸變性淀粉性能的影響:

1.溫度 反應溫度是影響酸變性淀粉性能的主要因素,當溫度在 40 ~ 55℃時,粘度變化趨于溫度, 溫度升至 70℃時已經糊化。因此反應溫度一般選在 40 ~ 55℃范圍內。

2.酸的種類及用量 酸作為催化劑而不參與反應。不同的酸催化作用不同,鹽酸Z強,硫酸和硝酸相仿、當溫度 較高,酸用量較大時,硝酸變性淀粉因發生副反應而使產品呈淺黃色,所以實際生產中很少 使用。酸的催化作用與酸的用量有關,酸用量大,則反應劇烈。

3.淀粉乳濃度 淀粉乳濃度應控制在 40%左右。

酯化淀粉

酯化淀粉是指在糊化溫度以下淀粉乳與有機酸酐(醋酸酐,丁二酸酐等)在一定條件下進行酯化反應而得到的一類變性淀粉。




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