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交聯淀粉
交聯淀粉

交聯淀粉是淀粉與具有兩個或多個官能團的化學試劑反應,淀粉分子的羥基間形成醚化或酯化鍵而交聯起來的一種衍生物。凡是具有兩個或多個官能團,能與淀粉分子中兩個或多個羥基起反應的化學試劑都可以作為交聯劑。市面上的交聯劑很多,但工業生產上普遍應用的為數不多,主要有三偏磷酸鈉和三氯氧磷,前者具有兩個官能團,后者具有三個官能團,這兩種交聯劑無毒,制成的交聯淀粉可應用于食品工業。

交聯淀粉可廣泛用于食品、醫藥、造紙和石油等領域。

交聯淀粉基本參數

產品名稱交聯淀粉英文名稱Cross-linking Starch
原料來源淀粉變性方式化學變性
特點糊化溫度高、抗剪切強和淀粉糊黏度穩定等應用領域食品、醫藥、造紙和石油

交聯淀粉性質

交聯淀粉是一種新的合成物質,屬于變性淀粉中的一種。交聯淀粉以淀粉為原料,以三氯氧磷、三偏磷酸鈉、己二酸、六偏磷酸鹽為交聯劑,氫氧化鈉為催化劑,對淀粉進行交聯,交聯后的淀粉其透光率降低,耐酸堿性、耐機械加工,耐剪切性增強,凝膠性能提高,但吸水能力減弱。淀粉分子的醇羥基于含有二元或多元官能團的化學試劑反應,使不同淀粉分子的羥基間聯合起來呈現多維空間網狀結構的淀粉衍生物。

交聯淀粉特點

交聯淀粉除具有原淀粉的優點外,還具有生物可降解和可再生的特點,適當交聯度的淀粉具有良好的穩定性,所成薄膜耐彎曲性、抗拉性好,對纖維附著力較大、糊化溫度高、抗剪切強和淀粉糊黏度穩定等特點。

交聯淀粉基本原理

交聯淀粉是指在兩處以上的羥基上結合多官能團的淀粉生物。淀粉中含有多個羥基,這些羥基具有醇羥基的化學反應性能,可以與許多化合物反應,當某些化合物含有兩個或兩個以上能與羥基反應的基團時,就有可能在同一個分子或不同分子上的羥基之間形成交聯。在支鏈淀粉的線鏈段和直鏈淀粉之間,由氫鏈相互連接的微晶區對淀粉顆粒的完整性起著重要作用。加熱淀粉的懸浮液時,由于連接微晶區的氫鍵削弱,水分子容易進入微晶區,顆粒膨脹,最終分裂破碎,使粘度下降。此外,這種溶膠體對酸及機械剪切十分敏感,能使它顯著變稀。

交聯反應主要強化了顆粒中的氫鍵,交聯化學鍵作用像分子間的橋梁,交聯淀粉的水中加熱時,氫鍵可能削弱或破壞,但是這種化學鍵使顆粒保持著程度不同的完整性。由于交聯反應是以顆粒狀的淀粉進行處理的,引入淀粉的化學交聯鍵的量相對于淀粉的重量或顆粒中葡萄糖殘基的數量來講是十分小的。

交聯淀粉生產工藝

制取交聯淀粉的反應條件很大程度上取決于使用的雙官能團或多官能團試劑。一般情況下,大多數反應是在淀粉懸浮中進行的,反應溫度從室溫到50℃左右,反應在中性到適當的堿性條件下進行,通常為了促進反應可用一些堿,但堿性過大,會使淀粉糊化或膨脹。完成交聯反應后,應中和淀粉懸浮液,進行過濾、洗滌和干燥,以得到交聯淀粉。

工藝流程:淀粉漿→反應罐→中和→稀釋桶→除砂器→離心機→干燥→過篩→包裝→成品

交聯淀粉技術指標

項目 指標要求
外觀 白色粉末或微黃色粉末
細度(100目篩通過率)≥ 99.50%
白度(%)≥ 70
灰分(%)≤ 0.5
斑點(個/cm2)≤ 4
水分(%)≤ 15

交聯淀粉基本特性

(1)顆粒

交聯后,在室溫下用顯微鏡檢測水中或甘油中的淀粉,發現淀粉顆粒的外形沒有改變。只有當顆粒受熱或被化學物糊化時,才顯出交聯作用對顆粒的影響。

(2)糊化特性

交聯淀粉特性的改變取決于交聯程度。原淀粉在熱水中加熱時,氫鍵將被削弱,如果粘度上升到頂峰,則表示已膨脹顆粒達到了最大的水合作用;然而,繼續加熱時維持顆粒在一起的氫鍵遭到破壞,使已膨脹的顆粒崩潰、分裂,且粘度下降。交聯淀粉顆粒隨氫鍵變弱而膨脹,但是顆粒破裂后,化學鍵的交聯可提供充分的顆粒完整性,使已膨脹的顆粒保持完整,并使粘度損失降低到最小甚至沒有。若交聯程度中等,就有足夠的交聯鍵阻止顆粒膨脹。所以實際粘度是降低的。在高交聯度時,交聯幾乎完全阻止顆粒在沸水中膨脹。

(3)抗剪切性

燒煮過的交聯淀粉的分散表明其抗剪切性大于原淀粉,原淀粉的膨脹顆粒對剪切是敏感的,經受剪切時,它們迅速破裂,粘度降低。這種對剪切的敏感性可通過交聯作用得到表明。

交聯淀粉用途

在需要一種高粘度而又穩定的淀粉糊,特別是當這種分散系主要經受高溫、剪切或者低pH值時,就要使用交聯淀粉。交聯作用可以是唯一的改性手段,但常常與其他類型的改性作用結合起來使用。

交聯淀粉還用在紡織物的堿性印花漿中,使漿具有高粘度和所要求的不粘著的凝稠度。交聯淀粉也用在瓦楞紙板粘合劑中,使之在強堿性條件下具有高粘度,在其他方面的應用還有石油鉆井泥漿、印刷油墨、煤餅和木炭餅的粘合劑,干電池中固定電解質的介質,玻璃纖維上漿和紡織品上漿。

交聯淀粉優勢

交聯淀粉的許多性能都比原淀粉優異,因此應用范圍也廣泛很多。首先交聯淀粉提高了糊化溫度和粘度,抗剪切力比原淀粉糊穩定程度有很大提高,原淀粉糊粘度受剪切力影響降低很多,而經低度交聯便能提高穩定性,交聯淀粉的抗酸、堿穩定性也大大優于原淀粉。交聯淀粉可用于食品、醫藥、造紙、紡織等方面。

交聯淀粉在食品中的應用

在食品工業中交聯淀粉通常以單獨交聯或復合變性的形式在以下幾個方面得到廣泛應用。

1、在罐頭、肉類制品

在罐頭、肉類制品中使用交聯酶化淀粉,因為淀粉經過交聯后后,可提高淀粉的糊化溫度,在罐頭、肉類制品煮熟過程中,淀粉糊化慢,可縮短加熱時間節約成本:并使罐頭、肉類制品在用作增稠劑和穩定劑,可做色拉法的增稠劑。罐頭制品在滅菌時無需添加凝膠劑,使罐頭制品在滅菌過程中具有粘度低、傳熱快、升溫快等特點,利于瞬間滅菌,滅菌后又能增稠。

2、方便面制品

在面制品生產中添加交聯淀粉,可使面團保水起到縮短復水時間,降低表面張力,使麗團光潔,柔韌切割不起毛邊,面條不易折斷。另外此產品具有使麗條耐煮的性能。低耗油量,便面制品長時間泡煮不易斷條,而且保持湯清。

3、調味品

在調味料中包括番茄醬、果醬、沙司中用作增稠劑和穩定劑,使醬穩定,長時間存放不分層,醬的外觀有光澤、口感細膩。

4、飲料

利用交聯淀粉對酸具有較強穩定性的特點,在酸奶作為穩定劑,增加酸奶的粘稠性及穩定性,改善其質地和口感,防止內容物脫水收縮和乳清的分離,使用交聯酶化淀粉或投丙基交聯淀粉效果較好。

5、冷凍食品

交聯淀粉具有較高的冷凍穩定性和凍融穩定性,特別適于冷凍食品中應用。在低溫較長時間冷凍或凍融,融化重復多次,食品仍保持原來的組織結構,不發生變化。

6、糕點、餅干類

經滾筒干燥后的交聯淀粉可增加糕點體積,使糕點酥脆、柔軟和耐貯藏。經滾筒干燥后的交聯淀粉可增加糕點體積,使糕點酥脆、柔軟和耐貯的淀粉顆粒中跑出,從而容易造成膨脹、松脆。另外在餡料中添加交聯酶化淀粉,增加餡料的持水性,使餡料不易回生,貯存時間長,口感細膩。此外,在醫藥工業上,交聯淀粉可用作橡膠制品的防粘劑和滑潤劑。能用作外科手術橡膠手套的滑潤劑。

交聯淀粉在在醫藥工業中的應用

國外醫用外科手術手套、乳膠套等乳膠制品的潤滑劑使用的就是交聯淀粉。高度交聯淀粉受熱不糊化,顆粒組織緊密,流動性好,適于橡膠制品的防粘潤滑劑,因為有較好的滑膩感,對人體無害,無刺激,將逐步取代以往的滑石粉。高度交聯的淀粉可用作殺蟲藥和除草劑的載體,噴霧使用方便;交聯淀粉可作為排汗劑,含羧甲基或羥烷基的交聯淀粉醚適合作為人體衛生吸收劑,吸濕能力達20倍,在衛生紙、外科用棉塞、病人體液的吸收劑中廣泛應用。

交聯淀粉在在紡織工業中的應用

交聯淀粉可作為堿性紡織印花漿料,以滿足對高粘度、柔軟等性能的要求。由于交聯淀粉在常壓下受熱顆粒膨脹但不破裂,用于造紙打漿和施膠效果很好。抗機械剪力穩定性高是用于波紋紙和紙箱類產品好的膠黏劑。

交聯淀粉在其他方面的應用

石油井鉆泥、印刷油墨、碳餅的粘結劑、干電池的電解質保留劑、玻璃纖維涂膠等也用交聯淀粉。

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