阅读说明：本技术 制备热改性淀粉的方法 (Method for preparing thermally modified starch ) 是由 C·奎蒂尔 V·威兹 S·博克 J·罗格朗 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种制备热改性淀粉的方法,该方法包括以下步骤：(i)制备干物质含量介于20重量％和45重量％之间,优选介于30重量％和40重量％之间的淀粉乳,并添加质量浓度介于25％和35％之间的碱剂,从而获得介于4mS/cm和7mS/cm之间的最终电导率；(ii)过滤该淀粉乳,以回收含水量介于30重量％和45重量％之间的淀粉饼,从而使过滤后以20重量％的干物质重悬的淀粉的电导率介于0.7mS/cm和2.5mS/cm之间；(iii)将该淀粉饼随着温度介于130℃和185℃之间的连续热空气流加入到干燥器中,以回收含水量介于8重量％和18重量％之间的干燥粉末；(iv)将该干燥粉末连续供给涡轮反应器,该涡轮反应器的内壁保持在介于180℃和240℃之间的温度,并且同时对该涡轮反应器的搅拌器的转速进行参数设置,以使离心加速度介于850m.s～(-2)和2100m.s～(-2)之间,以便将该干燥粉末连续离心并送入该涡轮反应器中,总持续时间介于3分钟和45分钟之间；(v)回收由此产生的热改性淀粉。(The invention relates to a method for preparing thermally modified starch, comprising the following steps: (i) preparing a starch milk with a dry matter content between 20 and 45 wt.%, preferably between 30 and 40 wt.%, and adding an alkaline agent with a mass concentration between 25 and 35% to obtain a final conductivity between 4 and 7 mS/cm; (ii) filtering the starch milk to recover a medium containing waterBetween 30 and 45% by weight of starch cake, such that the conductivity of the starch resuspended at 20% by weight of dry matter after filtration is between 0.7 and 2.5 mS/cm; (iii) feeding the starch cake to a dryer with a continuous stream of hot air at a temperature between 130 ℃ and 185 ℃ to recover a dried powder having a moisture content between 8% and 18% by weight; (iv) continuously feeding the dry powder to a turbo-reactor, the inner wall of which is maintained at a temperature between 180 ℃ and 240 ℃, and at the same time, the rotational speed of the stirrer of the turbo-reactor is parameterised such that the centrifugal acceleration is between 850m.s ‑2 And 2100m.s ‑2 So that the dry powder is continuously centrifuged and fed into the turbo-reactor for a total duration of between 3 and 45 minutes; (v) recovering the thermally modified starch thus produced.)

具体实施方式

因此，本发明涉及一种由淀粉乳生产热改性淀粉的方法，该方法包括以下步骤：

(i)制备干物质含量介于20重量％和45重量％之间，优选介于30重量％和40重量％之间的淀粉乳，并添加质量浓度介于25％和35％之间的碱剂，从而获得介于4mS/cm和7mS/cm之间的最终电导率；

(ii)过滤该淀粉乳，以回收含水量介于30重量％和45重量％之间的淀粉饼，从而使过滤后以20重量％的干物质重悬的淀粉的电导率介于0.7mS/cm和2.5mS/cm之间；

(iii)将该淀粉饼随着温度介于130℃和185℃之间的连续热空气流加入到干燥器中，以回收含水量介于8重量％和18重量％之间的干燥粉末；

(iv)将该干燥粉末连续供给涡轮反应器，该涡轮反应器的内壁保持在介于180℃和240℃之间的温度，并且同时对该涡轮反应器的搅拌器的转速进行参数设置，以使离心加速度介于850m.s^-2和2100m.s^-2之间，以便将该干燥粉末连续离心并送入该涡轮反应器中，总持续时间介于3分钟和45分钟之间；

(v)回收由此产生的热改性淀粉。

用于本发明方法的淀粉可以是任何来源的淀粉，例如玉米淀粉、糯玉米淀粉、玉米样淀粉、小麦淀粉、糯小麦淀粉、豆类淀粉(如豌豆淀粉和蚕豆淀粉)、马铃薯淀粉、糯马铃薯淀粉、木薯淀粉、糯木薯淀粉、大米淀粉、魔芋淀粉等。

优选选择玉米淀粉，尤其是糯玉米淀粉(支链淀粉含量高)、马铃薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉和蚕豆淀粉，下文将举例说明。

碱剂优选选自单独或组合的氢氧化钠、碳酸钠、焦磷酸四钠、正磷酸铵、正磷酸二钠、磷酸三钠、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钾和氢氧化钾，更优选选自碳酸钠。

根据本发明的方法首先需要制备干物质含量介于20重量％和45重量％之间，优选介于30重量％和40重量％之间的淀粉乳，并添加质量浓度介于25％和35％之间的碱剂，从而获得介于4mS/cm和7mS/cm之间的最终电导率。

下一步骤包括通过加入质量浓度介于25％和35％之间，优选为30％的溶液形式的碱剂来控制淀粉的碱浸渍，从而使该淀粉乳的电导率介于4mS/cm和7mS/cm之间。

申请方公司事实上已发现：

-将碱剂，特别是碳酸钠直接加入到处于乳阶段的淀粉中，相比将碳酸钠喷洒在干燥阶段的淀粉上，可更有效地达到所需的高pH值(介于10.2和10.8之间，优选介于10.5和10.65之间)，换言之，相比粉末浸渍，在乳阶段加入碳酸盐可使碳酸盐更好地迁移到淀粉颗粒中。

此外，由于粉末阶段浸渍需要将淀粉的湿度调节到较高值，因此将损失部分专用于处理产物的能量以确保残留水分的蒸发。

-将碱剂加入质量浓度介于25％和35％之间，优选为30％的溶液中，使该碱剂完全溶解于淀粉乳中，并且可以更快速且更精确地调节pH值，同时避免固体碱剂在未溶解时沉积在反应器底部。

-通过电导率测量控制淀粉浸渍水平可以达到该高pH值所需的精度。

下一步骤包括过滤该淀粉乳，以回收含水量介于30重量％和45重量％之间的淀粉饼，从而使过滤后以20重量％的干物质重悬的淀粉的电导率介于0.7mS/cm和2.5mS/cm之间。

在此碱化步骤之后，对淀粉进行干燥以降低其含水量。

下一步骤包括将上一步骤得到的淀粉饼随着温度介于130℃和185℃之间的连续热空气流加入到干燥器中，以回收含水量介于8重量％和18重量％之间的干燥粉末。

该步骤可以在本领域技术人员熟知的闪速干燥器型干燥器中完成。

然后将该干燥粉末连续供给涡轮反应器，该涡轮反应器的内壁保持在介于180℃和240℃之间的温度，并且同时对搅拌器的转速进行参数设置，以使离心加速度介于850m.s^-2和2100m.s^-2之间，以便将该干燥粉末连续离心并送入该涡轮反应器中，总持续时间介于3分钟和45分钟之间。

在本发明方法的这个实施步骤中，搅拌器转速的参数设置是通过计算来确定的，也就是说，根据本发明的离心加速度要介于850m.s^-2和2100m.s^-2之间。

计算方法如下，设定涡轮反应器由配有叶片的搅拌轴构成，叶片具有制造商设定的特定方向(在这种情况下，可以采用VOMM公司出售的品牌名称为ES350的装置)：

-离心速度被定义为叶片末端的线速度“v”除以半径R(搅拌轴与叶片末端之间的距离)，因此单位为m.s^-2。

[Math.1]

-叶片末端的线速度则被定义为常数Π乘以搅拌轴的直径和转速(单位：rpm)，再除以60。

[Math.2]

如下所示：对于VOMM公司的ES350型涡轮干燥器，叶片末端的线速度很容易地根据制造商给出的数值计算得出：

-直径：0.35m；

-搅拌轴的转速：1000rpm。

因此由涡轮反应器的转子施加的机械作用提供大量动能，从而可以促进淀粉的多糖基化链的分子内和分子间的反应，从而获得比起始淀粉更高的支化度，使其处于更“交联”的状态。

另外，在涡轮反应器内部循环的淀粉动态薄层的形成，可以将反应时间缩短为介于3分钟和40分钟之间，这与现有技术的处理相比，时间缩短了，特别适合连续工业应用。

根据优选方式，涡轮反应器的加热套通常旨在使加热流体(例如透热油或蒸汽)通过。

由于涡轮反应器具有双加热夹套，可以确保对所述涡轮反应器内部的温度的精确控制，从而使淀粉动态薄层保持在最佳温度范围内，以便进行有利于其物理转变的充分混合步骤。

最后一个步骤是回收由此获得的热改性淀粉。

本发明还涉及可根据上述本发明的方法获得的热改性淀粉。

根据本发明的热改性淀粉可依据各自特性有利地在多种食品应用中，特别是在汤汁、酱汁、饮料和即食食品，以及甜点(诸如酸奶、搅拌发酵乳和温酸奶)中，用作增稠剂和调质剂。

这些热改性淀粉凭借它们的调质性和胶凝特性还将广泛应用于以下领域：

-酸酱汁和汤汁(巴氏杀菌和消毒)，

-意大利面肉酱汁，

-甜点，例如酸奶、搅拌发酵乳、温酸奶、甜点奶油，

-热蛋黄酱和香醋，

-馅饼馅料、水果或甜/咸的腌肉或肉馅、晚餐菜肴(保质期短的即食食品)，

-布丁(待烹饪的干混合物)，

-婴儿罐装/婴儿配方奶粉，

-饮料，

-即食食品，以肉或鱼为主的制品，如鱼糜。

-动物饲料

通过下述非限制性实施例将更好地理解本发明。

设备和方法

电导率测量

在此采用的方法改编自欧洲药典-现行官方版本-电导率(第2.2.38节)。

设备：

KNICK 703电子电导仪，还配备有测量元件，并根据相关说明手册中描述的操作模式进行了验证。

操作模式：

制备含有20g粉末形式的样品和80g电阻率大于500000ohms.cm的蒸馏水的溶液。

在20℃下，参照设备使用手册中指示的操作方法，使用电导仪进行测量。

以微西门子/厘米(μS/cm)或毫西门子/厘米(mS/cm)为单位表示数值。

使用快速粘度计分析仪(RVA)测量淀粉混悬液的粘度

在pH值为酸性(介于2.5和3.5之间)并且在确定的浓度条件下，根据合适的温度/时间分析曲线进行测量。

制备两种缓冲液：

缓冲液A

在装有500mL去离子水的1L烧杯中，加入

-91.0g柠檬酸一水合物(纯度>99.5％)并混匀，

-33.0g氯化钠(纯度>99.5％)，混匀直至完全溶解，

-300.0g的1N氢氧化钠。

倒入1L容量瓶中，并用去离子水补足至1L。

缓冲液B

将100g缓冲液A与334.0g去离子水混合。

按照如下方式制备待分析产物：

将由此获得的质量为1.37g的待分析干燥产物直接加入到粘度计的杯中，并加入缓冲液B直至质量达到28.00±0.01g。使用快速粘度分析仪(RVA-NewPort Scientific)的搅拌叶片混匀。

随后按照如下方式得到RVA中的时间/温度和速度分析曲线：

[表1]

测试结束：00:20:05(hh:mm:ss)

初始温度：50℃±0.5℃

数据采集间隔：2秒

灵敏度：低(low)

测量结果以RVU(用于表示在RVA上获得的粘度的单位)为单位，已知1RVU单位＝12cPoises(cP)。

需注意，1cP＝1mPa.s。

因此，结果将以mPa.s表示。

将在达到“峰值”时测量粘度，即介于4分钟和6分钟之间的最大粘度值；以及在“下降”时测量粘度，即峰值粘度值与17分钟的测量值之间的差值。

实施例

实施例1：利用马铃薯淀粉制备热改性淀粉“A”

i)马铃薯淀粉碱化按以下步骤进行：

-制备干物质(DM)重量比为36.5％的马铃薯淀粉的混悬液；

-制备质量浓度为30％的碳酸钠溶液，将其加热至40℃-50℃，便于碳酸盐溶解；

-加入碳酸钠溶液，以使淀粉乳的电导率介于4mS/cm和6mS/cm之间；

-确保接触时间为0.5h；

ii)利用带有刮刀的卧式脱水机进行过滤，以便分离水和淀粉，并且使以20重量％的干物质重悬的淀粉的最终电导率介于0.7mS和1.1mS之间；

iii)在闪速干燥器型干燥器中将淀粉干燥至含水量为12重量％，其中气流温度为150℃；

iv)热处理。

由此得到的产物在ES350系列的VOMM型连续涡轮反应器中进行热处理，其离心加速度调节至1700m.s^-2，定值温度设置为210℃并且气流量设置为300Nm³h。

ES350系列的VOMM型连续涡轮反应器被配置成使产物的存留总时间介于30分钟和45分钟之间，并且将该定值温度与离开反应器的该产物温度之间的温差定义为Δt，即，值为约20℃-22℃。

过程参数如下表所示。

[表2]

测量RVA粘度并显示在下表中。

结果

[表3]

测试	RVA谷值(mPa.s)	RVA峰值(mPa.s)
			马铃薯碱性淀粉	554	877
A-1	-226	654
			A-2	-382	451
A-3	-427	305

与天然淀粉相比，利用马铃薯淀粉获得的热改性淀粉A-1、A-2、A-3具有的稳定性得到改善：使用这些抑制淀粉时观察到的黏滞和凝沉现象比较少。这可以利用RVA粘度计，通过下落测量来证明：下落越小，抑制淀粉对于剪切、介质酸性和热处理的耐性就越强。

实施例2：利用木薯淀粉制备热改性淀粉“B”

i)木薯淀粉碱化按以下步骤进行：

-制备干物质(DM)重量比为36.5％的木薯淀粉混悬液；

-制备质量浓度为30％的碳酸钠溶液，将其加热至40℃-50℃，便于碳酸盐溶解；

-加入碳酸钠溶液，以使淀粉乳的电导率介于4mS/cm和6mS/cm之间；

-确保接触时间为0.5h；

ii)利用带有刮刀的卧式脱水机进行过滤，以便分离水和淀粉，并且使以20重量％的干物质重悬的淀粉的最终电导率介于0.7mS和1.1mS之间；

iii)在闪速干燥器型干燥器中将淀粉干燥至含水量为10重量％，其中气流温度为150℃；

iv)热处理。

由此得到的产物在ES350系列的VOMM型连续涡轮反应器中进行热处理，其离心加速度调节至1700m.s^-2，定值温度设置为210℃并且气流量设置为300Nm³h。VOMM型连续涡轮反应器被配置成使产物的存留总时间介于17分钟和32分钟之间，并且将该定值温度与离开反应器的该产物温度之间的温差定义为Δt，即，值为约22℃-27℃。

过程参数如下表所示。

[表4]

测量RVA粘度并显示在下表中。

结果

[表5]

测试	RVA谷值(mPa.s)	RVA峰值(mPa.s)
			木薯碱性淀粉	480	603
B-1	60	438
			B-2	-97	269
B-3	-155	147

与天然淀粉相比，利用木薯淀粉获得的热改性淀粉B-1、B-2、B-3具有的稳定性得到改善：使用这些抑制淀粉时观察到的黏滞和凝沉现象比较少。

实施例3：利用豌豆淀粉制备热改性淀粉“B”

i)豌豆淀粉碱化按以下步骤进行：

-制备干物质(DM)重量比为33％的豌豆淀粉混悬液；

-制备质量浓度为30％的碳酸钠溶液，将其加热至40℃-50℃，便于碳酸盐溶解；

-加入碳酸钠溶液，以使淀粉乳的电导率介于4mS/cm和6mS/cm之间；

-确保接触时间为0.5h；

ii)利用带有刮刀的卧式脱水机进行过滤，以便分离水和淀粉，并且使以20重量％的干物质重悬的淀粉的最终电导率介于0.7mS和1.1mS之间；

iii)在闪速干燥器型干燥器中将淀粉干燥至含水量为10重量％，其中气流温度为135℃；

iii)热处理。

由此得到的产物在ES350系列的VOMM型连续涡轮反应器中进行热处理，其离心加速度调节至1700m.s^-2，定值温度设置为210℃并且气流量设置为300Nm³h。VOMM型连续涡轮反应器被配置成使产物的存留总时间介于6分钟和21分钟之间，并且将该定值温度与离开反应器的该产物温度之间的温差定义为Δt，即，值为约23℃-24℃。

过程参数如下表所示。

[表6]

测量RVA粘度并显示在下表中。

结果

[表7]

测试	RVA谷值(mPa.s)	RVA峰值(mPa.s)
			豌豆碱性淀粉	76	285
C-1	-54	302
			C-2	-140	97
C-3	-132	60

与天然淀粉相比，热改性淀粉C-1、C-2、C-3在使用过程中具有的稳定性得到改善：使用这些抑制淀粉时观察到的黏滞和凝沉现象比较少。

实施例4：利用糯玉米淀粉制备热改性淀粉“D”

i)糯玉米淀粉碱化按以下步骤进行：

-制备干物质(DM)重量比为36.5％的糯玉米淀粉混悬液；

-制备质量浓度为30％的碳酸钠溶液，将其加热至40℃-50℃，便于碳酸盐溶解；

-加入质量浓度为30％的碳酸钠溶液，使淀粉乳的电导率介于4mS/cmg和7mS/cm之间；

-确保接触时间为0.5h；

ii)利用带有刮刀的卧式脱水机进行过滤，以便分离水和淀粉，并且使以20重量％的干物质重悬的淀粉的最终电导率介于1.75mS和2mS之间；

iii)在闪速干燥器型干燥器中将淀粉干燥至含水量为11.8重量％，其中气流温度为135℃；

iii)热处理。

由此得到的产物在ES350系列的VOMM型连续涡轮反应器中进行热处理，其离心加速度调节至1700m.s^-2，定值温度设置为200℃并且气流量设置为300Nm³h。VOMM型连续涡轮反应器被配置成使产物的存留总时间介于15分钟和35分钟之间，并且将该定值温度与离开反应器的该产物温度之间的温差定义为Δt，即，值为约17℃-20℃。

过程参数如下表所示。

[表8]

测量RVA粘度并显示在下表中。

结果

[表9]

实验	RVA谷值(mPa.s)	RVA峰值(mPa.s)
			糯玉米碱性淀粉	914	1020
D-1	-66	441
			D-2	-127	284
D-3	-176	157

与天然淀粉相比，热改性淀粉D-1、D-2、D-3在使用过程中具有的稳定性得到改善：使用这些抑制淀粉时观察到的黏滞和凝沉现象比较少。

实施例5：利用小蚕豆淀粉制备热改性淀粉“E”

i)小蚕豆淀粉碱化按以下步骤进行：

-制备干物质(DM)重量比为33％的小蚕豆淀粉混悬液；

-制备质量浓度为30％的碳酸钠溶液，将其加热至40℃-50℃，便于碳酸盐溶解；

-加入碳酸钠溶液，以使淀粉乳的电导率介于4mS/cm和6mS/cm之间；

-确保接触时间为0.5h；

ii)利用带有刮刀的卧式脱水机进行过滤，以便分离水和淀粉，并且使以20重量％的干物质重悬的淀粉的最终电导率介于1.5mS和2mS之间；

iii)在闪速干燥器型干燥器中将淀粉干燥至含水量为14重量％，其中气流温度为135℃；

iii)热处理。

由此得到的产物在VOMM型连续涡轮反应器中进行热处理，其离心加速度调节至1700m.s^-2，定值温度设置为210℃并且气流量设置为300Nm³h。

VOMM型连续涡轮反应器被配置成使产物的存留总时间介于13分钟和25分钟之间，并且将该定值温度与离开反应器的该产物温度之间的温差定义为Δt，即，值为约23℃-24℃。

过程参数如下表所示。

[表10]

测量RVA粘度并显示在下表中。

结果

[表11]

测试	RVA谷值(mPa.s)	RVA峰值(mPa.s)
			小蚕豆碱性淀粉	82	323
E-1	-79	229
			E-2	-47	45

与天然淀粉相比，热改性淀粉E-1和E-2在使用过程中具有的稳定性得到改善：使用这些抑制淀粉时观察到的黏滞和凝沉现象比较少。