专利名称：淀粉组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及天然高分子技术领域，尤其涉及一种淀粉组合物。
背景技术：
淀粉是一种天然高分子物质，具有稳定的吡喃环结构，人们希望将其作为高分子 材料使用，但是由于普通淀粉由10wt% 30wt%的直链淀粉和70wt% 90衬％的支链淀 粉组成，直链淀粉和支链淀粉因具有不同的结构而具有不同的性质，在自然条件下，直链淀 粉和支链淀粉混合后性能相互影响，使得到的材料性能较差。为了扩大淀粉在高分子材料领域的应用，现有技术公开了许多改善淀粉材料性能 的方法，主要包括将支链淀粉的分子量降低、对淀粉进行改性、将淀粉与高性能树脂复合 等。如申请号为200710072749. 7的中国专利文献公开了一种可完全生物降解的高直链淀 粉基薄膜，将高直链淀粉与聚乙烯醇共混后，再通过甘油增塑，然后与乙二醛进行交联反应 后得到高直链淀粉基薄膜。但是，该高直链淀粉基薄膜以高直链淀粉为原料，并未考虑不同 分子量的直链淀粉对薄膜性能的影响，而且通过与聚乙烯醇、乙二醛发生交联实现提高薄 膜性能的目的，浪费了资源的同时增加了成本，此外，该发明只能通过流延成膜的方法将交 联产物制备成薄膜。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种淀粉组合物，本发明提供的 淀粉组合物由不同分子量的直链淀粉组成，具有良好的加工性能，经过加工得到的淀粉材 料具有良好的力学性能。本发明提供了一种淀粉组合物，包括90 100重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；1 10重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；1 15重量份的增塑剂。优选的，所述高分子量直链淀粉按照以下方法制备a)将谷物浸泡后进行粗粉碎，分离胚芽后得到粗淀粉乳；b)将所述粗淀粉乳进行细破碎，分离蛋白质和纤维后得到淀粉乳；c)向所述淀粉乳中加入碱溶液，形成淀粉溶液，所述淀粉溶液为40°C 60°C ；d)以孔径为0.6 ym 1.5 ym的微滤膜为过滤介质过滤所述淀粉溶液，得到直链 淀粉溶液；e)以孔径小于0. 6 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述直链淀粉溶液，得到高分子
量直链淀粉。优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
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优选的，所述增塑剂为甘油或水。本发明提供了一种淀粉组合物，包括80 90重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；10 20重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；1 15重量份的增塑剂。优选的，所述高分子量直链淀粉的分子量为150000 600000。优选的，所述低分子量直链淀粉的分子量为20000 50000。本发明还提供了一种淀粉组合物，包括60 80重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；20 40重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；10 50重量份的增塑剂。优选的，所述高分子量直链淀粉为60 70重量份。优选的，所述低分子量直链淀粉为30 40重量份。与现有技术相比，本发明以纯度为90%以上的直链淀粉为原料，将不同分子量的 直链淀粉进行组合，得到具有不同加工性能的组合物，加工后具有不同的力学性能如由 90 100重量份高分子量直链淀粉和1 10重量份低分子量直链淀粉组成的淀粉混合物 可以用作注塑级淀粉材料，通过注塑成型后具有良好的力学性能；而包括80 90重量份的 高分子量直链淀粉和10 20重量份的低分子量直链淀粉的淀粉组合物可以用作片材级淀 粉材料，经过挤出成型后具有良好的力学性能；而60 80重量份的高分子量直链淀粉和 20 40重量份的低分子量直链淀粉的淀粉组合物可以用作膜级淀粉材料，经过吹塑成膜 或流延成膜后具有良好的力学性能。本发明直接以高纯度直链淀粉为原料，减少了支链淀 粉与直链淀粉混合所带来的不良影响，提高了淀粉材料的性能。同时，本发明将具有不同性 能的高分子量直链淀粉和低分子量直链淀粉进行组合，提高淀粉组合物的加工流动性，使 其适合于不同的加工方式，从而得到不同的淀粉材料，扩大了淀粉在高分子材料领域的应 用。此外，本发明提供的淀粉组合物还具有可食用性。
具体实施例方式本发明以纯度为90%以上的直链淀粉为原料，将高分子量直链淀粉和低分子量直 链淀粉按不同比例进行组合，得到具有不同加工性能的组合物，加工后具有不同的力学性 能。本发明提供了一种淀粉组合物，包括90 100重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；1 10重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；
1 15重量份的增塑剂。所述淀粉组合物包括90 100重量份的高分子量直链淀粉和1 10重量份的低 分子量直链淀粉，分子量较宽，加工流动性较好，适合于注塑成型。同时，所述淀粉组合物中 高分子量直链淀粉含量较高，得到的注塑级淀粉材料的强度、模量和热稳定性均较好。本发明还提供了一种淀粉组合物，包括80 90重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；10 20重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；1 15重量份的增塑剂。所述淀粉组合物包括80 90重量份的高分子量直链淀粉和10 20重量份的低 分子量直链淀粉，适合于挤出成型得到片材级淀粉材料。本发明还提供了一种淀粉组合物，包括60 80重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为 100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；20 40重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；10 50重量份的增塑剂。所述淀粉组合物包括60 80重量份的高分子量直链淀粉和20 40重量份的低 分子量直链淀粉，适合于挤出成型得到片材级淀粉材料。在所述淀粉组合物中，高分子量直 链淀粉优选为60 70重量份，低分子量直链淀粉优选为20 30重量份。在本发明提供的上述三种淀粉组合物中，除了高分子量直链淀粉、低分子量直链 淀粉和增塑剂的混合比例不同之外，高分子量直链淀粉、低分子量直链淀粉和增塑剂本身 并没有其他区别。而正是因为各原料的混合比例不同，使得到的淀粉组合物的加工性能不 同，经过加工后得到的淀粉材料的性能也有所区别。按照本发明，所述高分子量直链淀粉的分子量为100000 999999，优选为 150000 600000，更优选为200000 500000，最优选为300000 500000 ；其纯度为90%
以上，更优选为95%以上。按照本发明，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，优选为20000 70000，更优选为20000 50000 ；其纯度为90%以上，更优选为95%以上。本发明所述直链淀粉是指本领域技术人员熟知的仅以a -1，4_糖苷键连接的葡 萄糖高聚体，优选为谷物淀粉，具体如玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉等，更优选为玉米 淀粉。按照本发明，所述高分子量直链淀粉和低分子量直链淀粉优选按照以下方法制备a)将谷物浸泡后进行粗粉碎，分离胚芽后得到粗淀粉乳；b)将所述粗淀粉乳进行细破碎，分离蛋白质和纤维后得到淀粉乳；c)向所述淀粉乳中加入碱溶液，形成淀粉溶液，所述淀粉溶液为40°C 60°C ；d)以孔径为0. 6 y m 1. 5 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述淀粉溶液，得到直链 淀粉溶液；e)以孔径小于0. 6 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述直链淀粉溶液，得到高分子
5量直链淀粉。按照本发明，首先将谷物浸泡后进行粗粉碎，分离胚芽后得到粗淀粉乳。按照本发 明，首先将谷物进行浸泡，以打破谷物中蛋白质的网状结构，提高谷物表皮的通透性，钝化 胚芽，以便将胚芽、蛋白质、纤维等与淀粉分离。本发明优选使用亚硫酸进行浸泡，所述亚硫 酸的浓度优选为0. lwt% 0. 3wt%，更优选为0. 2wt% 0. 25wt% ；所述浸泡时间优选为 30h 60h，更优选为36h 55h ；所述浸泡温度优选为45°C 55°C，更优选为49°C 53°C。 在浸泡过程中，亚硫酸能够破坏谷物蛋白质的网状结构，有利于淀粉的洗涤和分离。将浸泡后的谷物进行本领域技术人员熟知的粗磨，进行粗磨的目的是将谷物磨 碎，将胚芽分离。按照本发明，所述粗磨的温度优选为40°C 60°C，粗磨后得到的粗淀粉乳 的粒度优选为20目 60目。将粗磨后的混合物过滤即可将胚芽分离。继续对所述粗淀粉如进行本领域技术人员熟知的细磨，进行细磨的目的是将蛋白 质和纤维与淀粉相分离。按照本发明，所述细磨的温度优选为40°C 60°C，细磨后得到的 淀粉乳的粒度优选为150目 300目。将细磨后的混合物进行本领域技术人员熟知的过滤 即可将蛋白质和纤维分离，得到含有直链淀粉和支链淀粉的淀粉乳。得到淀粉乳后，向所述淀粉乳中加入碱溶液，得到淀粉溶液。直链淀粉溶于温度较 高的溶液中，而支链淀粉不溶，因此可以通过过滤将所述直链淀粉与支链淀粉分离。按照本 发明，所述碱溶液优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，更优选为氢氧化钾溶液。所述碱 溶液的用量优选为所述淀粉乳重量的0. 10%，更优选为 10%，最优选为 4%。所述淀粉溶液的温度为40°C 60°C，更优选为45°C 55°C，pH值优选为10 12。得到淀粉溶液后，以孔径为0. 6 y m 1. 5 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述淀 粉溶液，得到的不溶物为支链淀粉，滤液为直链淀粉的溶液。继续对所述滤液以孔径小于 0.6um的微滤膜为过滤介质进行过滤，即可将高分子量的直链淀粉和低分子量的直链淀粉 分离，不溶物为高分子量直链淀粉，滤液为低分子量直链淀粉的溶液。将滤液降温、离心后 即可得到高纯度低分子量直链淀粉。为了提高高分子量的直链淀粉和低分子量的直链淀粉 的分离效果，在进行步骤e)之前，优选将步骤d)得到的滤液的pH值调至9 11。本发明 优选使用盐酸对步骤d)得到的滤液进行pH值的调节。经过步骤d)和步骤e)两次过滤后，高分子量直链淀粉和低分子量直链淀粉均得 以分离，得到高纯度高分子量直链淀粉和高纯度低分子量直链淀粉，纯度均在90%以上。本发明提供的三种淀粉组合物中还包括增塑剂，所述增塑剂的作用是增加加工后 得到的淀粉材料的塑性。为了使得到的淀粉材料具有可食用性，所述增塑剂优选为水或甘 油。与现有技术相比，本发明直接以高纯度直链淀粉为原料，减少了支链淀粉与直链 淀粉混合所带来的不良影响，提高了淀粉材料的性能。同时，本发明将具有不同性能的高分 子量直链淀粉和低分子量直链淀粉进行组合，提高淀粉组合物的加工流动性，使其适合于 不同的加工方式，从而得到不同的淀粉材料，扩大了淀粉在高分子材料领域的应用。为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的淀粉组合物进行详细描 述。实施例1以直链淀粉含量为28wt %的东北地区晚熟玉米为原料，将收获的玉米风干，含水率为14wt%。将10kg玉米浸泡在20L质量浓度为0. 25%的亚硫酸中，50°C浸泡50h ；将浸泡后 的玉米投入搅拌机中进行粗磨，将粗磨后得到的浆料过40目筛后得到粗淀粉乳；将粗淀粉 乳投入搅拌机中进行细磨，将细磨后得到的浆料过200目筛，得到淀粉乳；取5kg淀粉乳，加入0. 15kg质量浓度为5 %的氢氧化钠溶液，得到淀粉溶液，淀粉 溶液的温度为45°C，pH值为10 ；以孔径为1. 5 ym的微孔膜为滤膜进行第一次过滤，用双波 长法对所述滤出物进行检测，其中支链淀粉的含量为85wt% ；在25°C时以二甲基亚砜为溶 剂用凝胶渗透色谱法对所述支链淀粉进行重均分子量测定，其分子量分布区段为160万 180 万；用质量浓度为的盐酸将第一次过滤得到的滤液的pH值调至9，以孔径为 0. 55um的微孔膜为滤膜进行第二次过滤，用双波长法对第二次过滤得到的滤出物进行检 测，其直链淀粉含量为90wt%，在125°C时以二甲基亚砜为溶剂用凝胶渗透色谱法进行重 均分子量测定，其分子量分布区段为40万 60万；将第二次过滤得到的滤液降为室温，然后离心分离，用双波长法对得到的物质进 行检测，其直链淀粉含量为92wt%，在25°C时以二甲基亚砜为溶剂用凝胶渗透色谱法进行 重均分子量测定，其分子量分布区段为3万 5万。实施例2以直链淀粉含量为28wt%的山东、河北和河南的早熟玉米为原料，将收获的玉米 风干，含水率为14wt%。将10kg玉米浸泡在20L质量浓度为0. 25%的亚硫酸中，50°C浸泡50h ；将浸泡后 的玉米投入搅拌机中进行粗磨，将粗磨后得到的浆料过40目筛后得到粗淀粉乳；将粗淀粉 乳投入搅拌机中进行细磨，将细磨后得到的浆料过200目筛，得到淀粉乳；取5kg淀粉乳，加入0. 2kg质量浓度为5 %的氢氧化钠溶液，得到淀粉溶液，淀粉溶 液的温度为50°C，pH值为12 ；以孔径为1. 2 ym的微孔膜为滤膜进行第一次过滤，用双波长 法对所述滤出物进行检测，其中支链淀粉的含量为87% ；在25°C时以二甲基亚砜为溶剂用 凝胶渗透色谱法对所述支链淀粉进行重均分子量测定，其分子量分布区段为180万 200 万；用质量浓度为的盐酸将第一次过滤得到的滤液的pH值调至10，以孔径为 0. 45um的微孔膜为滤膜进行第二次过滤，用双波长法对第二次过滤得到的滤出物进行检 测，其直链淀粉含量为92wt%，在25°C时以二甲基亚砜为溶剂用凝胶渗透色谱法进行重均 分子量测定，其分子量分布区段为18万 20万；将第二次过滤得到的滤液降为室温，然后离心分离，用双波长法对得到的物质进 行检测，其直链淀粉含量为92wt%，在25°C时以二甲基亚砜为溶剂用凝胶渗透色谱法进行 重均分子量测定，其分子量分布区段为5万 6万。实施例3将90kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉、lkg实施例1制备的 分子量为3万 5万的直链淀粉和15kg甘油经混料器预混后，送入注塑机料口，出口温度 120°C时注射得到平顺的样条。对所述样条进行力学性能测试，其拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为90%，注塑收缩率为6%。，弯曲强度为30MPa，缺口冲击强度为100kJ/m2。实施例4将95kg实施例2制备的分子量为18万 20万的直链淀粉、5kg实施例2制备的 分子量为5万 6万的直链淀粉和15kg甘油经混料器预混后，送入注塑机料口，出口温度 120°C时注射得到平顺的样条。对所述样条进行力学性能测试，其拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为98%，注塑收 缩率为9%。，弯曲强度为28MPa，缺口冲击强度为86kJ/m2。实施例5将85kg实施例2制备的分子量为18万 20万的直链淀粉，10kg实施例1制备 的分子量为3万 5万的直链淀粉和15kg水经混料器预混后，送入挤出机料口，出口温度 120°C时挤出平顺的片材样件。对所述片材样件进行力学性能测试，其拉伸强度为24MPa，断裂伸长率为99%，弯 曲强度为26MPa，缺口冲击强度为96kJ/m2。实施例6将80kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉，10kg实施例2制备的 分子量为5万 6万的直链淀粉和15kg甘油经混料器预混后，送入挤出机料口，出口温度 120°C时挤出平顺的片材样件。对所述片材样件进行力学性能测试，其拉伸强度为28MPa，断裂伸长率为115%， 弯曲强度为30MPa，缺口冲击强度为85kJ/m2。实施例7将65kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉、25kg实施例2制备的 分子量为5万 6万的直链淀粉和45kg甘油经混料器预混后，送入挤出机料口，出口温度 120°C时吹膜得到平顺的样件。对所述样件进行力学性能测试，其拉伸强度为30MPa，断裂伸长率为120%。实施例8将55kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉、15kg实施例2制备的 分子量为18万 20万的直链淀粉、30kg实施例2制备的分子量为5万 6万的直链淀粉 和30kg甘油经混料器预混后，送入挤出机料口，出口温度120°C时吹膜得到平顺的样件。对所述样件进行力学性能测试，其拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为120%。实施例9将70kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉、25kg实施例2制备的 分子量为5万 6万的直链淀粉和30kg甘油经混料器预混后，送入流延机料口，出口温度 120°C时流延50°C得到平顺的样件。对所述样件进行力学性能测试，其拉伸强度为22MPa，断裂伸长率为110%。实施例10将60kg实施例1制备的分子量为40万 60万的直链淀粉、5kg实施例2制备的 分子量为18万 20万的直链淀粉、25kg实施例2制备的分子量为5万 6万的直链淀粉 和35kg甘油经混料器预混后，送入流延机料口，出口温度120°C时流延50°C得到平顺的样 件。
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对所述样件进行力学性能测试，其拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为100%。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
一种淀粉组合物，包括90～100重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为100000～999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90％～100％；1～10重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000～90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90％～100％；1～15重量份的增塑剂。
2.根据权利要求1所述的淀粉组合物，其特征在于，所述高分子量直链淀粉按照以下 方法制备a)将谷物浸泡后进行粗粉碎，分离胚芽后得到粗淀粉乳；b)将所述粗淀粉乳进行细破碎，分离蛋白质和纤维后得到淀粉乳；c)向所述淀粉乳中加入碱溶液，形成淀粉溶液，所述淀粉溶液为40°C 60°C；d)以孔径为0.6 y m 1. 5 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述淀粉溶液，得到直链淀粉 溶液；e)以孔径小于0.6 y m的微滤膜为过滤介质过滤所述直链淀粉溶液，得到高分子量直 链淀粉。
3.根据权利要求2所述的淀粉组合物，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢 氧化钾溶液。
4.根据权利要求1所述的淀粉组合物，其特征在于，所述增塑剂为甘油或水。
5.一种淀粉组合物，包括80 90重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；10 20重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ； 1 15重量份的增塑剂。
6.根据权利要求5所述的淀粉组合物，其特征在于，所述高分子量直链淀粉的分子量 为 150000 600000。
7.根据权利要求5所述的淀粉组合物，其特征在于，所述低分子量直链淀粉的分子量 为 20000 50000。
8.一种淀粉组合物，包括60 80重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为100000 999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ；20 40重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000 90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90% 100% ； 10 50重量份的增塑剂。
9.根据权利要求8所述的淀粉组合物，其特征在于，所述高分子量直链淀粉为60 70重量份。
10.根据权利要求8所述的淀粉组合物，其特征在于，所述低分子量直链淀粉为30 40重量份。
全文摘要
本发明提供了一种淀粉组合物，包括90～100重量份的高分子量直链淀粉，所述高分子量直链淀粉的分子量为100000～999999，所述高分子量直链淀粉的纯度为90％～100％；1～10重量份的低分子量直链淀粉，所述低分子量直链淀粉的分子量为10000～90000，所述低分子量直链淀粉的纯度为90％～100％；1～15重量份的增塑剂。本发明还提供了一种淀粉组合物，包括80～90重量份的高分子量直链淀粉；10～20重量份的低分子量直链淀粉；1～15重量份的增塑剂。本发明还提供了一种淀粉组合物，包括60～80重量份的高分子量直链淀粉；20～40重量份的低分子量直链淀粉；10～50重量份的增塑剂。
文档编号C08L3/12GK101914224SQ20101026417
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者侯哲生, 殷敬华 申请人:中国科学院长春应用化学研究所