一种淀粉颗粒的制备和收集方法
【专利摘要】本发明公开了一种淀粉颗粒的制备和收集方法。本发明是先将淀粉经超微粉碎处理，然后制备成一定浓度的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质、高速射流装置处理，再经过超速离心机，在不同转速下离心分离，得到不同尺寸的淀粉颗粒，最后将含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽，添加阳离子表面活性剂，通过设置不同形状或特定图案的极板，在收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。本发明利用超微粉碎结合高速射流处理后的淀粉颗粒，结晶结构破坏明显，活性基团充分暴露，使其与阳离子表面活性剂作用更加容易，收集后得到的不同图案、不同尺寸的淀粉颗粒一次成型、均匀，可在制备功能性淀粉膜、有图案纸张等领域广泛应用。
【专利说明】
一种淀粉颗粒的制备和收集方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种淀粉颗粒的制备和收集方法，属于淀粉化学衍生物的制备技术领域。
【背景技术】
[0002]淀粉是绿色植物通过光合作用生成的一类重要的碳水化合物，主要以颗粒形式沉积在植物的种子、块茎或根部，是人类主要的碳水化合物来源。淀粉资源丰富，价格低廉，又具有可再生性，对淀粉资源的开发以及利用越来越受到广大研究者的关注，目前在食品、造纸、纺织、化工、医药和其它工业中广泛应用。然而由于天然淀粉颗粒大，结构紧密，柔韧性差，加工困难，也极大的限制了淀粉在部分领域的应用。因此，为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用一些物理化学手段对其进行改性处理，从而改变淀粉的天然特性(如:糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等)，使其更适合于一定应用的要求。例如，专利ZL99815309.5公开了一种以两相体系制备淀粉颗粒的方法，通过该方法以可控制方式生产出粒径非常小的淀粉颗粒。ZL200810058701.5公开了一种改性淀粉颗粒的制备方法及其在卷烟纸生产中的应用。
[0003]现有技术中未见有利用将超微粉碎、高速射流、电泳技术相结合来制备和收集淀粉颗粒的公开报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种淀粉颗粒的制备和收集方法，该方法将超微粉碎、高速射流、电泳技术相结合，获得具有良好粒径分布的淀粉颗粒，并可实现对不同粒径尺寸的淀粉颗粒的一次性、快速收集或图案化组装。
[0005]本发明的技术方案如下:一种淀粉颗粒的制备和收集方法，包括以下步骤:
(1)取淀粉，经过超微粉碎处理，得到淀粉样品；
(2)取淀粉样品，配置成淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机离心、对淀粉颗粒的尺寸进行分级，未达标准的继续进行高速射流处理，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入阳离子表面活性剂，开启电泳；
(5)调节电泳槽极板的形状，在收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0006]优选的，所述步骤(I)中超微粉碎时间为l-2h。
[0007]优选的，所述步骤(I)中淀粉溶液的质量浓度小于20%。进一步优选的，淀粉溶液的质量浓度可以是19.5%或19%或18%或17%或16%或15%或14%或13%或12%或11 %或10%。
[0008]优选的，所述步骤(2)中高压均质机处理次数为1-3次。
[0009]优选的，所述步骤(3)中高速射流装置的处理压力设置为:260MPa，处理次数为1-3次。
[00?0]优选的，所述步骤(3)中超速离心机离心的具体方法为:分别在1000rpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心 15_30min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止。沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理的压力和次数同步骤(3)。
[0011]优选的，所述步骤(4)中所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，其用量为电泳槽中胶体粒子质量的0.2-0.4%。
[0012]优选的，所述电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间15_20min，胶体粒子浓度为I.0-1.2mg/ml。
[0013]本发明首先利用超微粉碎的机械作用力破坏淀粉结构，提高淀粉溶解性，制备浓度较高的淀粉溶液，提高效率，再利用高速射流的水射流冲击的压缩粉碎作用、水射流冲击的水楔-拉伸粉碎作用、紊流-空化冲蚀粉碎作用、脉冲射流的水锤作用、颗粒与靶物的冲击粉碎和颗粒与管壁的摩擦粉碎作用，进一步改变淀粉的颗粒形态、粒度、结晶结构等，从而提高其与阳离子表面活性剂的反应活性，再在电泳槽中，通过预先设置好的不同形状或有其上有特定图案的极板，在电场作用下，即可在电泳槽的收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0014]本发明采用超微粉碎预处理淀粉，有效的解决了原淀粉溶解度低的问题，接着结合高速射流进一步处理，得到的淀粉颗粒，结晶结构破坏明显，活性基团充分暴露，使其与阳离子表面活性剂作用更加容易。收集后得到的不同图案、不同尺寸的淀粉颗粒一次成型、均匀，可在制备功能性淀粉膜、有图案纸张等领域广泛应用。本发明相对于现有技术的有益效果还在于:
(1)首次以超微粉碎结合高速射流对淀粉进行处理，其中超微粉碎预处理淀粉，提高淀粉溶解性，解决原淀粉溶解度低的问题，提高后续高速射流的处理效率；
(2)首次在经过高速射流处理后，结合超速离心机对颗粒进行分级处理，得到不同尺寸的淀粉颗粒，操作方便、可行；
(3)首次采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对淀粉颗粒进行作用，并通过设置不同的极板形状，在收集器上得到图案化组装的一定尺寸的淀粉颗粒，得到的成品一次成型、均匀，效果好。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
[0016]实施例1采用以下步骤实现本发明:
(1)取淀粉，超微粉碎处理1.5h，得到淀粉样品；
(2)取淀粉样品，以蒸馏水配置成质量浓度为18%的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理3次，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)设置高速射流装置的处理压力260MPa，将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理2次，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机，分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心30min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入电泳槽中胶体粒子质量的0.4%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，开启电泳；电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间20min，胶体粒子浓度为1.0mg/ml ；
(5)设置电泳槽极板的形状为环状，在方形收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0017]实施例2采用以下步骤实现本发明:
(1)取淀粉，超微粉碎处理1.2h，得到淀粉样品；
(2)取淀粉样品，以蒸馏水配置成质量浓度为10%的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理2次，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)设置高速射流装置的处理压力260MPa，将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理3次，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机，分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心18min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入电泳槽中胶体粒子质量的0.2%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，开启电泳；电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间15min，胶体粒子浓度为1.2mg/ml ；
(5)设置电泳槽极板的形状为三角形，在方形收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0018]实施例3采用以下步骤实现本发明:
(1)取淀粉，超微粉碎处理Ih，得到淀粉样品；
(2)取淀粉样品，以蒸馏水配置成质量浓度为14%的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理3次，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)设置高速射流装置的处理压力260MPa，将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理I次，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机，分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心15min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入电泳槽中胶体粒子质量的0.3%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，开启电泳；电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间18min，胶体粒子浓度为1.lmg/ml ；
(5)设置电泳槽极板的形状为正方形，在方形收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0019]实施例4采用以下步骤实现本发明:
(I)取淀粉，超微粉碎处理1.5h，得到淀粉样品； (2)取淀粉样品，以蒸馏水配置成质量浓度为12%的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理2次，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)设置高速射流装置的处理压力260MPa，将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理2次，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机，分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心25min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入电泳槽中胶体粒子质量的0.25%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，开启电泳；电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间15-20min，胶体粒子浓度为1.0mg/ml ；
(5)设置电泳槽极板的形状为长方形，在方形收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
[0020]实施例5采用以下步骤实现本发明:
(1)取淀粉，超微粉碎处理2h，得到淀粉样品；
(2)取淀粉样品，以蒸馏水配置成质量浓度为8%的淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理I次，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中；
(3)设置高速射流装置的处理压力260MPa，将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理3次，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机，分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm 转速下离心20min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止，得到不同尺寸的淀粉颗粒；
(4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽中，在电泳槽中加入电泳槽中胶体粒子质量的0.35%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，开启电泳；电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间20min，胶体粒子浓度为1.lmg/ml ；
(5)设置电泳槽极板的形状为菱形，在方形收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。
【主权项】
1.一种淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)取淀粉，经过超微粉碎处理，得到淀粉样品； (2)取淀粉样品，配置成淀粉溶液，将淀粉溶液经高压均质机均质处理，使淀粉颗粒充分分散在水溶液中； (3)将步骤(2)经过高压均质机均质处理的淀粉溶液用高速射流装置处理，得到处理后的淀粉溶液，再将处理后的淀粉溶液经超速离心机离心、对淀粉颗粒的尺寸进行分级，未达尺寸标准的继续进行高速射流处理，最终得到含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液； (4)将步骤(3)得到的含有不同尺寸淀粉颗粒的淀粉溶液引入电泳槽，在电泳槽中加入阳离子表面活性剂，开启电泳； (5)调节电泳槽极板的形状，在收集器上得到图案化组装的、具有不同尺寸的淀粉颗粒。2.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(I)中超微粉碎时间为l_2h。3.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(I)中淀粉溶液的质量浓度小于20%。4.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(2)中高压均质机处理次数为1-3次。5.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(3)中高速射流装置的处理压力设置为:260MPa，处理次数为1-3次。6.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(3)中超速离心机离心的具体方法为:分别在 I OOOOrpm、20000rpm、30000rpm、40000rpm、50000rpm、60000rpm转速下离心15-30min，取每次离心后得到的上清液，每次离心后，离心机底部的沉淀返回高速射流装置进行高速射流处理，直至再次离心后无沉淀为止。7.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述步骤(4)中所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，其用量为电泳槽中胶体粒子质量的0.2-0.4% ο8.根据权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法，其特征在于:所述电泳条件为:正负极间距20cm，电压60V，通电时间15_20min，胶体粒子浓度为1.0-1.2mg/ml。9.采用权利要求1所述的淀粉颗粒的制备和收集方法制备和收集得到的淀粉颗粒用于制备功能性淀粉膜或有图案纸张。
【文档编号】C08B30/02GK105924656SQ201610313674
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】夏文, 李积华, 王飞, 魏晓奕
【申请人】中国热带农业科学院农产品加工研究所