专利名称：一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法
技术领域：
本发明涉及以瓜尔胶片为原料的一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法。
背景技术：
瓜尔胶豆[Cyamopsis tetragonoloba]，是一种生长在印度西北部和巴基斯坦的热带豆科作物。在印度和巴基斯坦瓜尔胶豆被用作食粮已有上千年的历史。
瓜尔胶片[Guar gum split]是瓜尔豆的种子经机械破碎，去皮后瓜尔豆种子的胚乳部分。
瓜尔胶粉[Guar gum powder]是瓜尔胶片经过熟化处理，粉碎后得到的可溶于冷水的乳白色粉末。它的主要成分是半乳甘露聚糖[Galactomannan]。
半乳甘露聚糖是一种高分子胶体多糖。这种多糖分子中包含64％的甘露糖[mannose]和36％的半乳糖[galactose]。
其中的甘露糖单元通过β-1，4糖苷键联结，形成一条长链，半乳糖单元通过α-1，6糖苷键联结在甘露糖链上。其结构式见图1。半乳甘露聚糖分子上有很多羟基，在水溶液中这些羟基能够与水分子发生水合作用，形成粘稠的胶状溶液。
瓜尔胶粉是一种高蛋白质、高纤维素的天然植物加工产品，是已知的天然水溶性天然高聚物中分子量最大，粘度最高的一种。瓜尔胶粉中的半乳甘露聚糖分子量通常约为220,000道尔顿，1％的水溶液粘度达到3,000～6,000mPaS。瓜尔胶粉是一种有效的增稠剂、水吸收剂和润滑剂，它的水溶液还具有耐热、耐酸、耐搅拌、性能稳定的特性。瓜尔胶粉作为食品添加剂在食品工业中具有广泛的应用。典型的应用例子如下冷冻食品防冰渣产生，增加冻化稳定性；烘烤食品保持湿度，改进质地；饮料改进口感，稳定颗粒悬浮；
方便面提高面条韧性，改进口感；宠物食品增加油滑感，保持湿度。
瓜尔胶在其他工业领域也有广泛应用。例如在石油和天然气钻采中用作油田压裂液，在纺织染整中用作印花糊料等等。
没有经过加工的瓜尔豆种子的胚乳细胞中的半乳甘露聚糖通过多糖长链上羟基的氢键紧密结合在一起，形成一定的结晶区，水分子很难渗透到结晶区里。并且在多糖的外面还有一层网络状纤维素质的细胞壁包裹着。因此未经加工的瓜尔豆中多糖成分通常难溶于冷水，不能方便地使用。对瓜尔胶粉进行加工的目的就是，对瓜尔胶片进行熟化处理，破坏瓜尔胶片中多糖长链之间的氢键，并通过碾压，粉碎等手段破坏细胞壁，使其中的多糖成分易溶于水。
瓜尔胶粉的传统制造方法包括瓜尔胶片热水熟化，碾压，干燥，粉碎，筛分等工序。其工艺条件如下熟化条件瓜尔胶片100份 95℃的热水90份熟化温度90℃熟化时间60min干燥条件常压 干燥温度120～140℃ 干燥时间8～12min粉碎普通打粉机粉碎至120目这种制造方法存在以下缺陷热水熟化，水温高，时间长；常压干燥，干燥温度高。瓜尔胶中的多糖成分长时间处在高温高湿的条件下，易引起多糖长链断裂，造成瓜尔胶粉粘度损失。用这种方法制造的瓜尔胶粉1％的水溶液粘度仅为3,800～4,400mPaS。三辊机碾压和普通打粉机粉碎，不仅细度低，而且因为瓜尔胶胚乳细胞的细胞壁破碎不完全，所以这种方法制得的瓜尔胶粉粘度释放慢，水不溶物含量高。通常水不溶物含量都在20％以上。
发明内容
本发明的目的是提供一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法。该方法针对传统方法存在的问题进行了适当的改进。
实施本发明的关键在于瓜尔胶片经过催化温水熟化，三辊机碾压，超级研磨机精细研磨，真空干燥，超声粉碎机打粉，震动筛筛分，包装即得成品纳米级瓜尔胶粉。
瓜尔胶片的催化温水熟化本发明采用温水熟化工艺，水量为瓜尔胶片重量的60～90％，水温为50～70℃，熟化时间为30～90min。低温熟化可以减少瓜尔胶的多糖分子长链溶胀，崩解，从而有效地降低熟化过程引起的瓜尔胶的粘度损失。为了保证低温条件下熟化能够顺利进行，本发明应用了一种熟化促进剂PRT-1进行催化熟化，其添加量为瓜尔胶片重量的1～2％。熟化促进剂PRT-1是一种可溶性钙盐，如CaCl2、Ca(SCN)2。它能够促进水分子渗透到瓜尔胶的多糖成分的结晶区，促进瓜尔胶的多糖成分的长链上的羟基进行水合作用，从而破坏结晶区分子之间紧密联结的氢键，达到瓜尔胶多糖的去结晶化、熟化的目的。另外，为了防止熟化及后续加工过程中细菌和霉菌等微生物对瓜尔胶的生物降解，本发明在熟化的水里还添加了瓜尔胶片重量的0.5～1％的杀菌剂GMD-1。杀菌剂GMD-1是一种高级烷烃季铵盐，如三乙基十二烷基氯化铵。它具有广谱、高效的杀菌特性，能够有效地杀死瓜尔胶片上携带的霉菌和熟化水中的细菌等微生物，从而有效地防止了瓜尔胶在熟化及后续加工工序中可能发生的微生物降解。
三辊机碾压熟化后的瓜尔胶片经三辊机碾压成薄片状。
超级研磨机精细研磨鉴于三辊机只能对瓜尔胶片进行浅表层次的破碎，本发明在三辊机碾压工序后，还使用一种超级研磨机进行精细研磨。它能够达到对瓜尔胶胚乳细胞的细胞壁完全破碎。经过这种方法加工的瓜尔胶粉，其中的多糖成分在水中能快速、充分地释放出来，从而制得的瓜尔胶粉产品具有粘度高和水不溶物含量低的特点。
真空干燥本发明采用真空干燥工艺为，真空度45～75kPa，干燥温度70～90℃。从磨粉出来的含水75％以上的湿料经4～6min干燥，干燥后的干料含水率可达到小于等于13％。真空干燥可以降低瓜尔胶在干燥过程中的氧化。所以该工艺具有干燥过程瓜尔胶产品粘度损失低，产品色泽好的特点。
超声粉碎机打粉鉴于使用普通打粉机打粉，粉体细度只能达到120目，本发明采用了一种超声粉碎机打粉。经过干燥去湿后中间产品经过这种粉碎机打粉后，细度能够达到400目以上。
振动筛筛分和包装瓜尔胶粉经过超声粉碎机打粉后，通过振动筛进行筛分，振动筛出来的粉体及时分批、分级包装。
本发明高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法，采用了熟化促进剂催化温水熟化工艺；超级研磨机精细研磨；真空干燥以及超声粉碎机打粉，振动筛筛分，制得的瓜尔胶粉达到纳米级，具有颗粒细，易溶于水，粘度高，水不溶物含量低的特点，制得的成品细度达到400目以上，粘度达到5600mPaS(1％wt水溶液)以上，水不溶物小于15％的优质瓜尔胶粉。
图1为瓜尔胶多糖分子的结构式，图2为纳米级瓜尔胶粉生产工艺流程示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法工艺条件熟化条件 瓜尔胶片100份 60℃的热水70份熟化促进剂CaCl21份杀菌剂 三乙基十二烷基氯化铵 0.5份熟化温度65℃ 熟化时间45min干燥条件 真空度60kPa 干燥温度80℃干燥时间6min出料含水率12％粉碎 超声粉碎机粉碎至400目方法将1份CaCl2和0.5份三乙基十二烷基氯化铵溶于70份60℃的热水中，搅匀，备用。瓜尔胶片100份，投入捏合机，开启搅拌，将上述制备好的溶液均匀喷洒在瓜尔胶片上，密闭捏合机，启动捏合机恒温装置，维持65±1℃，熟化45min，出料，熟化后的瓜尔胶片先用三辊机均匀碾压，碾压后的碎片进入超级研磨机精细研磨，研磨机出来的含水70％左右的湿粉经过真空干燥器，在真空度为60kPa，干燥温度为80℃的条件下干燥6min，干料的含水率等于12％，再引入超声粉碎机中打粉，然后通过400目的振动筛筛分。得到粘度为5760mPaS(1％的水溶液)，水不溶物含量为14％的乳白色的瓜尔胶粉。
实施例2高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法其工艺过程同实施例1，不同之处在于熟化条件为瓜尔胶片 100份 50℃的水 65份熟化促进剂Ca(SCN)22份杀菌剂 三乙基十二烷基氯化铵 0.5份熟化温度为50℃ 熟化时间为60min得到粘度为5860mPaS(1％的水溶液)，水不溶物含量为13％的乳白色的瓜尔胶粉。
权利要求
1.一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法，其特征是瓜尔胶片经过催化温水熟化，三辊机碾压，超级研磨机精细研磨，真空干燥，超声粉碎机打粉，振动筛筛分，包装即得成品纳米级瓜尔胶粉，催化温水熟化工艺水量为瓜尔胶片重量的60～90％，水温为50～70℃，熟化时间为30～90min；催化熟化工艺中使用了熟化促进剂，其用量为瓜尔胶片重量的1～2％；熟化工艺中还添加了杀菌剂，其用量为瓜尔胶片重量的0.5～1％，真空干燥工艺真空度为45～75kPa，干燥温度为70～90℃，干燥时间为4～6min，干燥后干料的含水率小于等于13％，超声粉碎机打粉后物料细度达到400目。
2.根据权利要求1所述的一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法，其特征是成品纳米级瓜尔胶粉分子量约为220,000道尔顿，水不溶物小于15％，瓜尔胶粉1％的水溶液粘度达到5,600mPaS以上。
3.根据权利要求1所述的一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法，其特征是，催化熟化工艺中使用的熟化促进剂为可溶性钙盐，如CaCl2、Ca(SCN)2，添加的杀菌剂为高级烷烃季铵盐，如三乙基十二烷基氯化铵。
全文摘要
本发明涉及以瓜尔胶片为原料的一种高粘度纳米级瓜尔胶粉的制造方法,其特征是瓜尔胶片在一种熟化促进剂的作用下温水熟化,经过碾压,超级研磨机的研磨,真空干燥,超声粉碎机的粉碎,过筛等工序制得高粘度纳米级瓜尔胶粉。该方法制得的瓜尔胶粉具有颗粒细,易溶于水,粘度高,水不溶物含量低的特点。
文档编号C09F1/00GK1367216SQ0211271
公开日2002年9月4日 申请日期2002年3月4日 优先权日2002年3月4日
发明者谈玉琴, 钱伯良, 郑建龙, 徐渭春 申请人:无锡金鑫科技有限公司