低粉尘易分散黄原胶及其制备方法与流程

本发明涉及生物化工领域，具体地说，涉及一种低粉尘易分散黄原胶及其制备方法。

背景技术：

1、黄原胶是食品工业中理想的增稠剂、悬浮剂、乳化剂和成型剂，在某些苛刻条件如高温、高盐、低ph等情况下，黄原胶的性能比明胶、cmc(羧甲基纤维素)、瓜儿豆胶等现行食品添加剂更具优越性，广泛应用于乳制品、饮料、方便食品、冷冻食品中，目前市场对黄原胶的需求持续增加。

2、黄原胶在使用时应尽量做到充分水合，否则难以充分发挥它在增稠，悬浮等方面的功能特性。黄原胶在水中的溶解会经历两个阶段，首先是溶胀过程，即水分子渗入黄原胶内部使其体积膨胀，然后才是溶胀的黄原胶均匀分布在水中达到完全溶解。由于黄原胶具有较强的亲水性能，当进入水中时它的最外层与水接触，立即吸收大量水分膨胀形成胶团，从而阻止其它水分子进入内部，形成内部不能溶解的“鱼眼”而影响溶液本身的粘度和流变性能。特别是当黄原胶产品中粒径较细小的微粉存在的情况下，黄原胶的结团现象更为明显。这给其实际应用带来很大的影响，特别是对于有快速溶解和增稠起粘需求的领域，应用受到明显的限制。

3、针对黄原胶溶解过程结团的技术难题，为改善其实际应用性能，国内研究人员进行了大量探索性研究，现有技术手段很难进一步提升黄原胶的分散和溶解性能，同时也无法对产品粘度的提升产生贡献。如cn102219912b采用的造粒方法是使用一定比例的水重新粘合粉体黄原胶，简单直接，增加了颗粒黄原胶的比表面积，有助于改善黄原胶的分散和溶解。但实际上该方法并未改变黄原胶本身的任何特性，也没有额外增加其它辅助成分，因此改善效果有限，对于黄原胶表观粘度也没有影响。cn102220393a在黄原胶粉碎时加入质量浓度0.3～0.7％的单甘酯与黄原胶共粉碎，这是纯物理混合。单甘酯含有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基，因而具有良好的表面活性，但仅靠单独的干法物理混合，实际难以将其功能发挥到极致。cn113430237a在制备速溶黄原胶的过程中，加入了大量(10％重量比)的麦芽糊精作为粘合剂，虽可提高产品分散和溶解速度，但实际上严重降低了最终成品中黄原胶的纯度和比例。此外，蔗糖脂肪酸酯也常作为乳化剂，用来改善黄原价溶解性能，但其最终分散速度有一定的不足，此外对黄原胶产品本身的表观粘度提升也无效果。

4、酪蛋白酸钠亦称酪朊酸钠、酪蛋白钠、酪酸钠或干酪素，是牛乳中主要蛋白质酪蛋白的钠盐，是一种安全无害的增稠剂和乳化剂。酪蛋白酸钠营养价值很高，因此也常被作为营养强化剂食用。聚甘油脂肪酸酯(polyglyceryl ester of fatty acid)是一系列产品的总称，又名聚甘油酯(pgfe)、聚甘油单聚脂肪酸酯、脂肪酸聚甘油酯。特点是有较多亲水羟基。聚甘油酯的乳化性能比单甘油酯优越得多，原因就在于聚甘油酯有更多亲水性羟基；其亲水性随甘油聚合度增加而增强，亲油性随脂肪酸烷基不同而不同，可通过改变聚甘油聚合度、脂肪酸种类及酯化度，得到一系列hlb值(亲水亲油平衡值)1～20，从亲油性到亲水性不同性能聚甘油酯产品，以满足各种用途。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低粉尘易分散黄原胶及其制备方法。

2、实际研究中发明人意外地发现，酪蛋白酸钠对于提升黄原胶的分散和溶解性能是有帮助的，具体表现为：加入一定量的酪蛋白酸钠获得的黄原胶产品，其表观粘度有所提升，分散速度明显加快，溶解起粘时间明显提前，且如此操作获得的产品有淡淡的乳香味，在感官方面更易受到人们的青睐。

3、为进一步提升黄原胶的分散和溶解性能，发明人经过对食品领域的常用乳化剂进行筛选，确定了一类特定hlb值的聚甘油脂肪酸酯。经过对其使用条件的摸索和验证，获得了分散和溶解速度更快，溶解后无鱼眼或极少鱼眼，且继续搅拌即能快速溶解的黄原胶产品。该产品乳化剂添加比例低，分散和溶解速度快，操作简单。相对于普通粉体，其表观粘度有所增加，粉尘量极低且感官味道宜人，易受到更多使用者的青睐。

4、为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种低粉尘易分散黄原胶的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)按质量(1～5):(3～8)称取酪蛋白酸钠和聚甘油脂肪酸酯，按照料液比(4～13)：(10～45)加入60-85％v/v的食品级乙醇溶液进行溶解，溶解温度50～75℃，然后经过胶体磨处理为呈浅黄色至白色的乳化液；

6、其中，所述聚甘油脂肪酸酯的hlb值为2.0～11.0，优选2.5～8.0；

7、(2)将经过粉碎至粒径≤0.18mm(约80目)的黄原胶粉体投入至湿法制粒机内进行搅拌剪切；

8、(3)将步骤(1)的乳化液加至上述湿法制粒机内，继续搅拌剪切得到细颗粒状物料；其中，乳化液的加入量按酪蛋白酸钠计，与黄原胶的质量比为(1～5):1000；

9、(4)将步骤(3)的细颗粒状物料经负压传送转移至沸腾制粒机中，于75±5℃烘干至物料含水量≤13％；

10、(5)烘干后的物料分别以40目(0.425mm)和80目(0.18mm)粒径的两层震动筛网为上下层进行分离，得到0.180mm≤粒径≤0.425mm的低粉尘易分散黄原胶产品。

11、所述聚甘油脂肪酸酯可选自聚甘油硬脂酸酯、聚甘油异硬脂酸酯、聚甘油油酸酯、聚甘油月桂酸酯、聚甘油棕榈酸酯、聚甘油肉豆蔻酸酯、聚甘油辛酸酯、聚甘油癸酸酯、聚甘油辛癸酸酯、聚甘油蓖麻醇酸酯及聚甘油椰油脂酸酯等中的至少一种或其组合。

12、进一步地，所述方法还包括：将步骤(5)中粒径＜0.180mm的细粉，以及粒径＞0.425mm且经过二次粉碎至≤0.180mm的细粉进行混合，进行二次湿法造粒和筛分得到低粉尘易分散黄原胶产品。

13、第二方面，本发明提供按照所述方法制备得到的低粉尘易分散黄原胶产品。

14、本发明采用离子型表面活性剂酪蛋白酸钠和非离子型表面活性剂聚甘油脂肪酸酯混合作为黄原胶促分散溶解材料，二者均具有亲水基团和疏水基团。不同的亲水基团和疏水基团比例，决定了表面活性剂的亲水亲油平衡值(hlb值)。其中亲水基团通过与水分子形成氢键而显示强亲和力。而疏水基团与水分子只能通过范德华力进行结合，其亲和力较弱。酪蛋白含有大量吡咯环结构的脯氨酸残基，且较集中地分布在肽链上，因而限制了蛋白质二级结构中α-螺旋和s-片层等有序结构的形成，致使酪蛋白随机卷曲；又因残水残基的分布不均匀和n-末端最初40～50个氨基酸的聚集，从而具有独特的双亲性，呈现出很好的表面活性剂特性。

15、聚甘油脂肪酸酯具有大量的亲水性羟基，且其亲水性随甘油聚合度增加而增强，亲油性随脂肪酸烷基不同而不同，所以通过改变聚甘油聚合度、脂肪酸种类及酯化度，可得到一系列hlb值，从亲油性到亲水性不同性能的聚甘油酯产品，以适于各种特殊用途。

16、本发明先将酪蛋白酸钠与特定hlb值的聚甘油脂肪酸酯进行物理混合并溶解于特定浓度的乙醇溶液中，既考虑到两种物质的大量亲水亲油基团在促进黄原胶溶解过程中发挥的作用，又兼顾两种物质在极性溶剂中的溶解问题，同时便于后期与黄原胶产品充分结合。制备获得的乳状溶液，在与黄原胶混合过程中，先与黄原胶湿法造粒过程中充分混合，并使部分黄原胶产品经过局部粘合，形成带有部分孔洞的微小颗粒，从而形成本产品。

17、在本发明的黄原胶产品溶解过程中，离子型表面活性剂酪蛋白酸钠会形成疏水基彼此结合的胶束内核，该内核可进一步结合黄原胶的侧链基团。而水化的表面活性剂极性基团可以在胶束表面形成外壳，为维持表面活性剂胶束的电荷中性，还会在胶束外壳表面形成一层由反离子组成的扩散双电层，这有助于黄原胶在水溶液中结构的进一步改变。同时，酪蛋白酸钠的大分子蛋白可以在黄原胶液珠表面吸附以起到空间阻碍作用；作为非离子型的表面活性剂，聚甘油脂肪酸酯则会在外围通过羟基结合水形成胶束外壳。这两种表面活性剂共同作用，一方面在黄原胶的溶解过程中通过胶束内核达到增溶的目的，另一方面通过与黄原胶分子争夺外层的游离水，从而减缓其在溶解过程中由于外层形成水膜而阻止水分子继续进入内部与黄原胶水合的作用。

18、同时，经过湿法造粒，黄原胶本身的晶体结构发生变化，在晶体表面形成了微小的水分子通道，也有助于水分子缓慢释放而与黄原胶晶体接触，从而改善其分散和溶解性能。

19、此外，实际研究中发现，当选用的聚甘油脂肪酸酯的hlb值＞8.0之后，其对黄原胶分散溶解性能的改善作用有所降低，特别是当其hlb值＞11.0之后，其促进黄原胶分散溶解的效果更差，即使与酪蛋白酸钠复配使用，效果仍不理想。这可能由于酪蛋白酸钠与聚甘油脂肪酸酯在复配过程中的hlb值遵循加和性，当聚甘油脂肪酸酯hlb＞11.0之后，其加和hlb值已接近或超过相应的临界点，整体表面活性剂成分变得极易亲水，从而使得表面活性剂与黄原胶过度争夺水分子，从而影响了黄原胶本身的溶解性能。

20、综上，表面活性剂的加入对黄原胶本身增稠和稳定等性能方面无不良影响，同时酪蛋白酸钠本身具有一定的粘度，其作为表面活性剂使用，在一定程度上对黄原胶产品粘度的增强有一定的效果。两种表面活性剂的共同使用，使黄原胶的分散和溶解性能得到了明显的改善。

21、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

22、本发明采用酪蛋白酸钠与特定hlb值的聚甘油脂肪酸酯，共同与黄原胶进行混合并通过一定的手段进行二次造粒，可降低粉料中细粒径的比例从而降低粉尘量，同时可有效提高黄原胶的分散和溶解性能，工艺和配方简单方便，利于生产放大。获得的黄原胶产品可更方便的应用于市售调味酱料、乳品、汤料、饮料特别是固体饮料、肉制品、烘焙产品及各类食品行业。控制其粒度在一定范围内，还可将大颗粒返回粉碎，细小粒径副产品进行二次造粒，以进一步降低制备过程中的损失，易于放大化生产。