浓碱湿法变性淀粉的制备工艺分析

□ 刘孝雷 中粮生化能源（公主岭）有限公司

传统的湿法变性淀粉制备工艺有着诸多缺陷。通过研究其反应原理发现，浓碱的使用能够改善传统制备工艺的缺陷。基于此，对浓碱释法变性淀粉制备工艺进行探究有着重要意义。

1 技术背景

1.1 传统变性淀粉制备工艺

变性淀粉的生产工艺主要有滚筒干燥法、干法以及湿法，工业应用普遍采用湿法生产工艺。湿法制备变性淀粉的工艺主要是将试剂加入到浓度为20%～40%的淀粉乳中，加2.5%～3.5%质量浓度的氢氧化钠溶液；将试剂调至碱性，使淀粉活化并在特定温度下反应，注意温度需低于60 ℃。当反应条件达到相关要求后，淀粉仍维持原有的颗粒状态，之后对其进行过滤,、水洗并干燥，即可得到变性淀粉[1]。

1.2 传统变性淀粉制备工艺的不足

湿法制备变性淀粉的关键点是保持良好的淀粉颗粒状，不让其受到高碱性和高温条件的影响，避免出现糊化与膨胀，进而方便后续的清洗与过滤作业，保证变性淀粉的产品质量。传统的湿法制备变性淀粉的工艺需采用浓度较低的氢氧化钠溶液，主要是防止浓碱使淀粉颗粒糊化、膨胀；但是稀碱的运用虽然有效避免了淀粉颗粒的膨胀与糊化，但严重降低了工艺的生产效率，产生了大量的污染物。因此，传统湿法制备变性淀粉的工艺已逐渐不再满足国家对节能降耗、清洁生产的要求。

1.3 传统变性淀粉制备工艺原理

湿法化学反应主要包含交联、醚化、酯化、酸化以及氧化反应。在碱性试剂中淀粉作为弱离子交换剂被解离后会使淀粉分子携带负电，引发分子的互相排斥，使淀粉颗粒膨胀、糊化。膨胀糊化的淀粉颗粒会对周边的淀粉结晶分子体产生作用力，扭曲周边的淀粉分子结晶，并使其处于最佳的糊化膨胀状态。因此，在碱性条件下，淀粉具有较高的反应活性。湿法制备变性淀粉的工艺会借助氢氧化钠溶液对反应体系进行调节，使变性反应发生在碱性状态下；但浓碱的加入会使水中的淀粉极易糊化，无法进行正常的工业化生产与制备。因此，借助浓碱活化淀粉并中和淀粉易导致淀粉糊化的问题始终是变性淀粉制备工艺的技术难点和技术瓶颈。

2 浓碱湿法变性淀粉的制备工艺

2.1 浓碱湿法变性淀粉的制备工艺步骤

为解决上文所述的技术不足和技术缺点，解决传统工艺生产过程中排污量较大、耗水量较多的问题。相关研究机构发明了浓碱湿法变性淀粉的制备工艺。浓碱湿法变性淀粉的制备工艺主要包含下列步骤。①将水与淀粉均匀混合或将膨胀抑制剂、水以及淀粉均匀混合得到淀粉乳。②在高速搅拌或高速匀质条件下向淀粉乳中缓缓添加5%～50%质量浓度的氢氧化钠溶液，保持并调整反应体系的pH，加入改性剂并均匀混合；保持温度条件和反应条件，得到相应的反应产物；同时将高速搅拌与高速匀质的转速调节到20 000 rpm左右。③将反应产物的pH调节至中性。通过过滤、清洗以及干燥作业得到变性淀粉。

2.2 浓碱湿法变性淀粉的制备工艺的注意事项

上述制备工艺中所叙述的淀粉主要包含芭蕉芋淀粉、蜡质玉米淀粉、西米淀粉、绿豆淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉以及玉米淀粉；膨胀抑制剂通常为碳酸钠、氯化钠和硫酸钠，若反应得到的变性淀粉为阳离子淀粉、酯化淀粉或交联淀粉,需要将膨胀抑制剂加入到淀粉乳当中。改性剂通常为三氯二羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙烷、三聚磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、正磷酸硫酸盐酸、乙酸乙烯酯、己二酸杆、乙酸酐、过氧化氢、次氯化钠三氯氧磷或三偏磷酸钠，也可将其混合使用。第二项步骤中说到的温度条件为30～60 ℃，持续时间为24 h以内。第三项步骤中叙述的将pH值调至中性，通常需要借助硫酸或盐酸对试剂pH值进行调节。

2.3 浓碱湿法变性淀粉的制备工艺的优势

与传统的变性淀粉制备工艺不同，浓碱湿法变性淀粉制备工艺借助高速搅拌或高速匀质将浓碱快速打散，解决了传统制备工艺中加入浓碱会引发的淀粉颗粒糊化与膨胀的技术难题。浓碱湿法变性淀粉的制备工艺借助一定浓度的浓碱提升了反应利用效率以及生产能力，有效减少了工业污染物的排放量，降低了制备过程的化学品使用量，有效降低了工艺生产成本；尤其在浓碱制备三氯氧磷或三偏磷酸钠交联淀粉、双氧水氧化或次氯酸钠淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉以及酸降解淀粉等方面，极大地提升了制备的反应效率，有效实现了高产、节水、高效环保的战略目的。

3 结论

综上所述，传统的湿法变性淀粉的制备工艺的生产效率较低且容易产生大量的污染物，无法满足新形势下国家节能降耗、清洁生产的要求。浓碱湿法变性淀粉的制备工艺借助高速搅拌或高速匀质解决了淀粉颗粒糊化与膨胀的技术难题，充分提高了生产效率，有效降低了生产成本。