三聚磷酸钠对醋酸酯淀粉制备工艺的影响

三聚磷酸钠对醋酸酯淀粉制备工艺的影响

任荣生

滨州市汇泽化工有限公司 256800

摘要：多聚磷酸钠(STPP)是一种白色粉末，化学上是na5p3o10，水溶性很强，水溶液是一种弱碱性STP，是食品工业中常用的一种无机反应物，淀粉工业中的品质改性剂、pH改性剂等，STPP是一种磷酸化剂，用于制备易在100 ~ 120℃反应的淀粉钠(VAC)、氢氧化钠和氯化氢 对其进行了乙酰响应效率测试，以了解聚磷酸钠(STPP)对乙酰淀粉性能的影响，并通过响应面设计进行了优化。

关键词：三聚磷酸钠；醋酸酯淀粉；工艺

引言

醋酸酯淀粉的制备工艺，一般是在碱性条件及合适的温度下，加入适量的酯化剂进行酯化反应，工艺的取代度较低。以乙酸乙烯酯为酯化剂，碳酸钠为碱调节剂，在水相条件下制备了醋酸酯淀粉。反应温度为28℃、pH＜8.5时几乎无反应，反应时间从0.5h延长到1h，取代度的增长较慢。因此，探索更加优化的醋酸酯淀粉制备工艺，对工业化生产具有重要意义。乙酸乙烯酯作为酯化剂时，提供酯化作用的同时还具有交联性质，因此以乙酸乙烯酯作为酯化剂，制备醋酸酯淀粉的工艺及其相关特性的研究，越来越受到研究者的关注。三聚磷酸钠是一种易溶于水的白色粉末，水溶液的pH约为8.5~8.8，在食品工业中常作为pH调节剂。本文对添加三聚磷酸钠后，以乙酸乙烯酯为酯化剂制备醋酸酯淀粉的工艺进行了探究，证明了在以乙酸乙烯酯为酯化剂制备醋酸酯淀粉的过程中，添加一定量的三聚磷酸钠，可有效提高淀粉的反应效率，并通过正交实验得到了最优的工艺条件。

1仪器与材料

brabender viscograph-e冷却循环泵S312型恒量热器HH-S pHS-3C型热水炉SHB-B88，循环滤水器电，恒温器，SS250-A5烘干机，傅立叶变换红外光谱电子平衡碎纸机，nicoletis10，shimadzu，日本木薯淀粉，广西农场，明扬生化公司Trp(STP)，PVC，氯化氢钠等，可在市场上买到。

2实验方法

醋酸酯淀粉A的制备用烧杯称取一定量的淀粉配成36%~40%的淀粉乳，置于恒温水浴锅中，开启搅拌，在淀粉乳中加入一定量的三聚磷酸钠，搅拌均匀后，用5%氢氧化钠溶液将淀粉乳调到反应所需的pH值，继续搅拌10min，加入一定量的乙酸乙烯酯，在反应温度下反应一定时间。浆液经中和、洗涤、过滤，烘干，水分约为13%，粉碎过0.15mm筛，得到成品。醋酸酯淀粉B的制备用烧杯称取一定量的淀粉配成36%~40%的淀粉乳，置于恒温水浴锅中，开启搅拌，用5%氢氧化钠溶液将淀粉乳调到反应所需的pH值，继续搅拌10min，加入一定量的乙酸乙烯酯，在反应温度下反应一定时间。浆液经中和、洗涤、过滤、烘干，水分约13%，粉碎过0.15mm筛，得到成品。

3结果与讨论

3.1凝沉性的结果分析

表1是表1中所见的醋酸酯浆液冷凝对比表，浆液的上净体积比为0 #；& b#；c #；在一定条件下，浆液的上净体积百分比越高，随着储存时间的延长，随着白色沉淀物的下沉，水分下降，谷氨酸结构损坏，这是由于溶液重新凝结和沉淀而造成的，称为冷凝， 也就是淀粉凝结现象主要是淀粉分子与结合结构之间的氢键结合，降低了其溶解性；观察浆料状态后24h，原浆料水与浆料边界不清，上清液脏，浆料下浆料不连续，分散成絮体，说明原浆料具有较强的浆料水凝结能力，上清液清晰 淀粉的下糊仍然是均匀的，随着乙酰胺的增加，糊的缩合率降低，这是因为淀粉被酯化，淀粉分子中加入了乙酰、乙酰和羟基对葡萄糖形成了内部氢键，从而阻止了淀粉分子与乙酰的结合，从而阻止了这两种变化的分子聚集，从而增加了乙酰化淀粉的缩合能力，同时也增强了乙酰化淀粉的抗缩合能力。

表1　醋酸酯淀粉的凝沉性对比表

3.2ＫＰＳ添加量对取代度影响

由表2可知：ＫＰＳ添加量为２%时的取代度与未添加ＫＰＳ无明显差异，而当ＫＰＳ添加量为４%和６%时，均产生了显著差异（Ｐ＜０．０５）。这是因为ＫＰＳ添加量增加，其产生的自由基也增加，提高淀粉分子上被活化的羟基数量，取代度增大。同样的ＫＰＳ添加量，反应时间２．０ｈ的取代度显著高于反应时间０．５ｈ。这是因为ＫＰＳ产生的自由基与淀粉分子的接触时间延长，自由基化学活泼性高，在反应体系中能活化淀粉分子上的羟基。随着时间的增加，活化羟基与醋酸酐分子有效碰撞增多，酯化淀粉更易生成，取代度提高。综合考虑，ＫＰＳ添加量４%最为合适。

表2不同添加量ＫＰＳ的取代度

3.3反应pH值与乙酰基含量的关系

固定乙酸乙烯酯的添加量为4%，反应温度为30℃，反应时间为40min，三聚磷酸钠的添加量为3%，考察反应pH值与乙酰基含量的关系，结果见图1。从图1可知，醋酸酯淀粉的乙酰基含量随着pH值的上升呈上升的趋势，pH值为10时达到最高；pH值继续升高，乙酰基含量降低。原因可能是酯化反应是在碱性活化剂的作用下进行的，随着pH值升高，碱性浓度增加，酯化剂能更好地渗入淀粉颗粒的无定型区和晶格之间，破坏淀粉大分子间的氢键，破坏淀粉颗粒的结构，提高酯化反应的活性和酯化剂的利用率，促使酯化剂更容易与淀粉分子中的羟基发生取代反应，提高取代度。但碱浓度过高时，已经接上的乙酰化基团会发生脱落，碱浓度越高，副反应速度会加快，且较高的pH值易使淀粉颗粒表面形成糊化层，阻止酯化剂渗透到淀粉颗粒中，导致反应活性降低。

图1　反应pH值与乙酰基含量的关系

3.4红外谱图的分析

表1是表1中乙酸溶液冷凝的比较表,净体积比为0#;,则 B#;C#;在一定条件下,纸浆的净体积百分比越高,随着储存时间的延长,随着白色降水的减少,水分下降,谷氨酸结构受损,这是由于溶液中的再凝结和降水引起的,称为凝结,即强度凝结现象主要是氢键的结合强度分子与结合结构之间的结合,降低了其溶解度;观察24h后,纤维素与纤维素的界限不清,表面脏污,纤维素下的纤维素不连续,分布在碎片中,说明原料纤维素具有很强的纤维素水凝结性,表面液体的强度仍是均匀的,随着乙酰胺的增加,凝结性降低,因为强度被灭菌,三个样品在波长1000cm-1附近均无特征吸收峰，说明淀粉中未接入磷酯键（‒P）基团，进一步说明STPP与淀粉未发生取代反应。

图2原淀粉和醋酸酯淀粉的红外谱图

结束语

本文以乙酸乙烯酯为酯化剂，氢氧化钠为碱调节剂，添加一定量的三聚磷酸钠，分别改变反应的pH值、反应温度、反应时间，制备得到了醋酸酯淀粉。在添加三聚磷酸钠的条件下，在单因素实验中发现，较低的温度（20℃）就可发生比较明显的酯化反应，确定0.5h为反应的最佳时间。在工业化制备醋酸酯淀粉的过程中，添加一定量的三聚磷酸钠，可以大大节约能耗。

参考文献

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