[发明专利]改性淀粉及其制作方法

说明书

本发明涉及含有一定量电解质的改性淀粉和制备该改性淀粉的方法。

已经知道，将植物产品中得到的含有一定量水分的天然淀粉，放在一个密闭容器中升高温度并借此提高了压力的情况下进行处理，可以使其形成一种熔融物。这一过程可以方便地用一个注塑机或挤压机来实现。将淀粉加到位于旋转往复式螺杆上面的料斗内。进料沿螺杆向顶端移动。在此过程中，物料的温度靠环绕筒体外部的加热器或靠螺杆的剪切作用来提高。颗粒料从进料区加入，继而进入压缩区，并在此过程中逐渐熔融。然后物料通过计量区，在此处物料进一步增塑，当熔融物到达螺杆的顶端时它已完全均质化。从顶端出来的熔融物料可以用注塑法或挤压法或其他已知的技术进一步处理，以使热塑性熔融物成为成形的制品。

欧洲专利申请84        300        940.8号（公开号118        240）中阐述了一种生产改性淀粉的方法。为此，将淀粉加热到其熔融温度和玻璃化转变温度以上，使淀粉发生吸热转变。其结果是，淀粉颗粒开始熔融和淀粉分子结构发生了无序化，因此得到一种改性淀粉。术语“改性淀粉”是指用这种热塑熔融成形法得到的淀粉。

虽然这种改性淀粉可以应用于注塑工艺和挤压工艺，但已经发现，用含有直接与淀粉分子结合的磷酸基团的淀粉颗粒制成的模塑制品（例如用马铃薯淀粉制作的）质量很不一致，其表面常常出现缺陷，并且加工后物料的延伸性较低。

通常，加工的难易程度随淀粉的产地和采收时间而不同。

已经发现，按照本发明的方法处理时，含有结合磷酸基团的淀粉，不管淀粉的产地和采收时间是否相同，都显示出良好的可重复性。

此外，还发现按照本发明的方法处理含有磷酸基团的淀粉时，所获的物料在模塑制件中的目视缺陷要少得多，并且它的延伸性也较高，并且可以在恒定的和确定的温度和压力下使这种淀粉改性。按照本发明方法制得的淀粉物料也显示出可重现的流动特性，因此，由于加工性能的改善，可使有缺陷的制品减少到最低限度，而且，如有必要，可以省去后续的质量控制步骤。按照本发明，还可以预测和准确地控制物料加工和熔融物形成的最佳温度。

人们知道，在某些天然淀粉中（例如马铃薯淀粉），含有多种与阳离子（例如钙、钾、或氢离子）缔合在一起的磷酸基团。这些磷酸基团的浓度，亦即在每一个无水葡萄糖单位（AGU）的淀粉分子中含有的磷酸基团的摩尔数，对于不同的淀粉品种来说差异很大。对马铃薯淀粉而言，用标准方法测得的浓度约为每200至400个无水葡萄糖单位中有一摩尔的磷酸基团。

与淀粉分子结合的磷酸基团实质上是一种磷酸酯基，其化学式为

淀粉（M²⁺，M⁺，H⁺） （Ⅰ）

其中的M²⁺表示一种二价阳离子，多数情况是Ca²⁺或Mg²⁺;M⁺表示一种一价阳离子，多数情况是Na⁺或K⁺;H⁺是质子。

在化学式（Ⅰ）中，一摩尔磷酸基团的当量数为2。一摩尔M²⁺的当量数为2;一摩尔M⁺和H⁺的当量数皆为1。在本文中，一个当量数相当于一摩尔的离子电荷。

从上面的化学式（Ⅰ）可以看出，每一摩尔电离的磷酸基团总是有二个当量的阳离子和（或）质子。但是，每一摩尔磷酸基团中的M²⁺，M⁺或H⁺，它们的当量数可以从0到2之间变化。因此，一个二价离子，M²⁺，可以同一个或二个磷酸基团相缔合。

现在已经发现，在淀粉的热塑加工中形成的熔融物的性质对于由此熔融物制得的最终成型产品的性质来说是很重要的。

还意外地发现，用含有结合磷酸基团的淀粉（特别是马铃薯淀粉）所制得的熔融物，假如在其中上述的阳离子和质子的相对浓度（以每摩尔磷酸基团的当量数来表示）处于以下限定的范围内时，可以具有最佳的性质：

eq.M²⁺∶M⁺∶H⁺＝（0.0-1.9）∶（0.0-0.9）∶（0.0-1.4）

其中M²⁺最好是阳离子Ca²⁺或Mg²⁺或者是它们的混合物，

M⁺最好是Na⁺或K⁺或它们的混合物，