一种以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺

摘要

一种以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺，通过控制淀粉水分在负压状态下直接加热部分破坏淀粉的结晶程度，以辛烯基琥珀酸酐为酯化剂，进行酯化反应，水洗离心后，采用喷雾干燥与沸腾炉热转化联用工艺对辛烯基琥珀酸淀粉酯进行后期处理，制备脂溶性芯材微胶囊化的淀粉酯壁材。本发明生产工艺新颖，操作简单，生产参数易于控制，便于连续工业化生产，产品稳定，生产成本低，污染小。

说明书

技术领域

本发明属于变性淀粉技术领域，具体涉及以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺。

背景技术

 微胶囊技术（Microencapsulation technology）是指将分散的固体颗粒、液滴甚至气体用天然或合成的高分子材料包裹成微小的、具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术。脂溶性物质微胶囊化壁材是指芯材为脂溶性物质（如油脂类、脂溶性维生素、脂溶性香精香料）形成微胶囊时所使用的外壳包裹材料。

以蛋白质类为壁材制备微胶囊是一类比较成熟的应用技术，包括明胶、酪蛋白及其钠盐等。但对于某些特殊之类物质，如VE、VA、β-胡萝卜素、二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（AA或ARA），以蛋白质为壁材会导致包埋芯材量较低，包埋效果不好，难以产业化等缺点。另外，选用酪蛋白、明胶等动物性蛋白，存在药物残留、病源性（如疯牛病、禽流感等）风险，不被国外接受。根据研究发现，以变性淀粉为壁材制备脂溶性物质微胶囊，具有乳化效果好，包埋率高、微胶囊对芯材的保护效果明显，微胶囊产品的贮藏稳定性良好等优点。

以辛烯基琥珀酸酐与淀粉或改性淀粉反应制得的淀粉修饰物称为辛烯基琥珀酸淀粉酯。淀粉酯再经过预糊化或其他方法处理能得到适合不同需要的变性淀粉。辛烯基琥珀酸淀粉酯作为脂溶性物质微胶囊化壁材，从其结构上看在其淀粉的长链上同时引进了亲水基和疏水基，并且二者的比例是一比一。当用于油／水乳状液时，亲水的羧酸基团伸入水中，亲油的烯基长链伸入油中，淀粉长链便在油水界面上形成一层很厚的界面膜，而小分子乳化剂只能形成单分子的界面膜，因而淀粉酯的乳化稳定性要高于小分子乳化剂。

目前国内辛烯基琥珀酸淀粉酯大多处于基础研究阶段，制备的产品稳定性不高，产品不适用于作为脂溶性物质微胶囊化壁材。国内厂商包埋高级脂类物质需要的淀粉酯都是依靠国外进口，致生产成本过高，淀粉酯整个产业处于国外垄断状态。

发明内容

本发明的目的就是提供一种操作简便易控，反应条件安全、温和，分离纯化容易，制备的淀粉酯粘度较低，对脂溶性物质微胶囊化效果好的以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺。

本发明的以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺，包括以下步骤：

1、将水分≤5%的干燥淀粉置于温度130~160℃ 的负压卧式转炉内，反应时间为2~6小时，以部分破坏淀粉的结晶程度；

2、以上述破坏了部分结晶程度的淀粉为原料，加水呈淤泥状，淤泥状淀粉的质量百分比为50~60%，以辛烯基琥珀酸酐与乙醇比例为1:3~5的混合液为酯化剂，辛烯基琥珀酸酐添加量为淀粉的2~4%，在温度为35~45℃搅拌反应器中进行酯化反应，反应pH为7.5~9.5，制备辛烯基琥珀酸淀粉酯，之后采用常规水洗离心方法对淀粉酯进行分离纯化；

3、将上述纯化的辛烯基琥珀酸淀粉酯加水调pH值至3~7，之后喷雾干燥，进风温度控制在180~210℃，出风温度控制在80~95℃，再进温度120～160℃的沸腾炉，反应2~6小时，冷却即得目标产物。

本发明的以淀粉为原料制备脂溶性物质微胶囊化壁材的工艺，具有益效果：

（1）采用控制淀粉水份直接加热的方法，部分破坏淀粉的结晶程度，但保持淀粉的颗粒性、冷水不溶，减少预处理淀粉的损失，同时淀粉变得疏松，易与辛烯基琥珀酸酐作用，反应位点更均匀；

（2）采用喷雾干燥与沸腾炉热转化联用工艺，对淀粉酯进行后期处理，通过淀粉酯的pH值及温度控制产品的热转化程度并降低淀粉酯的粘度，生产满足不同脂溶性物质微胶囊化的系列壁材；

（3）工艺过程大多采用物理方法，避免了传统工艺中大量使用有机试剂的方法，且设备封闭式负压操作，能有效避免粉尘，热空气采用封闭循环，节能且废气排放少，不会造成环境污染。

具体实施方式

实施例1

称取蜡质玉米淀粉1200g，85℃烘箱中干燥2h后置于负压卧式转炉内，130℃反应6h，之后在45℃恒温搅拌反应器中加入800g水使淀粉呈淤泥状，滴加6%NaOH溶液控制pH为8.5，将36g辛烯基琥珀酸酐加入180mL乙醇溶液中，混匀，缓慢滴入淀粉淤泥中，快速搅拌并以6%NaOH溶液维持反应体系pH在7.5~9.5范围内，至滴完辛烯基琥珀酸酐/乙醇溶液，并保持1h后，滴加稀盐酸至体系pH6.0~6.5，停止反应。之后以水离心洗涤，采用二次洗涤，离心转速4000r/min，每次时间5min，向沉淀物中再加入2000g水，搅拌调pH为4，二流体喷头雾化，喷雾干燥，进风温度200℃，出风温度90℃，之后干粉送入沸腾炉中150℃反应2h，冷却即得到淀粉酯成品。30%蜡质玉米淀粉酯包埋51%维生素E，VE粉末包埋率高，稳定性好，常温放置一年后溶解分散性较好。对DHA、AA微胶囊化有同样的效果。

实施例2

称取木薯淀粉1200g，80℃烘箱中干燥2h后置于负压卧式转炉内，140℃反应3h，之后在40℃恒温搅拌反应器中加入800g水使淀粉呈淤泥状，滴加6%NaOH溶液控制pH为8.5，将36g辛烯基琥珀酸酐加入120mL乙醇溶液中，缓慢滴入淀粉淤泥中，快速搅拌并以6%NaOH溶液维持反应体系pH在7.5~9.5范围内，至滴完辛烯基琥珀酸酐/乙醇溶液，并保持1h后，滴加稀盐酸至体系pH6.0~6.5，之后以水离心洗涤，采用二次洗涤，离心转速4000r/min，每次时间5min，向沉淀物中再加入2000g水，搅拌，调pH为3，二流体喷头雾化，喷雾干燥，进风温度190℃，出风温度85℃，之后干粉送入沸腾炉中140℃反应3h，冷却即得到淀粉酯成品。30%木薯淀粉酯包埋35%DHA，包埋率高，对气味有很好的掩盖作用，稳定性好。

实施例3

称取玉米淀粉1200g，80℃烘箱中干燥2h后置于负压卧式转炉内，155℃反应2h，之后在35℃恒温搅拌反应器中加入800g水使淀粉呈淤泥状，滴加6%NaOH溶液控制pH为8.5，将36g辛烯基琥珀酸酐加入180g乙醇溶液中，缓慢滴入淀粉淤泥中，不停搅拌并以6%NaOH溶液维持反应体系pH在7.5~9.5范围内，至滴完辛烯基琥珀酸酐/乙醇溶液，并保持1h后，滴加稀盐酸至体系pH6.0~6.5，之后以水离心洗涤，采用二次洗涤，离心转速4000r/min，每次时间5min，向沉淀物中再加入2000g水，搅拌调pH为5，二流体喷头雾化，喷雾干燥，进风温度180℃，出风温度82℃，之后干粉送入沸腾炉中130℃反应4h，冷却即得到淀粉酯成品。20%玉米淀粉酯包埋30%桔子香精油，表面油含量低，对香精油缓慢释放的作用。2%的玉米淀粉酯包埋50%饲用油脂亦获得较好的效果，替代了价格昂贵的酪朊酸钠，极大地降低了饲用粉末油脂的造价。