改性淀粉的方法

專利名稱：改性淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使非預(yù)凝膠化淀粉經(jīng)受過(guò)熱蒸汽處理而改性淀粉的方法。本發(fā)明還涉及預(yù)凝膠化淀粉產(chǎn)物以及一種使用過(guò)熱蒸汽改性熱敏物質(zhì)的噴霧干燥裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)?shù)矸郾活A(yù)煮后，其即可用來(lái)增稠冷食。預(yù)煮淀粉被稱為預(yù)凝膠化或速食淀粉。否則淀粉需要加熱來(lái)增稠或“凝膠化”。在過(guò)量的水中使淀粉凝膠化的實(shí)際溫度取決于淀粉的類型。預(yù)凝膠化淀粉特別廣泛地用于方便食品(如速食湯、速食沙司、速食肉汁、速溶飲料、 沙拉醬等)、乳制品(如速食布丁等)、烘焙食品(如蛋糕粉、烘焙奶油等)及速食嬰幼兒食品中。術(shù)語(yǔ)“凝膠化”或“蒸煮”淀粉指已失去其偏振十字且其可已或可未失去其粒狀結(jié)構(gòu)的溶脹顆粒。預(yù)凝膠化淀粉的制備通常采用的熱方法包括滾筒干燥、擠出、在醇/水體系中高溫加熱及噴霧蒸煮/干燥。預(yù)凝膠化淀粉的物理性質(zhì)特別是在冷水中的可潤(rùn)濕性、可分散性和峰值粘度取決于使淀粉預(yù)凝膠化所用的方法。滾筒干燥和噴霧蒸煮/干燥淀粉是市場(chǎng)上使用最廣泛的預(yù)凝膠化淀粉。這些淀粉通常比相應(yīng)的粒狀淀粉在凝膠化時(shí)具有較低的增稠能力和較低的膠凝趨勢(shì)。增稠和膠凝能力的損失與水合粒狀結(jié)構(gòu)的部分破壞有關(guān)。滾筒干燥淀粉的增稠能力通常比噴霧蒸煮/干燥淀粉的低。從熱力學(xué)角度來(lái)看，滾筒干燥和噴霧蒸煮/干燥這兩種普通方法也不是很節(jié)能的。因此需要在冷液體中具有高增稠能力并可經(jīng)由比滾筒干燥和噴霧蒸煮/干燥更節(jié)能的方法生產(chǎn)的淀粉。本發(fā)明的方法提供了這樣的淀粉。過(guò)熱蒸汽作為干燥介質(zhì)是一種新興的技術(shù)，尚較不為人所知。荷蘭阿珀?duì)柖鄠?TNO(應(yīng)用科學(xué)研究組織)環(huán)境、能源和過(guò)程創(chuàng)新研究所已開(kāi)展了一項(xiàng)關(guān)于此干燥技術(shù)的研究,給出了報(bào)告 R 2004/239 "Industrial superheated steam drying(工業(yè)過(guò)熱蒸汽干燥)”。Frydman, A 在論文“Caracterisation experimentale et modelisation d，un procedede sechage par pulverisation dans la vapeur d’ eau surchauffee，，，ENSIA, 1998中提到淀粉可通過(guò)過(guò)熱蒸汽處理來(lái)預(yù)凝膠化。JP61-280244公開(kāi)了在溫度105_350°C之間的過(guò)熱蒸汽存在下及低于9kg/cm2的表壓下熱處理淀粉，處理時(shí)間少于5分鐘。本發(fā)明的方法提供了具有新的且優(yōu)于常規(guī)預(yù)凝膠化淀粉的功能性的淀粉產(chǎn)品。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種改性淀粉的方法。所述方法包括使非預(yù)凝膠化淀粉和/或面粉在反應(yīng)器的反應(yīng)室中經(jīng)受過(guò)熱蒸汽處理，其中所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口。在反應(yīng)器的反應(yīng)室入口處過(guò)熱蒸汽的溫度在150-650 °C范圍內(nèi)，優(yōu)選250-550 V，
3更優(yōu)選350-450 V，在反應(yīng)器的反應(yīng)室出口處過(guò)熱蒸汽的溫度在105-155 °C范圍內(nèi)，優(yōu)選 115-140°C，更優(yōu)選 115-125°C。反應(yīng)器優(yōu)選選自噴霧干燥器、流化床干燥器、急驟干燥器、氣流干燥器、帶式干燥器、轉(zhuǎn)鼓式干燥器、混合干燥器、環(huán)式干燥器、如WO 2005/047340中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)JBEP 0710 670中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)及其組合。本發(fā)明還涉及可按本發(fā)明的方法獲得的淀粉。特別地，其涉及一種預(yù)凝膠化淀粉， 25°C下在UDMSO (9體積DMS0，1體積6M尿素)中濃度為8mg/ml時(shí)所述預(yù)凝膠化淀粉的表觀粘度與相應(yīng)母體非預(yù)凝膠化淀粉的表觀粘度的比率在Is—1下至少為1. 05、優(yōu)選在Is—1下至少為1. 10、更優(yōu)選在Is—1下為約1. 15。更特別地，本發(fā)明涉及一種低直鏈淀粉型淀粉以及含直鏈淀粉的淀粉，所述淀粉在30°C下在6%重量的水分散體中的標(biāo)準(zhǔn)化儲(chǔ)能模量G' / (c/c*)至少為80Pa、優(yōu)選至少lOOPa、更優(yōu)選至少120Pa。此外，本發(fā)明還涉及本發(fā)明的淀粉在食品、飼料、化妝品和藥物應(yīng)用中的用途。附圖簡(jiǎn)述

圖1給出了由按本發(fā)明處理的低直鏈淀粉型玉米淀粉(SHS樣品)和常規(guī)噴霧蒸煮/干燥和滾筒干燥的低直鏈淀粉型玉米淀粉制得的6%的水分散體間表觀粘度(mPa. s) 與剪切速率(s—1)的函數(shù)關(guān)系的比較。對(duì)于所有三種樣品，起始材料為相同的低直鏈淀粉型玉米淀粉(C*Gel04201, Cargi 11)。圖2給出了由按本發(fā)明處理的低直鏈淀粉型玉米淀粉(SHS樣品)和常規(guī)噴霧蒸煮/干燥和滾筒干燥的低直鏈淀粉型玉米淀粉制得的6%的水分散體間儲(chǔ)能模量G’ (Pa) 與施加的應(yīng)變(％)的函數(shù)關(guān)系的比較。對(duì)于所有三種樣品，起始材料為相同的低直鏈淀粉型玉米淀粉(C*Gel04201, Cargi 11)。圖3、4和5為可用于本發(fā)明的噴霧干燥器中的反應(yīng)室的不同實(shí)施方案的部分圖示。發(fā)明詳述本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)“過(guò)熱蒸汽”指加熱至高于其對(duì)應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)的溫度的蒸汽(=氣態(tài)水)。其不能與水接觸存在，也不含水，而類似于理想氣體。其也被稱為過(guò)熱 (surcharged)蒸汽、無(wú)水蒸汽和高過(guò)熱氣體。本上下文中的術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)器”指適于用過(guò)熱蒸汽處理非預(yù)凝膠化淀粉的任何反應(yīng)器。本上下文中的“反應(yīng)室”為反應(yīng)器內(nèi)非預(yù)凝膠化淀粉與過(guò)熱蒸汽間發(fā)生反應(yīng)的地方。術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)室”不限于室的形式，而可例如呈管的形式，只要所述“反應(yīng)室”具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口即可。本文中用到的術(shù)語(yǔ)“連續(xù)反應(yīng)器”意在與間歇型反應(yīng)器相區(qū)分。非預(yù)凝膠化淀粉可源自任何天然源，其中所述天然指所述淀粉能在大自然中找到的事實(shí)。除非明確加以區(qū)分，否則本說(shuō)明書中提及淀粉時(shí)意在包括其相應(yīng)的面粉，所述面粉仍含蛋白質(zhì)如面筋(后文中稱“淀粉”)。淀粉的典型來(lái)源有谷類、塊莖、根、豆類、水果淀粉和混合型淀粉。適宜的來(lái)源包括但不限于玉米、豌豆、馬鈴薯、甘薯、高粱、香蕉、大麥、小麥、 稻子、西米、莧菜、木薯、竹芋、美人蕉及其低直鏈淀粉(含不超過(guò)約10%重量的直鏈淀粉， 優(yōu)選不超過(guò)5%)或高直鏈淀粉(含至少約40%重量的直鏈淀粉)品種。同樣適宜的有源自通過(guò)育種技術(shù)獲得的植物的淀粉，所述育種技術(shù)包括雜交、易位、倒位、轉(zhuǎn)化或引入其變異的任何其他基因或染色體工程方法。此外，源自上述種屬(generic composition)通過(guò)人工突變和變異培育的植物的淀粉在本文中也適用，所述培育的植物可通過(guò)已知一般性的的誘變育種方法獲得。改性意在包括化學(xué)改性和物理改性?；瘜W(xué)改性意在包括但不限于乙酰化淀粉、羥乙基化和羥丙基化淀粉、無(wú)機(jī)酯化淀粉、陽(yáng)離子淀粉、陰離子淀粉、氧化淀粉、 兩性離子淀粉、被酶改性的淀粉及其組合，只要淀粉未預(yù)凝膠化即可。物理改性淀粉如例如 EP專利1 038 882中公開(kāi)的熱抑制淀粉也可適用于本文中。在本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，待處理的淀粉為低直鏈淀粉型淀粉。更優(yōu)選所述低直鏈淀粉型淀粉為低直鏈淀粉型玉米淀粉。作為替代方案的優(yōu)選實(shí)施方案為馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、n-OSA(正-辛烯基琥珀酸酐)低直鏈淀粉型淀粉。應(yīng)理解，任何上面提到的非預(yù)凝膠化淀粉和/或面粉的混合物也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的方法，非預(yù)凝膠化淀粉在反應(yīng)器的反應(yīng)室中用過(guò)熱蒸汽處理。反應(yīng)器的反應(yīng)室入口和出口處過(guò)熱蒸汽的溫度是關(guān)鍵性的。反應(yīng)室入口處過(guò)熱蒸汽的溫度在 150-650°C范圍內(nèi)，優(yōu)選250-550°C，更優(yōu)選350_450°C，反應(yīng)室出口處的溫度在105-155°C 范圍內(nèi)，優(yōu)選115-140°C，更優(yōu)選115-125°C。所述方法進(jìn)行時(shí)反應(yīng)室入口處過(guò)熱蒸汽的溫度取200、205、210或230°C，將獲得更令人矚目的結(jié)果。通常，非預(yù)凝膠化淀粉將呈淀粉水漿的形式，pH為2-11，優(yōu)選2-10. 5，更優(yōu)選 2-10，甚至更優(yōu)選2-9，還更優(yōu)選3-8，最優(yōu)選4-8。將過(guò)熱蒸汽注入反應(yīng)室中，從而取代反應(yīng)室中存在的空氣或其他氣體，或如果所述方法在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，則空氣或其他氣體將從整個(gè)系統(tǒng)中移除。通常，在非預(yù)凝膠化淀粉與過(guò)熱蒸汽反應(yīng)前用過(guò)熱蒸汽吹掃反應(yīng)器直至空氣或其他氣體已被置換。反應(yīng)室中沒(méi)有空氣存在時(shí)，本發(fā)明的方法將不會(huì)發(fā)生爆炸。應(yīng)理解，根據(jù)反應(yīng)器的類型和反應(yīng)室的大小， 過(guò)熱蒸汽進(jìn)入反應(yīng)室的進(jìn)口速度需要調(diào)節(jié)為使反應(yīng)室出口處的過(guò)熱蒸汽溫度落在上面給出的溫度范圍內(nèi)。進(jìn)入反應(yīng)室的淀粉以膠狀懸浮體(漿、餅、粉)的形式分散。如果淀粉以水漿形式進(jìn)入反應(yīng)室，則所述淀粉水漿的溫度應(yīng)充分低于所述淀粉的凝膠化溫度。淀粉漿的固含量?jī)?yōu)選為1-40%重量，更優(yōu)選介于10-35%之間，甚至更優(yōu)選為20-35%。當(dāng)進(jìn)料淀粉漿的固含量為17. 8%時(shí)，出料粉的體積平均直徑至少為30 μ m。當(dāng)進(jìn)料淀粉漿的固含量增至26. 7%時(shí)，離開(kāi)反應(yīng)器的粉的體積平均直徑至少為50 μ m。當(dāng)所述方法中進(jìn)給的進(jìn)料漿中含35. 6%的干固體時(shí)，出料粉的體積平均直徑至少為60 μ m。原則上任何反應(yīng)器均適于進(jìn)行本發(fā)明所述的方法，只要過(guò)熱蒸汽均勻分布即可。 特別地，反應(yīng)器可以是間歇式或連續(xù)式的。適合的反應(yīng)器類型在荷蘭阿珀?duì)柖鄠怲NO環(huán)境、 能源和過(guò)程創(chuàng)新研究所的報(bào)告 R 2004/239 "Industrial superheated steam drying( X 業(yè)過(guò)熱蒸汽干燥)”中有綜述。特別適合的反應(yīng)器為連續(xù)反應(yīng)器，其選自噴霧干燥器、流化床干燥器、急驟干燥器、氣流干燥器、帶式干燥器、轉(zhuǎn)鼓式干燥器、混合干燥器、環(huán)式干燥器、 如TO 2005/047340中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)JBEP 0 710 670中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)及其組合。這些不同類型的干燥裝置按不同的原理運(yùn)行。下面對(duì)這些原理加以簡(jiǎn)要描述流化床原理固體顆粒床因上升氣流而流化，從而實(shí)現(xiàn)熱質(zhì)交換。
氣力輸送器如急驟/環(huán)式干燥器原理產(chǎn)品在高速氣體作用下氣力輸送經(jīng)過(guò)管道，從而實(shí)現(xiàn)熱質(zhì)交換。入口產(chǎn)品經(jīng)例如注射器/粉碎機(jī)、箱籠式破碎機(jī)分散在氣流中。產(chǎn)品在旋風(fēng)分離器或過(guò)濾器中與氣體分離。此外，對(duì)于環(huán)式干燥器原理，分級(jí)器將控制部分產(chǎn)品的停留時(shí)間/再循環(huán)。盲熱式滾筒原理產(chǎn)品通過(guò)轉(zhuǎn)管傳送，轉(zhuǎn)管配備了阻擋氣流的擋板，從而實(shí)現(xiàn)熱質(zhì)交換。
產(chǎn)品的停留時(shí)間/輸送由管的斜度控制。噴霧干燥器原理產(chǎn)物在較大的通常垂直的筒形室中經(jīng)霧化器如加壓噴嘴、多流體噴嘴或旋轉(zhuǎn)霧化器噴射入并向或?qū)ο驓饬髦校瑲饬鞯牧鲃?dòng)可控制停留時(shí)間，傳熱和傳質(zhì)通過(guò)氣體與分散的液滴的直接接觸實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品在旋風(fēng)分離器或過(guò)濾器中與氣體分離。優(yōu)選本發(fā)明中使用的干燥器能在“閉合回路過(guò)熱蒸汽”下工作以使干燥過(guò)程中的能量效率最大化(即以回收利用蒸發(fā)潛熱)。本發(fā)明中使用的任何干燥器通常能在高至 500, OOOPa (5barg)的加壓條件下工作。渦輪原理通過(guò)柱形裝置的產(chǎn)品由裝配有葉片的轉(zhuǎn)軸以機(jī)械方式傳送，從而控制產(chǎn)品的停留時(shí)間/輸送。通過(guò)混合固體來(lái)保證表面的更新、良好的熱質(zhì)交換。根據(jù)W02005/047340的渦輪反應(yīng)器為具有管狀優(yōu)選柱形體的反應(yīng)器，所述管狀或柱形體內(nèi)布置了轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上布置了一個(gè)或多個(gè)葉片，且其中淀粉和氣體以相反的方向引入反應(yīng)器中。根據(jù)EP 0 710 670的渦輪反應(yīng)器為包含具有水平軸的柱形管狀體的反應(yīng)器，所述柱形管狀體中有供反應(yīng)劑進(jìn)入的入口和最終產(chǎn)品的出口及裝有葉片支持旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，連續(xù)式反應(yīng)器為噴霧干燥器、環(huán)式干燥器、流化床干燥器、渦輪反應(yīng)器，更優(yōu)選噴霧干燥器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將非常理解，為適應(yīng)本發(fā)明的方法，反應(yīng)器需要調(diào)節(jié)為使用過(guò)熱蒸汽。應(yīng)理解，本發(fā)明的方法可在不同的壓力條件下進(jìn)行，即過(guò)壓下、大氣壓力下和負(fù)壓下。所有這些方法條件均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。優(yōu)選所述方法在大氣壓力下進(jìn)行。本發(fā)明還涉及可實(shí)現(xiàn)用過(guò)熱蒸汽處理淀粉的裝置。如果過(guò)熱蒸汽的流均勻分布并確實(shí)降低發(fā)生高度湍動(dòng)的相互作用的風(fēng)險(xiǎn)，則可如上所述使用常規(guī)裝置如噴霧干燥器、流化床干燥器、急驟干燥器、氣流干燥器、帶式干燥器、轉(zhuǎn)鼓式干燥器、混合干燥器、環(huán)式干燥器、如WO 2005/047340中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)、如EP 0 710 670中公開(kāi)的反應(yīng)器(后文中稱“渦輪反應(yīng)器”)及其組合來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法。但本發(fā)明還提供了一種噴霧干燥器，其中可進(jìn)行熱敏物質(zhì)如選自糖類、蛋白質(zhì)類和脂類的材料如非預(yù)凝膠化淀粉或面粉的過(guò)熱蒸汽處理。本發(fā)明的噴霧干燥器包含反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口以向所述室中引入過(guò)熱蒸汽的流、至少一個(gè)出口以允許反應(yīng)室內(nèi)容物離開(kāi)和噴嘴以向過(guò)熱蒸汽的流的路徑中產(chǎn)生液滴的噴霧，所述液滴的噴霧自含熱敏物質(zhì)的液體形成，其中
6所述反應(yīng)室適應(yīng)在使用時(shí)使進(jìn)入反應(yīng)室的過(guò)熱蒸汽的流在室中優(yōu)選至少所述室的五分之一長(zhǎng)度上均勻分布并以與反應(yīng)室的內(nèi)壁基本平行的方向流動(dòng)。優(yōu)選的裝置為其設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)過(guò)熱蒸汽的流在至干燥器的至少1/5長(zhǎng)度的反應(yīng)器第一部分中均勻分布以便所述流大體平行于干燥器的壁的噴霧干燥器。在反應(yīng)室中入口處或附近提供了針對(duì)過(guò)熱蒸汽的措施以確保過(guò)熱蒸汽的流在反應(yīng)室內(nèi)均勻分布并與反應(yīng)室的壁平行或基本平行地流動(dòng)。本發(fā)明的發(fā)明人已意外地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)按本發(fā)明的方法用過(guò)熱蒸汽處理非預(yù)凝膠化淀粉，所獲得的淀粉在6%濃度下的冷水粘度和儲(chǔ)能模量G’比按已知的滾筒干燥和噴霧蒸煮/干燥方法制得的預(yù)凝膠化淀粉要高得多。儲(chǔ)能模量G’和粘度用來(lái)自德國(guó)Anton Paar Physica的MCR300流變儀測(cè)定，該流變儀裝配了稱為淀粉池的圓筒測(cè)量系統(tǒng)和軸ST24(也來(lái)自Anton Paar Wiysica)。關(guān)于儲(chǔ)能模量和粘度的更多信息一般可在The Rheology Handbook, Metzger, Τ. G. (Vincentz Verlag, Hannover, Germany)中找至丨J。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合處理低直鏈淀粉型淀粉，更特別是含直鏈淀粉的淀粉。按本發(fā)明的方法獲得的低直鏈淀粉型玉米淀粉的特征在于30°C下所述淀粉的6%重量的水分散體的標(biāo)準(zhǔn)化儲(chǔ)能模量G’/(c/C*)至少為80 ，優(yōu)選至少lOOPa，更優(yōu)選至少120Pa。 這些值出乎意料地遠(yuǎn)高于經(jīng)由常規(guī)滾筒干燥和噴霧蒸煮/干燥方法獲得的低直鏈淀粉型玉米淀粉所獲得的值。根據(jù)本發(fā)明的低直鏈淀粉型玉米淀粉的6%的水分散體在30°C下的瞬時(shí)粘度(instant viscosity)也比常規(guī)預(yù)凝膠化的低直鏈淀粉型玉米淀粉提高很多。如圖1中所示。此外，圖2中給出了不同淀粉的儲(chǔ)能模量值(G’)的比較。實(shí)施例1-2-3-4中給出了標(biāo)準(zhǔn)化儲(chǔ)能模量值G’ /(c/c*)間的比較。由于其瞬時(shí)粘度高增長(zhǎng)，故按本發(fā)明的方法制備的淀粉適用于食品中、飼料中、化妝品和藥物應(yīng)用中許多不同的應(yīng)用中。特別地，其適于制備方便食品、乳制品、烘焙食品及片劑。包含按本發(fā)明的方法制備的淀粉的沙司、湯、肉湯、布丁、調(diào)料、烘焙奶油和飲料在瞬時(shí)粘度增長(zhǎng)和可分散性方面表現(xiàn)出改進(jìn)的性能，特別地，在冷液體中的布氏粘度遠(yuǎn)高于采用其他淀粉時(shí)。按本發(fā)明的方法制備的淀粉特別適于用在嬰幼兒食品中。在嬰幼兒食品應(yīng)用中，所有成分的微生物載量(微生物的量)均低是至關(guān)緊要的。按本發(fā)明的方法處理淀粉時(shí)的高溫確保了沒(méi)有哪種微生物污染物能經(jīng)受得住該過(guò)熱蒸汽處理。此外，封閉方法即在其中淀粉或面粉在從過(guò)熱蒸汽處理到所得產(chǎn)品的包裝的任何時(shí)間均不暴露于環(huán)境的系統(tǒng)中進(jìn)行的方法確保了產(chǎn)品不會(huì)被污染。因此，本發(fā)明的淀粉可直接用在嬰幼兒食品中而無(wú)需任何額外處理。還發(fā)現(xiàn)，用按本發(fā)明的方法獲得的淀粉制得的湯通常比使用常規(guī)預(yù)凝膠化淀粉的湯具有更好的可分散性和更高的布氏粘度。當(dāng)與脂肪和干料混合時(shí)，按本發(fā)明的方法獲得的淀粉表現(xiàn)出特別高的粘度增長(zhǎng)。干料包括但不限于蔬菜、肉、面包屑、香料、藥草、谷氨酸鈉等。此外，用按本發(fā)明的方法獲得的淀粉制得的布丁除具有較高的布氏粘度外通常還具有優(yōu)異的質(zhì)構(gòu)。如上所述，本發(fā)明還提供了一種噴霧干燥器，可在其中對(duì)熱敏物質(zhì)如選自糖類、蛋白質(zhì)類和脂類的材料如非預(yù)凝膠化淀粉或面粉進(jìn)行過(guò)熱蒸汽處理。本發(fā)明的噴霧干燥器包含反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口以向所述室中引入過(guò)熱蒸汽的流、至少一個(gè)出口以允許反應(yīng)室內(nèi)容物離開(kāi)和噴嘴以向過(guò)熱蒸汽的流的路徑中產(chǎn)生液滴的噴霧，所述液滴的噴霧自含熱敏物質(zhì)的液體形成，其中所述反應(yīng)室適應(yīng)在使用時(shí)使進(jìn)入反應(yīng)室的過(guò)熱蒸汽的流在室中優(yōu)選至少所述室的五分之一長(zhǎng)度上均勻分布并以與反應(yīng)室的內(nèi)壁基本平行的方向流動(dòng)。優(yōu)選的裝置為其設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)過(guò)熱蒸汽的流在至干燥器的至少1/5長(zhǎng)度的反應(yīng)器第一部分中均勻分布以便所述流大體平行于干燥器的內(nèi)壁的噴霧干燥器。在反應(yīng)室中入口處或附近提供了針對(duì)過(guò)熱蒸汽的措施以確保過(guò)熱蒸汽的流在反應(yīng)室內(nèi)均勻分布并與反應(yīng)室的內(nèi)壁平行或基本平行地流動(dòng)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的噴霧干燥器包含截錐形構(gòu)件，所述截錐形構(gòu)件位于反應(yīng)室內(nèi)過(guò)熱蒸汽入口處或附近，其較窄的端在室中最上面并與反應(yīng)室內(nèi)壁隔開(kāi)距離而在截錐形構(gòu)件與室內(nèi)壁間限定一個(gè)環(huán)形通道以供過(guò)熱蒸汽流動(dòng)。通過(guò)這種方法，截錐形構(gòu)件起到擋板的作用而使過(guò)熱蒸汽的流動(dòng)向著室內(nèi)壁偏轉(zhuǎn)。過(guò)熱蒸汽因此將鄰近室內(nèi)壁以大體平行于內(nèi)壁的方向流動(dòng)。這種流動(dòng)路徑將減輕或防止反應(yīng)室中的湍流。反應(yīng)室中提供的噴嘴與含熱敏物質(zhì)的待在室中經(jīng)受過(guò)熱蒸汽處理的液體進(jìn)料相連。所述液體進(jìn)料通常為熱敏物質(zhì)的水溶液或水漿并通常在壓力下例如通過(guò)泵從盛放容器向噴嘴供給。噴霧干燥裝置中常用的任何類型的噴嘴如加壓噴嘴、多流體噴嘴或旋轉(zhuǎn)霧化器均可用在本發(fā)明中。所述干燥器通常能在高達(dá)500，OOOPaGbarg)的加壓條件下工作。 反應(yīng)室優(yōu)選具有圓形截面。其可為圓筒形，即具有恒定的直徑。或者，其可在室的一端含截錐形部分，噴嘴和過(guò)熱蒸汽的流的入口提供在反應(yīng)室截錐形部分的頂部。優(yōu)選所述噴霧干燥器還包含穿孔構(gòu)件，所述穿孔構(gòu)件位于反應(yīng)室內(nèi)過(guò)熱蒸汽的入口處或附近并與過(guò)熱蒸汽的流動(dòng)垂直或基本垂直。所述穿孔構(gòu)件具有多個(gè)過(guò)熱蒸汽可通過(guò)的穿孔并通?？蔀榇┛装濉⒕W(wǎng)格或篩。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，穿孔構(gòu)件位于反應(yīng)室內(nèi)截錐形構(gòu)件的上游?；蛘?，穿孔構(gòu)件位于截錐形構(gòu)件的下游或可位于毗鄰截錐形構(gòu)件的上游圍緣或下游圍緣的位置處。穿孔構(gòu)件可被固定或以其他方式保持在反應(yīng)室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢靡员闫浠九c反應(yīng)室中過(guò)熱蒸汽的流動(dòng)方向交叉。通常，噴嘴應(yīng)位于過(guò)熱蒸汽入口附近。如果室中存在穿孔構(gòu)件，則噴嘴應(yīng)位于穿孔構(gòu)件的下游。優(yōu)選噴嘴同心地位于截錐形構(gòu)件內(nèi)以優(yōu)化含熱敏物質(zhì)的噴霧在進(jìn)入反應(yīng)室時(shí)與過(guò)熱蒸汽的流的接觸程度以及最大限度地減輕或防止過(guò)熱蒸汽的流內(nèi)的任何湍流。更優(yōu)選待在本發(fā)明的噴霧干燥器中用過(guò)熱蒸汽的流處理的熱敏物質(zhì)通常選自糖類、脂類和蛋白質(zhì)類。糖類的實(shí)例包括單糖、寡糖、多糖和還原糖。脂類的實(shí)例包括脂肪、油和氫化脂肪。蛋白質(zhì)類的實(shí)例包括蛋白質(zhì)、肽和氨基酸。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，熱敏物質(zhì)為非預(yù)凝膠化淀粉或面粉。更優(yōu)選本發(fā)明涉及這樣的特定的噴霧干燥器，其中過(guò)熱蒸汽的流在霧化器附近的速度等于或低于15m/s、優(yōu)選低于lOm/s、最優(yōu)選低于2m/s。這種構(gòu)造類型以及其他替代物可通過(guò)適宜地布置氣密良好的篩取得，基于篩表面而言，所述篩含高達(dá)至少40%、優(yōu)選至少 50%、更優(yōu)選至少70%的開(kāi)放表面(多個(gè)孔)，和/或這種構(gòu)造類型可與允許過(guò)熱蒸汽的流在裝置的第一部分處準(zhǔn)均勻(quasi even or quasi homogeneous)分布的圓錐形結(jié)構(gòu)結(jié)
口 O當(dāng)進(jìn)料淀粉漿的固含量為17. 8%時(shí)，出料粉的體積平均直徑至少為30 μ m。當(dāng)進(jìn)料淀粉漿的固含量增至26. 7%時(shí)，離開(kāi)反應(yīng)器的粉的體積平均直徑至少為50 μ m。當(dāng)進(jìn)給方法的進(jìn)料漿中含35. 6%的干固體時(shí)，出料粉的體積平均直徑至少為60 μ m。下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的噴霧干燥器的三個(gè)不同的實(shí)施方案，在附圖中，圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的反應(yīng)室上游端的示意性橫截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的反應(yīng)室上游端的示意性橫截面圖；和
圖5為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方案的反應(yīng)室上游端的示意性橫截面圖。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記具有相同的含義并因此只解釋一次。圖3中所示反應(yīng)室上游端具有室壁1，室壁1具有圓筒形頸部分2、截錐形部分3和圓筒形主體部分4。室壁的頸部分2與提供過(guò)熱蒸汽入口 6的頭5相連。在使用中，入口 6與過(guò)熱蒸汽源(未示出)相連。具有多個(gè)穿孔的圓形穿孔板7安裝在反應(yīng)室的頸部分內(nèi)并毗鄰部分2靠近頭5 的內(nèi)壁。板7的下游為截錐形構(gòu)件8，截錐形構(gòu)件8具有上游圍緣12和下游圍緣13，與部分2/3的內(nèi)壁隔開(kāi)距離以致其與所述內(nèi)壁一起限定一個(gè)環(huán)形通道9。在使用中，截錐形構(gòu)件 8起到擋板的作用而引導(dǎo)經(jīng)由入口 6進(jìn)入的部分過(guò)熱蒸汽的流通過(guò)通道9以便其以大體平行于內(nèi)壁的方向流進(jìn)鄰近室內(nèi)壁的反應(yīng)室。因構(gòu)件8而發(fā)生的過(guò)熱蒸汽流動(dòng)的偏轉(zhuǎn)結(jié)果使過(guò)熱蒸汽均勻分布。頸部分中提供有入口 10以向反應(yīng)室中引入熱敏物質(zhì)。入口 10的噴嘴11在穿孔板7的下游并在截錐形構(gòu)件8內(nèi)以便在使用中噴嘴11噴出的含熱敏物質(zhì)的液滴與非湍流的過(guò)熱蒸汽的流接觸。噴霧干燥方法產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)熱蒸汽處理的材料的固體顆粒在反應(yīng)室的底部(未示出)收集。圖4中示出了另一備選實(shí)施方案。在圖4中，頭5與反應(yīng)室的截錐形部分3的頂部相連。截錐形構(gòu)件8位于反應(yīng)室中部分3內(nèi)部以致部分3與構(gòu)件8的壁平行。圓形穿孔板7位于構(gòu)件8的下游端，板7的邊緣毗鄰構(gòu)件8的圍緣13。在使用中，過(guò)熱蒸汽的流進(jìn)入入口 6。部分所述流經(jīng)由板7中的穿孔流經(jīng)反應(yīng)室。部分流入的過(guò)熱蒸汽被偏轉(zhuǎn)而通過(guò)環(huán)形通道9沿室內(nèi)壁附近的路徑以室內(nèi)壁的方向流進(jìn)反應(yīng)室的主體中。入口 10位于構(gòu)件 8的上游圍緣12內(nèi)并穿過(guò)板7以便噴嘴11在板7下游。圖5中示出了一個(gè)不同的實(shí)施方案。在圖5中，反應(yīng)室1為圓筒形，室端的中心部分與頭5開(kāi)放連通，頭5提供了過(guò)熱蒸汽入口 6。穿孔板7位于圓筒形室的上游端附近。在室內(nèi)壁附近，板7的邊緣具有裙部以形成截錐形構(gòu)件8。所述裙部和室內(nèi)壁一起在壁附近限定一個(gè)環(huán)形通道9。位于頭內(nèi)的入口 10的噴嘴11在板7的下游。除上面提到的優(yōu)勢(shì)外，本發(fā)明的方法還具有更節(jié)能、防爆的優(yōu)勢(shì)且方法過(guò)程中失去的香味可潛在地恢復(fù)。由于過(guò)熱蒸汽與淀粉顆粒的熱交換比常規(guī)方法好及具有再循環(huán)過(guò)熱蒸汽的可能性，故本發(fā)明的方法更節(jié)能。下面的實(shí)施例將說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例中使用了如圖3中所示并在上文中描述的噴霧干燥器。實(shí)施例1將18. 5%重量(以干基計(jì))的低直鏈淀粉型玉米淀粉(CfGel 04201,Cargill)于 25°C下漿化。在開(kāi)始過(guò)熱蒸汽處理前，將反應(yīng)室中充滿流率為400m3/小時(shí)的過(guò)熱蒸汽連續(xù)流。反應(yīng)室入口處過(guò)熱蒸汽的溫度為400°C，反應(yīng)室出口處溫度為130°C。淀粉漿以約44 升/小時(shí)的流率通過(guò)Spraying Systems SK 77/21型噴霧嘴被泵到反應(yīng)室。測(cè)得淀粉漿的流動(dòng)入口壓力為llOOOOhPa。然后在反應(yīng)室底部收集干燥的過(guò)熱蒸汽處理后的淀粉。對(duì)該樣品進(jìn)行流變學(xué)實(shí)驗(yàn)。淀粉水糊的流變學(xué)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)在來(lái)自德國(guó)Anton Paar Physica的MCR300流變儀上進(jìn)行，該流變儀裝配了稱為淀粉池的圓筒測(cè)量系統(tǒng)和軸STM (也來(lái)自Anton Paar Wiysica)。先用頂測(cè)濕含量天
9平(Sartorius MA30)在130°C下測(cè)定淀粉含濕量，測(cè)定進(jìn)行20分鐘，然后制備淀粉糊。在 600ml燒杯中稱取已知量的淀粉(參見(jiàn)表1)并用50g乙二醇潤(rùn)濕。向淀粉中加入400g緩沖溶液(0.02M醋酸鹽緩沖溶液，pH 5. 5)并用大匙充分混合1分鐘。然后讓糊于室溫靜置 1小時(shí)再進(jìn)行測(cè)定。
表 權(quán)利要求
1.一種用于用過(guò)熱蒸汽處理熱敏物質(zhì)的噴霧干燥器，所述噴霧干燥器包含反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口以向所述室中引入過(guò)熱蒸汽的流、至少一個(gè)出口以允許反應(yīng)室內(nèi)容物離開(kāi)和噴嘴以向過(guò)熱蒸汽的流的路徑中產(chǎn)生液滴的噴霧，所述液滴的噴霧自含所述熱敏物質(zhì)的液體形成，其中所述反應(yīng)室適應(yīng)在使用時(shí)使進(jìn)入反應(yīng)室的過(guò)熱蒸汽的流在室中均勻分布并以與反應(yīng)室的內(nèi)壁基本平行的方向流動(dòng)，且其中所述噴霧干燥器還包含截錐形構(gòu)件，所述截錐形構(gòu)件位于所述反應(yīng)室內(nèi)過(guò)熱蒸汽入口處或附近并與反應(yīng)室內(nèi)壁隔開(kāi)距離以便所述截錐形構(gòu)件與所述室內(nèi)壁一起限定環(huán)形通道以供過(guò)熱蒸汽的流流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴霧干燥器，所述噴霧干燥器還包含具有多個(gè)穿孔的穿孔構(gòu)件， 所述穿孔構(gòu)件位于所述反應(yīng)室內(nèi)過(guò)熱蒸汽的入口處或附近并與過(guò)熱蒸汽的流動(dòng)方向基本垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的噴霧干燥器，其中所述穿孔構(gòu)件選自穿孔板、網(wǎng)格或篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的噴霧干燥器，其中在使用時(shí)所述過(guò)熱蒸汽的流在所述反應(yīng)室的至少五分之一長(zhǎng)度上均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改性淀粉的方法，所述方法包括使非預(yù)凝膠化淀粉和/或面粉經(jīng)受過(guò)熱蒸汽處理，其中所述過(guò)熱蒸汽處理在反應(yīng)器的反應(yīng)室中進(jìn)行，所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，其中在所述反應(yīng)室的入口處過(guò)熱蒸汽的溫度在150-650℃范圍內(nèi)、優(yōu)選250-550℃、更優(yōu)選350-450℃，且其中在所述反應(yīng)室的出口處過(guò)熱蒸汽的溫度在105-155℃范圍內(nèi)、優(yōu)選115-140℃、更優(yōu)選115-125℃。本發(fā)明還涉及所獲得的淀粉及包含所述淀粉的嬰兒食品、幼兒食品、沙司、湯、布丁、調(diào)料、烘焙奶油、肉湯和飲料。還公開(kāi)了一種用于用過(guò)熱蒸汽處理熱敏物質(zhì)的噴霧干燥器，所述噴霧干燥器包含反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)入口以向所述室中引入過(guò)熱蒸汽的流、至少一個(gè)出口以允許反應(yīng)室內(nèi)容物離開(kāi)和噴嘴以向過(guò)熱蒸汽的流的路徑中產(chǎn)生液滴的噴霧，所述液滴的噴霧自含所述熱敏物質(zhì)的液體形成，其中所述反應(yīng)室適應(yīng)在在使用中使進(jìn)入反應(yīng)室的過(guò)熱蒸汽的流在室中均勻分布并以與反應(yīng)室的內(nèi)壁基本平行的方向流動(dòng)。
文檔編號(hào)C08B30/16GK102558370SQ201110393100
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者A·M·G·費(fèi)爾比斯特, J·R·P·瓦勒康, M·C·F·伯克曼斯, S·J·J·德邦 申請(qǐng)人:卡吉爾公司