[發明專利]一種微發泡淀粉基材料及其加工方法

在審

• 申請號: 202011342222.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112457519A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 繆銘;賈雪;李玉坤;支朝暉;楊玉琪;葉蕾;金征宇
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08J9/08
• 分類號: C08J9/08;C08J9/10;C08J9/04;C08L3/08;C08K5/053;C08K3/34;C08K3/26
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種微發泡淀粉基材料及其加工方法，屬于淀粉深加工技術領域。本發明以大宗淀粉為原料，通過淀粉復合改性與多元原位擠出反應制備新型微發泡淀粉基材料。具體方法為：將淀粉配成淀粉乳溶液，加熱糊化處理后脫支酶處理1?6h，反應結束后干燥處理得到脫支淀粉；在脫支淀粉中加水，并按照以重量份數計：脫支淀粉100份、醚化劑5?10份、增塑劑1?5份、發泡劑2?8份、成核劑0.5?2份，添加物料，混合均勻；以雙螺桿擠出機為反應器，經物料捏合、熔融塑化、改性成型，擠壓即得微發泡淀粉基材料。本發明的生產工藝簡單、技術先進、安全性高、過程易于控制，產品可作為可降解材料應用于食品、醫藥、輕工等多個領域。

技術領域

本發明涉及一種微發泡淀粉基材料及其加工方法，屬于淀粉深加工技術領域。

背景技術

當前保護環境、節約資源已是世界各國實現可持續發展的基本戰略。在全球石油資源供給日趨緊張，環保問題日益突出，對低碳經濟發展需求日益強烈的嚴峻形勢下，可再生資源為基礎的生物基材料迅速發展成為必然趨勢。

以淀粉生物質為原料轉化制造的生物基材料作為國際戰略性新興產業，受到發達國家廣泛重視，并呈現快速發展的勢頭。在我國，淀粉資源充足，2019年總淀粉產量高達2160萬噸，其中變性淀粉產量僅為135萬噸。與歐美發達國家相比，我國淀粉深加工水平不高，產品質量檔次低且品種較少。目前，我國淀粉基材料開發利用也尚處于起步階段，與國際先進水平相比，在產品性能、制造成本、關鍵技術與產業化規模等方面還存在差距。例如，我國在20世紀80年代開始研究淀粉基材料，主要將廢棄的淀粉或植物纖維等農林業剩余物加入到通用塑料中制備復合塑料，其主要目的是為了改善通用塑料、聚氨酯等材料廢棄后在自然界的降解性，并且增加通用塑料的生物碳含量以滿足一些地方的材料規定。但這種填充型材料在降解性能上存在著一些缺陷：被廢棄在自然界時，淀粉以外部分是塑料依然較難降解，淀粉被降解后留下失去機械性能的多孔狀塑料，這些崩解的塑料遺留在自然界會給回收再利用帶來巨大麻煩。

基于上述原因，本發明對一種微發泡淀粉基材料的加工方法進行了詳細研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微發泡淀粉基材料及其加工方法，本發明通過淀粉復合改性與多元原位擠出反應制備得到新型微發泡淀粉基材料，加工生產工藝簡單、技術先進、安全性高、過程易于控制，產品可作為可降解材料應用于食品、醫藥、日用化學品等多個領域，應用前景廣闊。

本發明的第一個目的是提供一種微發泡淀粉基材料的加工方法，包括如下步驟：

(1)將淀粉配成質量濃度為5-30％的淀粉乳溶液，加熱糊化處理后冷卻至40-60℃，調節pH至3.5-7.0后添加脫支酶處理1-6h，反應結束后干燥處理得到脫支淀粉；

(2)在步驟(1)得到的脫支淀粉中加水將淀粉體系調節至水分含量為10-30％，并按照各物質比例添加，以重量份數計：脫支淀粉100份、醚化劑5-10份、增塑劑1-5份、發泡劑2-8份、成核劑0.5-2份，混合均勻；

(3)以雙螺桿擠出機為反應器，調整螺桿轉速100-150r/min，物料捏合、熔融塑化、改性成型三段擠出區溫度分別設定為60-90、90-120、120-140℃，螺桿長徑比為20-30:1，擠壓即得微發泡淀粉基材料。

在一種實施方式中，所述淀粉為大宗淀粉，包括谷類淀粉、薯類淀粉、豆類淀粉及其它植物來源的淀粉的任一種或幾種。

在一種實施方式中，所述淀粉可以是玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉等一種或多種。

在一種實施方式中，所述加熱糊化處理為任意一種糊化處理，優選的操作參數為：80-100℃處理20-60min。

在一種實施方式中，所述脫支酶包括微生物或植物來源的異淀粉酶、極限糊精酶、支鏈淀粉酶中一種或多種。

在一種實施方式中，所述脫支酶的添加量為0.5-10U/g淀粉。