Способ получения расплава деструктурированного крахмала

 

Использование: для формования изделий в литьевой машине или экструдере. Сущность изобретения: крахмал обрабатывают деминерализрванной водой или разбавленным в.одным раствором кислоты до содержания в крахмале 0-1 мас.% свободных электролитов и/или одной связанной фосфатно-солевой группы на 100-2000 ангидроклюкозных единиц. Остатки кислоты удаляют деминерализованной водой. Композицию крахмал-вода-целевые добавки, содержащую 10-20% воды от массы водакрахмал, нагревают в замкнутом объеме шнекового устройства при температуре выше температуры плавления крахмала и поддержании количества воды в указанном диапазоне. Из полученного расплава при более низких давлениях и температурах формуют Изделия, % дефектности которых значительно снижается, 6 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 08 1 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (2.1) 4356025/05 . (22) 30;06.88 (31) 8715941 . (32) 07,07.87. (33) GB (46) 28.02,93, Бюл. % 8 (71) Варнер-Ламберт Компани (US). . (72) Жан-Пьер Саштто (FR), Роберт Фредерик Томас Степто (GB) и Хайнц Целлер (СН) (56) EP N .0118240, кл. С 08 Н 3/00, опублик.1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСПЛАВА ДЕСТРУКТУРИРОВАННОГО КРАХМАЛА (57) Использование: для формования изделий в литьевой машине или экструдере.

Сущность изобретения; крахмал обрабатыИзобретение относится к способу получения деструктурированного крахмала, содержащего ничтожное количество электролитов.

Целью изобретения является снижение давления инжектирования расплава при получении из него изделий и уменьшение их дефектности, . Указанная цель достигается тем, что в способе получения расплава деструктурированного крахмала, включающем нагревание композиции, содержащей крахмал в

10 — 20% воды от массы вода — крахмал, и целевые добавки в замкнутом объеме шнекового устройства, при температуре выше температуры плавления крахмала и поддержании количества воды в пределах указанного диапазона, исходный крахмал подвергают обработке деминерализованной водой или разбавленным водным раствором кислоты до содержания в крахмале

„, Я2„„1799387 А3 вают деминерализованной водой или разбавленным водным раствором кислоты до содержания в крахмале 0-1 мас,% свободных электролитов:и/или одной связанной фосфатно-солевой группы на 100 — 2000 ангидроклюкозных единиц. Остатки кислоты удаляют деминерализованной водой, Композицию крахмал — вода-целевые добавки, содержащую 10 — 20% воды от массы водакрахмал, нагревают в замкнутом объеме шнекового:устройства при температуре выше температуры плавления крахмала и поддержании количества воды в указанном диапазоне. Из полученного расплава. при более низких давлениях и температурах формуют йзделия, % дефектности которых значительно снижается, 6 табл.

0-1 мас,% свободных электролитов и/или: одной связанной фосфатносолевой группы на 100-2000 ангидроглюкозных единиц, с : последующим удалением остатков кислоты деминерализованной водой.; Q

Предпочтительно, чтобы композиция, Ч ) нагревалась в диапазоне 90-190ОС,.В каче-: (Д

I стве целевых добавок могут быть использо-, („ ф ваны окрашивающие агенты, такие как азокрасители, органические и неорганиче- i ские пигменты, или окрашивающие агенты

1 природного происхождения, например, оксиды железа или титана, Эти агенты добав- (A ляют в количествах от .0,001 до 10% предпочтительно 0,5-3%, от массы всех компонентов.

Кроме того, целевыми добавками могут быть животные или растительные жиры, предпочтительно в гидрированной форме, особенно если они являются твердыми при комнатной температуре. Предпочтительно, 17()();ЦП

15

25

55 чтобы помимо жира был по крайней мере один компонент из группы моно и/или диг-лицеринов или фосфатидов, особенно лецитина, При этом целесообразно, чтобы количество использованных жиров, моно-, диглицеридов и/или лецитинов не превышало 15 и находилось предпочтительно в интервале от 0,5 до 2 мас., от всей композиции, Найдено, что .крахмал, обработанный согласно изобретению, дает материал со значительно меньшими дефектами, обладает сравнительно более высокой растяжимостью и для достижения деструктурирования может быть обработан при более низких температурах и более низких давлениях

Расплав крахмала, полученный по изобретению, также. обладает улучшенными показателями текучести; особенно в случае изготовления тонкостенных изделий, так что вследствие лучшей обрабатываемости дефектные части сведены к минимуму co снижением необходимого последующего контроля, Кроме того, оказывается возможным осуществлять контроль воспроизводимости температуры образования расплава.

Показано, что многие фосфатные группы, содержащиеся в некоторых природных крахмалах, связаны мостиком, образованнь(м двухвалентным ионом; таким как ион 30 кальция или магния. Концентрация таких фосфатных групп, т.е. число присутствующих фосфатных групп на.число звеньев ангидроглюкозы (ЗАГ), в значительной степени меняется для различных крахмалов. Для картофельного крахмала такая концентрация составляет примерно одну фосфатную группу на 200-400 ЗАГ, При промь1вании такого крахмала зна- чительным количеством воды при низком 40 значении рН, т.е, разбавленной кислотой, фосфатные мостики разрушаются с образованием свободных фосфатных групп. МНогие крахмалы, имеющие фосфатные группы, обладают "открытой" структурой и легко проницаемы для водной среды, так что значительная часть двухвалентного мостикового катиона может быть вымыта в течение относительно короткого периода времени, например, в течение нескольких минут.

При вымывании мостиковых ионов кальция, например разбавленной HCI, происходит следующая реакция (формула I)

1БРЛХИЛЛ) 0 0 (КРАХМАЛ)

В +7 Е II

H-C-0-Р-0 ...,.. Н ......... 0-P-0 — С-Н

0О 0 (КРЛХНЛА1 (И Ifg ) (,И, ii) ) (КРАХМАЛ)

И7+ Е 1 2 +

РЛЗБАБАЕКИЛЯ Нсl

I ll

Д+-С-0-P-(ОН) 7+ МС17+ МС!

Ф

В приведенных формулах M означает

Н, Ne или К, M означает Са или Mg

Как можно видеть, при обработке кислотной группы незамещенной фосфорной кислоты связаны с образованием крахмалом. Здесь один моль фосфорных групп соответствует двум эквивалентам. Одна моль

М соответствует двум эквивалентам, один

+ + моль M и Н соответствует одному эквиваленту в каждом случае. Один эквивалент определяется как.число молей ионной структуры, несущей один моль ионного заряда, Как видно из приведенной формулы 1, фосфатный мостик содержит 2 фосфатные г+ группы и как минимум один M -катион и два М -катиона.

Было также обнаружено, что крахмал часто содержит небольшие количества свободных электролитов, т,е. электролитов, не связанных с фосфатными труппами, которые, как правило, растворимы в воде, вследствие чего могут быть вымыты водой, предпочтительно деминерализованной водой. Эти электролиты могут присутствовать либо с самого начала в.клубнях картофеля, ° либо могут быть внесены позднее в ходе обработки, например, в ходе обработки водой и высушивания, Обнаружено, что такие свободные электролиты, а также тип и концентрация свя- . занных с фосфатными группами катионов, сильно влияют на обрабатываемость крах мала в процессе деструктурирования и образования расплава.

Было найдено, что в особенности при удалении полностью или частично. свободных электролитов и/или при полном или ,Я е частичном удалении М -катионов. способных образовывать мостик между фосфатными группами, или М+-ионов металла, связанных с такими фосфатными группами, обрабатываемость крахмала в процессе деструктурирования и образования расплава значительно улучшается и происходит взначительной степени преодоление вышеука. занных недостатков.

Получаемый; согласно изобретению. расплав деструктурированного крахмала может формовэться под давлением в таких способах как: собственно формование под давлением, литьевое.формование, формование раздувом или экструзия, Возможно полученный расплав деструктурированного крахмала сначала экструдировать с образованием гранул, после чего гранулы использовать для литьевого формования или формования под давлением.

Рекомендуется способ, в котором свободные электролиты вымыты полностью.

Кроме того, рекомендуется, чтобы связанные с фосфатными .группами катионы металлов были вымыты до такой степени, что г+ оставшееся число эквивалентом Ме на 100 звеньев ангидроглюкозы было менее 0,3.

Под термином деструктурированный природный крахмал имеется в виду химически немодифицированный крахмал. Как таковой крахмал включает, например, также клейстированный или пОдвергнутый тепловой обработке крахмал и, как правило, включает углеводы природного растительного происхождения, состоящие в .основном из амилозы и/или амилопектина.

Крахмал может быть извлечен из различных растений, например: картофеля, риса, тапиоки, кукурузы и зерновых кул ьтур, таких как: рожь, овес и пшеница. Крахмалы с фосфат.ными группами предпочтительно получают из картофельного крахмала, а также кукурузного крахмала, но предпочтительно все же из картофельного крахмала, Простое промывание деминерализованной водой полностью удаляет свободные электролиты, но достаточным оказывается и промывание водой с низким содержанием солей, Полученный промытый крахмал может быть за. тем обработан при более низкой температуре и/или более низких давлениях

Ilo сравнению с непромытым крахмалом.

Нейтральной водой, однако; удаляются ,только свободные электролиты. Улучшающие обработку свойства такого промытого водой крахмала могут быть еще улучшены за счет удаления или частичного удаления катионов металлов: Удаление KBTYIQHoB осуществляется путем промывания крахмала водой с низкой кислотностью(рН), предпочтительно со значением рК ниже 3, что может быть достигнуто добавлением к воде для промывки соляной кислоты, серной кислоты или любой другой приемлемой неорганической или органической кислоты. Рекомендуется, чтобы обработанный таким образом материал был затем промыт нейтральной водой. . Промыванием кислотой также удаляют . свободные электролиты, в то время как промывание нейтральной водой оставляет неизменными связанные фосфатные соли.

При удалении на стадии В катионов из фосфатных групп рекомендуется, чтобы значение оставшегося числа M на 100 ЗАГ .было меньше 0;2 в особенности меньше 0,1.

Очень хорошие результаты для картофельного крахмала получают при значениях(после обработки), близких к нулю.

После того, как из фосфатных групп удалены катионы, полученный в результате крахмал содержит свободные -О-Р(О)(ОН) группы и становится кислотным, Значение рН такого крахмала может меняться от 7 до

3,5 при измерении водной суспензии крах- мала в стандартных условиях. В некоторых

5 случаях низкое значение рН может оказаться нежелательным, поскольку нагревание крахмала до более высоких температур может привести к нежелательному разрушению цепи и, как следствие, снижению

10 механических свойств конечного продукта.

Особый аспект настоящего изобретения заключается, таким образом, в нейтрализации свободных кислотных групп частично или полностью с соответствующим

15 замещением части или всех протонов (Н+) незамещенных групп фосфорной кислоты, связанных с крахмалом, другими катионами, которые могут быть одновалентны или многовалентны. Предпочтительны однова-.

+ + +

20 лентные ионы, такие как: Na, К NH< или + двувалентные ионы, такие как; Са или Mg

Эти ионы могут быть добавлены, например, в виде их гидроксидов.

Установлено, что возможно добавление

25 двувалентных ионов и что такие ионы, как .кальций или магний,. ранее удаленные промыванием кислотой, не приводят к восстановлению первоначального состояния ,крахмала и оказывают поддающееся изме30 рению положительное действие на способствующие его обработки свойства.

В то же время как удаление свободных электролитов и связанных с фосфатными группами катионов металлов приводят к

35 снижению температур и давлений обработ- . ки, нейтрализация свободных протонов приводит к увеличению этих показателей до поддающихся измерению величин. Согласно настоящему изобретению возможно ме40 нять и регулировать температуру образования расплава с целью оптимизации условий процесса йутем регулирования содержания в крахмале электролита, Влияние содержания катионов в карто45 фельном крахмале(промытом-кислотой с последующим введением катионов путем титрования соответствующими гидроксидами) можно:видеть из табл.1.

Значения температур образования рас50 плава, приведенные в таблице 1, получены калориметрическим анализом с дифференциальным сканированием (КДС). Эта температура образования расплава обозначается на КДС-диаграмме в виде специфического

55 сравнительного узкого пика непосредственно перед эндотермическими изменениями, характеризующими окислительное или термическое разрушение. Пик исчезает сразу же после реализации указанных специфических эндотермических переходов. То, что

1799387 самый последний эндотермический переход перед термическим и окислительным разрушением играет важную роль для образования расплава, указывает и тот факт, что непрозрачный расплав крахмал-вода становится прозрачным, Как известно специалистам, порядок образования расплава. т.е, скорость образования расплава, вязкость и т.д. в шнеке и барабане зависит от многих факторов, таких как; размер барабана, его длина и диаметр, конструкция шнека, скорость вращения, режим нагрева и т,д. Также хорошо известно, что номинальные температуры; регистрируемые с помощью приборов КДС, вследствие незначительных теплоемкостей образца и приспособлений для удерживания, а также незначительных применяемых скоростей нагрева не являются температурами образцов. Кроме того, температуры материала в шнеке экструдера или литьевой машины, вследствие теплоты образования расплава, структурных изменений и вызываемой шнеком сдвиговой деформации не совпадает с температурой отверждения в барабане, и обе эти температуры отличаются от номинальных температур, регистрируемых прибором КДС, К примеру, КДС-анализ может показать верхнийпереход, т,е. точку, в которой непрозрачный расплав крахмал-вода становится прозрачным, при номинальной температуре в 182 С с повышением температуры от 30 С до 180 С в течение 900 секунд, Нес.мотр я на более низкую температуру отверждения и меньшее время обработки, например, в оборудовании для литьевого формования по сравнениЮ с теми же показателями при КДС-измерениях, верхний переход будет происходить вследствие реальной температуры в КДС-образце при более низкой, чем номинальная температуре, регистрируемой с помощью КДС, и кроме того, температуры отверждения в . литьевой машине более низки по сравнению с температурами материала в шнеке, В таблице 1 приведены номинальные

КДС-температуры.

Из таблицы 1 видно, что температура образования расплава природного картофельного крахмала, равная 184.5 С, может меняться в широком интервале от 163,1 С для полностью промытого кислотой крахмала до 212,3 С для крахмала, содержащего 1 эквивалент Na, и 1 эквивалент Са2 на два эквивалента фосфата.

Кроме того, можно видеть, что повторнбе введение кальция в промытый кислотой крахмал до уровня, соответствующего его содержанию в природном крахмале, при15 до содержания в нем воды в интервале 10—

20% в пересчете на массу крахмала и воды, Предпочтительно конечное содержание воды в 12 — 19%,.особенно 14-18% в пересчете на массу воды и крахМала.

Обработанный крахмал с соответствую20 щим содержанием воды затем возможно смешивают с другими добавками,. перечисленными ниже, и нагревают при повышенном давлении до температуры, 25 превышающей его переходную температуру стеклования. и его температуру плавления, Такая температура предпочтительна в ин-, . тервале 80 — 200 С, предпочтительно в ин-. тервале 90 — 190 С, особенно примерно при

120 С. Минимальное давлейие соответству30 ет давлению водяного пара, образовавшегося при этой температуре.

Крахмал рекомендуют нагревать в замкнутом объеме. Замкнутый объем может

35 представлять собой закрытый сосуд или объем, созданный в результате уплотняющего действия нерасплавленного сырья, находящегося в шнеке оборудовэйия для проведения литьевого формования или экс40 труэии. В этом смысле шнек литьевой машины или экструдерэ и его барабан следует понимать, как образующими закрытый сосуд. Давления, созданные в закрытом сосуде, соответствуют давлению водяного пара при используемой температуре, но разумеется, давление может быть и создано, как это обычно и делается, в шнеке барабана.

Рекомендуемые используемые давления соответствуют интервалу давлений, создаваемых в процессе экструзии, и хорошо известны, например, от нуля до 150,10

H/м, предпочтительно от нуля до 100.10

Н!м, в особенности OT нуля до 75.10 Н/м .

Крахмал настоящего изобретения мо45

50 жет содержать или может быть смешан с добавками, такими как; раэбавители, смазки, пластификаторы и/или красители.

Эти добавки могут быть добавлены перед нагреванием крахмала с образованием расплава (стадия Е) или после э1ой стадии, мерно при том же распределении других катионов, не приводит к восстановлению температуры плавления до прежнего уровня. Сравнение природного крахмала табли2+ + +

5 цы 1 с Са -Na -Н -композицией в эквивалентных соответственно 1 — О, 4-0,6 и температурой образования расплава

184,5 С, Са -а -Н -композицией состава 1-.

0,5-0,5 и температурой образования рас10 плава 172 С. Са -Na -Н -крахмала состава . 1-0,33 — 0,66 и температурой образования расплава 179,1 С ясно это доказь вает.

Полученный в результате промывания водой или кислотой крахмал. затем доводят

В основном, это зависит от предполагаемого . использования деструктурированного крахмала.

Такие добавки включают различного рода разбавители, например, желатин, растительные белки, такие как: белок арахиса, белки семян рапса, белки крови, белки яиц, акрилированные белки, водорастворимые . полисэхариды, такие как; альгинаты, коррагинаты, камедь рожкового дерева, агарагар. гуммиэрабик и родственные камеди. (паттиевая камедь, карайевая камедь, трагакантовая камедь), пектин, водорастворимые производные целлюлозы, алкилцеллюлозы, гидроксиалкилцеллюлозы и гидроксиалкилалкилцеллклозы, такие как; метилцеллюлозы, гидрокси метил целлюлоза, гидро ксиметил целл юлоза, гид рокс ип ропилцеллюлозэ,. гидроксиэтилметилцеллюл о за, гидро кси и р оп ил метил целл юлоза, гидроксибутилметилцеллюлоза, сложные . эфиры целлюлозы и сложные эфиры гидроксиалкилцеллюлозы, такие как; ацетилфтал ат целлюлозы (АФ Ц). гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦФ), карбоксиалкилцеллюлозы, карбоксилэкилалкилцеллюлозы, сложные эфиры.карбоксиалкилцеллюлозы, такие кэк; карбоксиметилцеллюлоза и ее щелочнометаллические соли. водорастворимые синтетические полимеры, такие как: полиакриловые кислоты и сложные эфиры полиакриловых кислот, полиметакриловые кислоты и сложные эфиры полиметакриловых кислот., поливинилацетаты, поливиниловые спирты, поливинилацетатфталаты (П ВАФ), поливинил пирролидоны, поликротоновые кислоты, приемлемы также фталированные желатин, сукцинат желатина, сшитый желатин, шеллак, водорастворимые химические производные крахмала, катионно-модифицированные акрилаты и метакрилаты, имеющие, например третичную или четвертичную аминогруппу, такую как диэтиламиноэтильная группа, которая при желании может быть переведена в четвертичное состояние, и другие аналогичные полимеры, Такие разбавители могут быть добавлены в любом желаемом количестве, предпочтительно в пределах до 50%,.более предпочтительно в интервале 3 — 10 в пересчете на массу всех компонентов.

20

25 нентов

30 Кроме того, могут быть добавлены соединения, улучшающие текучесть крахмала, форме, в особенности жиры, представляю35 щие собой при комнатной температуре

45

Другие добавки включают неорганические наполнители, такие как: оксиды магния, алюминия, кремния, титана и т.д., предпочтительно в концентрации 0,02-3 мас.%, предпочтительно 0,02-1 в пересчете на массу всех компонентов, Другие примеры добавок включают пластификаторы, такие как: полиалкиленовые окиси, например: полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полиэтиленпропиленгликоль, низкомолекулярные органические пластификаторы, такие как глицерин, моноацетат, диэцетат, или триацетат глицерина, пропиленгликоль,сорбит,диэтилсульфосукцинат глицерина, пропиленгликоль, сорбит; диэтилсульфонсукцинат натрия, триэтилцитрат, трибутилцитрат и т.д.. которые добавляют в концентрации 0,5 — 157;, предпочтительно в интервале 0,5-5 в пересчете на массу всех компонентов.

Примеры красителей включают известные азокрасители, органические или неорганические пигменты или красители природного происхождения. Предпочтительно применение неорганических пигментов, таких как оксиды железа и титана

Эти оксиды, которые хорошо известны, добавляют в интервале концентраций 0,00110 предпочтительно 0,5-3 в пересчете на массу всех компонентов.

Суммарно плэстификатор и вода не должны предпочтительно превышать 25, еще более предпочтительно не должны превышать 20 в пересчете на массу всех компотакие как животные или растительные жиры, предпочтительно в их гидрированной твердые вещества, Рекомендуется, чтобы такие жиры имели температуру плавления

50 С или выше. Рекомендуется триглицериды с жирными С12-, С14-. С)6- и Сщ-кислотэми.

Эти жиры могут быть добавлен ы отдельно без добавления разбавителей или пластификаторов.

Эти жиры могут быть добавлены предпочтительно отдельно или в смеси с монои/или диглицеридами или фосфатидами, особенно лецитином, Рекомендуется монои диглицериды, образованные из вышеуказанного типа жиров, т,е, с жирными C>z-, С14-, C>6- и С>э-кислотами.

Общее количество используемых жиров, моно- и диглицеридов, и/или лецитина до 5, предпочтительно в интервале 0.5-2 мас. от всех композиции.

Кроме того, рекомендуется добавление двуокиси. кремния или двуокиси титана в концентрации 0;02-1 (на общую массу композиции. Эти соединения игрэю1 роль структурирующих средств, 1799387

10

20

30

50

Вышеописанные материалы образуют при нагревании в закрытом сосуде расплав с термопластичными свойствами, т.е, в условиях регулирования содержания воды и давления, Такой расплав может быть использован в различных технологиях для термопластичных материалов..Такие технологии включают . литьевое формовэние, формование раздувом, экструзию и совместную экструзию (экструзию стержней, труб и пленки), прямое формование с изготовлением известных предметов, получаемых данными технологиями, Такие предметы включают; бутылки, листы, пленки, упаковочные материалы, трубы, стержни, слоистые материалы, мешки, сумки, фармацевтические капсулы.

Пример 1. Удаление растворимых электролитов промыванием природного картофельного крахмала деминерализованной водой.

10 кг природного картофельного крахмала промывают на воронке Бюхнера в общей сложности 50 л деминерэлиэованной воды. Промытый крахмал затем отжимают на фильтровальной бумаге и сушат в кондиционирующей камере до равновесного содержания воды примерно в 17%, .

До и после промывания проводят анализ, результаты которого приведены в табл,2, Из приведенных результатов видно, что некоторое количество свободных фосфатных солей было вымыто из крахмала, Промывные воды концентрируют и добавлением спирта осаждают растворенные соли с образованием концентрата, Полученный концентрат отфильтровывают и очищают растворением в небольшом объеме воды и повторным осаждением.

Несложный анализ выделенных солей показал, что анионом является фосфат(ярко выраженный результат в испытании с молибдатом. отрицательный результат при испытании на карбонат, хлорид, сульфат). 45

Катионы определяют с помощью атомной абсорбционной спектроскопии, которая по+ + .. казала преобладание К, Na при небольшом количестве Са и Mg

Пример 2. Деструктурирование и образование расплава промытого картофельного крахмала (промыт деминерализованной водой).

Промытый водой природный крахмал (получение см.пример 1), смазочное средство (гидрированный триглицерид). ускоритель текучести расплава (лецитин) и структурирующее средство (TIOz) смешивают в течение 10 минут в высокоскоростном порошковом смесителе с образованием композиции следующего относительно состава: 83 части промытого водой картофельного крахмала, 0,8 части гидрированного триглицерида с содержанием жирных кислот С18 С16 С14 65:31:4 процентов по массе, 0,4 части лецитина, 0,4 части двуокиси титана и 17 частей с образованием свободно текучего порошка. Полученный порощок засыпают в бункер и подают в шнековый ба-. рабан, распределение температуры в котором и скорость вращения которого для данного испытания приведены в таблице 3.

Затем проводят инжектирование в устройстве для литьевого формования, предназначенного для получения фармацевтических контейнеров, Регистрируют важнейшие параметры литьевого формирования и визуально определяют качество сформованных деталей (Д дефектности), которые также и риведен ы в табл.3.

Полученные данные показывают, что промытый крахмал может быть обработан при более низком давлении инжектирования с получением более высокого качества сформованных деталей.

Пример 3. (Промывание разбавленной кислотой), 600 г природного картофельного крахмала суспендируют в 700 мл 0,2 н.НС! и перемешивают 10 мин, Суспензию отфильтровывают и крахмал трижды промывают на фильтре 0,2 н,I-ICI порциями по 200 мл

Затем крахмал вновь суспендируют в

500 мл 0,2 н.НС1, снова перемешивают 10 мин,-фильтруют и трижды промывают 0,2 н,HCI порциями по 200 мл.

После такой обработки соляной кислотой избыток кислоты удаляют промыванием деминерализованной (деионизированной) водой следующим образом, Крахмал дважды промывают деионизированной водой порциями по 200 мл и затем суспендируют в 200 мл деиониэированной воды, Такая процедура промывания деонизированной водой (с удалением избытка кислоты):повторена дважды с получением несодержащегоHCI крахмала, Отсутствие HCI проверяют добавлением и промывкой в воде нитрата серебра..При отсутствии в промывных водах осадка хлорида серебра промывку заканчивают. Промытый крахмал отжимают на фильтровальной бумаге и сушат в кондиционирующей камере (25 С, 40% относительной влажности) до рав.новесного содержания примерно 17 j(Hz0. В другом опыте влажный крахмал обрабатывают в псевдоожиженном слое с продувкой нагретым до 50 С воздухом до содержания влаги в крахмале примерно 17мас.% (проверка периодическим отбором образца крахмала), 14

1799337

До и после промывания крахмала кислотой проводят анализ, результаты которого приведены в табл,4.

Пример 4 (Промывание разбавленной кислотой).

В- смесителе суспендируют 3000 r картофельного крахмала в 3 л 0,3 н.. раствором

HCI и перемешивают высокоскоростной мешалкой смесителя в течение 5 мин..Суспензию отфильтровывают, промывают 1 л деонизированной воды, возвращают в смеситель, и суспендируют в 3 л деонизированной воды. После перемешивания в течение

10 мин полученный материал фильтруют и промывают на фильтре порциями деионизиp0BaHHoIA воды до момента исчезновения в промывных водах хлорид-иона (испытание нитратом серебра), Влажный крахмал отжимают нэ фильтровальной бумаге и затем раскладывают на пластмассовых подносах в кондиционирующей камере. где выдерживают до содержания влаги в 17,27,. Результаты анализа приведены в табл.5.

П р и м.е р 5, Промытый кислотой крахмал примера 3, смазочное средство (гидрированный триглицерид), .ускоритель . текучести расплава (лецитин), структурирующее средство (TIOz) перемешивают 10 мин в высокоскоростном смесителе с получением свободно текучего порошка следующего состава; 83 части крахмала, 0,8 части гидрировэнного триглицерида с содержанием жирных С в, С»<, С14-кислот в отношении

65:31:4 процентов по массе, 0,4 части лецитина, 0,4 части двуокиси титана в 17 частей воды. Полученный порошок загружают в бункер и подают в шнековый барабан, распределение температуры в котором и скорость вращения которого приведены для данного испытания в табл.6..Затем проводят инжектирование в устройство для литьевого формования для получения образцов на испытания прочности на разрыв, В табл.6 также приведены времена пребывания, времена цикла и давления инжектирования, Полученные результаты показывают, что промытые кислотой крахмалы позволяют проводить их обработке при более низких температурах (на 40 С ниже по сравнению с природным крахмалом). Кроме того, снижаются продолжительность цикла и время пребывания, что позволяетувеличивать производительность по сравнению с природным крахмалом.

Результаты для материалов 10 и 11 показывают, что специальным образом обработанные крахмалы по изобретению можно обрабатывать при температурах на 10 — 20 С выше, чем для необработанного природного крахмала. При таких несколько более высоких температурах обработки необработанный природный крахмал часто начинает слегка разлагаться. B отдельных случаях обработка при более высоких температурах становится выгодной, П р и.м е р 6. Промытый кислотой картофельный крахмал примера 4, смазывающее средство (гидрированный триглицерил примера 3), ускоритель текучести расплава

10 (лецитин), структурирующее средство (TIOz) смешивают в тех относительных:пропорциях, что и в случае промытого кислотой крахмала примера 5; при использовании в течение 10 мин высокоскоростного порошкового смесителя.. Полученный подают через бункер в шнековый барабан, распределение температуры которого и скорость вращения шнека приведены для данного испытания в табл.6. Затем проводят формования, предназначенного для проведения испытаний на скручивание стержня

В табл,6 также приведены времена пребывания в барабане, продолжительности цикла и давления инжектирования, Для сравнения поведения в процессе обработки промытых кислотой крахмалов и качества полученных литьевым формованием изделий аналогично смеси получены на

30 основе природного картофельного крахмала. Соответствующая порошковая смесь обработана в том же оборудовании, что и в примере 5, а распределение температуры, скорость вращения шнека, время пребывания в барабане, продолжительность цикла и

35 давление инжектирования приведены в табл,6, В табл.6 представлено сравнение поведения в процессе обработки в.литьевой машине смесей, содержащих природный

40 крахмал (не обработан согласно изобретению) со смесями, приготовленными из промытых кислотой крахмалов.

Пример 7. 100 г промытого кислотой крахмала примера 3 анализируют на содержание в нем свободных протонов и катионов. Полученные. результаты приведены в табл.1, строка 2.

Тот же крахмал суспендируют в деминерализованной воде.-С помощью автомати-. ческого титратора добавляют

50 соответствующие количества NaOH, КОН, NH4OH и Са(ОН)2 с целью получения других, указанных в табл.1; композиций, После фильтрования и высушивания в полученных продуктах указанные соотношения суммарно показывают количество обмененных катионов, которое практически оавно числу фосфатных групп крахмала. Затем полученный материал смешивают с добавками по методике примера 5 и инжектируют в фор20 инжектирование в устройстве для литьевого

1799387

Та блиц а1

Влияние состава катионов фосфатных групп картофельного . крахмала на температуру образования расплава 1 «Файала с 171 Н О

Ф

Катионный состав (в эквивалейтах на

2 экв. фос@ата)

Ca Na NH + El1

Материал

Т-ра образования расплава

С (КДС) 1. Природный крахмал (PX 1279) 0,6

184, 5

1 0,4

О О

2 О

О. 2, а о

1 0,5

1 0,33

«11»

8 «н»

1 О

О 1

0 33

1 1. 10.

11. мовочное устройство в условиях, укаэанных в табл.6 (материалы 3-11).

Формула изобретения

Способ получения расплава деструктурированного крахмала, включающий нагревание композиции, содержащей крахмал и

10-20 воды от массы вода-крахмал и целевые добавки, в замкнутом объеме шнекового устройства при температуре выше температуры плавления крахмала и поддер-. жании количества воды в пределах указанного диапазона, о т л и ч в ю шийся тем, 2. Промытый кислотой (крахмал PX 1279) Ф

3. Са -крахмал

4. На -крахмал

5. Ьы„-крахмал .Ф»

Н + ф

Ь. Ст-Na -Н -крахмал что. с целью снижения давления инжектирования расплава при получении из него изделий- и уменьшения их дефектности, исходный крахмал подвергают обработке

5 деминерализованной водой или разбавленным водным раствором кислоты до содержания в крахмале 0 — 1 мас. свободных электролитов и/или одной связанной фосфатносолевой группы на 100-2000 ангид10 роглюкозных единиц с последующим удалением остатков кислоты деминерализованной водой, 2 163,1

О 200,5

0 211,о

0 .. 199 1

0,5 172,Ь

0,66 179,1.

1 182,3

1 199,3

0,66 209,6

0 212,3

1 а f) л и ц з 2

1560

1030

0,2

0,2

200

200

110

110

9,5

Качество

0 0l

Таблица4

Параметры obpaзования расплава и литьевого формования

1 .Распределение т-ры, ь

Время пребывания, с

Давление инжектирования; бар

Время инжектирования, Скорость шнека,об/мин

Противодавление, бар

Время цикла, с

ДеФектность, 4

Тр — Температура начала шнека

Тв -"- середины шнека

T -.".- конца шнека

Т, -"- фильеры

Непромытый краЛ ал (R 2: 1075, Ioguette) Тр /Tm/Те/Tn

90/165/165/165

690

П ромы тый к рахмал (Р Х 1075 lopuette) т,,/т /т /т

90/165/165/165

690

20

1799387 Таблица5

Та.блицаб

Распределение

»»»»

»» т-.ры, С

Давление инжектирования, бары

Время пре-. бывания в барабане, с

Скорость шнека об/мин

Время цикла, Тр/Tm/Те/Тп

Смесь с при-. родным крахмалом "90/170/170/170 81,6

750

23,4

1750

1300

Смесь (пример 5) .Смесь (пример 6) 90/130/130/130 9.Ь, 2 ..

90/130/130/13.0 . 102 .

240

7,6

1400.

300

Смеси с мате" риалами табл. 1

Иатериал

3

Составйтель О.Рокачевская

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор А.Ходакова

Заказ 789 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035., Москва, Ж 35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", f. Ужгород,.ул. Гагарина. 101

6

8

l0

90/18Ю/180/180 80

90/190/190/190 75

90/1РО/180/180 80

90/150/150/150 90

90/160/1ЬО/160 85

90/160/160/160 85

90/170/170/170 82

90/180/180/180 75

90/190/190/190 75

1720

20 .

18

18

19

20 700

700 .720