Способ производства катионного крахмала


 


Владельцы патента RU 2466142:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложенный способ включает введение в водную суспензию крахмала предварительно приготовленной в процессе подачи смеси 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и гидроксида натрия, нагревание и выдерживание реакционной смеси, нейтрализацию, фильтрование, промывку и сушку готового продукта. Для приготовления суспензии крахмала используют воды, полученные при фильтровании катионного крахмала предыдущего цикла производства, в которых массовая доля хлорида натрия достигает 1,3% от массы реакционной смеси. При этом проводят такое количество циклов производства, чтобы массовая доля хлорида натрия в реакционной смеси составляла 10% и выше, и осуществляют нагревание реакционной смеси до температуры 45-55°С, длительность ее выдерживания устанавливают в пределах 6-8 часов. Данный способ позволяет сократить расход реагентов и времени на производство катионного крахмала, повысить эффективность использования алкилирующего реагента, а также снизить загрязнения окружающей среды. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к способу производства катионного крахмала и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности, в которой применяется катионный крахмал.

Известен способ производства ксантогената катионного крахмала в качестве добавки при производстве бумаги [US 4093510, 06.06.1978], первый этап которого подразумевает алкилирование крахмала, включающее внесение в суспензию крахмала сульфата натрия, растворов гидроксида натрия и 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида, выдерживание реакционной смеси в течение 6 часов при температуре 55°C и отделение готового продукта.

Данный способ характеризуется невысокой эффективностью использования алкилирующего реагента - 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида (63%), а также необходимостью дополнительного внесения антиклейстеризатора - сульфата натрия для поддержания достаточно высокой температуры выдерживания реакционной смеси.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения катионного крахмала [ЕР 0542236, 19.05.1993], включающий введение в нагретую до 44,6°C суспензию крахмала предварительно приготовленной в процессе подачи смеси 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и гидроксида натрия, выдерживание реакционной смеси в течение 20 часов при 43,5°C, нейтрализацию, фильтрование, промывку и сушку готового продукта.

Недостатком данного способа является большая длительность его осуществления вследствие сравнительно невысокого уровня температуры выдерживания реакционной смеси.

Общим недостатком всех известных способов получения катионных крахмалов является образование значительных объемов сточных вод, образующихся при фильтровании суспензии полученного катионного крахмала. Указанные сточные воды отличатся высокими концентрациями растворимых солей, содержат часть алкилирующего реагента (в частности, 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида), непрореагировавшего с крахмалом, а также продукты гидролиза алкилирующего реагента (в частности, 2,3-дигидроксипропилтриметиламмония хлорид).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в сокращении расхода реагентов и времени на производство катионного крахмала, повышении эффективности использования алкилирующего реагента, а также в снижении загрязнения окружающей среды.

Это достигается тем, что в способе производства катионного крахмала, включающем введение в водную суспензию крахмала предварительно приготовленной в процессе подачи смеси 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и гидроксида натрия, нагревание и выдерживание реакционной смеси, нейтрализацию, фильтрование, промывку и сушку готового продукта, в отличие от прототипа для приготовления суспензии крахмала используют воды, полученные при фильтровании катионного крахмала предыдущего цикла производства, и в зависимости от количества циклов возврата ее нагревание осуществляют до температуры 45-55°С и длительность ее выдерживания устанавливают в пределах 6-8 часов.

Возврат с оборотными водами непрореагировавшей части алкилирующего реагента в реакционную смесь позволяет увеличить эффективность его использования. В каждом производственном цикле алкилирования крахмала при взаимодействии 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и гидроксида натрия, а также при нейтрализации суспензии соляной кислотой образуется хлорид натрия, массовая доля которого достигает 1,3% от массы реакционной смеси. Таким образом, в результате использования оборотной воды концентрация хлорида натрия в каждом последующем цикле увеличивается на 1,3%. Постепенное накопление хлорида натрия, выполняющего роль антиклейстеризатора, позволяет увеличивать температуру выдерживания реакционной смеси, достигая уровня 55°C при массовой доле хлорида натрия 10% и выше. Соответственно можно уменьшить длительность осуществления процесса до 6-8 часов при сохранении максимального уровня эффективности использования алкилирующего реагента. Помимо этого организация замкнутого водооборота позволяет резко уменьшить количество образующихся сточных вод, подлежащих очистке.

Способ осуществляют следующим образом.

В реакторе готовят суспензию крахмала, используя при этом оборотные воды, полученные при фильтровании катионного крахмала предыдущего цикла производства. В суспензию вводят предварительно приготовленную в процессе подачи смесь 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и гидроксида натрия. Полученную реакционную смесь выдерживают при значениях температуры и длительности, установленных в зависимости от содержания в ней хлорида натрия (таблица 1).

Таблица 1
Зависимость условий выдерживания реакционной смеси от содержания хлорида натрия
Массовая доля NaCl в реакционной смеси, % Условия выдерживания реакционной смеси
температура, °C длительность, ч
менее 5 45 8
5-10 50 7
свыше 10 55 6

Затем реакционную смесь нейтрализуют раствором соляной кислоты, фильтруют, готовый продукт отмывают и сушат.

Пример осуществления известного способа производства катионного крахмала.

В лабораторном реакторе готовили 40%-ную суспензию кукурузного крахмала, содержавшую 1000 г сухого кукурузного крахмала. Суспензию нагревали при перемешивании до температуры 44,6°C. Затем в смеситель одновременно подавали 92 мл 65%-ного раствора 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и 94 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия с таким расчетом, чтобы последующее введение в суспензию образующегося на этом этапе 2,3-эпоксипропилтриметиламмония хлорида происходило спустя 4-7 секунд после образования. Смесь выдерживали при перемешивании в течение 20 часов при температуре 43,5°C в термостате, после чего в суспензию подавали 10%-ный раствор соляной кислоты до рН 8. Затем крахмал подавали на фильтрацию, промывку и сушку до заданного содержания влаги. Содержание связанного азота - 0,33%. Значение степени использования 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида в реакции алкилирования крахмала - 63,88%.

Пример осуществления заявляемого способа производства катионного крахмала.

В лабораторном реакторе готовили 40%-ную суспензию кукурузного крахмала, содержавшую 1000 г сухого кукурузного крахмала. Затем в смеситель одновременно подавали 92 мл 65%-ного раствора 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида и 94 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия с таким расчетом, чтобы последующее введение в суспензию образующегося на этом этапе 2,3-эпоксипропилтриметиламмония хлорида происходило спустя 4-7 секунд после образования. Смесь выдерживали, перемешивая, в течение 8 часов при температуре 45°C в термостате, после чего в суспензию подавали 10%-ный раствор соляной кислоты до рН 8. Затем крахмал подавали на фильтрацию, промывку и сушку до заданного содержания влаги.

Описанный способ был воспроизведен еще 8 раз. При этом для приготовления суспензии крахмала использовали оборотные воды, полученные при фильтровании катионного крахмала предыдущего цикла. Содержание хлорида натрия в реакционной смеси, условия ее выдерживания, а также содержание связанного азота в катионном крахмале (ω) и полученные степени использования 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида (η) при проведении всех девяти опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Условия и результаты осуществления заявляемого способа
Массовая доля NaCl в реакционной смеси, % Условия выдерживания реакционной смеси ω, % η, %
температура, °C длительность, ч
1 0,8 45 8 0,4 77,4
2 2,1 45 8 0,415 80,34
3 3,4 45 8 0,421 81,5
4 4,7 45 8 0,426 82,47
5 6,0 50 7 0,43 83,24
6 7,3 50 7 0,436 84,4
7 8,6 50 7 0,441 85,37
8 9,9 50 7 0,445 86,15
9 11,2 55 6 0,451 87,3

Технический результат изобретения заключается в сокращении длительности процесса производства катионного крахмала до 6-8 часов за счет увеличения температуры выдерживания реакционной смеси до 45-55°C без дополнительного внесения антиклейстеризаторов, повышении степени использования применяемого алкилирующего реагента (3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмония хлорида) на 30% за счет возвращения непрореагировавшей его части в суспензию крахмала, а также в снижении загрязнения окружающей среды за счет создания системы замкнутого водооборота.

Способ производства катионного крахмала, включающий введение в водную суспензию крахмала предварительно приготовленной в процессе подачи смеси 3-хлор-2-гидроксипропилтриметил аммония хлорида и гидроксида натрия, нагревание и выдерживание реакционной смеси, нейтрализацию, фильтрование, промывку и сушку готового продукта, отличающийся тем, что для приготовления суспензии крахмала используют воды, полученные при фильтровании катионного крахмала предыдущего цикла производства, в которых массовая доля хлорида натрия достигает 1,3% от массы реакционной смеси, при этом проводят такое количество циклов производства, чтобы массовая доля хлорида натрия в реакционной смеси составляла 10% и выше, и осуществляют нагревание реакционной смеси до температуры 45-55°С и длительность ее выдерживания устанавливают в пределах 6-8 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к крахмалопаточной и спиртовой промышленности. .
Изобретение относится к технологии производства крахмала. .
Изобретение относится к технологии производства крахмала. .

Изобретение относится к способу получения продукта в виде наночастиц из биополимера. .

Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к водорастворимым комплексам железа с производным углевода, способу его получения, средству для получения лекарственного препарата, содержащего водорастворимый комплекс железа и применению комплексам железа для профилактики или лечения железодефицитных состояний, в частности для парентерального применения.

Изобретение относится к способам производства крахмалосодержащих клеев. .
Изобретение относится к способам получения углеводов. .
Изобретение относится к технологии производства и применения крахмала, в частности, для решения исследовательских задач и контроля качества крахмала и составов на его основе.

Изобретение относится к муке восковидных сортов и способам ее получения, включающим термообработку

Группа изобретений относится к крахмалам с низким объемом набухания. Первым объектом является ингибированный крахмал, имеющий объем набухания от 7 до 12 мл/г и растворимую фракцию менее 20%. Для измерения его объема набухания готовят 5%-ную крахмальную суспензию в 1%-ном растворе NaCl, нагревают на кипящей водяной бане при минимальной температуре 95°C в течение 20 минут. После чего разводят раствор до 1% и оставляют его для осаждения на 24 часа. Если крахмал является крахмалом воскового риса, то период осаждения продлевают до 72 часов. Записывают объем осажденного образца в миллилитрах. Вторым объектом является композиция пищевого продукта, включающая крахмал и по меньшей мере один дополнительный пищевой компонент. Кроме того, группа изобретений предусматривает способ получения композиции пищевого продукта, включающий замену по меньшей мере части жира, обычно используемого в указанной композиции, крахмалом. Четвертым, пятым и шестым объектами являются применение крахмала соответственно в композиции пищевого продукта для имитации ощущения жира во рту при потреблении указанной композиции, в композиции пищевого продукта для замены жира, а также в качестве автоклавируемого крахмала. Обеспечивается замутненность, обволакивание во рту и кремовость пищевых продуктов. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 9 пр., 19 табл.
Настоящее изобретение касается порошкообразного нагруженного жидкостью крахмального материала, содержащего твердый носитель, состоящий из предварительно желатинизированного негранулированного крахмального материала, состоящего из хлопьеобразных частиц крахмала, в котором распределение размеров частиц крахмала таково, что по меньшей мере 50 вес.% частиц крахмала имеет размер частиц от 100 мкм до 375 мкм, а удельная площадь поверхности по БЭТ составляет 0,5 м2/г или менее, и один или более жидких компонентов, абсорбированных в и/или на упомянутом твердом носителе. Также настоящее изобретение раскрывает способ приготовления упомянутого порошкообразного нагруженного жидкостью крахмального материала, и применение его в пищевых продуктах и животном корме, фармацевтических продуктах, нутрицевтиках, агрохимикатах и косметических продуктах и предметах личной гигиены. Использование заявленной группы изобретений позволит получить порошкообразный нагруженный жидкостью крахмальный материал с высокой загрузкой масла в крахмальных частицах, до 37%. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Согласно предложенному способу проводят дегидратирование полисахарида до, по существу, безводного или безводного состояния и термическое модифицирование полученного полисахарида в газе с эффективной концентрацией кислорода, по меньшей мере, 9,77 моль/м при температуре 100°C или больше в течение времени, достаточного для модифицирования полисахарида. При этом по существу безводный означает содержание воды менее 2%. Изобретение обеспечивает получение модифицированного полисахарида, обладающего стабильной вязкостью и улучшенными органолептическими свойствами. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 7 пр.

Изобретение относится к крахмалопаточным производствам и предназначено для выделения крахмального молока из кашки измельченных картофеля или злаков. Устройство для разделения суспензий, преимущественно крахмалсодержащих, включает корпус с приемниками фильтрата и осадка, установленный в нем ротор, содержащий основание с прикрепленными к нему опорами фильтрующими лопастями с каналами отвода фильтрата, и средство подачи суспензии. Основание выполнено с одним или более соосными оси ротора дополнительными опорными кольцами различающихся диаметров с возможностью поворота вокруг оси ротора каждого дополнительного опорного кольца с укрепленными на нем опорами лопастей на требуемый угол при настраивании работы устройства. Использование изобретения позволит упростить настройку ротора для интенсификации его работы. 6 ил.

Изобретение относится к кукурузокрахмальному производству, а именно к способам переработки кукурузного экстракта, образующегося при переработке кукурузы на крахмал на стадии ее замачивания, являющегося побочным продуктом крахмалопаточного производства. Способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта предусматривает стадии тонкой очистки, стерилизации, предварительного концентрирования и доконцентрирования. Очистку экстракта проводят на микрофильтрационных мембранах с диаметром пор 0,2 и 0,45 мкм или крупнопористых ультрафильтрационных мембранах с рейтингом по молекулярной массе 150-170 кДа. Глубокое концентрирование до концентрации 25-30% СВ осуществляют на высокоселективных обратноосмотических мембранах с селективностью 99,5-99,8% при давлении до 100 МПа. Окончательное концентрирование до содержания 55-65% СВ осуществляют на вакуум-выпарной установке. Предлагаемый способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты и низкими затратами на его производство. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к кукурузокрахмальному производству, а именно к способам переработки кукурузного экстракта, образующегося при переработке кукурузы на крахмал на стадии ее замачивания, являющегося побочным продуктом крахмалопаточного производства. Способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта предусматривает стадии тонкой очистки, стерилизации, предварительного концентрирования и доконцентрирования. Очистку экстракта проводят на микрофильтрационных мембранах с диаметром пор 0,2 и 0,45 мкм или крупнопористых ультрафильтрационных мембранах с рейтингом по молекулярной массе 150-170 кДа. Глубокое концентрирование до концентрации 25-30% СВ осуществляют на высокоселективных обратноосмотических мембранах с селективностью 99,5-99,8% при давлении до 100 МПа. Окончательное концентрирование до содержания 55-65% СВ осуществляют на вакуум-выпарной установке. Предлагаемый способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты и низкими затратами на его производство. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности. Способ предусматривает приготовление суспензии смешиванием крахмала с расчетным количеством обессоленной воды до концентрации сухих веществ 10-45%. Затем доводят pH суспензии до 3,5-5,5 добавлением 10-15%-ного раствора НСl. Нагревают при постоянном перемешивании в термостатированной емкости до температуры 45-58°С. После чего вносят раствор глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой. Смесь суспензии с ферментами подвергают инкубации при температуре 45-58°С в течение 10-100 ч до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала в пределах 20-70%. После гидролиза разделяют реакционную смесь на пористый крахмал и глюкозный сироп с ГЭ 97-99% и содержанием глюкозы 95-98%. Изобретение позволяет в одну стадию получить пористый крахмал и глюкозный сироп. 1 пр., 2 ил.
Наверх