Способ получения тиксотропного геля

 

Boles советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента ¹

М. К„». В Olf lii48

Заявлено 13.11.1968 (¹ 1218907i23-4) Приоритет 13.11.1967, № 615621, США

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 541.18.05(088.8) Опубликовано 02.11.1972. Бюллетень K 6

Дата опубликования описания З.IV.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Гарри Вальтер Дуранд, Эдвин Джордж Флекк младший и Джорд)K 3i lliICT Ра .11!Ор MJI7 71II IIII (Соединеш!ыс Ш!аты Амерш;и) Ино ф

«ФМ (Соедине»

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИКСОТРОПНОГО ГЕЛЯ

Изобретение относится к области получения дисперсий целлюлозы, а именно тиксотропного геля, который находит применение в пищевой промышленности.

Известен ciioco0 получения дисперсий микрокрнсталли 1ескОЙ цслл!Олозы В Ilf)IIc3J I ÑT13!Iff кар бокси метил цел,.!10лозы со степенью замсшения О,:3. Дисперп!рующий агент берут в количестве 0,5 — 70 вес. %.

С целью повышения стабильности геля, улучшения его физи »еских и коллоидны: свойств, предлагается диспергнровап вещество, содержащее 13-1,4-глюкан, в присутствии натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы со степенью замещения 0,75:» 0,15.

Вещество, содержащее Р-1,4-глюкан, можно получать из целлюлозы любым подходящим х!стодо 3! кими lеского разложснн>1, по окончании которого осадок отфильтровывают и тщатслы)о промывают для удаления растворимых примесей. Промытый осадок, содержащий около 40 /д твердого вещества, подвергают затем мсхаш»чсскому измсль !clif!f0 (ililil растираншо), до получения массы, из которой

1 вес. % частиц, лучше 30 веc. %, имеlот среди»ою величину не более 1 лтк.

При химической обработке и последующей промывке микрокристаллы целлюлозы высвобождаются из-за распадения целлюлозных цепей, существующих в аморфной фазе, но отдельные кристаллы все еще остаются сосдин »if! f fмн между собой Водородными связями. Эти кристаллы должны быть pàçäå7cíû.

В процессе измельчения (или растирания) появляются новые поверхнос)71 и, если только отдельные микрокрнсталль1 llc будут находи)ься I> разрознсшгом состоянии, эти поверхности будут образовывать новыс связи.

Для оо сисчсния эффскIII!311017) сдвига содержание тьердой фазы В обраб:пывасмой массе долж но 61>I I f достаточно ВВ1 соки м, Однако !1е настолько, пооы отдельные микрокристаллы начали коалссцнров;пь с образованием больших агрегатов, что бывает нрн недостатке

ВОД Ы ДЛ Я Г I f i7 P !1 Т 1Н f 1111 II I I O I) I> О 0 Р I. I O 13 I 13111 I f Х С !1 поверхностей.

Согласно нзобрсгclfll!o, в этой стадии, т. с. при механическом измельчении, к массе jf0 бавляют растворнз!ую В воде карооксимстилlit JI>71010ç) (1, 3»11,) В 13нде 3);of 0 1101)ofllllil, концентрированного раствора или насты— на выбор. Прн этом воды в растворе или пасте должно быть столько, чтобы обеспечить требуемь:и процент ее во всей обрабатываемой массе, т. е. достаточным д, я гидратирования КМЦ. В процессе нзмсз!ь !сни» необхо328549

Таблица !

Дисперг и ругощи и агент

Предотвращение

„ороговения"

Добавка в количестве 5 — 15,"

Защитный УплотнеИзменение текучести коллоид ние геля

КМ11 со степенью) загяегцеиия:

0,43+0,05

0,75+0,15

1,30+0,10

Гидроксиэтилцеллголоза

Метилцеллюлоза

Гидроксиироиил!гаетилцеллголоза

A:II>I ИИ

Да

Ла

Да

Нет

Да

11åт

Да

Нет

Слабое

>!

Слабое

>!

Слабое

Нет

Нет

EEe) !!

Да

Да

Да

Слабое

Нет димо такое количество растворенной КМЦ, чтобы ею, но крайней мере, частично была покрыта поверхность микрокристаллов по мере их высвобождения.

Для эффективного разделения микрокрпсталлов и удержания их в разрозненном состоянии, а также для гидратированпя 1(MLI, содержание твердой фазы первоначально в измельчаемой массе должно быть 35 — 60%.

Если массу измельчают при концентрации твердой фазы выше 50%, концентрацию нуя<но понизить медленным добавлением воды при продолжающейся обработке. Агрегаты, образовавшиеся Во время измельчения в условиях недостатка воды, разрушаются при дальнешпем растирании и уменьшенном содер>капни твердой фазы.

По завершении процессов измельчения и смешивания массу высушивают любым способом. Особенно хорошие результаты дает сушка в сушильных барабанах, когда íà их нагретых поверхностях измельченная масса распыляется в виде тонкого слоя толщиной, например, 0,25 лы. Для облегчения нанесения сырой массы в виде непрерывного слоя пя сушильный барабан ее дополнительно растирают, добавляя воду и понижая концентрацию твердой фазы до 25 — 35%. При этом продолжается освобо>кдение микрокристаллов, гидратирование и растворение дополнительного количества КМЦ, благодаря чему свободные микрокристаллы существуют в виде как отдельных, так и разрозненных частиц, и, по крайней мере, часть их покрывается KMLI. Высушенный материал с содержанием 3 — 10% воды удаляют с поверхности сушильных барабанов и легко растирают в порошок такой крупности, что он весь проходит через сито б0 меш. Далее массу можно

Пределы текучести и про шоеть гелей представлены в табл. 2.

В каждом примере МКЦ получают разложением древесной целлюлозы. Измельчение последней и добавление к ней КМЦ проводяг по способу, описанному выше. Дистиллиропропустить через специальный смеситель, где к ней добавляют воду. В результате получают взвесь, содержащую 3 — 10% твердой фазы, которую затем высушивают в распыле)шом виде, а сухой порошок собпрак>т.

113)l(>))!>пение моil и E)(3 КмЦ.

Тогда после измельчения добавляют ее расTl3oI), и<ел Яте I l>llo IIQOT(IIOllllo, II IIPoäo;I>ll I)!Îò обработку для обеспечения тщательного перемешиванпя. Можно добавлять и сухую КМЦ, но в этом случае надо каким-либо способ(,м гвести достаточное количество воды для гидратирования КМЦ и разделения частиц.

Когда готовый продукт сушат в сушильных барабанах, уместно применение раствора

КМЦ, тяк кяк 013 уменьшает (од<:р>кя1! ие твердой фазы вещества и облегчает цанесепп< непрерывного слоя сырой массы на поверхность сушильного барабана. В тех случаях, когда вводят сухую КМЦ, необходимо добавить воду, чтобы получить нужное содержание твердой фазы. Если вещество высушивя)от в распыле)шом состоянии, то пзмельченпую массу сначала подают в смеситель, где

25 к ней добавляют воду. В результате получают взвесь с содержанием 3 — 10% твердого вещества, после чего ее распыляют и сушат.

В соответствии с изобретением карбоксиметилцеллюлоза должна иметь достаточно пеза30 мещенных гидроксильных групп для того, чтобы при высушивании образовывать водородные связи с отдельными микрокристаллами целлюлозы. В то же время замешенных групп также должно быть достаточно, чтобы

35 обеспечить растворимость KMLI, в воде. Cleпень замещенности КМЦ 0,75+-0,15.

В табл. 1 перечислены функции, выполняемые разными добавками.

4о ванную воду вводят в сырой продукт без предварительной сушки и вс)о систему помещают в смеситель с электрическим приводом на 1 >))ин. Затем измеряют пределы текучести получившихся в результате этой обработки

45 дисперсий. Замеряют также значения вязТ а блица 2

Гели

Показатель

Получен ые из невысушенного вещества

92 8 92 8

92, 8

89, 11

89 11

92,8

Предел за, зн(н:

teкучести (l3 дин/сл ) 162

553

132

259

443

231

459

703

198

404

598

1 о!

176

399

636

171

382

597

171

316

456

132

254

369

164

274

396

176

298

407

254

373

168

286

400

Полученные пз высушенного на воздухе вещества

Предел за, 5!ин: текуч сти (в дин/сз! j

436

720

324

993

337

669

897

324

636

871

429

787

1040

231

526

796! о

253

514

282

412

564

181

303

429

460

248

366

505

189

307

438 кости при разлпчиых скоростях сдвига. Часть

В(ЩССТВа ПОГЛС из мел!э 10IIII5I ВЬIСуttt!IÂßIOÒ Itа воздухе в виде топких слоев и pact tt(>atut вручную. Гели из такого порошка и дистиллированиой воды получают в смесителе, где масса находится в течение 1 лин. Во всех случаях при измерении предсла текучести и вязкости дисперсий при различных скоростях сдвига гели содержат 5 вес. % твердой фазы.

Образцы МК11, используемые при иолучспии гелей с yt<;I3attttt tx! II в табл. 2 свойствами, получа(от разложеиисм целлюлозы в различное время в иолупромьиплсttttt tx условиях.

При этом то шой сохраняют коицеитрацшо кислоты, а температуру и время несколько меняют. Можно заметить, что гели А и Ь получа1от из вещества, у которого отношение

МКЦ/КМЦ отличается от других образцов.

Э !ими показателями обусловлены специфические различия в характеристиках различных гелей. Данные, приведенные в табл. 2, убедительно свидетельствук>г о существенном увеличении прочности геля, являющимся следствием сушки веществ. Эта характеристика прямо противополо>киа той, которая имеет в случае использования измельченной МКЦ ири отсутствии добавки.

В полуиромышлеииом получении вещества, состоящего из NI(II, и КМ11, так же, как ири изготовлении специальных образцов для получсиия гелей В, Г, Д и Е, древесную целлю. 51икрокристалличсская целлюлоза (Ч1(! !) /КМ! j (ст! иснь за>яеи(с ния

0,75-+(I, !5, вязкость 300 — 600 сиз) Напряжение сдвига (в дин/сз! -) з а, c i. ê:

525 !

050

Напряжение сдвщ а (в диниьи ) за, сск-, 105

52> 5

1050.t1O3) (95% -II35I R-lie l. IIO IO33) подВСрга10т киСлотиому п1дролизу. Осадок, выпадающий при п(дролизе, промывают и отжимают. Промытый и отжатый осадок содержит 40(-2% твердого вещества. Этот осадок непрерывно вводят в смеситель с лопастной мешалкой в объеме 50 кг/час (имсется в виду вес сухой

МК1Ц. Одиоврсмсиио в смсситсль подают высушенную на воздухе КМ11 в количестве, составля(ощсм 8в/о от веса сухой МКЦ. Смепрсдс1.<(в 15IOT eoGQII 1 оризоитальио закрепленный цил!шдр, сиабжсшгь(й ротором с иаходящимися иа опредслеииом расстоянии друг от друга и под углом друг к другу ло15 пасти, что обеспечивает растираиис массы при сс движении в цилиндре.

Массу, выходящчо из этого смесителя и содеР>кащУю 40,5о/о цсллк>лозы, 3,5 "/„КМ1 I, и

56% воды, вводят затем во Второй смеситель, гдс Оиа ДВижстся с помощ(яо 11! искОВО! О траиспортсра через горизоитальиую камеру, раздЕЛЕИИуЮ Иа ОтесКИ ПЕрфОрИрОВаННЫМИ пластинами. Прохожд! иис массы через камеру сопрово>кдасзe5l доб;1влснием к ией Во25 ды, вследствие чсчо содср каиис в ией твердой фазы понижается до 30%. Г!рибли>каясь к каждой псрфориро!Гиииой иластиис и проходя через сс отверстия, масса сжимается, в результате чего происходит дальнейшее из30 мельчсиис частиц целлюлозы. Все эти процессы идут прп непрерывном перемешиваиии

Составитель H. Антипова

Текред Л. Куклина

Редактор Л. Ильина

Корректор E. Ycoaa

Заказ 549/8 Изд. ¹ 201 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров CCCP

Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4)5 типографии, пр. Сапунова, 2 массы, которая, выходя из второго смесителя, содержит 30 — 32 о о твердой фазы.

Затем массу подают иа поверхность двух вращающихся сушильных барабанов, которые и агрсва!Отея водя иы м и аром, паход!пци!ь!с!! под давлспием 90 фунтов. Разме!цецие барабаиов обеспечивает покрытие llx слоем массы толщиной около 0,01 дюйма. Высушешюе по. крытие, содер.кащее 52% влаги, удаляют скребком и растира!от, после чего размер частиц позволяет 13еп!еc вg !11)ой!ти чopез сиTo

G0 .!!еи!.

Вещество с поиобпымп харакгс1,истиками изготовляют так жс, производя сушку в распив!еииом состоянии. 11ри такой технологии масса, выходящая и3 второг0 смесит-сля, IIOступает в отстойник, куда добавляют воду для поиизкения содержания твердой фазы до

5 — 6 !о. После тщательного перемешиваиия взвесь поступает в следующий смеситель, после чего ее сушат в распыленном виде в сушильной камера потоком воздуха при температуре 300 С.

Предмет изобретения

Способ получения тиксо!ропиого геля диспергированисм в водной среде 85 — 95 вес. ч. ве!цества, со Iep»

0,75 0,15.