Способ гидролиза крахмала

 

37437I

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 31.VIII.1967 (¹ 1184090/23-4) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет 31 VIII.1966, 57855/66, Япония

Опубликовано 20.111.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 6.VII.1973

М, Кл. С 13l 1/08

Комитет по делам изобретений и откритнИ при Спеете Министров

СССР

УДК 547.458,61 66.093.8 (088.8) Автор изобретения

Иностр анен

Абрахам Вонк (Нидерланды) Заявитель

СПОСОБ ГИДРОЛИЗА КРАХМАЛА

Известен способ гидр олиза крахмала, состоящий в смешен ии крахмала с летучей кислотой, например соляной или азотной, с последующим высушиванием и нагреванием получаемой смеси при 80 — 200 С на противнях или в барабанах, При этом крахмал нагреваетсл в относительно тонких слоях, что не дает возможности правильно регулировать процесс гидролнза, и получаются сильно окрашенные продукты с очень разной степенью гидролиза.

С целью повышения качества целевых продуктов предложен способ гндролиза крахмала, заключающийся в том, что крахмал смешивают с нелетучими кислотами нли водорастворимым амидом. Полученную смесь высушивают до содержания влаги не более

12%, добавляют трикальцийфосфат, или окись магния, или коллоидальную окись кремния с дальнейшим нагреванием в псевдоо>киженном состоянии при 80 — 200 С, предпочтительно 110 — 140 С. В качестве кислоты применяют фосфорную, пирофосфорную, полифосфорную, сульфаминовую, серную кислоты в количестве 0,5 — 20% от веса крахмала, а в качестве амида — мочевину, формамид, акриламид в количестве 5 — 50% от веса крахмала.

Трикальцийфосфат, окись магния или коллоидальную окись кремния добавляют в количестве 0,1 — 2% от веса крахмала. Нагревают эту смесь в псевдоожиженном состоянии, пропуская через нее струю газа со скоростью, достаточной для достижения

5 псевдоожиженного состояния гранул крахмала.

По этому способу можно применять все крахмальные продукты в гранулнрованном виде, начиная от натурального, не>келатини10 зированного крахмала. Примерами таких продуктов являются злаковые крахмалы— маисовый, пшеничный, рисовый, крахмал из восковидного маиса и крахмал из маиса с большим содержанием амилозы; крахмал из

15 картофеля и корня красаны; стеблевые крахмалы (крахмал саго), а также крахмалы, модифицированные путем обработки кислотой, теплом, окислителями, этерифицирующими реагентами или ускорителями, при усло20 вии, что крахмал сохраняет гранулированную форму, Эти крахмалы имеют гранулы раз»ером, пригодным для псевдоо>киженил. При содержании влаги в крахмале более 12% взаимное трение между гранулами повыша25 ется и псевдоожижен ие затрудняется. Поэтому перед началом обработки в псевдоожиженном слое содержание влаги должно составлять не более 12% . Способность крахмала к образованию псевдоо>киженного слоя

30 можно усилить путем добавления небольших

374371

3 количеств (0,1 — 2 /о от веса крахмала) три= кальцийфосфата, окиси магния или коллои= дальной окиси кремния.

К пригодным для данной цели нелетучим кислотам относятся фосфорная, пиро- и по- 5 лифосфорная, сульфаминовая и серная кислоты, Если такие кислоты применяются порознь, то добавляют 5 — 15О/о фосфорных кислот, 2 — 8 /о сульфаминовой или 0,5 — 3 /о серной кислоты (в пересчете на 100 /о-ную 10 кислоту) от веса крахмала. Нелетучие кислоты можно применять в сочетании с летучими неорганическими кислотами, например соляной или азотной, и такой органической кислотой, как лимонная. 15

Пригодными водорастворимыми амидами являются мочевина, метил-, аллил-, метилол-, тио- и дицианмочевина; формамид, амид масляной кислоты и акриламид. Амиды можно применять каждый отдельно или в виде их смесей. Предпочтительно применять мочевину в количестве 5 — 25% от веса крахмала, Однородную смесь крахмала, нелетучей кислоты и водорастворимого амида можно приготовить различными способами, например путем тщательного перемешивания влажного крахмала (содержание влаги 35 — 40",о) с жидкой,или порошкообразной кислотой илп амидом, или путем опрыскивания воздушносухого крахмала водными растворами кис- З0 лоты или амида. Крахмал можно также суспендировать в водном растворе кислоты или амида и после смешивания отделить крахмал при фильтровании на вакуум-фильтре.

Во всех случаях получают смесь влажного 35 кристалла и абсорбированной кислоты или абсорбированного амида, содержание влаги которой доводят до менее 12 /о путем сушки, например, в воздушной сушилке. Смесь желательно высушить до содержания влаги не бо- 40 лее 8 /о, а затем к ней добавить вещество, повышающее подвижность частиц смеси, т. е, трикальцийфосфат, окись магния или коллоидальную окись кремния.

Высушенную смесь псевдоожижают и на- 45 гревают. Предпочтительным газом для создания псевдоожиженного слоя является воздух, подаваемый со скоростью 0,5 — 20 см/сек, пригодны также азот, двуокись углерода:и их смесь. Даже при применении воздуха исклю- 50 чается возможность взрыва.

В зависимости от конструкции примененного аппарата образуются псевдоожиженные слои разных типов.

Крахмал в псевдоожиженном слое можно 55 обрабатывать периодическим и непрерывным методами. В последнем случае смесь крахмала, кислоты и амида непрерывно подается в реактор и так же непрерывно удаляется из него. 60

Смесь крахмала, кислоты и амида в псевдоожиженном состоянии нагревают до темпера= туры 80 — 200 С. При температуре ниже 80 С скорость гидролиза недостаточная, а при температуре выше 200 С имеется опасность, что 65

4 крахмал обуглится. В зависимости от желаемой степени гидролиза реакционный период может колебаться в пределах от нескольких минут при 200 С и до 24 час и более при

80 С. Предпочтительный предел рабочей тем= пературы 110 †1 С, при этом вначале массу нагревают медленно с целью испарения содержащейся в пей воды.

При этой предпочтительной температуре реакция заканчивается в течение периода от

30 мин до 3 час. В результате нагревания гидролиз проходит в значительной степени.

Однако при температуре выше 120 С протекает вторая реакция неизвестного типа, при которой молекулы крахмала образуют поперечные связи. Так как при образовании попе= речных связей увеличивается вязкость крахмала, то уменьшение вязкости в результате гидролиза компенсируется увеличением вязкости при образовании поперечных связей.

При обычном способе нагревания на противнях или в барабанах происходит местный перегрев крахмала, в результате которого образуются поперечные связи. Это является одной из причин плохой воспроизводимости результатов гидролиза по известному способу. По описываемому способу все частицы крахмала нагреваются в одинаковой степени, благодаря чему устраняются местный перегрев и сопровождающее его образование поперечных связей. При ведении реакции в псевдоожиженном состоянии образуются продукты высшего качества с небольшой вязкостью. Эти продукты при обычном производственном процессе получить нельзя.

Получаемый гидролизованный крахмал светлого цвета и однородный, без черных крапин, обусловленных местным перегревом.

Гранулы крахмала сохраняют свою структуру, способны вращать плоскость поляризации. Эти продукты растворимы в воде при температуре более низкой, чем исходный продукт. рН нагретого раствора почти нейтральная, хотя суспензия продукта в холодной воде имеет кислую реакцию, Растворы такого продукта прозрачные, светло окрашены и очень стабилы ы, т, е. остаются прозрачными и жидкими при хранении в течение длительного периода. B противоположность обычным продуктам гидролиза крахмала, продукты, полученные по описываемому способу, пе обладают восстановительной способностью при испытании с реактивом фелинга на восстановление углеродов. Отсутствие восстанавливающих концевых групп имеет важное значение при многих применениях. Степень гидролиза, которую легко можно воспроизводить, выбирают такой, чтобы вязкость

25o -ного раствора в воде составляла 10—

1200 снз. При сушке растворов получаются эластичные пленки, хорошо растворимые в холодной воде. При сушке продукта гидролиза в присутствии альдегида образуются растворимые в воде пленки даже при нейтральном или щелочном значении рН. К при374371

25

Предмет изобретения

Зо

Котова

Составитель С.

Корректор А. Степанова

Редактор Н. Джарагетти

Техред Л. Грачева

Заказ 1888/5 Изд. № 486 Тираж 440 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мнннстроз СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Сапунова, 2

Типография, пр. годным альдегидам относятся, например, форм альдегид, глиоксаль, поли акролеин и диальдегид-крахмал. Продукты гидролиза, полученные с применением фосфорной кислоты, можно сделать нерастворимыми при добавлении солей многовалентных металлов, например сульфата алюминия, основного хлорида алюминия или карбоната циркониламмони.я.

Продукты, полученные по данному способу, можно применять в бумажном производстве — для проклейки, покрытия или гуммирования поверхности бумаги, в текстильной промышленности — для шлихтовки пряжи и тканей, в литейном производстве — в качестве связующего стержней. 1(роме того, продукты гидролиза крахмала можно использовать в качестве клеев и сгустителей.

Пример 1. 600 ч. картофельного крахмала, содержащего 35% влаги, тщательно смешивают с 50 ч. 89 -.íîé фосфорной кислоты и 120 ч. мочевины. Влажную смесь высушивают в вакууме до содержания в ней

7 влаги и смешивают с 0,5% трикальцийфосфата. Полученную порошкообразную смесь помещают в аппарат и при помешивании и подаче воздуха доводят до псевдоожиженного состояния. Температуру псевдоожиженного крахмала медленно пов|ышают до

125 С и поддерживают на этом уровне в течение 1 час.

Получают гранулированный продукт светлого цвета.

Из одной части этого продукта при кипячении с 3 ч. воды получают прозрачную пасту, которая остается прозрачной и не густеет при хранении в течение 24 час. Гидролизованный крахмал не восстанавливает реактива фелинга. Такие же продукты были получены из воскообразного маиса, окислен= ного картофельного крахмала, пшеничного оксиэтилированного крахмала и ацетилированного крахмала тапиока.

Пример 2. 400 ч. маисового крахмала суспепдируют B 600 ч. воды, в которой предварительно растворяют 18 ч. сульфаминовой кисло1ы и 72 ч. мочевины. Суспензию перемешивают в течение 1 час при комнатной температуре и профильтровывают. Влажный остаток на фильтре высушивают до содержания в нем 4% влаги и смешивают с 0,1% коллоидальной окиси кремния. Порошкообразную смесь флюидизируют с помощью воздуха в аппарате. Обработку производят в течение 3 час при 150 С. Получают продукт светло-коричневого цвета, сохранившего фор. му гранул. При легком нагревании 1 ч. продукта растворяется в 4 ч. воды, в результате чего получают вязкую прозрачную, очень ставильную пасту.

Пример 3. 500 ч. крахмала тапиока тщательно смешивают с раствором 26 ч. 10 н. серной кислоты и 75 ч. мочевины в 100 ч. воды. Эту смесь высушивают до содержания в ней 5% влаги и смешивают с 0,2% трикальцийфосфата. С помощью азота порошкообразный продукт доводят в аппарате до псевдоожиженного состояния и в течение

1 час нагревают при 125 С.

Конечный продукт представляет собой гранулированный крахмал светлого цвета.

При кипячении 1 ч. его с 2 ч. воды получают прозрачную, практически нейтральную (рН 6,1) пасту, которая не изменяется при хранении в течение нескольких дней.

1. Способ гидролиза крахмала путем смешения крахмала с кислотой, последующим высушив анием н нагреванием полученной смеси до 200 С, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества целевого п родукта, крахмал смешивают с нелетучей кислотой и водорастворимым амидом, полученную смесь высушивают до содержания влаги не более 12%, добавляют трикальцийфосфат или окись магния, или коллоидальную окись кремния с дальнейшим нагреванием в псевдо= ожиженном состоянии и ри 110 — 140 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты применяют фосфорную, пирофосфорную, полифосфорную, сульфаминовую и серную кислоты в количестве 0,5—

20% от веса крахмала.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве амида применяют мочевину, формамид, акриламид в количестве 5 — 50% от веса крахмала.

4. Способ по п. 1, отличающайся тем, что трикальцийфосфат, или окись магния, или коллоидальную окись кремния добавляют в количестве 0,1 — 2% от веса крахмала.