Способ гидролиза крахмала

Союз Советских Социалистических Республик. Кл. С 131 исоединением заявки М оритет 31,Л 11.1966, 57855/66, Япония Комитет по доламизобретений и открмтнпри Совете МинистровСССР 547,458,6166.093(088.8) 11.1973, Бюллетень15 Опублпкова ата опубликования описания 6,И 1.197 Авто изоб Иностр анен Абрахам Вон (Нидерланды ния явит А КРАХМАЛ ОСОБ ГИДР кись тния Известен способ гидролиза крахмала, состоящий в смешении крахмала с летучей кислотой, например соляной или азотной, с последующим высушиванием и нагреванием получаемой смеси при 80 в 2 С на противнях или в барабанах, При этом крахмал нагревается в относительно тонких слоях, что не дает возможности правильно регулировать процесс гидр олиза, 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 водо- растворимым амидом. Полученную смесь высушивают до содержания влаги не более 12%, добавляют трикальцийфосфат, или окись магтпия, или коллоидальную окись кремния с дальнейшим нагреванием в псевдоожиженном состоянии при 80 - 200 С, предпочтительно 110 в 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, форм- амид, акриламид в количестве 5 - 50% от веса крахмала,Трикальцийфосфат, о магния пли коллоидальную окись крез 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 всекрахмальные продукты в гранулнрованном виде, начиная от натурального, нежелатини зированного крахмала, Примерами такихпродуктов 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, этерифицирующнми реагентами или ускорителями, при усло вии, что крахмал сохраняет гранулированнуюформу, Эти крахмалы имеют гранулы размером, пригодным для псевдоохкижения, При содержании влаги в крахмале более 12% взаимное трение между гранулами повыша ется и псевдоожижение затрудняется. Поэтому перед началом обработки в псевдоожиженном слое содержание влаги должно составлять не более 12%. Способность крахмала к образованию псевдоожиженного слоя 30 можно усилить путем добавления небольших3количеств 0,1 - 2/, от веса крахмала) трикальцийфосфата, окиси магния или коллои=дальной окиси кремния.К пригодным для данной цели нелетучимкислотам относятся фосфорная, пиро- и полифосфорная, сульфаминовая и серная кислоты, Если такие кислоты применяются порознь, то добавляют 5 - 15% фосфорных кислот, 2 - 8 О/о сульфаминовой или 0,5 - 3/осерной кислоты (в пересчете на 100/О-ную 10кислоту) от веса крахмала. Нелетучие кислоты можно применять в сочетании с летучими неорганическими кислотами, напримерсоляной или азотной, и такой органическойкислотой, как лимонная. 15Пригодными водорастворимыми амидамиявляются мочевина, метил-, аллил-, метилол-,тио- и дицианмочевина; формамид, амид масляной кислоты и акриламид. Амиды можноприменять каждый отдельно или в виде их 20смесей, Предпочтительно применять мочевинув количестве 5 - 25 О/о от веса крахмала,Однородную смесь крахмала, нелетучейкислоты и водорастворимого амида можноприготовить различными способами, например путем тщательного перемешивания влажного крахмала (содержание влаги 35 - 40 о)с жидкой,или порошкообразной кислотой илпамидом, или путем опрыскивания воздушносухого крахмала водными растворами кис- ЗОлоты или амида. Крахмал можно также суспендировать в водном растворе кислоты илиамида и после смешивания отделить крахмалпри фильтровании на вакуум-фильтре,Во всех случаях получают смесь влажного 35кристалла и абсорбированной кислоты илиабсорбированного амида, содержание влагикоторой доводят до менее 12/, путем сушки,например, в воздушной сушилке. Смесь желательно высушить до содержания влаги не более 8%, а затем к ней добавить вещество,повышающее подвижность частиц смеси, т. е,трикальцийфосфат, окись магния или коллоидальную окись кремния.Высушенную смесь псевдоожижают и нагревают. Предпочтительным газом для создания псевдоожиженного слоя является воздух,подаваемый со скоростью 0,5 - 20 см/сек, пригодны также азот, двуокись углерода и ихсмесь, Даже при применении воздуха исключается возможность взрыва.В зависимости от конструкции примененного аппарата образуются псевдоожиженныеслои разных типов.Крахмал в псевдоожиженном слое можно 55обрабатывать периодическим и непрерывнымметодами. В последнем случае смесь крахмала, кислоты и амида непрерывно подаетсяв реактор и так же непрерывно удаляетсяиз него, 60Смесь крахмала, кислоты и амида в псевдоожиженном состоянии нагревают до темпера=туры 80 - 200 С. При температуре ниже 80 Сскорость гидролиза недостаточная, а при температуре выше 200 С имеется опасность, что 65 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 - 140 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 гидр олиза 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. В 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 25%-ного раствора в воде составляла 10 - 1200 спз, При сушке растворов получаются эластичные пленки, хорошо растворимые в холодной воде. При сушке продукта гидро- лиза в присутствии альдегида образуются растворимые в воде пленки даже при нейтральном или щелочном значении рН. К при374371 5 10 15 20 25 Предмет изобретения Зо 35 40 45 50 Котова Составитель С. Корректор А. Степанова Редактор Н. Джарагетти Техред Л. Грачева Заказ 1888/5 Изд.486 Тираж 440 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мнннстроз СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Сапунова, 2 Типография, и р. 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 циркониламмония,Продукты, полученные по данному способу, можно применять в бумажном производстве - для проклейки, покрытия или гуммировация поверхности бумаги, в текстильной промышленности - для шлихтовки пряжи и тканей, в литейном производстве - в качестве связующего стержней. Кроме того, продукты гидролиза крахмала можно использовать в качестве клеев и сгустителей.П р и м е р 1, 600 ч. картофельного крахмала, содержащего 35% влаги, тщательно смешивают с 50 ч. 89%-ной 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 повышают 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,П р и м е р 2, 400 ч, маисового крахмала суспецдируют в 600 ч, воды, в которой предварительно растворяют 18 ч. сульфаминовой кислоты 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 воз. духа 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.П р и м е р 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 поодукт 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 и нагреванием полученной смеси до 200 С, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества целевого продукта, 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, отличагощийся тем, что в качестве кислоты применяют фосфорную, пирофосфорную, поли фосфорную, 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, форм- амид, 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.