AT163657B - Verfahren zur Herstellung von Stärkeabbauprodukten - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Stärkeabbauprodukten 
Die nach bisher bekannten Methoden hergestellten Stärkeabbauprodukte ergeben neben dem gewünschten Abbau-besonders bei solchen tieferen   Abbaugrades-eine   ganze Reihe unerwünschter Eigenschaften. 



   So war es bisher nur möglich, ein praktisch vollständig kaltwasserlösliches Weissdextrin herzustellen, das einen relativ hohen Prozentsatz an reduzierenden Bestandteilen, hygroskopische Eigenschaften und tiefen Abbaugrad aufwies. 



   Bei Gelbdextrinen hatte man wohl die Möglichkeit, mit geringerem bzw. ohne Zusatz von abbauenden Chemikalien zu arbeiten, wobei jedoch infolge des dadurch bedingten Röstprozesses gelbe bis braune Endprodukte erhalten wurden. 



   Ausserdem sind die bisherigen Dextrine durch die Art des Verfahrens ausgesprochen heterogenmolekular und haben den grossen Nachteil, dass sie nach der Verwendung in der Praxis sehr harte und spröde Körper ergeben, wie z. B. spröde, brüchige,   sogenannte"schreibende"Apprete   oder Klebstoffe, die sich, besonders bei Verwendung zur Leimung von zähen und harten Papieren, nach Trocknung wieder lösen und abspringen. 



   Diese Eigenschaften können durch Zusätze von Weichmachern, meistens hygroskopischen Mitteln, vermindert werden, wodurch aber neue Risiken, wie z. B. Klebrigwerden bei feuchter Witterung u. dgl., eingegangen werden müssen. 



   Es sind wohl Methoden bekannt, die, wie z. B. die Dextrinierung von aufgeschlossenen Stärken (Quellstärken) oder die Verätherung von Stärke, diese Nachteile in geringerem Masse aufweisen, doch sind diese Herstellungsverfahren für die Praxis zu teuer. 



   Andererseits benötigt die Industrie für viele Zwecke Stärken, die hinsichtlich Abbaugrad den Dextrinen nahekommen, wobei jedoch der ursprüngliche Stärkecharakter, wie Löslichkeit in heissem Wasser, Unlöslichkeit in kaltem Wasser, Jodreaktion, Farb-und Geruchlosigkeit, Elastizität des Filmes, nichtreduzierende Eigenschaften u. dgl., gewahrt bleiben sollte. 



   Die in solchen Fällen verwendeten Produkte sind, je nach Abbaugrad, lösliche Stärken bis Dextrine, die nach den bekannten Methoden, wie z. B. durch Diastase, Oxydations-und andere chemische Mittel, Verätherung oder physikalische Methoden, hergestellt wurden. 



   Allen diesen Verfahren haften die Nachteile an, dass sich entweder neben den erwünschten Abbauprodukten Nebenprodukte mit unerwünschten Eigenschaften, wie Kaltwasserlöslichkeit, Farbe, Geruch, reduzierende Bestandteile bilden oder die Produkte einen Gehalt an Chemikalien aufweisen oder aber, dass die Verfahren umständlich und teuer sind. 



   Nach bisher üblichen Verfahren zur Dextrinerzeugung wird beispielsweise schwach angesäuerte Stärke im Vakuumapparat bei langsam, zuletzt bis 100   C ansteigender Temperatur gut vorgetrocknet und dann das immer noch etwa 3% Wasser enthaltende Mehl in offenen oder bedeckten, mit Abzugschlot versehenen Pfannen geröstet. Durch beschleunigte Abfuhr der im Röstgut enthaltenen Feuchtigkeit mit Hilfe eines auf das Röstgut geleiteten Luft-oder Gasstromes konnte dabei wohl eine Erniedrigung der Rösttemperatur und eine Verkürzung der Röstzeit erreicht werden, aber es gelang nicht, auf diesem Weg die oben angeführten ungünstigen Eigenschaften zu beseitigen. 



   Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese Nachteile zu beheben. Es wurde nämlich gefunden, dass man durch einen chemischen und anschliessend thermischen Abbauprozess aus mit Stärke abbauenden Medien imprägnierter Stärke Abbauprodukte erhalten kann, die sich von den bisherigen Dextrinen und löslichen Stärken vorteilhaft unterscheiden. 



   Der Prozess muss dabei so geführt werden, dass der chemische Abbau unter Anwendung von Vakuum so weit erfolgt, dass die Stärke praktisch kein Wasser mehr enthält, worauf der thermische Abbau sowie die Kühlung unter Ausschluss von Sauerstoff, d. h. im Vakuum oder in nichtoxydierenden Medien, durchgeführt werden. Dabei kann der chemische Abbau so erfolgen, dass während seiner ganzen Dauer oder erst gegen Ende, d. h. zur Entfernung des Wassers, im Vakuum gearbeitet wird. 



   Die Imprägnierung der so zu behandelnden Stärke mit Stärke abbauenden Medien erfolgt am besten ebenfalls im Vakuum, wodurch ein 

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 rasches und gleichmässiges Eindringen des Imprägnierungsmittels in die   Stärkekörner   gewährleistet wird. Mit besonderem Vorteil wird das Stärke abbauende Medium in Gasform zur Imprägnierung verwendet. Die Stärke kann vor der Imprägnierung durch eine Vortrocknung 
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   Für die Erzeugung von in kaltem Wasser unlöslichen Abbauprodukten empfiehlt es sich, vorzugsweise so zu arbeiten, dass man Stärke durch Imprägnieren mit einem sauren Medium auf einen pH-Wert unter 4-5 bringt und den Abbauprozess derart lenkt, dass während 1-5 Stunden die in der Masse herrschende Temperatur den Verkleisterungspunkt der zu behandelnden Stärke nicht überschreitet und der Feuchtigkeitsgehalt bei Erreichung des Verkleisterungspunktes den vom Vakuum abhängigen Minimalbetrag erreicht hat, worauf unter Weitererhitzung die Stärke unter Vakuum derart ausgetrocknet wird, dass der Wassergehalt vor Beginn des thermischen Abbauprozesses unter 1% reduziert wird, welch letzterer hernach durch Erhöhung auf eine vom gewünschten Abbaugrad abhängige, zwischen 130 und 170  C liegende Temperatur   durchgeführt wird. 



  Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren   hergestellten Stärkeabbauprodukte zeichnen sich durch ihre helle, reinweisse bis leicht gelbe
Farbe, höhere Elastizität, bessere Klebeigenschaften und minimalen Gehalt an reduzierenden
Substanzen aus. Einzigartig ist jedoch der homogen-molekulare Charakter der nach diesem Verfahren hergestellten Produkte, wie er sich unter anderem durch die, bei löslichen Stärken blaue, bei Dextrinen den Amylodextrinen entsprechende blauviolette Jodreaktion dokumentiert, während analoge, nach bisherigen Verfahren hergestellte Dextrine zufolge ihrer Heterogenität bzw. ihres partiell zu weit fortgeschrittenen Abbaues bereits braune bis rote Jodreaktionen ergeben. 



   Selbstverständlich gestattet dieses Verfahren, den Abbau beliebig weit fortzusetzen, wobei z. B. auch mit Jod rot reagierende Produkte erhalten werden können, die jedoch wiederum in bezug auf helle Farbe der Produkte und die übrigen erwähnten Eigenschaften den bisherigen Dextrinen überlegen sind. So können z. B. damit auch in 50% igen Alkohol lösliche Dextrine gewonnen werden. 



   Anderseits lassen sich mit diesem Verfahren nicht nur kaltwasserlösliche, sondern auch schwach und stark abgebaute kaltwasserunlösliche, in heissem Wasser jedoch klarlösliche, in kaltem Zustand aussergewöhnlich lang flüssig bleibende Stärkeprodukte, sogenannte lösliche Stärken, ohne reduzierende Eigenschaften herstellen. Der Abbaubereich des vorliegenden Verfahrens ist ausserordentlich gross, da damit praktisch jede Abbaustufe von der nativen Stärke bis zum alkohollöslichen Dextrin erreichbar ist. 



   Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist auch darin begründet, dass zur Herstellung hochwertiger 
Stärkeabbauprodukte, wozu bisher nach Möglich- keit Kartoffel-oder Tapiokastärke bevorzugt wurde, nach dem vorliegenden Verfahren auch
Mais-und Weizenstärken u. dgl. mit ebenso gutem Erfolg verwendet werden können. 



   Die nach diesem Verfahren gewonnenen Stärke- abbauprodukte ergeben zufolge des gewahrten
Stärkecharakters gänzlich neuartige Effekte, die sich je nach dem Grad des Abbaus sowohl in der Appretur wie in der Klebstoffbranche von den bisher verwendeten Dextrinen vorteilhaft unterscheiden. 



   Nachstehend wird an Hand von 2 Beispielen gezeigt, wie die Erfindung durchgeführt werden kann. 



   Beispiel 1 : 800 kg Kartoffelstärke werden in einem heiz-und kühlbaren Rührwerkauto- klaven unter Vakuum gesetzt und so lange bei
70 bis 90   C Aussentemperatur erwärmt, bis der
Wassergehalt der Stärke auf zirka 9-10% reduziert ist, worauf 390 g HCl-Gas einströmen gelassen werden. Hierauf wird die Masse unter
Vakuum während zirka 3 Stunden sukzessive bis auf 120   C erwärmt, hernach rasch auf 168   C erhitzt und so lange bei dieser Temperatur gehalten, bis eine Probe vollständige Kaltwasserlöslichkeit ergibt. Sodann wird die Charge unter Vakuum ausgekühlt. 



   Beispiel 2 : 100   kg Kartoffelstärke   (handelstrocken) werden mit 350 ccm 2-n Salzsäure auf einen pH-Wert von zirka 3-5 eingestellt und in einem Rührwerkautoklaven während 4 Stunden auf   400 e   Aussentemperatur gehalten. Hernach wird der Autoklav unter ein Vakuum von 25 bis 30 mm gesetzt, die Aussentemperatur unter Weiterrühren des Inhaltes langsam auf 120   C gebracht und so lange gehalten, bis der Wassergehalt der Charge auf zirka   0 5% reduziert   ist. Danach wird nach Ersatz des Vakuums durch eine Stickstoffatmosphäre die Innentemperatur auf   1550   erhöht und zirka 30-45 Minuten gehalten, bis eine Probe in 3-4 Teilen kochendem Wasser klarlöslich und dünnflüssig ist, worauf unter Beibehaltung der Stickstoffatmosphäre auskühlen gelassen wird. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung von Stärkeabbauprodukten durch chemischen und anschliessend thermischen Abbau von mit Stärke abbauenden Medien imprägnierter Stärke nach dem Trockenverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Abbau während seiner ganzen Dauer oder zumindest gegen sein Ende zu im Vakuum durchgeführt wird, bis die Stärke praktisch kein Wasser mehr enthält und der thermische Abbau sowie die Kühlung unter Ausschluss von Sauerstoff erfolgen.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Imprägnieren auf einen unter 4. 5 liegenden PH-Wert gebrachte Stärke innerhalb von 1 bis 5 Stunden unter Vakuum allmählich bis zum Verkleisterungs- <Desc/Clms Page number 3> punkt erhitzt, dann unter weiterer Temperaturerhöhung bis auf unter 1% Wassergehalt entwässert und schliesslich bei einer vom gewünschten Abbaugrad abhängigen, zwischen 130 und 170 C liegenden Temperatur dem thermischen Abbau unterworfen wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Vakuum imprägnierte Stärke dem chemischen und thermischen Abbau unterworfen wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Vakuum mit gasförmigen, stärkeabbauenden Medien imprägnierte Stärke dem chemischen und thermischen Abbau unterworfen wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine in teilweise vorgetrocknetem Zustande imprägnierte Stärke dem chemischen und thermischen Abbau unterworfen wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Abbau in Gegenwart nicht oxydierender Medien vor sich geht.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Abbau unter Vakuum vor sich geht.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgut unter Vakuum ausgekühlt wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgut in Gegenwart von nicht oxydierenden Medien ausgekühlt wird.