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Verfahren zur Herstellung eines Mittels zum Schutz von Oberflächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mittels zum Schutz von Oberflächen, das eine in besonderer Weise behandelte Stärke enthält. Es wurde gefunden, dass Stärke bei Bestrahlung mit einer Atomstrahlung von 10 bis 200 Millionen R., in Gegenwart von geringen Mengen Wasser und gegebe- nenfalls einem Oxydationskatalysator wie Vanadiumpentoxyd weitgehende Veränderungen in ihrer Korn- struktur erleidet, ähnlich, aber nicht ganz gleich den durch die Wirkung von Alpha-Amylase hervorgeru- fenen. Nach Gamma-Bestrahlung in der Grössenordnung von l bis 10 Millionen R. und darüber scheint eine Öffnung der Kette und Vernetzung zu erfolgen. Die Starke wird loslich in kaltem Wasser und die Lösung erhält beim Stehen einen blassen Schleier von leicht kolloidalem Charakter.
Nach 24stündigem Stehen beginnt sich nur ein ganz geringes Sediment zu bilden. Im Vergleich mit unbehandelter Stärke oder mit sogenannter löslicher, durch Säurebehandlung erzeugter Stärke, sind die Eigenschaften ganz verschieden. Die erfindungsgemäss behandelte Stärke ist wesentlich leichter löslich und gibt bei Behandlung mit Jod eine bläulich-rote Färbung und klare Lösung, wogegen die unbehandelte Stärke eine purpurne oder schwarzpurpurne Färbung gibt und zur Bildung eines flockigen Niederschlages neigt. Diesist ein klarer Beweis dafür, dass die Stärkekörner modifiziert wurden und eine irreversible Änderung erfahren haben. Offensichtlich wurden die Körner geöffnet und lassen sich leichter der Hydrolyse unterwerfen. Durch das Verfahren wird auch, bis zu einem gewissen Ausmass eine Oxydation der Stärke bewirkt.
Eine Vernetzung der Stärkemoleküle, welche zu einer wachsartigen Stärke fuhrt, kann durch Bestrahlen der Stärke mit 10-100 Millionen R. mittels radioaktivem Kobalt herbeigeführt werden. Durch Bestrahlen mit 10 Millionen R. ver- netzte Stärke zeigt einen verminderten Grad der Retrogradation.
Eine besondere Anwendungsmöglichkeit dieser Effekte besteht in der Herstellung von Schutzüberzugen auf Oberflächen durch Aufbringung einer dünnen Schicht der erfindungsgemäss modifizierten Stärke auf den zu schützenden Gegenstand, wodurch dieser vor Feuchtigkeitsabgabe sowie vor der Einwirkung von Luftfeuchtigkeit u. a. atmosphärischen Einflüssen weitgehend bewahrt wird.
Vorzugsweise wird auf das zu behandelnde Objekt eine Schicht vemetzter Stärke abgelagert, welche die Amylopektinkomponente der Stärke, die im folgenden als Pektose bezeichnet werden soll, in vorwiegend reiner Form darstellt.
Es ist bekannt, dass Stärke, wie sie gewöhnlicll in der Natur, z. B. als Mais-, Weizen- oder Kartoffelstärke vorliegt, aus einer Kombination von linear aufgebauten Stärkemolekülen, Amylose genannt, und Stärkemolekülen mit vernetzter Struktur, bekannt als Amylopektin, zusammengesetzt ist. Die Amylose und das Amylopektin, besitzen charakteristische, zum Teil voneinander stark abweichende Eigenschaften. DasMolekulargewichtderAmylosebeträgt 10000-60000, dasjenige von Amylopektin, 30000-100000. Gewöhnlich besteht die Stärke zu etwa 10 - 20% aus Amylose und zu 80 - 90% aus Amylopektin. Während Amylose eine reaktive Endgruppe pro Molekül aufweist, besitzt Amylopektin eine reaktive Endgruppe pro 20 - 30 Glucoseeinheiten.
Aus Acetylderivaten der Amylose hergestellte Filme sind elastisch, fest wie Zellulose, während die aus Amylopektin hergestellten spröde sind und zur Bildung eines Häutchen oder Überzuges neigen. Amylose wird 100%ig durch ss-Amylase hydrolisiert, Amylopektin hingegen nur zu 60%. In Wasser bilden beide Komponenten eine Suspension, wobei Amylopektin stärker löslich ist, län-
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ger in Suspension gehalten werden kann und eine Paste bildet.
Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäss gewonnene Amylopektin, wie es hier unter dem Namen
Pektose oder wachsartige Stärke gekennzeichnet wird, wenn es in Wasser gelöst oder in Glycerin, Sorbit oder dessen Derivaten plastifiziert oder in Acetyl-Fettsäurederivaten suspendiert und in dieser Form auf
Nahrungsmittel wie Brot, Zwieback, Cakes, Süsswaren, tiefgekühlte Lebensmittel usw. versprüht wird, eine feine, nahezu monomolekulare Schutzschicht bildet. Die Pektose, welche leicht löslich ist, bildet eine Paste, die beim Trocknen ein schützendes Häutchen um die Nahrungsmittel erzeugt und deren Zer- bröckeln und Bruch verhindert. Gleichzeitig hemmt die Schicht entweder die Anziehung von Feuchtigkeit oder deren Abgabe und trägt sozur Frischhaltung insbesondere von Brotwaren bei.
Im Falle von Metallen, Holz, Papier, Pflanzenblättem wie Tabak, Kräutern, Gemüse, Textilien und sogar Plastikmaterial verringert die Aufbringung einer dünnen Schicht einer Pektosepastelösung den Zutritt , von Luft und oxydierenden Dämpfen zu diesem Material und schützt es so gegen Korrosion und Alterung.
Ein weiterer Vorteil dieses Schutzüberzuges ist dessen äusserst glatte Oberfläche, wodurch die Oberflächen- beschaffenheit und der Griff von Papier, Wäsche, Stoffen, Holz, Linoleum, Wandbelägen usw. verbessert wird.
Bei der Verwendung zum Schutz von andern Produkten als Lebensmitteln, können bakteriostatische und fungizide Mittel zugesetzt werden, welche den Schutzcharakter weiter erhöhen. Im Falle von Metall,
Holz, Textilien, Plastikmaterial und Belägen verschiedener Art zeigte es sich, dass die geringe, für die erfindungsgemässe Herstellung der Pektose verwendete Menge an Vanadiumpentoxyd gleichzeitig mit ihrer katalytischen Wirkung bei der Umwandlung der Amylose in PektoseauchBakterien- und Pilzwachstum zu hemmen vermag. Diese Umwandlung kann leicht durch Beobachtung der Reaktion mit Jod nachgewiesen werden. Zusatz einiger Tropfen Gram'scher Jodlösung zu einer Amyloselösung bewirkt eine Blaufärbung der Lösung, während die Pektose eine violett-rote Färbung annimmt.
Es zeigte sich, dass die erfindungsgemässe gebildete Pektose keine Tendenz zum Auskristallisieren aufweist und somit ihre Struktur als Schutzschicht beibehält. Wird hingegen das natürliche Amylopektin aus Mais-oder Kartoffelstärke durch Lösen in 4 (JOChloralhydratundAusfällen aus dieser Lösung mit Aceton abgetrennt, wobei die vernetzten Moleküle in fein verteilter Form gewonnen werden, wird es gleichzeitig denaturiert und bildet keine Paste von derselben Konsistenz wie die erfindungsgemäss bestrahlte Stärke. Ebenso ist enzymatisch und mikrobiologisch gewonnene Pektose (Amylopektin), wenn sie auch eine Schutzschicht wie die oben beschriebene zu bilden vermag, weniger wirkungsvoll als die erfindungsgemäss bestrahlte Stärke.
Bei der Herstellung der vernetzten Stärke wird Stärke in Gegenwart von Wasser und gegebenenfalls ge- ringer Mengen eines Oxydationskatalysators wie Vanadiumpentoxyd oder Wasserstoffperoxyd mit 10 - 100 Millionen R. bestrahlt. Statt in Wasser allein kann die Stärke in Glycerin, Glycerin-Wasser-Lösungen, Acetyl-Fettsäurelösungen, Acetylphosphatlösungen, Sorbit, wässerigen Sorbit-Monooleatlösungen, SorbitFettsäurederivaten, Sorbitanen u. ähnl. Derivaten supendiert werden.
Nach der Bestrahlung wird die Stärke von der überstehenden Flüssigkeit entweder durch Dekantieren oder Abzentrifugieren getrennt. Die Stärke ist leicht löslich in Wasser ; bei Zusatz von einigen Tropfen Gram'scher Jodlösung zu einer Lösung der bestrahlten Stärke bildet sich eine violett-rote Färbung.
Zur Durchführung der Erfindung kann gemäss den nachfolgenden Beispielen vorgegangen werden, ohne die Erfindung auf die dort beschriebenen Arbeitsweisen zu beschränken.
Beispiel l : Zu 100 g Maisstärke werden 100 cnr'Wasser und 0,5 g V,0 gegeben. Das ganze wird mit 100 Millionen Gamma-Röntgen-Einheiten bestrahlt. Es resultiert eine blassgrüne Paste. Durch Zentrifugieren kann eine blassgrüne Flüssigkeit unter Zurücklassung einer sehr lichten Paste abgetrennt werden.
5 g dieser Paste, in 20 cm3 Wasser suspendiert, ergeben eine weissliche, praktisch farblose Lösung, welche eine weissliche Trübung von einer Beständigkeit ähnlich einer kolloidalen Suspension, aufweist. An Stelle von 0,5 gV.O genügen auch Spuren von VO , um die obige Reaktion zu bewirken. An Stelle des Vanadiumpentoxyds kann auch eine geringe Menge Kaliumchlorat benutzt werden.
Beispiel 2 : 100 g Maisstärke werden in 100 en ? Wasser, welchen 0,5 g Vanadiumpentoxyd zugesetzt wurden, suspendiert. Das ganze wird mittels radioaktivem Kobalt mit 100 Millionen R. bestrahlt. Die blassgrüne Paste wird zentrifugiert und von der überstehenden grünlichen Lösung getrennt. Die Paste ist leicht löslich in Wasser und zeigt ein kolloidales Aussehen, ohne sich auch nach vielen Stunden abzusetzen.
Nach Abdampfung des Wassers bildet sich ein spröder Film mit einer glatten, zusammenhängenden Oberfläche. Beim Zerstossen bricht der Film in zahlreiche Stückchen, ohne sich zu pulverisieren, wie dies bei gewöhnlicher getrockneter Stärke der Fall ist. Wenn eine l0/0ige Lösung auf Papier aufgesprüht oder ein Gewebe in eine solche Lösung getaucht wird, erhält das behandelte Stück Glätte und Festigkeit. Wird eine
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lige Lösung der bestrahlten Stärke in Glycerin suspendiertund auf eine Metalloberfläche versprüht, werden diese Teile während der Lagerung oder Verschiffung vor Korrosion geschützt, ohne dass weiteres Verpackungsmaterial erforderlich wäre.
Beispiel 3 : 100 g Kartoffelstärkeund 100 cm3Wasser werden mit 10 Millionen R. in einer Kobaltbombe bestrahlt. Das resultierende Produkt ist eine wachsartige Stärke, welche löslich ist und bei dem TestmitGram'scher Jodlösung eine violett-rote Färbung ergibt. Eine l0/0ige Lösung dieser bestrahlten Stärke wird auf die Oberfläche von Biskuits gesprüht. Nach einwöchiger Lagerung in einem Inkubator behielten die behandelten Biskuits ihre ganze Form bei, während die Vergleichs-Biskuits in kleine Stücke zerbröckelt waren.
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fläche eines Brotlaibes gesprüht und das Brot während einer Woche in ein der Luft ausgesetztes Fach gelegt.
Das Brot behielt seine Form und Konsistenz besser bei als das Vergleichsbrot und zeigte weniger Neigung zum Zerbröckeln.
Beispiel 5 : Eine 2%ige wässerige Lösung der bestrahlten Stärke (Pektose) wird auf die Oberfläche von Tabakblättern gesprüht. Nach der Lagerung behielten die Blätter bei Trocknen in einem Inkubator ihre Struktur bei und konnten ohne Brechen oder Zerbröckeln gehandhabt werden.
Beim Besprühen von Tabakblätter mit einer Suspension von bestrahlter Stärke in 10% Glycerin und 0, 5% Benzoin-Tinktur erhielt dieses Präparat nicht nur die Form der Blätter, sondern verbesserte auch das Aroma.
Beispiel 6 : Eine 1%ige Lösung von bestrahlter. hauptsächlich Amylopektin enthaltender Tapiokastärke wird auf die Oberfläche von Zwieback versprüht. Wenn er zur rascheren Durchführung der Untersuchung in einem Inkubator getrocknet wurde, behielt der mit Amylopektin überzogene Zwieback seine Form und Konsistenz ohne zu zerbröckeln bei, während der unbehandelte Vergleichszwieback bei leichter Berührung zerbrach.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Mittels zum Schutz von Oberflächen insbesondere von Metall.
Holz, Plastikstoffen oder Nahrungsmitteln wie Brot vor Einwirkung bzw. Abgabe von Feuchtigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass Stärke in Gegenwart von Wasser und gegebenenfalls einem Oxydationskatalysator einer Atomstrahlung im Bereich von 10 bis 200 Millionen Röntgen-Einheiten pro Gramm unterworfen und dann vorzugsweise in eine 1- bis 2%ige wässerige Lösung überführt wird.