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In Kaltwasser stark quellende Phosphatstärke und Verfahren zu ihrer
Herstellung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine in Kaltwasser stark quellende
Phosphat stärke und Verfahren zu ihrer Herstellung aus nativer und/oder abgebauter
Stärke mittels Alkaliphosphaten und ammoniakabspaltenden Verbindungen bei üblichen
Reaktionstemperaturen.
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Es ist bekannt, solbildende Phosphat stärken herzustellen, indem man
Stärkesuspensionen mit Alkaliphosphaten und/oder -polyphosphaten verrührt oder auf
trockene Stärke Alkalimonophosphat und/oder -polyphosphatlösungen aufsprüht bzw.
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trockene Stärke mit kristallwasserhaltigen Alkaliphosphaten vermischt.
Danach wird mit oder ohne Vakuum schonend bei Temperaturen unterhalb der Verkleisterungstemperatur
der Stärke unter den Feuchtigkeitsgehalt der nativen Stärke getrocknet und das erhaltene
trockene Produkt bei 130 bis 170°C mit oder ohne Vakuum innerhalb von 2 - 5 Stunden
verestert. Durch Verwendung von Vakuum während der Trocknung und während der Veresterung
bzw. durch die Anwendung von Inertgas während der Veresterung allein lassen sich
Produkte mit verbesserten Weißgrades erhalten. Außerdem kann auch die Weißgradverbesserung
durch Extraktion der fertigen Phosphatstärke mit organischen Lösungsmitteln erzielt
werden, was jedoch unwirtschaftlich ist, da sich eine solche Extraktion nur sehr
schwer und unter auftretenden Ausbeuteverlusten durchführen läßt. Außerdem ist hierbei
noch eine zusätzliche Verfahrensstufe notwendig.
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Nach diesen bekannten Methoden lassen sich Phosphatstärken
herstellen,
die je nach der enge des verwendeten Alkaliphosphates bzw. durch Variation der angewendeten
pH-Werte nieder- bis hochviskose Sole beim Einbringen in kaltes Wasser bilden.
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Es wurde eine vollig neue Phosphat stärke gefunden, die in üblichen
Konzentrationen mit Wasser keine Sole mehr bildet und unter Erhaltung ihrer Struktur
sich um etwa das 15- bis 20-fache in ihrem Volumen ausdehnt. Diese Phosphatstärke
erhält man, wenn man die trockene, unverleisterte Stärke mit einer wässrigen Lösung
von einem pH-Wert zwischen 8 und 10, vorzugsweise 9, die 1/7 bis 1/28 Mol Alkaliphosphat
und 1!6 bis 2/3 tIol ammoniakabspaltende Substanz, bezogen auf 2 1/2 Glukose-Einheiten,
enthält, in einem Kneter intensiv vermischt, bis im Ruhestand eine klebrige, fadenziehende,
flüssige klasse entsteht, diese auf großflächige Bleche in maximal 5 mm Schichtdicke
ausgießt, einer schonenden Trocknung bei Temperaturen unterhalb der Verkleisterungstemperatur
unterwirft und anschließend auf 160 - 1800C, vorzugsweise 1700C, erhitzt. Man erhält
so eine Phosphatstärke mit sehr gutem Weißgrad, die bei Zugabe von kaltem Wasser
sich nicht mehr auflöst und kein Sol bildet, sondern nur stark quillt, wobei eine
Volumenzunahme bis zum 20-fachen des Ausgangsmaterials stattfindet.
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Die so hergestellte neue Phosphatstärke fällt normalerweise in Form
von Granulen an, deren Einzelgrößen von der Menge des zugesetzten ammoniakabqaltenden
1mittels abhängig ist.
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Je höher dieser Anteil, um so größere Granulen werden erhalten, die
äußerlich der StrahlenstSrke, die ir kaltem Wasser
nicht quillt,
ähnlich ist. ilan kann jedoch auch diese Granulen vermahlen, sofern die Granulenform
für bestimmte Linsatzzwecke ungeeignet ist.
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Als Phosphate können verwendet werden: Alkalimono- und Alkalipolyphosphate
bzw. deren ifischungen, insbesondere llatrium-und Kaliumphosphate, die auf einen
pH-Wert von mindestens 8 und höchstens 10, vorzugsweise 9, in der wässrigen Lösung
eingestellt werden. Im allgemeinen genügen 1/7 bis 1/28 ol Phosphat, berechnet als
Dialkalimonophosphat auf 2 1/2 Glukoseeinheiten. Aus wirtschaftlichen Gründen wird
man jedoch möglichst der unteren Grenze der Phosphatkonzentration den Vorzug geben.
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Der Zusatz an ammoniakabspaltenden Substanzen beträgt 1/6 bis 2/3
Sol, bezogen auf 2 1/2 Glukoseeinheiten. Man kann auch diesen Gehalt weiter erhöhen,
was jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht ratsam erscheint. An ammoniakabspaltenden
Verbindungen können vorzugsweise Harnstoff, Phosphorsäureamide und Harnstoffphosphat
eingesetzt werden.
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Als Stärke können alle handelsüblichen Stärken, sowohl Getreide- als
auch Wurzelstärken, verwendet werden. Besonders haben sich jedoch bei den Getreidestärken
Maisstärke und bei den Knollenstärken Kartoffelstärke bewährt.
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Zur technischen Durchführung des herstellungsverfa11rens verwendet
man einen Lösebehälter mit Dosierpumpe zum Auflösen des Alkaliphosphats und der
ammoniakabspaltenden Substanz, einen handelsüblichen Kneter mit Linspritzvorrichtung,
einen Lang
zeittrockner und einen Veresterungsreaktor mit nachgeschalteter
Mühle. Man kann auch anstelle der festen Alkaliphosphate Lösungen von Alkalihydroxid
und flüssiger amin-oder amidhaltiger Phosphorsäure verwenden. In diesem Falle entfällt
der Salzlösebehälter, und man benötigt nur eine Doppeldosierpumpe, die die entstandene,
eventuell zu kühlende Salzlösung auf die in einem Kneter befindliche Stärke aufbringt.
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Beispiel 1 Eine Lösung, die 2 kg Dinatriummonohydrogenmonophosphat
und 4 kg Harnstoff in 30 kg Wasser enthält, wird bei pH 9 auf 51,0 kg Maisstärke,
die sich in einem Kneter befindet, aufgebracht und innig bei Raumtemperatur so lange
verknetet, bis im Ruhezustand, d. h., ohne mechanische Eewegung, eine klebrige,
fadenziehende, flüssige Masse entstanden ist. Diese Masse wird auf großflächige
Aluminiumschalen in maximal 5 mm Schichtdicke ausgebreitet und unterhalb der Verkleisterungstemperatur
der Stärke schonend getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt unter 10- Fe abgesunken
ist. Danach wird zur Veresterung auf Temperaturen zwischen 160 und 1800C 2 Stunden
kng bei normalem Luftdruck erhitzt. Man läßt nach dieser Zeit in der Atmosphäre
abkühlen und erhält eine sehr helle Phosphatstärke, die bei Zugabe von Wasser kein
Sol bildet, sondern sich unter 15- bis 20-facher Volumenzunahme stark aufbläht.
ei Stehenlassen in überschüssigem Wasser bleibt die Originalstruktur, z.B. die einzelnen
Granulen dieser Phosphatstärke, nur kurze Zeit erhalten, um sich dann unter Verkleinerung
weiter aufzuteilen.
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Analyse: Polysaccharidgehalt 89,60 % P205 1,95 Z Feuchtigkeit 3,50
% Asche 3,80 z Beispiel 2 Eine Lösung, enthaltend 500 g Dinatriummonohydrogenmonophosphat
und 4 kg Harnstoff in 32 kg Wasser, wird bei pH 9 auf 51,0 kg ;-laisstärke, in einem
Kneter befindlich, aufgedüst und innig bei Raumtemperatur vermischt. Sobald eine
klebrige, fadenziehende, flüssige Masse im Ruhezustand des Kneters entstanden ist,
wird diese auf großflächige Aluminiumschalen ausgegossen und wie im Beispiel 1)
schonend bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt unter 10 Z getrocknet.
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Danach wird 1,5 Stunden lang bei 1800C unter Atmosphärendruck erhitzt.
ach Abkühlen an der Luft wird eine sehr helle Phosphat stärke erhalten, die bei
Zugabe von Wasser kein Sol bildet, sondern sich unter 15- bis 20-facher Volumenzunahme
stark aufbläht. Diese Phosphatstärke behält auch beim Stehenlassen in überschüssigem
Wasser ihre Originalstruktur, zum Beispiel Granulen, selbst über 3 bis 5 Tage Standzeit
bei.
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Analyse: Polysaccharidgehalt 92,30 Z P205 ,44 % Feuchtigkeit 4,00
Z Asche 1,20 X
Beispiel 3 1,740 kg Dikaliummonohydrogenmonophosphat,
4.000 kg liarnstoff, 30 kg Wasser, 51 kg Maisstärke werden zu einer Phosphatstärke
entsprechend Beispiel 1 verarbeitet.
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Analyse: Polysaccharidgehalt 90,60 Z P205 1,23 Z Feuchtigkeit 3,00
7 Asche 2,90 X Beispiel 4 620 g Dikaliummonohydrogenmonophosphat, 4,0 kg Harnstoff,
30 kg Wasser, 51 kg flaisstärke werden zu einer Phosphatstärke entsprechend Beispiel
2) weiterverarbeitet.
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Analyse: Polysaccharidgehalt 93,00 % P205 0,44 % Feuchtigkeit 3,50
v Asche 1,10 % Beispiel 5 2,0 kg Dinatriummonohydrogenmonophosphat, 4,0 kg Harnstoff,
32 kg Wasser, 51 kg Kartoffelstärke werden gemäß Beispiel 1) zu einer Phosphatstärke
weiterverarbeitet.
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Analyse: Polysaccharidgehalt 88,90 % P2O5 1,98 % Feuchtigkeit 3,50
% Asche 3,90 %
Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten
Phosphatstärken, die keine Sole mit Wasser bilden, zeichnen sich durch sehr guten
Weißgrad und körnige Struktur aus. Sie können in Pulverform verwendet werden als
ltischungskomponenten für hydrophobe Pudergrundlagen, wie z. B. Talkum, Kieselsäure,
Silikate, Stearate etc., in Haartrockenshampoo zum Entfetten des Haares. In der
pharmazeutischen Industrie als Füll- und Sprengmittel bei der erstellung von festen
peroralen Arzneiformen. Bei Kontakt mit Wasser ist eine weitgehende Dispergierung
der Arzneistoffe gegeben. Sie besitzen gutes Auf saugevermögen. Sie sind auch u.a.
überall dort mit Vorteil einzusetzen, wo stark wasserbindende Substanzen erforderlich
sind.