DE854030C

DE854030C - Verfahren zur Herstellung von Staerke-Abbauprodukten

Info

Publication number: DE854030C
Application number: DEB886A
Authority: DE
Inventors: Emil Meier; Max Dr Staerkle
Original assignee: Blattmann and Co AG
Current assignee: Blattmann and Co AG
Priority date: 1946-04-02
Filing date: 1949-11-30
Publication date: 1952-10-30
Also published as: US2698818A; CH256502A; FR944654A; GB630914A; BE472313A; CH259428A

Description

Die nach bisher bekannten Methoden hergestellten Stärke-Abbauprodukte 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, ao sogenannt 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.

ίο Anderseits 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, Färb- und Geruchlosigkeit, Elastizität des Films, 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.

N"ach den bisher üblichen Verfahren zur Dextrinerzeugung wird beispielsweise schwach angesäuerte Stärke im Vakuumapparat bei langsam, zuletzt bis ioo° ansteigender Temperatur gut vorgetrocknet und dann das immer noch etwa 3°/o 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 niöht oxydierenden 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 rasches und gleichmäßiges Einidringendeelmprägnierungsmittels in die Stärkekörner gewährleistet wird. Mit besonderem Vorteil wird das Stärke abbauende Medium in Gasform zur Imprägnierung verwendet. Die Starke kann vor der Imprägnierung durch eine Vortrocknung von einem Teil ihres Wassergehaltes befreit werden.

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 p_H-Wert unter4,5bringt und denAbbauprozeß derart lenkt, daß während 1 bis 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 i°/o reduziert wird, welch letzterer hernach durch Erhöhung auf eine vom gewünschten Abbaugrad abhängige, zwischen 130 und 170⁰ liegende Temperatur durchgeführt wird.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stärkeabbauprodukte zeichnen sich durch ihre helle, reinweiße bis leichtgelbe 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°/oigem 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 klar lösliche, in kaltem Zustand außergewöhnlich lange flüssig bleibende Stärkeprodukte, sog. 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 Möglichkeit 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 Stärkeabbauprodukte ergeben zufolge des gewahrten Stärkecharakters gänzlich neuartige Effekte,die sich je nach dem Grad des Abbaus sowohl in derAppretur wie in der Klebstoffbranche von den bisher verwendeten Dextrinen vorteilhaft unterscheiden.

Nachstehend wird an Hand von zwei Beispielen gezeigt, wie die Erfindung durchgeführt werdenkann.

Beispiel ι

8ookg Kartoffelstärke werden in einem heiz- und kühlbaren Rührwerkautoklaven unter Vakuum gesetzt und so lange bei 70 bis 90⁰ Außentemperatur erwärmt, bis der Wassergehalt der Stärke auf etwa 9 bis io°/o reduziert ist, worauf 390 g HCl-Gas einströmen gelassen werden. Hierauf wird die Masse unter Vakuum während etwa 3 Stunden sukzessive bis auf I2O° erwärmt, hernach rasch auf i68° 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 ecm 2n-Salzsäure auf einen p_H-Wert von etwa 3,5 eingestellt und in einem Rührwerkautoklaven während 4 Stunden auf 40⁰ Außentemperatur gehalten. Hernach wird der Autoklav unter ein Vakuum von 25 bis 30 mm gesetzt, die Außentemperatur unter Weiterrühren des Inhaltes langsam auf 120° gebracht und so lange gehalten, bis der Wassergehalt der Charge auf etwa 0,5% reduziert ist. Danach wird nach Ersatz des Vakuums durch eine Stickstoffatmosphäre die Innentemperatur auf 155⁰ erhöht und etwa 30 bis 45 Minuten gehalten, bis eine Probe in 3 bis 4 Teilen kochendem Wasser klar löslich und dünnflüssig ist, worauf unter Beibehaltung der Stickstoffatmosphäre auskühlen gelassen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von Stärke-Abbauprodukten 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Imprägnieren, beispielsweise mit Salzsäure auf einen unter 4,5 liegenden PjpWert gebrachte Stärke innerhalb von 1 bis 5 Stunden unter Vakuum allmählich bis zum Verkleisterungspunkt erhitzt, dann unter weiterer Temperaturerhöhung bis auf unter 1 % Wassergehalt entwässert und schließlich bei einer vom gewünschten Abbaugrad abhängigen, zwischen 130 und 170⁰ 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, stärkeabbauendenMedien 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 abgekühlt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgut in Gegenwart von nicht oxydierenden Medien ausgekühlt wird.

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