ES2273259T3 - Harina de cereal modificada, para la produccion de papel. - Google Patents
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Abstract
Harina de cereal modificada que contiene una harina de cereal y un metafosfato de sodio Nan[PnO3n], siendo obtenible la harina de cereal modificada mediante extrusión de la harina de cereal y del metafosfato de sodio.
Description
Harina de cereal modificada, para la producción
de papel.
El presente invento se refiere a una harina de
cereal modificada, con propiedades mejoradas en suspensión, como se
puede emplear en particular para la producción de papel, así como a
un procedimiento para la producción de la harina de cereal
modificada y a su utilización para la producción de papel.
El presente invento es apropiado en particular
para el empleo en procedimientos habituales para la producción de
papel, cartulina o cartón, y para dispositivos empleados usualmente
para esto, tal como se conocen en términos generales.
En particular, el presente invento es apropiado
para la producción de papel viejo.
En el caso de la producción de papel, se emplea
en primer lugar una pasta fibrosa, que es una suspensión acuosa a
base de las sustancias de partida, tales como los componentes
fibrosos y eventualmente otros agentes coadyuvantes para papel.
Esta masa de papel se entrega en forma de una banda continua a un
tamiz en forma de cinta transportadora, que contiene unos elementos
de desagüe. Después de un desagüe parcial, la banda continua
atraviesa una denominada prensa de encolado, en la que el almidón
se aplica como agente de encolado con el fin de aumentar la
resistencia a la rotura del papel que se ha de producir, en forma
de una suspensión acuosa sobre la banda continua parcialmente
secada.
Puesto que en el caso del almidón se trata de un
producto elaborado, cuya obtención es relativamente costosa y por
consiguiente está vinculado con correspondientes gastos, era
deseable reemplazar el almidón por una materia prima más
barata.
Así, en el documento de solicitud de patente
alemana DE 43.44.139 A1 se propone sustituir el almidón por una
harina de cereal, tal como por ejemplo harina de centeno, siendo
extrudida la harina de cereal para la homogeneización y siendo
molida a continuación para dar un producto en forma de polvo. La
extrusión sirve para evitar la formación de grumos al realizar el
necesario dispersamiento de la harina de cereal para el empleo en el
caso de la producción de papel.
Con el fin de garantizar un funcionamiento sin
perturbaciones para la producción de papel y además una calidad
constante del papel obtenido, es necesario que, incluso durante
prolongados períodos de tiempo de funcionamiento, se garantice una
aplicación uniformemente homogénea de la suspensión acuosa que sirve
como agente de encolado. Además, no debería tener lugar ninguna
sedimentación en la suspensión.
Por lo tanto, una suspensión acuosa a base de
una harina de cereal, como debe encontrar empleo por ejemplo como
agente de encolado en el caso de la producción de papel, debería
presentar una alta estabilidad de suspensión, no modificándose
esencialmente la viscosidad ni siquiera durante un prolongado
período de tiempo y no debiendo aparecer además ninguna, o en lo
esencial ninguna, sedimentación.
El documento DE 197.29.272 se refiere a mezclas
termoplásticas sobre la base de un almidón, siendo modificado el
almidón con un fosfato, entre otros un metafosfato de sodio, y
efectuándose la mezcladura de los componentes mediando
incorporación de energía térmica y mecánica, preferiblemente a una
temperatura elevada, y ejerciéndose simultáneamente fuerzas de
cizalladura. El mezclamiento se puede llevar a cabo en habituales
extrusores de uno o dos husillos.
La meta era obtener unas masas de moldeo sobre
la base de un almidón, que muestren un comportamiento termoplástico,
de manera tal que éstas se puedan elaborar mediante conocidas
técnicas de elaboración de materiales sintéticos para dar cuerpos
moldeados con propiedades mecánicas suficientes, tales como p.ej.
una resistencia mecánica bastante y una suficiente estabilidad de
forma.
Además de esto, se indica que los productos
obtenidos se pueden emplear, entre otras cosas, como pegamentos
adhesivos para papel y cartón ondulado. Los pegamentos adhesivos se
emplean para pegar capas individuales de papel, tal como es
necesario por ejemplo en la producción de cartón ondulado a base de
varias capas de
papel.
papel.
No se encuentran sin embargo allí datos más
detallados acerca de la idoneidad para la producción de papel, en
particular para el encolado.
Fue misión del invento poner a disposición una
harina de cereal modificada, que tenga una mejorada estabilidad en
suspensión.
En particular, fue misión del invento poner a
disposición una harina de cereal modificada, que tenga una mejorada
estabilidad en suspensión, y por lo tanto se pueda emplear
ventajosamente también para la producción de papel.
\newpage
Conforme al invento, el problema planteado por
esta misión se resuelve mediante una harina de cereal modificada,
que contiene la harina de cereal y un metafosfato de sodio, siendo
obtenible la harina de cereal modificada por extrusión de la harina
de cereal y del metafosfato de sodio.
Conforme al invento, se encontró que por medio
de la adición de un metafosfato de sodio se puede elevar
considerablemente la estabilidad en suspensión de una harina de
cereal.
De esta manera, una harina de cereal, en
particular en una forma extrudida, se puede emplear ventajosamente
como agente de reemplazo para el almidón en el caso de la producción
de papel. En particular, la harina de cereal modificada conforme al
invento es apropiada para la utilización como agente de encolado,
como habitualmente se aplica sobre una banda continua de papel a
través de la prensa de encolado en el caso de la producción de
papel.
Un metafosfato de sodio tiene la fórmula
empírica Na_{n}[P_{n}O_{3n}], pudiendo ser n 3, 4 ó 5
para el presente invento, y siendo de manera especialmente
preferida n = 3.
El metafosfato de sodio se puede emplear para el
presente invento en una forma usual en el comercio. Seguidamente,
el "metafosfato de sodio" se denomina también "NMP" y el
"trimetafosfato de sodio" se denomina "NTP".
Conforme al invento, la harina de cereal
modificada contiene usualmente de 0,5 a 5 por ciento en peso de NMP,
referido a la harina de cereal, no habiendo sido restado en el
cálculo el contenido natural de agua de la harina de cereal.
Preferiblemente, la harina de cereal modificada
conforme al invento contiene el NMP en un contenido de 0,5 a 3 por
ciento en peso, en particular de 0,8 a 2,5 por ciento en peso.
Conforme al invento, se puede emplear en
principio una harina de cereal arbitraria. Sin embargo, la harina
de cereal debería contener una proporción lo mas alta que sea
posible de un almidón. Ejemplos apropiados son harina de centeno y
harina de trigo.
Se prefieren en particular una harina de centeno
o una harina procedente de una especie de cereal, cuya proporción
de almidón y cuya composición del almidón corresponden a las del
centeno o son similares a ellas, así como mezclas de ellas.
Preferiblemente, se emplea una harina de centeno.
Para la harina de cereal, se puede emplear una
harina obtenible comercialmente en general.
La harina de cereal modificada conforme al
invento puede contener adicionalmente agua. Este agua, o bien puede
proceder del contenido natural de la harina y/o se puede añadir en
el transcurso del proceso de preparación, y puede no haber sido
eliminada totalmente al realizar la desecación final.
En una preferida forma de realización, el
contenido de agua de la harina de cereal modificada está situado en
13 por ciento en peso o menos, en particular en 10 por ciento o
menos, referido a la proporción de harina de cereal modificada.
Para el empleo, la harina de cereal modificada
conforme al invento se presenta en forma de partículas como un
polvo o granulado.
Un apropiado tamaño de granos está situado en
menos de 300 \mum, en particular en menos de 300 \mum hasta
aproximadamente 250 \mum.
La preparación de la harina de cereal modificada
conforme al invento se efectúa preferiblemente por mezcladura de
los componentes con un extrusor. Conforme a una forma preferida de
realización se emplea un extrusor de doble husillo.
Para esto, los componentes, la harina de cereal
y el NMP, se añaden al extrusor en cada caso por sí solos y/o total
o parcialmente mezclados entre sí. Para la extrusión se añade
usualmente además agua.
El contenido de agua se determina en este caso
cada vez según las necesidades.
Un apropiado contenido de agua está situado
usualmente en un intervalo de 10 a 50 por ciento en peso, referido
al contenido de la harina de cereal. Preferiblemente, el contenido
de agua está situado en un intervalo de 20 a 40 y en particular de
20 a 35 por ciento en peso.
La temperatura de extrusión es usualmente más
alta que 65ºC para que el almidón contenido en la harina de cereal
se convierta en engrudo de una manera suficiente y por consiguiente
se haga fundamentalmente soluble.
El material extrudido obtenido se puede someter,
dependiendo de las necesidades, a una elaboración ulterior usual,
tal como por ejemplo por enfriamiento, desecación y desmenuzamiento
hasta un apropiado tamaño de granos. Para esto, se pueden emplear
los agentes conocidos en general para estas etapas de
elaboración.
La harina de cereal modificada conforme al
invento puede servir como sustitutivo para el almidón en un agente
de encolado para la producción de papel.
Para esto, a partir de la harina de cereal
modificada conforme al invento se prepara una suspensión acuosa en
una concentración apropiada, que luego se puede emplear para la
producción de papel.
Para el empleo en una prensa de encolado, la
viscosidad de la suspensión acuosa con la harina de cereal
modificada conforme al invento debería ser menor que 100 mPa, para
que la suspensión sea suficientemente capaz de fluir. En el caso de
una viscosidad más alta, se puede llegar a un lanzamiento de la
suspensión hacia fuera de la prensa de encolado a causa de una
defectuosa capacidad de fluir.
Dependiendo del tipo de papel que se haya de
producir, se pueden añadir a la harina de cereal conforme al
invento, ya en el transcurso de la extrusión, otros aditivos para la
suspensión, que sean conocidos para la producción de papel, pero
también siempre y cuando que ellos no sean perjudicados por las
condiciones de la extrusión.
Ejemplos de aditivos usuales son colorantes,
sustancias coadyuvantes, materiales de carga, agentes de retención,
etc.
Seguidamente, la producción del agente conforme
al invento se explicará con mayor detalle con ayuda de Ejemplos.
Para la realización de los Ejemplos se utilizó
una habitual harina de centeno del Tipo 815 así como un
trimetafosfato de sodio, que es obtenible bajo la denominación
comercial
Rhodia-PH05-M1-EMPIP-HOS-STP/D.
Para todos los Ejemplos se empleó un extrusor de
doble husillo BCTG de la entidad Bühler, con un diámetro del
alojamiento de L/D20, delante del que se había conectado un
acondicionador previo BCTC, asimismo de la entidad Bühler.
La harina y el trimetafosfato de sodio se
aportaron al extrusor a través del acondicionador previo.
Una parte del agua se aportó asimismo a través
del acondicionador previo y una parte adicional se añadió
directamente al extrusor.
Se añadió el trimetafosfato de sodio como una
mixtura de polvos en mezcla con una parte de la harina.
Las correspondientes cantidades y condiciones
del procedimiento se pueden deducir de la siguiente Tabla 1. La
temperatura de extrusión estaba situada en aproximadamente 200ºC y
la presión de la masa estaba situada en aproximadamente 33 bar.
Los materiales extrudidos obtenidos se secaron y
tenían un tamaño medio de granos de aproximadamente 250 \mum a
300 \mum.
Con el fin de investigar la modificación de la
viscosidad en suspensión y las propiedades de sedimentación, a
partir de los materiales extrudidos enfriados y molidos, que se
obtuvieron, se preparó una suspensión al 6 por ciento mediante un
mezclador de barras, no teniéndose en consideración el contenido de
agua del material extrudido propiamente dicho. La temperatura de la
suspensión se ajustó a 60ºC. Luego, la viscosidad se midió a 100
revoluciones por minuto (rpm) con el husillo 1 de un aparato medidor
Brookfield RV-DVIII.
En este caso, la viscosidad se midió
inmediatamente después de haber formulado la suspensión así como
tras 24 horas. Además, la sedimentación se midió después de 24
horas. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tal y como se puede observar en la Tabla 2, la
viscosidad permaneció esencialmente estable y no se mostró ninguna
sedimentación.
Estos resultados demuestran inequívocamente que
mediante la adición del trimetafosfato de sodio se mejora la
estabilidad de una harina en suspensión y se puede evitar una
sedimentación en el caso de un prolongado reposo.
Claims (10)
1. Harina de cereal modificada que contiene una
harina de cereal y un metafosfato de sodio
Na_{n}[P_{n}O_{3n}], siendo obtenible la harina de
cereal modificada mediante extrusión de la harina de cereal y del
metafosfato de sodio.
2. Harina de cereal modificada de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizada porque
n en la fórmula empírica es 3, 4 ó 5.
3. Harina de cereal modificada de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque
la harina de cereal es una harina de
centeno.
4. Harina de cereal modificada de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque
el contenido de agua de la harina de cereal
modificada no supera el 13 por ciento en peso referido a la harina
de cereal modificada.
5. Harina de cereal modificada de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizada porque
la harina de cereal modificada contiene de 1 a 2
por ciento en peso de un metafosfato de sodio y no más de 13 por
ciento en peso de agua, siendo obtenible la harina de cereal
modificada por extrusión de la harina de cereal y del metafosfato
de sodio mediando adición de agua.
6. Procedimiento para la producción de una
harina de cereal modificada de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la harina de cereal se somete a una extrusión
conjuntamente con el metafosfato de sodio y el agua.
7. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 6,
caracterizado porque
el contenido de agua, que se añade para la
extrusión, está situado en un intervalo de 10 a 50 por ciento en
peso, referido a la harina de cereal.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 ó 7,
caracterizado porque
como harina de cereal se emplea una harina de
centeno.
9. Utilización de una harina de cereal
modificada, que contiene un metafosfato de sodio, para la producción
de papel.
10. Utilización de acuerdo con la reivindicación
9,
caracterizada porque
la harina de cereal es una harina de
centeno.
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