NL1002494C2 - Werkwijze voor het oxideren van zetmeel. - Google Patents

Description

Werkwqzc voor het oxideren van zetmeel

De Uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verlagen van de viscositeit van koolhydraten door oxidatieve afbraak zonder metaalkatalysatoren.

Zetmeel moet, voordat het industrieel gebruikt kan worden, een behandeling 5 ondergaan waardoor de viscositeit afneemt. Hiertoe wordt het zetmeel in het algemeen bij een verhoogde temperatuur (40-60°C) in zuur milieu oxidatief behandeld. Bij gebruik van bij voorbeeld hypochloriet als oxidatiemiddel in combinatie met zwavelzuur of fosfoizuur bij ongeveer 60eC vergt de behandeling 4-15 uur. Nadeel van deze methode is de hoeveelheid gevormd zout en de verregaande afbraak van zetmeel.

10 Volgens een andere methode gebruikt men waterstofperoxide met een zwaar metaal als katalysator. De, meestal giftige, katalysator is achteraf echter moeilijk te verwijderen, zelfs met gebruik van verbindingen als EDTA. Verder nadeel is de verkleuring van het product.

Uit US-A-5.362.868 is een werkwijze bekend volgens welke men de viscositeit is van (hydroxycthyl)zetmeel verlaagt door oxidatie met een perzuur. Als perzuur gebruikt men bij voorbeeld peroxozwavelzuur (H2S05) of perazijnzuur. Het peroxozwavelzuur moet ter plaatse worden bereid uit waterstofperoxide en zwavelzuur, dan wel moet een zout van het zuur worden gebruikt, wat als nadeel heeft dat er als bijprodukt zouten ontstaan. De reactiviteit van perazijnzuur is lager en leidt tot langere reactietijden. In 20 US-A-5362.868 wordt ook beschreven dat reactie met waterstofperoxide tot onaanvaardbare reactietijden leidt.

Volgens DE-A-40.35053 kan men cellulosematerialen zoals katoen bleken door de materialen te behandelen met perazijnzuur zonder activatoren en tegelijk aan ultrageluid (35 kHz) te onderwerpen.

25 Doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het verlagen van de viscositeit van zetmeel en andere koolhydraten met eenvoudige middelen, zonder gebruik van zware metalen en zoutvormende middelen, en zonder organische bij— produkten.

Dit doel wordt bereikt met een werkwijze waarbij het koolhydraat wordt 30 geoxideerd met waterstofperoxide in aanwezigheid van een geacyleerd koolhydraat als katalysator.

1002494 2

Als koolhydraat dat volgens de werkwijze volgens de uitvinding kan worden behandeld komt elk geheel of gedeeltelijk in water oplosbaar polysacharide in aanmerking. Daartoe behoren in de eerste plaats zetmeel en fracties en derivaten daarvan, zoals amylose, geethoxyleerd zetmeel en carboxymethylzctmeel. Verder kan met de 5 werkwijze volgens de uitvinding de oplosbaarheid van cellulosederivaten en inuline en derivaten daarvan worden verbeterd of de viscositeit daarvan worden verlaagd.

Het geacyleerde koolhydraat dat als katalysator wordt gebruikt kan elk mono-, di- of polysacharide zijn dat geheel of gedeeltelijk is geacyleerd. Gebleken is dat slechts een geringe hoeveelheid geacyleerd koolhydraat nodig is om een efficiënte reactie te 10 bewerkstelligen. Voldoende is als er per 100 anhydroglucose- (of anhydrofructose-) eenheden één getetraacyleerde monosacharide-eenheid of de equivalente hoeveelheid d.w.z. vier gemonoacyleerde monosacharide-eenheden aanwezig zijn. In het algemeen gebruikt men het equivalent van 1-50 gew.% geacyleerd koolhydraat, berekend op het totaal van koolhydraat en geacyleerd koolhydraat, in het bijzonder 2-20 gew.%. Onder IS het begrip geacyleerd vallen hier gealkanoyleerd (geacetyleerd, gepropionyleerd enz.), gebenzoyleerd, gesulfateerd, gefosforyleerd e.d..

Het geacyleerde koolhydraat kan eenvoudig worden verkregen door behandeling van een koolhydraat met een acyleringsmiddel zoals azijnzuuranhydride volgens standaard-technieken. Sommige geacyleerde koolhydraten zijn in de handel verkrijgbaar, 20 zoals peracetyl-glucose, -galactose en -sucrose, en acetylzetmeel met een DS van ongeveer 2,5%.

Voordeel van het gebruik van een geacyleerd koolhydraat is dat de oxidatie-reactie vlot verloopt en er geen ongewenste bijproducten ontstaan; het geacyleerde koolhydraat of het oxidatieproduct daarvan kan immers zonder bezwaar deel uitmaken 25 van het behandelde koolhydraatproduct.

De te gebruiken hoeveelheid waterstofperoxide hangt geheel af van de gewenste mate van oxidatie. In het algemeen is een hoeveelheid van 1 gew.% voldoende voor het bereiken van een doelmatige viscositeitsverlaging. Met voordeel past men 1-40 gew.%, in het bijzonder 2-20 gew.% waterstofperoxide toe, berekend op het totaal van kool-30 hydraat en geacyleerd koolhydraat.

De reactie kan worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, maar bij voorkeur bij verhoogde temperatuur, in het algemeen van 20 tot 90°C, in het bijzonder van 40 tot 1002494 3 60°C. De reactieduur bedraagt bij die temperatuur enkele minuten tot enkele uren, afhankelijk van het koolhydraat en de gewenste mate van viscositeitsverlaging.

Voorbeeld

Aan een slurry van zetmeel (70 g droog gewicht in 130 g water: 35 gew.%) 5 wordt bij 50*C 2 g glucosepenta-acetaat toegevoegd. Vervolgens wordt hieraan een oplossing van 10 ml waterstofperoxide (30 gew.%) in een keer toegevoegd. De pH wordt met 1N zoutzuur verlaagd tot 1,4. Na een reactietijd tussen 15 minuten en 6 uur wordt het reactiemengsel geneutraliseerd, en wordt het geoxideerde zetmeel afgefiltreerd, met water gewassen en met aceton gedroogd. De viscositeit van een suspensie van 20 10 g product in 380 ml water wordt bepaald met een Brabender viscosimeter.

In tabel 1 zijn de resultaten weergegeven van het product na 3 uur en na 6 uur. Tevens is ter vergelijking het resultaat van de behandeling met alleen waterstofperoxide na 3 uur weergegeven.

Tabel 1 15 Viscositeit zetmeel na oxidatie oxidatie- reactietijd begintemp. toptemp. topvisco- eindvisco- middel (h) ("C)1 (°C)2 siteit η3 siteit η4 geen n.v.t. 61 80 3200 1180 (blanco) 20 H202 3 64 86 1560 500 H202 + 3 64 72 520 120

GluAcj H202 + 6 66 >90 500 440

GluACj 25 1 Begintemperatuur Brabendercurve 2 Temperatuur van de top van de Brabendercurve 3 Brabender-eenheden bij top van de Brabendercurve: 75 rpm, temp. gradiënt: l^°Omin, t8tart 40°C, thold 90°C, hold: 30 min.; AVEBE-norm 019142 4 Brabender-eenheden in dal van de Brabendercurve (als 3) 1002494

Claims (4)

1. Werkwijze voor het verlagen van de viscositeit van koolhydraten door behandeling met waterstofperoxide in aanwezigheid van een katalysator, met het kenmerk dat men als katalysator een geacyleerd koolhydraat gebruikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij men het equivalent van 1-50 gew.% geacyleerd koolhydraat, berekend op het totaal van koolhydraat en geacyleerd koolhydraat, toepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij men 2-20 gew.% waterstofperoxide, berekend op het totaal van koolhydraat en geacyleerd koolhydraat, toepast.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij het koolhydraat zetmeel is. 1002494 OMiVICil tl * unun^va y* w « ; RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE _________. ___ ...... .——» IDENT1FIKATIE VAN DE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van oe aanvrager ot van de gemecntigoe N.O. 40489 TM Naoananeaa aanvrage w.' · motaongsoaum 1002494 · 29 februari 1996____ In ga roe pan voorrangsoaaim Aanvrager (Naam) INSTITUUT VOOR AGROTECHNOLOGISCH ONDERZOEK (ATO-DLO) Daaim van nat verzoek voer aan onoerZDex van mtamatonaai type Door aa bisante voor Internat on aai OnoarzoeK (SA) aan net verzoax voor een onderzoen van namaoonaal type eegekend nr — SN 27261 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (pij cepassmg van verscnillenoe etassilicates. alle etassificaoesymbolen opgaven) Volgens ee in te manorial# eassificaae (IPC) Int. Cl.6: C 08 B 31/18, C 08 B 30/12 : _I II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onoerzocnte minimum documentatie I Classificatiesysteem Classrticatiesvmpoien Int. Cl.6 C 08 B Onaerzocnte anoere ooeumenate o an oe minimum oocumenatie voor zover oergeiiKe documanan m de onderzoen» gebeoen zin opgenomen III. I ! GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES {opmerKinoen op aanvullingsoiad) ( ! IV.!_; GESREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerxingen oo aanvullingsoiad) j =crrn PCT/ïSA/23liai CS >99»