RU2778487C2 - Method for production of pregelatinized partially hydrolyzed starch and related methods and products - Google Patents

Method for production of pregelatinized partially hydrolyzed starch and related methods and products Download PDF

Info

Publication number
RU2778487C2
RU2778487C2 RU2018137709A RU2018137709A RU2778487C2 RU 2778487 C2 RU2778487 C2 RU 2778487C2 RU 2018137709 A RU2018137709 A RU 2018137709A RU 2018137709 A RU2018137709 A RU 2018137709A RU 2778487 C2 RU2778487 C2 RU 2778487C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
starch
pounds
pregelatinized
acid
water
Prior art date
Application number
RU2018137709A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018137709A3 (en
RU2018137709A (en
Inventor
Ицзюн САН
Вэйсинь Д. СУН
Сизар ЧАНЬ
Крис С. ЛИ
Original Assignee
Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/044,582 external-priority patent/US9540810B2/en
Priority claimed from US14/494,547 external-priority patent/US9828441B2/en
Application filed by Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани filed Critical Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани
Publication of RU2018137709A publication Critical patent/RU2018137709A/en
Publication of RU2018137709A3 publication Critical patent/RU2018137709A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2778487C2 publication Critical patent/RU2778487C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: building materials.
SUBSTANCE: invention relates to the modification of starches. The proposed method for the production of pregelatinized partially hydrolyzed starch includes mixing of at least water, non-pregelatinized starch and strong acid in the amount from 0.0001 wt.% to 0.05 wt.% relatively to non-pregelatinized starch to obtain moist starch-containing precursor substance with a moisture content from 8 wt.% to 25 wt.%, and supply of the specified moist starch-containing precursor substance to an extruder. In the extruder, pre-gelatinization and acid modification of the specified moist starch is carried out at a head temperature ranging from 150°C (300°F) to 210°C (410°F). A method for the manufacture of a gypsum wall plate is also proposed. The method includes mixing of the specified pregelatinized and partially hydrolyzed starch with at least water and construction gypsum to obtain a suspension, placement of the suspension between the first sheathing sheet and the second sheathing sheet to obtain a wet prefabricated structure, cutting of the wet prefabricated structure to obtain a wall plate, and drying of the wall plate.
EFFECT: invention provides low water consumption in the manufacture of products and high strength of the finished product.
7 cl, 3 dwg, 8 tbl, 4 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявки США № 14/044582, поданной 2 октября 2013 года, международной заявки PCT № PCT/US2013/064776, поданной 14 октября 2013 года, и заявки США № 14/494547, поданной 23 сентября 2014 года, при этом содержание всех из указанных предшествующих заявок на патент в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки. [0001] This application claims priority from U.S. Application No. 14/044582, filed October 2, 2013, PCT International Application No. PCT/US2013/064776, filed October 14, 2013, and U.S. Application No. 14/494547, filed September 23, 2014 year, and the contents of all of these prior patent applications are incorporated herein by reference in their entirety.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Крахмалы обычно содержат два типа полисахаридов (амилозу и амилопектин) и классифицируются как углеводы. Некоторые крахмалы подвергают предварительной желатинизации (прежелатинизации), как правило, с применением термических способов. В общем, прежелатинизированные крахмалы могут образовывать с холодной водой дисперсии, пасты или гели. В целом, прежелатинизированные крахмалы являются легкоусвояемыми и используются разными способами, в том числе в качестве добавки в различные пищевые продукты (например, в выпечку, закуски, напитки, кондитерские изделия, молочные продукты, соусы, полуфабрикаты, приправы и мясные продукты) и в фармацевтические препараты. [0002] Starches generally contain two types of polysaccharides (amylose and amylopectin) and are classified as carbohydrates. Some starches are subjected to pre-gelatinization (pregelatinization), usually using thermal methods. In general, pregelatinized starches can form dispersions, pastes or gels with cold water. In general, pregelatinized starches are highly digestible and are used in a variety of ways, including as an additive in a variety of food products (e.g., baked goods, snack foods, beverages, confectionery, dairy products, sauces, convenience foods, seasonings, and meat products) and in pharmaceuticals. drugs.

[0003] Другое применение прежелатинизированных крахмалов состоит в изготовлении гипсовой стеновой плиты. При этом при изготовлении плиты строительный гипс (т.е. обожженный гипс в форме полугидрата сульфата кальция и/или ангидрита сульфата кальция), воду, крахмал и другие ингредиенты, при необходимости, смешивают, обычно в пальчиковом смесителе (термин, применяемый в данной области техники). Получают суспензию и выгружают ее из смесителя на движущийся конвейер, несущий обшивочный лист с одним из накрывочных слоев (если присутствуют), который уже нанесен (зачастую до смесителя). Суспензию распределяют поверх бумаги (с накрывочным слоем, необязательно размещенном на бумаге). Другой обшивочный лист, с накрывочным слоем или без него, наносят на суспензию с помощью, например, формующей пластины или т.п. и получают слоистую структуру требуемой толщины. [0003] Another use of pregelatinized starches is in the manufacture of gypsum wallboard. However, in the manufacture of the board, stucco (i.e., calcined gypsum in the form of calcium sulfate hemihydrate and/or calcium sulfate anhydrite), water, starch and other ingredients, if necessary, are mixed, usually in a finger mixer (a term used in this field). technology). The slurry is prepared and discharged from the mixer onto a moving conveyor carrying a skin sheet with one of the cover layers (if present) already applied (often before the mixer). The slurry is spread over the paper (with a cover layer optionally placed on the paper). Another skin sheet, with or without a top coat, is applied to the slurry using, for example, a forming plate or the like. and get a layered structure of the desired thickness.

[0004] Смесь отливают и оставляют затвердевать с образованием схваченного (т.е. регидратированного) гипса за счет реакции обожженного гипса с водой с получением матрицы кристаллического гидратированного гипса (т.е. дигидрата сульфата кальция). Именно требуемая гидратация обожженного гипса делает возможным образование переплетенной матрицы кристаллов схваченного гипса, что, тем самым, придает прочность гипсовой структуре в продукте. Для получения сухого продукта требуется тепло (например, в обжиговой печи), чтобы удалить оставшуюся свободную (т.е. непрореагировавшую) воду. [0004] The mixture is cast and left to set to form set (ie, rehydrated) gypsum by reacting the calcined gypsum with water to form a matrix of crystalline hydrated gypsum (ie, calcium sulfate dihydrate). It is the required hydration of the calcined gypsum that allows the formation of an interlocking matrix of set gypsum crystals, thereby giving strength to the gypsum structure in the product. To obtain a dry product, heat is required (eg in a kiln) to remove any remaining free (ie, unreacted) water.

[0005] Прежелатинизированные крахмалы часто увеличивают водопотребление указанного процесса. Для компенсации водопотребления и обеспечения достаточной текучести при производстве в штукатурную суспензию необходимо добавлять воду. Такой избыток воды делает производство неэффективным, в том числе увеличивает время сушки, уменьшает скорости работы производственных линий и повышает энергетические затраты. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что прежелатинизированный и частично гидролизованный крахмал требует меньшего количества воды. [0005] Pregelatinized starches often increase the water demand of said process. To compensate for water consumption and ensure sufficient fluidity during production, water must be added to the plaster suspension. This excess water makes production inefficient, including longer drying times, slower production line speeds, and higher energy costs. The present inventors have found that pregelatinized and partially hydrolyzed starch requires less water.

[0006] Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что способы получения прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов не были полностью удовлетворительными. Общепринятые способы получения таких прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов не являются эффективными, имеют низкий выход и низкую производительность, а также высокие энергетические затраты. Таким образом, в данной области техники имеется потребность в улучшенном способе получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, в частности, проявляющего низкую потребность в воде. [0006] The authors of the present invention also found that the methods for obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starches were not completely satisfactory. Conventional methods for producing such pregelatinized partially hydrolyzed starches are not efficient, have low yield and low productivity, and high energy costs. Thus, there is a need in the art for an improved process for producing pregelatinized, partially hydrolyzed starch, in particular one exhibiting low water demand.

[0007] Следует понимать, что такое описание уровня техники было сделано авторами настоящего изобретения, чтобы помочь читателю, и не должно рассматриваться ни в качестве ссылки на известный уровень техники, ни как указание, что какие-либо из перечисленных проблем были сами по себе признаны в данной области техники. Хотя в некоторых отношениях и вариантах реализации изобретения описанные принципы могут облегчить проблемы, присущие и другим системам, следует понимать, что объем защищаемой инновации определен прилагаемой формулой изобретения, а не способностью заявленного изобретения решать какую-либо конкретную проблему, упомянутую в настоящем документе. [0007] It is to be understood that such description of the prior art has been made by the inventors of the present invention to assist the reader and should not be construed as a reference to the prior art nor as an indication that any of the listed problems have been recognized by themselves. in this field of technology. Although in some respects and embodiments of the invention, the principles described may alleviate the problems inherent in other systems, it should be understood that the scope of the protected innovation is determined by the appended claims, and not by the ability of the claimed invention to solve any particular problem mentioned in this document.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0008] Согласно одному аспекту в настоящем изобретении предложен способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, включающий: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс.; (b) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF). В изобретении также предложен крахмал, полученный согласно указанному способу. [0008] According to one aspect, the present invention provides a method for producing pregelatinized partially hydrolyzed starch, comprising: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, to obtain a wet starch-containing substance - precursor with a moisture content of about 8% wt. up to about 25% wt.; (b) supplying said wet starch precursor to an extruder; and (c) pregelatinizing and acid modifying the wet starch precursor in an extruder at a die temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF). The invention also provides a starch obtained according to said process.

[0009] Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, включающий: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс., при этом сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,05 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала; (b) подачу влажного крахмала в экструдер; и (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF). В изобретении также предложен крахмал, полученный согласно указанному способу. [0009] According to another aspect, the present invention provides a method for producing pregelatinized partially hydrolyzed starch, including: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8% of the mass. up to about 25% wt., while the strong acid is present in an amount of about 0.05% wt. or less by weight relative to the weight of starch; (b) supplying wet starch to an extruder; and (c) pregelatinizing and acid modifying the wet starch precursor in an extruder at a die temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF). The invention also provides a starch obtained according to said process.

[0010] Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен способ изготовления плиты включающий: (a) получение прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала путем (i) смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс., при этом кислоту выбирают из группы, состоящей из: (1) слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, (2) сильной кислоты в количестве примерно 0,05 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала или (3) любой их комбинации; (ii) подачи влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (iii) прежелатинизации и кислотной модификации влажного крахмала в экструдере с головкой при температуре от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF); (b) смешивание прежелатинизированного и частично гидролизованного крахмала с по меньшей мере водой и строительным гипсом с получением суспензии; (c) размещение суспензии между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции; (d) разрезание влажной сборной конструкции с получением плиты; и (e) сушку плиты. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения схваченный гипсовый сердечник имеет прочность на сжатие большую, чем схваченный гипсовый сердечник, изготовленный с применением крахмала, полученного согласно другому способу. Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложена плита, полученная согласно указанному способу. [0010] According to another aspect, the present invention provides a method for making a board, comprising: (a) obtaining a pregelatinized partially hydrolyzed starch by (i) mixing at least water, a non-pregelatinized starch and an acid to obtain a wet starch precursor with a moisture content of from about 8% mass. up to about 25% wt., while the acid is selected from the group consisting of: (1) a weak acid that essentially does not form chelates with calcium ions, (2) a strong acid in an amount of about 0.05% wt. or less by weight relative to the weight of starch or (3) any combination thereof; (ii) supplying the wet starch precursor to the extruder; and (iii) pregelatinization and acid modification of the wet starch in a die extruder at a temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF); (b) mixing the pregelatinized and partially hydrolysed starch with at least water and stucco to form a slurry; (c) placing the slurry between the first skin sheet and the second skin sheet to form a wet assembly; (d) cutting the wet assembly to form a slab; and (e) drying the board. In some embodiments, the set gypsum core has a compressive strength greater than a set gypsum core made using starch prepared according to another process. According to another aspect, the present invention proposes a plate obtained according to the specified method.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF MULTIPLE DRAWING TYPES

[0011] Фиг. 1 представляет собой амилограмму, полученную путем нанесения на график значений вязкости (левая ось y) и температуры (правая ось y) относительно времени (ось x), на которой показаны профили склеивания крахмалов, экструдированных при влагосодержании 16 % масс., при этом содержание твердой фазы в исследуемой суспензии составляет 10 % масс., как указано в примере 2. [0011] FIG. 1 is an amylogram obtained by plotting viscosity (left y-axis) and temperature (right y-axis) versus time (x-axis) showing the bonding profiles of starches extruded at 16 wt. phase in the test suspension is 10% wt., as indicated in example 2.

[0012] Фиг. 2 представляет собой амилограмму, амилограмму, полученную путем нанесения на график значений вязкости (левая ось y) и температуры (правая ось y) относительно времени (ось x), на которой показаны профили склеивания крахмалов, экструдированных при влагосодержании 13 % масс., при этом содержание твердой фазы в исследуемой суспензии составляет 10 % масс., как указано в примере 2. [0012] FIG. 2 is an amylogram, an amylogram obtained by plotting viscosity (left y-axis) and temperature (right y-axis) versus time (x-axis), showing the bonding profiles of starches extruded at 13 wt% moisture content, where the content of the solid phase in the test suspension is 10% wt., as indicated in example 2.

[0013] Фиг. 3 представляет собой график зависимости температуры от времени, на котором показана скорость гидратации при заданном повышении температуры (TRS) двух суспензий, содержащих прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, обработанные квасцами в количестве 3 % масс. и замедлителем схватывания в количествах 0,05 % масс. и 0,0625 % масс., соответственно, и третьей суспензии, содержащей обычный прежелатинизированный кукурузный крахмал с вязкостью 773 сантипуаз и замедлитель схватывания в количестве 0,05 % масс., как указано в примере 3. [0013] FIG. 3 is a temperature versus time graph showing the rate of hydration at a given temperature rise (TRS) of two suspensions containing pregelatinized partially hydrolysed starches treated with alum at 3% wt. and retarder setting in amounts of 0.05% wt. and 0.0625% wt., respectively, and a third suspension containing conventional pregelatinized corn starch with a viscosity of 773 centipoise and a retarder in the amount of 0.05% wt., as indicated in example 3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0014] Варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают способы получения прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов. Согласно одному аспекту в настоящем изобретении предложен способ изготовления плиты (например, гипсовой стеновой плиты). Прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно способу, предложенному в настоящем изобретении, можно использовать различными другими способами, например, в продуктах питания (например, в хлебобулочных изделиях, напитках, кондитерских изделиях, молочных продуктах, пудингах быстрого приготовления, соусах, суповых смесях, полуфабрикатах, начинках для пирогов, приправах и мясных продуктах), фармацевтических препаратах, кормах, адгезивах и красках. Такие крахмалы, полученные согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, как правило, являются легкоусвояемыми и позволяют получить пищевые продукты с требуемой вязкостью и сохранить большинство из функциональных свойств исходного основного материала. [0014] Embodiments of the present invention provide methods for producing pregelatinized partially hydrolysed starches. According to one aspect, the present invention provides a method for manufacturing a board (eg, gypsum wallboard). The pregelatinized partially hydrolyzed starches prepared according to the method of the present invention can be used in various other ways, for example, in food products (for example, in baked goods, drinks, confectionery, dairy products, instant puddings, sauces, soup mixes, convenience foods , pie fillings, condiments and meat products), pharmaceuticals, feeds, adhesives and paints. Such starches, produced in accordance with some embodiments of the present invention, are generally highly digestible and produce foodstuffs with the desired viscosity and retain most of the functional properties of the original base material.

[0015] Варианты реализации настоящего изобретения основаны, по меньшей мере частично, на удивительном и неожиданном обнаружении возможности прежелатинизации и кислотной модификации крахмала в экструдере в одну стадию. Удивительно и неожиданно, что прежелатинизация и кислотная модификация крахмала в одну стадию в экструдере имеет значительные преимущества по сравнению с прежелатинизацией и кислотной модификацией крахмала на отдельных стадиях. Например, предложенный в изобретении способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала обеспечивает более высокий выход, более быстрое производство и более низкие энергетические затраты при сохранении требуемых свойств (например, вязкости, текучести, растворимости в холодной воде и т.п.), как описано в настоящем документе. [0015] Embodiments of the present invention are based, at least in part, on the surprising and unexpected discovery of the possibility of pregelatinization and acid modification of starch in the extruder in one stage. Surprisingly and unexpectedly, pregelatinization and acid modification of starch in one stage in an extruder has significant advantages over pregelatinization and acid modification of starch in separate stages. For example, the inventive process for producing pregelatinized partially hydrolysed starch provides higher yield, faster production, and lower energy costs while maintaining desired properties (e.g., viscosity, flow, cold water solubility, etc.) as described herein. document.

[0016] Кроме того, было обнаружено, что условия экструзии (например, высокая температура и высокое давление) могут значительно повысить скорость кислотного гидролиза крахмала. Удивительно и неожиданно, что такой одностадийный процесс делает возможным применение слабой кислоты, такой как квасцы, и/или более маленьких количеств сильной кислоты для проведения кислотной модификации крахмала. И та и другая кислотная форма обеспечивает механизм, в котором протоны из кислоты катализируют гидролиз крахмала. Обычные способы кислотной модификации включают стадии очистки и нейтрализации. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения применение слабой кислоты (например, квасцов) и/или небольшого количества сильной кислоты устраняет потребность в какой-либо стадии нейтрализации и последующей стадии очистки, как правило, необходимой в обычных системах для очистки крахмала от солей, образующихся на стадии нейтрализации. [0016] In addition, it has been found that extrusion conditions (eg, high temperature and high pressure) can significantly increase the rate of acid hydrolysis of starch. Surprisingly and unexpectedly, such a one-step process makes it possible to use a weak acid such as alum and/or smaller amounts of a strong acid to carry out the acid modification of starch. Both acidic forms provide a mechanism in which protons from the acid catalyze the hydrolysis of starch. Conventional acid modification methods include purification and neutralization steps. In some embodiments of the present invention, the use of a weak acid (e.g., alum) and/or a small amount of a strong acid eliminates the need for any neutralization step and subsequent purification step typically required in conventional starch purification systems to remove salts from the starch step. neutralization.

[0017] Согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложенный способ экструзии позволяет не только желатинизовать крахмал, но также частично гидролизовать (т.е., посредством кислотной модификации) молекулы крахмала. Таким образом, процесс экструзии в одну стадию обеспечивает как физическую модификацию (прежелатинизацию), так и химическую модификацию (кислотную модификацию, частично кислотный гидролиз). Прежелатинизация обеспечивает крахмалу способность придавать прочность (например, конечному продукту, такому как гипсовая плита). Кислотная модификация позволяет успешно частично гидролизовать крахмал, обеспечивая крахмалу способностью придавать прочность конечному продукту, такому как гипсовая плита, и обеспечивая низкое водопотребление при производстве продуктов, например, в случае процессов изготовления гипсовых плит. Таким образом, продукт, произведенный согласно способам получения крахмала, предложенным в вариантах реализации настоящего изобретения, представляет собой прежелатинизированный и частично гидролизованный крахмал. [0017] According to embodiments of the present invention, the proposed extrusion method allows not only gelatinization of starch, but also partially hydrolyzes (ie, through acid modification) starch molecules. Thus, the one-step extrusion process provides both physical modification (pregelatinization) and chemical modification (acid modification, partial acid hydrolysis). Pregelatinization provides the starch with the ability to impart strength (eg, to an end product such as gypsum board). The acid modification successfully partially hydrolyzes the starch, providing the starch with the ability to impart strength to the final product such as gypsum board, and providing low water consumption in the manufacture of products, for example in the case of gypsum board manufacturing processes. Thus, the product produced according to the starch production methods of the embodiments of the present invention is pregelatinized and partially hydrolysed starch.

[0018] Согласно некоторым вариантам реализации в настоящем изобретении предложена высокоэффективная реакция кислотной модификации. Прежелатинизация и кислотная модификация в экструдере происходит при повышенных температурах и/или давлениях, как описано в настоящем документе, и может привести к такой скорости кислотного гидролиза, которая может быть, например, приблизительно в 30000 раз или более быстрее, чем скорости обычного кислотного гидролиза при более низких температурах (например, 50 ºC) и/или давлениях. Скорость кислотного гидролиза дополнительно увеличивают путем применения в крахмалсодержащем веществе-предшественнике низких уровней влаги (от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс.) и, следовательно, за счет повышенной концентрации реагентов. Благодаря такой высокой эффективности кислотной модификации авторы изобретения удивительно и неожиданно обнаружили, что слабую кислоту или очень низкий уровень сильной кислоты можно использовать в крахмалсодержащем веществе-предшественнике для обеспечения оптимальной кислотной модификации и устранения необходимости нейтрализации и очистки, которые являются дорогостоящими, занимают много времени и представляют собой неэффективные требования обычных систем. [0018] In some embodiments, the present invention provides a highly efficient acid modification reaction. Pregelatinization and acid modification in the extruder occurs at elevated temperatures and/or pressures as described herein and can result in acid hydrolysis rates that can be, for example, about 30,000 times or faster than conventional acid hydrolysis rates at lower temperatures (eg 50 ºC) and/or pressures. The rate of acid hydrolysis is further increased by using low levels of moisture in the starch precursor (from about 8 wt. % to about 25 wt. %) and, therefore, by increasing the concentration of reactants. Due to this high efficiency of acid modification, the inventors have surprisingly and unexpectedly found that a weak acid or a very low level of strong acid can be used in the starch precursor material to provide optimal acid modification and eliminate the need for neutralization and purification, which are costly, time consuming and represent are inefficient requirements of conventional systems.

[0019] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения гидролиз служит для превращения крахмала в более маленькие молекулы в пределах оптимального диапазона размеров, который определяется в настоящем документе в зависимости от требуемой вязкости прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала. Если крахмал подвергается избыточному гидролизу, он может превратиться в слишком маленькие молекулы (например, олигосахариды или сахара), что в случае гипсовой плиты может привести к прочности плиты меньшей, чем прочность, придаваемая прежелатинизированным частично гидролизованным крахмалом требуемой вязкости. [0019] According to some embodiments of the invention, hydrolysis serves to convert starch into smaller molecules within an optimal size range, which is defined herein depending on the desired viscosity of the pregelatinized partially hydrolyzed starch. If the starch is over-hydrolysed, it can be reduced to molecules that are too small (eg oligosaccharides or sugars) which, in the case of gypsum board, can result in board strength less than that imparted by pregelatinized partially hydrolyzed starch of the desired viscosity.

[0020] Прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал можно получить путем (i) смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс. Кислота может представлять собой: (1) слабую кислоту которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, (2) сильную кислоту в количестве примерно 0,05 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала или (3) любую их комбинацию. Влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник подвергают в экструдере прежелатинизации и кислотной модификации в одну стадию при повышенной температуре головки и/или давлении, как описано в настоящем документе. Крахмал гидролизуют до той степени, которая обеспечивает требуемую вязкость, например, как описано в настоящем документе. [0020] Pregelatinized partially hydrolyzed starch can be obtained by (i) mixing at least water, non-pregelatinized starch and acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8 wt%. up to about 25% wt. The acid may be: (1) a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, (2) a strong acid in an amount of about 0.05% by weight. or less by weight relative to the weight of starch; or (3) any combination thereof. The wet starch precursor is subjected to extruder pregelatinization and acid modification in a single step at elevated die temperature and/or pressure as described herein. The starch is hydrolyzed to the extent that provides the desired viscosity, for example, as described herein.

[0021] Таким образом, согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал можно получить путем смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс. Затем влажный крахмал подают в экструдер. Находясь в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF), влажный крахмал подвергается прежелатинизации и кислотной модификации таким образом, что он по меньшей мере частично гидролизуется. [0021] Thus, in some embodiments, a pregelatinized partially hydrolysed starch can be made by mixing at least water, a non-pregelatinized starch, and a weak acid that does not substantially chelate calcium ions to form a wet starch precursor with a moisture content of about 8% wt. up to about 25% wt. The wet starch is then fed into the extruder. While in the extruder at a die temperature of about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF), the wet starch undergoes pregelatinization and acid modification such that it is at least partially hydrolyzed.

[0022] Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал можно получить путем смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс., при этом сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,05 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала. Затем влажный крахмал подают в экструдер. Находясь в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF), влажный крахмал подвергается прежелатинизации и кислотной модификации таким образом, что он по меньшей мере частично гидролизуется. [0022] According to additional embodiments of the invention, pregelatinized partially hydrolyzed starch can be obtained by mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8% of the mass. up to about 25% wt., while the strong acid is present in an amount of about 0.05% wt. or less by weight relative to the weight of starch. The wet starch is then fed into the extruder. While in the extruder at a die temperature of about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF), the wet starch undergoes pregelatinization and acid modification such that it is at least partially hydrolyzed.

[0023] Целесообразно, если образовавшийся прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал характеризуется низким потреблением воды при введении в штукатурную суспензию и согласно некоторым вариантам реализации изобретения его можно применять при производстве плиты (например, гипсовой плиты) с хорошей прочностью. Таким образом, согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен способ изготовления гипсовой плиты с применением крахмала, полученного в одну стадию в экструдере с помощью предложенных в изобретении способов прежелатинизации и кислотной модификации. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, характеризуются низким потреблением воды по сравнению с другими прежелатинизированными крахмалами, известными в данной области техники. [0023] Advantageously, the resulting pregelatinized, partially hydrolysed starch has low water consumption when incorporated into the stucco slurry and, in some embodiments, can be used to produce board (eg, gypsum board) with good strength. Thus, according to another aspect, the present invention provides a method for the manufacture of gypsum board using starch obtained in one stage in an extruder using the pregelatinization and acid modification methods of the invention. In some embodiments, the pregelatinized partially hydrolysed starches produced according to embodiments of the present invention have low water consumption compared to other pregelatinized starches known in the art.

[0024] В результате прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно включить в штукатурную суспензию (например, посредством линии подачи в пальчиковом смесителе) с хорошей текучестью. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно включить более высокие количества прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов, полученных согласно вариантам реализации настоящего изобретения, поскольку нет необходимости добавлять в систему избыток воды, так что можно обеспечить даже более высокие прочности и более низкие плотности плиты. Полученная в результате плита проявляет хорошие прочностные свойства (например, имеет хорошие твердость сердечника, сопротивление выдергиванию гвоздей, прочность на сжатие и т.п. или любое соотношение между ними, основанное на любой комбинации значений каждого параметра, описанного в настоящем документе). Включение крахмала, полученного согласно способу, предложенному в настоящем изобретении, при производстве гипсовой плиты предпочтительно позволяет производить продукт ультранизкой плотности благодаря повышению прочности. Гипсовая плита может быть в форме, например, гипсовой стеновой плиты (часто называемой сухим строительным гипсом), которая может включать такую плиту, применяемую не только для стен, но также для потолков и других мест, как известно в данной области техники. Однако крахмал, полученный согласно предложенному способу, может иметь и другие применения, например, в пищевых продуктах. [0024] As a result, the pregelatinized, partially hydrolysed starches produced according to embodiments of the present invention can be incorporated into a plaster slurry (eg, via a feedline in a finger mixer) with good flowability. In some embodiments, higher amounts of pregelatinized, partially hydrolyzed starches made in accordance with embodiments of the present invention may be included, as no excess water needs to be added to the system, so that even higher strengths and lower board densities can be achieved. The resulting board exhibits good strength properties (eg, good core hardness, nail pull resistance, compressive strength, etc., or any ratio therebetween based on any combination of the values of each parameter described herein). The incorporation of the starch obtained according to the method of the present invention in the production of gypsum board preferably allows the production of an ultra-low density product due to the increase in strength. The gypsum board may be in the form of, for example, gypsum wallboard (often referred to as dry gypsum), which may include such board not only for walls, but also for ceilings and other locations, as is known in the art. However, the starch obtained according to the proposed method may have other applications, for example, in food products.

Прежелатинизация и кислотная модификацияPregelatinization and acid modification

[0025] Крахмалы относятся к углеводам и содержат два типа полисахаридов, а именно линейную амилозу и разветвленный амилопектин. Крахмальные зерна являются полукристаллическими, например, как видно в поляризованном свете, и не растворимы при комнатных температурах. Желатинизация представляет собой процесс, при котором крахмал помещают в воду и нагревают («варят»), так что кристаллическая структура крахмальных зерен плавится и молекулы крахмала растворяются в воде, образуя хорошую дисперсию. Было обнаружено, что при превращении крахмального зерна в желатинизированную форму в начале крахмальное зерно обеспечивает небольшую вязкость в воде, поскольку крахмальные зерна нерастворимы в воде. При повышении температуры крахмальное зерно разбухает, и кристаллическая структура плавится при температуре прежелатинизации. Максимальная вязкость достигается при максимальном набухании крахмального зерна. Дальнейшее нагревание приведет к разрушению крахмальных зерен и растворению молекул крахмала в воде при резком падении вязкости. После охлаждения молекула крахмала будет повторно ассоциировать с образованием 3-D гелеподобной структуры, при этом из-за гелеподобной структуры вязкость увеличивается. Некоторые коммерческие крахмалы продаются в прежелатинизированной форме, тогда как другие продаются в гранулированной форме. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, в отношении гипсовой плиты, гранулированная форма подвергается по меньшей мере некоторой степени прежелатинизации. Для иллюстрации, в отношении гипсовой плиты, крахмал подвергают прежелатинизации до его добавления в гипсовую суспензию, также называемую в настоящем документе штукатурной суспензией (обычно в смесителе, например, пальчиковом смесителе). [0025] Starches are carbohydrates and contain two types of polysaccharides, namely linear amylose and branched amylopectin. The starch grains are semi-crystalline, eg as seen in polarized light, and are insoluble at room temperatures. Gelatinization is a process in which starch is placed in water and heated ("cooked") so that the crystal structure of the starch grains melts and the starch molecules dissolve in the water to form a good dispersion. It has been found that when the starch grain is converted to a gelled form at the beginning, the starch grain provides little viscosity in water, since the starch grains are insoluble in water. As the temperature rises, the starch grain swells and the crystal structure melts at the pregelatinization temperature. Maximum viscosity is achieved with maximum swelling of the starch grain. Further heating will lead to the destruction of starch grains and the dissolution of starch molecules in water with a sharp drop in viscosity. Upon cooling, the starch molecule will re-associate to form a 3-D gel-like structure, with the viscosity increasing due to the gel-like structure. Some commercial starches are sold in pregelatinized form while others are sold in granular form. According to some variants of implementation of the present invention, in relation to the gypsum board, the granular form is subjected to at least some degree of pregelatinization. To illustrate, with respect to gypsum board, the starch is pregelatinized before it is added to the gypsum slurry, also referred to herein as stucco slurry (usually in a mixer, eg a pin mixer).

[0026] Таким образом, в настоящем документе «прежелатинизированный» означает, что крахмал имеет любую степень прежелатинизации, например, перед его введением в гипсовую суспензию или при использовании в других применениях. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, относящимся к гипсовой плите, прежелатинизированный крахмал может быть частично желатинизирован при введении в суспензию, но становится полностью желатинизированным при воздействии повышенной температуры, например, в обжиговой печи во время стадии сушки для удаления избытка воды. В некоторых вариантах реализации изобретения, относящихся к гипсовой плите, прежелатинизированный крахмал не является полностью желатинизированным даже при выходе из обжиговой печи, при условии, что крахмал соответствует вязкостной характеристике в среднем диапазоне согласно некоторым вариантам реализации изобретения в условиях согласно способу на основе добавки, модифицирующей вязкость (VMA). [0026] Thus, as used herein, "pregelatinized" means that the starch has any degree of pregelatinization, such as before it is incorporated into a gypsum slurry or when used in other applications. In some gypsum board embodiments, the pregelatinized starch may be partially gelatinized when incorporated into the slurry, but become fully gelatinized when subjected to elevated temperature, such as in a kiln during a drying step to remove excess water. In some gypsum board embodiments, the pregelatinized starch is not fully gelatinized even when exiting the kiln, provided that the starch meets the viscosity profile in the medium range according to some embodiments of the invention under the conditions according to the method based on a viscosity modifying additive (VMA).

[0027] При упоминании в настоящем документе вязкости, указанная вязкость измерена согласно способу VMA, если не указано иное. Согласно описанному способу вязкость измеряют с применением реометра Discovery HR-2 Hybrid Rheometer (TA Instruments Ltd), оборудованного концентрическим цилиндром, стандартной чашкой (диаметром 30 мм) с геометрией лопасти (диаметром 28 мм и длиной 42,05 м). [0027] When referring to viscosity herein, the indicated viscosity is measured according to the VMA method, unless otherwise indicated. According to the method described, the viscosity is measured using a Discovery HR-2 Hybrid Rheometer (TA Instruments Ltd) equipped with a concentric cylinder, standard cup (30 mm diameter) with blade geometry (28 mm diameter and 42.05 m long).

[0028] После получения крахмала для определения, является ли крахмал полностью желатинизированным, применяют методы дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). Стадию DSC можно использовать для наблюдения, является ли крахмал полностью желатинизированным, например, для подтверждения отсутствия ретроградации. Применяют одну из двух методик в зависимости от температуры, необходимой для полной желатинизации крахмала, которую также можно определить с помощью DSC, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. [0028] After the starch has been prepared, Differential Scanning Calorimetry (DSC) methods are used to determine if the starch is fully gelatinized. The DSC step can be used to see if the starch is fully gelatinized, for example to confirm the absence of retrogradation. One of two methods is used depending on the temperature required to completely gelatinize the starch, which can also be determined by DSC, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art.

[0029] Методику 1 используют, когда данные DSC показывают, что крахмал является полностью желатинизированным или имеет температуру желатинизации 90°C или ниже. Методику 2 используют, когда температура желатинизации выше 90°C. Поскольку вязкость измеряют, когда крахмал находится в воде, в методике 2 применяют варку под давлением в герметичном сосуде, что обеспечивает перегревание до температур выше 100°C без заметного испарения воды. Методика 1 предназначена для крахмалов, уже полностью желатинизированных, или для крахмалов с температурой желатинизации до 90°C, поскольку, как описано ниже, желатинизация происходит в реометре, который представляет собой открытую систему и в котором невозможно создать условия повышенного давления для проведения желатинизации. Таким образом, в случае крахмалов с более высокими температурами желатинизации используют методику 2. В любом случае при измерении вязкости крахмал (7,5 г в расчете на сухую массу) добавляют в воду для обеспечения общей массы 50 г. [0029] Method 1 is used when the DSC data indicate that the starch is fully gelatinized or has a gelatinization temperature of 90° C. or lower. Method 2 is used when the gelatinization temperature is above 90°C. Since the viscosity is measured when the starch is in water, Method 2 uses pressure cooking in a sealed vessel, which allows superheating to temperatures above 100° C. without appreciable evaporation of the water. Method 1 is intended for starches that are already fully gelatinized, or for starches with a gelatinization temperature of up to 90°C, since, as described below, gelatinization occurs in a rheometer, which is an open system and in which it is impossible to create conditions of increased pressure for gelatinization. Thus, in the case of starches with higher gelatinization temperatures, method 2 is used. In any case, when measuring viscosity, starch (7.5 g on a dry basis) is added to water to give a total mass of 50 g.

[0030] В методике 1 крахмал диспергируют в воде (15% крахмала от общей массы крахмала и воды) и пробу сразу же переносят в цилиндрическую ячейку. Ячейку покрывают алюминиевой фольгой. Пробу нагревают от 25°C до 90°C со скоростью 5°С/мин и скоростью сдвига 200 сек-1. Пробу выдерживают при 90°C в течение 10 мин при скорости сдвига 200 сек-1. Пробу охлаждают от 90°C до 80°C со скоростью 5°С/мин и скоростью сдвига 200 сек-1. Пробу выдерживают при 80°C в течение 10 мин при скорости сдвига 0 сек-1. Вязкость пробы измеряют при 80°C и скорости сдвига 100 сек-1 в течение 2 мин. Вязкость представляет собой среднее значение измерения от 30 секунд до 60 секунд. [0030] In Method 1, starch is dispersed in water (15% starch based on the total weight of starch and water) and the sample is immediately transferred to a cylindrical cell. The cell is covered with aluminum foil. The sample is heated from 25°C to 90°C at a rate of 5°C/min and a shear rate of 200 sec -1 . The sample is kept at 90°C for 10 min at a shear rate of 200 sec -1 . The sample is cooled from 90°C to 80°C at a rate of 5°C/min and a shear rate of 200 sec -1 . The sample is kept at 80°C for 10 min at a shear rate of 0 sec -1 . The viscosity of the sample is measured at 80° C. and a shear rate of 100 sec -1 for 2 minutes. Viscosity is the average value of a measurement from 30 seconds to 60 seconds.

[0031] Методику 2 применяют для крахмалов с температурой желатинизации, составляющей больше 90°C. Крахмал желатинизируют согласно способам, хорошо известным при производстве крахмала (например, путем варки под давлением). Водный раствор желатинизированного крахмала (15% от общей массы) сразу же переносят в измерительную чашку реометра и приводят в состояние равновесия при 80°C в течение 10 минут. Вязкость пробы измеряют при 80°C и скорости сдвига 100 сек-1 в течение 2 минут. Вязкость представляет собой среднее значение измерения от 30 секунд до 60 секунд. [0031] Method 2 is used for starches with a gelatinization temperature greater than 90°C. The starch is gelatinized according to methods well known in the manufacture of starch (eg by pressure cooking). An aqueous solution of gelatinized starch (15% of the total mass) is immediately transferred to the measuring cup of the rheometer and brought to equilibrium at 80°C for 10 minutes. The viscosity of the sample is measured at 80°C and a shear rate of 100 sec -1 for 2 minutes. Viscosity is the average value of a measurement from 30 seconds to 60 seconds.

[0032] Вискограф и DSC представляют собой два других способа описания желатинизации крахмала. Степень желатинизации крахмала можно определить с помощью, например, термограммы, полученной методом DSC, например, используя для расчета площадь пика (плавление кристалла). Вискограмма (полученная на вискографе) является менее желательной для определения степени частичной желатинизации, но представляет собой хороший инструмент для получения таких данных, как изменение вязкости крахмала, максимальная желатинизация, температура желатинизации, ретроградация, вязкость при выдерживании, вязкость в конце охлаждения и т.п. Для определения степени желатинизации измерения DSC выполняют в присутствии избытка воды, в частности, при 67% по массе или выше. При содержании воды в смеси крахмал/вода меньше 67%, температура желатинизации будет увеличиваться по мере уменьшения содержания воды. Кристаллы крахмала трудно поддаются расплавлению, когда количество доступной воды ограничено. При достижении содержания воды в смеси крахмал/вода 67% температура желатинизации будет сохраняться постоянной независимо от того насколько больше воды добавляют в смесь крахмал/вода. Температура начала желатинизации указывает на начальную температуру желатинизации. Температура окончания желатинизации указывает на конечную температуру желатинизации. Энтальпия желатинизации отражает количество кристаллической структуры, расплавленной во время желатинизации. Используя энтальпию, полученную из DSC термограммы крахмала, можно определить степень желатинизации. [0032] Viscograph and DSC are two other ways of describing starch gelatinization. The degree of starch gelatinization can be determined using, for example, a DSC thermogram, for example, using peak area (crystal melting) for calculation. The viscograph (obtained on a viscograph) is less desirable for determining the degree of partial gelatinization, but is a good tool for obtaining data such as starch viscosity change, maximum gelatinization, gelatinization temperature, retrogradation, aging viscosity, viscosity at the end of cooling, etc. . To determine the degree of gelatinization, DSC measurements are performed in the presence of excess water, in particular at 67% by weight or higher. When the water content of the starch/water mixture is less than 67%, the gelatinization temperature will increase as the water content decreases. Starch crystals are difficult to melt when the amount of available water is limited. When the water content of the starch/water mixture reaches 67%, the gelatinization temperature will remain constant no matter how much more water is added to the starch/water mixture. The gelatinization onset temperature indicates the initial gelatinization temperature. The end gelatinization temperature indicates the end gelatinization temperature. The enthalpy of gelation reflects the amount of crystal structure melted during gelation. Using the enthalpy obtained from the starch DSC thermogram, the degree of gelatinization can be determined.

[0033] Другие крахмалы имеют другие температуры начала желатинизации, температуры окончания желатинизации и энтальпии желатинизации. Следовательно, другие крахмалы могут стать полностью желатинизированными при других температурах. Следует понимать, что крахмал полностью желатинизируется при его нагревании выше конечной температуры желатинизации при избытке воды. Кроме того, для любого конкретного крахмала, при нагревании крахмала ниже конечной температуры желатинизации крахмал будет желатинизироваться частично. Таким образом, частичная и неполная желатинизация будет происходить в присутствии избытка воды при нагревании крахмала ниже температуры окончания желатинизации, например, как определено с помощью DSC. Полная желатинизация будет происходить в присутствии избытка воды при нагревании крахмала выше температуры окончания желатинизации, например, как определено с помощью DSC. Степень желатинизации можно регулировать различными способами, такими как, например, путем нагревания крахмала ниже температуры окончания желатинизации, что приводит к частичной желатинизации. Например, если энтальпия, необходимая для полной желатинизации крахмала, составляет 4 Дж/г, тогда как данные DSC показывают, что энтальпия желатинизации крахмала составляет только 2 Дж/г, это означает, что было желатинизировано 50% крахмала. Полностью желатинизированный крахмал не будет иметь пик желатинизации на DSC термограмме (энтальпия = 0 Дж/г) при его измерении с помощью DSC. [0033] Other starches have different gelatinization start temperatures, gelatinization end temperatures, and gelatinization enthalpies. Therefore, other starches may become fully gelatinized at different temperatures. It should be understood that the starch is fully gelatinized when it is heated above the final temperature of gelatinization with an excess of water. In addition, for any particular starch, when the starch is heated below its end gelatinization temperature, the starch will partially gelatinize. Thus, partial and incomplete gelatinization will occur in the presence of excess water when the starch is heated below the gelatinization end temperature, for example, as determined by DSC. Full gelatinization will occur in the presence of excess water when the starch is heated above the end gelatinization temperature, for example, as determined by DSC. The degree of gelatinization can be controlled in various ways, such as, for example, by heating the starch below the gelatinization end temperature, which results in partial gelatinization. For example, if the enthalpy required to completely gelatinize the starch is 4 J/g, while the DSC data show that the enthalpy of starch gelation is only 2 J/g, this means that 50% of the starch has been gelled. Fully gelatinized starch will not have a gelatinization peak on the DSC thermogram (enthalpy = 0 J/g) when measured by DSC.

[0034] Как отмечается, степень желатинизации может иметь любое подходящее значение, такое как примерно 70% или более и т.п. Однако меньшие степени желатинизации будут больше соответствовать гранулированному крахмалу и не позволят в полной мере воспользоваться преимуществами, состоящими в повышении прочности, лучшем (более полном) диспергировании и/или снижении водопотребления, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения. Таким образом, согласно некоторым вариантам реализации изобретения предпочтительно, что имеется более высокая степень желатинизации, например, по меньшей мере примерно 75%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 97%, по меньшей мере примерно 99%, или полная (100%) желатинизация. В суспензию можно добавить крахмал с более низкой степенью желатинизации, при этом в случае гипсовой плиты в обжиговой печи происходит дополнительная желатинизация (например, до 100%). С точки зрения добавления к суспензии под «полностью желатинизированный» следует понимать, что крахмал вываривают в достаточной мере при его температуре желатинизации или выше или иным образом обеспечивают полную желатинизацию, как можно видеть из данных DSC. Хотя при охлаждении можно ожидать некоторой небольшой степени ретроградации, согласно некоторым вариантам реализации изобретения крахмал по-прежнему следует рассматривать как «полностью желатинизированный» с точки зрения добавления к гипсовой суспензии или применения в других изделиях, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. Напротив, с точки зрения способа VMA, обсуждаемого в настоящем документе, при проведении измерения вязкости такая ретроградация неприемлема. [0034] As noted, the degree of gelatinization may be any suitable value, such as about 70% or more, and the like. However, lower degrees of gelatinization will be more consistent with granular starch and will not allow the full benefits of increased strength, better (more complete) dispersion, and/or reduced water consumption, according to some embodiments of the present invention. Thus, according to some embodiments of the invention, it is preferable that there is a higher degree of gelatinization, for example, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 97%, at least about 99%, or complete (100%) gelatinization. Starch with a lower degree of gelatinization can be added to the suspension, while in the case of gypsum board in the kiln, additional gelatinization occurs (for example, up to 100%). In terms of addition to the suspension, "fully gelled" should be understood to mean that the starch is sufficiently digested at or above its gelling temperature, or otherwise fully gelled as can be seen from the DSC data. While some small degree of retrogradation can be expected on cooling, in some embodiments the starch should still be considered "fully gelled" in terms of addition to gypsum slurry or use in other products, as one of ordinary skill in the art will appreciate. On the contrary, from the point of view of the VMA method discussed in this document, such retrogradation is unacceptable when measuring viscosity.

[0035] Молекулу крахмала можно подвергнуть кислотной модификации, например, для осуществления гидролиза гликозидных связей между звеньями глюкозы и обеспечения требуемой молекулярной массы. Одно из преимуществ кислотной модификации крахмала, которая обеспечивает снижение молекулярной массы, состоит в том, что водопотребление будет уменьшаться. Обычные прежелатинизированные крахмалы, которые также не были модифицированы кислотой, характеризуются очень высоким водопотреблением, которое сопровождается более высокими энергетическими затратами. Обычно полагали, что в общем предпочтительно, когда такая модификация происходит перед желатинизацией, поскольку она обычно является более эффективной и менее высоко затратной. Однако удивительно и неожиданно авторы изобретения обнаружили, что желатинизацию и кислотную модификацию можно объединить в одну стадию таким образом, что указанные процессы могут происходить одновременно, а не последовательно. [0035] The starch molecule can be subjected to acid modification, for example, to hydrolyze the glycosidic bonds between glucose units and provide the desired molecular weight. One of the advantages of acid modification of starch, which provides a reduction in molecular weight, is that water consumption will be reduced. Conventional pregelatinized starches, which have also not been acid modified, have a very high water demand, which is accompanied by a higher energy cost. It has generally been thought that it is generally preferred that such modification occur prior to gelation, as it is generally more efficient and less expensive. However, surprisingly and unexpectedly, the inventors have found that gelatinization and acid modification can be combined in one stage in such a way that these processes can occur simultaneously, and not sequentially.

Способ получения крахмалаMethod for obtaining starch

[0036] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник получают перед поступлением в экструдер. Влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник можно получить любым подходящим способом. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник получают путем добавления к крахмалу сырой воды и кислоты, представляющей собой (a) слабую кислоту, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, и/или (b) сильную кислоту в небольшом количестве. [0036] According to some embodiments of the present invention, the wet starch precursor is obtained prior to entering the extruder. The wet starch precursor may be prepared by any suitable method. For example, in some embodiments, a wet starch precursor is prepared by adding raw water and an acid to starch, which is (a) a weak acid that is substantially non-chelating with calcium ions and/or (b) a strong acid in a small amount. quantity.

[0037] Для получения влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника можно выбрать любой подходящий крахмалсодержащий сырьевой материал при условии, что его можно использовать для получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, такого как крахмал, соответствующий вязкостной характеристике в среднем диапазоне согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения. В настоящем документе «крахмал» относится к композиции, содержащей крахмальный компонент. По существу, крахмал может представлять собой 100% чистый крахмал или может содержать другие компоненты, такие как компоненты, обычно присутствующие в муке, например, белок и волокно, при условии, что крахмальный компонент составляет по меньшей мере примерно 75% по массе относительно массы крахмальной композиции. Крахмал может быть в форме муки (например, кукурузной муки), содержащей крахмал, например, муки, содержащей по меньшей мере примерно 75% крахмала по массе относительно массы муки, например, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95% и т.п.). Для получения вещества-предшественника прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов согласно изобретению можно использовать любой подходящий немодифицированный крахмал или муку. Например, крахмал может представлять собой муку из желтой кукурузы CCM260, муку из желтой кукурузы CCF600 (Bunge North America), Clinton 106 (ADM) и/или Midsol 50 (MGP Ingredients). [0037] Any suitable starch-containing raw material may be selected to form the wet starch precursor, provided that it can be used to form a pregelatinized partially hydrolyzed starch, such as a mid-range viscosity starch according to some embodiments of the present invention. As used herein, "starch" refers to a composition containing a starch component. As such, the starch may be 100% pure starch, or may contain other components such as those normally found in flour, such as protein and fiber, provided that the starch component is at least about 75% by weight based on the mass of the starch. compositions. The starch may be in the form of flour (e.g., cornmeal) containing starch, e.g., flour containing at least about 75% starch by weight relative to the flour, e.g., at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, and the like). Any suitable unmodified starch or flour can be used to prepare the precursor of the pregelatinized partially hydrolysed starches of the invention. For example, the starch may be CCM260 yellow corn meal, CCF600 yellow corn meal (Bunge North America), Clinton 106 (ADM), and/or Midsol 50 (MGP Ingredients).

[0038] Можно получить влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник, имеющий любое подходящее влагосодержание, с тем, чтобы что в экструдере можно было обеспечить требуемые уровни прежелатинизации и кислотной модификации. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, например, желательно, чтобы влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник имело влагосодержание от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс. по массе относительно общей массы крахмалсодержащего вещества-предшественника, например, от примерно 8 % масс. до примерно 23 % масс., например, от примерно 8 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 8 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 9 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 10 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 11 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 12 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 16 % масс., от примерно 13 % масс. до примерно 15 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 25 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 23 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 21 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 20 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 19 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 18 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 17 % масс., от примерно 14 % масс. до примерно 16 % масс. или от примерно 14 % масс. до примерно 15 % масс. в расчете на общую массу влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника. Следует понимать, что при получении влажного крахмала влагосодержание, приведенное в настоящем документе, включает влагу окружающей среды, а также добавленную воду. [0038] A wet starch precursor can be made having any suitable moisture content so that the desired levels of pregelatinization and acid modification can be achieved in the extruder. According to some embodiments of the invention, for example, it is desirable that the wet starch precursor has a moisture content of from about 8% by weight. up to about 25% wt. by weight relative to the total weight of the starch-containing precursor substance, for example, from about 8% of the mass. up to about 23% wt., for example, from about 8% wt. up to about 21% wt., from about 8% wt. up to about 20% wt., from about 8% wt. to about 19% wt., from about 8% wt. up to about 18% wt., from about 8% wt. up to about 17% wt., from about 8% wt. up to about 16% wt., from about 8% wt. up to about 15% wt., from about 9% wt. up to about 25% wt., from about 9% wt. up to about 23% wt., from about 9% wt. up to about 21% wt., from about 9% wt. up to about 20% wt., from about 9% wt. up to about 19% wt., from about 9% wt. up to about 18% wt., from about 9% wt. up to about 17% wt., from about 9% wt. up to about 16% wt., from about 9% wt. up to about 15% wt., from about 10% wt. up to about 25% wt., from about 10% wt. up to about 23% wt., from about 10% wt. up to about 21% wt., from about 10% wt. up to about 20% wt., from about 10% wt. up to about 19% wt., from about 10% wt. up to about 18% wt., from about 10% wt. up to about 17% wt., from about 10% wt. up to about 16% wt., from about 10% wt. up to about 15% wt., from about 11% wt. up to about 25% wt., from about 11% wt. up to about 23% wt., from about 11% wt. up to about 21% wt., from about 11% wt. up to about 20% wt., from about 11% wt. up to about 19% wt., from about 11% wt. up to about 18% wt., from about 11% wt. to about 17% wt., from about 11% wt. up to about 16% wt., from about 11% wt. up to about 15% wt., from about 12% wt. up to about 25% wt., from about 12% wt. up to about 23% wt., from about 12% wt. up to about 21% wt., from about 12% wt. up to about 20% wt., from about 12% wt. up to about 19% wt., from about 12% wt. up to about 18% wt., from about 12% wt. up to about 17% wt., from about 12% wt. up to about 16% wt., from about 12% wt. up to about 15% wt., from about 13% wt. up to about 25% wt., from about 13% wt. up to about 23% wt., from about 13% wt. up to about 21% wt., from about 13% wt. up to about 20% wt., from about 13% wt. to about 19% wt., from about 13% wt. up to about 18% wt., from about 13% wt. up to about 17% wt., from about 13% wt. up to about 16% wt., from about 13% wt. up to about 15% wt., from about 14% wt. up to about 25% wt., from about 14% wt. up to about 23% wt., from about 14% wt. up to about 21% wt., from about 14% wt. up to about 20% wt., from about 14% wt. to about 19% wt., from about 14% wt. up to about 18% wt., from about 14% wt. to about 17% wt., from about 14% wt. up to about 16% wt. or from about 14% of the mass. up to about 15% wt. based on the total weight of the wet starch precursor. It should be understood that when making wet starch, the moisture content given herein includes ambient moisture as well as added water.

[0039] Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что более низкое влагосодержание приводит к большему трению в экструдере. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно получить влажный крахмал, имеющий влагосодержание, которое обеспечивает достаточное потребление механической энергии при загрузке влажного крахмала через экструдер с тем, чтобы трение препятствовало слишком легкому перемещению влажного крахмала через экструдер. Повышенное трение может усилить разрушение водородных связей в крахмале. [0039] While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that lower moisture content results in more friction in the extruder. In some embodiments, wet starch can be produced having a moisture content that provides sufficient mechanical energy input when loading the wet starch through the extruder such that friction prevents the wet starch from moving too easily through the extruder. Increased friction can increase the breakdown of hydrogen bonds in starch.

[0040] Во влажный крахмал можно подмешивать любую подходящую слабую кислоту, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, хелатообразование включает слабую кислоту, например, образующую координационный комплекс с кальцием или иным образом препятствующую образованию кристаллов гипса внутри гипсовой суспензии. Такое мешающее воздействие может представлять собой уменьшение количества образованных кристаллов гипса, замедление (уменьшение скорости) образования кристаллов, уменьшение взаимодействий между кристаллами гипса и т.п. Термин «по существу» в отношении отсутствия хелатообразования ионов кальция в общем означает, что по меньшей мере 90% (например, по меньшей мере 92%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 96%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99%) имеющихся ионов кальция не образуют хелатных соединений с кислотой. [0040] Any suitable weak acid that does not substantially chelate with calcium ions can be mixed into the wet starch. Without wishing to be bound by any particular theory, chelation involves a weak acid, such as one that forms a coordination complex with calcium or otherwise prevents the formation of gypsum crystals within the gypsum slurry. Such interference may be a decrease in the amount of gypsum crystals formed, a slowdown (decrease in rate) of crystal formation, a decrease in interactions between gypsum crystals, and the like. The term "substantially" in relation to the absence of calcium ion chelation generally means that at least 90% (e.g., at least 92%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least at least 98% or at least 99%) of the available calcium ions do not chelate with the acid.

[0041] Слабые кислоты согласно вариантам реализации настоящего изобретения можно определить как кислоты, имеющие значение pKa от примерно 1 до примерно 6, например, от примерно 1 до примерно 5, от примерно 1 до 4, от примерно 1 до 3, от примерно 1 до 2, от примерно 1,2 до примерно 6, от примерно 1,2 до примерно 5, от примерно 1,2 до примерно 4, от примерно 1,2 до примерно 3, от примерно 1,2 до примерно 2, от примерно 2 до примерно 6, от примерно 2 до примерно 5, от примерно 2 до примерно 4, от примерно 2 до примерно 3, от примерно 3 до примерно 6, от примерно 3 до примерно 5, от примерно 3 до примерно 4, от примерно 4 до примерно 6 или от примерно 4 до примерно 5. Как известно в данной области техники, значение pKa представляет собой меру силы кислоты; чем ниже значение pKa, тем сильнее кислота. [0041] Weak acids according to embodiments of the present invention can be defined as acids having a pKa value of from about 1 to about 6, for example, from about 1 to about 5, from about 1 to 4, from about 1 to 3, from about 1 to 2, about 1.2 to about 6, about 1.2 to about 5, about 1.2 to about 4, about 1.2 to about 3, about 1.2 to about 2, about 2 to about 6, from about 2 to about 5, from about 2 to about 4, from about 2 to about 3, from about 3 to about 6, from about 3 to about 5, from about 3 to about 4, from about 4 to about 6, or about 4 to about 5. As is known in the art, the pKa value is a measure of the strength of an acid; the lower the pKa value, the stronger the acid.

[0042] Слабые кислоты, которые по существу не образуют хелатов с ионами кальция, характеризуются, например, отсутствием мультисвязывающих участков, таких как несколько карбоксильных функциональных групп (COO-), которые обычно связывают ионы кальция. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения слабая кислота имеет минимальное количество мультисвязывающих участков, таких как мульти-COO-группы, или по существу не содержит мультисвязывающих участков, таких как мульти-COO-группы, так что, например, хелатообразование является минимальным (т.е., по существу устранено) или на образование кристаллов гипса по существу не оказывается воздействие по сравнению с образованием кристаллов в отсутствие слабой кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, например, сульфат алюминия (квасцы) представляет собой слабую кислоту, подходящую для применения при получении влажного крахмала, поскольку указанный сульфат алюминия по существу не образует хелатов с ионами кальция. Квасцы не имеют мультисвязывающих участков. [0042] Weak acids that do not substantially chelate calcium ions are characterized, for example, by the absence of multi-binding sites, such as multiple carboxyl functional groups (COO-), that normally bind calcium ions. In some embodiments, the weak acid has a minimal amount of multi-binding sites, such as multi-COO groups, or substantially no multi-binding sites, such as multi-COO groups, such that, for example, chelation is minimal (i.e. , essentially eliminated) or the formation of gypsum crystals is essentially not affected compared to the formation of crystals in the absence of a weak acid. In some embodiments, for example, aluminum sulfate (alum) is a weak acid suitable for use in making wet starch because said aluminum sulfate does not substantially chelate with calcium ions. Alums do not have multibinding sites.

[0043] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения квасцы добавляют во влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник в любой подходящей форме, например, в жидкости, содержащей квасцы с требуемым содержанием твердой фазы. Например, жидкие квасцы можно включить в водный раствор, в котором квасцы присутствуют в любом подходящем количестве. Подобным образом, можно добавить и другие слабые кислоты. [0043] In some embodiments, the alum is added to the wet starch precursor in any suitable form, such as a liquid containing alum at the desired solids content. For example, liquid alum can be included in an aqueous solution in which alum is present in any suitable amount. Other weak acids can be added in a similar manner.

[0044] Влажный крахмал можно перемешивать для включения любого подходящего количества слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, так что получают прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал с требуемой вязкостью и низким водопотреблением, при этом указанный крахмал не подвергается избыточному гидролизу и не превращается в сахар. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения указанную слабую кислоту добавляют в количестве от примерно 0,5 % масс. до примерно 5 % масс. в расчете на массу крахмала, например, от примерно 0,5 % масс. до примерно 4,5 % масс., например, от примерно 0,5 % масс. до примерно 4 % масс., от примерно 0,5 % масс. до примерно 3,5 % масс., от примерно 0,5 % масс. до примерно 3 % масс., от примерно 1 % масс. до примерно 5 % масс., от примерно 1 % масс. до примерно 4,5 % масс., от примерно 1 % масс. до примерно 4 % масс., от примерно 1 % масс. до примерно 3,5 % масс., от примерно 1 % масс. до примерно 3 % масс., от примерно 1,5 % масс. до примерно 5 % масс., от примерно 1,5 % масс. до примерно 4,5 % масс., от примерно 1,5 % масс. до примерно 4 % масс., от примерно 1,5 % масс. до примерно 3,5 % масс., от примерно 1,5 % масс. до примерно 3 % масс., от примерно 2 % масс. до примерно 5 % масс., от примерно 2 % масс. до примерно 4,5 % масс., от примерно 2 % масс. до примерно 4 % масс., от примерно 2 % масс. до примерно 3,5 % масс., от примерно 2 % масс. до примерно 3 % масс., от примерно 2,5 % масс. до примерно 5 % масс., от примерно 2,5 % масс. до примерно 4,5 % масс., от примерно 2,5 % масс. до примерно 4 % масс., от примерно 2,5 % масс. до примерно 3,5 % масс. или от примерно 2,5 % масс. до примерно 3 % масс. Следует понимать, что перечисленные количества включают компонент слабой кислоты, и когда слабая кислота находится в растворе, не включают воду или другие компоненты раствора. [0044] Wet starch can be mixed to include any suitable amount of a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, so that a pregelatinized partially hydrolyzed starch with the desired viscosity and low water consumption is obtained, while said starch does not undergo excessive hydrolysis and does not convert into sugar. For example, according to some embodiments of the invention, the specified weak acid is added in an amount of from about 0.5% of the mass. up to about 5% wt. based on the mass of starch, for example, from about 0.5 wt%. up to about 4.5% wt., for example, from about 0.5% wt. up to about 4% wt., from about 0.5% wt. up to about 3.5% wt., from about 0.5% wt. up to about 3% wt., from about 1% wt. up to about 5% wt., from about 1% wt. up to about 4.5% wt., from about 1% wt. up to about 4% wt., from about 1% wt. up to about 3.5% wt., from about 1% wt. up to about 3% wt., from about 1.5% wt. up to about 5% wt., from about 1.5% wt. up to about 4.5% wt., from about 1.5% wt. up to about 4% wt., from about 1.5% wt. up to about 3.5% wt., from about 1.5% wt. up to about 3% wt., from about 2% wt. up to about 5% wt., from about 2% wt. up to about 4.5% wt., from about 2% wt. up to about 4% wt., from about 2% wt. up to about 3.5% wt., from about 2% wt. up to about 3% wt., from about 2.5% wt. up to about 5% wt., from about 2.5% wt. up to about 4.5% wt., from about 2.5% wt. up to about 4% wt., from about 2.5% wt. up to about 3.5 wt%. or from about 2.5% of the mass. up to about 3% wt. It should be understood that the amounts listed include the weak acid component, and when the weak acid is in solution, do not include water or other components of the solution.

[0045] Можно получить влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник, необязательно дополнительно содержащий псевдокислоты, которые могут образовывать хелатные соединения с ионом кальция, такие как винная кислота. Таким образом, согласно некоторым вариантам реализации изобретения псевдокислоту, такую как винная кислота, можно объединять с любой подходящей слабой кислотой, которая не образует хелатные соединения с ионами кальция. Как известно, винная кислота замедляет кристаллизацию гипса. Однако в комбинации со слабой кислотой, не образующей хелатные соединения, винная кислота предотвращает значительное замедление кристаллизации гипса, так что происходит оптимизация реакции гидролиза за счет кислотной модификации. Помимо винной кислоты полезными могут быть и другие псевдокислоты, такие как янтарная кислота или яблочная кислота, при условии, что они не превосходят ускоряющее действие квасцов. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник включает как квасцы, так и винную кислоту. [0045] A wet starch precursor can be prepared, optionally further containing pseudoacids that can chelate calcium ion, such as tartaric acid. Thus, in some embodiments, a pseudo-acid, such as tartaric acid, can be combined with any suitable weak acid that does not chelate with calcium ions. As you know, tartaric acid slows down the crystallization of gypsum. However, in combination with a weak non-chelating acid, tartaric acid prevents the crystallization of gypsum from being significantly slowed down, so that the hydrolysis reaction is optimized by acid modification. In addition to tartaric acid, other pseudo-acids such as succinic acid or malic acid may be useful, provided they do not overpower the accelerating effect of alum. In some embodiments, the wet starch precursor comprises both alum and tartaric acid.

[0046] При включении псевдокислоты (например, винная кислота) могут присутствовать в любом подходящем количестве. Например, винная кислота может присутствовать в количестве от примерно 0,1 % масс. до примерно 0,6 % масс. в расчете на массу крахмала, например, от примерно 0,1 % масс. до примерно 0,4 % масс., от примерно 0,2 % масс. до примерно 0,3 % масс. [0046] When included, pseudoacids (eg, tartaric acid) may be present in any suitable amount. For example, tartaric acid may be present in an amount of from about 0.1% wt. up to about 0.6% wt. based on the mass of starch, for example, from about 0.1% of the mass. to about 0.4% wt., from about 0.2% wt. up to about 0.3% wt.

[0047] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения к влажному крахмалу можно, хотя и необязательно, добавить масло для улучшения перемещаемости крахмала внутри экструдера. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения возможные масла включают масло канолы, растительное масло, кукурузное масло, соевое масло или любую их комбинацию. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения масло канолы или один из перечисленных выше заменителей можно, хотя и необязательно, добавить в количестве от примерно 0 % масс. до примерно 0,25 % масс. по массе относительно массы крахмала, например, от примерно 0,1 % масс. до примерно 0,2 % масс., от примерно 0,1 % масс. до примерно 0,15 % масс., от примерно 0,15 % масс. до примерно 0,25 % масс., от примерно 0,15 % масс. до примерно 0,2 % масс. или от примерно 0,2 % масс. до примерно 0,25 % масс. [0047] In some embodiments, oil may be added to the wet starch, although not necessarily, to improve the movement of the starch within the extruder. In some embodiments, possible oils include canola oil, vegetable oil, corn oil, soybean oil, or any combination thereof. For example, according to some embodiments of the invention, canola oil or one of the substitutes listed above can, although not necessarily, be added in an amount of from about 0 wt%. up to about 0.25% wt. by weight relative to the mass of starch, for example, from about 0.1% of the mass. to about 0.2% wt., from about 0.1% wt. to about 0.15% wt., from about 0.15% wt. to about 0.25% wt., from about 0.15% wt. up to about 0.2% wt. or from about 0.2% of the mass. up to about 0.25% wt.

[0048] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник получают путем смешивания воды, непрежелатинизированного крахмала и небольшого количества сильной кислоты. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения pKa сильной кислоты составляет примерно -1,7 или менее. Можно использовать любую такую сильную кислоту, при этом согласно некоторым вариантам реализации изобретения сильная кислота содержит серную кислоту, азотную кислоту, соляную кислоту или любую их комбинацию. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения серная кислота, сама по себе или в комбинации с другими кислотами, является предпочтительной, поскольку ион сульфата может ускорять кристаллизацию гипса в вариантах реализации гипсовой плиты. [0048] In some embodiments, the wet starch precursor is prepared by mixing water, unpregelatinized starch, and a small amount of strong acid. In some embodiments, the pKa of a strong acid is about -1.7 or less. Any such strong acid may be used, wherein in some embodiments the strong acid comprises sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or any combination thereof. In some embodiments, sulfuric acid, alone or in combination with other acids, is preferred because the sulfate ion can accelerate gypsum crystallization in gypsum board embodiments.

[0049] Количество сильной кислоты сравнительно небольшое, такое как примерно 0,05 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала, например, примерно 0,045 % масс. или менее, примерно 0,04 % масс. или менее, примерно 0,035 % масс. или менее, примерно 0,03 % масс. или менее, примерно 0,025 % масс. или менее, примерно 0,02 % масс. или менее, примерно 0,015 % масс. или менее, примерно 0,01 % масс. или менее, примерно 0,005 % масс. или менее, примерно 0,001 % масс. или менее, примерно 0,0005 % масс. или менее, например, от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,05 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,045 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,04 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,035 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,03 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,025 % масс., от примерно от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,02 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,015 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,01 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,005 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,001 % масс., от примерно 0,0001 % масс. до примерно 0,0005 % масс. по массе относительно массы крахмала. Следует понимать, что указанные количества включают компонент сильной кислоты, и когда сильная кислота находится в растворе, не включают воду или другие компоненты раствора. Например, при обычной модификации сильной кислотой используют 2% раствор серной кислоты с содержанием твердой крахмальной фазы ~35% (2 г серной кислоты на 35 г крахмала). Процентное содержание основано на компонентах чистой серной кислоты. Указанное содержание рассчитывают как массу компонента серной кислоты, деленную на массу влажного крахмала. Например, если чистота серной кислоты составляет 50% (что означает, что половина массы раствора представляет собой чистую серную кислоту), то массу раствора серной кислоты увеличивают вдвое. Для иллюстрации, для обеспечения концентрации 0,1 % масс. на 100 г крахмала добавляют 0,1 г чистой серной кислоты. Если концентрация раствора серной кислоты составляет 50%, для обеспечения концентрации 0,1 % масс. добавляют 0,2 г 50% раствора серной кислоты. [0049] The amount of strong acid is relatively small, such as about 0.05 wt%. or less by weight relative to the mass of starch, for example, about 0.045% of the mass. or less, about 0.04% of the mass. or less, about 0.035% of the mass. or less, about 0.03% of the mass. or less, about 0.025% of the mass. or less, about 0.02% of the mass. or less, about 0.015% of the mass. or less, about 0.01% of the mass. or less, about 0.005% of the mass. or less, about 0.001% of the mass. or less, about 0.0005% of the mass. or less, for example, from about 0.0001% of the mass. to about 0.05% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.045% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.04% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.035% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.03% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.025% wt., from about from about 0.0001% wt. to about 0.02% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.015% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.01% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.005% wt., from about 0.0001% wt. to about 0.001% wt., from about 0.0001% wt. up to about 0.0005% wt. by weight relative to the weight of starch. It should be understood that these amounts include the strong acid component, and when the strong acid is in solution, do not include water or other components of the solution. For example, a typical strong acid modification uses a 2% sulfuric acid solution with ~35% starch solids (2 g of sulfuric acid per 35 g of starch). The percentage is based on the pure sulfuric acid components. This content is calculated as the weight of the sulfuric acid component divided by the weight of the wet starch. For example, if the purity of sulfuric acid is 50% (meaning that half the mass of the solution is pure sulfuric acid), then the mass of the sulfuric acid solution is doubled. For illustration, to ensure a concentration of 0.1% wt. 0.1 g of pure sulfuric acid is added per 100 g of starch. If the concentration of the sulfuric acid solution is 50%, to ensure a concentration of 0.1% wt. add 0.2 g of 50% sulfuric acid solution.

[0050] Следует понимать, что существуют разные марки кислот (>95%, 98%, 99,99%). Эти различия учтены термином «примерно» в отношении количества сильной кислоты в крахмалсодержащем веществе-предшественнике. Обычный специалист в данной области техники легко сможет определить % масс., описанный в настоящем документе, используемый для включения кислот других марок. Количества сильной кислоты, применяемой согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, значительно меньшие, чем количества, которые добавляли в обычные используемые системы, например, по меньшей мере примерно 2 г серной кислоты на 35 г крахмала. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения сильную кислоту в небольших количествах, как описано выше, можно использовать в комбинации со слабой кислотой, которая не образует хелатные соединения с ионами кальция, такой как квасцы, описанные в настоящем документе. [0050] It should be understood that there are different grades of acids (>95%, 98%, 99.99%). These differences are taken into account by the term "about" in relation to the amount of strong acid in the starch precursor. One of ordinary skill in the art will readily be able to determine the wt % described herein used to include other grades of acids. The amounts of strong acid used in some embodiments of the present invention are significantly less than the amounts that have been added to conventional systems used, eg, at least about 2 grams of sulfuric acid per 35 grams of starch. In some embodiments, a small amount of a strong acid, as described above, can be used in combination with a weak acid that does not chelate calcium ions, such as the alum described herein.

[0051] Варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают подачу влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника через экструдер таким образом, чтобы влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник подвергалось в экструдере прежелатинизации и кислотной модификации в одну стадию. Следует понимать, что экструдер представляет собой станок, обычно применяемый для плавления и обработки полимеров для получения требуемой формы путем плавления полимера и прокачивания его через головку. Экструдер также позволяет смешивать полимер с другими ингредиентами, такими как краситель, армирующие волокна, минеральные наполнители и т.п. Назначение экструдера состоит в диспергировании и распределении всех загружаемых в него ингредиентов и расплавлении указанных ингредиентов при постоянной температуре и давлении. [0051] Embodiments of the present invention feed the wet starch precursor through the extruder such that the wet starch precursor undergoes pregelatinization and acid modification in the extruder in a single step. It should be understood that an extruder is a machine tool commonly used to melt and process polymers into the desired shape by melting the polymer and pumping it through a die. The extruder also allows the polymer to be mixed with other ingredients such as dye, reinforcing fibres, mineral fillers, and the like. The purpose of the extruder is to disperse and distribute all ingredients loaded into it and melt said ingredients at a constant temperature and pressure.

[0052] В данной области техники известны конфигурации и устройства для экструдеров. В общем, экструдер содержит загрузочный бункер для доставки загружаемого материала, предкондиционер, содержащий нагревательные рубашки для кондиционирования полимера с помощью пластификатора (например, воды), экструзионную модульную головку, содержащую зону нагревания, и головку в сборке. Экструдеры в общем содержат загрузочный шнек, нож и шнек(и). Загрузочный шнек используют для транспортировки влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер. Нож используют для разрезания веревчатого прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала на маленькие таблетки с тем, чтобы их можно было измельчить. Шнек(и) помогают перемешивать влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник, транспортировать влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник через экструдер и обеспечивают механический сдвиг. Экструдер может быть одношнековым или двухшнековым, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. См., например, Leszek Moscicki, Extrusion-Cooking Techniques, WILEY-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011. [0052] Configurations and devices for extruders are known in the art. In general, an extruder comprises a feed hopper for delivering feed material, a preconditioner containing heating jackets for conditioning the polymer with a plasticizer (eg, water), an extrusion modular die containing a heating zone, and a die assembly. Extruders generally comprise a feed screw, knife and screw(s). The feed screw is used to convey the wet starch precursor to the extruder. A knife is used to cut the stringy pregelatinized partially hydrolyzed starch into small tablets so that they can be crushed. The screw(s) assist in mixing the wet starch precursor, transport the wet starch precursor through the extruder, and provide mechanical shear. The extruder may be single screw or twin screw, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art. See, for example, Leszek Moscicki, Extrusion-Cooking Techniques, WILEY-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011.

[0053] В одношнековых экструдерах шнек обычно содержит загрузочную зону с глубокими каналами для транспортировки твердой фазы из отверстия загрузочного устройства и ее сжатия, зону сжатия, в которой каналы шнека становятся постепенно менее глубокими и полимер плавится, и зону дозирования с неглубокими каналами, которая перемещает расплавленный полимер в головку. Некоторые шнеки выполнены с возможностью добавления смесительных устройств (например, штифтов, проходящих от шнека). [0053] In single screw extruders, the screw typically comprises a deep channel feed zone for transporting solids out of the feeder opening and compressing it, a compression zone in which the screw channels become progressively shallower and the polymer melts, and a shallow channel dosing zone that moves molten polymer into the head. Some screws are designed with the possibility of adding mixing devices (for example, pins extending from the screw).

[0054] Двухшнековые экструдеры, как правило, имеют два шнека, которые вращаются либо в одинаковом направлении (т.е., вращение в одном направлении), либо в противоположных направлениях (т.е., противоположное вращение). Два шнека могут вращаться с помощью не зацепляющихся или полностью зацепляющихся винтов. Если в случае одношнековых экструдеров подаваемый материал заполняет весь рабочий канал экструдера, в случае двухшнековых экструдеров заполнена только часть рабочего канала, так что расположенные ниже загрузочные или входные отверстия можно использовать для добавления некоторых ингредиентов. [0054] Twin screw extruders typically have two screws that rotate either in the same direction (i.e., rotating in the same direction) or in opposite directions (i.e., counter-rotating). The two augers can be rotated with non-engaged or fully engaged screws. Whereas in the case of single screw extruders the feed material fills the entire extruder port, in the case of twin screw extruders only part of the port is filled so that the feed or inlet openings below can be used to add some ingredients.

[0055] Головка в сборке обычно содержит пластину, прокладку и головку червячного пресса. При экструдировании материалов указанный процесс может быть либо непрерывным, при этом экструдируют материал неопределенной длины, или полунепрерывным, при этом материал экструдируют по частям. Материалы, подвергаемые экструдированию, могут быть горячими или холодными. [0055] The head assembly typically includes a plate, a gasket, and a worm press head. When extruding materials, the process may be either continuous, where the material is extruded to an indeterminate length, or semi-continuous, where the material is extruded piecemeal. The materials to be extruded may be hot or cold.

[0056] В настоящем изобретении предложен способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала в экструдере. Можно использовать любой подходящий экструдер, такой как одношнековый экструдер (например, экструдер Advantage 50, который можно приобрести в компании American International, расположенной в Юг Белойт, Иллинойс) или двухшнековый экструдер (например, экструдер Wenger TX52, который можно приобрести в компании Wenger, расположенной в Сабете, Канзас). [0056] The present invention provides a method for producing pregelatinized partially hydrolysed starch in an extruder. Any suitable extruder may be used, such as a single screw extruder (for example, the Advantage 50 extruder, available from American International, located in South Beloit, Illinois) or a twin screw extruder (for example, the Wenger TX52 extruder, available from Wenger, located in in Sabet, Kansas).

[0057] Как описано в настоящем документе, непрежелатинизированный крахмал, кислоту в форме слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, и/или сильную кислоту в небольшом количестве и воду смешивают и подают в экструдер. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения в экструдер можно ввести дополнительное количество воды. Хотя в экструдере сочетание нагревательных элементов и механического сдвига приводит к расплавлению и прежелатинизации крахмала, слабая кислота частично гидролизует крахмал до требуемой молекулярной массы, показателем которой является требуемая вязкость, как описано в настоящем документе. Условия в экструдере, благодаря механической энергии также будут вызывать разрушение молекул крахмала, что отчасти производит тот же эффект, что и кислотная модификация. Полагают, что поскольку согласно некоторым вариантам реализации изобретения условия в экструдере (например, высокая температура и высокое давление реакции) способствуют такой химической реакции, можно использовать слабую кислоту и/или низкие количества сильной кислоты. Таким образом, предложенный в изобретении способ улучшает эффективность кислотной модификации крахмала. [0057] As described herein, a non-pregelatinized starch, an acid in the form of a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, and/or a small amount of a strong acid and water are mixed and fed into an extruder. In some embodiments, additional water may be introduced into the extruder. While in the extruder the combination of heating elements and mechanical shear results in melting and pregelatinization of the starch, the weak acid partially hydrolyzes the starch to the desired molecular weight, indicative of the desired viscosity, as described herein. The conditions in the extruder, due to the mechanical energy, will also cause the starch molecules to break down, which has somewhat the same effect as the acid modification. It is believed that since, in some embodiments, conditions in the extruder (eg, high temperature and high reaction pressure) favor such a chemical reaction, a weak acid and/or low amounts of a strong acid can be used. Thus, the method according to the invention improves the efficiency of the acid modification of starch.

[0058] Основной шнек(и) может работать с любой подходящей скоростью с тем, чтобы обеспечить требуемое смешивание и механический сдвиг. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения основной шнек может работать со скоростью примерно 350 об/мин (± примерно 100 об/мин). Загрузочный шнек может работать с любой подходящей скоростью для обеспечения требуемой скорости подачи. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения загрузочный шнек может работать со скоростью примерно 14 об/мин (± примерно 5 об/мин). [0058] The main screw(s) can be operated at any suitable speed so as to provide the required mixing and mechanical shear. For example, according to some embodiments of the invention, the main screw may operate at a speed of about 350 rpm (± about 100 rpm). The loading auger may be operated at any suitable speed to provide the desired feed rate. For example, according to some embodiments of the invention, the loading auger may operate at a speed of about 14 rpm (± about 5 rpm).

[0059] Нож может работать с любой подходящей скоростью. Например, согласно различным вариантам реализации изобретения нож может работать со скоростью от примерно 400 об/мин до примерно 1000 об/мин, например, от примерно 400 об/мин до примерно 900 об/мин, от примерно 400 об/мин до примерно 800 об/мин, от примерно 400 об/мин до примерно 700 об/мин, от примерно 400 об/мин до примерно 600 об/мин, от примерно 400 об/мин до примерно 500 об/мин, от примерно 500 об/мин до примерно 1000 об/мин, от примерно 500 об/мин до примерно 900 об/мин, от примерно 500 об/мин до примерно 800 об/мин, от примерно 500 об/мин до примерно 700 об/мин, от примерно 500 об/мин до примерно 600 об/мин, от примерно 600 об/мин до примерно 1000 об/мин, от примерно 600 об/мин до примерно 900 об/мин, от примерно 600 об/мин до примерно 800 об/мин, от примерно 600 об/мин до примерно 700 об/мин, от примерно 700 об/мин до примерно 1000 об/мин, от примерно 700 об/мин до примерно 900 об/мин, от примерно 700 об/мин до примерно 800 об/мин, от примерно 800 об/мин до примерно 1000 об/мин, от примерно 800 об/мин до примерно 900 об/мин или от примерно 900 об/мин до примерно 1000 об/мин. [0059] The knife can be operated at any suitable speed. For example, according to various embodiments of the invention, the knife can operate at a speed of from about 400 rpm to about 1000 rpm, for example, from about 400 rpm to about 900 rpm, from about 400 rpm to about 800 rpm /min, from about 400 rpm to about 700 rpm, from about 400 rpm to about 600 rpm, from about 400 rpm to about 500 rpm, from about 500 rpm to about 1000 rpm, from about 500 rpm to about 900 rpm, from about 500 rpm to about 800 rpm, from about 500 rpm to about 700 rpm, from about 500 rpm up to about 600 rpm, from about 600 rpm to about 1000 rpm, from about 600 rpm to about 900 rpm, from about 600 rpm to about 800 rpm, from about 600 rpm to about 700 rpm, from about 700 rpm to about 1000 rpm, from about 700 rpm to about 900 rpm, from about 700 rpm to about 800 rpm, from about 800 rpm to approx. 1000 rpm , from about 800 rpm to about 900 rpm, or from about 900 rpm to about 1000 rpm.

[0060] Влажный крахмал можно желатинизовать и модифицировать кислотой в экструдере с головкой при любой подходящей температуре таким образом, чтобы влажный крахмал стал достаточно желатинизованным без горения материалов. Например, влажный крахмал можно желатинизовать и модифицировать кислотой в экструдере с головкой при температуре от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF), например, согласно различным вариантам реализации изобретения от примерно 150 ºC до примерно 205 ºC (примерно 400 ºF), от примерно 150 ºC до примерно 199 ºC (примерно 390 ºF), от примерно 150 ºC до примерно 193 ºC (примерно 380 ºF), от примерно 150 ºC до примерно 188 ºC (примерно 370 ºF), от примерно 150 ºC до примерно 182 ºC (примерно 360 ºF), от примерно 154 ºC (примерно 310 ºF) до примерно 210 ºC, от примерно 154 ºC до примерно 205 ºC (примерно 400 ºF), от примерно 154 ºC до примерно 199 ºC, от примерно 154 ºC до примерно 193 ºC, от примерно 154 ºC до примерно 188 ºC, от примерно 154 ºC до примерно 182 ºC, от примерно 160 ºC (примерно 320 ºF) до примерно 210 ºC, от примерно 160 ºC до примерно 205 ºC (примерно 400 ºF), от примерно 160 ºC до примерно 199 ºC, от примерно 160 ºC до примерно 193 ºC, от примерно 160 ºC до примерно 188 ºC, от примерно 160 ºC до примерно 182 ºC, от примерно 166 ºC (примерно 330 ºF) до примерно 210 ºC, от примерно 166 ºC до примерно 205 ºC, от примерно 166 ºC до примерно 199 ºC, от примерно 166 ºC до примерно 193 ºC, от примерно 166 ºC до примерно 188 ºC, от примерно 166 ºC до примерно 182 ºC, от примерно 171 ºC (примерно 340 ºF) до примерно 210 ºC, от примерно 171 ºC до примерно 205 ºC, от примерно 171 ºC до примерно 199 ºC, от примерно 171 ºC до примерно 193 ºC, от примерно 171 ºC до примерно 188 ºC, от примерно 171 ºC до примерно 182 ºC, от примерно 177 ºC (примерно 350 ºF) до примерно 210 ºC, от примерно 177 ºC до примерно 205 ºC, от примерно 177 ºC до примерно 199 ºC, от примерно 177 ºC до примерно 193 ºC, от примерно 177 ºC до примерно 188 ºC или от примерно 177 ºC до примерно 182 ºC. Хотя головка экструдера может иметь любую достаточную температуру, как описано в настоящем документе, температура головки, в общем, превышает температуру плавления кристаллов крахмала. [0060] Wet starch can be gelled and acid modified in a die extruder at any suitable temperature such that the wet starch becomes sufficiently gelled without burning the materials. For example, wet starch can be gelatinized and acid modified in a die extruder at a temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF), for example, according to various embodiments of the invention from about 150 ºC to about 205 ºC ( 400 ºF), approx. 150 ºC to approx. 199 ºC (approx. 390 ºF), approx. 150 ºC to approx. 193 ºC (approx. 380 ºF), approx. ºC to approx. 182 ºC (approx. 360 ºF), approx. 154 ºC (approx. 310 ºF) to approx. 210 ºC, approx. 154 ºC to approx. 205 ºC (approx. 400 ºF), approx. 154 ºC to about 193 ºC, about 154 ºC to about 188 ºC, from about 154 ºC to about 182 ºC, from about 160 ºC (about 320 ºF) to about 210 ºC, from about 160 ºC to about 205 ºC (about 400 ºF), from about 160 ºC to about 199 ºC, from about 160 ºC to about 193 ºC, from about 160 ºC to about 188 ºC, from about 160 ºC to about 182 ºC, from about 166 ºC (about 330 ºF) to about 210 ºC, from about 166 ºC to about 205 ºC, from about 166 ºC to about 199 ºC, from about 166 ºC to about 193 ºC, about 166 ºC to about 188 ºC, from about 166 ºC to about 182 ºC, from about 171 ºC (about 340 ºF) to about 210 ºC, from about 171 ºC to about 205 ºC, from about 171 ºC to about 199 ºC, from about 171 ºC to about 193 ºC, from about 171 ºC to about 188 ºC, from about 171 ºC to about 182 ºC, from about 177 ºC (about 350 ºF) to about 210 ºC, from about 177 ºC to about 205 ºC, from about 177 ºC to about 199 ºC, from about 177 ºC to about 193 ºC, from about 177 ºC to about 188 ºC, or from about 177 ºC to about 182 ºC. Although the die may be at any sufficient temperature as described herein, the temperature of the die is generally above the melting point of the starch crystals.

[0061] Степень желатинизации может иметь любое подходящее значение, например, по меньшей мере примерно 70% или больше, например, по меньшей мере примерно 75%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 97%, по меньшей мере примерно 99% или может иметь место полная (100%) желатинизация. В случае изготовления стеновой плиты, как описано ниже, в штукатурную суспензию можно добавить крахмал с такими более низкими степенями желатинизации, при этом, например, дополнительная желатинизация (например, до 100%) происходит в обжиговой печи. [0061] The degree of gelatinization can be any suitable value, for example, at least about 70% or more, for example, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90 %, at least about 95%, at least about 97%, at least about 99%, or complete (100%) gelatinization may occur. In the case of wallboard production as described below, starch with such lower degrees of gelatinization can be added to the plaster slurry, whereby, for example, additional gelatinization (eg up to 100%) takes place in the kiln.

[0062] Давление в экструдере может находиться на любом подходящем уровне с тем, чтобы обеспечить подходящие условия для прежелатинизации и кислотной модификации. Давление внутри экструдера определяется сырьевым материалом, подвергаемым экструдированию, влагосодержанием, температурой головки и скоростью вращения шнека, которые будут приниматься во внимание обычным специалистом в данной области техники. Например, давление в экструдере может составлять по меньшей мере примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа), например, по меньшей мере примерно 2250 psi (примерно 15500 кПа), по меньшей мере примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа), по меньшей мере примерно 2750 psi (примерно 19000 кПа), по меньшей мере примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа), по меньшей мере примерно 3500 psi (примерно 24100 кПа), по меньшей мере примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа) или по меньшей мере примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения давление может составлять от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа), например, от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа), от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа), от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 3500 psi (примерно 24100 кПа), от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа), от примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа) до примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа), от примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа), от примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа) до примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа), от примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа) до примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа), от примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа) до примерно 3500 psi (примерно 24100 кПа), от примерно 2500 psi (примерно 17200 кПа) до примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа), от примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа), от примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа) до примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа), от примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа) до примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа), от примерно 3000 psi (примерно 20700 кПа) до примерно 3500 psi (примерно 24100 кПа), от примерно 3500 psi (примерно 24100 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа), от примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа), от примерно 4000 psi (примерно 27600 кПа) до примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа) или от примерно 4500 psi (примерно 31000 кПа) до примерно 5000 psi (примерно 34500 кПа). [0062] The pressure in the extruder may be at any suitable level so as to provide suitable conditions for pregelatinization and acid modification. The pressure inside the extruder is determined by the raw material being extruded, moisture content, die temperature and screw speed, which will be taken into account by one of ordinary skill in the art. For example, the pressure in the extruder may be at least about 2000 psi (about 13800 kPa), for example, at least about 2250 psi (about 15500 kPa), at least about 2500 psi (about 17200 kPa), at least about 2750 psi (about 19000 kPa), at least about 3000 psi (about 20700 kPa), at least about 3500 psi (about 24100 kPa), at least about 4000 psi (about 27600 kPa), or at least about 4500 psi ( about 31000 kPa). In some embodiments, the pressure may be from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 5000 psi (about 34500 kPa), for example, from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 4500 psi (about 31000 kPa), from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 4000 psi (about 27600 kPa), from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 3500 psi (about 24100 kPa), from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 3000 psi ( about 20700 kPa), from about 2000 psi (about 13800 kPa) to about 2500 psi (about 17200 kPa), from about 2500 psi (about 17200 kPa) to about 5000 psi (about 34500 kPa), from about 2500 psi (about 17200 kPa) to about 4500 psi (about 31000 kPa), from about 2500 psi (about 17200 kPa) to about 4000 psi (about 27600 kPa), from about 2500 psi (about 17200 kPa) to about 3500 psi (about 24100 kPa), from about 2500 psi (about 17200 kPa) to about 3000 psi (about 20700 kPa), from about 3000 psi (about 20700 kPa) to about 5000 psi (about 34500 kPa), from about 3000 psi (about 20700 kPa) to about 4500 psi (about 31000 kPa), from about 3000 psi (about 20700 kPa) to about 4000 psi (about 27600 kPa), from about 3000 psi (about 20700 kPa) to about 3500 psi (about 24100 kPa), from about 3500 psi (about 24100 kPa) to about 5000 psi (about 34500 kPa) , from about 4000 psi (about 27600 kPa) to about 5000 psi (about 34500 kPa), from about 4000 psi (about 27600 kPa) to about 4500 psi (about 31000 kPa) or from about 4500 psi (about 31000 kPa) to about 5000 psi (approximately 34500 kPa).

[0063] Удивительно и неожиданно было обнаружено, что предложенный в изобретении способ получения в экструдере прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала в одну стадию является значительно более быстрым, чем прежелатинизация и кислотная модификация крахмала в две стадии, проводимые последовательно. Значительно большие количества прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала можно получить с помощью предложенного в изобретении способа, чем крахмала, полученного любым другим способом. Более высокий объем производства и более быстрая скорость выпуска продукции обусловлены высокой скоростью реакции при высокой температуре и/или высоком давлении. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизация и кислотная модификация происходят в течение менее примерно 5 минут, например, менее примерно 4 минут, например, менее примерно 3 минут, менее примерно 2 минут, менее примерно 90 секунд, менее примерно 75 секунд, менее примерно 1 минуты, менее примерно 45 секунд, менее примерно 30 секунд, менее примерно 25 секунд, менее примерно 20 секунд, менее примерно 15 секунд или менее чем примерно 10 секунд. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизация и кислотная модификация происходят в экструдере со скоростью, ограниченной любыми двумя из перечисленных выше значений. Например, скорость прежелатинизации и кислотной модификации может составлять от примерно 10 секунд до 5 минут, например, от примерно 10 секунд до примерно 4 минут, от примерно 10 секунд до примерно 3 минут, от примерно 10 секунд до примерно 2 минут, от примерно 10 секунд до примерно 90 секунд, от примерно 10 секунд до примерно 75 секунд, от примерно 10 секунд до примерно 1 минуты, от примерно 10 секунд до примерно 45 секунд, от примерно 10 секунд до примерно 30 секунд, от примерно 10 секунд до примерно 25 секунд, от примерно 10 секунд до примерно 20 секунд или от примерно 10 секунд до примерно 15 секунд. [0063] Surprisingly and unexpectedly, it has been found that the method according to the invention for producing pregelatinized partially hydrolyzed starch in an extruder in one step is significantly faster than pregelatinization and acid modification of starch in two stages, carried out sequentially. Significantly higher amounts of pregelatinized partially hydrolysed starch can be obtained using the method proposed in the invention than starch obtained by any other method. The higher production volume and faster production rate are due to the high reaction rate at high temperature and/or high pressure. In some embodiments, pregelatinization and acid modification occur in less than about 5 minutes, such as less than about 4 minutes, such as less than about 3 minutes, less than about 2 minutes, less than about 90 seconds, less than about 75 seconds, less than about 1 minute. , less than about 45 seconds, less than about 30 seconds, less than about 25 seconds, less than about 20 seconds, less than about 15 seconds, or less than about 10 seconds. In addition, according to some variants of the invention, pregelatinization and acid modification occur in the extruder at a rate limited by any two of the above values. For example, the rate of pregelatinization and acid modification can be from about 10 seconds to 5 minutes, for example, from about 10 seconds to about 4 minutes, from about 10 seconds to about 3 minutes, from about 10 seconds to about 2 minutes, from about 10 seconds up to about 90 seconds, from about 10 seconds to about 75 seconds, from about 10 seconds to about 1 minute, from about 10 seconds to about 45 seconds, from about 10 seconds to about 30 seconds, from about 10 seconds to about 25 seconds, from about 10 seconds to about 20 seconds, or from about 10 seconds to about 15 seconds.

[0064] Предложенный в изобретении способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала может представлять собой непрерывный процесс, протекающий с любой достаточной скоростью. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения крахмал подвергают прежелатинизации и кислотной модификации при скорости выпуска продукции в экструдере, составляющей по меньшей мере примерно 100 кг/час, например, по меньшей мере примерно 150 кг/час, по меньшей мере примерно 200 кг/час, по меньшей мере примерно 250 кг/час, по меньшей мере примерно 300 кг/час, по меньшей мере примерно 350 кг/час, по меньшей мере примерно 400 кг/час, по меньшей мере примерно 450 кг/час, 500 кг/час, по меньшей мере примерно 550 кг/час, например, по меньшей мере примерно 600 кг/час, по меньшей мере примерно 650 кг/час, по меньшей мере примерно 700 кг/час, по меньшей мере примерно 750 кг/час, по меньшей мере примерно 800 кг/час, по меньшей мере примерно 850 кг/час, по меньшей мере примерно 900 кг/час, по меньшей мере примерно 950 кг/час, по меньшей мере примерно 1000 кг/час, по меньшей мере примерно 1050 кг/час, по меньшей мере примерно 1100 кг/час, по меньшей мере примерно 1150 кг/час, по меньшей мере примерно 1200 кг/час, по меньшей мере примерно 1250 кг/час, по меньшей мере примерно 1300 кг/час, по меньшей мере примерно 1350 кг/час, по меньшей мере примерно 1400 кг/час, по меньшей мере примерно 1450 кг/час или по меньшей мере примерно 1500 кг/час. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения скорость выпуска продукции в экструдере может быть ограничена любыми двумя из перечисленных выше значений. Например, скорость выпуска продукции может составлять от примерно 100 кг/час до примерно 1500 кг/час (например, от примерно 100 кг/час до примерно 1500 кг/час, от примерно 100 кг/час до 1000 кг/час, от примерно 250 кг/час до примерно 1500 кг/час, от примерно 250 кг/час до примерно 1000 кг/час, от примерно 600 кг/час до примерно 1250 кг/час, от примерно 650 кг/час до примерно 1200 кг/час, от примерно 700 кг/час до примерно 1100 кг/час, от примерно 750 кг/час до примерно 1000 кг/час и т.п.). [0064] Proposed in the invention, the method of obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch can be a continuous process flowing at any sufficient speed. In some embodiments, the starch is subjected to pregelatinization and acid modification at an extruder output rate of at least about 100 kg/hour, such as at least about 150 kg/hour, at least about 200 kg/hour, at least at least about 250 kg/hour, at least about 300 kg/hour, at least about 350 kg/hour, at least about 400 kg/hour, at least about 450 kg/hour, 500 kg/hour, at least at least about 550 kg/hour, for example, at least about 600 kg/hour, at least about 650 kg/hour, at least about 700 kg/hour, at least about 750 kg/hour, at least about 800 kg/h, at least about 850 kg/h, at least about 900 kg/h, at least about 950 kg/h, at least about 1000 kg/h, at least about 1050 kg/h, at least about 1100 kg/h, at least about 1150 kg/h, at least n about 1200 kg/hour, at least about 1250 kg/hour, at least about 1300 kg/hour, at least about 1350 kg/hour, at least about 1400 kg/hour, at least about 1450 kg/hour or at least about 1500 kg/hour. In addition, according to some variants of the invention, the rate of output in the extruder may be limited to any two of the above values. For example, the output rate may be from about 100 kg/hour to about 1500 kg/hour (for example, from about 100 kg/hour to about 1500 kg/hour, from about 100 kg/hour to 1000 kg/hour, from about 250 kg/hour to about 1500 kg/hour, from about 250 kg/hour to about 1000 kg/hour, from about 600 kg/hour to about 1250 kg/hour, from about 650 kg/hour to about 1200 kg/hour, from about 700 kg/hour to about 1100 kg/hour, from about 750 kg/hour to about 1000 kg/hour, etc.).

[0065] Авторами изобретения было обнаружено, что согласно некоторым вариантам реализации изобретения условия в экструдере (например, высокая температура и высокое давление) особенно способствуют эффективной и достаточной прежелатинизации и кислотной модификации крахмала в одну стадию. При перемешивании влажного крахмала в экструдере, он создает очень высокое трение, что, тем самым, приводит к выделению тепла. Под действием шнека в экструдере возникает сила сдвига, поскольку расстояние между шнеком и камерой в экструдере очень маленькое. Удельная механическая энергия (SME) описывает механическую энергию объекта на единицу массы. SME будет зависеть от влагосодержания. Более высокое влагосодержание (например, в целях текучести) приведет к низкой вязкости и низкому трению и, таким образом, меньшему значению SME. При наличие большего количества влаги SME будет иметь меньшее значение вследствие низкой вязкости и низкого трения. Содержание влаги во влажном крахмалсодержащем веществе-предшественнике согласно изобретению, описанному в настоящем документе, обеспечивает эффективную SME. [0065] The inventors have found that, in some embodiments, conditions in the extruder (eg, high temperature and high pressure) are particularly conducive to efficient and sufficient pregelatinization and acid modification of starch in one step. When wet starch is stirred in the extruder, it creates very high friction, which thereby generates heat. The action of the screw creates a shear force in the extruder because the distance between the screw and the chamber in the extruder is very small. Specific mechanical energy (SME) describes the mechanical energy of an object per unit mass. SME will depend on moisture content. Higher moisture content (eg for flow purposes) will result in low viscosity and low friction and thus lower SME. If more moisture is present, the SME will be less important due to the low viscosity and low friction. The moisture content of the wet starch precursor of the invention described herein provides an effective SME.

[0066] В экструдере благодаря условиям, обеспеченным вариантами реализации настоящего изобретения, описанным в настоящем документе, крахмал желатинизуется с высокой эффективностью. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что хорошее смешивание в экструдере согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения требует меньшее количество воды для протекания реакции в экструдере. Очень низкое влагосодержание способствует высокой концентрации реагента, что может ускорять скорость химической реакции. Высокая температура экструдера также значительно увеличивает скорость реакции. Когда крахмал выходит из экструдера, реакция уже произошла, так что крахмал является прежелатинизированным и частично гидролизованным. [0066] In the extruder, due to the conditions provided by the embodiments of the present invention described herein, the starch is gelatinized with high efficiency. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that good mixing in the extruder according to some embodiments of the present invention requires less water to proceed with the reaction in the extruder. Very low moisture content contributes to a high concentration of the reactant, which can accelerate the rate of a chemical reaction. The high temperature of the extruder also greatly increases the reaction rate. When the starch exits the extruder, the reaction has already taken place, so that the starch is pregelatinized and partially hydrolysed.

[0067] При обычной кислотной модификации крахмал добавляют в раствор сильной кислоты. В таком общепринятом способе используют значительно больше воды и кислоты, чем при применении удивительного и неожиданного способа, включающего одновременные, а не последовательные, процессы прежелатинизации и кислотной модификации крахмала в одну стадию в экструдере, как описано в настоящем документе. Обычная кислотная модификация занимает несколько часов. После того, как реакция произошла, кислоту необходимо нейтрализовать, очистить и промыть. Указанные стадии нейтрализации и очистки занимают много времени и являются дорогостоящими. [0067] In conventional acid modification, starch is added to a strong acid solution. This conventional process uses significantly more water and acid than the surprising and unexpected process involving simultaneous, rather than sequential, pregelatinization and acid modification of starch in a single extruder step as described herein. Conventional acid modification takes several hours. After the reaction has taken place, the acid must be neutralized, purified and washed. These neutralization and purification steps are time consuming and expensive.

[0068] До удивительного и неожиданного обнаружения, сделанного авторами изобретения, считалось нежелательным при обычной кислотной модификации использовать слабую кислоту, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, или сильную кислоту в небольшом количестве. Это связано с тем, что в общепринятом способе чем слабее кислота или чем меньше количество сильной кислоты, тем больше времени занимает кислотная модификация. Таким образом, при обычной кислотной модификации было желательно использовать сильную кислоту (например, с pKa ниже примерно -1,7) в больших количествах. Удивительно и неожиданно, что при получении прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения с использованием слабой кислоты или сильной кислоты в небольшом количестве, как описано в настоящем документе, нет необходимости в стадиях нейтрализации и очистки благодаря слабокислым условиям и меньшему мешающему воздействию на кристаллизацию гипса, соответственно. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения кислота все еще может присутствовать в прежелатинизированном частично гидролизованном крахмале. [0068] Until the surprising and unexpected discovery made by the inventors, it was considered undesirable in conventional acid modification to use a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, or a strong acid in a small amount. This is because, in the conventional method, the weaker the acid or the smaller the amount of strong acid, the longer the acid modification takes. Thus, in conventional acid modification, it has been desirable to use a strong acid (eg, with a pKa below about -1.7) in large amounts. Surprisingly and unexpectedly, when preparing pregelatinized partially hydrolyzed starch in an extruder according to embodiments of the present invention using a weak acid or a small amount of strong acid, as described herein, there is no need for neutralization and purification steps due to slightly acidic conditions and less interfering effect on gypsum crystallization, respectively. In some embodiments, the acid may still be present in the pregelatinized, partially hydrolyzed starch.

Свойства крахмала и преимущества применения крахмала в гипсовой плитеProperties of starch and benefits of using starch in gypsum board

[0069] Крахмал, полученный в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения, может представлять собой любой прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно получить крахмал, имеющий различные свойства, при необходимости (например, вязкость в среднем диапазоне, растворимость в холодной воде, вязкость в холодной воде и т.п.), как описано в настоящем документе. [0069] The starch produced in the extruder according to embodiments of the present invention may be any pregelatinized, partially hydrolysed starch. In some embodiments, starch can be prepared having different properties as desired (eg, mid-range viscosity, cold water solubility, cold water viscosity, and the like) as described herein.

[0070] Прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения, могут подходить для применения в гипсовой плите. В случае применения в гипсовой плите, например, прежелатинизация и кислотная модификация являются ценными, например, для придания прочности путем обеспечения требуемой вязкости (и, следовательно, диапазона молекулярной массы) согласно вариантам реализации настоящего изобретения, как описано в настоящем документе. В предложенном способе получения стеновой плиты, описанном в настоящем документе, степень желатинизации крахмала, добавляемого в штукатурную суспензию, может составлять по меньшей мере примерно 70%, например, по меньшей мере примерно 75%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 97% или 100% (т.е., крахмал является полностью желатинизированным). [0070] Pregelatinized partially hydrolysed starches produced in an extruder according to embodiments of the present invention may be suitable for use in gypsum board. In the case of gypsum board applications, for example, pregelatinization and acid modification are valuable, for example, to impart strength by providing the desired viscosity (and hence molecular weight range) according to embodiments of the present invention, as described herein. In the proposed method for producing wallboard described herein, the degree of gelatinization of the starch added to the plaster slurry may be at least about 70%, for example, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 97%, or 100% (i.e., the starch is fully gelatinized).

[0071] Кроме того, согласно вариантам реализации настоящего изобретения подача в экструдер влажного крахмала, содержащего слабую кислоту, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, как описано в настоящем документе, позволяет гидролизовать крахмал таким образом, чтобы обеспечить требуемую вязкость, что, соответственно, указывает на достижение требуемого диапазона молекулярной массы. Вязкость, тем самым, является показателем молекулярной массы прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. [0071] In addition, according to embodiments of the present invention, feeding into the extruder a wet starch containing a weak acid that does not substantially form chelates with calcium ions, as described herein, allows the starch to be hydrolyzed in such a way as to provide the desired viscosity, which, respectively, indicates that the desired molecular weight range has been reached. Viscosity is thus an indication of the molecular weight of the pregelatinized partially hydrolyzed starch, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art.

[0072] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно получить прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, имеющий любую подходящую вязкость. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения указанную вязкость характеризуют как вязкость «в среднем диапазоне» (т.е., вязкость в диапазоне от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз), когда прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал подвергают условиям согласно способу VMA при применении прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала в воде в количестве 15% по массе относительно общей массы прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала и воды. Таким образом, способ VMA применяют для определения, имеет ли прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал вязкостную характеристику в среднем диапазоне при воздействии условий согласно способу VMA. Это не означает, что прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал должен быть добавлен в гипсовую суспензию при таких условиях. Скорее, при добавлении прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала к суспензии он может находиться во влажной (при различных концентрациях крахмала в воде) или сухой формах и не обязательно должен быть полностью желатинизирован, как описано в настоящем документе, или иным образом находиться в условиях, описанных в способе VMA. [0072] According to some embodiments of the invention, it is possible to obtain a pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention, having any suitable viscosity. In some embodiments, said viscosity is characterized as "mid-range" viscosity (i.e., a viscosity in the range of about 20 centipoise to about 700 centipoise) when the pregelatinized partially hydrolysed starch is subjected to the conditions of the VMA method using the pregelatinized partially hydrolyzed starch in water in an amount of 15% by weight relative to the total weight of pregelatinized partially hydrolyzed starch and water. Thus, the VMA method is used to determine whether the pregelatinized partially hydrolysed starch has a mid-range viscosity characteristic when exposed to the conditions according to the VMA method. This does not mean that pregelatinized partially hydrolysed starch should be added to the gypsum slurry under these conditions. Rather, when the pregelatinized partially hydrolysed starch is added to the slurry, it may be in wet (at various concentrations of starch in water) or dry form and need not be fully gelled as described herein or otherwise be under the conditions described in the method. VMA.

[0073] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вязкость в среднем диапазоне прежелатинизированного крахмала может составлять от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз, например, от примерно 20 сантипуаз до примерно 500 сантипуаз, от примерно 30 сантипуаз до примерно 200 сантипуаз или от примерно 100 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения вязкость прежелатинизированного крахмала при испытании согласно способу VMA может иметь значения, например, перечисленные ниже в таблицах 1A, 1B и 1C. В указанных таблицах «X» представляет диапазон «от примерно [соответствующего значения в верхней строке] до примерно [соответствующего значения в самом левом столбце]». Указанные значения представляют собой вязкость прежелатинизированного крахмала в сантипуазах. Для простоты представления следует понимать, что каждое значение представляет собой «примерно» указанное значение. Например, первый «X» в таблице 1A находится в диапазоне «от примерно 20 сантипуаз до примерно 25 сантипуаз». [0073] According to some embodiments of the invention, the viscosity in the middle range of pregelatinized starch can be from about 20 centipoise to about 700 centipoise, for example, from about 20 centipoise to about 500 centipoise, from about 30 centipoise to about 200 centipoise, or from about 100 centipoise to approximately 700 centipoise. According to embodiments of the present invention, the viscosity of the pregelatinized starch when tested according to the VMA method may have the values, for example, listed below in tables 1A, 1B and 1C. In these tables, "X" represents a range "from about [corresponding value in top row] to about [corresponding value in leftmost column]". The values indicated are the viscosity of the pregelatinized starch in centipoise. For ease of presentation, it should be understood that each value is "about" the specified value. For example, the first "X" in Table 1A is in the range "from about 20 centipoise to about 25 centipoise".

Таблица 1ATable 1A

Начальное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range start value (centipoise) Конечное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range end value (centipoise) 20twenty 2525 30thirty 3535 4040 4545 50fifty 5555 6060 6565 7070 7575 2525 XX 30thirty XX XX 3535 XX XX XX 4040 XX XX XX XX 4545 XX XX XX XX XX 50fifty XX XX XX XX XX XX 5555 XX XX XX XX XX XX XX 6060 XX XX XX XX XX XX XX XX 6565 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 7070 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 7575 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 100100 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 125125 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 150150 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 175175 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 200200 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 225225 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 250250 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 275275 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 300300 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 325325 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 350350 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 375375 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 400400 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 425425 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 450450 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 475475 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 500500 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 525525 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 550550 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 575575 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 600600 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 625625 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 650650 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 675675 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 700700 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

Таблица 1BTable 1B

Начальное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range start value (centipoise) Конечное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range end value (centipoise) 100100 125125 150150 175175 200200 225225 250250 275275 300300 325325 350350 375375 125125 XX 150150 XX XX 175175 XX XX XX 200200 XX XX XX XX 225225 XX XX XX XX XX 250250 XX XX XX XX XX XX 275275 XX XX XX XX XX XX XX 300300 XX XX XX XX XX XX XX XX 325325 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 350350 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 375375 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 400400 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 425425 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 450450 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 475475 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 500500 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 525525 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 550550 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 575575 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 600600 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 625625 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 650650 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 675675 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 700700 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

Таблица 1CTable 1C

Начальное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range start value (centipoise) Конечное значение диапазона вязкости (сантипуаз)Viscosity range end value (centipoise) 400400 425425 450450 475475 500500 525525 550550 575575 600600 625625 650650 675675 425425 XX 450450 XX XX 475475 XX XX XX 500500 XX XX XX XX 525525 XX XX XX XX XX 550550 XX XX XX XX XX XX 575575 XX XX XX XX XX XX XX 600600 XX XX XX XX XX XX XX XX 625625 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 650650 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 675675 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 700700 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

[0074] Таким образом, вязкость прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, может лежать в диапазоне между любыми из перечисленных выше конечных точек, приведенных в таблицах 1A, 1B или 1C, и включает указанные точки. Альтернативно, согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал имеет вязкость (10% твердой фазы, 93 ºC) от примерно 5 единиц Брабендера (BU) до примерно 33 BU, измеренную согласно способу Брабендера, описанному в настоящем документе, например, от примерно 10 BU до примерно 30 BU, от примерно 12 BU до примерно 25 BU или от примерно 15 BU до примерно 20 BU. [0074] Thus, the viscosity of the pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention may range between and include any of the above endpoints listed in Tables 1A, 1B or 1C. Alternatively, in some embodiments, the pregelatinized partially hydrolysed starch has a viscosity (10% solids, 93°C) of about 5 Brabender Units (BU) to about 33 BU, as measured according to the Brabender method described herein, for example, from about 10 BU to about 30 BU, from about 12 BU to about 25 BU, or from about 15 BU to about 20 BU.

[0075] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, могут обеспечить значительные преимущества в отношении прочности продукта (например, стеновой плиты), в котором их применяют. Поскольку крахмал содержит мономеры глюкозы, содержащие три гидроксильные группы, крахмал предоставляет много участков для образования водородных связей с кристаллами гипса. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что молекулярный размер прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, обеспечивает оптимальную подвижность молекул крахмала и позволяет молекулам крахмала сгруппироваться вокруг кристаллов гипса, что способствует хорошему связыванию крахмала с кристаллами гипса и укрепляет образовавшуюся кристаллическую гипсовую матрицу, например, посредством образования водородных связей. [0075] In some embodiments, the pregelatinized, partially hydrolyzed starches made in accordance with embodiments of the present invention can provide significant strength advantages to the product (eg, wallboard) in which they are used. Because starch contains glucose monomers containing three hydroxyl groups, starch provides many sites for hydrogen bonding with gypsum crystals. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the molecular size of the pregelatinized, partially hydrolysed starch produced according to embodiments of the present invention provides optimal mobility of the starch molecules and allows the starch molecules to cluster around the gypsum crystals, which promotes good binding of the starch to the gypsum crystals and strengthens the resulting crystalline gypsum matrix, for example, through the formation of hydrogen bonds.

[0076] Обычные прежелатинизированные крахмалы, полученные согласно другому способу, а не способом, который описан в настоящем документе, например, имеющие вязкости за пределами среднего диапазона, которые будут иметь либо более длинные цепи и более высокую молекулярную массу (вязкость, которая слишком высокая), либо более короткие цепи и более низкие молекулярные массы (вязкость, которая слишком низкая), соответственно, не обеспечивают такое же сочетание преимуществ. Кроме того, полагают, что с точки зрения эффективности крахмала, когда молекулы крахмала в достаточной мере связываются с кристаллами гипса, дополнительное количество крахмала не добавляет значительного преимущества, поскольку кристаллы уже связаны, так что отсутствуют какие-либо дополнительные участки в гипсовых кристаллах, с которыми крахмал может склеиваться или связываться. Соответственно, благодаря оптимальному связыванию кристаллов гипса и молекул прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, прочность кристаллической гипсовой матрицы увеличивается, при этом требуется меньшее количество крахмала для обеспечения такой прочности по сравнению с обычными крахмалами. Авторы изобретения обнаружили, что молекулы растворенного крахмала, например, с вязкостью в среднем диапазоне (что означает молекулярную массу крахмала в среднем диапазоне) обеспечивают оптимальную подвижность молекул крахмала, что позволяет молекулам крахмала сгруппироваться с кристаллами гипса и способствует хорошему водородному связыванию крахмала и гипса и прочности сердечника согласно некоторым вариантам реализации изобретения. [0076] Conventional pregelatinized starches prepared according to a method other than the method described herein, for example, having viscosities outside the average range, which will either have longer chains and a higher molecular weight (viscosity that is too high) , or shorter chains and lower molecular weights (viscosities that are too low), respectively, do not provide the same combination of benefits. In addition, it is believed that in terms of starch effectiveness, when the starch molecules are sufficiently bound to the gypsum crystals, the additional amount of starch does not add a significant advantage, since the crystals are already bound, so that there are no additional sites in the gypsum crystals with which starch can stick together or bind. Accordingly, due to the optimal binding of gypsum crystals and pregelatinized partially hydrolyzed starch molecules produced according to embodiments of the present invention, the strength of the crystalline gypsum matrix is increased, while less starch is required to provide such strength compared to conventional starches. The inventors have found that dissolved starch molecules, for example, with a medium range viscosity (meaning a medium range starch molecular weight) provide optimal mobility of the starch molecules, which allows the starch molecules to cluster with gypsum crystals and promotes good hydrogen bonding of starch and gypsum and strength core according to some embodiments of the invention.

[0077] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно некоторым вариантам реализации изобретения, также обеспечивает преимущества в отношении водопотребления. Добавление к гипсовой суспензии обычного прежелатинизированного крахмала требует добавления дополнительного количества воды к гипсовой суспензии для поддержания требуемой степени текучести суспензии. Это связано с тем, что обычный прежелатинизированный крахмал увеличивает вязкость и уменьшает текучесть гипсовой суспензии. Таким образом, применение прежелатинизированного крахмала в обычных системах привело бы к увеличению потребления воды таким образом, что в гипсовой суспензии потребовался бы даже больший избыток воды. [0077] In some embodiments, the pregelatinized partially hydrolysed starch produced in some embodiments also provides water consumption benefits. The addition of conventional pregelatinized starch to a gypsum slurry requires the addition of additional water to the gypsum slurry to maintain the required fluidity of the slurry. This is because conventional pregelatinized starch increases the viscosity and reduces the fluidity of the gypsum slurry. Thus, the use of pregelatinized starch in conventional systems would lead to an increase in water consumption such that an even greater excess of water would be required in the gypsum slurry.

[0078] Удивительно и неожиданно, что прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, в частности, с требуемой вязкостью в среднем диапазоне, требует меньшего количества воды, так что влияние на водопотребление в гипсовой суспензии уменьшается, особенно по сравнению с обычными крахмалами. Кроме того, благодаря эффективности прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения таким образом, что можно использовать меньшее количество крахмала, положительное влияние на водопотребление может быть даже более значительным согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения. Такое более низкое потребление воды обеспечивает значительную эффективность при производстве. Например, избыток воды требует подвод энергии для сушки. При проведении сушки должна быть уменьшена скорость технологической линии. Таким образом, за счет уменьшения количества воды в гипсовой суспензии можно потратить меньше энергоресурсов и уменьшить затраты, а также обеспечить большую производительность. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения увеличение водопотребления гипсовой суспензии меньше, чем увеличение водопотребления, необходимое при применении других крахмалов, таких как прежелатинизированные крахмалы с вязкостью выше 700 сантипуаз (например, примерно 773 сантипуаз), например, полученные другим способом. [0078] Surprisingly and unexpectedly, the pregelatinized partially hydrolyzed starch produced according to the embodiments of the present invention, in particular with the desired viscosity in the middle range, requires less water, so that the impact on water consumption in the gypsum slurry is reduced, especially compared to conventional starches. In addition, due to the effectiveness of the pregelatinized partially hydrolysed starch produced according to the embodiments of the present invention so that less starch can be used, the positive effect on water consumption may be even greater according to some embodiments of the present invention. This lower water consumption provides significant efficiency in production. For example, excess water requires energy input for drying. When drying, the speed of the production line must be reduced. Thus, by reducing the amount of water in the gypsum slurry, it is possible to use less energy and reduce costs, as well as provide greater productivity. In some embodiments, the increase in water demand of the gypsum slurry is less than the increase in water demand required when using other starches, such as pregelatinized starches with a viscosity greater than 700 centipoise (e.g., about 773 centipoise), for example, prepared by a different process.

[0079] Для получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала можно выбрать любой подходящий непрежелатинизированный крахмал при условии, что его достаточно для прежелатинизации и кислотной модификации в экструдере. В настоящем документе, «крахмал» относится к композиции, содержащей крахмальный компонент. По существу, крахмал может представлять собой 100% чистый крахмал или может содержать другие компоненты, например, компоненты, обычно присутствующие в муке, такие как белок и волокно, при условии, что крахмальный компонент составляет по меньшей мере примерно 75% по массе относительно массы крахмальной композиции. Крахмал может быть в форме муки (например, кукурузной муки), содержащей крахмал, например, муки, содержащей по меньшей мере примерно 75% крахмала по массе относительно массы муки, например, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95% и т.п.). В качестве примера, а не для ограничения, крахмал может быть в форме кукурузной муки, содержащей крахмал. [0079] Any suitable non-pregelatinized starch can be selected to make the pregelatinized partially hydrolysed starch, as long as it is sufficient for pregelatinization and acid modification in the extruder. As used herein, "starch" refers to a composition containing a starch component. As such, the starch may be 100% pure starch or may contain other components, for example, components normally found in flour such as protein and fiber, provided that the starch component is at least about 75% by weight based on the mass of the starch. compositions. The starch may be in the form of flour (e.g., cornmeal) containing starch, e.g., flour containing at least about 75% starch by weight based on the weight of the flour, e.g., at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, and the like). By way of example, and not limitation, the starch may be in the form of starch-containing cornmeal.

[0080] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно получить прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, имеющий требуемую растворимость в холодной воде. Обычные методы прежелатинизации включают получение крахмала, растворимого в холодной воде, и в общем требуют варки крахмала в избыточном количестве воды. Однако указанные обычные методы не являются эффективными. Экструзия согласно вариантам реализации настоящего изобретения, обеспечивающая сочетание нагревания и механического сдвига, удивительно и неожиданно представляет собой энергосберегающий способ, который можно использовать для получения в одностадийном процессе прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, имеющего низкое влагосодержание при растворимости в холодной воде. Растворимость в холодной воде определяют как наличие любой степени растворимости в воде при комнатной температуре (примерно 25°C). Было обнаружено, что крахмалы, проявляющие растворимость в холодной воде, могут обеспечивать значительные преимущества в отношении прочности гипсовых продуктов (например, стеновой плиты). Растворимые в холодной воде крахмалы согласно настоящему изобретению имеют растворимость в холодной воде больше примерно 30% и при добавлении к схваченному гипсовому сердечнику могут увеличивать прочность гипсового сердечника. Растворимость прежелатинизированного крахмала в воде определяют как количество крахмала, которое растворяется в воде комнатной температуры, деленное на общее количество крахмала. [0080] According to some embodiments of the invention, it is possible to obtain a pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention having the desired cold water solubility. Conventional pregelatinization methods involve making starch soluble in cold water and generally require cooking the starch in excess water. However, these conventional methods are not effective. Extrusion according to embodiments of the present invention, providing a combination of heat and mechanical shear, is surprisingly and unexpectedly an energy-saving method that can be used to produce, in a one-step process, pregelatinized partially hydrolyzed starch having a low moisture content with cold water solubility. Solubility in cold water is defined as having any degree of solubility in water at room temperature (about 25°C). It has been found that starches exhibiting cold water solubility can provide significant strength advantages to gypsum products (eg wallboard). The cold water soluble starches of the present invention have a cold water solubility greater than about 30% and, when added to a set gypsum core, can increase the strength of the gypsum core. The solubility of pregelatinized starch in water is defined as the amount of starch that dissolves in room temperature water divided by the total amount of starch.

[0081] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения растворимость в холодной воде прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения составляет от примерно 30% до примерно 100%. Согласно другим вариантам реализации изобретения растворимость в холодной воде экструдированного прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет от примерно 50% до примерно 100%. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения растворимость в холодной воде экструдированного прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала может иметь значения, например, приведенные в таблице 2. В указанной таблице «X» представляет собой диапазон «от примерно [соответствующего значения в верхней строке] до примерно [соответствующего значения в самом левом столбце]». Указанные значения представляют собой растворимость в холодной воде экструдированного прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения (таблица 2). Для простоты представления, следует понимать, что каждое значение представляет собой «примерно» указанное значение. Например, первый «X» в таблице 2 находится в диапазоне «от примерно 30% до примерно 35%». Диапазоны, приведенные в таблице, лежат между начальными и конечными точками и включают указанные точки. [0081] According to some embodiments of the invention, the cold water solubility of the pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention is from about 30% to about 100%. In other embodiments, the cold water solubility of the extruded pregelatinized partially hydrolyzed starch is from about 50% to about 100%. According to embodiments of the present invention, the cold water solubility of the extruded pregelatinized partially hydrolyzed starch may have the values shown in Table 2, for example. leftmost column]. These values represent the cold water solubility of the extruded pregelatinized partially hydrolysed starch prepared according to the embodiments of the present invention (Table 2). For ease of presentation, it should be understood that each value is "about" the specified value. For example, the first "X" in Table 2 is in the range "about 30% to about 35%." The ranges shown in the table are between the start and end points and include the specified points.

Таблица 2table 2

Начальное значение диапазона растворимости в холодной воде (%)Initial value of cold water solubility range (%) Конечное значение диапазона растворимости в холодной воде (%)Final value of cold water solubility range (%) 30thirty 3535 4040 4545 50fifty 5555 6060 6565 7070 7575 8080 8585 9090 9595 3535 XX 4040 XX XX 4545 XX XX XX 50fifty XX XX XX XX 5555 XX XX XX XX XX 6060 XX XX XX XX XX XX 6565 XX XX XX XX XX XX XX 7070 XX XX XX XX XX XX XX XX 7575 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 8080 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 8585 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9090 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9595 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 100100 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

[0082] Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что сочетание механической и тепловой энергии в процессе экструзии отвечает за растворимость в холодной воде прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Полагают, что когда крахмал подвергается экструзии, водородные связи между молекулами крахмала разрушаются. При растворении экструдированного крахмала в воде крахмал образует водородные связи с молекулами воды. После процесса прежелатинизации молекулы экструдированного прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала могут образовывать водородные связи с кристаллами гипса, придавая, таким образом, большую прочность гипсовому продукту. Соответственно, поскольку крахмалы, проявляющие растворимость в холодной воде, улучшают прочность гипсовой стеновой плиты, требуется меньшее количество крахмала по сравнению с обычными крахмалами. [0082] While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that a combination of mechanical and thermal energy during the extrusion process is responsible for the cold water solubility of the pregelatinized partially hydrolysed starch produced according to embodiments of the present invention. It is believed that when starch is extruded, the hydrogen bonds between starch molecules are broken. When extruded starch is dissolved in water, starch forms hydrogen bonds with water molecules. After the pregelatinization process, the molecules of the extruded pregelatinized partially hydrolyzed starch can form hydrogen bonds with the gypsum crystals, thus imparting greater strength to the gypsum product. Accordingly, since starches exhibiting cold water solubility improve the strength of the gypsum wallboard, less starch is required compared to conventional starches.

[0083] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вязкость в холодной воде (10% твердой фазы, 25 ºC) прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, измеренная согласно способу Брабендера, описанному в настоящем документе, составляет от примерно 10 BU до примерно 120 BU, например, от примерно 20 BU до примерно 110 BU, от примерно 30 BU до примерно 100 BU, от примерно 40 BU до примерно 90 BU, от примерно 50 BU до примерно 80 BU или от примерно 60 BU до примерно 70 BU. [0083] According to some embodiments, the cold water viscosity (10% solids, 25°C) of the pregelatinized partially hydrolyzed starch, measured according to the Brabender method described herein, is from about 10 BU to about 120 BU, for example, from about 20 BU to about 110 BU, about 30 BU to about 100 BU, about 40 BU to about 90 BU, about 50 BU to about 80 BU, or about 60 BU to about 70 BU.

Применение крахмала, полученного согласно предложенному способу, при изготовлении плитThe use of starch obtained according to the proposed method in the manufacture of boards

[0084] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения плиту (например, гипсовую стеновую плиту) можно изготовить путем получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала посредством смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8 % масс. до примерно 25 % масс., при этом кислоту выбирают из: слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, сильной кислоты в количестве примерно 0,01 % масс. или менее по массе относительно массы крахмала или любой их комбинации. [0084] In some embodiments, a board (e.g., gypsum wallboard) can be made by preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch by mixing at least water, non-pregelatinized starch, and acid to form a wet starch precursor with a moisture content of about 8 wt. up to about 25% wt., while the acid is selected from: a weak acid, which essentially does not form chelates with calcium ions, a strong acid in an amount of about 0.01% wt. or less by weight relative to the weight of starch, or any combination thereof.

[0085] Затем влажное крахмалсодержащее вещество-предшественник подают в экструдер, в котором температура головки составляет от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF), где влажный крахмал подвергают прежелатинизации и кислотной модификации таким образом, что он по меньшей мере частично гидролизуется. Далее прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал можно смешать с по меньшей мере водой и строительным гипсом с получением суспензии, которую затем можно поместить между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции. Далее влажную сборную конструкцию можно разрезать с получением плиты, которую затем высушивают. Схваченный гипсовый сердечник плиты предпочтительно имеет прочность на сжатие большую, чем гипсовый сердечник, изготовленный с применением крахмала, полученного согласно другому способу. [0085] The wet starch precursor is then fed into an extruder in which the die temperature is from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF), where the wet starch is pregelatinized and acid modified so that it at least partially hydrolyzed. The pregelatinized partially hydrolysed starch can then be mixed with at least water and stucco to form a slurry which can then be placed between the first skin sheet and the second skin sheet to form a wet assembly. The wet precast can then be cut to form a slab which is then dried. The seized gypsum core of the board preferably has a compressive strength greater than a gypsum core made using starch prepared according to another method.

[0086] Удивительно и неожиданно, что прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно включить в суспензию в сравнительно низком количестве (твердая фаза/в расчете на твердую фазу) и тем не менее обеспечить значительное повышение прочности плиты. Соответственно, прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно включить в гипсовую суспензию в количестве, составляющем от примерно 0,1% до примерно 10% по массе в расчете на массу штукатурки, например, от примерно 0,5% до примерно 10%. [0086] Surprisingly and unexpectedly, the pregelatinized partially hydrolyzed starch produced according to embodiments of the present invention can be included in a slurry in a relatively low amount (solid/solid basis) and still provide a significant increase in board strength. Accordingly, the pregelatinized, partially hydrolyzed starch produced in accordance with embodiments of the present invention may be included in the gypsum slurry in an amount of from about 0.1% to about 10% by weight based on the weight of the plaster, for example, from about 0.5% to approximately 10%.

[0087] Было обнаружено, что увеличение количества прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, в суспензии выше указанных пределов не улучшает прочность настолько эффективно, поскольку уровни прочности могут отчасти перестать расти при добавлении еще большего количества крахмала согласно некоторым вариантам реализации изобретения. Однако, при необходимости, можно использовать более высокие количества крахмала, особенно когда допускают убывающую отдачу от прочности. [0087] It has been found that increasing the amount of pregelatinized partially hydrolysed starch produced according to embodiments of the present invention in slurry above the above limits does not improve strength as effectively, as strength levels may somewhat stop rising when even more starch is added according to some embodiments of the invention . However, if necessary, higher amounts of starch can be used, especially when diminishing returns on strength are allowed.

[0088] Согласно вариантам реализации настоящего изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал можно добавить к гипсовой суспензии в количестве, например, приведенном ниже в таблицах 3A и 3B. В указанной таблице «X» представляет собой диапазон «от примерно [соответствующего значения в верхней строке] до примерно [соответствующего значения в самом левом столбце]». Указанные значения представляют собой количество крахмала в виде процентного содержания по массе относительно массы штукатурки. Для простоты представления, следует понимать, что каждое значение представляет собой «примерно» указанное значение. Например, первый «X» находится в диапазоне «от примерно 0,1% крахмала по массе относительно массы штукатурки до примерно 0,25% крахмала по массе относительно массы штукатурки.” [0088] In embodiments of the present invention, the pregelatinized partially hydrolysed starch may be added to the gypsum slurry in an amount such as those shown in Tables 3A and 3B below. In said table, "X" is a range "from about [corresponding value in top row] to about [corresponding value in leftmost column]". The indicated values are the amount of starch as a percentage by weight relative to the weight of the plaster. For ease of presentation, it should be understood that each value is "about" the specified value. For example, the first "X" is in the range "from about 0.1% starch by weight based on the weight of the plaster to about 0.25% starch by weight based on the weight of the plaster."

Таблица 3ATable 3A

0,10.1 0,250.25 0,50.5 0,750.75 1,01.0 1,251.25 1,51.5 1,751.75 2,02.0 2,252.25 2,52.5 2,752.75 3,03.0 3,53.5 0,250.25 XX 0,50.5 XX XX 0,750.75 XX XX XX 1,01.0 XX XX XX XX 1,251.25 XX XX XX XX XX 1,51.5 XX XX XX XX XX XX 1,751.75 XX XX XX XX XX XX XX 2,02.0 XX XX XX XX XX XX XX XX 2,252.25 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 2,52.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 2,752.75 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 3,03.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 3,53.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 4,04.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 4,54.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 5,05.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 5,55.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 6,06.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 6,56.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 7,07.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 7,57.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 8,08.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 8,58.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9,09.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9,59.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 10,010.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

Таблица 3BTable 3B

4,04.0 4,54.5 5,05.0 5,55.5 6,06.0 6,56.5 7,07.0 7,57.5 8,08.0 8,58.5 9,09.0 9,59.5 4,54.5 XX 5,05.0 XX XX 5,55.5 XX XX XX 6,06.0 XX XX XX XX 6,56.5 XX XX XX XX XX 7,07.0 XX XX XX XX XX XX 7,57.5 XX XX XX XX XX XX XX 8,08.0 XX XX XX XX XX XX XX XX 8,58.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9,09.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 9,59.5 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 10,010.0 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX

[0089] Таким образом, количество добавленного к суспензии прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, может лежать в диапазоне между любыми из перечисленных выше конечных точек, приведенных в таблицах 3A или 3B, и включает указанные точки. [0089] Thus, the amount of pregelatinized partially hydrolyzed starch added to the slurry, obtained according to embodiments of the present invention, may range between and include any of the above endpoints given in Tables 3A or 3B.

[0090] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно добавить в суспензию в комбинации с другими крахмалами для различных применений. Например, в случае гипсовой стеновой плиты, описанной ниже, прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно объединить с другими крахмалами для усиления как прочности сердечника, так и связи бумага-сердечник, в частности, если допускается некоторое увеличение водопотребления. [0090] According to some embodiments of the invention, the pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to the embodiments of the present invention can be added to the suspension in combination with other starches for various applications. For example, in the case of the gypsum wallboard described below, the pregelatinized partially hydrolyzed starch made according to embodiments of the present invention can be combined with other starches to enhance both core strength and paper-core bond, particularly if some increase in water consumption is to be tolerated.

[0091] Таким образом, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения гипсовая суспензия может включать один или более прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, а также один или более других типов крахмалов. Другие крахмалы могут включать, например, прежелатинизированные крахмалы с вязкостью ниже 20 сантипуаз и/или выше 700 сантипуаз. Одним из примеров является прежелатинизированный кукурузный крахмал (например, с вязкостью выше 700 сантипуаз, например, примерно 773 сантипуаз). Другие крахмалы также могут быть в форме, например, непрежелатинизированных крахмалов, таких как крахмалы, модифицированные кислотой, а также алкилированных крахмалов, например, этилированных крахмалов, которые не являются желатинизированными, и т.п. Перед добавлением в гипсовую суспензию комбинацию крахмалов можно предварительно перемешать (например, в сухой смеси, необязательно с другими компонентами, такими как штукатурка и т.п., или во влажной смеси с другими влажными ингредиентами) или их можно добавлять в гипсовую суспензию по одному за раз или в любой их вариации. Можно использовать любую подходящую пропорцию прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, и другого крахмала. [0091] Thus, according to some embodiments of the present invention, the gypsum slurry may include one or more pregelatinized, partially hydrolysed starch obtained according to embodiments of the present invention, as well as one or more other types of starches. Other starches may include, for example, pregelatinized starches with viscosities below 20 centipoise and/or above 700 centipoise. One example is pregelatinized corn starch (eg, with a viscosity greater than 700 centipoise, eg, about 773 centipoise). Other starches may also be in the form of, for example, non-pregelatinized starches, such as acid-modified starches, as well as alkylated starches, for example, ethylated starches, which are not gelled, and the like. Before being added to the gypsum slurry, the combination of starches may be premixed (e.g., in a dry mix, optionally with other components such as plaster, etc., or wet mixed with other wet ingredients), or they may be added to the gypsum slurry one at a time. once or in any of their variations. You can use any suitable proportion of pregelatinized partially hydrolyzed starch, obtained according to variants of implementation of the present invention, and other starch.

[0092] Например, крахмалистость прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, в виде процента от общего содержания крахмала, добавленного к гипсовой суспензии, может составлять, например, по меньшей мере примерно 10% по массе, например, по меньшей мере примерно 20%, по меньшей мере примерно 30%, по меньшей мере примерно 40%, по меньшей мере примерно 50%, по меньшей мере примерно 60%, по меньшей мере примерно 70%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 99%, по меньшей мере примерно 100% или лежать в любом диапазоне между указанными значениями. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения отношение прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, к другому крахмалу может составлять примерно 25:75, примерно 30:70, примерно 35:65, примерно 50:50, примерно 65:35, примерно 70:30, примерно 75:25 и т.п. [0092] For example, the starch content of the pregelatinized partially hydrolyzed starch produced according to embodiments of the present invention, as a percentage of the total starch content added to the gypsum slurry, may be, for example, at least about 10% by weight, for example, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 99%, at least about 100%, or any range between the indicated values. According to some embodiments of the invention, the ratio of pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention to other starch can be about 25:75, about 30:70, about 35:65, about 50:50, about 65:35, about 70 :30, approximately 75:25, etc.

[0093] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения наряду с крахмальным компонентом, суспензию приготавливают таким образом, что она включает воду, штукатурку, пенообразующее вещество (иногда называемое просто «пеной») и другие добавки, при необходимости. Удивительно и неожиданно, что согласно некоторым вариантам реализации изобретения, в частности, вариантам, проявляющим вязкость в среднем диапазоне, было обнаружено, что количество воды, которое необходимо добавить для поддержания текучести суспензии на том же уровне, который был бы без применения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения, меньше, чем увеличение количества воды, необходимого при применении крахмала, полученного согласно другому способу. Штукатурка может быть в форме альфа-полугидрата сульфата кальция, бета-полугидрата сульфата кальция и/или ангидрита сульфата кальция. Штукатурка может быть волокнистой или не волокнистой. Пенообразующее вещество можно включить для формирования распределения воздушных пор внутри непрерывной кристаллической матрицы схваченного гипса. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения пенообразующее вещество содержит основную массовую долю нестабильного компонента и незначительную массовую долю стабильного компонента (например, при объединении нестабильного компонента и смеси стабильного компонента/нестабильного компонента). Такое массовое отношение отношение нестабильного компонента к стабильному компоненту является эффективным для формирования распределения воздушных пор внутри схваченного гипсового сердечника. См., например, патенты США 5643510; 6342284; и 6632550. [0093] In some embodiments, along with the starch component, the slurry is formulated to include water, plaster, foaming agent (sometimes referred to simply as "foam"), and other additives as needed. Surprisingly and unexpectedly, according to some embodiments of the invention, in particular those exhibiting a viscosity in the middle range, it was found that the amount of water that must be added to maintain the fluidity of the suspension at the same level that would be without the use of pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained in the extruder according to embodiments of the present invention is less than the increase in the amount of water required when using starch obtained according to another method. The stucco may be in the form of calcium sulfate alpha hemihydrate, calcium sulfate beta hemihydrate and/or calcium sulfate anhydrite. The plaster may be fibrous or non-fibrous. A blowing agent may be included to form an air pore distribution within the continuous crystalline matrix of the set gypsum. According to some embodiments of the invention, the blowing agent contains a major mass fraction of an unstable component and a minor mass fraction of a stable component (for example, when combining an unstable component and a mixture of a stable component/unstable component). Such a weight ratio, the ratio of the unstable component to the stable component, is effective in forming an air void distribution within the set gypsum core. See, for example, US Pat. Nos. 5,643,510; 6342284; and 6632550.

[0094] Было обнаружено, что подходящее распределение пор и толщина стенки (независимо) могут быть эффективными с точки зрения повышения прочности, особенно плит с более низкой плотностью (например, ниже примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3)). См., например, US 2007/0048490 и US 2008/0090068. Поры, образующиеся при испарении воды, диаметр которых в общем составляет примерно 5 мкм или менее, также способствуют общему распределению пор наряду с упомянутыми выше воздушными порами (пеной). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения объемное отношение пор с размером больше примерно 5 микрон к порам с размером примерно 5 микрон или меньше составляет от примерно 0,5:1 до примерно 9:1, например, от примерно 0,7:1 до примерно 9:1, от примерно 0,8:1 до примерно 9:1, от примерно 1,4:1 до примерно 9:1, от примерно 1,8:1 до примерно 9:1, от примерно 2,3:1 до примерно 9:1, от примерно 0,7:1 до примерно 6:1, от примерно 1,4:1 до примерно 6:1, от примерно 1,8:1 до примерно 6:1, от примерно 0,7:1 до примерно 4:1, от примерно 1,4:1 до примерно 4:1, от примерно 1,8:1 до примерно 4:1, от примерно 0,5:1 до примерно 2,3:1, от примерно 0,7:1 до примерно 2,3:1, от примерно 0,8:1 до примерно 2,3:1, от примерно 1,4:1 до примерно 2,3:1, от примерно 1,8:1 до примерно 2,3:1 и т.п. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения пенообразующее вещество присутствуют в суспензии, например, в количестве менее примерно 0,5% по массе относительно массы штукатурки, например, от примерно 0,01% до примерно 0,5%, от примерно 0,01% до примерно 0,4%, от примерно 0,01% до примерно 0,3%, от примерно 0,01% до примерно 0,2%, от примерно 0,01% до примерно 0,1%, от примерно 0,02% до примерно 0,4%, от примерно 0,02% до примерно 0,3%, от примерно 0,02% до примерно 0,2% и т.п., по массе относительно массы штукатурки. [0094] It has been found that suitable pore distribution and wall thickness (independently) can be effective in terms of increasing strength, especially boards with lower density (for example, below about 35 lb/cu. ft. (about 561 kg/m 3 ) ). See, for example, US 2007/0048490 and US 2008/0090068. Water evaporation pores, which are generally about 5 µm in diameter or less, also contribute to the overall pore distribution along with the air pores (foam) mentioned above. In some embodiments, the volume ratio of pores larger than about 5 microns to pores larger than about 5 microns or less is from about 0.5:1 to about 9:1, for example, from about 0.7:1 to about 9: 1, about 0.8:1 to about 9:1, about 1.4:1 to about 9:1, about 1.8:1 to about 9:1, about 2.3:1 to about 9:1, about 0.7:1 to about 6:1, about 1.4:1 to about 6:1, about 1.8:1 to about 6:1, from about 0.7:1 to about 4:1, from about 1.4:1 to about 4:1, from about 1.8:1 to about 4:1, from about 0.5:1 to about 2.3:1, from about 0 .7:1 to about 2.3:1, about 0.8:1 to about 2.3:1, about 1.4:1 to about 2.3:1, about 1.8:1 to about 2.3:1, etc. In some embodiments, the foaming agent is present in the slurry, for example, in an amount of less than about 0.5% by weight based on the weight of the plaster, for example, from about 0.01% to about 0.5%, from about 0.01% to about 0.4%, from about 0.01% to about 0.3%, from about 0.01% to about 0.2%, from about 0.01% to about 0.1%, from about 0.02% up to about 0.4%, from about 0.02% to about 0.3%, from about 0.02% to about 0.2%, and the like, by weight relative to the weight of the plaster.

[0095] Добавки, такие как ускоритель схватывания (например, ускоритель схватывания влажного гипса, термостойкий ускоритель схватывания, стабилизированный ускоритель схватывания для различных климатических условий) и замедлитель схватывания хорошо известны и могут использоваться согласно некоторым вариантам реализации изобретения. См., например, патенты США 3573947 и 6409825. Согласно некоторым вариантам реализации при включении в изобретение ускорителя схватывания и/или замедлителя схватывания количество каждого указанного ускорителя схватывания и/или замедлителя схватывания в гипсовой суспензии в расчете на твердые вещества может составлять, например, от примерно 0% до примерно 10% по массе относительно массы штукатурки (например, от примерно 0,1% до примерно 10%), например, от примерно 0% до примерно 5% по массе относительно массы штукатурки (например, от примерно 0,1% до примерно 5%). В настоящее изобретение могут быть включены и другие добавки, при необходимости, например, для придания прочности, что позволит получить продукт с более низкой массой и достаточной прочностью, для избежания остаточной деформации, обеспечения прочности сырого материала, например, при размещении продукта на конвейере, движущемся вдоль производственной линии, обеспечения огнестойкости, обеспечения водостойкости и т.п. [0095] Additives such as set accelerator (e.g., wet gypsum set accelerator, heat-resistant set accelerator, stabilized set accelerator for various climatic conditions) and set retarder are well known and can be used according to some embodiments of the invention. See, for example, US Pat. about 0% to about 10% by weight based on the weight of the plaster (e.g., from about 0.1% to about 10%), for example, from about 0% to about 5% by weight, based on the weight of the plaster (for example, from about % to about 5%). Other additives may be included in the present invention, if necessary, for example, to impart strength, which will allow a product with a lower mass and sufficient strength to avoid permanent deformation, ensure the strength of the raw material, for example, when placing the product on a conveyor moving along the production line, flame retardant, waterproof, etc.

[0096] Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения для увеличения текучести суспензия может необязательно содержать по меньшей мере один диспергатор. Подобно прежелатинизированному частично гидролизованному крахмалу, полученному согласно вариантам реализации настоящего изобретения, и другим ингредиентам, диспергаторы могут быть включены в суспензию для формирования сердечника в сухой форме вместе с другими сухими ингредиентами и/или в жидкой форме вместе с другими жидкими ингредиентами. Примеры диспергаторов включают нафталинсульфонаты, такие как полинафталинсульфокислота и ее соли (полинафталинсульфонаты) и производные, которые представляют собой продукты конденсации нафталинсульфокислот и формальдегида; а также поликарбоксилатные диспергаторы, такие как поликарбоксиловые эфиры, например, диспергаторы PCE211, PCE111, 1641, 1641F или PCE типа 2641, например, диспергаторы (BASF) MELFLUX 2641F, MELFLUX 2651F, MELFLUX 1641F, MELFLUX 2500L и COATEX Ethacryl M, которые можно приобрести в компании Coatex, Inc.; и/или лигносульфонаты или сульфированный лигнин. Лигносульфонаты представляют собой водорастворимые анионные полиэлектролиты-полимеры, побочные продукты производства древесной массы с применением сульфитной варки. Одним из примеров лигнина, который можно использовать при практической реализации принципов вариантов настоящего изобретения является Marasperse C-21, который можно приобрести в компании Reed Lignin Inc. [0096] For example, according to some embodiments of the invention, the suspension may optionally contain at least one dispersant to increase fluidity. Like the pregelatinized partially hydrolysed starch prepared according to embodiments of the present invention and other ingredients, dispersants may be included in the core slurry in dry form with other dry ingredients and/or in liquid form with other liquid ingredients. Examples of dispersants include naphthalenesulfonates such as polynaphthalenesulfonic acid and its salts (polynaphthalenesulfonates) and derivatives, which are condensation products of naphthalenesulfonic acids and formaldehyde; as well as polycarboxylate dispersants such as polycarboxylic ethers such as PCE211, PCE111, 1641, 1641F or PCE type 2641 dispersants such as (BASF) MELFLUX 2641F, MELFLUX 2651F, MELFLUX 1641F, MELFLUX 2500L and COATEX Ethacryl M dispersants, which are available at Coatex, Inc.; and/or lignosulfonates or sulfonated lignin. Lignosulfonates are water-soluble anionic polyelectrolyte polymers, by-products of wood pulp production using sulphite pulping. One example of a lignin that can be used in the practice of the principles of the embodiments of the present invention is Marasperse C-21, which is available from Reed Lignin Inc.

[0097] В общем, предпочтительными являются диспергаторы с более низкой молекулярной массой. Предпочтение имеют более низкомолекулярные нафталинсульфонатные диспергаторы, поскольку они обычно характеризуются более низким водопотреблением, чем более высокомолекулярные диспергаторы с более высокой вязкостью. Таким образом, предпочтительными являются молекулярные массы от примерно 3000 до примерно 10000 (например, от примерно 8000 до примерно 10000). В качестве еще одного примера, согласно некоторым вариантам реализации изобретения в случае диспергаторов типа PCE211 молекулярная масса может составлять от примерно 20000 до примерно 60000, при этом указанные диспергаторы проявляют меньшее замедление, чем диспергаторы с молекулярной массой выше 60000. [0097] In general, lower molecular weight dispersants are preferred. Lower molecular weight naphthalenesulfonate dispersants are preferred because they generally have lower water consumption than higher molecular weight, higher viscosity dispersants. Thus, molecular weights from about 3,000 to about 10,000 (eg, from about 8,000 to about 10,000) are preferred. As another example, according to some embodiments of the invention, in the case of dispersants of the PCE211 type, the molecular weight can be from about 20,000 to about 60,000, while these dispersants show less retarding than dispersants with a molecular weight above 60,000.

[0098] Одним из примеров нафталинсульфоната является DILOFLO, который можно приобрести в компании GEO Specialty Chemicals. DILOFLO представляет собой 45% раствор нафталинсульфоната в воде, хотя легкодоступными также являются и другие водные растворы, например, с содержанием твердой фазы в диапазоне от примерно 35% до примерно 55% по массе. Нафталинсульфонаты можно использовать в сухой твердой или порошковой форме, такой как LOMAR D, который можно приобрести, например, в компании GEO Specialty Chemicals. Другим типичным нафталинсульфонатом является DAXAD, который можно приобрести в компании Hampshire Chemical Corp. [0098] One example of a naphthalenesulfonate is DILOFLO, which is available from GEO Specialty Chemicals. DILOFLO is a 45% solution of naphthalenesulfonate in water, although other aqueous solutions are also readily available, for example, with a solids content ranging from about 35% to about 55% by weight. The naphthalenesulfonates can be used in dry solid or powder form, such as LOMAR D, which is available from, for example, GEO Specialty Chemicals. Another typical naphthalene sulfonate is DAXAD, available from Hampshire Chemical Corp.

[0099] При применении диспергатор может быть включен в любом подходящем (твердая фаза/твердая фаза) количестве, таком как, например, от примерно 0,1% до примерно 5% по массе в расчете на массу штукатурки, например, от примерно 0,1% до примерно 4%, от примерно 0,1% до примерно 3%, от примерно 0,2% до примерно 3%, от примерно 0,5% до примерно 3%, от примерно 0,5% до примерно 2,5%, от примерно 0,5% до примерно 2%, от примерно 0,5% до примерно 1,5% и т.п. [0099] When used, the dispersant may be included in any suitable (solid phase/solid phase) amount, such as, for example, from about 0.1% to about 5% by weight based on the weight of the plaster, for example, from about 0, 1% to about 4%, about 0.1% to about 3%, about 0.2% to about 3%, about 0.5% to about 3%, about 0.5% to about 2, 5%, about 0.5% to about 2%, about 0.5% to about 1.5%, and the like.

[0100] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, при необходимости, в суспензию также необязательно могут быть включены одно или более фосфатсодержащих соединений. Например, фосфатсодержащие компоненты, применимые согласно некоторым вариантам реализации изобретения, включают водорастворимые компоненты и могут быть в форме иона, соли или кислоты, а именно, конденсированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит два или более звеньев фосфорной кислоты; солей или ионов конденсированных фосфатов, каждый из которых содержит два или более фосфатных звеньев; и одноосновных солей или одновалентных ионов ортофосфатов, а также водорастворимой ациклической полифосфатной соли. См., например, патенты США 6342284; 6632550; 6815049; и 6822033. [0100] According to some embodiments of the invention, if necessary, one or more phosphate-containing compounds can also optionally be included in the suspension. For example, phosphate-containing components useful according to some embodiments of the invention include water-soluble components and may be in the form of an ion, salt or acid, namely, condensed phosphoric acids, each of which contains two or more units of phosphoric acid; salts or condensed phosphate ions, each containing two or more phosphate units; and monobasic salts or monovalent orthophosphate ions, as well as a water-soluble acyclic polyphosphate salt. See, for example, US Pat. Nos. 6,342,284; 6632550; 6815049; and 6822033.

[0101] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения фосфатные композиции при добавлении могут увеличить прочность сырого материала, устойчивость к остаточной деформации (например, прогибу), способность сохранять размеры и т.п. Можно использовать триметафосфатные соединения, в том числе, например, триметафосфат натрия, триметафосфат калия, триметафосфат лития и триметафосфат аммония. Триметафосфат натрия (STMP) является предпочтительным, хотя подходящими могут быть и другие фосфаты, в том числе, например, тетраметафосфат натрия, гексаметафосфат натрия, содержащий от примерно 6 до примерно 27 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу Nan+2PnO3n+1 где n=6-27, тетрапирофосфат калия, имеющий молекулярную формулу K4P2O7, тринатрий дикалий триполифосфат, имеющий молекулярную формулу Na3K2P3O10, триполифосфат натрия, имеющий молекулярную формулу Na5P3O10, тетрапирофосфат натрия, имеющий молекулярную формулу Na4P2O7, триметафосфат алюминия, имеющий молекулярную формулу Al(PO3)3, кислый пирофосфат натрия, имеющий молекулярную формулу Na2H2P2O7, полифосфат аммония, содержащий от 1000 до 3000 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу (NH4)n+2PnO3n+1, где n=1000-3000, или полифосфорная кислота, содержащая два или более повторяющихся звеньев фосфорной кислоты и имеющая молекулярную формулу Hn+2PnO3n+1, где n составляет два или более. [0101]According to some embodiments of the invention, phosphate compositions, when added, can increase the strength of the raw material, resistance to permanent deformation (eg, deflection), dimensional stability, and the like. Trimetaphosphate compounds may be used, including, for example, sodium trimetaphosphate, potassium trimetaphosphate, lithium trimetaphosphate, and ammonium trimetaphosphate. Sodium trimetaphosphate (STMP) is preferred, although other phosphates may be suitable, including, for example, sodium tetrametaphosphate, sodium hexametaphosphate containing from about 6 to about 27 repeating phosphate units and having the molecular formula Nan+2PnO3n+1 where n=6-27, potassium tetrapyrophosphate having the molecular formula KfourP2O7, trisodium dipotassium tripolyphosphate having the molecular formula Na3K2P3Oten, sodium tripolyphosphate having the molecular formula Na5P3Oten, sodium tetrapyrophosphate having the molecular formula NafourP2O7, aluminum trimetaphosphate having the molecular formula Al(PO3)3, sodium acid pyrophosphate having the molecular formula Na2H2P2O7, an ammonium polyphosphate containing 1000 to 3000 repeating phosphate units and having the molecular formula (NHfour)n+2PnO3n+1, where n=1000-3000, or polyphosphoric acid containing two or more repeating phosphoric acid units and having the molecular formula Hn+2PnO3n+1where n is two or more.

[0102] Согласно некоторым вариантам реализации в настоящее изобретение можно включить фосфат в сухой форме или в форме в воде (например, от примерно 5% до примерно 20% раствор фосфата, например, примерно 10% раствор). При включении в настоящее изобретение фосфат может быть в любом подходящем количестве (твердая фаза/в расчете на твердую фазу), например, от примерно 0,01% до примерно 0,5% по массе в расчете на массу штукатурки, например, от примерно 0,03% до примерно 0,4%, от примерно 0,1% до примерно 0,3% или от примерно 0,12% до примерно 0,4% по массе в расчете на массу штукатурки. [0102] In some embodiments, the present invention may include phosphate in dry form or in water form (eg, about 5% to about 20% phosphate solution, eg, about 10% solution). When included in the present invention, the phosphate may be in any suitable amount (solid/solid basis), for example, from about 0.01% to about 0.5% by weight, based on the weight of the plaster, for example, from about 0 03% to about 0.4%, about 0.1% to about 0.3%, or about 0.12% to about 0.4% by weight based on the weight of the plaster.

[0103] В настоящее изобретение также можно необязательно включить подходящие добавки для получения продукта с установленной степенью огнестойкости и/или водостойкого продукта, в том числе, например, силоксаны (водостойкие); волокна; теплоотводящие добавки, такие как тригидрит алюминия (ATH), гидроксид магния или т.п.; и/или частицы с высоким коэффициентом теплового расширения (например, расширяющиеся до примерно 300% или более от исходного объема при нагревании в течение примерно одного часа при 1560°F (примерно 850 оС)). См., например, находящуюся в процессе одновременного рассмотрения, принадлежащую одному и тому же правообладателю заявку на патент США № 13/400010 (поданную 17 февраля 2012 года), в которой дано описание перечисленных и других ингредиентов. Согласно некоторым вариантам реализации в изобретение включают вермикулит с высоким коэффициентом теплового расширения, хотя можно использовать и другие огнестойкие материалы. Плита какого-либо связанного с пожарами продукта согласно изобретению может иметь показатель теплоизоляции (TI), составляющий примерно 17 минут или больше, например, примерно 20 минут или больше, примерно 30 минут или больше, примерно 45 минут или больше, примерно 60 минут или больше и т.п.; и/или иметь высокотемпературную усадку (при температурах примерно 1560°F (850 °C)), составляющую менее примерно 10% в x-y направлениях и расширение в z-направлении более примерно 20%. При необходимости, огнестойкие или водостойкие добавки можно включить в настоящее изобретение в любом подходящем количестве в зависимости, например, от степени пожарной опасности и т.п. Например, при применении количество огнестойких или водостойких добавок может составлять от примерно 0,5% до примерно 10% по массе относительно массы штукатурки, например, от примерно 1% до примерно 10%, от примерно 1% до примерно 8%, от примерно 2% до примерно 10%, от примерно 2% до примерно 8% по массе относительно массы штукатурки и т.п. [0103] Suitable additives may also optionally be included in the present invention to provide a flame retardant and/or water resistant product, including, for example, siloxanes (water resistant); fibers; heat sink additives such as aluminum trihydrite (ATH), magnesium hydroxide or the like; and/or high thermal expansion particles (eg, expanding to about 300% or more of their original volume when heated for about one hour at 1560°F ( about 850°C)). See, for example, co-pending, same-grant application US Patent Application No. 13/400010 (filed Feb. 17, 2012) for a description of these and other ingredients. In some embodiments, high thermal expansion vermiculite is included in the invention, although other fire resistant materials may be used. A board of any fire related product of the invention may have a Thermal Insulation Index (TI) of about 17 minutes or more, e.g., about 20 minutes or more, about 30 minutes or more, about 45 minutes or more, about 60 minutes or more etc.; and/or have high temperature shrinkage (at temperatures of about 1560°F (850°C)) of less than about 10% in the xy directions and expansion in the z direction of more than about 20%. If necessary, flame retardant or water resistant additives can be included in the present invention in any suitable amount depending on, for example, the degree of fire hazard and the like. For example, when applied, the amount of fire retardant or water resistant additives may be from about 0.5% to about 10% by weight based on the weight of the plaster, for example, from about 1% to about 10%, from about 1% to about 8%, from about 2 % to about 10%, from about 2% to about 8% by weight relative to the weight of the plaster, and the like.

[0104] Согласно некоторым вариантам реализации при включении в настоящее изобретение силоксан предпочтительно добавляют в форме эмульсии. Затем суспензии придают форму и высушивают при условиях, способствующих полимеризации силоксана, с получением высокосшитой силиконовой смолы. К гипсовой суспензии можно добавить катализатор, способствующий полимеризации силоксана и получению высокосшитой силиконовой смолы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения в качестве силоксана можно использовать не содержащий растворителя раствор поли(метилгидросилоксана), продаваемый под наименованием SILRES BS 94 компанией Wacker-Chemie GmbH (Мюнхен, Германия). Этот продукт представляет собой силоксановый раствор, не содержащий воду или растворителей. Предполагают, что согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно использовать от примерно 0,3% до примерно 1,0% BS 94 силоксана в расчете на массу сухих ингредиентов. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения предпочтительно использовать от примерно 0,4% до примерно 0,8% силоксана в расчете на массу сухой штукатурки. [0104] In some embodiments, when included in the present invention, the siloxane is preferably added in the form of an emulsion. The slurries are then shaped and dried under conditions conducive to polymerization of the siloxane to form a highly cross-linked silicone resin. A catalyst can be added to the gypsum slurry to help polymerize the siloxane and produce a highly cross-linked silicone resin. In some embodiments, the solvent-free poly(methylhydrosiloxane) solution sold under the name SILRES BS 94 by Wacker-Chemie GmbH (Munich, Germany) can be used as the siloxane. This product is a siloxane solution containing no water or solvents. It is contemplated that, in some embodiments, from about 0.3% to about 1.0% BS 94 siloxane, based on the weight of dry ingredients, can be used. For example, according to some variants of the invention, it is preferable to use from about 0.4% to about 0.8% siloxane, based on the weight of dry plaster.

[0105] Состав суспензии можно получить при любом подходящем отношении вода/штукатурка, например, от примерно 0,4 до примерно 1,3. Однако поскольку прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, позволяют уменьшить количество воды, которое необходимо добавить в суспензию для введения указанных крахмалов, по сравнению с другими крахмалами (например, обычным прежелатинизированным крахмалом, полученным согласно другому способу), суспензию можно приготовить при входном отношении вода/штукатурка, которое является более низким согласно некоторым вариантам реализации изобретения, чем отношение, обычно применяемое для других крахмалсодержащих гипсовых суспензий, особенно при низкой массе/плотности. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения отношение вода/штукатурка может составлять от примерно 0,4 до примерно 1,1, от примерно 0,4 до примерно 0,9, от примерно 0,4 до примерно 0,85, от примерно 0,45 до примерно 0,85, от примерно 0,55 до примерно 0,85, от примерно 0,55 до примерно 0,8, от примерно 0,6 до примерно 0,9, от примерно 0,6 до примерно 0,85, от примерно 0,6 до примерно 0,8 и т.п. [0105] The composition of the suspension can be obtained at any suitable ratio of water/plaster, for example, from about 0.4 to about 1.3. However, since the pregelatinized partially hydrolysed starches made according to the embodiments of the present invention make it possible to reduce the amount of water that must be added to the suspension for the introduction of these starches, compared with other starches (for example, conventional pregelatinized starch obtained according to another method), the suspension can be prepared at an input water/plaster ratio that is lower, in some embodiments, than that commonly used for other starchy gypsum slurries, especially at low weight/density. For example, in some embodiments, the water/plaster ratio may be from about 0.4 to about 1.1, from about 0.4 to about 0.9, from about 0.4 to about 0.85, from about 0. 45 to about 0.85, about 0.55 to about 0.85, about 0.55 to about 0.8, about 0.6 to about 0.9, about 0.6 to about 0.85 , from about 0.6 to about 0.8, and the like.

[0106] Обшивочные листы можно изготовить из любого подходящего материала и при любой основной массе. Сердечник плиты, изготовленный из суспензии, содержащей прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, предпочтительно обеспечивает достаточную прочность плиты даже с обшивочными листами с более низкой основной массой, такой как, например, менее 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2 (например, от примерно 33 фунтов/1000 кв. футов (примерно 161 г/м2) до 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2)), согласно некоторым вариантам реализации изобретения даже в случае плиты с более низкой массой (например, с плотностью примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3) или ниже). Однако при необходимости, согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно использовать более тяжелые основные массы, например, для дополнительного усиления сопротивления выдергиванию гвоздей или для улучшения обработки, например, для придания требуемых «тактильных» характеристик, подходящих для конечных потребителей. [0106] Sheathing sheets can be made from any suitable material and at any basis weight. A board core made from a slurry containing a pregelatinized partially hydrolyzed starch prepared according to embodiments of the present invention preferably provides sufficient board strength even with skin sheets with a lower basis weight, such as, for example, less than 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 (for example, from about 33 lb/1000 sq. ft (about 161 g/m 2 ) to 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 )) according to some embodiments of the invention even in the case of a board with a lower mass (for example, with a density of about 35 lb/cu. ft (about 561 kg/m 3 ) or less.) However, if necessary, according to some embodiments of the invention, heavier base masses can be used, for example , to further enhance the resistance to pulling nails or to improve the processing, for example, to give the desired "tactile" characteristics suitable for end users.

[0107] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения для усиления прочности (например, прочности при выдергивании гвоздей), особенно в случае плиты с более низкой плотностью, один или оба обшивочных листа могут быть изготовлены из бумаги и иметь основную массу, составляющую, например, по меньшей мере примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2) (например, от примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2) до примерно 65 фунтов/1000 кв. футов (примерно 317 г/м2), от примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2) до примерно 60 фунтов/1000 кв. футов (примерно 293 г/м2), от примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2) до примерно 55 фунтов/1000 кв. футов (примерно 269 г/м2), от примерно 50 фунтов/1000 кв. футов (примерно 244 г/м2) до примерно 65 фунтов/1000 кв. футов (примерно 317 г/м2), от примерно 50 фунтов/1000 кв. футов (примерно 244 г/м2) до примерно 60 фунтов/1000 кв. футов (примерно 293 г/м2) и т.п.). При необходимости, согласно некоторым вариантам реализации изобретения один обшивочный лист (например, «лицевая» сторона бумаги при установке) может иметь упомянутую выше более высокую основную массу, например, для усиления сопротивления выдергиванию гвоздей и улучшения обработки, тогда как другой обшивочный лист (например, «задний» лист при установке плиты) может иметь несколько более низкую основную массу, при необходимости (например, основную массу менее примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2), например, от примерно 33 фунтов/1000 кв. футов (примерно 161 г/м2) до примерно 45 фунтов/1000 кв. футов (примерно 220 г/м2) или от примерно 33 фунтов/1000 кв. футов (примерно 161 г/м2) до примерно 40 фунтов (примерно 18 кг)/1000 кв. футов (примерно 195 г/м2)). [0107] According to some embodiments of the invention, to enhance strength (e.g., nail pull strength), especially in the case of a lower density board, one or both skin sheets can be made of paper and have a basis weight of, for example, at least about 45 pounds/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ) (for example, from about 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ) to about 65 lb/1000 sq. ft (about 317 g/m 2 ), from about 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ) to about 60 lb/1000 sq. ft (about 293 g/m 2 ), from about 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ) to about 55 lb/1000 sq. ft (about 269 g/m 2 ), from about 50 lb/1000 sq. ft (about 244 g/m 2 ) to about 65 lb/1000 sq. ft (about 317 g/m 2 ), from about 50 lb/1000 sq. ft (about 244 g/m 2 ) to about 60 lb/1000 sq. ft (about 293 g/m 2 ), and the like). Optionally, according to some embodiments of the invention, one cover sheet (for example, the "right" side of the paper when installed) may have the higher basis weight mentioned above, for example, to increase resistance to nail pulling and improve processing, while the other cover sheet (for example, "back" sheet when the board is installed) may have a slightly lower basis weight, if necessary (for example, a basis weight of less than about 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ), for example, from about 33 lb/1000 sq. ft (about 161 g/m 2 ) to about 45 lb/1000 sq. ft (about 220 g/m 2 ) or from about 33 lb/1000 sq. ft (about 161 g/m 2 ) to about 40 lb ( about 18 kg)/1000 sq. ft (about 195 g/m 2 )).

[0108] Масса плиты представляет собой функцию толщины. Поскольку плиты обычно изготавливают при варьирующих толщинах, в настоящем изобретении плотность плиты применяют в качестве меры массы плиты. Преимущества прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно оценить с учетом различных плотностей плит, например, примерно 40 фунт/куб. фут (примерно 641 кг/м3) или менее, например, от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 40 фунт/куб. фут (примерно 641 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 37 фунт/куб. фут (примерно 593 кг/м3) и т.п. Однако предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения имеют конкретную пользу при более низких плотностях, когда повышенная прочность, обеспеченная прежелатинизированным частично гидролизованным крахмалом, полученным согласно вариантам реализации настоящего изобретения, предпочтительно позволяет использовать плиту с более низкой массой и с хорошей прочностью и более низким водопотреблением, чем в случае плиты, изготовленной из других крахмалов, полученных согласно другому способу. [0108] The mass of the slab is a function of the thickness. Since boards are typically manufactured in varying thicknesses, the density of the board is used in the present invention as a measure of the mass of the board. The benefits of the pregelatinized partially hydrolysed starch produced in accordance with embodiments of the present invention can be appreciated with regard to different board densities, for example, about 40 lb/cu. ft (about 641 kg/m 3 ) or less, for example, from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 40 lb/cu. ft (about 641 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 37 lb/cu. ft (about 593 kg/m 3 ) and the like. However, the preferred embodiments of the present invention have a particular benefit at lower densities, where the increased strength provided by the pregelatinized partially hydrolysed starch produced according to the embodiments of the present invention preferably allows a lower weight board with good strength and lower water consumption than in the case of a board made from other starches obtained according to a different method.

[0109] Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения плотность плиты может составлять от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3), например, от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 34 фунт/куб. фут (примерно 545 кг/м3), от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 33 фунт/куб. фут (примерно 529 кг/м3), от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 32 фунт/куб. фут (примерно 513 кг/м3), от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 31 фунт/куб. фут (примерно 497 кг/м3), от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 30 фунт/куб. фут (примерно 481 кг/м3), от примерно 20 фунт/куб. фут (примерно 320 кг/м3) до примерно 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 34 фунт/куб. фут (примерно 545 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 33 фунт/куб. фут (примерно 529 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 32 фунт/куб. фут (примерно 513 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 31 фунт/куб. фут (примерно 497 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 30 фунт/куб. фут (примерно 481 кг/м3), от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 34 фунт/куб. фут (примерно 545 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 33 фунт/куб. фут (примерно 529 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 32 фунт/куб. фут (примерно 513 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 31 фунт/куб. фут (примерно 497 кг/м3), от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 30 фунт/куб. фут (примерно 481 кг/м3) или от примерно 24 фунт/куб. фут (примерно 384 кг/м3) до примерно 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3). [0109] For example, according to some embodiments of the invention, the density of the plate can be from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 35 lb/cu. ft (about 561 kg/m 3 ), for example, from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 34 lb/cu. ft (about 545 kg/m 3 ), from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 33 lb/cu. ft (about 529 kg/m 3 ), from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 32 lb/cu. ft (about 513 kg/m 3 ), from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 31 lb/cu. ft (about 497 kg/m 3 ), from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 30 lb/cu. ft (about 481 kg/m 3 ), from about 20 lb/cu. ft (about 320 kg/m 3 ) to about 29 lb/cu. ft (about 465 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 35 lb/cu. ft (about 561 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 34 lb/cu. ft (about 545 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 33 lb/cu. ft (about 529 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 32 lb/cu. ft (about 513 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 31 lb/cu. ft (about 497 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 30 lb/cu. ft (about 481 kg/m 3 ), from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 29 lb/cu. ft (about 465 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 35 lb/cu. ft (about 561 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 34 lb/cu. ft (about 545 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 33 lb/cu. ft (about 529 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 32 lb/cu. ft (about 513 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 31 lb/cu. ft (about 497 kg/m 3 ), from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 30 lb/cu. ft (about 481 kg/m 3 ) or from about 24 lb/cu. ft (about 384 kg/m 3 ) to about 29 lb/cu. foot (approximately 465 kg/m 3 ).

[0110] Прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно добавить в суспензию для обеспечения повышения прочности продукта согласно изобретению, что может быть особенно полезным при более низкой массе/плотности. Например, согласно некоторым вариантам реализации, плита, изготовленная согласно вариантам реализации настоящего изобретения, имеет прочность на сжатие по меньшей мере примерно 400 psi (примерно 2750 кПа) при плотности 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3), как определено согласно способу, описанному в примере 4. Предпочтительно, что согласно различным вариантам реализации изобретения при различных плотностях плиты, приведенных в настоящем документе, можно получить плиту, изготовленную согласно предложенному в изобретении способу, прочность на сжатие которой составляет по меньшей мере примерно 400 psi (примерно 2760 кПа), например, по меньшей мере примерно 450 psi (примерно 3100 кПа), по меньшей мере примерно 500 psi (примерно 3450 кПа), по меньшей мере примерно 550 psi (примерно 3800 кПа), по меньшей мере примерно 600 psi (примерно 4100 кПа), по меньшей мере примерно 650 psi (примерно 4500 кПа), по меньшей мере примерно 700 psi (примерно 4800 кПа), по меньшей мере примерно 750 psi (примерно 5200 кПа), по меньшей мере примерно 800 psi (примерно 5500 кПа), по меньшей мере примерно 850 psi (примерно 5850 кПа), по меньшей мере примерно 900 psi (примерно 6200 кПа), по меньшей мере примерно 950 psi (6550 кПа) или по меньшей мере примерно 1000 psi (примерно 6900 кПа). Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения прочность на сжатие может быть ограничена любыми двумя из перечисленных выше значений. Например, прочность на сжатие может составлять от примерно 450 psi (примерно 3100 кПа) до примерно 1000 psi (например, от примерно 500 psi (примерно 3450 кПа) до примерно 900 psi (примерно 6200 кПа), от примерно 600 psi (примерно 4100 кПа) до примерно 800 psi (примерно 5500 кПа) и т.п.). [0110] Pregelatinized partially hydrolyzed starches made according to embodiments of the present invention can be added to the slurry to provide a strength enhancement to the product of the invention, which may be particularly useful at lower weight/density. For example, in some embodiments, a board made according to embodiments of the present invention has a compressive strength of at least about 400 psi (about 2750 kPa) at a density of 29 lb/cu. ft (about 465 kg/m 3 ), as determined according to the method described in example 4. Preferably, according to various embodiments of the invention at various board densities given herein, a board made according to the proposed invention method can be obtained, strength which is at least about 400 psi (about 2760 kPa), for example, at least about 450 psi (about 3100 kPa), at least about 500 psi (about 3450 kPa), at least about 550 psi (about 3800 kPa), at least about 600 psi (about 4100 kPa), at least about 650 psi (about 4500 kPa), at least about 700 psi (about 4800 kPa), at least about 750 psi (about 5200 kPa ), at least about 800 psi (about 5500 kPa), at least about 850 psi (about 5850 kPa), at least about 900 psi (about 6200 kPa), at least about 950 psi (6550 kPa), or at least about 1000 psi (about 6900 kPa). In addition, according to some embodiments of the invention, the compressive strength may be limited to any two of the values listed above. For example, the compressive strength may be from about 450 psi (about 3100 kPa) to about 1000 psi (for example, from about 500 psi (about 3450 kPa) to about 900 psi (about 6200 kPa), from about 600 psi (about 4100 kPa ) up to about 800 psi (about 5500 kPa), etc.).

[0111] Согласно некоторым вариантам реализации плита, изготовленная согласно изобретению, соответствует протоколам испытаний, изложенным в стандарте ASTM C473-10. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения при отливке плиты с толщиной ½ дюйма (1,27 см), сопротивление выдергиванию гвоздей указанной плиты составляет по меньшей мере примерно 65 фунтов (примерно 30 кг), как определено согласно ASTM C473-10, например, по меньшей мере примерно 68 фунтов (примерно 30 кг), по меньшей мере примерно 70 фунтов (примерно 32 кг), по меньшей мере примерно 72 фунта (примерно 33 кг), по меньшей мере примерно 75 фунтов (примерно 34 кг), по меньшей мере примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) и т.п. Согласно различным вариантам реализации изобретения сопротивление выдергиванию гвоздей может составлять от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 100 фунтов (примерно 45 кг), например, от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 95 фунтов (примерно 43 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 90 фунтов (примерно 41 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 85 фунтов (примерно 39 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 80 фунтов (примерно 36 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 77 фунтов (примерно 35 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до 75 фунтов (примерно 34 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 72 фунтов (примерно 33 кг), от примерно 68 фунтов (примерно 30 кг) до примерно 70 фунтов (примерно 32 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 100 фунтов (примерно 45 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 95 фунтов (примерно 43 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 90 фунтов (примерно 41 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 85 фунтов (примерно 39 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 80 фунтов (примерно 36 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 77 фунтов (примерно 35 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до 75 фунтов (примерно 34 кг), от примерно 70 фунтов (примерно 32 кг) до примерно 72 фунтов (примерно 33 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 100 фунтов (примерно 45 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 95 фунтов (примерно 43 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 90 фунтов (примерно 41 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 85 фунтов (примерно 39 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 80 фунтов (примерно 36 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до примерно 77 фунтов (примерно 35 кг), от примерно 72 фунтов (примерно 33 кг) до 75 фунтов (примерно 34 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 100 фунтов (примерно 45 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 95 фунтов (примерно 43 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 90 фунтов (примерно 41 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 85 фунтов (примерно 39 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 80 фунтов (примерно 36 кг), от 75 фунтов (примерно 34 кг) до примерно 77 фунтов (примерно 35 кг), от примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) до примерно 100 фунтов (примерно 45 кг), от примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) до примерно 95 фунтов (примерно 43 кг), от примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) до примерно 90 фунтов (примерно 41 кг), от примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) до примерно 85 фунтов (примерно 39 кг) или от примерно 77 фунтов (примерно 35 кг) до примерно 80 фунтов (примерно 36 кг). [0111] In some embodiments, a plate made according to the invention complies with the test protocols set forth in ASTM C473-10. For example, in some embodiments of the invention, when casting a ½ inch (1.27 cm) thick board, said board has a nail pull resistance of at least about 65 pounds (about 30 kg) as determined according to ASTM C473-10, e.g. at least about 68 pounds (about 30 kg), at least about 70 pounds (about 32 kg), at least about 72 pounds (about 33 kg), at least about 75 pounds (about 34 kg), at least about 77 pounds (about 35 kg), etc. According to various embodiments of the invention, the resistance to pulling out nails can be from about 68 pounds (about 30 kg) to about 100 pounds (about 45 kg), for example, from about 68 pounds (about 30 kg) to about 95 pounds (about 43 kg), about 68 pounds (about 30 kg) to about 90 pounds (about 41 kg), from about 68 pounds (about 30 kg) to about 85 pounds (about 39 kg), from about 68 pounds (about 30 kg) to about 80 lb (about 36 kg), from about 68 lb (about 30 kg) to about 77 lb (about 35 kg), from about 68 lb (about 30 kg) to 75 lb (about 34 kg), from about 68 lb (about 30 kg) to about 72 pounds (about 33 kg), from about 68 pounds (about 30 kg) to about 70 pounds (about 32 kg), from about 70 pounds (about 32 kg) to about 100 pounds (about 45 kg) , from about 70 pounds (about 32 kg) to about 95 pounds (about 43 kg), from about 70 pounds (n about 32 kg) to about 90 pounds (about 41 kg), from about 70 pounds (about 32 kg) to about 85 pounds (about 39 kg), from about 70 pounds (about 32 kg) to about 80 pounds (about 36 kg ), from about 70 pounds (about 32 kg) to about 77 pounds (about 35 kg), from about 70 pounds (about 32 kg) to 75 pounds (about 34 kg), from about 70 pounds (about 32 kg) to about 72 pounds (about 33 kg), about 72 pounds (about 33 kg) to about 100 pounds (about 45 kg), about 72 pounds (about 33 kg) to about 95 pounds (about 43 kg), from about 72 pounds (about 33 kg) to about 90 pounds (about 41 kg), from about 72 pounds (about 33 kg) to about 85 pounds (about 39 kg), from about 72 pounds (about 33 kg) to about 80 pounds (about 36 kg), from about 72 pounds (about 33 kg) to about 77 pounds (about 35 kg), from about 72 pounds (about 33 kg) to 75 pounds (about 34 kg), from 75 pounds ( 34 kg) to about 100 pounds (about 45 kg), 75 pounds (about 34 kg) to about 95 pounds (about 43 kg), 75 pounds (about 34 kg) to about 90 pounds (about 41 kg), 75 pounds (about 34 kg) to about 85 pounds (about 39 kg), 75 pounds (about 34 kg) to about 80 pounds (about 36 kg), 75 pounds (about 34 kg) to about 77 pounds (about 35 kg), from about 77 pounds (about 35 kg) to about 100 pounds (about 45 kg), from about 77 pounds (about 35 kg) to about 95 pounds (about 43 kg), from about 77 pounds (about 35 kg) ) to about 90 pounds (about 41 kg), from about 77 pounds (about 35 kg) to about 85 pounds (about 39 kg), or from about 77 pounds (about 35 kg) to about 80 pounds (about 36 kg).

[0112] Что касается предела прочности на изгиб, согласно некоторым вариантам реализации изобретения при отливке плиты толщиной ½ дюйма (1,27 см) предел прочности на изгиб указанной плиты оставляет по меньшей мере примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) в направлении обработки (например, по меньшей мере примерно 38 фунтов (примерно 17 кг), по меньшей мере примерно 40 фунтов (примерно 18 кг) и т.д.) и/или по меньшей мере примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) (например, по меньшей мере примерно 110 фунтов (примерно 50 кг), по меньшей мере примерно 112 фунтов (примерно 51 кг) и т.д.) в поперечном направлении, как определено согласно стандарту ASTM C473. Согласно различным вариантам реализации изобретения плита может иметь предел прочности на изгиб в направлении обработки от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 60 фунтов (примерно 27 кг), например, от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 55 фунтов (примерно 25 кг), от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 50 фунтов (примерно 23 кг), от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 45 фунтов (примерно 20 кг), от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 40 фунтов (примерно 18 кг), от примерно 36 фунтов (примерно 16 кг) до примерно 38 фунтов (примерно 17 кг), от примерно 38 фунтов (примерно 17 кг) до примерно 60 фунтов (примерно 27 кг), от примерно 38 фунтов (примерно 17 кг) до примерно 55 фунтов (примерно 25 кг), от примерно 38 фунтов (примерно 17 кг) до примерно 50 фунтов (примерно 23 кг), от примерно 38 фунтов (примерно 17 кг) до примерно 45 фунтов (примерно 20 кг), от примерно 38 фунтов (примерно 17 кг) до примерно 40 фунтов (примерно 18 кг), от примерно 40 фунтов (примерно 18 кг) до примерно 60 фунтов (примерно 27 кг), от примерно 40 фунтов (примерно 18 кг) до примерно 55 фунтов (примерно 25 кг), от примерно 40 фунтов (примерно 18 кг) до примерно 50 фунтов (примерно 23 кг) или от примерно 40 фунтов (примерно 18 кг) до примерно 45 фунтов (примерно 20 кг). Согласно различным вариантам реализации изобретения предел прочности на изгиб в поперечном направлении плиты может составлять от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 130 фунтов (примерно 59 кг), например, от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 125 фунтов (примерно 57 кг), от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 120 фунтов (примерно 54 кг), от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 115 фунтов (примерно 52 кг), от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 112 фунтов (примерно 51 кг), от примерно 107 фунтов (примерно 49 кг) до примерно 110 фунтов (примерно 50 кг), от примерно 110 фунтов (примерно 50 кг) до примерно 130 фунтов (примерно 59 кг), от примерно 110 фунтов (примерно 50 кг) до примерно 125 фунтов (примерно 57 кг), от примерно 110 фунтов (примерно 50 кг) до примерно 120 фунтов (примерно 54 кг), от примерно 110 фунтов (примерно 50 кг) до примерно 115 фунтов (примерно 52 кг), от примерно 110 фунтов (примерно 50 кг) до примерно 112 фунтов (примерно 51 кг), от примерно 112 фунтов (примерно 51 кг) до примерно 130 фунтов (примерно 59 кг), от примерно 112 фунтов (примерно 51 кг) до примерно 125 фунтов (примерно 57 кг), от примерно 112 фунтов (примерно 51 кг) до примерно 120 фунтов (примерно 54 кг) или от примерно 112 фунтов (примерно 51 кг) до примерно 115 фунтов (примерно 52 кг). [0112] With regard to flexural strength, according to some embodiments of the invention, when casting a ½ inch (1.27 cm) thick plate, the flexural strength of said plate leaves at least about 36 pounds (about 16 kg) in the machine direction (for example , at least about 38 pounds (about 17 kg), at least about 40 pounds (about 18 kg), etc.) and/or at least about 107 pounds (about 49 kg) (for example, at least about 110 pounds (about 50 kg), at least about 112 pounds (about 51 kg), etc.) in the transverse direction, as defined according to ASTM C473. According to various embodiments of the invention, the board may have a bending strength in the machine direction from about 36 pounds (about 16 kg) to about 60 pounds (about 27 kg), for example, from about 36 pounds (about 16 kg) to about 55 pounds ( about 25 kg), from about 36 pounds (about 16 kg) to about 50 pounds (about 23 kg), from about 36 pounds (about 16 kg) to about 45 pounds (about 20 kg), from about 36 pounds (about 16 kg) to about 40 pounds (about 18 kg), from about 36 pounds (about 16 kg) to about 38 pounds (about 17 kg), from about 38 pounds (about 17 kg) to about 60 pounds (about 27 kg), about 38 pounds (about 17 kg) to about 55 pounds (about 25 kg), from about 38 pounds (about 17 kg) to about 50 pounds (about 23 kg), from about 38 pounds (about 17 kg) to about 45 lb (about 20 kg), from about 38 lb (about 17 kg) to about 40 lb (about 18 kg), about t about 40 pounds (about 18 kg) to about 60 pounds (about 27 kg), from about 40 pounds (about 18 kg) to about 55 pounds (about 25 kg), from about 40 pounds (about 18 kg) to about 50 pounds (about 23 kg) or from about 40 pounds (about 18 kg) to about 45 pounds (about 20 kg). According to various embodiments of the invention, the flexural strength in the transverse direction of the plate can be from about 107 pounds (about 49 kg) to about 130 pounds (about 59 kg), for example, from about 107 pounds (about 49 kg) to about 125 pounds ( about 57 kg), from about 107 pounds (about 49 kg) to about 120 pounds (about 54 kg), from about 107 pounds (about 49 kg) to about 115 pounds (about 52 kg), from about 107 pounds (about 49 kg) to about 112 pounds (about 51 kg), from about 107 pounds (about 49 kg) to about 110 pounds (about 50 kg), from about 110 pounds (about 50 kg) to about 130 pounds (about 59 kg), about 110 pounds (about 50 kg) to about 125 pounds (about 57 kg), from about 110 pounds (about 50 kg) to about 120 pounds (about 54 kg), from about 110 pounds (about 50 kg) to about 115 pounds (about 52 kg), from about 110 pounds (about 50 kg) to about 11 2 pounds (about 51 kg), from about 112 pounds (about 51 kg) to about 130 pounds (about 59 kg), from about 112 pounds (about 51 kg) to about 125 pounds (about 57 kg), from about 112 pounds (about 51 kg) to about 120 pounds (about 54 kg) or from about 112 pounds (about 51 kg) to about 115 pounds (about 52 kg).

[0113] Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения средняя твердость сердечника плиты может составлять по меньшей мере примерно 11 фунтов (примерно 5 кг), например, по меньшей мере примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг), по меньшей мере примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг), по меньшей мере примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг), по меньшей мере примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг), по меньшей мере примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), по меньшей мере примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), по меньшей мере примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), по меньшей мере примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), по меньшей мере примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), по меньшей мере примерно 21 фунт (примерно 9,5 кг) или по меньшей мере примерно 22 фунта (примерно 10,0 кг), как определено согласно ASTM C473-10. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения твердость сердечника плиты может составлять от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), например, от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг), от примерно 11 фунтов (примерно 5 кг) до примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг), от примерно 12 фунтов (примерно 5,4 кг) до примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг), от примерно 13 фунтов (примерно 5,9 кг) до примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), от примерно 14 фунтов (примерно 6,4 кг) до примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 15 фунтов (примерно 6,8 кг) до примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 16 фунтов (примерно 7,3 кг) до примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 17 фунтов (примерно 7,7 кг) до примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг), от примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 18 фунтов (примерно 8,2 кг) до примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг), от примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг), от примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг) до примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг), от примерно 19 фунтов (примерно 8,6 кг) до примерно 20 фунтов (примерно 9,1 кг), от примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг), от примерно 21 фунта (примерно 9,5 кг) до примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг) или от примерно 22 фунтов (примерно 10,0 кг) до примерно 25 фунтов (примерно 11,3 кг). [0113] In addition, according to some embodiments of the invention, the average hardness of the core of the plate can be at least about 11 pounds (about 5 kg), for example, at least about 12 pounds (about 5.4 kg), at least about 13 lb (about 5.9 kg), at least about 14 lb (about 6.4 kg), at least about 15 lb (about 6.8 kg), at least about 16 lb (about 7.3 kg) , at least about 17 pounds (about 7.7 kg), at least about 18 pounds (about 8.2 kg), at least about 19 pounds (about 8.6 kg), at least about 20 pounds ( about 9.1 kg), at least about 21 pounds (about 9.5 kg), or at least about 22 pounds (about 10.0 kg), as determined according to ASTM C473-10. According to some embodiments of the invention, the hardness of the board core can be from about 11 pounds (about 5 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), for example, from about 11 pounds (about 5 kg) to about 22 pounds (about 10. 0 kg), from about 11 lb (about 5 kg) to about 21 lb (about 9.5 kg), from about 11 lb (about 5 kg) to about 20 lb (about 9.1 kg), from about 11 lb (about 5 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), from about 11 pounds (about 5 kg) to about 18 pounds (about 8.2 kg), from about 11 pounds (about 5 kg) to about 17 lb (about 7.7 kg), from about 11 lb (about 5 kg) to about 16 lb (about 7.3 kg), from about 11 lb (about 5 kg) to about 15 lb (about 6.8 kg) , from about 11 pounds (about 5 kg) to about 14 pounds (about 6.4 kg), from about 11 pounds (about 5 kg) to about 13 pounds (about 5.9 kg), from about 11 pounds (n about 5 kg) to about 12 pounds (about 5.4 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) up to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 18 pounds (about 8, 2 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 17 pounds (about 7.7 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 16 pounds (about 7.3 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 15 pounds (about 6.8 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 14 pounds (about 6.4 kg), from about 12 pounds (about 5.4 kg) to about 13 pounds (about 5.9 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 2 5 pounds (about 11.3 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg) ), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 18 pounds (about 8.2 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 17 pounds (about 7.7 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 16 pounds (about 7.3 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 15 pounds (about 6.8 kg), from about 13 pounds (about 5.9 kg) to about 14 pounds (about 6.4 kg), from about 14 pounds (about 6.4 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 14 pounds (about 6.4 kg ) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 14 pounds (about 6.4 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg) , from about 14 pounds (about 6.4 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 14 pounds (about 6.4 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), from about 14 lb (about 6.4 kg) to about 18 lb (about 8.2 kg), from about 14 lb (about 6.4 kg) to about 17 lb (about 7.7 kg), from about 14 lb (about 6 .4 kg) to about 16 pounds (about 7.3 kg), from about 14 pounds (about 6.4 kg) to about 15 pounds (about 6.8 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) up to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 19 pounds (about 8, 6 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 18 pounds (about 8.2 kg), from about 15 pounds (approx. about 6.8 kg) to about 17 pounds (about 7.7 kg), from about 15 pounds (about 6.8 kg) to about 16 pounds (about 7.3 kg), from about 16 pounds (about 7.3 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 16 pounds (about 7.3 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 16 pounds (about 7.3 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 16 pounds (about 7.3 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 16 pounds (about 7.3 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), about 16 lb (about 7.3 kg) to about 18 lb (about 8.2 kg), about 16 lb (about 7.3 kg) to about 17 lb (about 7.7 kg) ), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), from about 17 pounds (about 7.7 kg) to about 18 pounds (about 8.2 kg), from about 18 lb (about 8.2 kg) to about 25 lb (about 11.3 kg), from about 18 lb (about 8.2 kg) to about 22 lb (about 10.0 kg) ), from about 18 pounds (about 8.2 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 18 pounds (about 8.2 kg) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 18 pounds (about 8.2 kg) to about 19 pounds (about 8.6 kg), from about 19 pounds (about 8.6 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg), from about 19 pounds (about 8.6 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg), from about 19 pounds (about 8.6 kg) to about 21 pounds (about 9.5 kg), from about 19 pounds (about 8.6 kg ) to about 20 pounds (about 9.1 kg), from about 21 pounds (about 9.5 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg d), from about 21 pounds (about 9.5 kg) to about 22 pounds (about 10.0 kg) or from about 22 pounds (about 10.0 kg) to about 25 pounds (about 11.3 kg).

[0114] Благодаря по меньшей мере частично вязкостной характеристике в среднем диапазоне, что позволяет обеспечить некоторые варианты реализации настоящего изобретения, указанные стандарты (например, сопротивление выдергиванию гвоздей, предел прочности на изгиб и твердость сердечника) могут быть выполнены даже в отношении плиты с ультра маленькой плотностью (например, примерно 31 фунт/куб. фут (примерно 497 кг/м3) или менее), как описано в настоящем документе. [0114] Due at least in part to the viscosity characteristic in the middle range, which allows some embodiments of the present invention, these standards (for example, nail pull resistance, flexural strength and core hardness) can be met even with an ultra small board. density (eg, about 31 lb/cu. ft. (about 497 kg/m 3 ) or less) as described herein.

[0115] Авторами изобретения также было обнаружено, что прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, демонстрируют скорости гидратации при заданном повышении температуры (TRS), сопоставимые или превосходящие скорости гидратации обычных прежелатинизированных крахмалов, полученных согласно другому способу. Требуемое время схватывания может зависеть от состава, при этом требуемое время схватывания может быть определено обычным специалистом в данной области техники в зависимости от производственных условий и имеющихся сырьевых материалов. [0115] The inventors have also found that pregelatinized partially hydrolysed starches made according to embodiments of the present invention exhibit hydration rates at a given temperature rise (TRS) comparable to or superior to those of conventional pregelatinized starches made according to another process. The required setting time may depend on the formulation, and the required setting time may be determined by one of ordinary skill in the art depending on the manufacturing conditions and available raw materials.

[0116] Продукт согласно вариантам реализации настоящего изобретения можно получить на обычных производственных линиях. Например, технологии производства плит описаны, например, в патенте США 7364676 и в публикации заявки на патент США 2010/0247937. Короче, в случае гипсовой плиты применяемый способ обычно включает выгрузку обшивочного листа на движущийся конвейер. Поскольку гипсовую плиту обычно получают «лицевой стороной вниз», указанный обшивочный лист представляет собой «лицевой» обшивочный лист согласно таким вариантам реализации изобретения. [0116] The product according to embodiments of the present invention can be obtained on conventional production lines. For example, board manufacturing techniques are described in, for example, US Pat. No. 7,364,676 and US Patent Application Publication 2010/0247937. In short, in the case of gypsum board, the method employed typically involves unloading the sheathing sheet onto a moving conveyor. Since gypsum board is usually produced "face down", said skin sheet is the "face" skin sheet according to such embodiments of the invention.

[0117] Сухие и/или влажные компоненты гипсовой суспензии загружают в смеситель (например, пальчиковый смеситель), где их перемешивают с получением гипсовой суспензии. Смеситель содержит основной блок и нагнетательный трубопровод (например, устройство входной канал-контейнер-воронка, известное в данной области техники, или устройство, описанное в патентах США 6494609 и 6874930). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения нагнетательный трубопровод может включать распределитель суспензии, либо с одним загрузочным отверстием, либо с несколькими загрузочными отверстиями, такой как распределители, описанные в публикации заявки на патент США 2012/0168527 A1 (заявка № 13/341016) и в публикации заявки на патент США 2012/0170403 A1 (заявка № 13/341209), например. Согласно указанным вариантам реализации изобретения при применении распределителя суспензии с несколькими загрузочными отверстиями нагнетательный трубопровод может включать подходящий разделитель потока, такой как разделители, описанные в публикации заявки на патент США 2012/0170403 A1. При необходимости, в нагнетательный трубопровод смесителя (например, во входной канал, как описано, например, в патентах США 5683635 и 6494609) или в основной блок можно добавить пенообразующее вещество. Суспензия, выгружаемая из нагнетательного трубопровода после добавления всех ингредиентов, включая пенообразующее вещество, представляет собой первичную гипсовую суспензию, которая будет формировать сердечник плиты. Такую суспензию для формирования сердечника плиты выгружают на движущийся лицевой обшивочный лист. [0117] The dry and/or wet components of the gypsum slurry are loaded into a mixer (eg, a pin mixer) where they are mixed to form a gypsum slurry. The mixer comprises a main unit and an injection pipeline (for example, an inlet-container-funnel device known in the art, or a device described in US Pat. Nos. 6,494,609 and 6,874,930). In some embodiments, the injection conduit may include a slurry distributor with either a single feed opening or multiple feed openings, such as the distributors described in U.S. Patent Application Publication 2012/0168527 A1 (Application No. 13/341016) and Application Publication No. for US patent 2012/0170403 A1 (application No. 13/341209), for example. In these embodiments, when using a multi-port slurry distributor, the discharge line may include a suitable flow splitter, such as the splitters described in US Patent Application Publication 2012/0170403 A1. If necessary, a blowing agent can be added to the mixer discharge line (eg, inlet, as described, for example, in US Pat. Nos. 5,683,635 and 6,494,609) or in the main unit. The slurry discharged from the discharge line after adding all the ingredients, including the blowing agent, is the primary gypsum slurry that will form the core of the board. Such a slurry for forming a board core is discharged onto a moving face skin sheet.

[0118] Лицевой обшивочный лист может иметь тонкий накрывочный слой в форме сравнительно плотного слоя суспензии. Кроме того, твердые края, как известно в данной области техники, можно сформировать, например, из того же потока суспензии, из которого получают лицевой накрывочный слой. Согласно вариантам реализации изобретения при введении пены в нагнетательный трубопровод поток вторичной гипсовой суспензии можно удалить из блока смесителя для получения плотной суспензии для формирования накрывочного слоя, которую можно затем использовать для получения лицевого накрывочного слоя и твердых краев, как известно в данной области техники. При применении, лицевой накрывочный слой и твердые края обычно помещают на движущийся лицевой обшивочный лист перед нанесением суспензии для формирования сердечника, как правило, перед смесителем. После выгрузки из нагнетательного трубопровода суспензию для формирования сердечника распределяют, при необходимости, поверх лицевого обшивочного листа (необязательно имеющего накрывочный слой) и покрывают вторым обшивочным листом (обычно «задним» обшивочным листом) с получением влажной сборной конструкции в форме слоистой структуры, которая представляет собой заготовку плиты для получения конечного продукта. Второй обшивочный лист может необязательно иметь второй накрывочный слой, который можно сформировать из такой же или другой вторичной (плотной) гипсовой суспензии, как и в случае лицевого накрывочного слоя, если он присутствует. Обшивочные листы можно изготовить из бумаги, волокнистого мата или другого типа материала (например, фольги, пластмассы, стеклянного мата, нетканого материала, такого как смесь целлюлозного и неорганического наполнителя и т.п.). [0118] The face skin sheet may have a thin coating layer in the form of a relatively dense slurry layer. In addition, hard edges, as is known in the art, can be formed, for example, from the same slurry stream from which the top coat is obtained. In embodiments of the invention, when foam is introduced into the injection line, the secondary gypsum slurry stream can be removed from the mixer block to produce a dense slurry to form a skim coat, which can then be used to produce a face skim coat and hard edges, as is known in the art. In use, the top coat and hard edges are typically placed on the moving top cover sheet prior to application of the core slurry, typically prior to the mixer. After being discharged from the injection line, the core-forming slurry is spread, if necessary, over a face skin sheet (optionally having a top layer) and covered with a second skin sheet (usually a "back" skin sheet) to form a wet assembly in the form of a sandwich structure, which is plate blank to obtain the final product. The second skin sheet may optionally have a second cover layer, which may be formed from the same or different recycled (dense) gypsum slurry as the face cover layer, if present. The skin sheets can be made from paper, fibrous mat, or other type of material (eg, foil, plastic, glass mat, non-woven material such as a mixture of cellulose and inorganic filler, etc.).

[0119] Полученную таким образом влажную сборную конструкцию перемещают в секцию формирования, где продукт доводят до требуемой толщины (например, с применением формовочной пластины) и в одну или более ножевых секций, где ее разрезают до требуемой длины. Влажную сборную конструкцию оставляют затвердевать для формирования переплетающейся кристаллической матрицы схваченного гипса, при этом избыток воды удаляют посредством процесса сушки (например, путем перемещения сборной конструкции через обжиговую печь). Удивительно и неожиданно было обнаружено, что плита, полученная согласно изобретению с применением прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, требует значительно меньше времени в процессе сушки из-за низкого водопотребления крахмала. Это является преимуществом, поскольку позволяет уменьшить энергетические затраты. [0119] The thus obtained wet assembly is transferred to a shaping section where the product is brought to the desired thickness (eg using a forming plate) and to one or more knife sections where it is cut to the desired length. The wet precast is allowed to set to form an intertwining crystalline matrix of set gypsum, with excess water removed through a drying process (eg, by moving the precast through a kiln). Surprisingly and unexpectedly, it has been found that the board produced according to the invention using the pregelatinized partially hydrolysed starch obtained according to the embodiments of the present invention requires significantly less time in the drying process due to the low starch water consumption. This is an advantage as it reduces energy costs.

[0120] Кроме того, при производстве гипсовой плиты часто используют вибрацию для удаления из осажденной суспензии больших пор или воздушных карманов. В данной области техники известны все из описанных выше стадий, а также процессы и оборудование для осуществления указанных стадий. [0120] In addition, in the manufacture of gypsum board, vibration is often used to remove large pores or air pockets from the deposited slurry. All of the steps described above are known in the art, as well as processes and equipment for carrying out said steps.

[0121] Прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно использовать при получении различных продуктов, таких как, например, гипсовая стеновая плита, акустическая (например, потолочная) плитка, шовный герметик, продукты из гипса и целлюлозного волокна, такие как стеновая плита из гипса и древесного волокна и т.п. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения указанный продукт можно изготовить из суспензии согласно вариантам реализации настоящего изобретения. [0121] The pregelatinized partially hydrolyzed starch produced according to embodiments of the present invention can be used in the preparation of various products such as, for example, gypsum wallboard, acoustic (e.g., ceiling) tiles, joint sealant, gypsum and cellulose fiber products, such as as gypsum and wood fiber wallboard, etc. According to some embodiments of the invention, the specified product can be made from a suspension according to embodiments of the present invention.

[0122] По существу, прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения, может оказывать положительный эффект, как описано в настоящем документе, в продукте, не относящемся к оклеенной бумагой гипсовой плите согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Например, прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал, полученный согласно вариантам реализации настоящего изобретения, можно использовать в обтянутых матами продуктах (например, тканевых), в которых обшивочные листы плиты находятся в форме волокнистых матов. Такие маты могут необязательно иметь верхний слой для уменьшения водопроницаемости. Другие ингредиенты, которые можно использовать для получения такого обтянутого матом продукта, а также материалы для изготовления волокнистых матов и способы производства, обсуждаются, например, в патенте США 8070895, а также в публикации заявки на патент США 2009/0247937. [0122] As such, the pregelatinized partially hydrolysed starch produced in the extruder according to the embodiments of the present invention can have a beneficial effect as described herein in a non-papered gypsum board product according to the embodiments of the present invention. For example, the pregelatinized partially hydrolyzed starch produced according to embodiments of the present invention can be used in mat-covered products (eg, fabrics) in which board skin sheets are in the form of fibrous mats. Such mats may optionally have a top layer to reduce water permeability. Other ingredients that can be used to make such a mat-covered product, as well as fibrous mat materials and manufacturing methods, are discussed in, for example, US Pat.

[0123] Кроме того, продукт, изготовленный из гипса и целлюлозы, может быть в форме целлюлозных частиц (например, древесных волокон), гипса, прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно вариантам реализации настоящего изобретения, и других ингредиентов (например, водостойких добавок, таких как силоксаны), при необходимости. Другие ингредиенты и способы производства обсуждаются, например, в патентах США 4328178; 4239716; 4392896; 4645548; 5320677; 5817262; и 7413603. [0123] In addition, the product made from gypsum and cellulose may be in the form of cellulose particles (e.g., wood fibers), gypsum, pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to embodiments of the present invention, and other ingredients (e.g., water-resistant additives, such as siloxanes), if necessary. Other ingredients and methods of manufacture are discussed in, for example, US Pat. Nos. 4,328,178; 4239716; 4392896; 4645548; 5320677; 5817262; and 7413603.

Иллюстративные примеры вариантов реализации изобретенияIllustrative examples of embodiments of the invention

[0124] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложенный способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала включает: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс.; (b) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF). [0124] According to one embodiment of the invention, the proposed method of obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch includes: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a weak acid that does not substantially form chelates with calcium ions, to obtain a wet starch-containing substance - precursor with a moisture content of about 8% of the mass. up to about 25% wt.; (b) feeding said wet starch precursor into an extruder; and (c) pregelatinizing and acid modifying the wet starch precursor in an extruder at a die temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF).

[0125] Согласно другому варианту реализации изобретения давление внутри экструдера составляет по меньшей мере примерно 2000 psi (примерно 13800 кПа). [0125] According to another embodiment of the invention, the pressure inside the extruder is at least about 2000 psi (about 13800 kPa).

[0126] Согласно другому варианту реализации изобретения растворимость в холодной воде прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала больше примерно 50%. [0126] In another embodiment, the cold water solubility of the pregelatinized partially hydrolyzed starch is greater than about 50%.

[0127] Согласно другому варианту реализации изобретения вязкость в холодной воде (10% твердой фазы, 25 ºC) прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет от примерно 10 единиц Брабендера (BU) до примерно 120 BU. [0127] In another embodiment, the cold water (10% solids, 25°C) viscosity of the pregelatinized partially hydrolysed starch is from about 10 Brabender units (BU) to about 120 BU.

[0128] Согласно другому варианту реализации изобретения вязкостная характеристика прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз при измерении вязкости при воздействии на крахмал условий согласно способу VMA. [0128] According to another embodiment of the invention, the viscosity characteristic of the pregelatinized partially hydrolyzed starch is from about 20 centipoise to about 700 centipoise when measuring the viscosity when exposed to starch conditions according to the VMA method.

[0129] Согласно другому варианту реализации изобретения вязкость (10% твердой фазы, 93 ºC) прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет от примерно 5 BU до примерно 33 BU. [0129] According to another embodiment of the invention, the viscosity (10% solids, 93 ºC) of the pregelatinized partially hydrolyzed starch is from about 5 BU to about 33 BU.

[0130] Согласно другому варианту реализации изобретения слабая кислота, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, содержит квасцы. [0130] According to another embodiment of the invention, a weak acid that does not substantially form chelates with calcium ions contains alum.

[0131] Согласно другому варианту реализации изобретения для получения влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в смесь добавляют винную кислоту. [0131] According to another embodiment of the invention, tartaric acid is added to the mixture to form a wet starch precursor.

[0132] Согласно другим вариантам реализации изобретения количество слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, составляет от примерно 0,5% масс. до примерно 5% масс. по массе относительно массы крахмала. [0132] According to other embodiments of the invention, the amount of a weak acid, which essentially does not form chelates with calcium ions, is from about 0.5% of the mass. up to about 5% of the mass. by weight relative to the weight of starch.

[0133] Согласно другому варианту реализации изобретения влагосодержание влажного крахмала составляет от примерно 10% масс. до примерно 20% масс. по массе относительно массы крахмалсодержащего вещества-предшественника. [0133] According to another embodiment of the invention, the moisture content of wet starch is from about 10% of the mass. up to about 20% of the mass. by weight relative to the weight of the starch-containing precursor substance.

[0134] Согласно другому варианту реализации изобретения прежелатинизация и кислотная модификация происходит в экструдере при температуре головки, составляющей от по меньшей мере примерно 175 ºC (примерно 350 ºF) до примерно 205 ºC (примерно 400 ºF). [0134] According to another embodiment of the invention, pregelatinization and acid modification occurs in the extruder at a die temperature of at least about 175 ºC (about 350 ºF) to about 205 ºC (about 400 ºF).

[0135] Согласно другому варианту реализации изобретения выход прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет по меньшей мере примерно 100 кг/час в экструдере. [0135] According to another embodiment of the invention, the output of pregelatinized partially hydrolyzed starch is at least about 100 kg/hour in the extruder.

[0136] Согласно другому варианту реализации изобретения прежелатинизация и кислотная модификация происходит в течение менее примерно 5 минут. [0136] In another embodiment, pregelatinization and acid modification occur in less than about 5 minutes.

[0137] Согласно другому варианту реализации изобретения прежелатинизация и кислотная модификация происходит в течение менее примерно 1 минуты. [0137] According to another embodiment of the invention, pregelatinization and acid modification occur within less than about 1 minute.

[0138] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ не включает стадию очистки прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала. [0138] According to another embodiment of the invention, the proposed method does not include the stage of purification of pregelatinized partially hydrolyzed starch.

[0139] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ не включает стадию нейтрализации прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала. [0139] According to another embodiment of the invention, the proposed method does not include the step of neutralizing the pregelatinized partially hydrolyzed starch.

[0140] Согласно другому варианту реализации изобретения степень желатинизирования прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет по меньшей мере примерно 70%. [0140] According to another embodiment of the invention, the degree of gelatinization of the pregelatinized partially hydrolyzed starch is at least about 70%.

[0141] Согласно другому варианту реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал получают согласно вариантам реализации настоящего изобретения. [0141] According to another embodiment of the invention, pregelatinized partially hydrolyzed starch is obtained according to embodiments of the present invention.

[0142] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала включает: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс., при этом сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,05% масс. или менее по массе относительно массы крахмала; (b) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмала в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF). [0142] According to another embodiment of the invention, the proposed method for obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch includes: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8% of the mass. up to about 25% wt., while the strong acid is present in an amount of about 0.05% wt. or less by weight relative to the weight of starch; (b) feeding said wet starch precursor into an extruder; and (c) pregelatinization and acid modification of the wet starch in an extruder at a die temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF).

[0143] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала включает: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс., при этом сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,01% масс. или менее по массе относительно массы крахмала; (b) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмала в экструдере при температуре головки от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF). [0143] According to another embodiment of the invention, the proposed method for obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch includes: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8% of the mass. up to about 25% wt., while the strong acid is present in an amount of about 0.01% wt. or less by weight relative to the weight of starch; (b) feeding said wet starch precursor into an extruder; and (c) pregelatinization and acid modification of the wet starch in an extruder at a die temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF).

[0144] Согласно другому варианту реализации изобретения pKa сильной кислоты составляет примерно -1,7 или менее. [0144] According to another embodiment of the invention, the pKa of a strong acid is about -1.7 or less.

[0145] Согласно другому варианту реализации изобретения сильная кислота представляет собой серную кислоту, азотную кислоту, соляную кислоту или любую их комбинацию. [0145] In another embodiment, the strong acid is sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or any combination thereof.

[0146] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ изготовления плиты включает: (a) получение прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала путем (i) смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс., при этом кислоту выбирают из группы, состоящей из: (1) слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, (2) сильной кислоты в количестве примерно 0,05% масс. или менее по массе относительно массы крахмала или (3) любой их комбинации; (ii) подачи влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (iii) прежелатинизации и кислотной модификации влажного крахмала в экструдере с головкой при температуре от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF); (b) смешивание желатинизованного и частично гидролизованного крахмала с по меньшей мере водой и строительным гипсом с получением суспензии; (c) размещение суспензии между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции; (d) разрезание влажной сборной конструкции с получением плиты; и (e) сушку плиты. [0146] According to another embodiment of the invention, the proposed method of manufacturing board includes: (a) obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch by (i) mixing at least water, non-pregelatinized starch and acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of about 8% of the mass . up to about 25% wt., while the acid is selected from the group consisting of: (1) a weak acid that essentially does not form chelates with calcium ions, (2) a strong acid in an amount of about 0.05% of the mass. or less by weight relative to the weight of starch or (3) any combination thereof; (ii) supplying the wet starch precursor to the extruder; and (iii) pregelatinization and acid modification of the wet starch in a die extruder at a temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF); (b) mixing the gelled and partially hydrolyzed starch with at least water and stucco to form a slurry; (c) placing the slurry between the first cover sheet and the second cover sheet to form a wet assembly; (d) cutting the wet assembly to form a slab; and (e) drying the board.

[0147] Согласно другому варианту реализации изобретения сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,01% масс. или менее по массе относительно массы крахмала. [0147] According to another embodiment of the invention, a strong acid is present in an amount of about 0.01% of the mass. or less by weight relative to the weight of starch.

[0148] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ изготовления плиты включает (a) получение прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала путем (i) смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс.; (ii) подачи влажного крахмала в экструдер; и (iii) прежелатинизации и кислотной модификации влажного крахмала в экструдере с головкой при температуре от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF); (b) смешивание прежелатинизированного и частично гидролизованного крахмала с по меньшей мере водой и строительным гипсом с получением суспензии; (c) размещение суспензии между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции; (d) разрезание влажной сборной конструкции с получением плиты; и (e) сушку плиты. [0148] According to another embodiment of the invention, the proposed method for making board includes (a) obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch by (i) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a weak acid that does not substantially chelate with calcium ions, to obtain a wet starch-containing substance precursor with a moisture content of about 8% of the mass. up to about 25% wt.; (ii) feeding wet starch to an extruder; and (iii) pregelatinization and acid modification of the wet starch in a die extruder at a temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF); (b) mixing the pregelatinized and partially hydrolysed starch with at least water and stucco to form a slurry; (c) placing the slurry between the first cover sheet and the second cover sheet to form a wet assembly; (d) cutting the wet assembly to form a slab; and (e) drying the board.

[0149] Согласно другому варианту реализации изобретения предложенный способ изготовления плиты включает: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от примерно 8% масс. до примерно 25% масс., при этом сильная кислота присутствует в количестве примерно 0,05% масс. или менее по массе относительно массы крахмала; (ii) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и (iii) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмала в экструдере с головкой при температуре от примерно 150 ºC (примерно 300 ºF) до примерно 210 ºC (примерно 410 ºF); (b) смешивание прежелатинизированного и частично гидролизованного крахмала с по меньшей мере водой и строительным гипсом с получением суспензии; (c) размещение суспензии между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции; (d) разрезание влажной сборной конструкции с получением плиты; и (e) сушку плиты. [0149] According to another embodiment of the invention, the proposed method for manufacturing a plate includes: (a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid to obtain a wet starch-containing precursor substance with a moisture content of from about 8% of the mass. up to about 25% wt., while a strong acid is present in an amount of about 0.05% wt. or less by weight relative to the weight of starch; (ii) feeding said wet starch precursor into an extruder; and (iii) pregelatinization and acid modification of the wet starch in a die extruder at a temperature of from about 150 ºC (about 300 ºF) to about 210 ºC (about 410 ºF); (b) mixing the pregelatinized and partially hydrolysed starch with at least water and stucco to form a slurry; (c) placing the slurry between the first cover sheet and the second cover sheet to form a wet assembly; (d) cutting the wet assembly to form a slab; and (e) drying the board.

[0150] Согласно другому варианту реализации изобретения сильная кислота присутствует в количестве, составляющем примерно 0,01% масс. или менее по массе относительно массы крахмала. [0150] According to another embodiment of the invention, the strong acid is present in an amount of about 0.01% of the mass. or less by weight relative to the weight of starch.

[0151] Согласно другому варианту реализации изобретения схваченный гипсовый сердечник имеет прочность на сжатие большую, чем схваченный гипсовый сердечник, изготовленный с применением крахмала, полученного согласно другому способу. [0151] According to another embodiment of the invention, the set gypsum core has a compressive strength greater than a set gypsum core made using starch obtained according to another method.

[0152] Согласно другому варианту реализации изобретения при добавлении к суспензии степень желатинизирования прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала составляет по меньшей мере примерно 70%, при этом дополнительная желатинизация происходит на стадии сушки. [0152] According to another embodiment of the invention, when added to the suspension, the degree of gelatinization of the pregelatinized partially hydrolyzed starch is at least about 70%, with additional gelatinization occurring during the drying stage.

[0153] Согласно другому варианту реализации изобретения прежелатинизированный частично гидролизованный крахмал является полностью желатинизированным при добавлении к суспензии. [0153] According to another embodiment of the invention, the pregelatinized partially hydrolysed starch is fully gelatinized when added to the suspension.

[0154] Согласно другому варианту реализации изобретения прочность на сжатие плиты составляет по меньшей мере примерно 400 psi (примерно 2760 кПа) (2800 кПа) при плотности 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3). [0154] According to another embodiment of the invention, the compressive strength of the board is at least about 400 psi (about 2760 kPa) (2800 kPa) at a density of 29 lb/cu. foot (approximately 465 kg/m 3 ).

[0155] Согласно другому варианту реализации изобретения твердость сердечника плиты составляет по меньшей мере примерно 11, как определено согласно ASTM C473-10. [0155] In another embodiment, the board core hardness is at least about 11, as determined according to ASTM C473-10.

[0156] Согласно другому варианту реализации изобретения плотность плиты составляет от примерно 21 фунт/куб. фут (примерно 336 кг/м3) до примерно 35 фунт/куб. фут (примерно 561 кг/м3). [0156] According to another embodiment of the invention, the density of the plate is from about 21 lb/cu. ft (about 336 kg/m 3 ) to about 35 lb/cu. ft (about 561 kg/m 3 ).

[0157] Согласно другому варианту реализации изобретения суспензия дополнительно содержит триметафосфат натрия. [0157] According to another embodiment of the invention, the suspension further comprises sodium trimetaphosphate.

[0158] Согласно другому варианту реализации изобретения количество воды, которое необходимо добавить для поддержания текучести суспензии на том же уровне, который был бы без применения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, меньше, чем увеличение количества воды, необходимого при применении прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, полученного согласно другому способу. [0158] According to another embodiment of the invention, the amount of water that must be added to maintain the fluidity of the suspension at the same level that would be without the use of pregelatinized partially hydrolyzed starch is less than the increase in the amount of water required when using pregelatinized partially hydrolyzed starch obtained according to another way.

[0159] Согласно другому варианту реализации изобретения количество крахмала составляет от примерно 0,5% до примерно 10% по массе в расчете на массу штукатурки. [0159] According to another embodiment of the invention, the amount of starch is from about 0.5% to about 10% by weight, based on the weight of the plaster.

[0160] Согласно другому варианту реализации изобретения стеновую плиту получают согласно вариантам реализации настоящего изобретения. [0160] According to another embodiment of the invention, a wallboard is produced according to embodiments of the present invention.

[0161] Следует отметить, что предыдущее описание представляет собой просто примеры вариантов реализации изобретения. Благодаря полноте описания, приведенного в настоящем документе, являются очевидными и другие типичные варианты реализации изобретения. Обычному специалисту в данной области техники также будет понятно, что каждый из указанных вариантов реализации изобретения можно использовать в различных комбинациях с другими вариантами реализации, представленными в настоящем документе. [0161] It should be noted that the previous description is merely examples of embodiments of the invention. Due to the completeness of the description given in this document, other typical embodiments of the invention are obvious. One of ordinary skill in the art will also appreciate that each of these embodiments may be used in various combinations with the other embodiments presented herein.

[0162] Следующие примеры дополнительно иллюстрируют изобретение, но, конечно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем каким бы то ни было образом. [0162] The following examples further illustrate the invention, but, of course, should not be construed as limiting its scope in any way.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

[0163] В настоящем примере проиллюстрировано получение прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов согласно вариантам реализации настоящего изобретения. [0163] This example illustrates the preparation of pregelatinized partially hydrolysed starches according to embodiments of the present invention.

[0164] Для проведения различных испытаний на определенные свойства (например, вязкость, текучесть, прочность) были получены девять прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов, полученных согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Указанные девять предложенных в изобретении крахмалов были исследованы вместе с тремя коммерчески доступными крахмалами. [0164] Nine pregelatinized partially hydrolyzed starches prepared according to embodiments of the present invention were prepared for various tests for certain properties (eg, viscosity, flow, strength). These nine inventive starches were tested along with three commercially available starches.

[0165] Согласно предложенному в изобретении способу получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала влажные крахмалсодержащие вещества-предшественники получали путем смешивания кукурузной муки без зародыша, которую можно приобрести в виде муки из желтой кукурузы CCM 260 в компании Bunge North America (Сент-Луис, Миссури), в количестве 100 кг, варьирующих количеств сульфата алюминия (квасцов), слабой кислоты, которая по существу не образует хелатов с ионами кальция, и/или винной кислоты (менее 20% масс. от общего количества слабых кислот) и варьирующих количеств воды. Влажные крахмалсодержащие вещества-предшественники загружали в одношнековый экструдер, который можно приобрести в виде Advantage 50 в компании American International (Юг Белойт, Иллинойс). В экструдере влажные крахмалсодержащие вещества-предшественники подвергали прежелатинизации и кислотной модификации в одну стадию, так что указанные процессы происходили одновременно. [0165] According to the inventive process for preparing pregelatinized partially hydrolyzed starch, wet starch precursors were obtained by mixing germless cornmeal, which is available as CCM 260 yellow cornmeal from Bunge North America (St. Louis, MO), in an amount of 100 kg, varying amounts of aluminum sulfate (alum), a weak acid that essentially does not form chelates with calcium ions, and/or tartaric acid (less than 20% by weight of the total weak acids) and varying amounts of water. The wet starch precursors were loaded into a single screw extruder, which is available as an Advantage 50 from American International (South Beloit, IL). In the extruder, the wet starch precursors were subjected to pregelatinization and acid modification in one step so that these processes occurred simultaneously.

[0166] Ниже в таблице 4 приведены параметры экструзии кукурузной муки в присутствии кислоты. Продолжительность экструзии (т.е., время прежелатинизации и кислотной модификации) составляло менее 30 секунд. Все процентные содержания рассчитаны на основе общей массы крахмала, за исключением влаги, количество которой рассчитывали на основе общей массы во влажном состоянии, выраженной в виде суммы массы воды, крахмала и других добавок. [0166] Table 4 below shows the extrusion parameters of cornmeal in the presence of acid. The extrusion time (ie, pregelatinization and acid modification time) was less than 30 seconds. All percentages are calculated based on the total weight of starch, except for moisture, which is calculated based on the total wet weight, expressed as the sum of the weight of water, starch and other additives.

[0167] Полученные в результате прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы оценивали по сравнению с обычным прежелатинизированным кукурузным крахмалом с вязкостью 773 сантипуаз, обозначенным как композиция 1A (сравнительная), а также с двумя крахмалами с низким водопотреблением, полученными путем экструзии модифицированных кислотой кукурузных крахмалов, которые можно приобрести в виде Clinton 277 (ADM, Чикаго, Иллинойс) и Caliber 159 (Cargill, Уайзета, Миннесота), обозначенными как композиция 1B (сравнительная) и композиция 1C (сравнительная), соответственно. [0167] The resulting pregelatinized partially hydrolyzed starches were compared to a conventional 773 centipoise pregelatinized corn starch, designated composition 1A (comparative), as well as two low water consumption starches obtained by extrusion of acid-modified corn starches, which can be purchase as Clinton 277 (ADM, Chicago, Illinois) and Caliber 159 (Cargill, Wiseta, MN), designated composition 1B (comparative) and composition 1C (comparative), respectively.

Таблица 4Table 4

ВеществоSubstance Кукурузная мукаCorn flour Масло канолыcanola oil 0,25% масс.0.25% wt. Жидкие квасцыliquid alum 1% масс. - 4% масс.1% wt. - 4% of the mass. Винная кислотаWine acid 0% масс. - 0,3% масс.0% wt. - 0.3% of the mass. Влага в крахмале в процессе экструзииMoisture in starch during extrusion 10% масс. - 20% масс.10% wt. - 20% of the mass. Основной шнек (об/мин)Main auger (rpm) 350350 Скорость загрузочного шнека (об/мин)Loading auger speed (rpm) 14fourteen Температура головки ( ºF)Head temperature (ºF) 350-370
(примерно 177-188 оС)
350-370
(approximately 177-188 about C)
Скорость ножа (об/мин)Knife speed (r/min) 400-1000400-1000

[0168] В процессе экструзии были получены прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, обозначенные как композиции 1D-1L. [0168] During the extrusion process, pregelatinized partially hydrolyzed starches were obtained, designated as compositions 1D-1L.

[0169] Ниже в таблице 5 приведены подробные данные о различных содержаниях влаги для проведения экструзии и содержаниях кислоты в процессе экструзии в случае композиций 1D-1L. Композиции 1D-1H и 1L были получены при влагосодержании 16% масс., тогда как композиции 1I-1K были получены при влагосодержании 13% масс. Композиции 1D-1G и композиции 1I-1L были получены при применении жидких квасцов в количестве, варьирующем от 1% масс. до 4% масс., тогда как композиция 1H содержала жидкие квасцы и винную кислоту. Композиции 1F и 1L были получены с применением одинакового влагосодержания и количества кислоты, но в примере 3 указанные композиции содержали разные количества замедлителя схватывания. [0169] Table 5 below provides details of various extrusion moisture content and extrusion acid content for compositions 1D-1L. Compositions 1D-1H and 1L were obtained at a moisture content of 16 wt. -%, while compositions 1I-1K were obtained at a moisture content of 13% of the mass. Compositions 1D-1G and compositions 1I-1L were obtained using liquid alum in an amount ranging from 1% wt. up to 4% wt., while composition 1H contained liquid alum and tartaric acid. Compositions 1F and 1L were prepared using the same moisture content and amount of acid, but in example 3, these compositions contained different amounts of retarder.

Таблица 5Table 5

КомпозицияComposition ВлагаMoisture КислотаAcid Композиция 1AComposition 1A 16% масс.16% wt. Нет данныхNo data Композиция 1BComposition 1B 19% масс.19% wt. Нет данныхNo data Композиция 1C Composition 1C 19% масс.19% wt. Нет данныхNo data Композиция 1D Composition 1D 16% масс.16% wt. 1% масс. квасцов1% wt. alum Композиция 1E Composition 1E 16% масс.16% wt. 2% масс. квасцов2% wt. alum Композиция 1F Composition 1F 16% масс.16% wt. 3% масс. квасцов3% wt. alum Композиция 1G Composition 1G 16% масс.16% wt. 4% масс. квасцов4% wt. alum Композиция 1H Composition 1H 16% масс.16% wt. 2% масс. квасцов;
0,3% масс. винной кислоты
2% wt. alum;
0.3% wt. tartaric acid
Композиция 1I Composition 1I 13% масс.13% wt. 1% масс. квасцов1% wt. alum Композиция 1J Composition 1J 13% масс.13% wt. 2% масс.2% wt. Композиция 1KComposition 1K 13% масс.13% wt. 3% масс. квасцов3% wt. alum Композиция 1L Composition 1L 16% масс.16% wt. 3% масс. квасцов3% wt. alum

[0170] В примерах 2-4, описанных ниже, испытывали композиции, приведенные в таблице 5, на различные свойства. В примере 2 композиции 1B-1L оценивали в отношении вязкости в амилографических испытаниях. В примере 3 исследовали суспензии, полученные с применением одной из композиций 1A, 1D-1I и 1K-1L, на текучесть, которую оценивали посредством испытания текучести по осадке конуса. Затем полученные данные дополнительно подтверждали путем измерения времени до достижения 50% гидратации суспензий. Такие измерения показали, сколько времени потребовалось для схватывания суспензий. В примере 4 исследовали суспензии, полученные с применением композиций 1A, 1D-1I и 1K, на прочность, которую оценивали путем испытания на сжатие, описанного в настоящем документе. [0170] In examples 2-4 below, the compositions shown in Table 5 were tested for various properties. In Example 2, compositions 1B-1L were evaluated for viscosity in amylographic tests. In Example 3, the slurries prepared using one of the formulations 1A, 1D-1I and 1K-1L were tested for flowability, which was evaluated by a slump flow test. The data obtained were then further confirmed by measuring the time to reach 50% hydration of the suspensions. Such measurements showed how long it took for the suspensions to set. In Example 4, the slurries prepared using Compositions 1A, 1D-1I and 1K were tested for strength, which was evaluated by the compression test described herein.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

[0171] В настоящем примере проиллюстрирована вязкость прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов, полученных в экструдере согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Композиции 1D-1K были исследованы в сравнении с экструдированными коммерчески доступными кислотно-модифицированными крахмалами (композиции 1B-1C), в частности, в отношении изменения вязкости в зависимости от количества кислоты (например, квасцов) и влагосодержания, определяемого уровнем влаги во влажном крахмале, загружаемом через экструдер. [0171] This example illustrates the viscosity of pregelatinized partially hydrolysed starches produced in an extruder according to embodiments of the present invention. Compositions 1D-1K were compared with extruded commercially available acid-modified starches (compositions 1B-1C), in particular in relation to the change in viscosity depending on the amount of acid (for example, alum) and moisture content, determined by the level of moisture in wet starch, loaded through the extruder.

[0172] При подготовке к испытанию исследуемые композиции подмешивали вместе с водой в крахмальную суспензию таким образом, что крахмальные суспензии содержали указанные композиции в количестве 10% масс. Следует отметить, что термин «раствор» применяют, когда крахмал полностью желатинизирован и полностью растворен, а термин «суспензия» применяют в случае, когда крахмал растворился не полностью. Затем каждую композицию испытывали на вязкость при разных температурах с помощью амилографического метода, описанного в настоящем документе. Результаты испытаний графически изображены на фиг. 1 и 2, которые представляют собой амилограммы, позволяющие оценить вязкость прежелатинизированных частично гидролизованных крахмалов при разных температурах путем графического изображения зависимости вязкости (левая ось y) и температуры (правая ось y) от времени (ось x). Кривая изменения температуры проходит над кривой каждой пробы. Для каждой пробы применяли один и тот же профиль температуры. На других кривых показана вязкость крахмалов. [0172] In preparation for the test, the test compositions were mixed together with water into the starch suspension so that the starch suspensions contained these compositions in an amount of 10 wt%. It should be noted that the term "solution" is used when the starch is completely gelatinized and completely dissolved, and the term "suspension" is used when the starch is not completely dissolved. Each composition was then tested for viscosity at various temperatures using the amylographic method described herein. The test results are graphically depicted in FIG. 1 and 2, which are amylograms to evaluate the viscosity of pregelatinized partially hydrolysed starches at different temperatures by plotting viscosity (left y-axis) and temperature (right y-axis) versus time (x-axis). The temperature curve passes over the curve of each sample. The same temperature profile was used for each sample. Other curves show the viscosity of starches.

[0173] Исходная вязкость при 25ºC представляла собой показатель текучести суспензионной системы, содержащей любую из композиций 1B-1K. 25ºC представляет собой температуру, при которой крахмал будет смешиваться со строительным гипсом и другими ингредиентами для изготовления плиты. Кроме того, при этой температуре вязкость крахмала отрицательно коррелирует с текучестью штукатурной суспензии. [0173] the Initial viscosity at 25ºC was an indicator of the fluidity of the suspension system containing any of the compositions 1B-1K. 25ºC is the temperature at which the starch will mix with the stucco and other ingredients to make the board. In addition, at this temperature, the viscosity of starch correlates negatively with the fluidity of the plaster slurry.

[0174] Вязкость на минимуме (93ºC) представляла собой показатель молекулярной массы любой из композиций 1B-1K. При температуре 93ºC молекулы крахмала полностью растворяются в воде. Вязкость растворов крахмала при 93ºC положительно коррелирует с молекулярной массой крахмала, что является результатом частичного гидролиза. [0174] Viscosity at the minimum (93ºC) was an indication of the molecular weight of any of the compositions 1B-1K. At a temperature of 93ºC, starch molecules completely dissolve in water. The viscosity of starch solutions at 93ºC correlates positively with starch molecular weight, which is the result of partial hydrolysis.

[0175] Фиг. 1 представляет собой амилограмму, полученную путем нанесения на график значений вязкости (левая ось y) и температуры (правая ось y) относительно пятидесятиминутного периода времени (ось x). Сравнительные композиции 1B и 1C и предложенные в изобретении композиции 1D-1H, описанные в настоящем документе, подмешивали в крахмальные растворы в количестве 10% по массе в расчете на массу раствора. Для избежания образования комков крахмал добавляли в воду в смесительной чашке смесителя Waring при перемешивании с низкой скоростью в течение 20 секунд. Затем оценивали растворы крахмала с применением вискографа-E (C.W. Brabender® (Брабендер) Instruments, Inc., Юг Хакенсак, Нью-Джерси). Согласно методике измерения вязкости Брабендера, описанной в настоящем документе, вязкость измеряют с помощью вискографа C.W. Brabender, например, вискографа-E, в котором для динамических измерений используют крутящий реактивный момент. Следует отметить, что, как определено в настоящем документе, единицы Брабендера измеряют с применением чашки для проб размером 16 жидких унций (примерно 500 см3) с 700 cmg картриджем со скоростью 75 об/мин. Обычный специалист в данной области техники также легко поймет, что единицы Брабендера можно конвертировать в другие единицы измерения вязкости, такие как сантипуазы (например, спз = BU × 2,1 при применении измерительного 700 cmg картриджа) или единицы Кребса, как описано в настоящем документе. Профили склеивания композиций 1D-1H, экструдированных при 16% масс. влагосодержании показаны на фиг. 1 вместе со сравнительными композициями 1B и 1C. [0175] FIG. 1 is an amylogram obtained by plotting viscosity (left y-axis) and temperature (right y-axis) against a fifty minute time period (x-axis). Comparative compositions 1B and 1C and inventive compositions 1D-1H described herein were mixed into starch solutions in an amount of 10% by weight based on the weight of the solution. To avoid clumping, the starch was added to the water in the mixing cup of the Waring mixer while mixing at low speed for 20 seconds. The starch solutions were then evaluated using Viscograf-E (CW Brabender® (Brabender) Instruments, Inc., South Hackensack, NJ). According to the Brabender viscosity measurement procedure described herein, viscosity is measured using a CW Brabender viscograph, such as Viscograph-E, which uses reactive torque for dynamic measurements. It should be noted that, as defined herein, Brabender units are measured using a 16 fl oz (about 500 cm 3 ) sample cup with a 700 cmg cartridge at 75 rpm. One of ordinary skill in the art will also readily appreciate that Brabender units can be converted to other viscosity units such as centipoise (e.g. cps = BU × 2.1 when using a 700 cmg measuring cartridge) or Krebs units as described herein. . Bonding profiles of compositions 1D-1H extruded at 16% wt. moisture content are shown in Fig. 1 together with comparative compositions 1B and 1C.

[0176] Рассматривая предложенные в изобретении композиции 1D-1H видно, что при увеличении содержания квасцов от 1% масс. до 4% масс. исходная вязкость уменьшалась от 70 единиц Брабендера (BU) до 10 BU, при этом молекулярная масса также уменьшалась. Исходные вязкости и вязкости при 93ºC композиций 1D-1H уменьшались до вязкостей композиций 1B и 1C. Композиции 1B и 1C демонстрировали обычные предельные вязкости крахмалов с низким водопотреблением. [0176] Considering the compositions 1D-1H proposed in the invention, it can be seen that with an increase in the content of alum from 1% of the mass. up to 4% wt. the initial viscosity decreased from 70 Brabender units (BU) to 10 BU, while the molecular weight also decreased. The initial and 93°C viscosities of compositions 1D-1H decreased to the viscosities of compositions 1B and 1C. Compositions 1B and 1C exhibited the usual limiting viscosities of low water consumption starches.

[0177] Результаты исследования композиций 1D-1H, показанные на фиг. 1, демонстрируют, что в процессе экструзии можно обеспечить оптимальную кислотную модификацию. Полученные результаты также показывают, что предложенный в изобретении способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала позволил успешно понизить вязкость (молекулярную массу) крахмала. Не наблюдался максимум вязкости в диапазоне от 70ºC до 90ºC, что указывает на то, что композиции 1D-1H были полностью желатинизированы. Если бы композиции 1D-1H не были бы полностью желатинизированы, имело бы место увеличение вязкости. Полная желатинизация крахмальных композиций была подтверждена с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). [0177] The results of the study of compositions 1D-1H shown in FIG. 1 demonstrate that optimum acid modification can be achieved during the extrusion process. The results also show that the inventive process for producing pregelatinized partially hydrolyzed starch has successfully reduced the viscosity (molecular weight) of the starch. No maximum viscosity was observed between 70°C and 90°C, indicating that the compositions 1D-1H were fully gelatinized. If compositions 1D-1H were not fully gelled, there would be an increase in viscosity. Complete gelatinization of the starch compositions was confirmed by differential scanning calorimetry (DSC).

[0178] Фиг. 2 представляет собой вторую амилограмму, полученную путем нанесения на график значений вязкости (левая ось y) и температуры (правая ось y) относительно пятидесятиминутного периода времени (ось x). Все сравнительные композиции 1B и 1C и предложенные в изобретении композиции 1I-1K, описанные в настоящем документе, подмешивали в крахмальные растворы в количестве 10% по массе в расчете на массу раствора. Для избежания образования комков крахмал добавляли в воду в смесительной чашке смесителя Waring при перемешивании с низкой скоростью в течение 20 секунд. Затем оценивали растворы крахмала с применением вискографа E. Профили склеивания композиций 1I-1K, экструдированных при 13% масс. влагосодержании, показаны на фиг. 2 вместе со сравнительными композициями 1B и 1C. [0178] FIG. 2 is a second amylogram obtained by plotting viscosity (left y-axis) and temperature (right y-axis) against a fifty minute time period (x-axis). Comparative Compositions 1B and 1C and Inventive Compositions 1I-1K described herein were all mixed into starch solutions in an amount of 10% by weight based on the weight of the solution. To avoid clumping, the starch was added to the water in the mixing cup of the Waring mixer while mixing at low speed for 20 seconds. The starch solutions were then evaluated using viscograph E. Bonding profiles of formulations 1I-1K extruded at 13% wt. moisture content shown in Fig. 2 along with comparative compositions 1B and 1C.

[0179] Похожие тенденции, наблюдаемые в случае композиций 1D-1H, наблюдали с композициями 1I-1K. В частности, способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала в экструдере, описанный в настоящем документе, позволил успешно понизить вязкость композиций 1I-1K. [0179] Similar trends observed in the case of compositions 1D-1H were observed with compositions 1I-1K. In particular, the process for preparing pregelatinized partially hydrolysed starch in an extruder described herein has successfully reduced the viscosity of compositions 1I-1K.

[0180] При увеличении содержания квасцов от 1% масс. до 3% масс. исходная вязкость уменьшалась от 75 BU до 14 BU, при этом молекулярная масса также уменьшалась. Исходные вязкости и вязкость при 93°C композиций 1I - 1K уменьшались до вязкостей композиций 1B и 1C. [0180] With an increase in the content of alum from 1% wt. up to 3% wt. the initial viscosity decreased from 75 BU to 14 BU, while the molecular weight also decreased. The initial viscosities and viscosities at 93°C of compositions 1I - 1K decreased to the viscosities of compositions 1B and 1C.

[0181] Кроме того, результаты исследования композиций 1I-1K, показанные на фиг. 2, демонстрируют, что в процессе экструзии можно обеспечить оптимальную кислотную модификацию. Не наблюдался максимум вязкости в диапазоне от 70ºC до 90ºC, что указывает на то, что композиции 1I-1K были полностью желатинизированы. [0181] In addition, the results of the study of compositions 1I-1K shown in FIG. 2 demonstrate that optimum acid modification can be achieved during the extrusion process. No peak viscosity was observed between 70ºC and 90ºC, indicating that compositions 1I-1K were fully gelatinized.

[0182] Кроме того, полученные результаты показали, что при более низком влагосодержании можно обеспечить гидролиз большего количества крахмала при заданном уровне кислоты, чем при более высоком влагосодержании, поскольку при низком влагосодержании имеется больше механической энергии и, таким образом, разлагается большее количество крахмала, так что крахмала станет меньше при применении такого же уровня кислоты. [0182] In addition, the results showed that at a lower moisture content, more starch can be hydrolyzed at a given acid level than at a higher moisture content, since at a low moisture content there is more mechanical energy and, thus, more starch is decomposed, so there will be less starch with the same level of acid.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

[0183] В настоящем примере проиллюстрирована текучесть гипсовых суспензий, содержащих композиции 1A (сравнительная), 1D-1I и 1K-1L. Композиции оценивали в отношении текучести с помощью испытания на текучесть по осадке конуса, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. [0183] This example illustrates the flowability of gypsum slurries containing compositions 1A (comparative), 1D-1I and 1K-1L. The compositions were evaluated for flow by a slump flow test, as will be understood by one of ordinary skill in the art.

[0184] При подготовке к испытанию были получены суспензии с каждой из композиций 1A (сравнительная), 1D-1I и 1K-1L в количестве 2% масс., параметры приведены ниже в таблице 6, применяемое отношение воды к штукатурке (WSR) составляло 100. [0184] In preparation for the test, suspensions were obtained with each of compositions 1A (comparative), 1D-1I and 1K-1L in an amount of 2 wt. %, the parameters are given below in table 6, the water to plaster ratio (WSR) used was 100 .

Таблица 6Table 6

ИнгредиентIngredient Масса (г)Weight (g) ШтукатуркаPlaster 400400 Термостойкий ускоритель схватыванияHeat resistant set accelerator 4four КрахмалStarch 8eight 10% раствор триметафосфата натрия 10% sodium trimetaphosphate solution 8eight ДиспергаторDispersant 22 1% раствор замедлителя схватывания 1% retarder solution 20twenty Вода для затворенияMixing water 357357 Пена PFM-33 (0,5% раствор)Foam PFM-33 (0.5% solution) 2525

[0185] Крахмал взвешивали и добавляли в сухую смесь, содержащую штукатурку с чистотой выше 95% и термостойкий ускоритель схватывания. Воду, триметафосфат натрия (10% масс. раствор), диспергатор и замедлитель схватывания взвешивали в смесительной чаше смесителя компании Hobart. Сухую смесь засыпали в смесительную чашу смесителя, который можно приобрести в виде смесителя N50 5-Quart в компании Hobart (Трой, Огайо), вымачивали в течение 10 секунд и перемешивали со скоростью II в течение 30 секунд. Для получения пены приготавливали 0,5% раствор мыла Hyonic® (Хуоник) PFM-33 (которое можно приобрести в компании GEO® Specialty Chemicals, Амблер, Пенсильвания) и затем смешивали с воздухом с получением воздушной пены. Указанную воздушную пену добавляли в суспензию, используя генератор пены. [0185] Starch was weighed and added to a dry mix containing plaster with a purity greater than 95% and a heat-resistant setting accelerator. Water, sodium trimetaphosphate (10% by weight solution), dispersant and retarder were weighed into the mixing bowl of a Hobart mixer. The dry mix was poured into the mixing bowl of a mixer, available as an N50 5-Quart mixer from Hobart (Troy, Ohio), soaked for 10 seconds, and mixed at speed II for 30 seconds. A 0.5% solution of Hyonic® PFM-33 soap (which is available from GEO® Specialty Chemicals, Ambler, PA) was prepared to produce foam and then mixed with air to form an air foam. Said air foam was added to the slurry using a foam generator.

[0186] Затем каждую суспензию помещали в цилиндр с диаметром 4,92 см (1,95 дюйма) и высотой 10 см (3,94 дюйма). Далее цилиндр поднимали, позволяя суспензии свободно стекать. Затем для демонстрации текучести суспензий измеряли диаметры образовавшихся осадков конуса и фиксировали полученные значения ниже в таблице 7. В таблице 8 также приведены результаты определения времени при проведении испытания на достижение 50% гидратации, более подробно описанной ниже. [0186] Then each suspension was placed in a cylinder with a diameter of 4.92 cm (1.95 inches) and a height of 10 cm (3.94 inches). Next, the cylinder was raised, allowing the suspension to drain freely. The diameters of the formed cone precipitates were then measured to demonstrate the fluidity of the slurries and the values recorded in Table 7 below. Table 8 also shows the results of the time determination in the 50% hydration test, described in more detail below.

Таблица 7Table 7

КомпозицияComposition Замедлитель схватыванияRetarder Осадка конуса (см)Cone draft (cm) Время до 50% гидратации (минуты)Time to 50% hydration (minutes) Композиция 1AComposition 1A 0,05% масс.0.05% wt. 13,7 см (5 3/8 дюйма)13.7 cm (5 3/8 inches) 4four Композиция 1D Composition 1D 0,05% масс.0.05% wt. 16,5 см (6 1/2 дюйма)16.5 cm (6 1/2 inches) 3,83.8 Композиция 1E Composition 1E 0,05% масс.0.05% wt. 15,2 см (6 дюймов)15.2 cm (6 inches) 3,63.6 Композиция 1F Composition 1F 0,05% масс.0.05% wt. 16,2 см (6 3/8 дюйма)16.2 cm (6 3/8 inches) 3,73.7 Композиция 1G Composition 1G 0,05% масс.0.05% wt. 16,2 см (6 3/8 дюйма)16.2 cm (6 3/8 inches) 3,33.3 Композиция 1H Composition 1H 0,05% масс.0.05% wt. 17,8 см (7 дюймов)17.8 cm (7 inches) 3,73.7 Композиция 1I Composition 1I 0,05% масс.0.05% wt. 15,9 см (6 1/4 дюйма)15.9 cm (6 1/4 inches) 3,63.6 Композиция 1KComposition 1K 0,05% масс.0.05% wt. 18,4 см (7 1/4 дюйма)18.4 cm (7 1/4 inches) 3,43.4 Композиция 1LComposition 1L 0,0625% масс.0.0625% wt. 18,4 см (7 1/4 дюйма)18.4 cm (7 1/4 inches) 4four

[0187] Как можно видеть из таблицы 7, суспензии, полученные с применением композиций 1D-1I и 1K, демонстрируют большие размеры осадков конуса, чем суспензия, полученная с применением композиции 1A (сравнительной). Они также более быстро схватываются, чем композиция 1A (сравнительная), что указывает на то, что суспензии, содержащие композиции 1D-1I и 1K, имели лучшие текучести, чем суспензия, содержащая композицию 1A. [0187] As can be seen from Table 7, slurries made using compositions 1D-1I and 1K exhibit larger cone sizes than slurry made using composition 1A (comparative). They also set more quickly than composition 1A (comparative), indicating that the suspensions containing compositions 1D-1I and 1K had better fluidity than the suspension containing composition 1A.

[0188] Кроме того, с целью сравнения размера осадка конуса для указанных суспензий было измерено время до достижения 50% гидратации при схватывании суспензий с одинаковой скоростью. Температурные профили суспензии измеряли с применением программного обеспечения, как будет понятно обычному специалисту в данной области техники. [0188] In addition, in order to compare the size of the sediment cone for these suspensions, the time to reach 50% hydration was measured when setting the suspensions at the same speed. The temperature profiles of the slurry were measured using software, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art.

[0189] Такое дополнительное исследование проводили для подтверждения, что испытания на осадку конуса были правильными, в частности, для иллюстрации, что большие осадки конуса, наблюдаемые в случае суспензий, содержащих прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, являлись следствием улучшенной текучести по сравнению с композицией 1A (сравнительной), а не медленной гидратации. [0189] This additional study was carried out to confirm that the slump tests were correct, in particular to illustrate that the large slump observed in the case of suspensions containing pregelatinized partially hydrolyzed starches, obtained according to embodiments of the present invention, was a consequence of improved fluidity compared to composition 1A (comparative), and not slow hydration.

[0190] Композиция 1H, полученная с применением 2% масс. квасцов и 0,3% масс. винной кислоты, эффективно гидролизовала крахмал до низкой вязкости и меньше влияла на скорость гидратации, поскольку винная кислота и квасцы оказывают противоположное воздействие на скорость гидратации. [0190] Composition 1H, obtained using 2% of the mass. alum and 0.3% of the mass. tartaric acid effectively hydrolyzed starch to low viscosity and had less effect on hydration rate, since tartaric acid and alum have opposite effects on hydration rate.

[0191] Фиг. 3 представляет собой график зависимости температуры от времени, на котором показана скорость гидратации при заданном повышении температуры (TRS). Композиции 1F, содержащие 0,05% и 0,0625% замедлителя схватывания, соответственно, гидратируют быстрее или с той же скоростью, что и композиция 1A (сравнительная). [0191] FIG. 3 is a temperature versus time plot showing the rate of hydration at a given temperature rise (TRS). Compositions 1F containing 0.05% and 0.0625% retarder, respectively, hydrate faster or at the same rate as composition 1A (comparative).

[0192] Как показано на фиг. 3, композиция 1L, содержащая 0,0625% масс. замедлителя схватывания, имела ту же скорость гидратации, что и композиция 1A (сравнительная). Размер осадки конуса при применении композиции 1L, содержащей 0,065% масс. замедлителя схватывания, составлял 18,415 см (7 1/4 дюйма) и был значительно больше, чем в случае композиции 1A. [0192] As shown in FIG. 3, composition 1L containing 0.0625% wt. retarder, had the same hydration rate as composition 1A (comparative). The size of the draft of the cone when using the composition 1L containing 0.065% of the mass. retarder, was 18.415 cm (7 1/4 inches) and was significantly more than in the case of composition 1A.

[0193] Полученные результаты позволяют предположить, что большие размеры осадки конуса, наблюдаемые при применении суспензий, содержащих прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, были обусловлены высокой текучестью, а не и более медленным схватыванием. Кроме того, прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы, полученные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, позволят получать стеновые плиты при применении меньшего количества воды без ущерба для текучести. [0193] The results suggest that the large slump sizes observed with the suspensions containing pregelatinized partially hydrolysed starches obtained according to the embodiments of the present invention were due to high fluidity, and not slower setting. In addition, the pregelatinized partially hydrolyzed starches made according to embodiments of the present invention will allow wallboard to be made using less water without compromising flowability.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

[0194] В настоящем примере проиллюстрирована прочность гипсовых дисков, полученных с применением суспензий, содержащих композиции 1A (сравнительная), 1D-1I и 1K. Прочность оценивали на основе испытания на сжатие, описанного в настоящем документе. [0194] This example illustrates the strength of gypsum discs obtained using suspensions containing compositions 1A (comparative), 1D-1I and 1K. Strength was evaluated based on the compression test described herein.

[0195] Для подготовки к испытанию были получены суспензии с каждой из композиций 1A (сравнительной), 1D-1I и 1K-1L в количестве 2% масс., параметры приведены выше в таблице 4. [0195] To prepare for the test, suspensions were obtained with each of the compositions 1A (comparative), 1D-1I and 1K-1L in an amount of 2% wt., The parameters are shown above in table 4.

[0196] Для получения гипсовых дисков с конечной плотностью 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3) применяли отношение вода/штукатурка (WSR), составляющее 100, и воздушную пену. Крахмал взвешивали и добавляли в сухую смесь, содержащую штукатурку и термостойкий ускоритель схватывания. Воду, 10% раствор триметафосфата натрия, диспергатор и замедлитель схватывания взвешивали в смесительную чашу смесителя компании Hobart. Сухую смесь засыпали в смесительную чашу смесителя, который можно приобрести в виде смесителя N50 5-Quart в компании Hobart (Трой, Огайо), вымачивали в течение 10 секунд и перемешивали со скоростью II в течение 30 секунд. Для получения пены приготавливали 0,5% раствор мыла Hyonic® (Хуоник) PFM-33 (которое можно приобрести в компании GEO® Specialty Chemicals, Амблер, Пенсильвания) и затем смешивали с воздухом с получением воздушной пены. Указанную воздушную пену добавляли в суспензию, используя генератор пены. Генератор пены работал при скорости, достаточной для обеспечения требуемой плотности плиты 29 фунт/куб. фут (примерно 465 кг/м3). После добавления пены суспензию сразу же выливали в место, расположенное чуть выше верхних отверстий пресс-форм. Избыток соскабливали сразу же после схватывания штукатурки. Пресс-формы орошали смазкой для пресс-форм (WD-40™). Полученные диски имели диаметр 10,16 см (4 дюйма) и толщину 1,27 см (0,5 дюйма). [0196] To obtain gypsum discs with a final density of 29 lb/cu. ft (about 465 kg/m 3 ) a water/plaster ratio (WSR) of 100 and air foam was used. The starch was weighed and added to the dry mix containing the plaster and heat resistant set accelerator. Water, 10% sodium trimetaphosphate solution, dispersant and retarder were weighed into the mixing bowl of a Hobart mixer. The dry mix was poured into the mixing bowl of a mixer, available as an N50 5-Quart mixer from Hobart (Troy, Ohio), soaked for 10 seconds, and mixed at speed II for 30 seconds. A 0.5% solution of Hyonic® PFM-33 soap (which is available from GEO® Specialty Chemicals, Ambler, PA) was prepared to produce foam and then mixed with air to form an air foam. Said air foam was added to the slurry using a foam generator. The foam generator was operated at a speed sufficient to provide the required board density of 29 lb/cu. foot (approximately 465 kg/m 3 ). After adding the foam, the slurry was immediately poured into a location just above the top holes of the molds. The excess was scraped off immediately after the plaster had set. The molds were sprayed with mold release agent (WD-40™). The discs obtained were 10.16 cm (4 inches) in diameter and 1.27 cm (0.5 inches) thick.

[0197] После затвердевания дисков их вынимали из пресс-формы и затем высушивали при 110°F (43°C) в течение 48 час. После удаления из печи диски оставляли охлаждаться при комнатной температуре в течение 1 час. Прочность на сжатие измеряли с применением системы испытания материалов, которую можно приобрести в виде системы SATEC™ E/M в компании MTS Systems Corporation (Иден-Прери, Миннесота). Нагрузку применяли непрерывно и без удара при скорости 0,04 дюйма/мин (примерно 0,1 см/мин) (при постоянной скорости в диапазоне от 15 до 40 psi/сек (от примерно 103 до примерно 276 кПа/сек)). Результаты показаны ниже в таблице 8. [0197] After hardening of the discs, they were removed from the mold and then dried at 110°F (43°C) for 48 hours. After removal from the oven, the discs were allowed to cool at room temperature for 1 hour. The compressive strength was measured using a materials testing system, which is available as a SATEC™ E/M system from MTS Systems Corporation (Eden Prairie, MN). The load was applied continuously and without shock at a speed of 0.04 inches/min (about 0.1 cm/min) (at a constant speed in the range from 15 to 40 psi/sec (from about 103 to about 276 kPa/sec)). The results are shown below in Table 8.

Таблица 8Table 8

КомпозицияComposition Прочность на сжатие (PSI@29фунт/куб. фут)
(кПа@465 кг/м3)
Compressive Strength (PSI@29lb/cu.ft.)
(kPa@465 kg/m 3 )
Композиция 1AComposition 1A 396
(примерно 2730)
396
(about 2730)
Композиция 1D Composition 1D 439
(примерно 3030)
439
(about 3030)
Композиция 1E Composition 1E 388
(примерно 2680)
388
(about 2680)
Композиция 1F Composition 1F 476
(примерно 3280)
476
(about 3280)
Композиция 1G Composition 1G 419
(примерно 2890)
419
(about 2890)
Композиция 1H Composition 1H 417
(примерно 2880)
417
(about 2880)
Композиция 1I Composition 1I 455
(примерно 3140)
455
(about 3140)
Композиция 1KComposition 1K 426
(примерно 2940)
426
(about 2940)

[0198] Как видно из таблицы 8, полученные с применением пены диски, содержащие композиции 1D-1I и 1K, имели прочности на сжатие, сравнимые с дисками, содержащими композицию 1A (сравнительную), что указывает на то, что прежелатинизированные частично гидролизованные крахмалы позволяют уменьшить водопотребление при сохранении своей способности усиливать прочность. Требуемая прочность на сжатие образцов дисков составляет приблизительно 400 psi (примерно 2760 кПа). Такая прочность необходима для того, чтобы плиту можно было обрабатывать должным образом без того, чтобы она развалилась на куски. [0198] As can be seen from Table 8, foam discs containing Compositions 1D-1I and 1K had comparable compressive strengths to discs containing Composition 1A (comparative), indicating that the pregelatinized, partially hydrolyzed starches allow reduce water consumption while maintaining its ability to enhance strength. The required compressive strength of sample discs is approximately 400 psi (approximately 2760 kPa). Such strength is necessary so that the slab can be processed properly without it falling apart into pieces.

[0199] Подразумевают, что применение терминов в единственном числе, термина «по меньшей мере один» и аналогичных терминов в контексте описания настоящего изобретения (особенно в контексте приведенной ниже формулы изобретения) (например, в отношении кислот, исходных крахмалов или других компонентов или элементов) включает существительные как во множественном, так и единственном числе, если в настоящем документе не указано иное или явно не противоречит контексту. Подразумевают, что применение термина «по меньшей мере один» с последующим перечнем одного или более элементов (например, «по меньшей мере один из A и B») означает один элемент, выбранный из перечисленных элементов (A или B) или любой комбинации двух или более перечисленных элементов (A и B), если в настоящем документе не указано иное или явно не противоречит контексту. Подразумевают, что термины «состоящий из», «имеющий», «включающий» и «содержащий» представляют собой неограничивающие термины (т.е., означают «в том числе, но не ограничиваясь этим»), если не указано иначе. В настоящем документе приведение диапазонов значений просто служит в качестве ускоренного способа перечисления по отдельности каждого отдельного значения, попадающего в данный диапазон, если в настоящем документе не указано иное, при этом каждое отдельное значение включено в описание изобретения, как если бы оно было индивидуально приведено в настоящем документе. Все способы, описанные в настоящем документе, можно осуществлять в любом подходящем порядке, если не указано иное или иным образом явно не противоречит контексту. В настоящем документе применение любого и всех примеров или типичного выражения (например, «такой как») предназначено просто для лучшего иллюстрирования изобретения и не накладывает ограничения на объем изобретения, если не заявлено иное. Ни одно выражение в описании изобретения не следует истолковывать как указание, что какой-либо незаявленный элемент является существенным для практической реализации настоящего изобретения. [0199] The use of the terms in the singular, the term "at least one" and similar terms in the context of the description of the present invention (especially in the context of the following claims) (for example, in relation to acids, starting starches or other components or elements) ) includes both plural and singular nouns unless otherwise specified herein or clearly contradicted by the context. The use of the term "at least one" followed by a list of one or more elements (e.g., "at least one of A and B") is intended to mean one element selected from the listed elements (A or B) or any combination of two or more more than the listed elements (A and B), unless otherwise indicated in this document or clearly inconsistent with the context. The terms "consisting of", "having", "including", and "comprising" are intended to be non-limiting terms (i.e., mean "including but not limited to"), unless otherwise indicated. In this document, the listing of ranges of values simply serves as a shortcut way of listing separately each individual value falling within a given range, unless otherwise indicated herein, with each individual value included in the description of the invention, as if it were individually given in this document. All methods described herein can be performed in any suitable order, unless otherwise indicated or otherwise clearly contradicts the context. In this document, the use of any and all examples or exemplary expression (eg, "such as") is merely intended to better illustrate the invention and does not limit the scope of the invention unless otherwise stated. No expression in the description of the invention should be construed as an indication that any unclaimed element is essential to the practice of the present invention.

[0200] В настоящем документе описаны предпочтительные варианты реализации изобретения, в том числе, наилучший способ, известный авторам изобретения, для осуществления предложенного изобретения. Вариации указанных предпочтительных вариантов реализации изобретения могут стать очевидными для обычных специалистов в данной области техники после прочтения приведенного выше описания. Авторы изобретения ожидают, что опытные специалисты будут использовать такие вариации по мере необходимости, и авторы изобретения предполагают, что настоящее изобретение будет практически реализовано иным образом, чем, в частности, описано в настоящем документе. Соответственно, настоящее изобретение включает все модификации и эквиваленты предмета изобретения, изложенные в формуле изобретения, прилагаемой к настоящему документу в соответствии с действующим законом. Кроме того, изобретение включает любую комбинацию описанных выше элементов во всех возможных их вариациях, если в настоящем документе не указано иное или это иным образом явно не противоречит контексту. [0200] The present document describes the preferred embodiments of the invention, including the best method known to the inventors for carrying out the proposed invention. Variations on these preferred embodiments of the invention may become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the above description. The inventors expect those skilled in the art to make use of such variations as needed, and the inventors expect the present invention to be practiced in a manner other than specifically described herein. Accordingly, the present invention includes all modifications and equivalents of the subject matter set forth in the claims appended herein in accordance with applicable law. In addition, the invention includes any combination of the elements described above in all their possible variations, unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contrary to the context.

Claims (18)

1. Способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала, включающий:1. A method for producing pregelatinized partially hydrolyzed starch, including: (a) смешивание по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты в количестве от 0,0001 мас.% до 0,05 мас.% относительно непрежелатинизированного крахмала с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от 8 мас.% до 25 мас.%;(a) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid in an amount of from 0.0001 wt.% to 0.05 wt.% relative to non-pregelatinized starch to obtain a wet starch precursor with a moisture content of from 8 wt.% to 25 wt. .%; (b) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; и(b) supplying said wet starch precursor to an extruder; and (c) прежелатинизацию и кислотную модификацию указанного влажного крахмала в экструдере при температуре головки, составляющей от 150°C (300°F) до 210°C (410°F).(c) pregelatinization and acid modification of said wet starch in an extruder at a die temperature of 150°C (300°F) to 210°C (410°F). 2. Способ по п. 1, в котором указанная сильная кислота характеризуется значением рКа -1,7 или ниже.2. The method of claim 1, wherein said strong acid has a pKa value of -1.7 or lower. 3. Способ по п. 1, в котором указанная сильная кислота представляет собой серную кислоту, азотную кислоту, соляную кислоту или любую их комбинацию.3. The method of claim 1, wherein said strong acid is sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or any combination thereof. 4. Способ по п. 3, в котором указанная сильная кислота представляет собой серную кислоту.4. The method of claim 3, wherein said strong acid is sulfuric acid. 5. Способ по любому из пп. 1-4, который свободен от стадий очистки и нейтрализации для получения прежелатинизированного кислотно-модифицированного крахмала.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, which is free from purification and neutralization steps to obtain pregelatinized acid-modified starch. 6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором суспензия дополнительно содержит триметафосфат натрия.6. The method according to any one of paragraphs. 1-4, in which the suspension additionally contains sodium trimetaphosphate. 7. Способ изготовления гипсовой стеновой плиты, включающий:7. A method for manufacturing a gypsum wallboard, including: (a) получение прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала путем(a) obtaining pregelatinized partially hydrolyzed starch by i) смешивания по меньшей мере воды, непрежелатинизированного крахмала и сильной кислоты в количестве от 0,0001 мас.% до 0,05 мас.% относительно непрежелатинизированного крахмала с получением влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника с влагосодержанием от 8 мас.% до 25 мас.%;i) mixing at least water, non-pregelatinized starch and a strong acid in an amount of from 0.0001 wt.% to 0.05 wt.% relative to non-pregelatinized starch to obtain a wet starch precursor with a moisture content of from 8 wt.% to 25 wt. %; ii) подачу указанного влажного крахмалсодержащего вещества-предшественника в экструдер; иii) supplying said wet starch precursor to an extruder; and iii) прежелатинизацию и кислотную модификацию влажного крахмала в экструдере с головкой при температуре от 150°C (300°F) до 210°C (410°F), причем прежелатинизированный, частично гидролизованный крахмал характеризуется степенью желатинизации по меньшей мере 70%;iii) pregelatinization and acid modification of the wet starch in a die extruder at 150°C (300°F) to 210°C (410°F), the pregelatinized, partially hydrolysed starch having a gelatinization degree of at least 70%; (b) смешивание указанного прежелатинизированного и частично гидролизованного крахмала по меньшей мере c водой и строительным гипсом с получением суспензии;(b) mixing said pregelatinized and partially hydrolysed starch with at least water and stucco to form a slurry; (c) размещение суспензии между первым обшивочным листом и вторым обшивочным листом с получением влажной сборной конструкции;(c) placing the slurry between the first cover sheet and the second cover sheet to form a wet assembly; (d) разрезание влажной сборной конструкции с получением стеновой плиты; и(d) cutting the wet precast to form a wallboard; and (e) сушку стеновой плиты.(e) drying the wallboard.
RU2018137709A 2013-10-02 2018-10-25 Method for production of pregelatinized partially hydrolyzed starch and related methods and products RU2778487C2 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/044.582 2013-10-02
US14/044,582 US9540810B2 (en) 2012-10-23 2013-10-02 Pregelatinized starch with mid-range viscosity, and product, slurry and methods related thereto
PCT/US2013/064776 WO2014066079A2 (en) 2012-10-23 2013-10-14 Pregelatinized starch with mid-range viscosity, and product, slurry and methods related thereto
USPCT/US2013/064776 2013-10-14
US14/494,547 US9828441B2 (en) 2012-10-23 2014-09-23 Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products
US14/494.547 2014-09-23

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114846A Division RU2671467C2 (en) 2013-10-02 2014-09-29 Method of preparing pregelatinised, partially hydrolysed starch and related methods and products

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018137709A RU2018137709A (en) 2019-03-22
RU2018137709A3 RU2018137709A3 (en) 2022-01-28
RU2778487C2 true RU2778487C2 (en) 2022-08-22

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1008042A (en) * 1962-11-27 1965-10-22 Corn Products Co Process for modifying a carbohydrate material
US4138271A (en) * 1977-10-14 1979-02-06 Ajinomoto Co., Inc. Process for preparing caramel
SU1405706A3 (en) * 1978-12-11 1988-06-23 Рокетт Фрэр (Фирма) Method of producing hydrogenated hydrolyzate of starch
RU95108945A (en) * 1995-06-01 1997-03-27 Красноярская государственная технологическая академия Method for hydrolysis of starch-containing raw materials
US20020152931A1 (en) * 1996-01-16 2002-10-24 Opta Food Ingredients, Inc. Starch-emulsifier composition and method of making
RU2315811C2 (en) * 2002-02-14 2008-01-27 Новозимс А/С Method for starch treatment
RU2390528C2 (en) * 2003-11-13 2010-05-27 Серестар Холдинг Б.В. Method of modifying starch or starch derivatives

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1008042A (en) * 1962-11-27 1965-10-22 Corn Products Co Process for modifying a carbohydrate material
US4138271A (en) * 1977-10-14 1979-02-06 Ajinomoto Co., Inc. Process for preparing caramel
SU1405706A3 (en) * 1978-12-11 1988-06-23 Рокетт Фрэр (Фирма) Method of producing hydrogenated hydrolyzate of starch
RU95108945A (en) * 1995-06-01 1997-03-27 Красноярская государственная технологическая академия Method for hydrolysis of starch-containing raw materials
US20020152931A1 (en) * 1996-01-16 2002-10-24 Opta Food Ingredients, Inc. Starch-emulsifier composition and method of making
RU2315811C2 (en) * 2002-02-14 2008-01-27 Новозимс А/С Method for starch treatment
RU2390528C2 (en) * 2003-11-13 2010-05-27 Серестар Холдинг Б.В. Method of modifying starch or starch derivatives

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10875935B2 (en) Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products
AU2018203602B2 (en) Pregelatinized starch with mid-range viscosity, and product, slurry and methods related thereto
JP6924801B2 (en) How to prepare pregelatinized partially hydrolyzed starch and how to make board
US20170362124A1 (en) Gypsum wallboard and related methods and slurries
RU2778487C2 (en) Method for production of pregelatinized partially hydrolyzed starch and related methods and products