SU374371A1 - Способ гидролиза крахмала - Google Patents

Description

Известен способ гидролиза крахмала, состо щий в смешении крахмала с летучей кислотой , например сол ной илИ азотной, с последующим высушиванием и нагреванием получаемой смеси при 80-200°С на противн х или в барабанах. При этом крахмал нагреваетс  в относительно тонких сло х, что не дает возможности правильно регулировать процесс гидролиза, и получаютс  сильно окрашенн.ые продукты с очень разной степенью гидролиза.

С целью повышени  качества целевых продуктов предложен способ гидролиза крахмала , заключающийс  в том, что крахмал смешивают с нелетучими кислотами или водорастворимым амидом. Полученную смесь высушивают до содержани  влаги не более 12%, добавл ют трикальцийфосфат, или окись магни , или коллоидальную окись кремни  с дальнейшим нагреванием в псевдоожижеином состо нии при 80-200°С, предпочтительно 110--140°С. В качестве кислоты примен ют фосфорную, пирофосфорную, поаифосфорную , сульфаминовую, серную кислоты в количестве 0,5-20% от веса крахмала , а в качестве амида - мочевину, формамид , акриламид в количестве 5-50% от веса крахмала.

Трикальцийфосфат, окись магни  или коллоидальную окись кремни  добавл ют в.количестве 0,1-2% от веса крахмала. Нагревают эту смесь в псевдоожиЛсенном состо нии , пропуска  через нее струю газа со скоростью, достаточной дл  достижени 

псевдоожиженного состо ни  гранул крахмала .

По этому способу можно примен ть все крахмальные продукты в гранулированном виде, начина  от натурального, иежелатинизированного крахмала. Примерами таких продуктов  вл ютс  злаковые крахмалы- маисовый, пшеничный, рисовый, крахмал из восковидного маиса и крахмал из маиса с большим содержанием амилозы; крахмал из

картофел  и корн  красаны; стеблевые крахмалы (крахмал саго), а также крахмалы, модифицированные путем обработки кислотой , теплом, окислител ми, этерифицирующими реагентами или ускорител ми, при услоВИИ , что крахмал сохран ет гранулированную форму. Эти крахмалы имеют гранулы размером , пригодным дл  псевдоожижени . При содержании влаги в крахмале более 12% взаимное трение между гранулами повышаетс  и псевдоожижение затрудн етс . Поэтому перед началом обработки в псевдоожиженном слое содержание влаги доллшо составл ть не более 12%. Способность крахмала к образованию псевдоожиженного сло 

можно усилить путем добавлени  небольших

количеств (0,1-2% от веса крахмала) трикальцийфосфата , окиси магни  или коллои дальной окиси кремни .

К пригодным дл . данной цели нелетучим кислотам относ тс  фосфорна , пиро- и полифосфорна , сульфаминова . и серна  кислоты . Если такие кислоты примен ютс  порознь , то добавл ют 5-15% фосфорных кислот , 2-8% сульфаминовой или 0,5-3% серной кислоты (в пересчете на 100%-ную кислоту) от веса крахмала. Нелетучие кислоты можно примен ть в сочетании с летучими неорганическими кислотами, например сол ной или азотной, и такой органической кислотой, как лимонна .

Пригодными водорастворимыми амидами  вл ютс  мочевина, метил-, аллил-, метилол-, тио- и дицианмочевина; формамид, амид масл ной кислоты и акриламид. Амиды можно примен ть каладый отдельно или в виде их смесей. Предпочтительно примен ть мочевиву в количестве 5-25% от веса крахмала.

Однородную смесь крахмала, нелетучей кислоты и водорастворимого амида можно приготовить различными способами, например путем тщательного перемешивани  влажного крахмала (содержание влаги 35-40%) с жидкой или порошкообразной кислотой или амидом, или путем опрыскивани  воздушносухого крахмала водными растворами кислоты или амида. Крахмал можно также суспендировать в водном растворе кислоты или амида и после смешивани  отделить крахмал при фильтровании на вакуум-фильтре.

Во всех случа х получают смесь влажного кристалла и абсорбированной кислоты или абсорбированного амида, содержание влаги которой довод т до менее 12% путем сушки, например, в воздушной сушилке. Смесь желательно высушить до содержани  влаги не более 8%, а затем к ней до.бавить веш,ество, повышающее подвижность частиц смеси, т. е. трикальцийфосфат, окись магни  или коллоидальную окись кремни .

Высушенную смесь псевдоожижают и нагревают . Предпочтительным газом дл  создани  псевдоожиженного сло   вл етс  воздух, подаваемый со скоростью 0,5-20 см/сек, пригодны также азот, двуокись углерода и их смесь. Даже при применендаи воздуха исключаетс  возможность взрыва.

В зависимости от конструкции примененного аппарата образуютс  псевдоожиженные слои разных типов.

Крахмал в псевдоожил енном слое можно обрабатывать периодическим и непрерывным методами. В последнем случае смесь крахмала , кислоты и амида непрерывно подаетс  в реактор и так же непрерывно удал етс  из него.

Смесь крахмала, кислоты и амида в псевдоожил енном состо нии нагревают до темпера туры 80-200°С. При температуре ниже 80°С скорость гидролиза недостаточна , а при температуре выше 200°С имеетс  опасность, что

крахмал обуглитс . В зависимости от желаемой степени гидролиза реакционный период колебатьс  в пределах от нескольких минут при 200°С и до 24 час и более при 80°С. Предпочтительный предел рабочей тем пературы 110-140°С, при этом вначале массу нагревают медленно с целью испарени  содержащейс  в ней воды.

При этой предпочтительной температуре реакци  заканчиваетс  в течение периода от 30 мин до 3 час. В результате нагревани  гидролиз проходит в значительной степени. Однако при температуре выше 120°С протекает втора  реакци  неизвестного типа, при которой молекулы крахмала образуют поперечные св зи. Так как при образовании попе речных св зей увеличиваетс  в зкость крахмала , то уменьшение в зкости в результате гидролиза компенсируетс  увеличением в зкости при образовании поперечных св зей. При обычном способе нагревани  на противн х или в бара,бан1ах происходит местный перегрев крахмала, в результате которого образуютс  поперечные св зи. Это  вл етс  одной из причин плохой воспроизводимости результатов гидролиза по известному способу . По описываемому способу все частицы крахмала нагреваютс  в одинаковой степени, благодар  чему устран  ютс  местный перегрев и сопровождающее его образование поперечных св зей. При ведении реакции в псевдоожилсенном состо нии образуютс  продукты высшего качества с небольшой в зкостью . Эти продукты при обычном производственном процессе получить нельз .

Получаемый гидролизованный крахмал светлого цвета и однородный, без черных крапин, обусловленных местным перегревом. Гранулы крахмала сохран ют свою структуру , способны вращать плоскость пол ризации . Эти продукты растворимы в воде при те.мпературе более низкой, чем исходный продукт . рН нагретого раствора почти нейтральна , хот  суспензи  продукта в холодной воде имеет кислую реакцию. Растворы такого продукта прозрачные, светло окрашены и очень стабильны, т. е. остаютс  прозрачными и жидкими при хранении в течение длительного периода. В противопололсность обычным продуктам гидролиза крахмала, продукты, полученные по описываемому способу , не обладают восстановительной способностью при испытании с реактивом фелинга на восстановление углеродов. Отсутствие восстанавливающих концевых групп имеет в леное значение при многих применени х. Степень гидролиза, которую легко можно воспроизводить , выбирают такой, чтобы в зкость 25%-ного раствора в воде составл ла 10- 1200 спз. При сушке растворов получаютс  эластичные пленки, хорощо растворимые в холодной воде. При сушке продукта гидролиза в присутствии альдегида образуютс  растворимые в воде пленки при нейтральном или щелочном значении рН. К при5 годным альдегидам относ тс , например, формальдегид, глиоксаль, полиакролеин и диальдегид-крахмал. Продукты гидролиза, полученные с применением фосфорной кислоты , можно сделать нерастворимыми при5 добавлении солей многовалентных металлов, например сульфата алюмини , основного хлорида алюмини  или карбоната циркониламмони . Продукты, полученные по данному способу,10 можно примен ть в бумажном производстве - дл  проклейки, покрыти  или гуммировани  поверхности бумаги, в текстильной промышленности - дл  шлихтовки пр жи и тканей, в литейном производстве - в качестве15 св зующего стержней. Кроме того, продукты гидролиза крахмала можно использовать в качестве клеев и сгустителей. Пример 1. 600 ч. картофельного крахмала , содержащего 35% влаги, тщательно20 смешивают с 50 ч. 89%-ной фосфорной кислоты и 120 ч. мочевины. Влажную смесь высущивают в вакууме до содержани  в ней 7% влаги и смешивают с 0,5% трикальцийфосфата . Полученную порошкообразную25 смесь помещают в аппарат и при помещиваНИИ и подаче воздуха довод т до псевдоожиженного состо ни . Температуру псевдоожиженного крахмала медленно повышают до 125°С и поддерживают на этом уровне в те-зо чение 1 час. Получают гранулированный продукт светлого цвета. Из одной части этого продукта при кип чении с 3 ч. воды получают прозрачную35 пасту, котора  остаетс  прозрачной и не густеет п.р  хранении в течение 24 час. Гидролизованный крахмал не восстанавливает реактива фелинга. Такие же продукты были получены из воскообразного маиса, окислен-40 ного картофельного крахмала, пшеничного оксиэтилированного крахмала и ацетилированного крахмала тапиока. Пример 2. 400 ч. маисового крахмала суспендируют в 600 ч. воды, в которой пред-45 варительно раствор ют 18 ч. сульфаминовой кислоты и 72 ч. мочевины. Суспензию перемешивают в течение 1 час при комнатной температуре и профильтровывают. . Влажный остаток на фильтре вьгсушивают до содержа-50 ни  в нем 4% влаги и смешивают с 0,1% коллоидальной окиси кремни . Порошкооб6 разную смесь флюидизируют с помощью воздуха в аппарате. Обработку производ т в течение 3 час при 150°С. Получают продукт светло-коричневого цвета, сохранившего форму гранул. При легком нагревании 1 ч. продукта раствор етс  в 4 ч. воды, в результате чего получают в зкую прозрачную, очень ставильиую пасту, Пример 3. 500 ч. крахмала тапиока тщательно смешивают с ра створом 26 ч. 10 н. серной кислоты и 75 ч. мочевины в 100 ч. воды. Эту смесь высушивают до содержани  в ней 5% влаги и смешивают с 0,2% трикальцийфосфата . С помощью азота порошкообразный продукт довод т в аппарате до псевдоожиженного состо ни  и в течение 1 час нагревают при 125°С. Конечный продукт представл ет собой гранулированный крахмал светлого цвета, При кип чении 1 ч. его с 2 ч. воды получают прозрачную, практически нейтральную (рН 6,1) пасту, котора  не измен етс  при хранении в течение иескольких дней. Предмет изобретени  1. Способ гидролиза крахмала путем смешени  крахмала с кислотой, последующим высушиванием и нагреванием полученной смеси до 200°С, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества целевого продукта , крахмал смешивают с нелетучей кислотой и водорастворимым амидом, полученную смесь высушивают до содержани  влаги не более 12%, добавл ют трикальцийфосфат или окись магни , или коллоидальную окись крем.ни  с дальнейшим нагреванием в псевдоожиженном состо нии при 110-140°С. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве кислоты примен ют фосфорную, пирофосфорную, полифосфорную, сульфаминовую и серную кислоты в количестве 0,5- 20% от веса крахмала. 3. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве амида примен ют мочевину, фор.мамид , акриламид в количестве 5-50% от веса крахмала. 4. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что три.кальцийфосфат, или окись магни , или коллоидальную окись кремни  добавл ют в количестве 0,1-2% от веса крахмала.