Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крахмала

 

Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилированные изделия, такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т.п. Изобретение позволяет улучшить физико-механические характеристики изделий за счет того, что композиции крахмала, содержащие 10 - 20 мас.% воды, нагревают до получения расплава, который экструдируют с получением зерен с последующим кондиционированием их до указанного содержания воды, нагреванием до получения расплава и его инжекционным прессованием. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SS)S С 08 Т. 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4356200/23-05 (22) 10.08.88 (31) 8719485 (32) 18,08 ° 87 (33) GS (46) 07.12.90. Бюп, № - 45 (71) Варнер Ламберт Компани (US) (72) Роберт Фредерик Томас Степто (GB), Иван Томка и Маркус Тома (СН) (53) 678.552 (088.8) (56) Европейский патент ¹ 118240, кл. С 08 L 3/00, опублик. 1984, (54) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ

: КРАХМАЛА

Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилированные изделия, такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки> стержни, фармацевтические капсулы и т.п.

Целью изобретения является улучше ние физико-механических характеристик изделий.

На фиг.1-5 приведены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ.

Пример 1.

А. Приготовление деструктурированного крахмала.

Естественный картофельный крахмал, смазывающее вещество/антиадгезионная ! смазка форм (гидрогенизированный:, жир) и усилитель текучести расплава смешивают один с другим в относительных пропорциях и смесителе для порошковых материалов в течение 10 мин

„„SU„„1612999 A 3

2 (57) Изобретение относится к технологии переработки . крахмала в профилированные изделия такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т.п. Изобретение позволяет улучшить физико-механические характеристики изделий sa счет того, что композиции крахмала, содержащие 10 20 мас.7. воды, нагревают до получения расплава, который экструдируют с получением зерен с последующим кондиционированием их до указанного содержания воды, нагреванием до получения

1 . расплава и его инжекционным прессованием. 5 ил. так, что получается композиция, состоящая из 81,3 ч,естественного картофельного крахмала, 1 ч, гидрогенизированного триглицерида, содержащего ф",1 жирные кислоты С ц . С j6 . С в соотно- laaaL

:, шенин 65:31:4 мас.ч., 0,7 ч,лицетина (Я и 17 ч. воды, .имеющая форму свобод- 1 © .но сыпучего порошка. Данный продукт, (ф затем подают в загрузочную воронку . (© экструдера. В шнековом цилиндре данный порошок расплавляется ° Измеренная температура в цилиндре составляет 165 С, среднее общее время прео бывания 12 мин (10 мин нагревания, 2 мин выдержки в расплавленном состоянии) и создаваемое давление равно дав- CA лению пара жидкости, присутствующей в объеме шнекового цилиндра. Этот расплав затем продавливается и разделяется на зерна средним диаметром от 2 до. 3 мм. Этот материал представ1612999 ляет собой твердый белый продукт с тонкой пенообразной структурой. Содержание воды в нем составляет 12Х, причем эта вода может улетучиваться при

5 выходе расплава из мундштука экструдера. Полученный зернистый материал затем кондиционируют до содержания в нем воды 17Х.

Б. Инжекционное прессование полученных зерен. Полученный материал подают в загрузочную воронку машины инжекционного прессования. Этот материал превращается в расплав в шнековом цилиндре. Температура в нем подцержи- 15 вается 165ОС, давление 75 А!0 Н/м, . среднее время пребывания составляет

7,5 мин (5 мин нагрева и 2,5 мин в расплавленном состоянии). Расплав вводится в форму для прессования таким образом, что получаются испыта тельные образцы, пригодные для изучения их физических свойств (поведение нагрузка/деформация) в аппаратуре для разрывных испытаний ° Эти образцы кон-.25 диционируют до содержания воды 13,5Х и осуществляется их испытание при комнатной температуре при скорости растя-. жения -10 мм/мин °

Диаграмма нагрузка — деформация, (фиг.1) для материала, согласно примеру 1А получена при следующих усло виях: время пребывания 450 с; скорость,. вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 32,512,0Х.; разрывная ,нагрузка 40,0 0,! МПа;,энергия раз рыва/ед.площади 450,0130,1 кДж м

Диаграмма нагрузка — деформация

" (фиг. 2) для дополнительного материала согласно примеру 1 (испытательные образцы соответствуют стандарту) по- 40 лучена при следующих условиях: нагрузка/деформация крахмала, обработанно-, го как описано в примере 1Б; время пребывания 450 с; скорость вращения

45 шнека 125 об/мин; деформация при разрыве 29,4+2,0Х; разрывная нагрузка

39,3+0,3 MIIa энергия разрыва/ед.площади 401430,6 кДж-м !

Каждая группа показывает результа- .50 ты измерения трех образцов инжекционно-прессованных в одинаковых условиях как описано в примере 1Б с ис пользованием предварительно обработанного (деструктурированного) крахмала, 55 полученного в примере 1А. Испытуемые образцы хорошо воспроизводимы в отношении свойств, и степень их растяжения до момента разрыва составляет примерно ЗОХ.

Другие условия обработки, например время пребывания в аппаратуре инжекционного прессования 600 с, скорость вращения шнека 75 об/мин, дают аналогичные результаты

Пример 2. Композицию аналогично примеру 1А подают в загрузоч. ную воронку машины инжекционного. прессования, испытательные образцы получают непосредственно в одноэтапном процессе. Температура в шнековом цилиндре составляет 1650С, давление

75Х10 Н/м, время пребывания в нем

12,5 мин (8 мин нагревания, 4,5 мин в расплавленном состоянии).

Диаграмма нагрузка — деформация (фиг.3) для материала согласно примеру 2 получена пр и следующих условиях: время пребывания 750 с; скорость вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 18,0 4,7Х; разрывная нагрузка 33,8Ô7,7 МПа, энергия разрыва/ед.площади 242Ф68 кДж м, ъ, Диаграмма нагрузка — деформация (фиг.4) для другого материала согласно примеру 2 получена при следующих условиях: время пребывания

750 с; скорость вращения шнека

100 об/мин; деформация при разрыве

8,8 3,1Х; разрывная нагрузка 33,84. 7,7 МПа; энергия разрыва/ед.площади

108+44 кДж м

Достигаемая степень растяжения до момента разрыва относительно низ» ка, непостоянна и значительно ниже значений, соответствующих примеру 1.

Пример 3. Процедура осуществляется аналогично примерам 1и 2,но исходная композиция примера 1А .заменена композицией, состоящей из следующих компонентов, мас.ч,:

Естественный картофельный крахмал 80,0

Смазывающее вещество/ антиадгезионная смазка для пресс-формы (гидрorенизированный жир) 1,0

Лецитин 0,7

Двуокись титана 0,3

Вода 17,0

Получены результаты, аналогичные результатам примеров 1 и 2.

Пример 4. Процедура осуществляется таким же образом, как описа5 161 но в примерах 1 и 2 с использованиемкомпозиции, содержащей поливинилпирролидон, и полученные испытательные образцы имеют следующий состав,/:

Картофельный крахмал 74,6

Поливинилпирролидон 10,0

Гидрor ениэированный жир 1,1

Лецитин 0,8

Вода 13,5

Поведение нагрузка/деформация аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 1 и аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 2;

Пример 5 (стабильность обработки) ° Измеряют вязкость описанной в примере 1А композиции в расплавленном состоянии в шнековом цилиндре как функцию скорости сдвига при обработке (кривая 1, фиг ° 5). Как в примере 1Б и при обработке (кри-. вая 2, фиг.5) как в примере 2. Результаты испытаний получают в машине с хорошо отрегулированными ус- . ловиями. Вязкость расплава как функцию скорости сдвига рассчитывают по данным измерений, используя теорию стандартного инжекционного прессования наряду с измерениями времени заполнения показывает результаты двухэтапного процесса согласно примеру 1, а также результаты одноэтапного процесса согласно примеру 2. Иатериалы, обработанные согласно примеру 2 (одноэтапный процесс), имеют более высокие вязкости расплава и более высокую чувствительность к времени пребывания в зоне обработки и скорости сдвига. Эти более высокие вязкости и чувствительности приводят к более низкой стабильности обработки и более низкой воспроизводимости продукта.

Зависимости вязкостей расплава от скорости сдвига при осуществлении двухэтапного процесса согласно примеру 1 аналогичны зависимостям для обычных термопластиков, например полиэтилена, которые как известно подвергаются стабильной обработке, давая .воспроизводимые продукты.

2999

1о8(Па ° с) означает логарифм с основанием 10 вязкости расплава ;1оя л ()/с ) означает логарифм с основанием

10 величины скорости сдвига (фиг.5).

Линии 1-3 получены для материала согласно примеру 2 (одноэтапный процесс) при времени пребывания 750, 600 и 450 с с ответственно.

Линии 4 и 5 получены для материала согласно примеру-1 (двухэтапный процесс) при времени пребывания 750 и 450 с соответственно. !

Пример 6.Повторяют примеры I и 2, однако исходную композицию в примере 1А . замещают следующими компонентами,ч.:

Натуральный картоАельный крахмал 77,0

Замасливатель/ан-, тиадгезив (гидрированный жир} 1,0

Лецитин 0,7

Диоксид титана 0,3

Вода 20,0

Получены аналогичные результаты, как и н примерах 1 и 2.

Пример 7. Примеры 1 и 2 повторяют с использованием композиции, содержащей поливинилпирролидон, так что получают следующую композицию,Ж:

Картофельный крахмал 76,0

Поливинилпирролидон 12,0

Гндрированный жир 1,2

Лецитин 0,8

Вода 10,0

Динамометрическая характеристика сходна с той, когда проводят обработку аналогично примерам 1 и 2.

Формула изобретения

Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крахмала, содержащих 10-20 мас.Ж воды, включающИй нагревание композиций до получения расплава и инжекционное прессование в форме, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улуч50 шения физико-механических характеристик изделий, до инжекционного прессования расплав экструдируют с получением зерен, которые кондиционируют до указанного содержания влаги и подвергают расплавлению.

1612999

35

Я 15 ь в М

1,35 1,t

1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 liL

ge y uuus 4 оаьмала (Щ/

Put. Л

Ь

1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3

pepc uus грахмаюа(/Я

puz. 7

:16i?999

20 с3

1 105 11 115 12 125 13 135 14 р,врормация Ра ла, Дигон . 50

„20

= ъ 15 а l0

1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 . 1,3 1,35 1,4 де рормация крахмала фу,гА

1612999 (09 (/ / )

Составитель О. Рокачевская

Редактор Н. Бобкова Техред. N.Äèäûê Корректор Н. Ревская

Заказ 3836 Тираж 428 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101