Способ производства катионного кукурузного крахмала

Авторы патента:

C08B31 - Получение химических производных крахмала (химических производных амилозы C08B 33/00; химических производных амилопектина C08B 35/00)

Владельцы патента RU 2430928:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

Изобретение относится к способу производства катионного кукурузного крахмала и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности, в которой применяется катионный крахмал. Способ предусматривает приготовление суспензии кукурузного крахмала, приготовление смеси растворов (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия, внесение ее в крахмальную суспензию, выдерживание реакционной смеси при перемешивании и нагревании, нейтрализацию, фильтрование, отмывку и сушку готового продукта, при этом растворы (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия смешивают в мольном соотношении 1:1, выдерживают данную смесь в течение 5 минут при 20-25°С и вносят ее в крахмальную суспензию, далее в реакционную смесь вносят дополнительно гидроксид натрия в количестве 70% от ранее внесенного, и водную реакционную смесь крахмала, (3-хлор-2-гидроксипропил) триметиламмония хлорида и гидроксида натрия перемешивают при температуре не выше 50°С в течение 8 часов. Изобретение обеспечивает получение катионного крахмала, не загрязненного посторонними компонентами, снижение расхода реагентов и времени осуществления процесса, повышение технологичности производства катионного кукурузного крахмала.

Известен способ производства катионного крахмала [US, 4464528, 07.08.1984], включающий смешивание растворов (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия, выдерживание полученной смеси для образования (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида, с последующим внесением в нее кукурузного крахмала и сульфата натрия, термостатирование реакционной смеси при температуре 50°С в течение 10 минут, с последующим внесением в смесь оксида кальция в виде водной суспензии, и выдерживание полученной крахмальной суспензии в течение 8 часов при 50°С. После выдержки крахмальная суспензия нейтрализуется раствором соляной кислоты, фильтруется, промывается водой и сушится до готового продукта.

Недостатки данного способа:

1) высокий суммарный расход оснований: гидроксида натрия и гидроксида кальция, что вызывает повышенную клейстеризацию крахмала под воздействием щелочи и экономические потери, определяемые высоким расходом кислоты на последующую нейтрализацию;

2) избыточное присутствие гидроксида натрия при предварительном смешивании (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида с гидроксидом натрия (на 1 моль (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида приходится 1,3 моль гидроксида натрия) неизбежно повышает вероятность гидролиза (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида с образованием из него инертного по отношению к крахмалу в водной среде (2,3-дигидроксипропил)триметиламмония хлорида;

3) внесение в суспензию в качестве антиклейстеризатора сульфата натрия в присутствии гидроксида кальция приводит к образованию нерастворимого в воде сульфата кальция, который не отмывается водой и загрязняет готовый продукт.

Наиболее близким к заявляемому патенту, принятым за прототип, является способ получения катионного крахмала [EP, 0542236, 19.05.1993], включающий введение в нагретую до 44,6°С суспензию кукурузного крахмала предварительно приготовленной в процессе подачи смеси (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия, выдерживание реакционной смеси в течение 20 часов при 43,5°С, нейтрализацию, фильтрование, промывку и сушку готового продукта.

Недостатки способа:

1) низкая степень использования (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида в реакции алкилирования крахмала - не более 70%;

2) повышенное содержание гидроксида натрия при предварительном смешивании (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия (на 1 моль (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида приходится 1,7 моль гидроксида натрия) повышает вероятность гидролиза (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида с образованием из него инертного по отношению к крахмалу в водной среде (2,3-дигидроксипропил) триметиламмония хлорида;

3) длительный по времени процесс алкилирования крахмала (20 часов) увеличивает экономические расходы на производство катионного крахмала.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении расхода реагента и времени осуществления способа производства катионного кукурузного крахмала, в повышении технологичности при производстве катионного кукурузного крахмала.

Это достигается тем, что в способе производства катионного кукурузного крахмала, включающем приготовление суспензии кукурузного крахмала, приготовление смеси растворов (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия, внесение ее в крахмальную суспензию, выдерживание реакционной смеси при перемешивании и нагревании, нейтрализацию, фильтрование, отмывку и сушку готового продукта, в отличие от прототипа растворы (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия смешивают в мольном соотношении 1:1, потом выдерживают данную смесь в течение 5 минут при 20-25°С и вносят ее в крахмальную суспензию, далее в реакционную смесь добавляют дополнительно гидроксид натрия в количестве 70% от ранее внесенного, и водную реакционную смесь крахмала, (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия перемешивают при температуре 50°С в течение 8 часов.

Предварительное выдерживание смеси (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия в соотношении 1:1 в течение 5 минут обеспечивает полный гидролиз (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида с образованием (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида, но в отличие от прототипа минимизирует его разрушение с образованием инертного по отношению к крахмалу в водной среде (2,3-дигидроксипропил)триметиламмония хлорида, что наблюдается при избыточном содержании щелочи. Образующийся при этой операции хлорид натрия играет роль антиклейстеризатора, устраняющего возможность клейстеризации крахмала при последующем внесении избытка гидроксида натрия в суспензию крахмала. Более высокая температура выдерживания в данном случае допускается по той причине, что кукурузный крахмал имеет более высокую температуру клейстеризации по сравнению с другими крахмалами, что в свою очередь позволяет сократить длительность процесса.

Способ осуществляется следующим образом.

В реакторе готовят 40%-ную суспензию кукурузного крахмала. В отдельной емкости смешивают растворы (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия в мольном соотношении 1:1 (на 1 кг сухого (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида приходится не более 0,22 кг гидроксида натрия). Смесь растворов (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия выдерживают при перемешивании в течение 5 минут при 20-25°С и затем переносят в реактор с суспензией кукурузного крахмала. После тщательного перемешивания в реактор подают избыток гидроксида натрия в количестве 70% от ранее внесенного (не более 0,16 кг на 1 кг сухого (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида). Реакционную смесь выдерживают при постоянном перемешивании при температуре 50°С, нейтрализуют раствором соляной кислоты, готовый продукт отмывают и сушат.

Пример осуществления известного способа производства катионного крахмала

В лабораторном реакторе готовили 40%-ную суспензию кукурузного крахмала, содержавшую 1000 г сухого кукурузного крахмала. Суспензию нагревали при перемешивании до температуры 44,6°С. Затем в смеситель одновременно подавали 92 мл 65%-ного раствора (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и 94 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия с таким расчетом, чтобы последующее введение в суспензию образующегося на этом этапе (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида происходило спустя 4-7 секунд после образования. Смесь выдерживали при перемешивании в течение 20 часов при температуре 43,5°С в термостате, после чего в суспензию подавали 10%-ный раствор соляной кислоты до pH 8. Затем крахмал подавали на фильтрацию, промывку и сушку до заданного содержания влаги. Содержание связанного азота - 0,33%. Значение степени использования (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида в реакции алкилирования крахмала - 64%.

Пример осуществления заявляемого способа производства катионного кукурузного крахмала

В лабораторном реакторе готовили 40%-ную суспензию кукурузного крахмала, содержавшую 1000 г сухого кукурузного крахмала. Отдельно смешивали 92 мл 65%-ного раствора (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и 61 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия и выдерживали данную смеси в течение 5 минут при постоянном перемешивании при 20°С. Затем полученный раствор переносили в лабораторный реактор с суспензией крахмала, куда затем вносили 5%-ный раствор гидроксида натрия, содержавший 10,4 г гидроксида натрия. Смесь выдерживали при перемешивании в течение 8 часов при температуре 50°С в термостате, после чего в суспензию подавали 10%-ный раствор соляной кислоты до pH 8. Затем крахмал подавали на фильтрацию, промывку и сушку до заданного содержания влаги. Содержание связанного азота - 0,45%. Значение степени использования (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида в реакции алкилирования крахмала - 85%.

Технический результат изобретения заключается в снижении на 25% расхода (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида при производстве катионного кукурузного крахмала за счет повышения степени его использования в результате минимизации гидролиза (2,3-эпоксипропил)триметиламмония хлорида с образованием инертного в водной фазе (2,3-дигидроксипропил)триметиламмония, в повышении технологичности производства катионного кукурузного крахмала за счет устранения возможности клейстеризации крахмала при внесении избытка щелочи, в сокращении с 20 до 8 часов продолжительности процесса получения катионного крахмала за счет использования кукурузного крахмала, обладающего наибольшей температурой клейстеризации.

Способ производства катионного кукурузного крахмала, включающий приготовление суспензии кукурузного крахмала, приготовление смеси растворов (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия, внесение ее в крахмальную суспензию, выдерживание реакционной смеси при перемешивании и нагревании, нейтрализацию, фильтрование, отмывку и сушку готового продукта, отличающийся тем, что растворы (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия смешивают в мольном соотношении 1:1, выдерживают данную смесь в течение 5 мин при 20-25°С и вносят ее в крахмальную суспензию, далее в реакционную смесь вносят дополнительно гидроксид натрия в количестве 70% от ранее внесенного, и водную реакционную смесь крахмала, (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и гидроксида натрия перемешивают при температуре 50°С в течение 8 ч.

Похожие патенты:

Гидроксиэтилкрахмал // 2373222

Изобретение относится к области медицины, а именно к гидроксиэтилкрахмалу. .

Конъюгаты гидроксиалкилкрахмала и g-csf // 2370281

Изобретение относится к области биотехнологии и касается конъюгатов гидроксиалкилкрахмала и белка фактора, стимулирующего колонии гранулоцитов (G-CSF), причем указанные конъюгаты образованы ковалентным связыванием между гидроксиэтилкрахмалом или его производным с молекулярным весом от 2 до 200 кДа и белком.

Катионные поперечно-сшитые воскообразные крахмальные продукты, способ получения крахмальных продуктов и применение в бумажных продуктах // 2351609

Эфиры альдоновой кислоты, способ их получения и способ получения фармацевтических биологически активных веществ, связанных по свободным аминогруппам с полисахаридами или производными полисахаридов // 2330046

Изобретение относится к эфирам альдоновой кислоты полисахаридов или производных полисахаридов, селективно окисленных на восстанавливающемся конце цепи до альдоновых кислот, полученные взаимодействием соответствующей альдоновой кислоты или ее соли со спиртом, имеющим молекулярную массу в области от 80 г/моль до 500 г/моль.

Способ получения модификатора для термореактивных синтетических смол // 2329275

Изобретение относится к способу получения продуктов модификации крахмалосодержащих сырьевых материалов растительного происхождения, применяемых для модификации формальдегидсодержащих термореактивных смол, широко используемых в промышленности.

Способ получения производных гидроксиалкилкрахмала // 2329274

Полипептиды, обработанные has, особенно эритропоэтин, обработанный has // 2328505

Изобретение относится к биоорганической химии и касается нового конъюгата эритропоэтина, способа его получения и фармацевтической композиции на его основе. .

Конъюгат гидроксиалкилкрахмала и низкомолекулярного вещества и способ его получения // 2327702

Водорастворимые комплексы железа с производным углевода, их получение и лекарственные препараты, содержащие указанные комплексы // 2441881

Изобретение относится к водорастворимым комплексам железа с производным углевода, способу его получения, средству для получения лекарственного препарата, содержащего водорастворимый комплекс железа и применению комплексам железа для профилактики или лечения железодефицитных состояний, в частности для парентерального применения

Способ получения набухающего в холодной воде сшитого фосфатом желатинизированного крахмала // 2445320

Изобретение относится к способу непрерывной экструзии для получения производных набухающего в холодной воде сшитого оксихлоридом фосфора крахмала

Способ получения набухающего в холодной воде сшитого фосфатом желатинизированного крахмала // 2445320

Состав строительного материала // 2483036

Изобретение относится к составу строительного материала, содержащего сшитое производное крахмала с содержанием амилопектина более 85%, при этом 5% водная вязкость чистого производного крахмала по Брукфельду составляет 1000-10000 мПа·с при 100 об/мин и 20°С, предпочтительно она составляет 2000-7000 мПа·с

Гидрофильный конъюгат гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола // 2497828

Изобретение относится к производным крахмала, а именно к гидрофильным конъюгатам гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола. Получен водорастворимый конъюгат, содержащий гидроксиэтилкрахмал и фрагменты 2,6-диизоборнил-4-метиленфенола, связанные с полисахаридом простой эфирной связью, и имеющий общую структуру I: где R=H, CH2CH2OR, A - фрагмент 2,6-диизоборнил-4-метиленфенола, n имеет значение от 100 до 2000, средняя молекулярная масса (ММ) полимера от 15000 до 300000, предпочтительно в диапазоне 50000-300000, содержание ковалентно связанного фрагмента 2,6-диизоборнил-4-метиленфенола в полимере от 0.5 до 6.0 мас.%, 1 табл.

Способ упрочнения углеродного волокна // 2523483

Изобретение относится к технологии получения углеродных волокнистых композиционных материалов, в частности к способу упрочнения углеродного волокна, и имеет широкий спектр применения от спортивного инвентаря до деталей самолетов. Способ включает пропитку углеродного волокна раствором С60 или коллоидным раствором (золем) фуллеренсодержащей сажи или черни. Дополнительно можно проводить активацию фуллерена С60 или частиц фуллеренсодержащей сажи или черни, нанесенных на углеродное волокно, облучением. Использование изобретения позволяет получить углеродное волокно с повышенным значением предельной прочности на разрыв до 11-18% и повышенным значением модуля упругости до 5-7%. 3 з.п. ф-лы,4 ил., 3 пр.

Способ получения композиций биополимерного наночастичного биолатекса, демонстрирующих улучшенные эксплуатационные характеристики, и композиции на их основе // 2531297

Изобретение относится к новым композициям латексов на основе биополимеров и способу их получения и их применению. Новые композиции латексов содержат комплекс биополимер-добавка (полученный в результате соэкструдирования биополимерного исходного сырья по меньшей мере одной добавки, улучшающей эксплуатационные характеристики, и по меньшей мере одного пластификатора под действием сдвиговых усилий), вступивший в реакцию со сшивателем под действием сдвиговых усилий. Композиции латексов, содержащие биополимерные наночастицы, демонстрируют улучшенные эксплуатационные характеристики для бумаги, картона с нанесенным покрытием и других областей применения при использовании чрезвычайно низких уровней содержания добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл., 12 пр.

Глюкоолигосахариды, включающие (альфа 1-4) и (альфа-1-6) гликозидные связи, их применение и способы их получения // 2571206

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен способ получения смеси глюкоолигосахаридов, содержащих две или более последовательных (α1→6) гликозидных связей и две или более последовательных (α1→4) гликозидных связей. Вводят в контакт поли- и/или олигосахарид, включающий на невосстанавливающем конце по меньшей мере две (α-1→4)-связанные единицы D-глюкозы, с ферментом α-глюканотрансферазой. Указанный фермент является GTFB типом фермента и расщепляет (α1→4) и создает новые (α1→4) и (α1→6) гликозидные связи. Предложены выделенные линейные глюкоолигосахариды и их смеси, получаемые указанным способом, их применение в качестве волокна-пребиотика, в том числе в пищевой композиции. Также предложен генетически модифицированный GTFA-подобный глюкансахаразный фермент, включающий по меньшей мере две мутации, указанные в формуле изобретения, и обладающий GTFB-подобной активностью. Указанный модифицированный фермент расщепляет (α1→4) и создает новые (α1→4) и (α1→6) гликозидные связи, используя в качестве субстрата поли- и/или олигосахариды, включающие (α1→4)-связанные единицы D-глюкозы на своем невосстанавливающем конце. Изобретения позволяют получать частично неперевариваемые производные крахмала, без введения точек ветвления (α1→6), (α1→2) или (α1→3) связи. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.

Усовершенствованная крахмальная композиция для использования при производстве бумаги // 2585786

Изобретение относится к катионным поперечно-сшитым и пропаренным крахмальным массам, предназначенным для использования в качестве добавки при производстве бумаги. Крахмальная масса содержит пропаренный в струе катионный поперечно-сшитый крахмал, который является частично набухшим и частично желатинизированным. При этом крахмальная масса имеет коэффициент желатинизации gT менее 0,7. Способ приготовления крахмальной массы включает катионизацию крахмала, поперечное сшивание крахмала при помощи диэфирного сшивающего агента в количестве от 60 до 300 м.д., пропаривание катионного и поперечно-сшитого крахмала в струе при температуре 90-140°С. Изобретение позволяет получить крахмальную массу, используемую в качестве добавки при производстве бумаги, для улучшения отвода и удержания воды, а также для увеличения прочности и улучшения формовочных свойств бумаги. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 табл., 8 пр.

Однофазное получение гидрофобного продукта крахмала // 2593876

Изобретение относится к однофазному получению свободно-сыпучих гидрофобных крахмалов, которое включает обработку крахмала силиконатом и кислотой в однофазном процессе. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.