Волновой способ получения карбоксиметилированного крахмала

Изобретение относится к области получения высокомолекулярных веществ, а именно к способам получения карбоксиметилкрахмала и может найти применение в современных химических технологиях в качестве загустителя, эмульгатора, особенно в нефтегазодобывающей промышленности в качестве агента стабилизации буровых растворов. Волновой способ получения карбоксиметилированного крахмала осуществляют путем проведения реакции крахмала с монохлоруксусной кислотой, водой и гидроксидом натрия в реакционной камере смесителя, при этом в реакционную камеру вводят крахмал, создают в ней режим волновой турбулизации пылевоздушной смеси путем вращения смесительного элемента при частоте крутильных колебаний реакционной камеры вокруг ее оси 49,0-51 Гц и угловой амплитуде ее крутильных колебаний 6-7 мм с последующим последовательным введением воды, монохлоруксусной кислоты и гидроксида натрия, при этом после введения каждого компонента волновая обработка проводится в течение 1-5 мин. Суммарное время приготовления карбоксиметилированного крахмала указанным способом составляет 10-15 мин, что более чем в 4 раза короче, чем время приготовления карбоксиметилированного крахмала известным способом, и является более экономичным способом с точки зрения потребления электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области получения высокомолекулярных веществ, а именно к способам получения карбоксиметилкрахмала и может найти применение в современных технологиях бумажной, текстильной, пищевой, фармацевтической отраслей промышленности в качестве загустителя, эмульгатора, в составе различных клеящих веществ и особенно в нефтегазодобывающей промышленности в качестве агента стабилизации буровых растворов.

Известен способ получения карбоксиметилированного крахмала, путем проведения реакции крахмала с водой, монохлоруксусной кислотой и гидроксидом натрия в реакционной камере смесителя роторного типа.

(См. патент RU 2107693, МПК С08В 31/10, опубликован 27.03.1998).

Согласно этому способу процесс ведут в среде водных растворов алифатических спиртов с С_1-4 (метиловый, этиловый, изопропиловый и бутиловые спирты), в условиях, предотвращающих растворение продукта в реакционной среде и обеспечивающих его выделение в сухом гранулированном виде.

Введение карбоксиметильных групп в состав крахмала способствует увеличению его гидрофильности, что расширяет сферу его применения.

Недостатком этого способа является низкая эффективность процесса, связанная с продолжительной во времени стадией гомогенизации сухой гетерогенной смеси, а также необходимость большого жидкостного модуля разбавления крахмала спиртами (жидкостный модуль равен 2-4) и значительные расходы энергии и времени на регенерацию спиртов.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа.

Решение этой задачи достигается тем, что карбоксиметилирование крахмала осуществляют путем проведении реакции крахмала с монохлоруксусной кислотой, водой и гидроксидом натрия в реакционной камере смесителя, в которую вводят крахмал, создают в ней режим волновой турбулизации пыле-воздушной смеси путем вращения смесительного элемента, при частоте крутильных колебаний рабочей камеры вокруг ее оси - 49,0-51 Гц и угловой амплитуде ее крутильных колебаний 6-7 мм, с последующим последовательным введением воды, монохлоруксусной кислоты и гидрооксида натрия, при этом после введения каждого компонента волновая обработка проводится в течение 1-5 мин. при следующем соотношении компонентов на 100 частей вес. крахмала:

вода	10-25
монохлоруксусная кислота	8-16
гидрооксид натрия	10-20.

Преимущественно для карбоксиметилирования берут крахмал кукурузный или крахмал картофельный.

Проведение процесса карбоксиметилирования крахмала в пыле-воздушной среде, находящейся в оптимизированном режиме волновой турбулизации, обеспечивает увеличение межфазной реакционной поверхности для интенсивного протекания реакции.

Согласно изобретению, используют крахмал кукурузный ГОСТ Р 51985-2002; крахмал картофельный ГОСТ 7699-78; гидроксид натрия ГОСТ 4328-77, кислоту монохлоруксусную ГОСТ 5836-68.

Пример 1.

В реакционную камеру смесителя вводят крахмал кукурузный в количестве 100 г (100 вес. ч.), создают в ней режим волновой турбулизации пыле-воздушной смеси путем вращения смесительного элемента при частоте крутильных колебаний реакционной камеры вокруг ее оси - 49,0 Гц и угловой амплитуде ее крутильных колебаний 6 мм, с последующим последовательным введением воды в количестве 10 г, монохлоруксусной кислоты в количестве 8 г и гидрооксида натрия в количестве 10 г, при этом после введения каждого компонента волновая обработка проводится в течение 1 мин. Суммарное время осуществления способа 10 мин.

Примеры 2-4. Ведут процесс в режиме, описанном в примере 1. Переменные параметры процесса по примерам представлены в таблице 1.

Качество образцов карбоксиметилированного крахмала, полученного волновым способом по примерам 1-4, представлено в таблице 2.

Как видно из представленных в таблице 2 физико-химических показателей карбоксиметилированных крахмалов, образцы по примерам 1 и 2, изготовленные согласно предложенному способу в оптимизированных режимах, обладают однородностью гранул, сыпучестью, низким содержанием влаги, высокой зольностью и степенью замещения, что отличает их высокое качество в сравнении со слипающимися и увлажненными образцами 3 и 4 приготовленными в режимах, находящихся за пределами оптимизированных.

Суммарное время приготовления карбоксиметилированного крахмала предложенным способом составляет всего 10-15 мин, что более чем в 4 раза меньше, чем время приготовления карбоксиметилированного крахмала известным способом, а, следовательно, является и более экономичным способом с точки зрения потребления электроэнергии.

Использование предложенного способа является, в сравнении с известным, более перспективным с точки зрения производительности и экологии. Это обусловлено исключением использования в технологическом процессе этанола, что значительно укорачивает технологический процесс, уменьшая количество операций, связанных с регенерацией органических соединений, промывкой и сушкой конечного продукта.

1. Волновой способ получения карбоксиметилированного крахмала путем проведения реакции крахмала с монохлоруксусной кислотой, водой и гидроксидом натрия в реакционной камере смесителя, отличающийся тем, что в реакционную камеру вводят крахмал, создают в ней режим волновой турбулизации пылевоздушной смеси путем вращения смесительного элемента, при частоте крутильных колебаний реакционной камеры вокруг ее оси 49,0-51 Гц и угловой амплитуде ее крутильных колебаний 6-7 мм с последующим последовательным введением воды, монохлоруксусной кислоты и гидроксида натрия, при этом после введения каждого компонента волновая обработка проводится в течение 1-5 мин, при следующем соотношении компонентов на 100 частей вес. крахмала:

вода	10-25
монохлоруксусная кислота	8-16
гидрооксид натрия	10-20

2. Способ получения карбоксиметилированного крахмала по п. 1, отличающийся тем, что для карбоксиметилирования берут крахмал кукурузный или крахмал картофельный.