Способ получения катионсодержащего крахмала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНСОДЕРЖАЩЕГО КРАХМАЛА(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(72) Авторы Литвяк Владимир ВладимировичЛовкис Зенон ВалентиновичРебенок Евгений Викторович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(57) Способ получения катионсодержащего крахмала, включающий обработку сухого крахмала катионизирующим реагентом, щелочным катализатором и малеиновым ангидридом или янтарной кислотой, отличающийся тем, что в качестве катионизирующего реагента используют эпоксипроизводное -(3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида, в качестве щелочного катализаторагидроксид и/или оксид натрия, магния, калия или кальция, а обработку осуществляют путем пропускания смеси сухого крахмала с реагентами через пневматическую сушилку с последующим выдерживанием в течение 48 часов при комнатной температуре или путем экструдирования при 110-130 С, причем катионизирующий реагент вводят в зону экструдера, нагретую до 40-50 С. Изобретение относится к крахмалопаточной отрасли, а именно к получению катионсодержащего крахмала, который может использоваться в качестве сырья в бумажном производстве (для поверхностной проклейки бумаги и внутримассного введения), в текстильном производстве (для аппретирования ткани), а также в качестве флокулянта. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения катионсодержащего крахмала высокого качества для целлюлозно-бумажной, текстильной, и других отраслей промышленности. Известен способ катионизации картофельного, кукурузного или пшеничного крахмала, который предусматривает распыление на крахмал раствора катионизирующего реагента - глицидил триметиламмония и оксида или гидроксида кальция, после чего, смесь 12797 1 2010.02.28 нагревается до 80 С, промывается раствором соляной кислоты, фильтруется и высушивается 1. Недостатком способа является повышенная зольность и низкая вязкость модифицированного катионсодержащего крахмала. Известен способ получения катионсодержащего крахмала, в котором в нагретый щелочной раствор катионизирующего реагента - 2-хлор-2-гидроксипропилтриметил аммония хлорида прибавляется смесь сухого кукурузного крахмала и сульфата натрия, для поддержанияв ходе реакции используется оксид кальция. После окончания реакции катионизации крахмал промывается раствором соляной кислоты 2. К недостаткам известного способа можно отнести повышенную зольность модифицированного катионсодержащего крахмала, а также наличие частиц клейстеризованного крахмала. Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является способ получения катионсодержащего крахмала 3 - прототип, в котором к смеси картофельного крахмала, аэросила и твердого гидроксида натрия прибавляется раствор катионизирующего реагента (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорида и сухая фумаровая или адипиновая кислота. Недостатками известного способа является необходимость использовать тщательно перемолотый сухой гидроксид натрия, который является гигроскопическим веществом,слеживается при хранении и вызывает образования частиц клейстеризованного крахмала. Также применение аэросила обуславливает повышенное содержание побочных продуктов в крахмале. Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение является разработка эффективного, экономичного и экологически безопасного способа получения катионсодержащего крахмала с заданной степенью катионизации. Это достигается тем, что способ получения катионсодержащего крахмала, включающий обработку сухого крахмала катионизирующим реагентом, щелочным катализатором и малеиновым ангидридом или янтарной кислотой, отличается тем, что в качестве катионизирующего реагента используют эпоксипроизводное-(3-хлор-2 гидроксипропил)триметиламмония хлорида, в качестве щелочного катализатора - гидроксид и/или оксид натрия, магния, калия или кальция, а обработку осуществляют путем пропускания смеси сухого крахмала с реагентами через пневматическую сушилку с последующим выдерживанием в течение 48 часов при комнатной температуре или путем экструдирования при 110-130 С, причем катионизирующий реагент вводят в зону экструдера, нагретую до 40-50 С. Способ реализуется следующим образом. В качестве катионизирующего реагента используется эпокси производное -(3-хлор 2-гидроксипропил) триметиламмония хлорида, катализатора катионизации - малеиновый ангидрид или янтарная кислота и гидроксид и/или оксид натрия, магния, калия, кальция, а ингибитора клейстеризации крахмала - сульфаты (хлориды) натрия и/или калия. Получение катионсодержащего крахмала может осуществляться одним из следующих методов 1. Метод катионизации. В крахмал, при энергичном перемешивании, вводится сухой щелочной катализатор,затем прибавляется катионизирующий реагент и малеиновый ангидрид. Полученная смесь пропускается через пневматическую сушилку и выдерживается двое суток при комнатной температуре для завершения реакции. 2. Метод катионизации. Для получения катионсодержащего крахмала используется двухшнековый экструдер. Смесь крахмала, щелочного катализатора и малеинового ангидрида вводится в экструдер,после чего добавляется катионизирующий реагент. Проходя через экструдер крахмал, реа 2 12797 1 2010.02.28 гирует с реагентом и одновременно подвергается деструкции. В экструдер вводится крахмал при комнатной температуре, выгружается в зависимости от требований по вязкости к модифицированному крахмалу при температуре 110-130 С. Для осуществления описанных процессов используется следующее оборудование реакторы с мешалками, двухшнековые экструдеры, вальцовые сушилки, центрифуги или вакуум фильтры, пневматические сушилки и упаковочное оборудование. Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения. Пример 1. Один килограмм сухого крахмала помещают в реактор с мешалкой и при энергичном перемешивании к крахмалу добавляют 150 мл катионизирующего реагента - эпоксипроизводное -(3-хлор-2-гидроксипропил) триметиламмония хлорида, 5 г щелочного катализатора и 10 г малеинового ангидрида. Полученная смесь пропускается через пневматическую сушилку и выдерживается двое суток при комнатной температуре для завершения реакции. Пример 2. 200 кг сухого крахмала смешивается с 1 кг щелочного катализатора и 0,5 кг янтарной кислоты и подается в двухшнековый экструдер. В зону экструдера нагретую до температуры 40-50 С добавляют 20 л катионизирующего реагента - эпоксипроизводное -(3 хлор-2-гидроксипропил) триметиламмония хлорида. Температура в зоне экструдера перед выгрузкой составляет 120 С. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения катионсодержащего крахмала и получить катионсодержащие крахмалы высокого качества с различной степенью содержания связанного азота для целлюлозно-бумажной,текстильной, и других отраслей промышленности, что значительно повысит потребительские качества бумаги, тканей и т.д. Источники информации 1. Патент США 4,332,935, 1982. 2. Патент США 4,464,528, 1982. 3. Патент США 4,906,745, 1990. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3