Способ получения катионсодержащего сшитого крахмалопродукта

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНСОДЕРЖАЩЕГО СШИТОГО КРАХМАЛОПРОДУКТА(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 сшитого крахмалопродукта, при котором к 30-40 -ной водной суспензии крахмалосодержащего сырья, в качестве которого используют нативный крахмал картофельный, и/или кукурузный, и/или тапиоковый, и/или пшеничный, и/или ржаной, и/или гороховый, мезгу картофельную, и/или кукурузную, и/или пшеничную или смесь нативного крахмала и картофельной мезги, добавляют смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина, взятых в соотношении 11, при интенсивном перемешивании со скоростью не менее 200 об/мин вводят оксид натрия, и/или оксид калия, и/или гидроксид натрия, и/или гидроксид калия до достижения 11-12 и продолжают перемешивание 1 ч при температуре 10 С, 3 ч при температуре 43 С и 5-8 ч при температуре 55 С, полученный продукт обезвоживают, сушат и гранулируют. Изобретение относится к крахмало-паточной отрасли, а именно к получению катионсодержащего сшитого крахмалопродукта, который может использоваться для агломерации руд в качестве катионсодержащего нерастворимого фотореагента, а также в химии в качестве катионсодержащего крахмального реагента. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения катионсодержащего сшитого крахмалопродукта высокого качества для народного хозяйства. 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 17557 1 2013.10.30 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. Высокая температура и щелочь - необходимый катализатор катионизации способствуют клейстеризации крахмала, что негативно сказывается на ведении технологического процесса и требует постоянного внимания для предотвращения клейстеризации. Получаемый по данной технологии крахмал в последствии способен к клейстеризации (т.е. к растворению в воде). Также применение аэросила обуславливает повышенное содержание побочных продуктов в крахмале. Кроме того, катионизирующий реагент (-(3-хлоро-2 гидроксипропил)--триметиламмоний хлорид) является дорогостоящим (требуется сложный органический синтез) и редким (не всегда доступным) химическим веществом. Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка эффективного, экономичного и экологически безопасного способа получения катионсодержащего сшитого крахмалопродукта с различной степенью катионизации. Это достигается тем, что способ получения катионсодержащего сшитого крахмалопродукта, при котором к 30-40 -ной водной суспензии крахмалосодержащего сырья, в качестве которого используют нативный крахмал картофельный, и/или кукурузный, и/или тапиоковый, и/или пшеничный, и/или ржаной, и/или гороховый, мезгу крахмальную картофельную, и/или кукурузную, и/или пшеничную и/или смесь нативного крахмала и картофельной мезги, добавляют смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина, взятых в соотношении 11, при интенсивном перемешивании со скоростью не менее 200 об/мин вводят оксид натрия, и/или оксид калия, и/или гидроксид натрия, и/или гидроксид калия до достижения 11-12 и продолжают перемешивание 1 ч при температуре 10 С, 3 ч при температуре 43 С и 5-8 ч при температуре 55 С, полученный продукт обезвоживают,сушат и гранулируют. Способ реализуется следующим образом. При разработке этого метода мы учли, что органический синтез -(3-хлоро-2 гидроксипропил)--триметиламмоний хлорида имеет ряд особенностей. В результате сложной химической реакции, проходящей в щелочной среде в течение 1 ч при температуре 10 С и далее в течение 3 ч при температуре 43 С, выход реагента составляет 86 ,образуется побочный продукт (1,3-дихлорпропанол-2) и остатки эпихлоргидрина, не вступившие в реакцию. Зная характер упаковки полисахаридных молекул и распределение цепей амилопектина в разных областях гранулы, можно утверждать, что катионизация крахмала происходит преимущественно в аморфных областях гранулы, т.к. катионизирующему реагенту легче атаковать амилопектин в неплотно упакованных аморфных областях. Катионизации подвергается гидроксилы глюкопиранозы крахмала в положении 2, 3 и 6. Причем наиболее часто эпихлоргидрин взаимодействует с гидроксилом в положении 2 -глюкопиранозы. В качестве крахмалосодержащего сырья используют нативный картофельный крахмал, и/или нативный кукурузный крахмал, и/или нативный тапиоковый крахмал, и/или нативный пшеничный крахмал, и/или нативный ржаной крахмал, и/или нативный гороховый крахмал,картофельную мезгу, и/или кукурузную мезгу, и/или пшеничную мезгу, и/или смесь разных типов крахмальной мезги в различном соотношении),смесь нативного крахмала и картофельной мезги в различном соотношении. Процесс катионизации осуществляется в 30-40 -ной водной суспензии крахмалосодержащего сырья. Катионизирующим реагентом служила смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина. 3 17557 1 2013.10.30 Катализатором процесса катионизации крахмалосодержащего сырья являлись оксид натрия, и/или оксид калия, и/или гидроксид натрия, и/или гидроксид калия, и/или их смеси в различном соотношении. Процесс катионизации проводят в три стадии при 7 при интенсивном перемешивании не менее 200 об/мин 1 стадия 1 ч, температура 10 С,2 стадия 3 ч, температура 43 С,3 стадия 5-8 ч, температура 45-55 С. Во время процесса катионизации крахмалосодержащего сырья наиболее благоприятнаясреды - 11-12, а температура 55 С. Сшивку полимерный цепей крахмалосодержащего сырья осуществляют образующийся побочный продукт (1,3-дихлорпропанол-2) и остатки эпихлоргидрина, не вступившие в реакцию, а катионизацию - синтезированный -(3-хлоро-2-гидроксипропил)-триметиламмоний хлорид. В дальнейшем катионизированный и сшитый крахмалопродукт подвергается обезвоживанию, сушке и гранулированию. Для осуществления описанных технологических процессов используется следующее оборудование химические реакторы с мешалками и обогревом, центрифуги или вакуум фильтры, пневматические сушилки и упаковочное оборудование. Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения. Пример 1. К 38 -ной водной суспензии нативного картофельного добавляют катионизирующий реагент (смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина в соотношении 11) и осторожно при интенсивном перемешивании 250 об/мин прибавляют оксид натрия, доводясуспензии до 11. Процесс катионизации проводят в три стадии при 11 и интенсивном перемешивании 250 об/мин 1 стадия 1 ч при температуре 10 С, 2 стадия 3 ч при температуре 43 С,3 стадия 8 ч при температуре 45 С с последующим обезвоживанием, сушкой и грануляцией катионсодержащего сшитого крахмалопродукта. Пример 2. К 38 -ной водной суспензии картофельной мезги добавляют катионизирующий реагент (смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина в соотношении 11) и осторожно при интенсивном перемешивании 200 об/мин прибавляют оксид натрия, доводясуспензии до 11. Процесс катионизации проводят в три стадии при 11 и интенсивном перемешивании 200 об/мин 1 стадия 1 ч при температуре 10 С, 2 стадия 3 ч при температуре 43 С,3 стадия 5 ч при температуре 55 С с последующим обезвоживанием, сушкой и грануляцией катионсодержащего сшитого крахмалопродукта. Пример 3. К 40 -ной водной суспензии смеси картофельной мезги и картофельного крахмала в соотношении 11 добавляют катионизирующий реагент (смесь 3-метиламмоний хлорида и эпихлоргидрина в соотношении 11) и осторожно при интенсивном перемешивании 250 об/мин прибавляют оксид натрия, доводясуспензии до 12. Процесс катионизации проводят в три стадии при 12 и интенсивном перемешивании 300 об/мин 1 стадия 1 ч при температуре 10 С, 2 стадия 3 ч при температуре 43 С,3 стадия 5 ч при температуре 55 С с последующим обезвоживанием, сушкой и грануляцией катионсодержащего сшитого крахмалопродукта. 17557 1 2013.10.30 Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения катионсодержащего сшитого крахмалопродукта и получить катионсодержащие сшитые (нерастворимые в воде) крахмалопродукты высокого качества с различной степенью содержания связанного азота для нужд народного хозяйства. 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. 5