Способ получения окисленного декстринизированного крахмала

 

Использование: в качестве связующего в производстве картона при меловании, проклейке его в массе и на поверхности. Сущность изобретения : крахмал предварительно обрабатывают мочевиной, взятой в количестве 1-16% от массы крахмала, при 80 - 90^oС, 4 - 5 часов, полученный продукт смешивают с водным раствором перекиси водорода, смесь выдерживают при 60 - 70^oС, 1 - 2 часа, при содержании перекиси водорода в смеси 0,35 - 1,0% от массы крахмального продукта. 2 табл.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения окисленного крахмала, применяемого в качестве связующего в производстве картона при меловании, проклейке его в массе и на поверхности, что значительно увеличивает межслоевую прочность картона.

Известен способ окисления крахмала Ca(OCl)₂, КМnО4₄ или КВr (окислитель 10% к крахмалу, рН 1,5 10; Т 45^oС). По изменению характеристической вязкости установлено, что наибольшую деструкцию крахмала при рН 2, вызывает КМnО₄, наименьшую Ca(OCl)₂ /1/.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения модифицированного окисленного крахмала, предусматривающий приготовление смеси реактивов, состоящую из 3 мл 3%-ной H₂O₂ и 10 мл 1% NaOH. При этом 100 г сухого кукурузного крахмала модифицировали распыленной смесью реагентов, тщательно перемешивали, раскладывали тонким слоем и подвергали декстринизации ИК-лучами с длиной волны 6 14 Мкм при 120^oС в течение 5 мин. Полученный модифицированный крахмал имел динамическую вязкость 0,5% -нoго клейстера 19,6 Пас, степень растворимости 0,47% Известный способ позволяет снизить степень растворимости и повысить вязкость его клейстера. При этом концентрация H₂O₂ в смеси составляет 0,1 0,3% а гидроокиси щелочного металла 0,1 0,5% на 100 г крахмала. Декстринизацию осуществляли при 120 220^oС в течение 5 20 мин, длинноволновыми ИК-лучами с длиной волны 6 14 Мкм /2/.

Известный способ обладает рядом недостатков.

1. Растворы окисленного крахмала, подученного таким способом, имеют повышенную вязкость, рН 9 и выше, что значительно сокращает круг возможного их применения.

2. Высокая температура обработки этих растворов требует большой затраты энергии, создает пожароопасные условия на заводах.

3. Применение специальной установки с ИК-лучами с определенной длиной волны.

Перечисленные выше недостатки усложняют процесс получения больших количеств крахмала.

Окисленные крахмалы находят широкое применение при производстве картона. Они позволяют увеличить межслоевую прочность картона, применяются для проклейки в массе поверхностной проклейке и в качестве связующего агента для мелования.

Крахмалы, применяем е для межслоевой проклейки картона, имеющие повышенную вязкость, обладают рядом недостатков: а) они плохо впитываются в картон, б) забивают форсунки для устранения этого приходится пользоваться растворами более низкой концентрации крахмалов, что значительно ухудшает прочностные свойства картона.

Задача изобретения упрощение процесс получение окис ленного крахмала, а также получение крахмала с пониженной вязкостью, но повышающий прочностные свойства картона.

Поставленная задача осуществляется способом получения окисленного декстринизированного крахмала, включающим обработку крахмала водным раствором перекиси водорода при повышенной температуре, в котором крахмал предварительно обрабатывают мочевиной, взятой в количестве 1 15% от массы крахмала, при 80-90^oС, в течение 4 5 часов, полученный продукт смешивают с водным раствором перекиси водорода и смесь выдерживают при 50 70^oС, 1 2 часа, при содержании перекиси водорода в смеси 0,35 1,0% от массы крахмального продукта.

Повышение прочностных свойств межслоевой проклейки картона удается достичь вводя в крахмал мочевину, а затем окисляя крахмал перекисью водорода.

Мочевина, реагируя с остатками глюкозы в крахмале, образует обычные продукты взаимодействия карбонильных соединений с аминами. Поскольку мочевина имеет несколько нуклеофильных центров, то интермедианты далее реагируют с молекулой крахмала. Мочевина способствует лучшему удерживанию крахмалов на поверхности картона.

Экспериментально установлено, что мочевина, взятая менее, чем в соотношении крахмал мочевина 1 0,01 соответственно не оказывает влияния на вязкость конечного продукта, а в соотношении больше чем 1 0,16 плохо присоединяется к крахмалу.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В реактор загружают 1000 г кукурузного крахмала и при перемешивании добавляют 10 г (1%) мочевины. Реакционную смесь выдерживают при 80^oC в течение 5 часов и охлаждают до комнатной температуры. К 1000 г данного продукта прибавляют 350 мл 1% перекиси водорода (0,35%) и перемешивают 20 мин. После этого окисленный продукт выдерживают 1 час при 70^oС, затем охлаждают. Выход продукта 950 г (95%). Вязкость 0,5% раствора 1,9 Пас. Содержание азота 041% Пример 2. В реактор загружают 100 г крахмала и при перемешивании добавляют 2 г (2%) мочевины. Реакционную смесь выдерживают при 90^oC в течение 5 час, охлаждают до комнатной температуры. К 100 г данного продукта прибавляют 35 мл 1% перекиси водорода (0,35% H₂O₂) и перемешивают 15 мин. После этого окисленный продукт нагревают 1 час при температуре 70^oC и охлаждают. Выход продукта 98 г (98). Вязкость 0,5 р-ра 2 Пас. Содержание азота 0,9% Пример 3. 25 г картофельного крахмала помещают в реактор, добавляют 1 г мочевины (4%) при перемешивании и выдерживают эту смесь в течение 4 час при 80^oС. Продукт охлаждают, добавляют 9 мл 1% перекиси водорода (0,36%) и перемешивают 15 мин. Затем смесь нагреваю 1 час при 70^oС и охлаждают. Выход продукта 24,5 г (98%). Вязкость продукта 2,3 Пас. Содержание азота 1,84 Пример 4. 250 г картофельного крахмала помещают в реактор, добавляют 20 г мочевины (8%) при перемешивании и выдерживают смесь в течение 4,5 час при температуре 85^oС. Смесь охлаждают и добавляют 90 мл 1% перекиси водорода (0,36) при перемешивании в течение 20 мин. Окисленный продукт нагревают 1,5 часа при 65^oС и охлаждают. Выход продукта 246 г (98%). Bязкость продукта 3,5 Пас. Содержание азота 3,6% Пример 5. 1000 г кукурузного крахмала смешивают в реакторе с 100 г мочевины (10%), нагревают в течение 4,5 часа при температуре 850^oC. После охлаждения смеси до комнатной температуры добавляют 350 мл 1% перекиси водорода (0,35% H₂O₂) и перемешивают 20 мин. Окисленный продукт при перемешивании нагревают 1,5 часа при 65^oС. Охлаждают. Выход продукта 990 г. Вязкость 2,5 Пас. Содержание азота 4,63% Пример 6. 4000 г кукурузного крахмала помещают в реактор, добавляют 540 г мочевины (16%) и при перемешивании нагревают 4 часа при 80^oС. Смесь охлаждают, добавляют 1500 мл 1% H₂O₂ (0,37%) и перемешивают 20 мин. Затем окисленный продукт греют 1 час при 70^oС, охлаждают. Выход продукта 4000 г (89%). Вязкость 0,5 р-ра 6 Пас. Содержание азота 7,12% Пример 7. В реактор загружают 1000 г картофельного крахмала и при перемешивании добавляют 80 г мочевины (8%), нагревают смесь 4 часа при 85^oС. К охлажденному до комнатной температуры продукту добавляют 200 мл 2% перекиси водорода (0,4% H₂O₂) и перемешивают 20 мин. Затем продукт нагревают 1,5 часа при 65^o°С и охлаждают. Выход 980 г 98% Вязкость 0,5% р-ра 3 Пас. Содержание азота 3,6% Пример 8. В реактор помещают 1000 г крахмала, 80 г (8%) мочевины и нагревают при перемешивании в течение 4,5 часов при 80^oC. Охлаждают до комнатной температуры. К полученному продукту добавляют 200 мл 3% перекиси водорода (0,6% H₂O₂) и перемешивают 20 мин. Затем температуру поднимают до 60^oС и выдерживают смесь 2 часа, охлаждают. Выход продукта 980 г, 98% Вязкость 0,5% р-ра 2,6 Пас.

Пример 9. К 1000 г крахмала добавляют 160 г мочевины (16%) и греют 4 часа при 90^oС. Продукт охлаждают и добавляют 200 мл 4% перекиси водорода (0,8%), перемешивают 15 мин, а затем продукт нагревают до 70^oС и выдерживают при этой температуре 2 часа. Выход продукта 980 г 98% Вязкость 0,5 р-ра 4 Па.

Пример 10. 25 г крахмала помещают в реактор, добавляют 2 г мочевины (8%) и нагревают при перемешивании 4 часа при 90^oС. Продукт охлаждают и добавляют 5 мл 5% перекиси водорода (1%). Смесь перемешивают 15 мин. Окисленный продукт нагревают 1 час при 70^oС. Выход целевого продукта 24,5 г (98%). Вязкость 0,5 р-ра 1,8 Пас.

Показатели ткачества целевого продукта приведены в таблице 1.

Пример 11. На картонном производстве Киевского картонно-бумажного комбината проводилась опытная выработка по применению окисленного модифицированного крахмала для повышения межслоевой прочности картона. Выработка проводилась на 1 потоке картонного производства. Параметры процессов подготовки массы в размольно-подготовительном цехе и изготовление картона на КДМ-1 в соответствии с технологическим регламентом производства картона хром-эрзац макулатурный.

Подготовка крахмала проводилась следующим образом.

150 кг крахмала загружали в реактор емкостью 10 м³ с помощью водяного эжектора, заполняли реактор водой в количестве 8 м³ и смесь перемешивали. Крахмал заваривали при температуре 95^oС и перемешивали в течение 20 мин, до полного растворения (до однородной консистенции). Приготовленный клейстер фильтровали а вибросите и подавали в бак хранения. Перед началом подачи приготовленных растворов, определяли значение показателя сопротивления расслаиванию и место расслоения. Дозировка приготовленных растворов проводилась с использованием шести спрысковых труб, после чего снова производилась оценка значения межслоевой прочности.

Испытывались 2 типа крахмала.

1. Обычный картофельный крахмал.

2. Окисленный модифицированный крахмал.

В процессе подготовки клея отмечено следующее: приготовление клеевых эмульсий не вызывает технологических трудностей, эмульсия хорошо фильтруется.

В процессе подачи клея:
распыление крахмальной суспензии хорошее.

Перед началом подачи приготовленных растворов определялось значение показателя сопротивления расслаиванию картона и место расслаивания. Аналогичная оценка значения межслоевой прочности проводилась после подачи крахмальной суспензии.

Результаты испытаний приведены в таблице 2. Из данных таблицы видно, что прирост показателя сопротивления расслаиванию при использовании окисленного крахмала составил 20% Среднее значение показателя сопротивления расслаиванию увеличилось со 125 Н (без межслоевой про лейки) до 150 Н (с межслоевой проклейкой). Использование окисленного модифицированного крахмала позволяет обеспечить показатель сопротивления расслаиванию, соответствующий требованиям к высшему сорту картона по ТУ 13-0281020-97-90.

Формула изобретения

Способ получения окисленного декстринизированного крахмала, включающий обработку крахмала водным раствором перекиси водорода при повышенной температуре, отличающийся тем, что крахмал предварительно обрабатывают мочевиной, взятой в количестве 1-16% от массы крахмала, при 80-90^oС в течение 4-5 ч, полученный продукт смешивают с водным раствором перекиси водорода и смесь выдерживают при 60-70^oС 1-2 ч при содержании перекиси водорода в смеси 0,35-1,0% от массы крахмального продукта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2