Спосіб одержання водорозчинного модифікованного крохмалю

Изобретение относится к области химической технологии, конкретно к усовершенствованиому способу получения растворимого окисленного фосфорилированного крахмала, применяемого в качестве добавок, повышающих прочностные свойства бумаги и картона, изготовляемых из древесной массы, макулатуры и целлюлозы. Модифицированный крахмал широко используется в текстильной и пищевой промышленностях, а также в други х областях народного хозяйства. Наиболее близким по технической сущности является способ получения растворимого крахмала, включающий обработку крахмала фосфорным ангидридом при массовом соотношении 1,0 : 0,2 - 1,0 соответственно при температуре 70 - 100°C в течение 2 часов, смесь охлаждают и к полученному продукту добавляют воду и выливают слоем в 0,5 - 3,0мм на разогретую металлическую или тефлоновую поверхность, нагретую до 175 - 200°C, до полного удаления воды. Получают растворимый при комнатной температуре крахмал. Недостатки способа: 1. Сложная технологическая схема. 2. Использование для фосфорилирования для фосфорного ангидрида требует сухой атмосферы, энергичное перемешивание. 3. Использование водной суспензии крахмала. 4. Сушка крахмала при высокой температуре. 5. Полученный продукт обладает низкой вязкостью. Задачей изобретения является упрощение процесса, а также повышение вязкости раствора получаемого крахмала. Поставленная задача достигается предлагаемым способом: к сухому крахмалу (кукур узному, картофельному, пшеничному) при перемешивании прибавляют мочевину, смесь нагревают 4,5 - 6 часов при температуре 80 - 90°C, затем охлаждают до комнатной температуры. Полученный продукт обрабатывают перекисью водорода, тщательно перемешивают, нагревают в течение 1 часа при 70°C. К охлажденному до комнатной температуры продукту добавляют фосфорилирующмй агент (KH2PO4, Na3PO4, NaH2PO4 или другие соли фосфорной кислоты) и выдерживают в течение 15 - 180мин при температуре 150 - 165°C. Мольное соотношение компонентов - крахмал : мочевина : перекись водорода : фосфорилирующий агент составляет (0,15 - 6,2) : (0,01 - 2,6) : (0,002 - 0,2) : (0,01 - 2). Предлагаемый способ выгодно отличается от способа-прототипа: 1. Применяется мягкий фосфорилирующий агент. 2. Процесс проводят в сухом виде, в одном аппарате без выгрузки. 3. Обработка крахмала осуществляется при более низкой температуре. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В реактор загружают 100г (0,62 моля) кукурузного крахмала и при перемешивании добавляют 1г (0,016 моля) мочевины. Смесь нагревают 5 часов при 80°C и охлаждают до комнатной температуры. К 100г данного продукта прибавляют 20мл 1% перекиси водорода (0,006 моля) и перемешивают 15 - 20мин. После этого продукт выдерживают 1 час при 70°C и охлаждают. К охлажденному продукту прибавляют 2,25г (0,016 моля) KH2PO4 при перемешивании и нагревают при 150°C 3 часа. Получают растворимый в холодной воде продукт. Выход продукта 95,6г (95%). Вязкость 1% раствора 5пас/сек. Содержание связанного фосфора 0,45%. Пример 2. В реактор загружают 100г (0,62 моля) кукурузного крахмала и при перемешивании добавляют 2г (0,03 моля) мочевины. Смесь выдерживают при 80°C в течение 4 часов и затем охлаждают до комнатной температуры. К 100г продукта прибавляют 20мл 1% перекиси водорода (0,006 моля) и перемешивают 15 - 20мин. После этого окисленный продукт нагревают 1 час при 70°C и охлаждают до комнатной температуры. К окисленному продукту при перемешивании добавляют 5г (0,036 моля) KH2PO4 и нагревают при 165°C 2 часа. Продукт охлаждают. Выход 93г (93%). Вязкость 1% раствора 8пас/сек. Содержание связанного фосфора 1,13%. Пример 3. 25г (0,15 моля) картофельного крахмала помещают в реактор, добавляют 1г (0,016 моля) мочевины и нагревают смесь при перемешивании 4 часа при 80°C. Продукты охлаждают до комнатной температуры, добавляют 5мл 1% перекиси водорода (0,006 моля) и перемешивают 15 - 20мин. Затем смесь нагревают при 70°C 1 час, охлаждают до комнатной температуры и к смеси добавляют 2,25г (0,016 моля) KH2PO4. Смесь нагревают при 165°C в течение 20мин. Выход 24г (96%). Вязкость 1% раствора 10пас/сек. Содержание связанного фосфора 2,01%. Пример 4. 250г (1,5 моля) картофельного крахмала помещают в реактор, добавляют 20г мочевины (0,3 моля) и выдерживают смесь 4,5 часа при 85°C. Смесь охлаждают, добавляют 50мл 1% перекиси водорода (0,014 моля) смесь перемешивают, затем нагревают до 70°C и выдерживают 1 час. К о хлажденной смеси добавляют 37,5г (0,3 моля) KH2PO4 и греют 20мин при 165°C. Выход 240г (96%). Вязкость 1% раствора 15пас/сек. Содержание связанного фосфора 3,04%. Пример 5. 1000г (6,2 моля) кукурузного крахмала смешивают в реакторе со 100г (1,6 моля) мочевины и греют в течение 4,5 часа при 85°C. После охлаждения смеси до комнатной температуры добавляют 200мл 1% перекиси водорода (0,06 моля). Смесь нагревают 1 час при 70°C. К охлажденной до комнатной температуры смеси прибавляют 300г (2 моля) KH2PO4 и нагревают 20мин при 165°C. Выход 970г (96%). Вязкость 1% раствора 25пас/сек. Содержание связанного фосфора 6%. Пример 6. 100г (0,62 моля) кукурузного крахмала помещают в реактор, добавляют 16г (0,26 моля) мочевины и нагревают 4,5 часа при 90°C. Смесь охлаждают, добавляют 20мл 1% перекиси водорода (0,006 моля). Окисленный продукт нагревают 1 час при 70°C, охлаждают до комнатной температуры. К смеси прибавляют 15г (0,1 моля) KH2PO4 и греют 20мин при 165°C. Выход 95г (95%). Вязкость 1% раствора 20пас/сек. Содержание связанного фосфора 3,1%. Пример 7. В реактор загружают 1000г (6,2 моля) картофельного крахмала и добавляют 80г (1,3 моля) мочевины, греют 4 часа при 85°C. К охлажденному до комнатной температуры продукту добавляют 200мл 2% перекиси водорода (0,1 моль) при перемешивании и греют 1 час при 70°C К охлажденному продукту прибавляют 150г (1,1 моля) KH2PO4 и нагревают 15мин при 165°C. Выход 900г (90%). Вязкость 1% раствора 18пас/сек. Содержание связанного фосфора 3,2%. Пример 8. В реактор помещают 1000г (6,2 моля) крахмала и 80г (1,3 моля) мочевины, нагревают в течение 4,5 часов при 80°C. К охлажденному продукту добавляют 200мл 3% перекиси водорода (0,2 моля) и нагревают 1 час при 70°C, охлаждают. Затем добавляют 150г (1,1 моля) KH2PO4, нагревают 20мин при 160°C. Выход 960г (96%). Вязкость 1% раствора 17пас/сек. Содержание связанного фосфора 3%. Пример 9.100г (0,62 моля)картофельного крахмала смешивают с 8г (0,1 моля) мочевины и нагревают 4 часа при 85°C. Продукт охлаждают и добавляют 20мл 4% перекиси водорода (0,023 моля). Нагревают 1 час при 70°C. К охлажденному продукту прибавляют 15г (0,1 моля) KH2PO4 и нагревают 20мин при 165°C. Выход 95г (97%). Вязкость 1% раствора 16пас/сек. Содержание связанного фосфора 3,2%. Пример 10. 25г (0,15 моля) картофельного крахмала помещают в реактор, добавляют 2г (0,03 моля) мочевины, нагревают при перемешивании 4 часа при 90°C. Продукт охлаждают и добавляют 5мл 5% перекиси водорода (0,007 моля). Нагревают 1 час при 70°C. К охлажденному продукту добавляют 4г (0,03 моля) KH2PO4 и нагревают 15мин при 165°C. Выход 24г (96%). Вязкость 1% раствора 16паск./сек. Содержание связанного фосфора 3,3%. Пример 11. 1000г (6,2 моля) картофельного крахмала смешивают с 80г (1,3 моля) мочевины, нагревают смесь до 85°C и выдерживают 4,5 часа, охлаждают. К охлажденному продукту добавляют 200мл 3% (0,2 моля) перекиси водорода, перемешивают, нагревают 1 час при 70°C. Смесь снова охлаждают и добавляют 12г (0,07 моля) Na3PO4, греют 20мин при 165°C. Выход 950г (95%). Содержание связанного фосфора 2,8%. Вязкость 1% раствора 12паск./сек. Пример 12. 10г (0,062 моля) кукурузного крахмала смешивают с 0,8г (0,013 моля) мочевины, нагревают 5 часов при 90°C, охлаждают. Добавляют при перемешивании 2мл 4% (0,002 моля) перекиси водорода и выдерживают смесь в течение 1 часа при 70°C. К охлажденному продукту добавляют 1,45г (0,01 моля) Na2HPO4, прогревают 15мин при 165°C. Выход 9,3г (93%). Вязкость 1% раствора 13,8паск./сек. Содержание связанного фосфора 3,1%. Сравнительные данные по характеристикам предлагаемого способа в сравнении со способомпрототипом приведены в таблице. В сравнении с известным способом получения растворимых фосфорилированных крахмалов предлагаемый способ позволяет получать растворимые в воде продукты без уменьшения степени фосфорилирования, но с повышенной вязкостью его растворов. Получение растворимых окисленно-фосфорилированных крахмалов дает возможность значительно упростить их дальнейшую переработку в готовые изделия - бумагу, картон, а также расширить области применения в народном хозяйстве.