Спосіб одержання модифікованого крохмалю

Спосіб одержання модифікованого крохмалю, який передбачає обробку крохмалю лужним агентом при 70-80°С впродовж 1,5-2 годин, фосфорним ангідридом при нагріванні при мольному співвідношенні компонентів крохмаль лужний агент фосфорний ангідрид, що дорівнює відповідно 1 (0 038-0,5) (0,013-0,23), який відрізняється тим, що після обробки крохмалю лужним агентом охолоджену масу окислюють перекисом водню і витримують протягом 1-1,5 годин при 40-70вС при мольному співвідношенні крохмаль перекис вод Винахід стосується химічної технології, конкретно - засобу одержання модифікованого крохмалю, який використовується як додаток, що підвищує МІЦНІСТЬ паперу і картону, які виготовляють з деревини, макулатури і целюлози Модифікований крохмаль широко використовують в текстильній і харчовій галузях промисловості та інших сферах національного господарства Відомим Є спосіб фосфорилювання крохмалю в водному середовищі хлорокиссю фосфору(І) Недоліки цього способу складна технологічна схема, яка пов'язана з трудоміськими операціями фільтрування водної суспензії крохмалю, сушка крохмалю при високій температурі, наявність значного об'єму стічних вод, втрата крохмалю внаслідок розчинення суворий контроль рН середовища під час фосфорилювання Відомим Є спосіб одержання фосфорильованого крохмалю фосфорним ангідридом у водному середовищі(2) який полягає в тому, що до суспезм крохмалю у воді додають розчин соди та фосфорного ангідриду, суміш нагрівають до 60-70°С, підкислюють, фільтрують, одержаний продукт промивають і висушують Недоліки способу втрати крохмалю і фосфорилюючого агента внаслідок розчинення в воді, наявність величезного об'єму стічних вод, трудомісткість операцій фільтрування суспензії крохмалю в воді і сушки крохмалю Найближчим до запропонованого є спосіб фосфорилювання крохмалю, який передбач" ат робку крохмалю спочатку лужним агенто и при 30 100сС протягом 0,5-2,0 годин, потім - поступове введення фосфорного ангідриду « витримку суміші при 80-100вС протягом 0,5-2,0 годин, при цьому мольне співвідношення крохмалю, лужного агента і фосфорного анпдриду мусить дорівнювати 0 02315,4 0 007-1,2 0.004-0,57 Як лужний агент використовують їдкий калій чи соду(З) Недоліки способу розчини завареного крохмалю, який отриманий за способом-прототипом при стоянні понад 10 годин, піддається розшаруванню, концентрація розчинів змінюється протягом часу, що створює складності при використанні цього способу в паперовій та текстильній промисловостях Задачею винаходу є отримання модифікованого (фосфорильованого) крохмалю, розчин якого при стоянні протягом тривалого часу не розшаровується Виконання задачі забезпечується шляхом отримання модифікованого крохмалю який передбачає обробку крохмалю лужним агентом як лужний агент використовують соду або луг , суміш витримують протягом 1,5-2.0 годин при 70-80"С, потім охолоджений продукт обробляють оббризкуванням розчином перекису водню та витримують впродовж 1-1,5 годин при 40-70°С, охолоджують отриманий продукт піддають обробці фосфорилюючим агентом при температур» 50-80Х впродовж 0 5-15 години, при цьому мольне співвідношення компонентів крохмаль лужний агент перекис водню фосфориэючий агент обирають у діапазонах 1 (0 0380,016-0.16) (0,013-0 23) відповідно ню, що дорівнює 1 (0,016-0,16) ВІДПОВІДНО, з нас тупним фосфорилюванням при температурі 5080°С впродовж 0,5-1,5 годин Відділ інформаційного фонду екс, № ._ 20 CM О і о 21197 Сутність винаходу, після обробки крохмалю лужним агентом охолоджену масу окислюють розчином перекису водню та витримують 1-1,5 години при температурі 40-70°С при мольному співвідношенні крохмаль, перекис водню в 1.(0,016-0,16) відповідно з наступним фосфорилюванням при температурі 50-80°С протягом 0,5-1,5 години. Алкоголят крохмалю, який утворюється при взаємодії крохмалю з лужним агентом, є високореакційною сполукою, що енергійно взаємодіє з перекисом водню і в подальшому при додаванні фосфорного ангідриду повністю фосфорилюється. Додавання перекису водню дозволяє отримувати при заварюванні однорідну масу, що не розшаровується протягом 3 діб, добре фільтрується та дозується Спосіб здійснюють наступним чином. До сухого крохмалю (кукурудзяного, картопляного, рисового) при перемішуванні додають лужний агент, суміш нагрівають протягом 1,5-2 годин при 70-80°С, потім охолоджують до кімнатно» температури Отриманий продукт обробляють оббризкуванням перекисом водню, сумлінно перемішують, нагрівають протягом 1-1,5 години при температурі 40-70°С. До охолодженого до кімнатної температури продукту додають при перемішуванні фосфорилюючий агент (Р2О5) та витримують впродовж 0 *)-1,5 години при температурі 50-80°С. Приклад 1. 15,4 моля (2500 г) картопляного крохмалю поміщають до реактора і додають 1,2 моля (67 г) КОН при перемішуванні. Суміш витримують при 70°С впродовж 2 годин, потім охолоджують. До охолодженого продукту додають оббризкуванням 0,7 моля перекису водню (500 мл). Суміш нагрівають 1 годину при 70°С. До охолодженого продукту додають при перемішуванні 0,4 моля (57 г) п'ятиокису фосфору. Реакційну суміш нагрівають 0,5 години при 70°С і охолоджують. Вихід кінцевого продукту складає 2300 г (98%). Продукт містить 1% фосфору, який зв'язаний з крохмалем у вигляді фосфорного ефіру. Співвідношення їдкого калію до перекису водню і до п'ятиокису водню в молях дорівнює 3:1,75:1. Приклад 2. При інтенсивному перемішуванні в реактор, який містить 6,2 моля (1000 г) кукурудзяного крохмалю додають 0,48 моля (26,8 г) КОН. Суміш витримують при 70°С впродовж 2 годин і потім охолоджують. Охолоджену суміш оббризкують 0,23 моля 4% перекису водню (200 мл) і нагрівають 1 годину при 70 в С. До охолодженого продукту поступово додають 0,24 моля (34,2 г) фосфорного ангідриду \ нагрівають 1 годину при 60°С, потім охолоджують. Вихід складає 960 г (96%). Місткість зв'язаного фосфору дорівнює 1,5%. Співвідношення компонентів у молях складає 2,5:0,9:1. Приклад 3. До відкритого реактора, який містить 0,15 моля (25 г) кукурудзяного крохмалю, додають 0,007 моля (0,8 г) соди. Суміш нагрівають 2 години при 80"С і до охолодженої маси оббризкуванням додають 0,007 моля 5% перекису водню (5 мл) Суміш нагрівають 1,5 години при 60°С, охолоджують і додають при перемішуванні 0,004 моля фосфорного ангідриду (0,57 г) Суміш нагрівають 1 годину при 80°С, потім охолоджують. Вихід кінцевого продукту - 24 г (95%). Наявність зв'язаного фосфору - 1%. Співвідношення со ди до перекису водню і фосфорного ангідриду складає відповідно 1,2.1,75.1. Приклад 4. До реактора поміщають 15,4 моля (2500 г) картопляного крохмалю і додають 0,& моля (34 г) КОН при перемішуванні. Суміш витримують при 70°С впродовж 1,5 годин і охолоджують. Суміш оббризкують 2% перекисом водню у кількості 0,25 моля (500 мл) при перемішуванні і витримують 1 годину при 40 е С. Після охолодження додають при перемішуванні 0,2 моля (28 г) фосфорного ангідриду. Нагрівають 1,5 години при 70°С і потім охолоджують. Вихід кінцевого продукту становить 2300 г (92%). Продукт містить біля 0,5% зв'язаного фосфору. Співвідношення їдкого калію до перекису водню і фосфорного ангідриду складає 3:1,25:1. Приклад 5. До реактора, який містить 0,3 моля (50 г) картопляного крохмалю, додають 0,15 моля (16 г) соди. Суміш нагрівають 2 години при 80°С, охолоджують. Суміш збризкують 0,02 молями 3% перекису водню (20 мл). Нагрівають t.5 години при 60°С, охолоджують. Поступово при перемішуванні додають 0,08 моля (11 г) фосфорного ангідриду. Реакційну масу нагрівають 0,5 години при 60°С і потім охолоджують. Вихід кінцевого продукту складає 48 г (96%). Наявність зв'язаного фосфору - 9%. Співвідношення соди до перекису водню і фосфорного ангідриду складає 2:4:1. Приклад 6. При інтенсивному перемішуванні до реактора, який містить 6,2 моля (1000 г) картопляного крохмалю, додають 0,95 моля (54 г) КОН. Суміш витримують 2 години при 70°С, охолоджують. На суміш розбризкують 0,2 моля 3% перекису водню (200 мл), нагрівають 1 годину при 70°С. Після охолодження додають 0,48 молей (68 г) фосфорного ангідриду, нагрівають 45 хвилин при 50°С, потім охолоджують. Вихід кінцевого продукту складає 960 г (98%). Наявність зв'язаного фосфору - 3%. Співвідношення їдкого калію до перекису водню і до фосфорного ангідриду дорівнює 2:0,42:1. Приклад 7. До 0,62 молей (100 г) кукурудзяного крохмалю додають 0,03 моля (3,2 г) соди. Суміш нагрівають 2 години при 80°С, охолоджують. Охолоджену суміш оббризкують 0,01 моля 2% перекису водню (20 мл). Суміш нагрівають 1 годину при 70°С. Після охолодження додають 0,016 моля (2,3 г) фосфорного ангідриду, суміш нагрівають 1 годину при 70°С і потім охолоджують. Вихід кінцевого продукту дорівнює 95 г (95%). Вміст зв'язаного фосфору - 1%. Співвідношення соди до перекису водню і до фосфорного ангідриду в молях складає 2 0,6:1. Приклад 8. (одержання модифікованого крохмалю за способом-прототипом). До реактора поміщають 15,4 моля (2500 г) картопляного крохмалю і додають 1,2 моля (67 г) КОН при перемішуванні. Суміш витримують при 30°С протягом 0,5 години, додають поступово 0,4 моля (57 г) фосфорного ангідриду, нагрівають при 80°С впродовж 2 годин і охолоджують Вихід кінцевого продукту складає 2300 г (98%) Продукт містить близько 1% фосфору, зв'язаного з крохмалем у виді фосфорного ефіру. Співвідношення їдкого калію до фосфорного ангідриду в молях складає 3 1. 21197 Приклад 9. Утворення розчинів модифікованого крохмалю. Для співставлення стійкості розчинів крохмалю, одержаних за способом-прототипом і у відповідності зі способом, який пропонується, були приготовлені розчини модифікованих крохмалів вщ 1 до 10%, які найбільш широко застосовуються в національному господарстві. Наважку модифікованого крохмалю поміщають в стакан, заливають водою і при перемішуванні нагрівають до кипіння, потім розчин охолоджують. Прототип. 15,4 молей (2500 г) картопляного крохмалю + 1,2 моля (67 г) КОН + 0,4 моля (57 г) Р2О5 Розшарування 1% розчину настає через 2 години. Спосіб, який пропонується. 15.4 молей (2500 г) картопляного крохмалю +1,2 моля (67 г) КОН + 0,7 моля (500 мл) 5% Н 2 0 2 + 0,4 моля (57 г) Р2О5 1 % розчин не розшаровується через 72 години. Приклад 1. 6,2 моля кукурудзяного крохмалю (1000 г) + 0,48 моля (27 г) КОН +0,24 моля (34 г) Р2О5. 2% розчин розшаровується через 2 години 15 хвилин. Приклад 2. 6,2 моля кукурудзяного крохмалю (1000 г) + 0.48 моля (27 г) КОН + 0,23 моля 4% Н 2 О 2 (200 мл) + 0,24 моля (34,2 г) P2Os. Розчин не розшаровується через 72 години. Дані про мольне співвідношення всіх реагентів наведені в таблиці 1. а характеристики отриманого продукту наведені в таблиці 2. Приклад 3. 0.15 моля (25 г) кукурудзяного крохмалю + 0,007 моля (0.8 г) соди + 0.004 моля (57 г) Р2О5. 4% розчин розшаровується через 2 години ЗО хвилин. Приклад 4. 0,15 моля (25 г) кукурудзяного крохмалю + 0,007 моля (0.8 г) соди + 0.007 моля (5 мл) 5% Н 2 О 2 + 0.004 моля (0,57 г) P2Os- Розчин не розшаровується через 72 години. Приклад 5. 6,2 моля (1000 г) картопляного крохмалю + 0.95 моля (54 г) КОН + 0,48 моля (68 г) Р2О5. 6% розчин розшаровується через 3 години. Приклад 6. 6,2 моля (1000 г) картоппйного крохмалю + 0,95 моля (54 г) КОН + 0,2 моля (200 мл) 3% Н 2 О 2 + 0,48 моля (68 г) Р2О5. Розчин не розшаровується через 72 години. Приклад 7. 15,4 моля (2500 г) картопляного крохмалю + 0,6 моля (34 г) КОН + 0,2 моля (28 г) РгОв. 8% розчин розшаровується через 3 години 15 хвилин. Приклад 8. 15,4 моля (2500 г) картопляного крохмалю + 0.6 моля (34 г) КОН +0.25 моля 2% Н2О2 (500 мл) + 0.2 моля (28 г) Р205. Розчин не розшаровується через 72 години. Приклад 9. 0.3 моля (50 г) картопляного крохмапю +0.15 моля (16 г) соди + 0,08 моля (11 г) Р2О5. Розчин розшаровується через 5 годин. Приклад 10. 0,3 моля картопляного крохмалю + 0.15 моля (16 г) соди + 0.02 моля 3% перекису водню (20 мл) + 0.08 моля ( 1 1 г ) P2Os- Розчин не розшаровується через 72 години. Спосіб, який пропонується, є простим у використанні, не вимагає застосування дорогих реактивів і складного обладнання. Весь технологічний процес проводять в одному агрегаті, який являє собою сосуд із мішалкою Він може стати основою для створення безперервного процесу виробництва модифікованого крохмалю. Процес одержання модифікованих крохмалів за методом, який пропонується, є безвідхідним. Як первинну сировину можна використовувати крохмаль різного походження (картопляний, кукурудзяний та інші), тому що якості модифікованих крохмалів, одержаних за цим способом . однакові. Спосіб, який пропонується, дозволяє вводити в молекулу крохмалю різну кількість органічно зв'язаного фосфору і таким чином отримувати фосфорильовані крохмалі з різними якостями, які відповідають потребам різних галузей національної економіки. Заварені розчини крохмапів не розшаровуються протягом 3 діб. Використання таких крохмалів, одержаних за способом, який пропонується, при виготовленні паперу поліпшує споживчі якості паперу t зменшує витрати крохмалю. Таблиця 1 Приклад крохмаль Компоненти лужний агент перекис водню фосфорилюючий агент 1 1 0077 0,0454 0,026 2 1 0,077 0.037 0.038 3 1 0.047 0.047 0,026 4 1 0,038 0.016 0,013 5 1 0.5 0,066 0,266 6 1 0,15 0,032 0,077 7 1 0.48 0,0'. 0 0.026 8 (прототип) 1 0,077 — 0,026 21197 Таблиця 2 Показники якості модифікованого крохмалю Час, хвилини Частка фосфору, %, від ваги Розшарування, години Прототип 1.0 2.0 180—S0 98,0 0 1.0 72.0 180—70 98,0 1 (прототип) 2.0 2,25 240—80 98.0 2 1,5 72.0 240—70 — З(прототип) 4.0 2,5 180—80 96.0 4 1.0 72,0 270—80 95,0 б(прототип) 6,0 3,0 _ — 6 3,0 72.0 225—70 98.0 7 (прототип) 8,0 3.25 — — 8 1,0 72.0 240—30 95.0 9 (прототип) 10,0 5.0 — — 10 10.0 72.0 — — Приклади температура нагріву, °С Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вуп Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 Вихід, % (03122)2-57-03