PL156368B1

PL156368B1 - Sposób przetwarzania zdestrukturyzowanej skrobi PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL156368B1
Application number: PL1988274156A
Authority: PL
Original assignee: Warner Lambert Co
Priority date: 1987-08-18
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1992-03-31
Also published as: IE61041B1; AU602110B2; MY101957A; ATE102236T1; EP0304401A2; DK171316B1; IE882440L; CN1027726C; IN175171B; GB8719485D0; NO883547L; EP0304401B2; FI93022B; IL87397A0; GB2208651B; PL274156A1; HU204074B; ES2051888T3; FI883720A; ZA885889B

Abstract

1. Sposób przetwarzania zdestrukturyzowanej skrobi polegajacy na ogrzewaniu kompo- zycji zawierajacej skrobie i wode, w ilosci 10-20% wagowych w stosunku do calkowitej ilosci kompozycji, do temperatury wyzszej od temperatury topnienia i zeszklenia skrobi, pod cisnie- niem odpowiadajacym co najmniej cisnieniu pary wodnej powstajacej przy wyzej wymienionej temperaturze, a nastepnie chlodzeniu otrzymanego stopu do temperatury nizszej od tempera- tury zeszklenia, znamienny tym, ze jako skrobie stosuje sie skrobie poddana wstepnej destruktu- ryzacji poprzez wytloczenie kompozycji skrobi i wody w temperaturze wyzszej od temperatury C D topnienia i zeszklenia. PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jesi sposób przetwarzania zdestrukturyzowanej skrobi w celu wytwarzania ukształtowanych przedmiotów.

Wiadomo, że naturalną skrobię, która znajduje się w produktach roślinnych i która zawiera określoną ilość wody, można poddawać działaniu podwyższonej temperatury w zamkniętym naczyniu, to jest pod zwiększonym ciśnieniem, wytwarzając stop. Proces taki korzystnie prowadzi się w urządzeniu do formowania lub w wytłaczarce. Skrobię podaje się przez lej na ślimak tłoczący, wzdłuż którego materiał jest przesuwany w stronę wylotu. W tym czasie temperatura materiału wzrasta na skutek ogrzewania cylindra urządzenia z zewnątrz oraz na skutek ścinającego działania ślimaka. Poczynając od strefy zasilania i następnie w strefie sprężania, rozdrobniony surowiec podawany do przerobu ulega stopniowo stopieniu i następnie przechodzi przez strefę dozowania, w której stop zostaje zhomogenizowany, do końca ślimaka. U wylotu urządzenia materiał może być poddany formowaniu wtryskowemu lub wytłaczaniu, albo w inny znany sposób, aby utrzymać ukształtowane przedmioty.

Proces taki, znany z opisu patentu europejskiego 118 240, daje skrobię o zasadniczo zmienionej strukturze. Powodem tego jest to, że skrobia jest ogrzewana do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia jej składników tak, że ulegają one endotermicznym przemianom. W wyniku tego następuje stopienie i naruszenie cząsteczkowej struktury ziaren skrobi tak, że otrzymuje się skrobię o strukturze zasadniczo zmienionej. Skrobię taką, otrzymaną w wyniku wytwarzania termoplastycznego stopu, określa się jako skrobię „wstępnie przetworzoną.

Aczkolwiek przedmioty wytworzone przez wtryskowe formowanie naturalnej skrobi są przydatne, to jednak stwierdzono, że przedmioty ukształtowane z takiego tworzywa mają stosunkowo małą wytrzymałość fizyczną. Stwierdzono także, że sam proces wykazuje dość duże odchylenia, ze względu na znaczną zależność lepkości stopu od siły ścinania w cylindrze ślimaka, co sprawia, że formowanie, np. wtryskowe lub przez wytłaczanie, jest uzależnione od prędkości ślimaka, temperatury, ciśnienia i/albo zawartości wody, a to obniża przeciętną jakość otrzymanych przedmiotów.

W procesie wytryskowego formowania skrobi, dwa zabiegi mają ważne znaczenie, a mianowicie (A) zabieg desIrukIurycacji, to jest ogrzewanie ziaren skrobi do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia jej składników, dla spowodowania zmian struktury cząsteczkowej w wysokiej temperaturze oraz (B) zabieg formowania, to jest wytwarzania ukształtowanych przedmiotów np. przez formowanie wtryskowe.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że opisanych trudności można uniknąć, jeżeli oba wspomniane zabiegi oddzieli się, to jest wstępnie przetworzoną, zdestrukturyzowaną skrobię otrzymaną w wyniku zabiegu (A) zestali się przed jej ponownym ogrzaniem w cylindrze ślimaka dla ostatecznego wytworzenia ukształtowanego przedmiotu. Stwierdzono, że rozdzielając oba te zabiegi (A) i (B) otrzymuje się ukształtowane przedmioty o znacznie ulepszonych właściwościach fizycznych . Powodem tego jest to, że przy oddzielnie prowadzonym zabiegu (B) zależność lepkości stopu od siły ścinania maleje bardzo znacznie, co odbija się korzystnie na zdolności płynięcia i powoduje polepszenie jakości wytworzonych przedmiotów ukształtowanych.

Według wynalazku sposób wytwarzania ukształtowanych przedmiotów ze zdestrukturycowanej skrobi zgodnie z którym ogrzewa się kompozycję zawierającą skrobię i wodę, przy czym zawartość wody wynosi 10-20% wagowych w stosunku do całkowitej ilości kompozycji, do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia skrobi, pod ciśnieniem odpowiadającym co najmniej ciśnieniu pary wodnej powstającej przy wyższej wymienionej temperaturze dla spowodowania zasadniczej zmiany struktury skrobi i wytworzenia stopu, po czym stop ten chłodzi się do temperatury niższej od temperatury zeszklenia wytwarzając stały, ukształtowany przedmiot, polega na tym, że jako skrobię stosuje się skrobię wstępnie przetworzoną drogą wstępnego wytłoczenia kompozycji skrobi i wody w temperaturze wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia.

Stosowaną tu kompozycję wstępnie przetworzonej skrobi wytwarza się przez opisane wyżej termoplastyczne wytwarzanie stopu skrobi.

156 368

Należy podkreślić, że poprawa własności uzyskiwania zgodnie z wynalazkiem nie jet funkcją przedłużonego czasu przebywania skrobi w cylindrze ślimaka. Ten sam czas przebywania surowca skrobiowego w stanie stopionym w cylindrze ślimaka daje bowiem lepszą jakość produktu, jeżeli zabiegi (A) i (B) prowadzi się oddzielnie.

Pod określeniem „skrobia rozumie się skrobię zasadniczo nie zmienioną chemicznie. Określenie to obejmuje np. ogólnie węglowodany naturalnego pochodzenia roślinnego, składające się głównie z amylozy i/albo amylopektyny. Skrobię można ekstrahować z różnych roślin, np. takich jak ziemniaki, ryż, tapioka, kukurydza i zboża, takie jak żyto, owies i pszenica. Korzystnie jest stosować skrobię ziemniaczaną lub kukurydzianą, ale najodpowiedniejsza jest skrobia ziemniaczana. Pojęcie skrobia obejmuje tu również skrobię zmodyfikowaną fizycznie, taką jak skrobia zżelatynizowana lub ugotowana, skrobię ze zmienioną wartością kwasową, np. zmienioną przez dodanie kwasu dla obniżenia wartości pH do około 3-6. Poza tym, pojęcie to obejmuje także skrobię, np. ziemniaczaną, w której kationy połączone z fosforanowymi grupami skrobi zostały zmodyfikowane, aby wpływać na warunki procesu, np. temperaturę i ciśnienie.

Skrobię taką, dla spowodowania jej destrukturyzacji ogrzewa się odpowiednio w cylindrze ślimaka wytłaczarki do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia jej składników, w czasie dostatecznie długim dla osiągnięcia destrukturyzacji, wynoszącym zwykle 3-10 minut, w zależności od parametrów procesu. Temperatura wynosi korzystnie od około 120 do 190°C, zwłaszcza 130-190°C, zależnie od rodzaju użytej skrobi. Materiał skrobiowy ogrzewa się korzystnie w zamkniętej objętości, którą może stanowić zamknięte naczynie lub objętość stworzona przez zamykające działanie niestopionego wsadu, jak to ma miejsce w urządzeniach do formowania przez wtryskiwanie lub wytłaczanie, gdzie cylinder ślimaka stanowi takie zamknięte naczynie. Ciśnienie wywołane w zamkniętej przestrzeni odpowiada ciśnieniu pary wodnej w danej temperaturze, ale oczywiście ciśnienie może być przykładane i/albo wytwarzane, jak to zwykle zachodzi w cylindrze ślimaka. To ciśnienie przykładane i/albo wytwarzane jest rzędu ciśnienia występującego w procesach formowania przez wytłaczanie lub wtryskiwanie i wynosi od zera do 150 X 10⁵ Pa, korzystnie od zera do 100 X 10^s Pa, a najkorzystniej od zera do 80 X 105 Pa.

Otrzymany stop zdestrukturyzowanej skrobi jest najpierw wytłaczany (zabieg A), chłodzony dla zestalenia i cięty na ziarna, które kieruje się dalej do formowania metodą wtryskiwania lub wytłaczania (zabieg B).

Zawartość wody w mieszaninie poddanej wstępnej przeróbce, zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, stosowanej w zabiegu (B) zgodnie z wynalazkiem, wynosi około 10-20%, korzystnie 12-19%, a najkorzystniej 14-18% wagowych w stosunku do całkowitej ilości mieszaniny. Produkt ten, zgodnie z wynalazkiem ogrzewa się do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia składników skrobi (zabieg B). Temperatura ta wynosi zwykle około 80-200°C, korzystnie około 120-190°C, a najkorzystniej około 140-180°C. W tej temperaturze zdestrukturyzowana skrobia topnieje i powstaje termoplastyczny stop.

Najniższe ciśnienie w etapie B odpowiada ciśnieniu pary wodnej w danej temperaturze. Jak podano wyżej, proces prowadzi się w zamkniętej objętości, a więc pod ciśnieniem panującym podczas formowania przez wytłaczanie lub wtryskiwanie, które, jak wiadomo, wynosi np. od zera do 150 X 105 Pa, korzystnie od zera do 100 X 105Pa, a najkorzystniej od zera do 80 X 10⁵Pa.

Gdy ukształtowane przedmioty są formowane przez wytłaczanie, to korzystnie stosuje się podane wyżej ciśnienia. Jeżeli zaś stosuje się formowanie wtryskowe, to ciśnienie jest takie jak podczas normalnego formowania wtryskowego wynoszącego np. od 300 X10⁵ Pa, do 3000 X 10⁵ Pa, a korzystnie od 700 X 10⁵ Pa do 2200 X 10⁵ Pa.

Materiał skrobiowy stosowany zgodnie z wynalazkiem może zawierać substancje takie jak napełniacze, substancje smarujące, plastyfikatory i/albo substancje barwiące. Dodatki te można dodawać przed zabiegiem destrukturyzacji (etap A) lub po zabiegu, to jest można je mieszać ze stałymi ziarnami zdestruktuiyzowanej skrobi. Zależy to od przeznaczenia produktu.

Jako dodatki te można stosować wypełniacze różnego typu, np. żelatynę, białka roślinne, np. słonecznikowe, sojowe, z nasion bawełny, z orzecha ziemnego, z nasion rzepaku, a także białka z krwi, z jej oraz białka akrylowane. Jako wypełniacze można też stosować rozpuszczalne w wodzie wielocukry, takie jak alginiany, karageniniany, żywica guarowa, agar, guma arabska i żywice

156 368 pokrewne, np. żywicę ghatti, karaya i tragakant, a także pektynę, rozpuszczalne w wodzie pochodne celulozy, takie jak alkilocelulozy, hydroksyalkilocelulozy i hydroksyalkiloalkilocelulozy, np. metylocelulozę, hydroksymetylocelulozę, hydroksyetylocelulozę, hydroksypropylocelulozę, hydroksyetylometylocelulozę, hydroksypropylometylocelulozę, hydroksybutylometylocelulozę, estry celulozy i estry hydroksyalkilocelulozy, takie jak acetyloftalan celulozy (CAP), hydroksypropylometyloceluloza (HPMCP), a także karboksyalkilocelulozy, karboksyalkiloalkilocelulozy, estry karboksyalkilocelulozy takie jak karboksymetyloceluloza, a także ich sole z metalami alkalicznymi.

Jako wypełniacze można też stosować rozpuszczalne w wodzie polimery syntetyczne, takie jak kwasy poliakrylowe i ich estry, kwasy polimetakrylowe i ich estry, octany poliwinylowe, alkohole poliwinylowe, octanoftalany poliwinylowe (PVAP), poliwinylopirolidon i kwasy polikrotonowe. Jako wypełniacze można też stosować ftalan żelatyny, bursztynian żelatyny, usieciowaną żelatynę, szelak, rozpuszczalne w wodzie chemiczne pochodne skrobi, kationowo modyfikowane akrylany i metakrylany, mające np. trzeciorzędowe lub czwartorzędowe grupy aminowe, takie jak grupa dwuetyloaminoetylowa, która może też być czwartorzędowana. Można też stosować podobne polimery. Wypełniacze te mogą być ewentualnie dodawane w każdej żądanej ilości, ale korzystnie do 50%, a najkorzystniej w ilości 3-10% wagowych w stosunku do całkowitej ilości wszystkich składników.

Jako inne dodatki można też stosować wypełniacze nieorganiczne, takie jak tlenki magnezu, glinu, krzemu, tytanu itp., korzystnie w ilości około 0,02-3%, a zwłaszcza 0,02-1% w stosunku wagowym do ilości wszystkich składników. Przykładami innych dodatków są plastyfikatory, takie jak tlenki polialkilenowe, np. glikole polietylenowe, glikole polipropylenowe i glikole polietylenopropylenowe. Można też stosować plastyfikatory organiczne o małych ciężarach cząsteczkowych, takie jak gliceryna, jedno-, dwu- lub trójoctan gliceryny, glikol propylenowy, sorbit, dwuetylosulfobursztynian sodowy, cytrynian trójetylowy lub trójbutylowy itp. Plastyfikatory te dodaje się w ilości 0,5-15%, korzystnie 0,5-5% wagowych w stosunku do ilości wszystkich składników.

Jako barwniki można stosować znane barwniki azowe, pigmenty organiczne lub nieorganiczne lub barwniki pochodzenia naturalnego. Korzystnie stosuje się pigmenty nieorganiczne, takie jak tlenki żelaza lub tytanu. Dodaje się je w ilości 0,001 do 10%, korzystnie 0,5-3% wagowych w stosunku do ilości wszystkich składników.

Łączna zawartość plastyfikatora i wody nie powinna być wyższa niż 25%, a korzystnie 20% wagowych w stosunku do ilości wszystkich składników.

Dla polepszenia płynności materiału skrobiowego można też stosować takie dodatki jak tłuszcze zwierzęce lub roślinne, korzystnie w postaci uwodornionej, a zwłaszcza te, które są stałe w temperaturze pokojowej, mające temperaturę topnienia 50°C lub wyższą. Korzystnie jest stosować trójglicerydy kwasów tłuszczowych o 12,14,16 lub 18 atomach węgla. Tłuszcze te można dodawać same, bez dodawania innych wypełniaczy lub plastyfikatorów. Można je też dodawać razem z mono- i/lub dwuglicerydami lub fosfatydami, zwłaszcza z lecytyną. Korzystnie jest stosować mono-i dwuglicerydy podanych wyżej kwasów tłuszczowych, to jest zawierających 12,14,16 lub 18 atomów węgla. Całkowita ilość tłuszczów, mono- lub dwuglicydów i/albo lecytyn wynosi do 5%, a korzystnie około 0,5-2% wagowych wszystkich składników kompozycji.

Zaleca się również stosować dodatek dwutlenku krzemu lub dwutlenku tytanu, działających teksturująco. Tlenki te dodaje się w ilości około 0,02-1% w stosunku wagowym.

Opisane wyżej kompozycje, ogrzewane w zamkniętym naczyniu, to jest w warunkach kontrolowanej zawartości wody i ciśnienia, dają stop o właściwościach termoplastycznych. Stop taki można wykorzystywać różnymi metodami, stosowanymi dla tworzyw termoplastycznych. Metody te obejmują formowanie wtryskowe, formowanie przez rozdmuchiwanie, wytłaczanie w postaci prętów, rur i błon. Stosując te metody można wytwarzać różne przedmioty, takie jak butelki, arkusze, błony, materiały opatrunkowe, rury, pręty, laminaty, worki, torby i kapsułki farmaceutyczne.

Wynalazek zilustrowano poniżej w przykładach i na rysunku, na którym fig. 1 - fig. 6 przedstwiają wykresy zależności wydłużenia produktów od ciśnienia stosowanego podczas procesów prowadzonych zgodnie z przykładami I i II, a fig. 7 przedstawia wyniki uzyskane w dwustopniowym procesie według wynalazku w porównaniu z wynikami uzyskanymi w znanym procesie jednostopniowym.

156 368

Przykład I.

(a) Wytwarzanie zdestrukturyzowanej skrobi. Naturalną skrobię ziemniaczaną, uwodorniony trójgliceryd, zawierający kwasy tłuszczowe o 18, 16 i 14 atomach węgla w stosunku wagowym 65:31:4 i lecytynę miesza się w mieszalniku do proszkowania w ciągu 10 minut, otrzymując kompozycję w postaci swobodnie sypkiego proszku zawierającą w stosunku wagowym 81,3% naturalnej skrobi ziemniaczanej, 1% uwodornionego trójglicerydu, 0,7% lecytyny i 17% wody. Produkt ten podaje się do leja wsypowego wytłaczarki, w której cylindrze ślimakowym o temperaturze 165°C ulega stopieniu. W cylindrze tym masa przebywa 12 minut, przy czym ogrzewanie trwa około 10 minut i w ciągu około 2 minut masa znajduje się w stanie stopionym. Ciśnienie w cylindrze jest równe ciśnieniu pary wodnej, powstającej z wody znajdującej się w cylindrze. Stop wytłacza się i tnie na ziarna o średnicy wynoszącej średnio 2-3 mm. Otrzymany produkt jest twardy, ma barwę białą i strukturę drobnej piany. Zawiera on 12% wagowych wody, ponieważ część wody może uchodzić przez końcówkę wylotową wytłaczarki. Otrzymany produkt poddaje się klimatyzacji, doprowadzając zawartość wody do 17% wagowych.

b) Formowanie wtryskowe granulatu otrzymanego w ustępie (a). Produkt otrzymany sposobem podanym w ustępie (a) podaje się do wsypu urządzenia do formowania wtryskowego i stapia w cylindrze tego urządzenia, utrzymywanym w temperaturze 165°C. W cylindrze tym panuje ciśnienie 75X10^sPa i przeciętny czas przebywania produktu w cylindrze ślimakowym wynosi 7,5 minuty, przy czym ogrzewanie trwa około 5 minut i masa znajduje się w stanie stopionym w czasie około 2,5 minut. Stop wtryskuje się do formy tak, że uzyskuje się próbki produktu odpowiednie do badania ich fizycznych właściwości (stosunku naprężenia do odkształcenia) w aparacie Instron do prób rozciągania. Próbki klimatyzuje się, doprowadzając zawartość wody do 13,5% wagowych i próby rozciągania prowadzi się w temperaturze pokojowej, przy prędkości rozciągania 10 mm/minutę.

Figura 1 i fig. 2 przedstawiają wykresy zależności naprężenie/odkształcenie dla dwóch różnych produktów, wytworzonych sposobem podanym w przykładzie Ib, przy czym na osi rzędnych podano naprężenie wyrażone w MPa, a na osi odciętych stopień wydłużenia jako stosunek długości przy rozerwaniu (1) do długości początkowej (lo). W obu przypadkach czas przebywania stopu w wtryskarce wynosił 450 sekund.

W przypadku próby, której wyniki przedstawia fig. 1, liczba obrotów ślimaka wynosiła 75 na 1 minutę, odkształcenie przy zerwaniu wynosiło 32,5+2,0%, naprężenie przy zerwaniu 40,0+0,1 MPa i stosunek energii przy zerwaniu do jednostki powierzchni wynosił 450,0+30,1 kJ/m².

W próbie przedstawionej na fig. 2 liczba obrotów ślimaka wynosiła 125 na 1 minutę, odkształcenie przy zerwaniu 29,4+2,0%, naprężenie przy zerwaniu 39,3+0,2%; MPa i stosunek energii przy zerwaniu do jednostki powierzchni wynosił 401+30,6 kJ/m2.

Otrzymane produkty badano zgodnie z normą DIN nr 53 455, przy czym na rysunku podano wyniki trzech prób, prowadzonych w identycznych warunkach. Produkty nie różniły się właściwościami i, jak widać na fig. 1 i fig. 2, we wszystkich przypadkach rozciągnięcie przy zerwaniu wynosiło około 30%. Takie same wyniki uzyskano prowadząc proces w wyżej opisanych warunkach, ale przy czasie przebywania stopu w wtryskarce wynoszącym 600 sekund.

Przykład II. Próba porównawcza. Taki sam materiał wyjściowy jak w przykładzie la podawano bezpośrednio do urządzenia do formowania wtryskowego jak w przykładzie Ib, ale prowadząc proces w jednym tylko etapie. Temperatura w cylindrze ślimaka wynosiła 165°C, ciśnienie 75 X 10⁵ Pa, liczba obrotów ślimaka 75/minutę i czas przebywania 12,5 minuty, w tym około 8 minut trwało ogrzewanie i około 4,5 minut przebywanie stopu w stanie stopionym. Otrzymany produkt badano jak w przykładzie I. Naprężenie przy zerwaniu wynosiło 33,8+7,7 MPa, odkształcenie przy zerwaniu 18,0+4,7% i stosunek energii do jednostki powierzchni przy zerwaniu wynosił 242:+68 kJ/m2. Wykres zależności naprężenie/odkształcenie przedstawia fig. 3.

Analogiczny sposób, stosując taki sam materiał wyjściowy i takie same warunki, ale przy liczbie obrotów ślimaka wynoszącej 100/minutę, prowadzono proces formowania. W tych próbach naprężenie przy zerwaniu wynosiło również 33,8:+7,7 MPa, a odkształcenie przy zerwaniu tylko 8,8:+3,1% i stosunek energii do jednostki powierzchni przy zerwaniu wynosił 108+44 kJ/m2.

156 368

Ί

Porównując dane uzyskane w przykładzie II, to jest w procesie prowadzonym w znany sposób, z danymi uzyskanymi przy prowadzeniu procesu zgodnie z wynalazkiem (przykład I), stosując znany proces uzyskuje się wyniki znacznie gorsze niż zgodnie z wynalazkiem, wydłużenie przy zerwaniu jest stosunkowo małe i różni się w poszczególnych próbach, co dowodzi, że produkt otrzymany ma wyraźnie gorsze cechy niż produkt otrzymany zgodnie z wynalazkiem.

Przykład III. Postępowano jak w przykładzie I i II, ale zamiast wyjściowego materiału o składzie podanym w przykładzie la, stosowano materiał wyjściowy o następującym składzie w częściach wagowych:

naturalna skrobia ziemniaczana 80,0 uwodorniony tłuszcz (środek smarujący) 1,0 lecytyna 0,7 dwutlenek tytanu 0,3 woda 17,0

100,0

Prowadząc proces sposobem według wynalazku otrzymano wyniki podane w przykładzie I (fig. 1 i 2), natomiast stosując znany sposób otrzymano wyniki jak w przykładzie II (fig. 3 i 4).

Przykład IV. Postępowano jak w przykładzie I i II, stosując materiał wyjściowy o następującym składzie w częściach wagowych:

skrobia ziemniaczana 74,6 poliwinylopirolidon 10,0 uwodorniony tłuszcz 1,1 lecytyna 0,8 woda 13,5

100,0

Prowadząc proces zgodnie z wynalazkiem uzyskano wyniki jak w przykładzie I (fig. 1 i 2), zaś stosując znany proces osiągnięto wyniki podane w przykładzie II (fig. 3 i 4).

Przykład V. Postępując jak w poprzednich przykładach, prowadzono proces formowania przy liczbie obrotów ślimaka 75/minutę, w temperaturze 165°C i pod ciśnieniem 75 X 105 Pa, przy czym jako materiał wyjściowy stosowano skrobię poddaną uprzednio destrukturyzacji, jak w przykładzie I i stosując czas przebywania w wtryskarce wynoszący 450 sekund, albo jako materiał wyjściowy stosowano naturalną skrobię, jak w przykładzie II i czas przebywania 750 sekund.

Otrzymane próbki produktów klimatyzowano, doprowadzając ich zawartość wody do 9,5%, 10,8 i 13,5% wagowych, po czym dla produktów tych oznaczano krzywe naprężenie/stopień wydłużenia. Wyniki dla produktów wytworzonych ze skrobi poddanej destrukturyzacji przedstawia fig. 5, a fig. 6 przedstawia odpowiednie dane dla produktów otrzymanych znaną metodą, z naturalnej skrobi.

Jak widać na fig. 5, zgodnie z wynalazkiem otrzymuje się produkt o lepszych właściwościach, zachowujący homogeniczność przy wszystkich podanych wyżej zawartościach wody. W odróżnieniu od tego, jak widać na fig. 6, produkt otrzymany znaną metodą ma właściwości gorsze, mianowicie wykazuje różne właściwości przy różnych zawartościach wody. Są to objawy gorszej homogeniczności i zawartości produktu, który też wykazuje mniejszy stopień wydłużenia przy zerwaniu i mniejszą energię potrzebną do rozerwania.

Przykład VI. Mierzono lepkość stopu w cylindrze ślimaka, w stanie stopionym, jako funkcję siły ścinającej, dla materiału wyjściowego o składzie podanym w przykładzie la, gdy materiał ten poddawano procesowi opisanemu w przykładzie Ib, albo procesowi opisanemu w przykładzie II. Pomiary prowadzono stosując urządzenie Netstal typ 235/90. Lepkość w zależności od siły ścinania obliczono na podstawie pomiarów z zastosowaniem zwykłej teorii formowania wtryskowego oraz pomiaru czasów ponownego napełniania.

Wyniki prób podano na fig. 7, na której log^/Pa.s] oznacza dziesiętny logarytm lepkości stopu (η) w paskalosekundach, a log [χ/sek] oznacza dziesiętny logarytm siły ścinania w jednostkach na 1 sekundę.

Na figurze 7, oznaczenia (1), (2) i (3) odnoszą się do procesu jednostopniowego, prowadzonego zgodnie z przykładem II, przy czym w procesie (1) czas przebywania wynosił 750 sekund, w procesie

156 368 (2) - 600 sekund i w procesie (3) - 450 sekund. Oznaczenia (4) i (5) odnoszą się do procesu dwustopniowego, prowadzonego zgodnie z wynalazkiem, jak w przykładzie I.

Jak widać na fig. 7, materiały poddawane procesowi jednostopniowemu, zgodnie z przykładem II, mają wyższe lepkości w stopie, są bardziej uzależnione od czasu przebywania i siły ścinającej. Z powodu tych wyższych wartości i większego uzależnienia od warunków procesu, proces taki przebiega z mniejszą stabilnością i trudno jest wytwarzać produkty o ustalonych właściwościach, co też widoczne jest na fig. fig. 3, 4 i 6.

Zależność lepkości stopu od siły ścinania w procesie dwustopniowym, zgodnie z przykładem I, jest podobna do zależności w przypadku zwykłych tworzyw termoplastycznych, np. polietylenu, który, jak wiadomo, daje produkty powtarzalne.

Fig. 7

Stopień wydłużenia (l/to)

Fig . 6

Fig.4

Stopeń wydłużenie) [l /lo]

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 3000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób przetwarzania zdestrukturyzowanej skrobi polegający na ogrzewaniu kompozycji zawierającej skrobię i wodę, w ilości 10-20% wagowych w stosunku do całkowitej ilości kompozycji, do temperatury wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia skrobi, pod ciśnieniem odpowiadającym co najmniej ciśnieniu pary wodnej powstającej przy wyżej wymienionej temperaturze, a następnie chłodzeniu otrzymanego stopu do temperatury niższej od temperatury zeszklenia, znamienny tym, że jako skrobię stosuje się skrobię poddaną wstępnej destrukturyzacji poprzez wytłoczenie kompozycji skrobi i wody w temperaturze wyższej od temperatury topnienia i zeszklenia.
2. Sposób wedłu zastrz. 1, znamienny tym, że jako wstępnie przetworzoną skrobię stosuje się co najmniej jedną substancję z grupy obejmującej skrobię niezmienioną chemicznie, skrobię zmienioną fizycznie, skrobię o zmienionej wartości pH i/albo skrobię, w której rodzaj i stężenie kationów związanych z grupami fosforowymi zostały zmienione.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się skrobię wyekstrahowaną z co najmniej jednego z produktów z grupy obejmującej ziemniaki, ryż, tapiokę, kukurydzę, żyto, owies i/albo pszenicę, a korzystnie z ziemniaków.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się kompozycję skrobi o zmienionej strukturze z wodą zawierającą wypełniacze, substancje zwiększające poślizg, plastyfikatory, wypełniacze nieorganiczne i/albo substancje barwiące.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, która zawiera, co najmniej jeden z grupy wypełniaczy, takich jak żelatyna, białka roślinne, korzystnie białko słonecznikowe, sojowe, z nasion bawełny, z orzecha ziemnego, z nasion rzepaku, z krwi, z jaj i białka akrylowane, rozpuszczalne w wodzie wielocukry, korzystnie alginiany, karogeniniany, żywica guarowa, agar, guma arabska, żywica ghetti, żywica karaya, tragakant, pektyna, rozpuszczalne w wodzie pochodne celulozy, korzystnie alkilocelulozy, hydroksyalkilocelulozy, hydroksyalkiloalkilocelulozy, estry celulozy i hydroksyalkilocelulozy, karboksyałkilocelulozy, estry karboksyalkilocelulozy, kwasy poliakrylowe i ich estry, kwasy polimetakrylowe i ich estry, octany poliwinylowe, alkohole poliwinylowe, octanoftalany poliwinylowe (PVAP), poliwinylopirolidon, kwasy polikrotonowe, ftalowana żelatyna, bursztynian żelatyny, usieciowana żelatyna, szelak, rozpuszczalne w wodzie chemiczne pochodne skrobi, kationowo modyfikowane akrylany i/albo metakrylany, w ilości do 50%, a korzystnie 3-10% wagowych w stosunku do całkowitej ilości składników kompozycji.
6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, która zawiera co najmniej jeden z grupy plastyfikatorów, takich jak tlenki polialkilenowe, korzystnie glikole polietylenowe, polipropylenowe i polietyleno-propylenowe, gliceryna, jedno-, dwu- lub trójoctan gliceryny, glikol propylenowy, sorbit, dwuetylosulfobursztynian sodowy, cytrynian trójetylowy lub trójbutylowy, przy czym plastyfikatory te dodaje się w ilości 0,5-15%, korzystnie 0,5-5% wagowych w stosunku do ilości wszystkich składników kompozycji.
7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, która zawiera co najmniej jedną substancję barwiącą, wybraną z grupy obejmującej barwniki azowe, pigmenty organiczne i nieograniczne, barwniki naturalne, korzystnie tlenki żelaza lub tytanu, przy czym zawartość tych substancji barwiących wynosi od 0,001 do 10%, a korzystnie 0,5-3% wagowych w stosunku do ilości wszystkich składników kompozycji.
8. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, która zawiera napełniacze nieorganiczne, korzystnie tlenki magnezu, glinu, krzemu lub tytanu, korzystnie w ilości od około 0,02 do 3%, a zwłaszcza 0,02-1% w stosunku wagowym do ilości wszystkich składników kompozycji.
9. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zdestrukturyzowanej skrobi z wodą, która zawiera tłuszcze zwierzęce lub roślinne, korzystnie w postaci uwodornionej, zwłaszcza takie, które są stałe w temperaturze pokojowej.

156 368
10. według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się kompozyij ζάββ^υ^υι-γζοwanej skrobi c wodą, kiórs zswiers dwutlenek krzemu lub dwutlenek lylsnu w ilości od około 0,02 do 1% w stosunku wagowym do wszystkich składników kompozycji.

* * *