RU2445320C2 - Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate - Google Patents
Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445320C2 RU2445320C2 RU2010112428/05A RU2010112428A RU2445320C2 RU 2445320 C2 RU2445320 C2 RU 2445320C2 RU 2010112428/05 A RU2010112428/05 A RU 2010112428/05A RU 2010112428 A RU2010112428 A RU 2010112428A RU 2445320 C2 RU2445320 C2 RU 2445320C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- starch
- extruder
- continuous extrusion
- extrusion method
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к непрерывному способу получения производных набухающего в холодной воде сшитого фосфатом прежелатинизированного крахмала. Кроме того, изобретение относится с конструкции шнекового экструдера, предназначенного для осуществления непрерывного способа получения производных набухающего в холодной воде сшитого фосфатом крахмала.The invention relates to a continuous process for the preparation of derivatives of swellable in cold water crosslinked phosphate pregelatinized starch. In addition, the invention relates to the construction of a screw extruder designed to implement a continuous process for the preparation of derivatives of swellable in phosphate crosslinked starch.
В настоящее время сшитые фосфатом крахмалы получают взаимодействием крахмала с полифосфатом или оксихлоридом фосфора, например POCl3.Phosphate-crosslinked starches are currently prepared by reacting starch with polyphosphate or phosphorus oxychloride, for example POCl 3 .
В US 2,852,393 и US 2,801,242 раскрыты способы с использованием триметафосфата натрия (STMP) в качестве сшивающего агента. Таким образом, раскрыты гранулированные сшитые крахмалы, которые набухают, но не распадаются.US 2,852,393 and US 2,801,242 disclose methods using sodium trimetaphosphate (STMP) as a crosslinking agent. Thus, granular crosslinked starches are disclosed that swell but do not disintegrate.
В US 2,328,537 и US 2,754,232 раскрыто использование POCl3, в качестве сшивающего агента, как альтернативы STMP. Целью этого процесса сшивки является создание производного крахмала, который более стоек к желатинизации, тогда как у пастообразной массы этого крахмала повышенная стабильность по отношению к разрушению при нагревании, по сравнению с необработанными крахмалами.US 2,328,537 and US 2,754,232 disclose the use of POCl 3 as a crosslinking agent, as an alternative to STMP. The purpose of this crosslinking process is to create a derivative of starch that is more resistant to gelatinization, while the paste-like mass of this starch has increased stability with respect to degradation when heated, compared to untreated starches.
На более поздней стадии такие сшитые фосфатом крахмалы были далее обработаны для получения прежелатинизированных набухающих в холодной воде производных. Такие растворимые производные описаны в US 5,187,272 и US 4,219,646. Эти крахмалы используются в продуктах, готовых к употреблению, например соусах или пригодных для использования в СВЧ печи, или в качестве загустителей для растворимых рецептур пудинга. Эти прежелатинизированные сшитые крахмалы получают распылением при нагревании или сушкой в барабанной сушилке, но также были использованы процессы экструзии, например, раскрытые в WO 97/00620 или ЕР 0358444. В этих патентных документах роль процесса экструзии состоит в желатинизации крахмала, и в тоже время это служит причиной некоторой изменяющейся молекулярной деградации.At a later stage, such phosphate crosslinked starches were further processed to obtain pregelatinized swellable cold water derivatives. Such soluble derivatives are described in US 5,187,272 and US 4,219,646. These starches are used in ready-to-eat foods, such as sauces or suitable for use in a microwave oven, or as thickeners for instant pudding recipes. These pregelatinized crosslinked starches are obtained by spraying by heating or drying in a drum dryer, but extrusion processes have also been used, for example those disclosed in WO 97/00620 or EP 0358444. In these patent documents, the role of the extrusion process is to gelatinize the starch, but at the same time causes some changing molecular degradation.
Таким образом, у промышленных способов из известного уровня техники, как описано выше, много недостатков:Thus, the industrial methods of the prior art, as described above, have many disadvantages:
- при использовании водной реакционной среды получается много загрязненной воды и эту воду нужно обрабатывать в установке переработки сточных вод, из-за чего часть крахмала теряется;- when using an aqueous reaction medium, a lot of contaminated water is obtained and this water must be treated in a wastewater treatment plant, due to which part of the starch is lost;
- эти процессы являются двухстадийными процессами, которые потребляют много энергии и требуют высоких капитальных затрат на оборудование;- these processes are two-stage processes that consume a lot of energy and require high capital costs for equipment;
- также известно, что реакция сшивки менее эффективна при осуществлении во влажных условиях, в которых содержание воды выше 50% присутствующей воды, по сравнению с реакциями, проводимыми в (полу-)сухих условиях, в которых содержание воды составляет 20-50%, потому что вода разрушает и реагирует со сшивающим агентом;- it is also known that the crosslinking reaction is less effective when carried out in humid conditions in which the water content is higher than 50% of the water present, compared with reactions carried out in (semi-) dry conditions in which the water content is 20-50%, therefore that water destroys and reacts with a crosslinking agent;
- доказано, что химическая модификация крахмала менее гомогенна, когда реакция проводится с гранулированным крахмалом. Менее гомогенная реакция означает, что некоторые цепи амилазы и/или амилопектина не подвергаются сшивке, что означает, что эти цепи, получаемые при нагревании, являются менее стойкими к более жестким значениям рН, температуры и усилию сдвига.- it is proved that the chemical modification of starch is less homogeneous when the reaction is carried out with granular starch. A less homogeneous reaction means that some chains of amylase and / or amylopectin are not crosslinked, which means that these chains obtained by heating are less resistant to more stringent pH, temperature and shear.
Реактивная экструзия (в которой реакция выполняется в экструдере) с использованием фосфатсодержащего реагента, была раскрыта в ЕР 0396226 и WO 2004/108813. В ЕР 0396226 стеклообразный сшитый крахмал получали для использования в качестве средства для удаления лакокрасочного покрытия. При этом у этого модифицированного крахмала отсутствует свойство набухания на холоде. В WO 2004/108813 ржаную муку модифицировали SMTP, создавая, таким образом, модифицированную муку с улучшенной суспендируемостью. Эта модифицированная мука используется для проклейки бумаги.Reactive extrusion (in which the reaction is carried out in an extruder) using a phosphate-containing reagent was disclosed in EP 0396226 and WO 2004/108813. In EP 0396226, glassy crosslinked starch was prepared for use as a paint remover. Moreover, this modified starch lacks the property of swelling in the cold. In WO 2004/108813, rye flour was modified with SMTP, thereby creating a modified flour with improved suspendability. This modified flour is used for sizing paper.
Реактивная экструзия также была описана в научно-технической литературе. В "Journal of Food Process Engineering (2003)" и в "Полимерах углеводов (Carbohydrate Polymers) (2005, M.Seker and M.A.Hanna)" обсуждается реакция сшивки крахмала в одношнековом экструдере. В обоих случаях сшивку выполняют с использованием STMP в качестве реагента. Необходимы весьма высокие концентрации STMP для получения продукта со свойствами растворимого загустителя. Когда предусматривается применение в продуктах питания, избыток фосфата должен быть удален, что требует, таким образом, дополнительной стадии очистки.Reactive extrusion has also been described in the scientific and technical literature. The Journal of Food Process Engineering (2003) and Carbohydrate Polymers (2005, M.Seker and M.A. Hanna) discuss the starch crosslinking reaction in a single screw extruder. In both cases, crosslinking is performed using STMP as a reagent. Very high concentrations of STMP are required to obtain a product with soluble thickener properties. When intended for use in food, excess phosphate must be removed, which therefore requires an additional purification step.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного и более простого непрерывного способа получения производных желатинизированного крахмала, сшитого фосфатом, набухающего в холодной воде, которые могут использоваться в качестве загустителей в пищевых и непищевых продуктах или в качестве адгезива, преодолевая, таким образом, вышеуказанные недостатки, включая ограниченное число стадий, более низкое потребление энергии, снижение количества сточных вод и использования химикатов.It is an object of the present invention to provide an improved and simpler continuous process for the preparation of phosphate crosslinked gelatinized starch derivatives which swell in cold water, which can be used as thickeners in food and non-food products or as an adhesive, thereby overcoming the above disadvantages, including the limited number of stages, lower energy consumption, lower wastewater and chemicals.
Задача изобретения решается созданием способа получения производных желатинизированного крахмала, сшитого фосфатом, набухающего в холодной воде, причем способ состоит из последующих стадий:The objective of the invention is solved by the creation of a method for producing derivatives of gelatinized starch, crosslinked by phosphate, swelling in cold water, and the method consists of the following stages:
- желатинизация щелочного крахмала в первой зоне в экструдере;- gelatinization of alkaline starch in the first zone in the extruder;
- добавление POCl3 в качестве агента сшивки во второй зоне в экструдере;- adding POCl 3 as a crosslinking agent in the second zone in the extruder;
- сшивка полученного желатинизированного крахмала посредством POCl3 во второй и третьей зонах в экструдере, и- crosslinking the obtained gelatinized starch by POCl 3 in the second and third zones in the extruder, and
- нейтрализация полученного сшитого желатинизированного крахмала, который находится в четвертой зоне в экструдере;- neutralization of the obtained crosslinked gelatinized starch, which is located in the fourth zone in the extruder;
- извлечение полученного сшитого желатинизированного крахмала в пятой зоне в экструдере.- extracting the obtained crosslinked gelatinized starch in the fifth zone in the extruder.
В этом способе достигается, прежде всего, снижение числа стадий на одну стадию, более низкое потребление энергии, снижается количество сточных вод и потребление химикатов.In this method, first of all, a reduction in the number of stages per stage, lower energy consumption, the amount of wastewater and the consumption of chemicals are reduced.
Дополнительные преимущества этого способа состоят в том, что получаются сшитые крахмалы, которые:Additional advantages of this method are that crosslinked starches are obtained which:
- могут быть использованы и в пищевых, и непищевых продуктах;- can be used in both food and non-food products;
- являются одновременно желатинизированными, сшитыми и нейтрализованными;- are both gelled, crosslinked and neutralized;
- отличаются по свойствам от крахмалов, которые сначала сшиты и затем желатинизированны в барабанной сушилке, распылительной сушкой или экструзией.- differ in properties from starches, which are first stitched and then gelled in a drum dryer, spray drying or extrusion.
В предпочтительном способе непрерывной экструзии в соответствии с изобретением, способ состоит из следующих стадий:In a preferred continuous extrusion process in accordance with the invention, the method consists of the following steps:
- непрерывная подача щелочного крахмала в первую часть указанной первой зоны в экструдере, температура в первой зоне составляет 20±3°С;- continuous supply of alkaline starch in the first part of the specified first zone in the extruder, the temperature in the first zone is 20 ± 3 ° C;
- непрерывная подача дополнительного количества воды к щелочному крахмалу во второй части указанной первой зоны в экструдере с соотношением сухого крахмала к воде 70:30-50:50, при температуре 55-65°С;- a continuous supply of additional water to alkaline starch in the second part of the specified first zone in the extruder with a ratio of dry starch to water 70: 30-50: 50, at a temperature of 55-65 ° C;
- перемешивание смеси щелочной крахмал/вода в третьей части указанной первой зоны в экструдере при температуре около 100°С, в которой получается желатинизированный крахмал;- mixing the alkaline starch / water mixture in the third part of said first zone in an extruder at a temperature of about 100 ° C., in which gelatinized starch is obtained;
- непрерывная подача POCl3 к желатинизированному крахмалу во второй зоне в экструдере, в которой температура около 100°С±5°С;- continuous supply of POCl 3 to gelatinized starch in the second zone in the extruder, in which the temperature is about 100 ° C ± 5 ° C;
- сшивка желатинизированного крахмала во второй и в третьей зоне в экструдере, где получается сшитый желатинизированный крахмал;- crosslinking the gelatinized starch in the second and third zone in the extruder, where the crosslinked gelatinized starch is obtained;
- нейтрализация сшитого желатинизированного крахмала в четвертой зоне в экструдере;- neutralization of crosslinked gelatinized starch in the fourth zone in the extruder;
- извлечение сшитого желатинизированного крахмала в пятой зоне в экструдере.- the extraction of crosslinked gelatinized starch in the fifth zone in the extruder.
В предпочтительно непрерывном способе экструзии в соответствии с изобретением после извлечения сшитый желатинизированный крахмал охлаждают, по существу, до комнатной температуры, при этом его объем уменьшается.In the preferably continuous extrusion process according to the invention, after the extraction, the crosslinked gelled starch is cooled to substantially room temperature, while its volume is reduced.
Необходимая удельная потребляемая механическая мощность непрерывного способа составляет 350-1000 кДж/кг.The required specific mechanical power consumption of the continuous method is 350-1000 kJ / kg.
Более предпочтительно, необходимая удельная потребляемая механическая мощность непрерывного способа составляет 450-750 кДж/кг.More preferably, the required specific mechanical power consumption of the continuous process is 450-750 kJ / kg.
В предпочтительном осуществлении непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением соотношение сухой массы крахмала к воде во второй части первой зоны в экструдере составляет 70:30-50:50. Выражение "сухая масса крахмала" означает 100% сухой крахмал.In a preferred embodiment of the continuous extrusion process according to the invention, the ratio of the dry mass of starch to water in the second part of the first zone in the extruder is 70: 30-50: 50. The expression "dry mass of starch" means 100% dry starch.
Сшивку полученного желатинизированного крахмала POCl3 во второй и третьей зоне в экструдере предпочтительно выполняют при температурах, измеряемых и поддерживаемых равными 70-90°С.The crosslinking of the obtained gelatinized starch POCl 3 in the second and third zone in the extruder is preferably carried out at temperatures measured and maintained equal to 70-90 ° C.
В предпочтительном непрерывном способе экструзии в соответствии с изобретением сшивку полученного желатинизированного крахмала POCl3 во второй и третьей зоне в экструдере предпочтительно выполняют при температурах, измеряемых и поддерживаемых равными 75-85°С.In a preferred continuous extrusion process according to the invention, the crosslinking of the obtained gelatinized starch POCl 3 in the second and third zones in the extruder is preferably carried out at temperatures measured and maintained at 75-85 ° C.
В предпочтительном осуществлении непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением дальнейшее измельчение извлеченного и охлажденного сшитого желатинизированного крахмала выполняют размолом.In a preferred embodiment of the continuous extrusion process according to the invention, further grinding of the recovered and cooled crosslinked gelled starch is carried out by grinding.
Непрерывная подача щелочного крахмала предпочтительно выполняется дозирующей системой.The continuous supply of alkaline starch is preferably carried out by a metering system.
В предпочтительном осуществлении непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением используется конструкция одношнекового, двухшнекового с вращением в одном направлении или двухшнекового с вращением в противоположном направлении экструдера.In a preferred embodiment of the continuous extrusion process according to the invention, a single screw, twin screw design with rotation in one direction or twin screw design with rotation in the opposite direction of the extruder is used.
В предпочтительном осуществлении изобретения конфигурация шнека экструдера позволяет выполнение непрерывного способа получения производных желатинизированного крахмала, сшитого фосфатом, набухающего в холодной воде в соответствии с изобретением, причемIn a preferred embodiment of the invention, the configuration of the screw of the extruder allows the continuous method of producing derivatives of gelatinized starch, crosslinked phosphate, swelling in cold water in accordance with the invention, and
- первая зона состоит из- the first zone consists of
- первой и второй частичных зон, состоящих из Z-образных подающих элементов;- the first and second partial zones consisting of Z-shaped feed elements;
- третьей частичной зоны, состоящей из Z-образных подающих элементов, со следующим за ними блоком перемешивания;- a third partial zone consisting of Z-shaped feed elements, followed by a mixing unit;
- вторая зона состоит из подающих элементов вместе с дополнительным блоком перемешивания;- the second zone consists of feed elements together with an additional mixing unit;
- третья зона состоит из Z-образных подающих элементов;- the third zone consists of Z-shaped feed elements;
- четвертая зона состоит из подающих элементов и блока смешивания; и- the fourth zone consists of feed elements and a mixing unit; and
- пятая зона состоит из наконечника шнека, в которой блок смешивания четвертой зоны находится непосредственно перед указанным наконечником шнека.- the fifth zone consists of the tip of the screw, in which the mixing unit of the fourth zone is located directly in front of the specified tip of the screw.
Конфигурация шнека экструдера в соответствии с изобретением предпочтительно предназначена для осуществления непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением, как описано выше.The configuration of the screw of the extruder in accordance with the invention is preferably intended to implement a continuous extrusion method in accordance with the invention, as described above.
Это изобретение будет проиллюстрировано следующими фигурами и примерами, которые не следует рассматривать в качестве ограничения объема притязаний изобретения, по существу, и прилагаемой формулы изобретения, в которых номера позиций используются в прилагаемых фигурах, гдеThis invention will be illustrated by the following figures and examples, which should not be construed as limiting the scope of claims of the invention, in essence, and the attached claims, in which reference numbers are used in the attached figures, where
- на фиг.1 представлено изменение вязкости двух известных крахмалов и одного крахмала в соответствии с изобретением при 30°С в течение 60 минут в RVA-устройстве при 160 об/мин;- figure 1 presents the change in viscosity of two known starches and one starch in accordance with the invention at 30 ° C for 60 minutes in an RVA device at 160 rpm;
- на фиг.2 представлено изменение вязкости двух известных крахмалов и одного крахмала в соответствии с изобретением в RVA-устройстве при 160 об/мин с температурным профилем: 10 минут при 30°С, нагрев от 30°С до 95°С в течение 10 минут, выдерживание при 95°С в течение 6 минут, охлаждение от 95°С до 30°С в течение 10 минут и выдерживание при 30°С в течение 10 минут;- figure 2 presents the viscosity change of two known starches and one starch in accordance with the invention in an RVA device at 160 rpm with a temperature profile: 10 minutes at 30 ° C, heating from 30 ° C to 95 ° C for 10 minutes, keeping at 95 ° C for 6 minutes, cooling from 95 ° C to 30 ° C for 10 minutes and keeping at 30 ° C for 10 minutes;
- на фиг.3 представлено первое осуществление конфигурации шнека, которое предназначено для выполнения непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением;- figure 3 presents the first implementation of the configuration of the screw, which is designed to perform a continuous extrusion method in accordance with the invention;
- на фиг.4 представлено второе осуществление конфигурации шнека, которое предназначено для выполнения непрерывного способа экструзии в соответствии с изобретением.- figure 4 presents the second implementation of the configuration of the screw, which is intended to perform a continuous extrusion method in accordance with the invention.
Реологические свойства сшитых фосфатом, желатинизированных крахмалов по изобретению представлены на фиг.1-2.The rheological properties of the phosphate crosslinked, gelled starches of the invention are shown in FIGS. 1-2.
На фиг.1 продукт по изобретению (1) сравнивается с крахмалом (2), который был сшит в жидком растворе, с последующей желатинизацией в барабанной сушилке (Merigel 310), и крахмалом (3), который был сшит в жидком растворе, с последующей желатинизацией в экструдере (Resistamyl 310 экструдированный).In Fig. 1, the product according to the invention (1) is compared with starch (2), which was crosslinked in a liquid solution, followed by gelatinization in a drum dryer (Merigel 310), and starch (3), which was crosslinked in a liquid solution, followed by gelatinization in an extruder (Resistamyl 310 extruded).
На фиг.2 те же три производных крахмала (1, 2 и 3) тестируют после стадии нагревания.2, the same three starch derivatives (1, 2, and 3) are tested after the heating step.
На фиг.1 и фиг.2 представлены на кривой (4) температура в °С и на кривой (5), скорость в об/мин.In Fig.1 and Fig.2 presents on the curve (4) the temperature in ° C and on the curve (5), speed in rpm
Кроме того, следует подчеркнуть, что, по сравнению со способами известного уровня техники с использованием STMP в способах реактивной экструзии, способ настоящего изобретения использует до 10 раз меньше реагента для получения той же степени сшивки. В результате этого остаточный фосфат почти отсутствует, что позволяет таким образом использовать крахмалы по изобретению в пищевых продуктах, это без дополнительных и дорогих стадий очистки.Furthermore, it should be emphasized that, as compared with prior art methods using STMP in reactive extrusion processes, the method of the present invention uses up to 10 times less reagent to obtain the same degree of crosslinking. As a result of this, there is almost no residual phosphate, which makes it possible to use the starches of the invention in food products, without additional and expensive purification steps.
ПримерыExamples
Экспериментальная установкаExperimental setup
Реакцию проводят с использованием следующего экструдера:The reaction is carried out using the following extruder:
■ Двухшнековый экструдер с вращением в одном направлении (Berstorff ZE40*38D).■ Single screw twin screw extruder (Berstorff ZE40 * 38D).
■ Диаметр шнека - 40 мм.■ Screw diameter - 40 mm.
■ Длина экструдера в 38 раз больше диаметра (L/D=38).■ Extruder length 38 times the diameter (L / D = 38).
■ Производительность по щелочному крахмалу около 10 кг/ч.■ Alkaline starch productivity of about 10 kg / h.
■ Для добавления очень небольших количеств сшивающего агента POCl3 и реагента для нейтрализации (для нейтрализации сшитого желатинизированного крахмала в четвертой зоне в экструдере) используются специальные насосы HPLC.■ To add very small amounts of POCl 3 crosslinking agent and neutralizing reagent (to neutralize crosslinked gelled starch in the fourth zone in the extruder), special HPLC pumps are used.
■ Используется фильера с двумя отверстиями 4 мм.■ A die with two 4 mm holes is used.
■ Используется конфигурация конструкции шнека, как показано на фиг.3 и 4, причем каждая конфигурация шнека состоит из:■ A screw design configuration is used, as shown in FIGS. 3 and 4, with each screw configuration consisting of:
- первой зоны (10), состоящей из- the first zone (10), consisting of
* первой и второй частичных зон (10а, 10b), состоящих из Z-образных подающих элементов;* the first and second partial zones (10a, 10b), consisting of Z-shaped feed elements;
* третьей частичной зоны (10с), состоящей из Z-образных подающих элементов с дополнительным блоком перемешивания;* the third partial zone (10s), consisting of Z-shaped feed elements with an additional mixing unit;
- второй зоны (11), состоящей из подающих элементов в комбинации с дополнительным блоком перемешивания;- the second zone (11), consisting of feed elements in combination with an additional mixing unit;
- третьей зоны (12), состоящей из Z-образных подающих элементов;- the third zone (12), consisting of Z-shaped feed elements;
- четвертой зоны (13), состоящей из Z-образных подающих элементов и блока смешивания; и- the fourth zone (13), consisting of Z-shaped feed elements and a mixing unit; and
- пятой зоны (14), состоящей из наконечника шнека, в которой блок смешивания четвертой зоны находится непосредственно перед указанным наконечником шнека.- the fifth zone (14), consisting of the tip of the screw, in which the mixing unit of the fourth zone is located directly in front of the specified tip of the screw.
■ Скорость шнека составляет 200 об/мин.■ The screw speed is 200 rpm.
■ Минимальное содержание воды в крахмале при экструзии составляет 35% (более предпочтительно около 40%).■ The minimum water content of starch during extrusion is 35% (more preferably about 40%).
■ Температура в зоне реакции 80-90°С.■ The temperature in the reaction zone is 80-90 ° C.
■ Время реакции составляет 30 секунд - 1 минуту.■ The reaction time is 30 seconds - 1 minute.
■ На этой установке удельная механическая энергия получения продукта составляет 0,10-0,3 кВт-ч/кг.■ In this installation, the specific mechanical energy of the product is 0.10-0.3 kWh / kg.
Щелочной крахмалAlkaline Starch
Щелочной крахмал из восковидной кукурузы готовят распылением 25 мас.% раствора NaOH на коммерческий крахмал из восковидной кукурузы (влажность 11-13%) в смесителе непрерывного действия Lödige (CP20 PI). Количество распыляемого NaOH на крахмал составляет 0,2-2,2% сухого крахмала. Щелочной крахмал используется как таковой.Waxy maize alkaline starch is prepared by spraying a 25 wt.% NaOH solution onto commercial waxy maize starch (humidity 11-13%) in a Lödige continuous mixer (CP20 PI). The amount of NaOH sprayed onto starch is 0.2-2.2% of dry starch. Alkaline starch is used as such.
ЭкструзияExtrusion
1. Щелочной крахмал загружают в экструдер при помощи двухшнековой дозирующей системы (K-Tron) со скоростью 172 г/мин коммерческого продукта (например, 150 г/мин сухого вещества). Щелочной крахмал вводят в экструдер в первую частичную зону (10а) первой зоны (10). Температура в зоне 1 составляет 20±3°С.1. Alkaline starch is loaded into the extruder using a twin-screw metering system (K-Tron) at a speed of 172 g / min commercial product (for example, 150 g / min dry matter). Alkaline starch is introduced into the extruder into the first partial zone (10a) of the first zone (10). The temperature in
2. Дополнительное количество воды (75 г/мин) добавляют к щелочному крахмалу во второй частичной зоне (10b) первой зоны (10). Это дополнительное количество воды позволяет крахмалу полностью или почти полностью набухнуть (по меньшей мере 90% гранул желатинизированы). Общее количество воды, водимой в экструдер, составляет 97 г/мин (сумма чистая вода + вода, поглощенная крахмалом), что дает содержание щелочного крахмала в пересчета на сухое вещество 60,7%. Температура в этой второй частичной зоне (10b) составляет 61°С±3%.2. An additional amount of water (75 g / min) is added to the alkaline starch in the second partial zone (10b) of the first zone (10). This additional amount of water allows the starch to swell completely or almost completely (at least 90% of the granules are gelled). The total amount of water introduced into the extruder is 97 g / min (the sum of pure water + water absorbed by starch), which gives an alkaline starch content in terms of dry matter of 60.7%. The temperature in this second partial zone (10b) is 61 ° C ± 3%.
3. Смесь щелочного крахмала/воды хорошо перемешивают в третьей частичной зоне (10с) первой зоны (10) (99°С±3%). Крахмал набухает в этой зоне.3. The alkaline starch / water mixture is mixed well in the third partial zone (10c) of the first zone (10) (99 ° C ± 3%). Starch swells in this area.
4. Добавляют 0,23 г/мин POCl3 (0,16 мас.% POCl3 в пересчете на сухой крахмал) в желатинизированный щелочной крахмал. Введение POCl3 в экструдер проводят насосом HPLC, который способен создавать давление, превышающее давление в экструдере. Добавление POCl3 проводят во второй зоне (11) в экструдере. Температуру в этой зоне устанавливают равной 100°С±3%. Реакция сшивки проходит во второй и третьей зоне (11, 12) в экструдере.4. Add 0.23 g / min POCl 3 (0.16 wt.% POCl 3 in terms of dry starch) to the gelled alkaline starch. The introduction of POCl 3 into the extruder is carried out by an HPLC pump, which is capable of creating a pressure exceeding the pressure in the extruder. The addition of POCl 3 is carried out in the second zone (11) in the extruder. The temperature in this zone is set equal to 100 ° C ± 3%. The crosslinking reaction takes place in the second and third zone (11, 12) in the extruder.
5. Реакцию сшивки останавливают нейтрализацией реакционной смеси. Это проводится в четвертой зоне (13) в экструдере, где 9,0 г/мин HCl (9,25 мас.%) вводят в реакционную смесь. Это выполняется насосом, который способен создавать давление, превышающее давление в экструдере. Конструкция шнека в четвертой зоне (13) выбрана так, что падение давления в экструдере создается там, где добавляется раствор НС1. Конечный рН сшитого прежелатинизированного крахмала измеряют после реакции в пятой зоне (14) в экструдере.5. The crosslinking reaction is stopped by neutralizing the reaction mixture. This is carried out in the fourth zone (13) in an extruder, where 9.0 g / min HCl (9.25 wt.%) Is introduced into the reaction mixture. This is accomplished by a pump that is capable of generating pressures in excess of the pressure in the extruder. The design of the screw in the fourth zone (13) is chosen so that a pressure drop in the extruder is created where the HC1 solution is added. The final pH of the crosslinked pregelatinized starch is measured after the reaction in the fifth zone (14) in an extruder.
Примеры 1-4Examples 1-4
Реакцию проводят по методикам, раскрытым выше, с использованием конфигурации шнека, как показано на фиг.3 и в условиях таблицы 1, приведенной ниже.The reaction is carried out according to the methods disclosed above, using the configuration of the screw, as shown in figure 3 and in the conditions of table 1 below.
Используют крахмал из восковидной кукурузы в качестве субстрата, и выбранная концентрация щелочи составляет 1,2% NaOH в пересчете на сухой крахмал.Waxy maize starch is used as a substrate, and the selected alkali concentration is 1.2% NaOH, calculated on dry starch.
Эффект агента сшивки на желатинизированный крахмал определяют измерением вязкости 6,3 мас.% дисперсии крахмала с использованием вискографа Brabender. Все образцы нейтрализуют для получения дисперсии с рН около 5,5.The effect of the crosslinking agent on gelatinized starch is determined by measuring the viscosity of 6.3 wt.% Starch dispersion using a Brabender viscometer. All samples are neutralized to obtain a dispersion with a pH of about 5.5.
Данные по вязкости приведены в таблице 2.The viscosity data are shown in table 2.
Эта таблица иллюстрирует эффект количества используемого POCl3 при одинаковой концентрации щелочи на вязкость.This table illustrates the effect of the amount of POCl 3 used at the same alkali concentration on viscosity.
Пример 5Example 5
Реакцию проводят по методикам, раскрытым выше, с использованием конфигурации шнека, как показано на фиг.4 и в условиях таблицы 3, приведенной ниже.The reaction is carried out according to the methods disclosed above, using the configuration of the screw, as shown in figure 4 and in the conditions of table 3 below.
Используют крахмал из восковидной кукурузы в качестве субстрата, и выбранная концентрация щелочи составляет 0,6% NaOH в пересчете на сухой крахмал.Waxy maize starch is used as a substrate, and the selected alkali concentration is 0.6% NaOH in terms of dry starch.
Эффект агента сшивки на желатинизированный крахмал определяют измерением вязкости 6,3 мас.% дисперсии крахмала с использованием вискографа Brabender. Все образцы нейтрализуют для получения дисперсии с рН около 5,5.The effect of the crosslinking agent on gelatinized starch is determined by measuring the viscosity of 6.3 wt.% Starch dispersion using a Brabender viscometer. All samples are neutralized to obtain a dispersion with a pH of about 5.5.
Данные по вязкости представлены в таблице 4.The viscosity data are presented in table 4.
Claims (12)
- желатинизация щелочного крахмала в первой зоне (10) в экструдере;
- добавление POCl3 в качестве агента сшивки во второй зоне (11) в экструдере;
- сшивка полученного желатинизированного крахмала посредством POCl3 во второй и третьей зонах (11, 12) в экструдере и
- нейтрализация полученного сшитого желатинизированного крахмала, находящегося в четвертой зоне (13) в экструдере;
- извлечение полученного сшитого желатинизированного крахмала в пятой зоне (14) в экструдере.1. The method of continuous extrusion to obtain derivatives of swellable in cold water crosslinked phosphorus oxychloride starch, characterized in that the method consists of the following stages:
- gelatinization of alkaline starch in the first zone (10) in the extruder;
- adding POCl 3 as a crosslinking agent in the second zone (11) in the extruder;
- crosslinking the obtained gelatinized starch by POCl 3 in the second and third zones (11, 12) in the extruder and
- neutralization of the obtained crosslinked gelatinized starch located in the fourth zone (13) in the extruder;
- extracting the obtained crosslinked gelled starch in the fifth zone (14) in the extruder.
- непрерывная подача щелочного крахмала в первую частичную зону (10а) указанной первой зоны (10) в экструдере, температура в первой зоне (11) составляет (20±3)°С;
- непрерывная подача дополнительного количества воды к щелочному крахмалу во второй частичной зоне (10b) указанной первой зоны (10) в экструдере с соотношением сухого крахмала и воды 70:30-50:50 при температуре 55-65°С;
- перемешивание смеси щелочной крахмал/вода в третьей частичной зоне (10с) указанной первой зоны (10) в экструдере при температуре около 100°С, в которой получают желатинизированный крахмал;
- непрерывная подача POCl3 к желатинизированному крахмалу во второй зоне (11) в экструдере, в которой температура около 100°С±5°С;
- сшивка желатинизированного крахмала во второй и в третьей зонах (11, 12) в экструдере, на которой получается сшитый желатинизированный крахмал;
- нейтрализация сшитого желатинизированного крахмала в четвертой зоне (13) в экструдере;
- извлечение сшитого желатинизированного крахмала в пятой зоне (14) в экструдере.2. The continuous extrusion method according to claim 1, where the method consists of the following steps:
- continuous supply of alkaline starch to the first partial zone (10a) of the specified first zone (10) in the extruder, the temperature in the first zone (11) is (20 ± 3) ° C;
- continuous supply of additional water to alkaline starch in the second partial zone (10b) of the specified first zone (10) in an extruder with a ratio of dry starch and water 70: 30-50: 50 at a temperature of 55-65 ° C;
- mixing an alkaline starch / water mixture in a third partial zone (10c) of said first zone (10) in an extruder at a temperature of about 100 ° C. in which gelatinized starch is obtained;
- continuous supply of POCl 3 to gelatinized starch in the second zone (11) in the extruder, in which the temperature is about 100 ° C ± 5 ° C;
- crosslinking of gelatinized starch in the second and third zones (11, 12) in an extruder, on which crosslinked gelatinized starch is obtained;
- neutralization of crosslinked gelatinized starch in the fourth zone (13) in the extruder;
- the extraction of crosslinked gelatinized starch in the fifth zone (14) in the extruder.
- первая зона (10) состоит из
- первой и второй частичных зон (10а, 10b), состоящих из Z-образных подающих элементов;
- третьей частичной зоны (10с), состоящей из Z-образных подающих элементов со следующим за ними блоком перемешивания;
- вторая зона (11) состоит из подающих элементов вместе с дополнительным блоком перемешивания;
- третья зона (12) состоит из Z-образных подающих элементов;
- четвертая зона (13) состоит из подающих элементов и блока смешивания
и
- пятая зона (14) состоит из наконечника шнека, в которой блок смешивания четвертой зоны находится непосредственно перед указанным наконечником шнека. 12. The continuous extrusion method according to claim 11, wherein said screw is provided with zones where
- the first zone (10) consists of
- the first and second partial zones (10a, 10b), consisting of Z-shaped feed elements;
- the third partial zone (10s), consisting of Z-shaped feed elements with the following mixing unit;
- the second zone (11) consists of feed elements together with an additional mixing unit;
- the third zone (12) consists of Z-shaped feed elements;
- the fourth zone (13) consists of feed elements and a mixing unit
and
- the fifth zone (14) consists of the tip of the screw, in which the mixing unit of the fourth zone is located directly in front of the specified tip of the screw.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112428/05A RU2445320C2 (en) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112428/05A RU2445320C2 (en) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010112428A RU2010112428A (en) | 2011-10-10 |
| RU2445320C2 true RU2445320C2 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=44804646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010112428/05A RU2445320C2 (en) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2445320C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089151C1 (en) * | 1991-08-01 | 1997-09-10 | НОВАМОНТ С.п.А. | Disposable absorbing article |
| WO2002002084A1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-01-10 | Vincent Lenaerts | Cross-linked high amylose starch for use in controlled-release pharmaceutical formulations and processes for its manufacture |
-
2007
- 2007-08-31 RU RU2010112428/05A patent/RU2445320C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089151C1 (en) * | 1991-08-01 | 1997-09-10 | НОВАМОНТ С.п.А. | Disposable absorbing article |
| WO2002002084A1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-01-10 | Vincent Lenaerts | Cross-linked high amylose starch for use in controlled-release pharmaceutical formulations and processes for its manufacture |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Керр Р.В. и др. Химия и технология крахмала. - М.: Пищепромиздат, 1956, с.62. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010112428A (en) | 2011-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1390412B1 (en) | Cross-linking of starch | |
| Chiu et al. | Modification of starches | |
| Manoi et al. | Physicochemical characteristics of phosphorylated cross-linked starch produced by reactive supercritical fluid extrusion | |
| JP5323835B2 (en) | Method for producing cold water swellable phosphate cross-linked gelatinized starch | |
| CN101365725B (en) | Process for starch modification | |
| CN113896913A (en) | Modified biopolymers and methods of making and using the same | |
| JP4057919B2 (en) | Corrugated board manufacturing method and product obtained therefrom | |
| RU2445320C2 (en) | Method of producing cold water swelling gelled starch cross-linked with phosphate | |
| CN104231175A (en) | Method for preparing etherification-oxidation-grafting multiple-modified starches | |
| KR101230213B1 (en) | Methods for manufacturing hydroxyalkyl starch | |
| Mali et al. | Preparation of acetylated distarch adipates by extrusion | |
| HANNA et al. | Extrudates of starch‐xanthan gum mixtures as affected by chemical agents and irradiation | |
| CN110194806B (en) | Preparation method of cationic starch | |
| CN101370833B (en) | Process for modification of biopolymers | |
| Mendes et al. | Effects of reactive extrusion on cross-linking of corn starch. | |
| KR20240079520A (en) | Manufacturing method of pregelatinized modified starch with excellent shear resistance | |
| EP4339293A1 (en) | Method for enzymatic modification of starch | |
| CN118085115A (en) | Method for preparing hydroxypropyl starch by reactive extrusion | |
| CN108070056B (en) | A kind of laser modified method for preparing the dedicated thermoplastic starch of biodegradable plastic | |
| CN101747442A (en) | The low-viscose granulation method of technology level sodium carboxymethylcellulose | |
| DE10230777A1 (en) | Drying process for preparation of swelling and solution modified cereal flour and starch by alkaline crosslinking useful in the paper and textile industries, adhesive binders, aqueous binders and lubricants in boring, flocculating agents | |
| RU2120953C1 (en) | Fast-preparation adhesive for wallpaper | |
| JPH0574628B2 (en) | ||
| JPH0520471B2 (en) | ||
| CA3121665A1 (en) | Degraded hydroxyalkylated starches and methods of preparation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200901 |