Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крахмала Советский патент 1990 года по МПК C08L3/02 

Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилирован ные изделия, такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т.п.

Целью изобретения является улучшение физико-механических характеристик изделий.

На фиг.1-5 приведены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ. i Пример.

1 А. Приготовление деструктурирован- ного крахмала.

Естественный картофельный крахмал, смазывающее вещество/антиадгезионная I смазка форм (гидрогенизированный ;жир) и усилитель текучести расплава . смешивают один с другим в относит ель-, ных пропорциях и смесителе для порошковых материалов в течение 10 мин

так, что получается композиция, состоящая из 81,3 ч.естественного кар:тофельного крахмала, 1 ч. гидрогенизи- рованного триглицерида, содержащего жирные кислоты C4g:C g:C 4 соотно- ;шении 65:31:4 мае.ч., 0,7 ч.лицетнна и 17 ч, воды,.имеющая форму .свобод- -но сыпучего порошка. Данный продукт затем подают в загрузочную воронку . экструдера. В шнековом циливдре данный порошок расплавляется. Изме ренная температура в цилиндре составляет 165 с, среднее общее время пребывания 12 мин (10 мин нагревания, 2 мин вьщержки в расплавленном состоянии) и создаваемое давление равно давлению пара жидкости, присутствующей в объеме шнекового цилиндра. Этот расплав затем продавливается и разделяется на зерна средним диаметром от 2 до. 3 мм. Этот материал представ-

о: ю

со

г со

см

ляет собой твердый бешый продукт с тонкой пенообразной структурой. Содержание воды в нем составляет 12%, причем эта вода может улетучиваться при выходе расплава из муццштука экстру- дера. Полученньй зернистый материал затем кондиционируют до содержания в нем воды 17%.

Б. Инжекционное прессование полу- ченных зерен. Полученный материал подают в загрузочную воронку машины ин- жекционного прессования. Этот материал превращается в расплав в шнековом цилиндре. Температура в нем поддержи- г вается 165°С, давление ТЗх. среднее время .пребывания составляет 7,5 мин (5 мин нагрева и 2,5 мин в расплавленном состоянии). Расплав вводится в форму для прессования та- JQ КИМ образом, что получаются испытательные образцы, пригодные для изучения их физических свойств (поведение нагрузка/деформация) в аппаратуре для разрывных испытаний. Эти образцы кон- 25 диционирунзт до содержания воды 13,5% и осуществляется их испытание при комнатной температуре при скорости растят жения -10 мм/мин.

Диаграмма нагрузка - деформация

(фиг.1) для материала, согласно примеру 1А получена при следующих уело- I

виях: время пребывания 450 с; скорость f вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 32,5f2,0%; разрывная

нагрузка 40,,1 Ша;.энергия раз-

рыва/ед.площади 450,01-30,1 кДж-м.

Диаграмма нагрузка - деформация Р(фиг.2) для дополнительного материа- ла согласно примеру 1 (испытательные образцы соответствуют стандарту) по- лучена при следующих условиях: нагруз- ка/деформацня крахмала, обработанно7 го как описано в примере 1Б; время пребывания 450 с; скорость вращения шнека 125 об/мин; деформация при разрыве 29,44-2,0%; разрывная нагрузка 39,3+0,3 МПа; энергия разрыва/ед.площади ,6 кДж-м.

- - ,- .

Каждая группа показывает результа- ; ты измерения трех образцов инжекци- онно-прессованных в одинаковых условиях как описано в примере 1Б с ис-- пользованием предварительно обработанного (деструктурированного) крахмала, псшученного в примере 1А. Испытуемые . образцы хорошо воспроизводимы в отноении двойств, и степень их растяжения до момента i разрыва составляет примерно 30%.

Другие условия обработки, например время j пребывания в аппаратуре инжекционного прессования 600 с, скорость вращения шнека 75 об-/мин, дают аналогичные результаты.

Пример 2. Композицию аналогично примеру 1А подают в загрузочную воронку машины инжекционного. прессования, испытательные образцы получают непосредственно в одноэтап- ном процессе. Температура в шнековом цилиндре составляет 165°С, давление 75x105 Н/м, время пребывания в нем 12,5 мин (8 мин нагревания, 4,5 мин в расплавленном состоянии).

Диаграмма нагрузка - деформация (фиг.З) для материала согласно примеру 2 получена пр и следующих условиях: время пребывания 750 с; скорость вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 18,0±4,7%; разрывная нагрузка 33,8±7,7 МПа, энергия разрыва/ед.площади 242±68 кДж-м

Диаграмма нагрузка - деформация (фиг.4) для другого материала согласно примеру 2 получена при следующих условиях: время пребывания 750 с; скорость вращения шнека 100 об/мин; деформация при разрыве 8,8f3,1%; разрывная нагрузка 33,8± 7,7 МПа; энергия разрыва/ед.площади 108J-44 кДж-.м

Достигаемая степень растяжения до момента разрыва относительно низка, непостоянна и значительно ниже значений, соответствующих примеру 1.

П р и м е р 3. Процедура осущестляется аналогично примерам 1 и 2, но сходная композиция примера 1А.замеена композицией, состоящей из слеующих компонентов, мае.ч.: Естественньй картофельный крахмал80,0 Смазьшающее вещество/ антиадгезионная смазка для пресс-формы (гидрогенизирован- ный жир) Лецитин о 7 Двуокись титана 0,3 Вода 17,0 Получены результаты, аналогичные езультатам примеров 1 и 2.

П р и м е р 4. Процедура осущест- хяется таким же образом, как описа516

но в примерах 1 и 2 с использованием кo moзиции, содержащей поливинилпир- ролидон, и полученные испытательные образцы имеют следующий состав,%: Картофельный

крахмал74,6

Поливинилпирро- лидон10,0

Гидрогенизированный жир1,1

Лецитин0,8

Вода13,5

Поведение нагрузка/деформация аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 1 и аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 2,

П р и м е р 5 (стабильность обработки) . Измеряют вязкость описанной в примере 1А композихщи в расплавленном состоянии в шнековом цилиндре как функцию скорости сдвига при обработке (кривая 1, фиг.5). Как в примере 1Б и при обработке (кривая 2, фиг.5) как в примере 2. Результаты испытаний получают в ма- щине С хорошо отрегулированными условиями. Вязкость расплава как функцию скорости сдвига рассчитывают по данным измерений, используя теорию стандартного инжекционного прессования наряду с измерениями времени заполнения показьшает результаты двухэтапного процесса согласно приме ру 1, а также результаты одноэтапно- го процесса согласно примеру 2. Материалы, обработанные согласно примеру 2 (одноэтапный процесс), имеют более высокие вязкости расплава и более высокую чувствительность к времени пребывания в зоне обработки и скорости сдвига. Эти более высокие вязкости и чувствительности приводят к более низкой стабильности обработки и более низкой воспроизводимости продукта.

Зависимости вязкостей расплава от ; скорости сдвига при осуществлении двухэтапного процесса согласно при- Гмеру 1 аналогичны зависимостям для обычных термопластиков, например полиэтилена, которые как известно подвергаются стабильной обработке, давая .воспроизводимые продукты.

9996

logC ITa-c) означает логарифм с основанием 10 вязкости расплава 9 5log () означает логарифм с основанием 10 величины скорости сдвига (фиг.5). Линии 1-3 получены для материала согласно примеру 2 (одноэтапный процесс) при времени пребывания 750, 600 и 450 с соответственно.

0Линии 4 и 5 получены для материала согласно примеру 1 (двухэтапный процесс) при време1ш пребывания 750 и 450 с соответственно.

I .

,П р к м е р 6.Повторяют примеры 1 и 2,

однако исходную композицию в примере 1А замещают следующими компонентами,ч.: Натуральньш картофельный крахмал77,0 2Q Замасливатель/ан-, тиадгезив (гидрированный жир) . Лецитин Диоксид титана 0,3 25 Вода , 20,0

Получены аналогичные результаты, как и в примерах 1 и 2.

Пример 7. Примеры 1 и 2 повторяют с использованием композиции, содержащей поливинилпирролидон, так что получают следующую композицию,%.: Картофельный крахмал76,0

Поливинилпйрропидон12,0

Гидрированный жир1,2

Лецитин0,8

35 Вода10,0

Динамометрическая характеристика сходна с той, когда проводят обработт- ку аналогично примерам 1 и 2.

40

Формула изобретения

Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крах- мала, содержащих 10-20 мас.% воды, включающий нагревание композиций до получения расплава и инжекционное прессование в форме, отличаю- щ и и с-я тем, что, с целью улучшения физико-механических характеристик изделий, до инжекционного прессования расплав экструдируют с ncuiy- чением зерен, которые кондиционируют до указанного содержания влаги и подвергают расплавлению.

N

(

Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилированные изделия, такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т.п. Изобретение позволяет улучшить физико-механические характеристики изделий за счет того, что композиции крахмала, содержащие 10 - 20 мас.% воды, нагревают до получения расплава, который экструдируют с получением зерен с последующим кондиционированием их до указанного содержания воды, нагреванием до получения расплава и его инжекционным прессованием. 5 ил.

1 1,05 1,1 1,15. 1,2 1,25 1,3 1,35 ,i

4e0o/0/ fa 4 A /f/xzxflfa/ af Ul. f

M

tvy

1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1/1

/xtjc a a

риг.2

.

О 1

Фиг.З

log )