СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ КРАХМАЛА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА Советский патент 1970 года по МПК C08B31/00 

В различных процессах, в которых ирименяется крахмал в виде водных растворов (клейстеров), в частности в процессах фракционирования крахмала, иногда необходимо выделить полисахариды крахмала (т. е. крахмала, амилозы или амилоиектина) из разбавленных растворов. Использование для этой цели традиционных осаднтелей - низших сииртов, ацетона и других органических осадителей невыгодно из-за большого расхода этих реагентов, кроме того, затруднена их регенерация.

Известен снособ осаждения полисахаридов крахмала из водных растворов в виде нерасттворимых комплексов с гидроокисью кальция, получаемой в растворе, из которого производится осаждение, по реакции растворимой кальциевой соли с каустиком. Осадок комплекса отделяют, например, центрифугированием, обрабатывают кислотой, образующей нерастворимую соль с кальцнем, например углекислотой, отделяют соль фильтрацией или центрифугированием, деминерализуют сконцентрированный раствор углевода крахмала на ионитах и высушивают в распылительных сушилках. Способ осаждения полисахаридов крахмала предусматривает использование двух реагентов для получения гидроокиси кальция, способной взаимодействовать с иолисахаридами крахмала, а также вытекающее

из этого применение ионообменной очистки для удаления избытка растворимых солей при получении раствора углевода крахмала, из которого последний быть выделен в чистом виде.

С целью упрощення процесса, предложен способ осаждения полисахаридов крахмала в виде нерастворимых комплексов с гидроокисью кальция, заключающийся в том, что водный раствор обрабатывают известью (СаО) с дальнейшим дисиергнрованнем и отделением осадка комплекса и его обработкой известными методами, например центрифугированием и сушкой.

Предлагаемый способ может быть реализован следующими приемами.

Известь (СаО) в виде предварительно измельчеиной окиси или гидроск 1си кальция

или же известкового молока смешивают с раствором углеводов крахмала и смесь нодвергают механическому диспергированию до размеров частиц, близких к размерам коллоидных. Смесь выдерживают 3 мин или более для укруинення образовавшегося хлопьевидного осадка н отделяют его от раствора, например, центрифугированием. Этот прием можно нспользовать в широком диапазоне концентрацнй клейстера от менее 0,1 до 5%

Предварительно подвергнутое механическому диспергированию известковое молоко смешивают с раствором углеводов крахмала концентрацией менее 2% (предпочтительно менее 1%) без дополнительного механического диспергирования смеси.

Суспензируют в растворе углеводов крахмала осадок высших крахмалатов кальция, например, предварительно полученного из части раствора углеводов крахмала, из которого производится осаждение. Этот прием дает особые преимушества при осаждении крахмала из раствора весьма низких концентраций - порядка десятых долей процента.

Для увеличения степени осалсдения при минимальном расходе извести, близком к теоретическому, осадок комплекса повторно суспензируют во всем объеме жидкости и вновь отстаивают перед центрифугированием. Этот прием позволяет удалить следы углевода из надосадочной жидкости без дополнительного введения реагента. Суспензирование ведут обычным перемешиванием, что не исключает применения для этой цели механического диспергирования.

Предлагаемый способ осаждения полисахаридов крахмала из разбавленных водных растворов непосредственным действием извести предполагает применение интенсивного механического воздействия, обеспечивающего гомогенизацию частиц извести и образовавшегося на поверхности этих частиц известкового комплекса до размеров, близких к коллоидным. Такое измельчение может быть осуществлено известными способами: обработкой смеси на коллоидной мельнице, пропусканием смеси под давлением через -щель, перемещиванием быстроходными мешалками, обработкой на гидродинамическом УЗ-вибраторе и т. п. При этом протекают три основных процесса, способствующих полному взаимодействию введенной в реакцию извести с углеводами крахмала: измельчение частиц извести и увеличение таким образом их поверхности, способной взаимодействовать с углеводами крахмала; отрыв-пленки комплекса с поверхности частиц извести, т. е. освобождение поверхности, на которой протекает реакция; взаимодействие коллоидных частиц высших крахмалатов кальция с углеводами крахмала, приводящее к образованию низших крахмалатов, т. е. комплексов с меньшим соотношением известь - углевод.

Анализ осажденных комплексов показывает, что при полном осаждении наиболее устойчивых в растворе молекул амилопектина минимальное содержание кальция в осадке комплекса соответствует полукрахмалату, т. е. приблизительно 1 моль окиси кальция на 2 моль глюкозных остатков. При меньшем содержании кальция в осадке происходит предпочтительное осаждение менее устойчивого компонента крахмального клейстера - амилозы, при большом избытке извести - образуются также не растворимые в воде высшие крахмалаты, содержашие 1 моль и более

окиси кальция на 1 моль глюкозных остатков.

Таким образом, для полного осаждения

растворенных полисахаридов крахмала к раствору нужно добавить известь в количестве, .достаточном, по крайней мере, для образования полукрахмалата кальция, т. е. примерно 18% СаО к углеводу крахмала, а также для насыщения известью всего объема воды в

растворе, из которого производят осаждение, для чего требуется около 0,1% СаО к весу воды. Практически вводимое для полного осаждения углевода количество извести должно превышать указанную сумму на 10% и

более в зависимости от степени механического диспергирования.

Предлагаемый способ может быть использован для получения крахмалатов кальция из растворов крахмала концентрацией практически до 20%, однако наиболее перспективно применение этого способа для осаждения крахмала из более разбавленных растворов - концентрацией менее 4%, преимущественно менее 2%. С проблемой экономичного выделения углеводов крахмала из растворов низких концентраций связано промышленное использование способов фракционирования крахмала, основанных на предпочтительном осаждении амилозы из растворов алифатическими спиртами или на предпочтительном выщелачивании амилозы из крахмала горячей водой.

Полученные по предлагаемому способу комплексы кальция с углеводами крахмала после

высушивания могут быть использованы в технических целях, например в бумажном производстве, для синтезов производных углеводов крахмала и т. п., или же из них могут быть выделены углеводы крахмала в чистом виде.

Пример 1. К 600 мл приготовленного автоклавированием 2,5%-ного клейстера кукурузного крахмала, охлажденного до 60°С, добавляют 4,5 г порошка СаО, после чего смесь обрабатывают 30 сек на гомогенизаторе

(размельчитель тканей) при 5000 об/мин. Через 2 мин смесь подвергают центрифугированшо при 1300 о. Надосадочная жидкость не окрашивается раствором йода после ее подкисления 1 н. ПС1 н не дает осадок при доба.вленни двух объемов этанола к одному объему нейтрализованной жидкости.

Пример 2. 800 мл клейстера, приготовленного как и в примере 1, делят на две примерно равные части. К одной из них добавляют 4,5 г порошка СаО и после 30 сек гомогенизации обе части смешивают. Надосадочная жидкость дает слабую красно-фиолетовую окраску с йодом. После однократного суспензирования хлопьевидного осадка следов крахмала в надосадочной жидкости не обнаружено.

Пример 3. К 2 .д раствора, содержащего 2,2 г амилозы и 0,3 г амилопектина, добавляют гомогенизированную смесь 600 мл аналоперемешивании. В фугате обнаружены следы амилозы, не поддающиеся количественному онределению, т. е. менее 5 жг/л.

Пример 4. К 575 мл раствора, содержащего 2,5 г амилозы и 0,5 г амилонектина, добавляют 0,8 г СаО и смесь гомогенизируют на размельчителе тканей в течение 30 сек. В отфугованном осадке иосле нейтрализации извести соляной кислотой, осаждения углевода этанолом и высушивания получают 2,6 г углевода, содержаш,его 90% амилозы. Количество амилозы в фугате составляет около 1 мг/л.

Пример 5. К 400 мл автоклавированного раствора, содержащего 10 г абсолютносухого кукурузного крахмала, добавляют 100 мл известкового молока, приготовленного за 3 час до опыта смешением 100 мл воды и

2.5 г СаО, и смесь гомогенизируют на измельчителе ткапей в течение 30 сек. Прн добавлении раствора юда и после подкисления смеси фугат дает слабую красно-фиолетовую окраску.

Предмет изобретения

Способ осаждения полисахаридов крахмала из водного раствора в виде нерастворимого комплекса с гидратом окиси кальция иутем обработки раствора соединениями кальция, отличающийся , что, с целью упрощения ироцесса, в качестве соединения кальция используют окись кальция или гидрат окиси кальция с последующим дисиергироваиием, отделеиием осадка и его обработкой известными методами, например центрифугированием и СУШКОЙ.