Отделочный агент - RU2160805C2

Описание

Изобретение относится к использованию крахмала амилопектинового типа или его производных в качестве отделочного агента в бумажном производстве.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к использованию крахмала амилопектинового типа, полученного из картофеля, модифицированного посредством генной инженерии для подавления образования крахмала амилозного типа.

В изготовлении бумаги и тонкого картона (плотной бумаги), предназначенных для печатания того или иного типа, воспринимающую печать поверхность обрабатывают чистым раствором крахмала или кроющим (покровным) материалом. При использовании традиционного крахмала любого известного происхождения (из картофеля, кукурузы, пшеницы и тапиоки) во многих случаях требуется более одной стадии химической модификации для получения продукта, обладающего достаточной стабильностью. Различные стадии модификации обычно включают стадию стабилизации, например реакцию этерификации с пропендиоксидом или реакцию этерификации с винилацетатом или уксусным ангидридом, и стадию разложения, такую, как окисление, ферментативное расщепление, гидролиз кислотой или так называемое термохимическое превращение. Во время вышеуказанных стадий имеет место замещение крахмала и степень замещения, связанного с соответствующей стадией стабилизации, обычно равна 0,01-0,5 моль/моль глюкозы, предпочтительно 0,05-0,20 моль/моль глюкозы.

Необходимость проведения более одной стадии модификации влечет за собой расходы и отрицательно влияет на окружающую среду, вследствие чего желательно уменьшение числа необходимых стадий химической модификации.

Известно применение крахмала амилопектинового типа, полученного из картофеля, модифицированного генной инженерией для подавления образования крахмала амилозного типа, в пищевой промышленности (WO 92/11376). Однако не известно применение крахмала амилопектинового типа, полученного из картофеля, модифицированного генной инженерией для подавления образования крахмала амилозного типа, для отделки бумаги в бумажном производстве.

Целью данного изобретения соответственно является повышение экологической безопасности за счет уменьшения числа стадий химической модификации, необходимых для получения стабильного агента для отделки бумаги.

Эта цель достигается посредством применения крахмала амилопектинового типа, полученного из картофеля, модифицированного генной инженерией для подавления образования крахмала амилозного типа, в качестве агента для отделки бумаги в бумажном производстве.

Предпочтительно применять крахмал амилопектинового типа, содержащий более 95% амилопектина, предпочтительно более 98% амилопектина.

Целесообразно применять крахмал амилопектинового типа, полученный химическим, физическим и/или ферментативным путем.

Желательно применять крахмал амилопектинового типа и его производное в количестве 0,5-8 мас.%, предпочтительно 2-6 мас.%.

Возможно применять крахмал амилопектинового типа, подвергнутый окислению, ферментативной обработке, гидролизу кислотой или термохимическому превращению.

Целесообразно применять крахмал амилопектинового типа, подвергнутый термохимическому превращению посредством соединений персульфата или пероксида.

Таким образом, согласно данному изобретению, крахмал амилопектинового типа или его производные используют в качестве агента для отделки бумаги в бумажном производстве.

Выражение "крахмал амилопектинового типа", применяемое во всем тексте данной заявки, относится к крахмалу, полученному из картофеля, подвергнутого генной инженерии для подавления образования крахмала амилозного типа. Выражение "его производные" относится к полученным химическим, физическим и/или ферментативным путем производным крахмала амилопектинового типа. Содержание амилопектина в крахмале амилопектинового типа превышает 95%, предпочтительно превышает 98%. Остальным ингредиентом в крахмале амилопектинового типа является амилоза.

Подробное описание упомянутых выше крахмала амилопектинового типа и его производных и способов их получения можно найти в Патентной заявке Швеции 9004096-5 (Amilogene HB).

При применении этого изобретения крахмал амилопектинового типа добавляют в количествах 0,5-8 мас.%, предпочтительно 2-6 мас.%, во время процесса производства.

При помощи данного изобретения становится возможным устранение указанной выше стадии стабилизации, поскольку амилопектин в этом крахмале, используемом согласно этому изобретению, имеющем значительно уменьшенное содержание амилозы, в связи с его разветвленной структурой, обладает превосходной стабильностью. Поэтому требуется только одна химическая реакция для получения агента для отделки бумаги и вследствие этого поверхностная проклейка и покрывающие продукты могут быть изготовлены способом, который значительно менее вреден для окружающей среды, чем это было возможно до настоящего времени. Причиной этого является не только исключение стадии модификации, но также то, что появилась возможность изменения стадии разложения. В результате этого изменения количество окислителя, требующееся для разложения амилопектина в крахмале, используемом в соответствии с этим изобретением, приблизительно на 50% ниже, чем количество, требующееся для разложения традиционного картофельного крахмала. Обычно в качестве расщепляющего химикалия используют гипохлорит натрия, пероксид водорода или какой-либо тип персульфатного соединения.

Ранее не было известно об использовании крахмала амилопектинового типа в качестве агента для отделки бумаги. Практические испытания показали, однако, что использование крахмала амилопектинового типа дает удивительные и неожиданные комбинированные эффекты в виду того, что оно позволяет получать агент для отделки упрощенным, а также менее вредным для окружающей среды способом.

Далее изобретение будет описано более детально посредством примеров.

Пример 1
Окисленный крахмал на основе картофельного крахмала получали следующим образом. Из 100 кг картофельного крахмала готовили суспензию в воде. Величину pH этой суспензии доводили до 9,5 при помощи гидроксида натрия. Добавляли 23,4 л гипохлорита натрия, содержащего активное вещество в количестве 150 г/л активного хлора. Величину pH этой реакционной смеси поддерживали постоянной путем добавления гидроксида натрия. По завершении реакции, т. е. когда был использован весь хлор, реакцию прерывали нейтрализацией при помощи соляной кислоты до величины pH 5,5, после чего продукт обезвоживали и промывали перед высушиванием. Анализ этого продукта дал следующие величины:
Сухое содержимое, % - 82,4
pH суспензии - 8,0
pH раствора - 6,4
Электропроводность, мкСм/см - 155
Содержание карбоксильных групп, % - 0,87
Вязкость при различных температурах:
Вязкость, сП, 25%, 100 об/мин
80^oC 80
70^o C 95
50^oC 135
Вязкость при различных концентрациях:
Вязкость, сП, 50^oC, 100 об/мин
10% 26
15% 47
20% 76
25% 135
30% 343
35% 600
Стабильность
Вязкость, сП, 25%, 25^oC, 100 об/мин
0 мин 350
60 мин 580
120 мин 780
180 мин 1250
1 день Образование из твердого геля
При сравнительно высоких уровнях концентраций (25%) продукт проявлял очень низкую стабильность при низких температурах (25^oC) и уже после двух часов вязкость более чем удваивалась. Это поведение является типичным для общепринятых окисленных крахмалов, и эти продукты можно применять только при низких уровнях концентраций и при температуре по меньшей мере 50^oC.

Пример 2
Окисленный амилопектиновый крахмал из картофеля получали следующим образом. Из 100 кг крахмала амилопектинового типа готовили водную суспензию. Величину pH этой суспензии доводили до 9,5 при помощи гидроксида натрия. Добавляли 11,0 л гипохлорита натрия, содержащего активное вещество в количестве 150 г/л активного хлора. Величину pH реакционной смеси поддерживали постоянной путем добавления гидроксида натрия. По завершении реакции, т.е. когда весь хлор был израсходован, реакцию прерывали нейтрализацией при помощи соляной кислоты до pH 5,5, после чего продукт обезвоживали и промывали перед высушиванием. Анализ этого продукта дал следующие величины:
Сухое содержимое, % - 83,5
pH суспензии - 8,0
pH раствора - 6,1
Электропроводность, мкСм/см - 149
Вязкость при различных температурах:
Вязкость, сП, 25%, 100 об/мин
80^oC 78
70^oC 92
50^oC 131
30^oC 198
Вязкость при различных концентрациях:
Вязкость, сП, 50^oC, 100 об/мин
10% 24
15% 44
20% 73
25% 116
30% 203
35% 603
Стабильность
Вязкость, сП, 25%, 25^oC, 100 об/мин
0 мин 267
60 мин 267
120 мин 267
180 мин 270
1 день 311
2 дня 315
3 дня 350
Стабильность продукта являлась чрезвычайно удовлетворительной, также и при низкой температуре (25^oC) и вязкость увеличивалась только в конце после хранения продукта до 3 дней. Продукт можно без затруднений использовать в высоких концентрациях, также если температура станет более низкой. Это возможно в случае продуктов, имеющих в их основе картофельный крахмал, только если продукт стабилизирован этерификацией (с образованием сложного или простого эфира).

Реферат

Применение касается крахмала амилопектинового типа, полученного из картофеля, модифицированного генной инженерией для подавления образования крахмала амилозного типа, использованного в качестве агента для отделки бумаги в бумажном производстве. Техническим результатом является повышение экологической безопасности за счет упрощения процесса химической модификации для получения стабильного агента для отделки бумаги. 5 з.п. ф-лы.

Формула