DE1567368A1 - Process for the production of starch derivatives - Google Patents
Process for the production of starch derivativesInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Stärkederivaten Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Synthese von Stärkederivaten, Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, @@ß eine alkalische wässerige Stärkesuspension mit Phosphorsäursanhydrld @urgasetzt wird, wobei eln Stärkephosphat vom lnhibiext-quellenden vernetzenden Typ erhalten wird. Process for the preparation of starch derivatives The invention relates to Improvements in the synthesis of starch derivatives, the method according to the invention is characterized by @@ ß an alkaline aqueous starch suspension with phosphoric anhydride @urgasetzt, whereby a starch phosphate from the inhibiext-swelling crosslinking Type is obtained.
Das Primärpredukt wird verestert, anschließend neutralisiert und stenen gelassen, so daß in ausreichendem Maß Orthophosphat phat gebildet wird, wodurch sich Derivate ergeben, die säurefest, Elektrolyt-beständig und gegenüber niedriger Temperatur stabll sind, dle bisher hergestellt worden sind, indem notwendlgerwelse zwei Arten von Phosphersäuren verwendet wurden.The primary product is esterified, then neutralized and stenized left, so that a sufficient amount of orthophosphate phate is formed, whereby derivatives result that are acid-resistant, electrolyte-resistant and lower Temperature stable, which have hitherto been produced by using necessary catfish two types of phosphoric acids were used.
Diese Produkte sind brauchbar in der Industrie für eßbare Gewi@e@e und als Kleister in der Textilindustrie sowie anderweitig.These products are useful in the edible grain industry and as paste in the textile industry and elsewhere.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stärkederivaten, insbesondere von Phosphaten und liegt auf dem aebiet der landwirtschaftlichen Chemie. Im Hinblick auf die Verwendungsmöglichkeiten der verfahrensgemäßen Produkte betrifft die Erfindung auch die Gebiete der Nahrungsmittelindustrie, der Textilindustrie und der Klebstoffindustrie.The invention relates to a process for the production of starch derivatives, especially of phosphates and is in the field of agricultural chemistry. With regard to the possible uses of the process-related products the invention also covers the areas of the food industry, the textile industry and the adhesives industry.
Bezüglich des Standes der Technik wird darauf hingewiesen, daß es zwei Arten von Phosphorsäurederivaten der Stärke gibt. Eines ist das Diesterderivat, das im vernetsenden Typ gebunden ist.Regarding the prior art, it should be noted that it there are two types of phosphoric acid derivatives of starch. One is the diester derivative, that is bound in the networking type.
Das andere ist das Monoesterderivat, bei dem ein Phosphorsäurerest mit 3 Gruppen der C6-, C2- und C3-Stellungen im Glukoserest der Stärke als Monoester gebunden ist. Yerfahren zur Herstellung des Diesterderivats sind ln J.Am.Chem.Soc., Band 72, Seite 717 (1950) und der USA-Patnetschrift 2 928 537 beschrieben, wobei Phoswhoroxyahlorid verwendet wird. In der britischen Patentschrift 770 565 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Natriumtrimetaphosphat verwendet wird. Verfahren sur Herstellung des Monoesterderivates sind in der UsA-Patentschrift 2 884412 baschrieben, worin Dinatriumorthophesphat, Mononatriumorthophosphat und dgl.. verwendet werden.The other is the monoester derivative which has a phosphoric acid residue with 3 groups of the C6, C2 and C3 positions in the glucose residue of the starch as a monoester is bound. Processes for the preparation of the diester derivative are given in J.Am.Chem.Soc., Volume 72, page 717 (1950) and U.S. Patent 2,928,537, wherein Phosphoroxyahlorid is used. In British Patent 770 565 is a Process described in which sodium trimetaphosphate is used. procedure on the production of the monoester derivative are described in USA patent 2 884412, wherein disodium orthophosphate, monosodium orthophosphate and the like are used.
Die Anmelderin bat Versuche unternommen, die Eigenschaften von veschiedenen Stärkederivaten entsprechend den Anwendungszwecken zu regeln und Ersatzmlttel für die obigen Phosphatvernetzungsmittel im Bereich der Phosphorsäuren und von Salzen davon gasucht, die die obigen Ziele erfüllen und reaktionsfähiger sind und die Phosphersä@revernetsung im Verlauf @ines relative einfachen Reaktionsverfahrens ergeben. So hat die Anmelderin Orthophosphorsä@re. Natriumorthophosphat, Kaliumerthophosphat, @@@oniumorthephosphat, Natriumtripoylphosphat, Natriummetaphosphat, Natriumhexametaphosphat, Phosphorsäureanhydrid und dgl. untersucht.The applicant asked attempts made to determine the properties of various To regulate starch derivatives according to the intended use and substitutes for the above phosphate crosslinking agents in the field of phosphoric acids and salts of which gas is addicted, that meet the above goals and are more responsive and the phosphate acid renewal in the course of a relatively simple reaction process result. So the applicant has orthophosphoric acid. Sodium orthophosphate, potassium thophosphate, @@@ onium orthephosphate, sodium tripoyl phosphate, sodium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, Phosphoric anhydride and the like. Investigated.
Um die Bildung @ert vernetzenden Bindung der Stärke zu regulieren, giht es beispielsweise die Metheden der Beo@achtung von Variationen beim Quellen und bei der Lôslichkeit und die Messung der Pastenphetographie und der Amylographie. bei der Pastenphotographie wird die Ärderung in der Durchsichtigkeit einer wässrigen Stärkesu@pension gemessen, @ährend sie mit kenstanter Geschwindigkeit @rhitst wird. Bei der Amylographie wird in ähnlich@@ Weise automatisch die Änderung von deren Viskosität gemessen, während mi@ einer Kenstanten Genschwindigkeit erhitzt wird. bei der pastenphotographie und der Amylographie werder Eingensschaft@@. wie sie in Figur 1 und @ vex@@nsch@ulicht sind, als @@dices für @ie Beur-@@@lung de@ Bildung einer verne@@endem @@ndang verwendet.In order to regulate the formation of @ert cross-linking bonds of strength, For example, there is the method of observing variations in the source and in solubility and measurement of paste phetography and amylography. in paste photography the veining becomes in the transparency of a watery one Strength refreshment measured while it is @rhitst at a constant rate. In amylography, the change in their Viscosity measured while heating at a constant rate. In paste photography and amylography, we become the community @@. as in Figure 1 and @ vex @@ nsch @ ulicht are, as @@ dices for @ie Beur - @@@ lung de @ education a verne @@ endem @@ ndang used.
Es ist m@glich, aus den wie oben erhsltenen Stärkephosphaten vom vernet@erden Typ verschiedene Produkte au erhalten, deren Eigenschaft i@ weitem Maß in Abbängikgeit vom Venne@zungsgrad vari@ert.It is possible to ground from the starch phosphates obtained above from the network Type various products are obtained, the properties of which are largely dependent on each other varies depending on the degree of venning.
Beispielsweise ist ein elative nis@rig vernetztes Material, das eine Brücke auf 1000 bis 2000 WGE (wesse@f@eie Glukeseei@@@@@@ten) enthält, geeignet zur Hersteflung einer hochtemperaturstabilen, hochviskosen Paste (Kleister). In einem derartigen höher vernetzten Material, dae eine BrUoke auf 100 WGE enthält, ist die Quellung bemerkenswert inhibiert und die Viskosität ist in neurtralem Zustand ziemlich niedrig. Das letztere Material seigt Jedoch eine hohe Viskosität im sauren Gebiet, wo@@us eine stabile Paste (Kleister) gebildet werden kann. Figur 3 veranschaulicht ein Amylogramm des Materials in saurem Gebiet.For example, is an elative nis @ rig cross-linked material that is a Bridge to 1000 to 2000 WGE (wesse @ f @ eie Glukeseei @@@@@@ ten) contains, suitable for the production of a high temperature stable, high viscosity paste (paste). In such a highly cross-linked material, as one BrUoke for 100 WGE contains, the swelling is remarkably inhibited and the viscosity is in a neural state quite low. The latter material, however, has a high acidic viscosity Area where a stable paste can be formed. Figure 3 illustrates an amylogram of the material in acidic area.
Ein derartiges Material ist auf einem solchen Gebiet brauchbar, wo die Viskositätsstabilität im sauren Zustand erforderlich ist, insbesonderer als Dickungsmittel und als Stabilisator zur Anwendung in oßbaren Würzen, trie Saucen, Ketchup, Dressings und dgl..Such a material is useful in such an area where the viscosity stability in the acidic state is required, in particular as Thickener and as a stabilizer for use in edible condiments, trie sauces, Ketchup, dressings and the like.
Wenn auch die Viskositätsstabilität der Stärke durch die Herstellung der obigen Stärkederivate Vom vernetzenden Typ merklich verbessert wird, wird doch ein einzelnes Material, das die eigenschaft der Säurefestigkeit, Elektrolytbeständigkeit, Alterungsbeständigkeit der Paste bei niedriger Teaperatur und dgl. gleichermaßen liefert, sehr häufig benötigt. Gomäß dem Stand der Technik wird die Stärke in das diesterderivat überführt, um die Eigenschaft der Säurefestigkeit und Elektrolytbeständigkeit zu verleihen, whhrend sie in du Monoeaterderivat Uberftthrt wird, um sie mit der Stabilität bei niedriger Temperatur zu versehen. Außerdem wird in des Fall, wenn ein Derivat hergestellt werden soll, bei dem die zwei Erfordernisse gleichermaßen befriedigt werden sollen, Orthophosphorsäure su einem Primärpredukt gegeben, das durch Beendigung der Veresterungsreaktion erhalten worden ist. So werden gemäß dem Stand der Technik zwei völlig individuelle Reaktionen naoheinander vereinigt. Ein derartiges Verfahren wie das obige ist mit den achteilen behaftet, daß mehrere Zugaben und mehrere Arten von Phosphaten benöiigt werden und gleichzeitig die Umsetzungsarbeitschritte merklich kompliziert werden.Albeit the viscosity stability of the starch due to the manufacturing process of the above crosslinking type starch derivatives is remarkably improved, will a single material that has the property of acid resistance, electrolyte resistance, Aging resistance of the paste at low tea temperature and the like. Equally supplies, needed very often. According to the state of the art, the strength in the Diester derivative converted to the property of acid resistance and electrolyte resistance to lend, while it is transferred to the mono-theater derivative in order to use it with the To provide stability at low temperature. Also in the case if a Derivative is to be produced in which the two requirements should be equally satisfied, orthophosphoric acid su a primary product obtained by terminating the esterification reaction. Be like that according to the prior art, two completely individual reactions are combined closely. Such a method as the above has the drawbacks that several Additions and several types of phosphates are required and at the same time the implementation work steps become noticeably complicated.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird bei der Herstellung von Stärkephosphat vom inhibiert-quellenden vernetzenden Typ unter Verwendung von Phosphorsäureanhydrid ein Verfahren vorgesehen, gemäß dem man Stärke in Wasser suspendiert, den pH-Wert der wässrigen Stärkesuspension alkali£ioh stellt, indem man ein Alkalimetallhydroxyd oder ein Erdalkalimetallhydroxyd dazu gibt, Phosphorsäureanhydrid in der wässrigen Stärke suspension hydratisiert, um so mehrere Arten von Phosphorsäure mit verschiedenem Hydratationsgrad zu schaffen, mit denen die Stärke bei einer Temperatur unter der Gelatinierungstemperatur der Stärke und bei einem Wert oberhalb 8,0 umgesetzt wird, und aus der Suspnsion ein Stärkephosphat vom inhibiert-quellenden vernetzenden Typ gewinnt. Zu der Suspension kann ein Alkalicarbonat als Puffermittel gegeben werden, um die Suspension £Ur eine lange Zeit im alkalischen Bereich zu halten.According to one feature of the present invention, in the manufacture inhibited-swelling crosslinking type starch phosphate using Phosphoric anhydride provided a method according to which starch is suspended in water, the pH of the aqueous starch suspension is adjusted to alkaline by adding an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide is added, phosphoric anhydride in the aqueous Starch suspension hydrated to so several types of phosphoric acid with different Create hydration levels that allow the starch at a temperature below that Gelatinization temperature of the starch and is implemented at a value above 8.0, and from the suspension a starch phosphate of the inhibited-swelling crosslinking type wins. An alkali metal carbonate can be added to the suspension as a buffering agent. to keep the suspension £ Ur in the alkaline range for a long time.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung die umgesetzte alkalische Suspension neutralisiert, indem eine Säure dazugege-. ben und, ruhig stehen gelassen wird, bis eine ausreichende Menge Orthophosphat gebildet ist, dann wird die wässrige Phase fil@ triert, um einen Kuchen au erhalten, der eine ausreichende Menge Phosphat absorbiert hat. Der Kuchen wird getrocknet und bis auf eine Temperatur von 110 bis 170°C erhitzt, um die Veresterung voranzutreiben, wobei ein Stärkederivat gebildet wird.In addition, according to the present invention, the reacted becomes alkaline Suspension neutralized by adding an acid. ben and, left standing is until a sufficient amount of orthophosphate is formed, then the aqueous Phase filtered to obtain a cake that contains a sufficient amount of phosphate has absorbed. The cake is dried and up to a temperature of 110 to Heated to 170 ° C to promote esterification, forming a starch derivative will.
Auf der Suche nach einem Agens einer einzelnen Phosphorsäure oder ein einzelen Sals davon, die Mono- und Diester in ausgeseichneten Ausbeuten bilden können, wie oben erwähnt, wurde gefbnden, daß unter verschiedenen untersuchten Agentien Phosphorsäureanhydrid und eine frische wässrige Lösung davon bemerkennswerte vernetsende Wirkung besitzen. Das Vorgehen wird nachfolgend detaillierter beschrieben.Looking for an agent of a single phosphoric acid or a single salt of them that form mono- and diesters in excellent yields As noted above, it has been found that among various agents studied Phosphoric anhydride and a fresh aqueous solution of it are remarkable crosslinking agents Have an effect. The procedure is described in more detail below.
Phosphorsäureanhydrid wird in Wasser gelöst und eine Zeit lang ruhig stehen gelassen, währenddessen Jede Stunde eine Probe entnoaen und chromatographisch entwickelt wird. Bß wird die Änderung der Menge des Phsophorsäureanhydrids besogen auf die verstrichene Zeit gemessen und die Minderung der mengen von verschiedenen Phosphorsäuren, die darin gebildet worden sind, wie Metaphosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Orthophosphorsäure und dgl., wird ebenfalls entsprechend gemessen. Es ergibt sich, daß die Bildung solcher verechiedener Phosphorsäuren, wie sie oben erwähnt sind, weitgehend unabhängig geregelt werden kann, indem der Zustand des Stillstehens variiert wird, gerade wenn die Hydratation dea Phosphorsäureanhydrids beginnt. Es ist jedoch auch gefunden worden, daß in Jedem Fall solche Polymers sate, wie Metaphosphorsäure, Pyrophosphorsäure und dgl. in einem frühen Stadium gebildet werden, während die Menge an Orthophosphorsäure mit der Verlängerung der Periode des Ruhigstehens größer und größer wird.Phosphoric anhydride is dissolved in water and quiet for a while left to stand, during which a sample is extracted and chromatographed every hour is being developed. Bß is caused by the change in the amount of phosphoric anhydride measured on the elapsed time and the reduction in the amounts of various Phosphoric acids formed therein, such as metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, Orthophosphoric acid and Like., is also measured accordingly. It turns out that the formation of such various phosphoric acids as above mentioned, can be regulated largely independently by the state of the Standing still is varied, especially when the hydration of the phosphoric anhydride begins. However, it has also been found that in each case such polymers such as metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid and the like. Formed at an early stage while the amount of orthophosphoric acid increases with the lengthening of the period of standing still gets bigger and bigger.
Wenn die Phosphorsäuren mit der Stärke umgeaetst werden, können Metaphosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Tripolyphosphorsäure und dgl. die Diesterbindung ergeben, während Orthophosphor-X die Monoesterbindung ergibt, olme diesterbindung in, bilden. If the phosphoric acids are reacted with the starch, metaphosphoric acid, Pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid and the like. Provide the diester bond while Orthophosphorus-X gives the monoester bond, olme diester bond in, form.
@@@@@@ der vorliegenden Erfindung, bei der von dem Phänomen Gebrauch ge@@@cht wird, daß Phosphorsäureanhydrid in einer wässrigen Lösung, wie oben beschrieben, aktiv umgewandelt wird, wird dieses als Diesterbildungsmittel bei der frähen Stufe der Hydratation verwendet und @ nach der Beendigung der Diester-Dildung wird das flüssige Reagens durch eine Säure, wie Phosphorsäure, Ohlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure und dgl., neutralisiert. Des nentralisierte Reagens wird ruhig stehen gelassen, bis sich so viel als möglich Orthophosphorsäure gebildet hat. Die von der Stärke absorbierte Orthophosphorsäure wird dann zusammen damit von der Mutterlauge durch Filtrieren als Kuchen abgetrennt, der dann debydratisiert und getrocknet wird. Nach dem Trocknen ist das in dem Kuchen absorbierte Phosphat dehydratisiert und verestert. @@@@@@ of the present invention making use of the phenomenon ge @@@ cht that phosphoric anhydride in an aqueous solution, as described above, is actively converted, this is used as a diesterifying agent at the early stage of hydration and @ after the diester formation has ended, the liquid reagent by an acid such as phosphoric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid and the like, neutralized. The centralized reagent is left to stand still, until as much orthophosphoric acid has formed as possible. The one absorbed by the starch Orthophosphoric acid is then removed from the mother liquor by filtration along with it separated as a cake which is then debydrated and dried. After drying the phosphate absorbed in the cake is dehydrated and esterified.
Erfindungsgemäß ist die Phosphorsäure, die verwendet werden soll, die einzige Substanz Phosphorsäureanhydrid. Es ist möglioh, die einzige Substanz Phosphorsäureanhydrid als Monoesterbildungsmittel und als Diesterbildungsmittel für Stärke gemäß der Geschwindigkeit der aktiven Umwandlung des Phosphorsäureanhydrids in einer Lösung zu verwenden.According to the invention, the phosphoric acid to be used is the only substance is phosphoric anhydride. It is possible, the only substance Phosphoric anhydride as a monoester-forming agent and as a diester-forming agent for starch according to the rate of active conversion of phosphoric anhydride to use in a solution.
Bei des erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt Stärke als Ausgangsmaterial oberirdische Starken, wie vom Mais, Weisen und dgl. und unterirdische Stärken, wie von der Sü@kartoffel, kartoffel, Manioka und dgl.. Vorbehandelte oxydierte Stärke, sauerbehandelte Stärke und andere chemisch bearbeitete Stärken werden ebenfalls vom Ausgangsmaterial umfaßt. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit hochstärkehaltigem Pulver, wie Kartoffelpulver, Süßkartoffelpulver, Mehl, Maismehl und dgl., durchzuführen, um säurefestes, elektrolytbeständiges und niedrigtemperaturstabiles Pastenmaterial für Nahrungsmittel und Industrie su erhalten.In the method of the present invention, starch comprises as a starting material above-ground starches, such as corn, wise men and the like, and underground starches, such as from the sweet potato, potato, cassava and the like .. pretreated oxidized starch, Acid-treated starch and other chemically processed starches are also used included in the starting material. It is also possible to use the method according to the invention with high starch powder, such as potato powder, sweet potato powder, flour, corn flour and the like, to be acid-proof, electrolyte-proof and low-temperature stable Paste material for food and industry see below.
Erfindungsgemäß wird weiterhin das durch Umsetzung von Phosphorsäureanhydrid mit wässriger Stärkesuspension bei einer Temperatur unter der Gelatinierungstemperatur der Stärke erhaltene Stärkephosphat vom vernetzenden Typ neutralisiert bis auf einen pH- Wert von 4 bis 7,5, indem eine Säure, wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder dgl. zugegeben wird, und anschließend wird ruhig stehen gelassen, bis die Mischung der verschiedenen Phosphorsäuren soweit als möglich in Orthophosphorsäure umgewandelt ist. Diese Ruhigstellungsperiode macht mehrere Stunden bis zu einem Tag aus. Nach dieser Periode wird da flüssige Reagens iltriert, wobei ein Kuchen erhalten wird. Nach der Dehydratisierung hat der Kuchen 1 bis 7,5 Gew.-% Phosphorsäure absorbiert, bezogen auf Stärketrockenbasis. Der Kuchen wird bis auf einen Wassergehalt von 20 % oder weniger mit Hilfe eines Zugtrockners oder eines anderen üblichen Trockners getrocknet. Der getrocknete Kuchen wird dann bis auf eine Temperatur von 110 bis 170°C erhitzt, um darin die Dehydratisierungs- und VEresterungsreaktion durchzuführen.According to the invention is also achieved by the reaction of phosphoric anhydride with aqueous starch suspension at a temperature below the gelatinization temperature the starch phosphate obtained from the crosslinking type neutralizes except for one pH from 4 to 7.5 by adding an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, Phosphoric acid or the like is added, and then left to stand still, until the mixture of the various phosphoric acids as far as possible in orthophosphoric acid is converted. This rest period makes several hours to one Day off. After this period, the liquid reagent is filtered, leaving a cake is obtained. After dehydration, the cake has 1 to 7.5 wt% phosphoric acid absorbed on a dry starch basis. The cake is made up to a water content of 20% or less using a draw dryer or other common dryer dried. The dried cake is then heated to a temperature of 110 to 170 ° C to carry out the dehydration and esterification reaction therein.
Es ist möglich, die Eigenschaften der obigen Produkte innerhalb eines bemerkenswert weiten Bereiches in Abhängigkeit von der Temperatur und der Dauer der Durchführung der Erfitzungsbehandlung, wenn die Temperatur 110 bis 170°C beträgt, zu regeln. Be der Anwendung einer niedrigeren Temperatur und kürzerer Dauer herrschen die Eigenschaften der Diesterstärkederivaso te relativ vor, # daß die Produkte hinsichtlich der Eigenschaft der Säurefestigkeit und der Elektrolytbeständigkeit überlegen sind und Niedrigtemperaturstabilität besitzen. Wenn die Erhitzungstemperatur erhöht und die Erhitzungsdauer verlängert wird, wird die zuerst gebildete Diesterbindung langsam thermisch zersetzt und gleichzeitig eine Monoesterbildungsreaktion zwischen der absorbierten Phosphorsäure und der Stärke gefördort. Aufgrund dieser Reaktionen werden nahezu Monoeaterderivate gebildet, die eine transparente fltlssige Paste (Xleister) mit der Eigenschaft der S§urefestigkeit, Elektrolytbeständigkeit und ausgezeichneter Niedrigtemperaturstabilität besitzen.It is possible to have the properties of the above products within one remarkably wide range depending on temperature and duration carrying out the heat treatment when the temperature is 110 to 170 ° C, to regulate. When using a lower temperature and shorter duration prevail the properties of the diester starch divaso te relatively before, # that the products in terms of the property of acid resistance and electrolyte resistance are superior and have low temperature stability. When the heating temperature is increased and the heating time is lengthened, the diester bond formed first becomes slowly decomposed thermally and at the same time a monoester formation reaction between the absorbed phosphoric acid and starch promoted. Because of these reactions Almost mono-ester derivatives are formed, which form a transparent liquid paste (Xerber) with the property of acid resistance, electrolyte resistance and have excellent low temperature stability.
Aufgrund der Regelung der Erhitzungsbedingungen ist es leicht möglich, Stärkederivate zu erhalten, die überlegene Säurefestigkeitseigenschaft und Elektrolytbestänigkeit und gleichseitig ausgezeichnete Niedrigtemperatursteabilität aufweisen.Due to the regulation of the heating conditions, it is easily possible To obtain starch derivatives that have superior acid resistance property and electrolyte resistance and at the same time have excellent low temperature stability.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierte Phosphorsäure im Vergleich mit der Phosphorsäure gemäß dem Stand der Technik reaktionsfähiger ist. Wenn das Erhitzen 5 bis 8 Stunden fortgesetzt wird, nehmen lediglich etwa 20 % der absorbierten Phosphorsäure an der Bildung der Esterbindung in dem zum Stand der Technik gehört den Vorfahren teil, während gefunden wurde, daß in dem erfindungsgamäßen Verfahrsn etwa 45 bis 55 Gew.-% Phosphorsäure mit Stärke verbunden werden.The method according to the invention is further characterized in that that the absorbed phosphoric acid in comparison with the phosphoric acid according to the prior art technology is more responsive. When heating continued for 5 to 8 hours take only about 20% of the absorbed phosphoric acid in the formation of the Ester bond in the prior art belongs to the ancestors part while found was that in the process according to the invention about 45 to 55 wt .-% phosphoric acid be associated with strength.
Die wie oben erhaltenen Stärkederivate, die überlegene Säurefestigkeitseigenschaft und Elektrolytbeständigkeit sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit in den Gefrier-Auftauversuchen aufweisen, eignen sich ausgezeichnet als viskositätssteigernde Mittel und Anfeuchtungsmittel für @auce, Mayonnaise, Eiscreme und dgl. und auch als Stabilisierungemittel für eingedoste und gekühlte Nahrungsmittel. Abj'resehen von diesen Anwendungen auf da Gebiet der Nahrungsmittelindustrie ist es möglich, die Stärkederivate als Formmittel für medizinische Tabletten, Paste zum Drucken, Trenner für die Trockenzelle und Schlichtmittel für Papier und Textilien zu verwenden.The starch derivatives obtained as above, the superior acid resistance property and electrolyte resistance as well as excellent resistance in the freeze-thaw tests are excellent as viscosity enhancers and humectants For @auce, mayonnaise, ice cream and the like. And also as a stabilizer for canned and chilled foods. Disregard these applications on there In the food industry it is possible to use the starch derivatives as molding agents for medical tablets, paste for printing, separators for the dry cell and Use sizing agents for paper and textiles.
Figur 1 gibt ein Amylogramm von typischen vernetzten Stärken im Vergleich mit einer unbehandelten Stärke wieder, wobei die typischen vernetzten Stärken gemäß dem Stand der Technik hergestellt sind und die die charakteristischen Kurven davon in dem Amylogramm als Indizes zur Beurteilung der @ildung einer Vernetzungsbindung verwendet werden.Figure 1 gives an amylogram of typical crosslinked starches in comparison with an untreated starch again, the typical crosslinked starches according to the prior art and which have the characteristic curves thereof in the amylogram as indices for assessing the formation of a crosslinking bond be used.
Figur 2 gibt ein Pastenphotogramm von typischen vernetzten Stärken im Vergleich mit einer unbehandelten Stärke wieder, wobei die typischen vernetzten Stlirken gemäß da Stand der Technik hergestellt sind und ihre charakteristischen Kurven in dem Pastenphotogramm als Indices zur beurteilung der Bildung einer Vernetzungsbindung verwendet werden.Figure 2 gives a paste photogram of typical crosslinked starches compared with an untreated starch again, with the typical crosslinked Strengths are manufactured according to the state of the art and their characteristic Curves in the paste photogram as indices for assessing the formation of a crosslink bond be used.
Figur 3 gibt ein Amylogramm von hochvernetzten Starken ii Vergleich mit einer unbehandelten Starke in saure Gebiet wieder, wobei die hochvernetsten Stärken genäß dem Stand der Technik hergestellt sind.FIG. 3 gives an amylogram of highly crosslinked starches ii comparison with an untreated starch in acidic areas again, being the highly networked Starches are manufactured according to the state of the art.
Figur 4 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der Variation der Reaktionsdauer und der Variation bein Phosphorsäuregehalt im Falle von Beispiel 1.Figure 4 illustrates the relationship between the variation of Reaction time and the variation in phosphoric acid content in the case of Example 1.
Figur 5 und 6 geben ein Pastenphotogramm und ein Amylogramm wieder, worin jeweils die Variation beim Vernetzungsgrad im PaUe von Beispiel b aufgzeigt ist.Figures 5 and 6 show a paste photogram and an amylogram, where each shows the variation in the degree of crosslinking in the PaUe of example b is.
Figur 7 gibt eine graphische Darstellung der Kurven der Quellung und der Löslichkeit weider, worin die Variation beim Vernetzung@grad im Fall von Biespiel 1 aufgezeigt ist.FIG. 7 gives a graphic representation of the curves of swelling and the solubility, where the variation in crosslinking @ degree in the case of Biespiel 1 is shown.
Figur 8 gibt ein Amylogramm eines gemäß Boispiel 4 hergestellten Stärkederivates wieder, worin die Variationen bei der Viskosität im neutralisierten Gebiet und im sauren Gebiet von pH 3 aufgezeigt sind.FIG. 8 gives an amylogram of a starch derivative prepared according to Example 4 again, wherein the variations in viscosity in the neutralized area and in the acidic area of pH 3 are indicated.
Figur 9 stellt eine graphische Darstellung von Kurven dar, die die Eigenschaften von verschiedenen Stärkederivaten bei eine Gefrier-Auftautest veranschaulichen.Figure 9 is a graphical representation of curves corresponding to the To illustrate properties of different starch derivatives in a freeze-thaw test.
Figur 10 gibt ein Amylogramm eines gemäß Beispiel 5 hergestellten Stärkederivats wieder. FIG. 10 gives an amylogram of one produced according to Example 5 Starch derivative again.
Die folgenden Ausführungsformen, die bevorzugte ausführungsformen sind, veranschaulichen Methoden zur Durchführung der vorliegenden Erfindung.The following embodiments are the preferred embodiments illustrate methods of practicing the present invention.
Beispiel 1 12 Mol (Trockengewicht 1 944 g) im Handel erhältliche Maisstärke werden in 2,4 ltr. entionisiertem Wasser suspendiert. 2,4 Mol (254,5 g) g) Natriumcarbonat @ werden dazugegeben. 1,2 Mol (170,7 g) Phosphorsäureanhydrid werden in 500 ml Wasser gelost, während mit Eis gekühlt wird, um eine Lösung zu ergeben, die damL zu der Suspension gegeben wird. Nach etwa 15-minütigem Rühren wird die Suspension durch eine wässrige Natriumhydroxydlösung unter Verwendung eines Glaselektroden-pIi-Messers auf pH 11,0 eingestellt. Zu der Suspension wird Wasser gegeben, um das Gesamtvolumen auf 6 ltrO zu bringen, worin. bei einer Temperatur von 60 bis 700C eine Reaktion vorsichgeht, während das Reagens mit einer konstanten Geschwindigkeit von 80 Upm gerührt wird.* Das sich ergebende Produkt wird mit Chlorwasserstoffsäure neutralisiert, wobei sich ein Niederschlag ergibt, der mit entionisiertem Wasser gewaschen wird. Das Waschen wird solange wiederholt, bis keine Phosphorsäure- und Chlorionen in der überste-*) Einaliquotes Volumen wird nach Jeder Stunde entnommen. henden Flüssigkeit mehr gefunden werden. Der Niederschlag wird dann in einem Abzug luftgetrocknet, wobei ein Stärkophosphat vom vernetzenden Typ erhalten wird.Example 1 12 moles (dry weight 1,944 g) of commercially available corn starch are in 2.4 ltr. suspended in deionized water. 2.4 moles (254.5 g) g) sodium carbonate @ are added. 1.2 mol (170.7 g) of phosphoric anhydride are dissolved in 500 ml of water dissolved while chilling with ice to give a solution that is compatible with the oil Suspension is given. After about 15 minutes of stirring, the suspension will pass through an aqueous sodium hydroxide solution using a glass electrode pIi knife adjusted to pH 11.0. Water is added to the suspension to make up the total volume to bring to 6 liters, in which. a reaction at a temperature of 60 to 700C while the reagent is running at a constant speed of 80 rpm * The resulting product is neutralized with hydrochloric acid, resulting in a precipitate which is washed with deionized water. The washing is repeated until no phosphoric acid and chlorine ions in the excess *) single aliquot volume is withdrawn after every hour. going Liquid can be found. The precipitate is then air-dried in a hood, whereby a crosslinking type starch phosphate is obtained.
Die Variation im Gehalt an Phosphorsäure in diesen Produkt und Variationen im Pastenphotogramm, Amylogramm, in Quollkurve und Löslichkeitskurve, die die erstgenannte Variation begleiten, sind in Figur 4, 5, 6 und 7 veranschaulicht. Wie aus diesen graphischen Darstellungen hervorgeht, wird mit der Erhöhung, der Vernetzungsfähigkeit die Quellung und Löslichkeit der Stärke bemerkenswert kleiner und die Viskositätskurve nimmt eine Gestalt an, die Stabilität bei den erht5hten Temperaturen wiedergibt.The variation in the content of phosphoric acid in this product and variations in the paste photogram, amylogram, in the swell curve and the solubility curve, the former Accompanying variation are illustrated in FIGS. 4, 5, 6 and 7. How from these Graphical representations is evident with the increase, the networking ability the swelling and solubility of the starch are remarkably smaller and the viscosity curve assumes a shape that reflects stability at the elevated temperatures.
Beispiel 2 12 Mol Maisstärke (2 260 g Material, das 13,9 % Waser enthält) werden in 1,2 Mol wässriger Phosphorsäurelösung suspendiert, die durch Auflösen von 174 g Phosphorsäureanhydrid in Wasser hergestellt wird. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe Von Natriumhydroxyd auf 11,0 eingestellt. Die Suspenzion wird bei einer Temperatur von 6000 3 Stunden lang reagieren gelassen, wobei eine Suspension einer Stärke von vernetzenden @@p erhalten wird, die eine sehr geringe Menge Phosphor enthält, Jedoch überlegene Quellungsinhibierung aufweist und ii Amylogramm geringere Zersetzung zeigt. Die Suspension der Stärke vom vernetzenden Typ wird Iin pH-Wert durch Orthophosphorsäure eingestellt. Nach R@@igstehen für eino Nacht wird die Snapension filtriert, der so auf den Filterpapier erhaltene Kuchen wird in einem Abzug bei einer Temperatur von 50 bie 6000 luftgetrocknet. Wenn sein Wassergchalt geringer als 20 % geworden ist, wird der Kuchen durch Erhitzen bin auf eine Tempertur von i5000 verestert.Example 2 12 moles of corn starch (2 260 g material containing 13.9% water) are suspended in 1.2 mol of aqueous phosphoric acid solution, which by dissolving of 174 g of phosphoric anhydride in water is made. The pH of the suspension is adjusted to 11.0 by adding sodium hydroxide. The suspension will reacted at a temperature of 6000 for 3 hours, leaving a suspension a strength of crosslinking @@ p is obtained that contains a very small amount of phosphorus contains, but has superior swelling inhibition and ii amylograms lesser Shows decomposition. The crosslinking type starch suspension becomes pH adjusted by orthophosphoric acid. After standing up for one night, the snapension will be filtered, the cake thus obtained on the filter paper is in a fume cupboard air-dried at a temperature of 50 to 6000. When its water level is lower when it has become 20%, the cake is heated to a temperature of i5000 esterified.
Die Variationen im Wassergehalt und im Phosphorsäuregehalt, die durch Probenziehen alle zwei Stunden während der Reaktionsperiode erhalten worden sind, weiden in Tabelle 1 veranschaulicht.The variations in water content and in phosphoric acid content caused by Samples have been obtained every two hours during the reaction period, shown in Table 1.
- Tabelle 1 Reaktionszeit für die Veresterung (Std.) 0 2 4 6 8 Was@ergehalt (*) 12,4 2,4 0,6 0,4 0,2 Gehalt an gebundenem Phosphor (%) 0,023 0,23 0,50 0,60 0,63 Verhältnis der Veresterung des absorbierten Phosphors (%)* - 16,1 35,0 42,3 43,8 * Das Verhältnis der Veresterung des absorbierten Phosphors gibt.das VErhältnis au Phosphor, der mittels der Veresterungsr@aktion an die Stärke gebunden ist, zu d in dem Kuchen auf d Filterpapier absorbierten Phospher wieder. - Table 1 Reaction time for the esterification (hours) 0 2 4 6 8 Was @ erhalt (*) 12.4 2.4 0.6 0.4 0.2 Bound phosphorus content (%) 0.023 0.23 0.50 0.60 0.63 ratio of esterification of absorbed phosphorus (%) * - 16.1 35.0 42.3 43.8 * The ratio of the esterification of the absorbed phosphorus gives the ratio au phosphorus, which is bound to the starch by means of the esterification reaction The phospher reabsorbed in the cake on the filter paper.
Beispiel 3 12 Mol Maisstärke (2 260 g Material, das 13,9 % Wasser enthält) werden in 0,6 Mol wässriger Phosphorsäurelösung suspendiert, die durch Auflösen von 8,7 g Phsophorsäureanhydrid in Wasser hergestellt worden ist. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe von Natriumhydroxyd auf 10,5 eingestellt.Example 3 12 moles of corn starch (2 260 g material containing 13.9% water contains) are suspended in 0.6 mol of aqueous phosphoric acid solution, which by Dissolving 8.7 g of phosphoric anhydride in water has been prepared. The pH the suspension is adjusted to 10.5 by adding sodium hydroxide.
Die Suspension wird bei einer Temperatur unter der Gelatinierungstemperatur der Stärke 5 Stunden reagieren gelassen.The suspension is at a temperature below the gelatinization temperature the starch left to react for 5 hours.
Nach der Beendigung der Reaktion wird das Reagens durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure neutralisiert, us den pH-Wert auf 6,50 in erniedrigen. Nach 10-stündigem Ruhigstehen wird das Reagens filtriert, wobei ein Kuchen erhalten wird, der getrocknet wird. Der getrocknete Kuchen wird zu seiner Veresterung auf eine Temperatur von 125°C erhitzt. Die Variation im Phosphorgehalt ist in Tabelle II veranschaulicht.After completion of the reaction, the reagent is added by adding Hydrochloric acid neutralized, us lower the pH to 6.50 in. To Standing still for 10 hours, the reagent is filtered to obtain a cake, which is dried. The dried cake is subjected to its esterification on a Heated to a temperature of 125 ° C. The variation in phosphorus content is shown in Table II illustrated.
Tabelle II Reaktionszeit für die Veresterung (Std.) 0 2 4 6 8 Wassergehalt (%) 8,4 0,9 0,0 0,0 0,0 Gehalt an gebundenem 0,020 0,17 0,35 0,42 0,44 Phosphor (%) Verhältnis der Veresterung des absorbierten Phosphors (%)* - 17,9 36,5 43,9 45,6 * Die Bedeutungen sind die gleichen wie in Tabelle 1. Table II Reaction time for the esterification (hours) 0 2 4 6 8 Water content (%) 8.4 0.9 0.0 0.0 0.0 Content of bound 0.020 0.17 0.35 0.42 0.44 phosphorus (%) Ratio of esterification of absorbed phosphorus (%) * - 17.9 36.5 43.9 45.6 * The meanings are the same as in Table 1.
Beispiel 4 12 Mol Maisstärke (2 260 g Material, das 13,9 % Wasser enthält) werden in 3 ltr. wässriger Phosphorsäurelösung suspendiert, di.Example 4 12 moles of corn starch (2 260 g material containing 13.9% water contains) are in 3 ltr. suspended aqueous phosphoric acid solution, di.
1,0 Mol ( 142 g) Phosphorsäureanhydrid enthält. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe von Natriumhydroxyd auf 11,0 eingestellt. Die Suspension wird bei einer Temperatur Von 60°C 10 Stunden reagieren gelassen, dann wird das Reagens durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure neutralisiert, um den pH-Wert auf 6,80 zu ' erniedrigen. Nach 20-stündigem Ruhigstehen wird das Reagens filtriert, wobei ein Kuchen erhalten wird, der getrocknet wird. Der getrocknete Kuchen wird su seiner Veresterung erhitzt, wobei sich ein Phosphorsäurederivat ergibt, worin die Monoester-bildende Bindung mit der Diester-bildenden Bindung gemischt ist. Die Eingenschaften dieses Derivats sind in Tabelle III und Pigur 8 und 9 veranschaulicht.Contains 1.0 mole (142 g) of phosphoric anhydride. The pH of the suspension is adjusted to 11.0 by adding sodium hydroxide. The suspension will left to react at a temperature of 60 ° C for 10 hours, then the reagent neutralized by the addition of hydrochloric acid to bring the pH to 6.80 'humiliate. After standing still for 20 hours, the reagent is filtered, whereby a Cake which is dried. The dried cake turns out sweet Esterification heated, resulting in a phosphoric acid derivative, wherein the monoester-forming Bond is mixed with the diester-forming bond. The characteristics of this Derivatives are illustrated in Table III and Pigur 8 and 9.
Tabelle III Reaktionszeit für die Veresterung (Std.) 0 2 4 6 8 Wassergehalt (%) 7,8 1,2 0,7 0,3 0,2 Gehalt an gebundenem 0,055 0,26 0,48 0,60 0,68 Phosphor (%) Verhältnis der Veresterung * - 22,6 40,8 51,3 57,8 des absorbierten Phosphors (%) * Die Bedeutung ist die gleiche wie in Tabelle 1. Table III Reaction time for the esterification (hours) 0 2 4 6 8 Water content (%) 7.8 1.2 0.7 0.3 0.2 Content of bound 0.055 0.26 0.48 0.60 0.68 phosphorus (%) Ratio of esterification * - 22.6 40.8 51.3 57.8 of the absorbed phosphorus (%) * The meaning is the same as in Table 1.
Beispiel 5 12 Mol Kartoffelstärke (2 371 g Material, das 18,0 « Wasser enthält) werden in einer wässrigen Phosphorsäurelösung suspendiert, dte durch Auflösen von 0,6 Mol (85 g) Phosphorsäureanhydrid in Wasser hergestellt wird. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe von Natriumhydroxyd auf 11,0 eingestellt.Example 5 12 moles of potato starch (2,371 g of material containing 18.0% of water contains) are suspended in an aqueous phosphoric acid solution, dte by dissolving of 0.6 moles (85 g) of phosphoric anhydride in water. The pH the suspension is adjusted to 11.0 by adding sodium hydroxide.
Die Diesterbildung wird bei einer Temperatur von 50°C 24 Stunden lang unter langsamem Rühren in der wässrigen Suspension durchgeführt. Dann wird das Reagens durch Zugabe von Schwefelsäure neutralisiert, um den pH-Wert auf 7,0 in erniedrigen. Nach 20-stündigem Stehen wird das Resagens filtriert, wobei ein Kuchen erhalten wird, der dann getrocknet wird.Diester formation takes place at a temperature of 50 ° C for 24 hours carried out with slow stirring in the aqueous suspension. Then the reagent neutralized by adding sulfuric acid to lower the pH to 7.0 in. After standing for 20 hours, the resagen is filtered to give a cake which is then dried.
Der getrocknete Kuchen wird bis auf eine Temperatur von 145°C zu seiner Veresterung erhitzt. Das veresterte Produkt wird dreimal mit 50 % Methanol gewaschen und getrocknet. Alle 2 Stunden wird eine Probe in Form eines aliquoten Volumene gezogen. Die Variation im Phosphorsäuregehalt in diesen Proben und ein Amylogramm sind in Tabelle IV bzw. Figur 10 veranschaulicht.The dried cake becomes his up to a temperature of 145 ° C Esterification heated. The esterified product is washed three times with 50% methanol and dried. Every 2 hours a sample is taken in the form of an aliquot volume drawn. The variation in phosphoric acid content in these samples and an amylogram are illustrated in Table IV and Figure 10, respectively.
Tabelle IV Reaktionszeit für die Veresterung (Std.) 0 2 4 6 8 Phosphorsäuregehalt (%), (bezogen auf Trockenbasis des Produktes) 0,076 0,33 0,51 0,60 0,64 Beispiel 6 0,3 Mol Phosphorsäureanhydrid (42,6 g) werden in 5 1tr. entionisiertem Wasser gelöst und 20 Minuten ruhig stehen gelassen und es werden 10 Mol Süßkartoffelstärke (1 976 g Material, das 18 % Wasser enthält) suspendiert. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe von kaliumhydroxyd auf 10,70 eingestellt. Table IV Reaction time for esterification (hours) 0 2 4 6 8 Phosphoric acid content (%), (based on the dry basis of the product) 0.076 0.33 0.51 0.60 0.64 example 6 0.3 mol of phosphoric anhydride (42.6 g) are in 5 1tr. deionized water dissolved and left to stand for 20 minutes and there are 10 moles of sweet potato starch (1,976 g of material containing 18% water) suspended. The pH of the suspension is adjusted to 10.70 by adding potassium hydroxide.
Die Suspension wird der Vernetzungsreaktion unterworfen, indes sie mit einer Geschwindigkeit von 80 Upm 8 Stunden gerührt wird, während sie bei einer Temperatur von 550C gehalten wird.The suspension is subjected to the crosslinking reaction, while it is stirred at a speed of 80 rpm for 8 hours while at a Temperature of 550C is maintained.
Das sich ergebende Reaktionsprodukt wird im pH-Wert unter Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf 6,50 erniedrigt und bei Raumtemperatur 15 Stunden stehen gelassen, damit die wdratation der Phosphorsäure und deren Absorption in die Stärkegranula fortschreitet. Anschließend wird das Produkt bei vermindertem Druck filtrlert, wobei ein Kuchen erhalten wird, der bis auf ein Wassergehalt von 10 % in einem Rotationsheißlufttrockner getrocknet wird. Der getrocknete Kuchen wird dann dehydratisiert und bei einer Temperatur von 165°C in einem Reaktionsbehälter, der mit einem Rührer mit 40 Upm versehen ist, in den Monoester überführt. Tabelle V zeigt die Variation im Phosphorsäuregehalt, die dem Fortschreiten der Reaktion folgt. Der Phosphorsäuregehalt beträgt 0,017 %, wenn die Diesterbildung beendet ist.The resulting reaction product is adjusted to pH with the addition of Hydrochloric acid decreased to 6.50 and stand at room temperature for 15 hours left to allow the rehydration of the phosphoric acid and its absorption into the starch granules progresses. The product is then filtered under reduced pressure, whereby a cake is obtained which is up to a water content of 10% in a rotary hot air dryer is dried. The dried cake is then dehydrated and kept at a temperature of 165 ° C in a reaction vessel equipped with a stirrer at 40 rpm, transferred to the monoester. Table V shows the variation in phosphoric acid content, which follows the progress of the reaction. The phosphoric acid content is 0.017 % when the diester formation has ended.
Tabelle V Reaktionszeit für Monoesterbildung (Std.) 0 2 4 6 8 Phosphorsäuregehalt (%), bezogen auf Trockenbasis des Produktes 0,017 0,18 0e52 0264 0,69 Durch die Reaktion werden die Eigenschaften von Süßkartoffelstärkepaste bemerkenswert verbessert. Insbesondere ist es möglich, eine Paste mit hoher Viskosität, die dem Charakter nach "kurz" ist, hoher Transparenz und hoher Stabilität während der Lagerung in der Kälte su erhalten. Table V Reaction time for monoester formation (hours) 0 2 4 6 8 Phosphoric acid content (%), based on the dry basis of the product 0.017 0.18 0e52 0264 0.69 Through the In response, the properties of sweet potato starch paste are remarkably improved. In particular, it is possible to make a paste with high viscosity that will enhance the character after "short" is, high transparency and high stability during storage in receive the cold su.
Für den Fachmann liegen zahlreiche Modifizierungen der vorliegenden Erfindung auf der Hand, ohne den Rahmen der Erfindung su verlassen. Die beschriebenen speziellen Ausführungsformen sollen lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen.Numerous modifications of the present invention will be apparent to those skilled in the art Invention at hand without leaving the scope of the invention see below. The described specific embodiments are intended only to illustrate the invention to serve.
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