close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12800

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 08B 30/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО КРАХМАЛА
(21) Номер заявки: a 20080733
(22) 2008.06.05
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию" (BY)
(72) Авторы: Москва Валентина Владимировна; Ловкис Зенон Валентинович; Литвяк Владимир Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское унитарное предприятие "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
продовольствию" (BY)
BY 12800 C1 2010.02.28
BY (11) 12800
(13) C1
(19)
(56) RU 2063402 C1, 1996.
ШИШОНОК М.В. и др. Химия высоких энергий. - 2007. - Т. 41. - № 6. С. 483-487.
BY a20060518, 2007.
ЛИТВЯК В.В. и др. Совершенствование технологий и оборудования пищевых производств. Сборник докладов
VI Международной научно-практической конференции. - Минск, 2007. Ч. 2. С. 182-187.
SU 192685, 1967.
US 4115146, 1978.
BY a20051011, 2007.
EP 59050 A2, 1982.
BY 779 C1, 1995.
RU 2323943 C2, 2008.
(57)
Способ получения модифицированного крахмала, включающий облучение крахмала,
отличающийся тем, что предварительно крахмал подвергают обработке путем экструзии
при температуре 120-140 °С крахмала естественной влажности или путем кондуктивной
сушки на вальцовой сушилке при температуре 120-180 °С крахмала в виде 35-40 % крахмальной суспензии с последующим измельчением и просеиванием, облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с энергией не
более 8 МэВ или гамма-излучением, при этом доза облучения составляет 0,1-400,0 кГр,
при условии, что температура разогрева крахмала не превышает 60 °С.
Изобретение относится к пищевой промышленности, может использоваться, в частности, в крахмалопаточной отрасли при производстве модифицированного крахмала,
способного набухать в холодной воде и повышать вязкость водных сред, или модифицированного крахмала, не растворимого в воде, который может применяться в технических
целях.
Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения модифицированного крахмала высокого качества, способного набухать в холодной
воде и повышать вязкость водных сред или не растворимого в воде.
Известен способ получения модифицированного крахмала, включающий предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата, при этом
предварительную обработку ведут 0,3-0,7 % водным раствором крахмального клейстера
BY 12800 C1 2010.02.28
или желатина, а крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву при температуре 150180 °С с использованием в качестве источника тепла ИК-излучателя [1].
Недостатками способа являются многостадийность, сложность, трудоемкость и длительный период времени технологического процесса, что приводит к увеличению производственных площадей, материало- и металлоемкости, повышает энергозатраты и в
конечном результате сказывается на качестве получаемого продукта.
Наиболее близким к изобретению является способ получения модифицированного
крахмала [2] (прототип), предусматривающий смешивание картофельного или кукурузного крахмала влажностью 20-45 % с 0,1-0,4 % сернокислого алюминия к массе сухих веществ крахмала, облучение смеси гамма-лучами Co60 в дозе 20-60 млн. р. (200-600 кГр),
насыщение облученной смеси углекислым газом путем его продувания со скоростью не
менее 10 м/мин и затем высушиванию.
Недостатками способа являются сложность, трудоемкость и значительная продолжительность технологического процесса, низкая производительность, а также применение
дорогостоящих химических реагентов (сернокислого алюминия и углекислого газа).
Предварительное увлажнение с добавлением химических реагентов к крахмалу незначительно влияет на эффективность гамма-облучения и не позволяет впоследствии быстро и
полностью стабилизировать физико-химические свойства облученного крахмала. Кроме
того, последующая сушка крахмала крайне энергоемкий процесс.
Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка высокопроизводительного способа получения физически модифицированного крахмала, позволяющего значительно усилить эффективность ионизирующего
излучения и получить высококачественный крахмал, обладающий хорошими потребительскими свойствами.
Это достигается тем, что способ получения модифицированного крахмала, включающий облучение крахмала, отличается тем, что предварительно крахмал подвергают обработке путем экструзии при температуре 120-140 °С крахмала естественной влажности или
путем кондуктивной сушки на вальцовой сушилке при температуре 120-180 °С крахмала в
виде 35-40 % крахмальной суспензии с последующим измельчением и просеиванием, облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с
энергией не более 8 МэВ или гамма-излучением, при этом доза облучения составляет 0,1400 кГр, при условии, что температура разогрева крахмала не превышает 60 °С.
Способ реализуется следующим образом.
Картофельный или кукурузный, или тапиоковый, или пшеничный, или ржаной, или
другой крахмал естественной влажности предварительно подвергают термомеханической
обработке путем экструзии при температуре 120-140 °С или осуществляют кондуктивную
(контактную) сушку 35-40 % крахмальной суспензии на вальцовых сушилках при температуре 120-180 °С.
Затем обработанный крахмал измельчали и просеивали через сито с отверстиями не
более 0,70 мм, сепарировали со скоростью не более 0,5 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 7 мм и расфасовывали в пакеты и мешки. Далее предварительно
обработанный и расфасованный крахмал облучали ионизирующим излучением с дозой
облучения 0,1-400 кГр при помощи гамма-излучения с использованием радиоактивных
изотопов или в виде пучка ускоренных электронов с энергией не более 8 МэВ на линейном ускорителе электронов УЭЛВ-10-10 (производства НПО "Торий", г. Москва). Ускоритель смонтирован и работает в "Объединенном институте энергетических и ядерных
исследований - Сосны". Облучение пучком ускоренных электронов можно проводить на
любом другом аналогичном оборудовании.
В период облучения образцов температура их разогрева была не более 50-60 °С. При
облучении большими дозами поддон с продукцией периодически выводился из зоны действия пучка электронов для остывания.
2
BY 12800 C1 2010.02.28
При этом доза 0,1-1,0 кГр обеспечивала получение крахмала со способностью набухания в воде и повышения вязкости водных сред, а доза более 1,0 кГр обеспечивала получение крахмала с полной нерастворимостью в воде.
При облучении крахмала повышается аморфизация, снижается степень полимеризации амилопектина и амилозы.
На фиг. 1 представлен картофельный нативный крахмал до облучения.
На фиг. 2 представлен картофельный нативный крахмал после облучения дозой
400 кГр.
Морфологическая структура крахмала весьма устойчива к облучению. Облучение даже весьма большими дозами не вызывает принципиальных изменений и крахмал характеризуется типичной морфологией, представляющей совокупность зерен эллипсоидной
формы со средним диаметром 24 мкм. Таким образом, облучение не нарушает структуру
поверхности зерен.
Реакции макрорадикалов с водой и кислородом обусловливают деструкцию цепей и
падение молекулярной массы облученного крахмала. Интенсификации этих реакций способствует разогрев крахмала при облучении до 60 °С. Поскольку температура стеклования
картофельного крахмала, содержащего 12 % воды, составляет примерно 95 °С, малые
структурные элементы (боковые группы и сегменты, не входящие в состав узлов флуктуационной сетки) приобретают определенную подвижность, что ускоряет деструктивные
процессы, протекающие в аморфных зонах крахмала. При этом сильная деструкция полимерных цепей протекает без их существенного окисления. При облучении преобладают
следующие реакции:
CH2OH
H
O H
H
OH
~
CH2OH
H
H
H
O
OH
CH2OH
H
~
CH2OH
O H
H
H
H
OH
-H
~
O
CH2OH
H
O
H
OH
H
H
OH
O
H
O
hν
~
H
OH
CH2OH
H
OH
H
H
OH
O
O H
H
H
OH
CH2OH
O H
H
~
H
OH
H
H
OH
O
~
O
,
CH2OH
H
O
H2 O
~
H
OH
H
OH
H
H
OH
+
OH HO
O H
~
H
OH
H
H
OH
O
.
Под действием ионизирующего излучения происходит разрыв α-(1→4)- и α-(1→6)глюкозидных связей, изменение глюкозных остатков с дегидратацией и окислением спиртовых групп и одновременной рекомбинацией полимерных цепей крахмала. Облучение
также способствует образованию слабых "точек" в молекулярных цепях крахмала, что облегчает разрыв цепи на этих участках при последующей обработке, например нагревании
или воздействии кислотой.
Деполимеризация крахмала при облучении приводит к такой структурной модификации (перегруппировке и сшивке), которая снижает ферментативную атакуемость крахмала
и его растворимость в воде. Это особенно проявляется при использовании высоких доз
облучения.
Предварительная влаготермомеханическая обработка нативного крахмала при помощи
экструзии или вальцовых сушилок значительно изменяет морфологическую структуру
крахмала и приводит к существенному возрастанию растворимости крахмала в воде.
3
BY 12800 C1 2010.02.28
На фиг. 3 представлен картофельный крахмал экструзионный при 140 °С.
На фиг. 4 представлен картофельный набухающий (предварительно клейстеризованный) крахмал, полученный на вальцовой сушилке при температуре 135 °С и давлении пара 6,5 атм.
В результате данной обработки происходит разрушение оболочек крахмальных зерен
и высвобождение полисахаридных цепей амилозы и амилопектина, что способствует существенному увеличению количества свободных радикалов, степени рекомбинации полимерных цепей при облучении и, следовательно, повышению эффективности облучения.
Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения.
Пример 1.
Картофельный крахмал естественной влажности предварительно подвергают термомеханической обработке путем экструзии на двухшнековом экструдере Р3-КЭД-88 при
температуре 120 °С, частоте вращения шнека дозатора 90 мин-1, частоте вращения рабочих шнеков 90 мин-1, частоте вращения режущего устройства 84 мин-1 и диаметре используемой фильеры 4 мм. Измельчают полученный экструдат на дробилке молоткового типа
КХЧ-5. Просеивают измельченный экструдат через бурат с отверстиями сита 0,70 мм.
Магнитную очистку осуществляют с использованием постоянных магнитов с толщиной
слоя 7 мм, при этом скорость прохождения через них 0,5 м/с. Затем экструдированный
крахмал облучают дозой 0,1 кГр при помощи пучка ускоренных электронов с энергией
6 МэВ.
Пример 2.
Кукурузный крахмал естественной влажности предварительно подвергают термомеханической обработке путем экструзии на двухшнековом экструдере Р3-КЭД-88 при температуре 140 °С, частоте вращения шнека дозатора 90 мин-1, частоте вращения рабочих шнеков
90 мин-1, частоте вращения режущего устройства 80 мин-1 и диаметре используемой фильеры 2 мм. Измельчают полученный экструдат на дробилке молоткового типа КХЧ-5. Просеивают измельченный экструдат через бурат с отверстиями сита 0,70 мм. Магнитную
очистку осуществляют с использованием постоянных магнитов с толщиной слоя 7 мм, при
этом скорость прохождения через них 0,5 м/с. Затем экструдированный крахмал облучают
дозой 400 кГр при помощи пучка ускоренных электронов с энергией 7 МэВ.
Пример 3.
Суспензию картофельного крахмала с содержанием сухих веществ 35 % подвергают
контактной сушке на вальцовой сушилке при температуре 120 °С. Измельчают полученный продукт на дробилке молоткового типа КХЧ-5. Просеивают измельченный продукт
через бурат с отверстиями сита 0,70 мм. Магнитную очистку осуществляют с использованием постоянных магнитов с толщиной слоя 7 мм, при этом скорость прохождения через
них 0,5 м/с. Затем экструдированный крахмал облучают дозой 0,1 кГр при помощи пучка
ускоренных электронов с энергией 5 МэВ.
Пример 4.
Суспензию кукурузного крахмала с содержанием сухих веществ 40 % подвергают
контактной сушке на вальцовой сушилке при температуре 120 °С. Измельчают полученный продукт на дробилке молоткового типа КХЧ-5. Просеивают измельченный продукт
через бурат с отверстиями сита 0,70 мм. Магнитную очистку осуществляют с использованием постоянных магнитов с толщиной слоя 7 мм, при этом скорость прохождения через
них 0,5 м/с. Затем экструдированный крахмал облучают дозой 50 кГр при помощи гаммаизлучения с использованием радиоактивного изотопа Co60.
Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения модифицированного крахмала высокого качества, обладающего хорошими потребительскими свойствами, способного набухать в холодной воде и повышать вязкость
водных сред или не растворимого в воде, который может быть использован в пищевой и
других отраслях промышленности.
4
BY 12800 C1 2010.02.28
Источники информации:
1. Патент РФ 2078087, МПК С 08В 30/12, 1997.
2. Патент РФ 2063402, МПК С 08В 30/12, 1996.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 219 Кб
Теги
by12800, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа