Научные основы технологии получения катионных крахмалов

Производные крахмала, содержащие эфирные катионные группы (амино-, аммониевые, сульфони- евые, фосфониевые и др.), являются важным коммерческим продуктом. Наибольшее применение нашли катионные крахмалы c третичными амино- и четвертичными аммониевыми эфирными группами. Статья посвящена актуаль­ной проблеме - глубокой переработке растительного крахмалосодержащего сырья, в частности, получению отече­ственных химически модифицированных (замещенных) катионных крахмалов. Проведены сравнительные иссле­дования кинетики реакции получения катионных эфиров картофельного и кукурузного крахмала с применением №(3-хлоро-2-гидроксипропил)-Ы^^-триметиламмоний хлорида в зависимости от мольного соотношения реаген­тов, температуры, концентрации крахмальной суспензии и природы нативного крахмала. Изучено влияние процесса катионизации крахмала на морфологические особенности крахмальных гранул, а также степень кристалличности. Установлено влияние процесса катионизации крахмала на структурные характеристики гранулы (степень кристал­личности-аморфности) при общем сохранении крахмальных гранул и физико-химические свойства (реологические, термогравиометрические). Разработан научно обоснованный высокоэффективный метод катионизации крахма­ла №(3-хлоро-2-гидроксипропил)-Ы^^-триметиламмоний хлоридом в щелочной среде с применением ингиби­торов клейстеризации, позволяющий получать катионный крахмал со степенью замещения 0,01-0,06 моль/моль. Полученный катионный крахмал предназначен для использования в бумажной, текстильной и других отраслях промышленности. Разработанная технология производства химически модифицированных катионных крахмалов успешно внедрена на отечественных предприятиях.

крахмал картофельный, крахмал кукурузный, крахмал катионный, крахмалсодержащее сырье, химическая модификация крахмала, катионизация, технология, кинетика, степень замещения, N-(3-хлоро2-гидроксипропил)-N, N, N-триметиламмоний хлорид, реагент, кристалличность, гранула, температура, вязкость, клейстер

1. Андреев, Н. Р. Основы производства нативных крахмалов: научные аспекты / Н. Р. Андреев. - М. : Пищепромиздат, 2001. - 282 с.

2. Жушман, А. И. Модифицированные крахмалы / А. И. Жушман. - М. : Пищепромиздат, 2007. - 234 с.

3. Углеводы в пищевых продуктах / М. О. Полумбрик [и др.] ; Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по продовольствию, Нац. ун-т пищевых технологий. - Минск : ИВЦ Минфина, 2016. - 591 с.

4. Винокуров, А. Ю. Влияние солей-антиклейстеризаторов на процесс получения катионного крахмала / А. Ю. Винокуров, Н. Д. Лукин, Е. К. Коптелова // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2015. - № 12. - С. 11-16.

5. Исследование кинетики сорбции красителя Кислотного Алого нанокомпозитом на основе катионного крах¬мала и монтмориллонита / Н. Е. Кочкина [и др.] // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2014. - № 12. - С. 23-27.

6. Коптелова, Е. К. Получение и свойства катионного крахмала низкой вязкости / Е. К. Коптелова, Р. И. Векслер // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2012. - № 9. - С. 17-20.

7. Куценко, С. А. Пути улучшения показателей технологии катионного крахмала / С. А. Куценко, А. Ю. Ви-нокуров, Ю. А. Седов // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2010. - № 10. - С. 13-15.

8. Катионные крахмалы - перспективные модификаторы аминоальдегидных олигомеров / С. М. Тарасов [и др.] // Лес. вестн. - 2010. - № 5. - С. 152-156.

9. Тарасов, С. М. Влияние различных видов катионных крахмалов на свойства бумажно-картонных материалов из вторичного волокнистого сырья / С. М. Тарасов // Лес. вестн. - 2007. - № 4. - С. 120-122.

10. Флокулирующие и связующие свойства высокозамещенных катионных крахмалов / С. Ю. Братская [и др.] // Журн. приклад. химии. - 2008. - Т. 81, № 5. - С. 825-829. https://doi.org/10.1134/s1070427208050273

11. Получение катионных крахмалов полусухим методом и их применение / С. М. Бутрим [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Химия и хим. технология. - 2013. - Т. 56, № 3. - С. 83-88.

12. Получение и флокуляционные свойства высокозамещенных катионных крахмалов различного ботаническо¬го происхождения / С. М. Бутрим [и др.] // Коллоид. журн. - 2016. - Т. 78, № 3. - С. 298-302. https://doi.org/ 10.7868/ S0023291216030022

13. Синтез и изучение физико-химических свойств катионных крахмалов / С. М. Бутрим [и др.] // Химия природ. соединений. - 2011. - № 2. - С. 172-175. https://doi.org/10.1007/s10600-011-9877-5

14. Получение новых флокулянтов на основе высокозамещенных катионных крахмалов / С. М. Бутрим [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Химия и хим. технология. - 2018. - Т. 61, № 1. - С. 89-95. https://doi.org/10.6060/ tcct.20186101.5538

15. Куценко, С. А. Оптимизация технологических параметров производства катионного крахмала / С. А. Куценко, А. Ю. Винокуров, Ю. А. Седов // Фундам. и приклад. проблемы техники и технологии. - 2010. - № 5 (283). - С. 20-24.

16. Коптелова, Е. К. Сухой способ катионирования крахмала / Е. К. Коптелова, С. М. Ахаева, Н. Д. Лукин // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2015. - № 12. - С. 23-26.

17. Коптелова, Е. К. Совершенствование сухого способа катионирования крахмала / Е. К. Коптелова, Н. Д. Лукин, С. М. Ахаева // Хранение и перераб. сельхозсырья. - 2018. - № 2. - С. 48-52.

18. Морфологические, структурные и реологические свойства катионированного в водной суспензии крахмала / А. Ю. Винокуров [и др.] // Вестн. технол. ун-та. - 2015. - Т. 18, № 19. - С. 135-140.

19. Chang, S.-Y. Effect of trisodium citrate on swelling property and structure of cationic starch thin film / S.-Y. Chang, H.-M. Lai // Food Hydrocolloids. - 2016. - Vol. 56. - P. 254-265.https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.12.029

20. Solarek, D. B. Cationic starches / D. B. Solarek // Modified starches: properties and uses / ed. O. B. Wurzburg. - Boca Raton, 1986. - P. 113-129.

21. Nachtergaele, W. The benefits of cationic starches for the paper industry / W. Nachtergaele // Starch/Starke. - 1989. - Vol. 41, N 1. - P. 27-31. https://doi.org/10.1002/star.19890410108

22. Реактор-смеситель периодического действия для проведения процессов в гетерогенных средах / В. В. Литвяк [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Пищевая технология. - 2015. - № 5-6. - С. 87-90.

23. Литвяк, В. В. Механизм химической модификации крахмала / В. В. Литвяк, Ю. Ф. Росляков // Изв. высш. учеб. заведений. Пищевая технология. - 2013. - № 2-3. - С. 31-35.

24. Реактор-смеситель для производства химически модифицированного крахмала сухим способом / С. И. Кор- зан [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Пищевая технология. - 2017. - № 4. - С. 80-84.

25. Литвяк, В. В. Особенности катионизации a-D-глюкопиранозы крахмала в положении 3С-атома №(3-хлоро- 2-гидрокипропил)-^^№триметиламмоний хлоридом / В. В. Литвяк, А. В. Канарский // Пласт. массы. - 2016. - № 7-8. - С. 27-31.

26. Properties of low-substituted cationic starch derivatives prepared by different derivatisation processes / S. Radosta [et al.] // Starch/Starke. - 2004. - Vol. 56, N 7. - P. 277-287. https://doi.org/10.1002/star.200300210

27. Starch modification using reactive extrusion / F. Xie [et al.] // Starch/Starke. - 2006. - Vol. 58, N 3-4. - P. 131-139. https://doi.org/10.1002/star.200500407

28. Hellwing, G. Production of cationic starch ethers using an improved dry process / G. Hellwing, D. Bischoff, A. Rubo // Starch/Starke. - 1992. - Vol. 44, N 2. - P. 69-74. https://doi.org/10.1002/star.19920440210

29. Rutenberg, M. W. Starch derivatives: production and uses / M. W. Rutenberg, D. Solarek // Starch: chemistry and technology / ed.: R. L. Whistler, J. N. BeMiller, E. F. Paschall. - 2nd ed. - Orlando, 1984. - P. 311-388. https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-746270-7.50016-1