2641350 - Прежелатинизированный крахмал со средним диапазоном вязкости, и продукт, суспензия и способы, связанные с указанным крахмалом

Прежелатинизированный крахмал со средним диапазоном вязкости, и продукт, суспензия и способы, связанные с указанным крахмалом

Иллюстрации

Показать все

Настоящее изобретение относится к плите, к способам изготовления плиты, к составу суспензии, используемой при изготовлении плиты. Плита, содержащая: сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причем указанный сердечник получен из суспензии, содержащей строительный гипс, воду и по меньшей мере один прежелатинизированный кислотномодифицированный крахмал, причем указанный прежелатинизированный кислотномодифицированный крахмал характеризуется вязкостью от примерно 20 до примерно 500 сантипуаз, причем вязкость измеряют, когда прежелатинизированный кислотномодифицированный крахмал находится в условиях согласно способу VMA, причем прежелатинизированный кислотномодифицированный крахмал присутствует в количестве от примерно 0,5 до примерно 3% от массы строительного гипса;

причем для суспензии требуется увеличение водопотребления для поддержания текучести суспензии на том же уровне, который был бы без прежелатинизированного кислотномодифицированного крахмала, причем указанное увеличение является меньшим, чем увеличение водопотребления, требуемое для в остальном идентичной суспензии, содержащей крахмал, имеющий вязкость выше 500 сантипуаз согласно способу VMA, вместо прежелатинизированного кислотномодифицированного крахмала, причем плита имеет твердость сердечника по меньшей мере 11 фунтов (5 кг), измеренную согласно стандарту ASTM С473-10. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - улучшение эксплуатационных свойств плиты. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 25 табл., 15 пр.

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США № 61/717588, поданной 23 октября 2012 г., обычной заявке на патент США № 13/835002, поданной 15 марта 2013 г. и заявке - частичному продолжению № 14/044582, поданной 2 октября 2013 г., все указанные предшествующие заявки на патенты полностью включены в настоящую заявку посредством ссылок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Затвердевший гипс (т.е. дигидрат сульфата кальция) представляет собой хорошо известный материал, применяемый во многих продуктах, включая панели и другие продукты для строительства и ремонта зданий. Одна из таких панелей (часто называемая гипсовой плитой) имеет форму затвердевшего гипсового сердечника, расположенного между двумя кроющими листами (например, плита, облицованная бумагой) и широко применяется в конструкциях из сухой штукатурки для внутренних стен и потолков зданий. Один или более слоев с большей плотностью, часто называемых «накрывочными слоями», могут быть включены на любой из сторон сердечника, обычно в качестве поверхности раздела сердечник-бумага.

[003] Во время производства плиты строительный гипс (т.е. обожженный гипс в форме полугидрата сульфата кальция и/или безводного сульфата кальция), воду и другие ингредиенты, при необходимости, смешивают, обычно в стержневом смесителе, известном в данной области техники. Получают суспензию и выгружают ее из смесителя на движущуюся ленту, на которой расположен кроющий лист, на который уже нанесен (часто ранее по технологической цепочке, по отношению к смесителю) один из накрывочных слоев (при наличии). Суспензию распределяют по бумаге (с необязательно нанесенным на бумагу накрывочным слоем). Другой кроющий лист, с накрывочным слоем или без него, помещают на суспензию, получая слоистую конструкцию желаемой толщины, при помощи, например, формующей плиты или подобного устройства. Смесь формуют и оставляют затвердеть, получая затвердевший (т.е. регидратированный) гипс путем взаимодействия обожженного гипса с водой, с образованием матрицы кристаллического гидратированного гипса (т.е. дигидрата сульфата кальция). Именно желаемая гидратация обожженного гипса обеспечивает возможность образования матрицы взаимосвязанных кристаллов затвердевшего гипса, придавая прочность гипсовой конструкции в продукте. Для получения сухого продукта необходимо нагревание (например, в сушильной печи) для удаления оставшейся свободной (т.е. не вступившей в реакцию) воды.

[004] Удаляемый избыток воды представляет собой недостаток описанной системы. Для удаления воды требуется подвод энергии, и способ производства замедляется на стадии высушивания. Тем не менее, было доказано, что снизить количество воды в системе весьма затруднительно, не поступаясь при этом другими критически важными признаками коммерческого продукта, включая массу и прочность плиты.

[005] Следует понимать, что настоящее описание уровня техники было создано авторами изобретения для помощи читателю, и не должно рассматриваться как ссылка на уровень техники или как указание на то, что какие-либо из указанных проблем сами по себе учитывались в данной области техники. Хотя описанные принципы могут, в некоторых случаях и вариантах реализации, уменьшить проблемы, присущие другим системам, следует учитывать, что объем защищаемого технического решения определяется приложенной формулой изобретения, а не способностью настоящего изобретения решать любые из конкретных описанных проблем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[006] В одном из аспектов настоящего изобретения предложена плита, содержащая сердечник из затвердевшего гипса. Сердечник может содержать матрицу взаимосвязанных кристаллов гипса. Плита может быть расположена между двумя кроющими листами (например, изготовленными из бумаги). Сердечник из затвердевшего гипса изготавливают из суспензии, содержащей воду, строительный гипс и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, характеризующийся «средним диапазоном» вязкости (т.е. имеющий вязкость от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз), при этом указанный крахмал находится в условиях согласно способу VMA, как описано в примере 1 ниже, причем содержание крахмала в воде составляет примерно 15 % от общей массы крахмала и воды. Таким образом, способ VMA применяют для определения, обладает ли крахмал характеристиками среднего диапазона вязкости при воздействии условий согласно способу VMA. Это не означает, что крахмал необходимо вводить в гипсовую суспензию в указанных условиях. Напротив, при введении крахмала в суспензию, он может быть во влажной (при различных концентрациях крахмала в воде) или сухой формах, и не должен быть полностью желатинизированным или иным образом соответствовать условиям, указанным в способе VMA, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. В настоящем описании «прежелатинизированный» подразумевает любую степень желатинизации.

[007] В другом аспекте настоящего изобретения предложена суспензия, содержащая воду, строительный гипс и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, имеющий вязкость в среднем диапазоне от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз, при измерении вязкости согласно способу VMA. Суспензию иногда называют «гипсовой суспензией», поскольку в ней образуется гипс при реакции строительного гипса с водой. По мере того, как строительный гипс в суспензии взаимодействует с водой, начинает образовываться гипс, т.е. дигидрат сульфата кальция. Суспензию можно применять для изготовления плит, а также других гипсовых продуктов.

[008] В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления плиты. Воду, строительный гипс и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, характеризующийся вязкостью в среднем диапазоне, при измерении вязкости согласно способу VMA, смешивают с образованием суспензии. Крахмал можно вводить во влажной или сухой форме. Прежелатинизированный крахмал не должен быть обязательно полностью желатинизированным при введении в суспензию, и не должен обязательно находиться в условиях, описанных в способе VMA. Суспензию помещают между первым кроющим листом и вторым кроющим листом, получая влажную сборную конструкцию, представляющую собой полуфабрикат панели. В данном случае выражение «помещают между» следует понимать, как обозначающее, что между сердечником и одним или обоими кроющими листами может быть, необязательно, нанесен или включен накрывочный слой, так что следует понимать, что кроющий лист может включать накрывочный слой. Панель нарезают, формируя плиту. Плиту высушивают. После высушивания при желании осуществляют окончательную подгонку размеров (например, нарезку) и обработку. Крахмал может быть химически модифицирован (в любом порядке по отношению к стадии прежелатинизации), согласно некоторым вариантам реализации, перед включением в суспензию. В некоторых из вариантов реализации прежелатинизированный крахмал при введении в суспензию желатинизирован частично, и оставшаяся желатинизация происходит во время стадии высушивания (например, в сушильной печи). В некоторых из вариантов реализации крахмал становится полностью желатинизированным в сушильной печи.

[009] В другом аспекте соединительный состав содержит карбонат кальция и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, причем указанный крахмал имеет вязкость от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз, при измерении вязкости согласно способу VMA. В некоторых вариантах реализации соединительный состав дополнительно содержит обожженный гипс, воду и/или замедлитель схватывания.

[0010] В другом аспекте акустическая панель содержит акустический компонент, содержащий волокно, и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, причем указанный крахмал имеет вязкость от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз, при измерении вязкости согласно способу VMA, причем указанная панель имеет коэффициент шумопонижения по меньшей мере примерно 0,5 согласно ASTM C 423-02. В некоторых вариантах реализации волокна содержат минеральную вату.

[0011] В другом аспекте настоящего изобретения предложена плита, содержащая сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причем указанный сердечник изготовлен из суспензии, содержащей строительный гипс, воду и по меньшей мере один прежелатинизированный крахмал, причем указанный крахмал имеет растворимость в холодной воде более примерно 30 %, причем сердечник из затвердевшего гипса имеет прочность на сжатие больше, чем прочность на сжатие сердечника из затвердевшего гипса, изготовленного с использованием крахмала, имеющего растворимость в холодной воде менее примерно 30 %.

[0012] В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления плиты, включающий смешивание по меньшей мере воды, строительного гипса и по меньшей мере одного прежелатинизированного крахмала, с образованием суспензии, размещение суспензии между первым кроющим листом и вторым кроющим листом с образованием влажной сборной конструкции, нарезку влажной сборной конструкции с получением плиты, и высушивания плиты. Крахмал имеет растворимость в холодной воде более примерно 30 %, и сердечник из затвердевшего гипса имеет прочность на сжатие больше, чем прочность на сжатие сердечника из затвердевшего гипса, изготовленного с использованием крахмала, имеющего растворимость в холодной воде менее примерно 30 %.

[0013] В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления прежелатинизированного крахмала, включающий смешивание по меньшей мере воды и непрежелатинизированного крахмала с получением влажного крахмала, помещение влажного крахмала в экструдер с температурой головки примерно 90 °С или выше, и высушивание крахмала. Прежелатинизированный крахмал имеет растворимость в холодной воде более примерно 30 %.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] ФИГ. 1 представляет собой вискограмму, полученную на вискографе, показывающую вязкость крахмала в различных состояниях, где по оси X указано время, а по оси Y указаны наложенные крутящий момент (первичная ось Y, слева) и температура (вторичная ось Y, справа), согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

[0015] ФИГ. 2 представляет собой линейную диаграмму, показывающую прочность на сжатие (ось Y) при заданной плотности (ось X) для кубиков из примера 13 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Варианты реализации настоящего изобретения основаны, по меньшей мере частично, на включении в гипсовую суспензию прежелатинизированного крахмала, характеризующегося вязкостью «в среднем диапазоне» (например, от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз). Хотя характеристики вязкости определяют, помещая крахмал в определенные условия, согласно методике VMA, описанной в настоящей заявке, следует понимать, что нет необходимости вводить прежелатинизированный крахмал в суспензию в указанных условиях. Удивительно и неожиданно было обнаружено, что включение прежелатинизированного крахмала с вязкостью в среднем диапазоне обеспечивает комбинацию значительных преимуществ, таких как преимущества, касающиеся эффективности крахмала (например, тем самым обеспечивая меньшее количество используемого крахмала), улучшения прочности продукта и водопотребления, в некоторых вариантах реализации, всех указанных преимуществ вместе. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, преимущества, включая преимущества, относящиеся к эффективности крахмала, водопотреблению и/или прочности, представляют собой значимое улучшение и преимущество по сравнению с крахмалами, применение которых известно в гипсовых суспензиях, таких как нежелатинизированные крахмалы (сырые) или прежелатинизированные крахмалы (сваренные), с вязкостью менее 20 сантипуаз или более 700 сантипуаз, согласно способу VMA. Указанные открытия дают значительные преимущества, включая, без ограничения, снижение стоимости сырья, повышение эффективности производства и улучшение прочности продукта, например, обеспечение возможности получения более легкого продукта с достаточными прочностными характеристиками.

[0017] Крахмалы относятся к углеводам и включают два типа полисахаридов, а именно, линейную амилозу и разветвленный амилопектин. Гранулы крахмала полукристаллические, например, как можно видеть в поляризованном свете, и нерастворимы при комнатной температуре. Желатинизация представляет собой процесс, при котором крахмал помещают в воду и нагревают («варят»), таким образом, что кристаллическая структура гранул крахмала плавится, и молекулы крахмала растворяются в воде, что приводит к хорошему диспергированию. Было обнаружено, что при превращении гранулы крахмала в желатинизированную форму, вначале гранула крахмала обеспечивает небольшую вязкость в воде, поскольку гранулы крахмала нерастворимы в воде. По мере повышения температуры гранула крахмала набухает, и кристаллическая структура плавится при температуре желатинизации. Пик вязкости наблюдается при максимальном набухании гранулы крахмала. Дальнейшее нагревание приведет к разрушению гранул крахмала и растворению молекул крахмала в воде, с резким падением вязкости. После охлаждения молекулы крахмала вновь придут в ассоциацию с образованием трехмерной структуры геля, с увеличением вязкости из-за структуры геля. См., например, ФИГ. 1, обсуждаемую ниже. Некоторые коммерческие крахмалы продают в прежелатинизированной форме, в то время как другие продают в форме гранул. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, коммерческую гранулированную форму подвергают по меньшей мере некоторой степени желатинизации, так что крахмал является прежелатинизированным перед введением в гипсовую суспензию (обычно в смесителе, например, в стержневом смесителе).

[0018] Для достижения желаемого среднего диапазона вязкостей, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, молекула крахмала может быть модифицирована, например, путем гидролиза гликозидных связей между звеньями глюкозы до достижения желаемой молекулярной массы. Например, такие модификации могут включать кислотные модификации, ферментные модификации и/или другие способы. Например, другие подходы к достижению низкой вязкости включают, например, механическую экструзию или модификацию молекулы крахмала для включения большего количества линейных звеньев амилозы. В качестве примера, в случае Tackidex K720, низкую вязкость получают посредством механической экструзии, большего количества звеньев амилозы (~ 35 %) и гидроксипропилирования. Модификацию можно осуществлять до или после осуществления желатинизации. В случае ферментных модификаций в общем предпочтительно, чтобы модификацию осуществляли после стадии желатинизации. Наиболее широко применяемым ферментом, конвертирующим крахмал, является α-амилаза (альфа-амилаза). Реакция ферментативного гидролиза может быть остановлена посредством изменения pH или посредством нагревания. В случае кислотных модификаций, в общем предпочтительно, чтобы модификацию осуществляли до желатинизации, поскольку при этом она была бы более эффективной и менее дорогостоящей. Для получения кислотномодифицированных крахмалов необходимо учесть, что водную суспензию немодифицированного крахмала можно обрабатывать, например, малым количеством сильной кислоты, такой как соляная кислота, серная кислота, азотная кислота, плавиковая кислота, или подобные кислоты. Регулируя время реакции, можно изменять степень деполимеризации. Например, при достижении соответствующей текучести, например, измеренной при помощи текущего лабораторного контроля, вводят слабое основание для нейтрализации и остановки гидролиза. Таким образом, кислотномодифицированные крахмалы могут быть получены с различными текучестями. Также кислотномодифицированные крахмалы можно применять непосредственно после нейтрализации без дополнительной очистки, или можно очищать для удаления солей. Конечное применение кислотномодифицированных крахмалов может определять желательность очистки. Например, композиция крахмала, модифицированного серной кислотой и нейтрализованного гидроксидом кальция, может содержать ионы сульфата и кальция, которые могли бы попасть в суспензию из строительного гипса и воды. Поскольку строительный гипс уже содержит ионы сульфата и кальция, нет необходимости очищать крахмал, модифицированный серной кислотой, перед введением в суспензию. Таким образом, факторы, которые необходимо учитывать для определения желательности очистки, включают, например, природу кислоты и щелочного основания, и то, желательно ли вводить в суспензию другие ионы, помимо ионов сульфата или кальция.

[0019] Прежелатинизированные крахмалы, обладающие вязкостью в среднем диапазоне, согласно настоящему изобретению, обеспечивают значительное преимущество, относящееся к прочности продукта (например, стеновой плиты). Поскольку крахмал содержит мономеры глюкозы, содержащие три гидроксильные группы, крахмал обеспечивает множество центров для образования водородных связей с кристаллами гипса. Не ограничиваясь никакой конкретной теорией, полагают, что размер молекул прежелатинизированного крахмала, характеризующегося средней вязкостью, обеспечивает возможность оптимальной подвижности молекул крахмала для совмещения молекул крахмала и кристаллов гипса, что способствует упрочнению получаемой в результате матрицы кристаллического гипса, например, благодаря образованию водородных связей. Прежелатинизированные крахмалы, вязкости которых находятся за пределами среднего диапазона, имеют или более длинные цепи и более высокие молекулярные массы (слишком высокая вязкость), или более короткие цепи и более низкие молекулярные массы (слишком низкая вязкость), соответственно, и не обеспечивают указанной комбинации преимуществ. Также полагают, что с точки зрения эффективности крахмала, когда достаточное количество молекул крахмала связывается с кристаллами гипса, дополнительное количество крахмала не добавляет значительных преимуществ, поскольку кристаллы уже связаны, и отсутствуют дополнительные центры связывания на кристаллах гипса, с которыми мог бы соединяться или связываться крахмал. Следовательно, поскольку оптимальным является связывание между кристаллами гипса и молекулами прежелатинизированного крахмала со средним диапазоном вязкости, улучшается воздействие на прочность матрицы кристаллического гипса, и требуется меньше крахмала для обеспечения заданной прочности, по сравнению с традиционными крахмалами.

[0020] Прежелатинизированные крахмалы, обладающие характеристиками вязкости в среднем диапазоне, также обеспечивают преимущества относительно водопотребления. Введение крахмала в гипсовую суспензию требует введения в гипсовую суспензию дополнительной воды, для сохранения желаемой степени текучести суспензии. Причиной этого является то, что крахмал увеличивает вязкость и уменьшает текучесть гипсовой суспензии. Таким образом, применение крахмала в обычных системах приводило к увеличению водопотребления, так что требовалось бы еще большее количество воды для гипсовой суспензии. Удивительно и неожиданно было обнаружено, что прежелатинизированный крахмал, характеризующийся вязкостью в среднем диапазоне, согласно настоящему изобретению, требует меньше воды, благодаря чему снижается влияние на водопотребление в гипсовой суспензии, особенно по сравнению с традиционными крахмалами. Кроме того, благодаря эффективности прежелатинизированного крахмала, характеризующегося вязкостью в среднем диапазоне, согласно настоящему изобретению, можно применять меньше крахмала, что может иметь положительное влияние на водопотребление еще более значительным, согласно некоторым из вариантов реализации настоящего изобретения. Это уменьшает водопотребление, обеспечивая разумную эффективность в ходе производства. Например, избыток воды требует подвода энергии при высушивании. Скорость технологического конвейера должна быть замедлена для осуществления высушивания. Таким образом, уменьшая количество воды в гипсовой суспензии, можно добиться меньшего расхода энергии и денег, а также большей скорости производства. В некоторых вариантах реализации увеличение водопотребления в гипсовой суспензии меньше, чем увеличение водопотребления, необходимое для других крахмалов, таких как прежелатинизированные крахмалы с вязкостью свыше 700 сантипуаз (например, примерно 773 сантипуаз).

[0021] Может быть выбран любой подходящий крахмал при условии, что он может соответствовать характеристикам среднего диапазона вязкости, согласно настоящему изобретению, например, путем модификации или иным образом. В настоящем описании «крахмал» относится к композиции, содержащей крахмальный компонент. Таким образом, крахмал может представлять собой 100 % чистый крахмал или может содержать другие компоненты, такие как компоненты, обычно встречающиеся в муке, такие как белок и волокно, при этом крахмальный компонент составляет по меньшей мере примерно 75 % по массе от композиции крахмала. Крахмал может находиться в форме муки (например, кукурузная мука), содержащей крахмал, такой как мука, содержащая по меньшей мере примерно 75 % крахмала от массы муки, например, по меньшей мере примерно 80 %, по меньшей мере примерно 85 %, по меньшей мере примерно 90 %, по меньшей мере примерно 95 %, и т.д. В качестве примера, но не ограничения, крахмал может находиться в форме кукурузной муки, содержащей крахмал; кукурузного крахмала, такого как, например, Clinton® 260 (ADM), Supercore® S23F (GPC), Amidon M-B 065R (Roquette); горохового крахмала, такого как, например, кислотномодифицированный ацетилированный крахмал, такой как Clearam LG 7015 (Roquette); алкилированного крахмала, такого как гидроксиэтилированный крахмал, такой как, например, Clineo® 714 (ADM), Coatmaster® K57F (GPC), или гидроксипропилированный крахмал, такой как, например, Tackidex® K720 (Roquette); а также окисленного крахмала, такого как Clinton® 444 (ADM); или любых комбинаций указанных крахмалов.

[0022] Гипсовую суспензию обычно получают в стержневом смесителе. Тем не менее, способ введения ингредиентов в смеситель может варьироваться. Например, различные комбинации компонентов можно предварительно смешивать перед введением в смеситель, например, можно предварительно смешивать один или более сухих ингредиентов и/или один или более влажных ингредиентов. Под «введением в суспензию» в настоящем описании следует понимать, что ингредиенты можно предварительно смешивать любым подходящим образом перед введением в смеситель, в котором получают суспензию, как описано в настоящей заявке.

[0023] Прежелатинизированный крахмал со средним диапазоном вязкости согласно настоящему изобретению можно добавлять в гипсовую суспензию во влажной или сухой форме. Если он находится во влажной форме, крахмал можно вводить в любой подходящей концентрации, и можно предварительно смешивать с другими влажными ингредиентами. В то время как вязкость измеряют согласно способу VMA, описанному в примере 1, при котором количество крахмала в воде по массе составляет 15 % от общей массы крахмала и воды, это не обязательно означает, что крахмал, вводимый в суспензию, является полностью желатинизированным или иным образом соответствует условиям, указанным в способе VMA, или что крахмал должен находиться в 15 % растворе, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Напротив, характеристику вязкости крахмала определяют в указанных конкретных условиях, чтобы определить, удовлетворяет ли крахмал критерию вязкости согласно вариантам реализации настоящего изобретения, и обеспечить возможность сравнения характеристик вязкости различных крахмалов в стандартизованных условиях.

[0024] Таким образом, в настоящем описании «прежелатинизированный» означает, что крахмал имеет любую степень желатинизации перед введением в гипсовую суспензию. В некоторых вариантах реализации прежелатинизированный крахмал может быть частично желатинизированным при введении в суспензию, но подвергается полной желатинизации под воздействием повышенных температур, например, в сушильной печи для стадии высушивания для удаления избытка воды. В некоторых вариантах реализации, прежелатинизированный крахмал не полностью является желатинизированным, даже после воздействия сушильной печи, до тех пор пока крахмал удовлетворяет характеристикам среднего диапазона вязкости в условиях согласно способу VMA.

[0025] Вискозиметрия и дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) представляют собой два различных метода анализа желатинизации крахмала. Степень желатинизации крахмала можно определить, например, при помощи термограммы, полученной при помощи ДСК, например, с использованием площади пика (плавление кристалла) для расчета. Вискограмма (полученная на вискографе) менее желательна для определения степени частичной желатинизации, но является хорошим инструментом для получения таких данных, как изменение вязкости крахмала, максимум желатинизации, температура желатинизации, гелеобразование, вязкость при хранении, вязкость в конце охлаждения, и т.д. Что касается степени желатинизации, измерение ДСК проводят в присутствие избытка воды, в частности, при концентрации 67 % по массе или выше. Если содержание воды в смеси крахмал/вода менее 67 %, температура желатинизации будет повышаться по мере снижения концентрации воды. Трудно расплавить кристаллы крахмала, если доступное количество воды ограничено. Когда содержание воды в смеси крахмал/вода достигает 67 %, температура желатинизации будет оставаться постоянной независимо от того, сколько еще воды добавят к смеси крахмал/вода. Температура начала желатинизации показывает начальную температуру желатинизации. Температура окончания желатинизации показывает конечную температуру желатинизации. Энтальпия желатинизации представляет количество кристаллической структуры, расплавленной в ходе желатинизации. При помощи энтальпии, полученной из ДСК термограммы крахмала, можно показать степень желатинизации.

[0026] Разные крахмалы имеют разные температуры начала желатинизации, температуры окончания желатинизации и энтальпию желатинизации. Следовательно, разные крахмалы могут становиться полностью желатинизированными при разных температурах. Следует понимать, что крахмал полностью желатинизируется, когда крахмал нагревают выше конечной температуры желатинизации в избытке воды. Кроме того, для любого конкретного крахмала, если крахмал нагревают ниже конечной температуры желатинизации, крахмал будет частично желатинизированным. Таким образом, частичная и неполная желатинизация будет наблюдаться, когда крахмал в присутствие избытка воды нагревают ниже конечной температуры желатинизации, например, измеренной при помощи ДСК. Полная желатинизация будет наблюдаться, когда крахмал в присутствие избытка воды нагревают выше конечной температуры желатинизации, например, измеренной при помощи ДСК. Степень желатинизации можно регулировать различными путями, такими как, например, путем нагревания крахмала ниже конечной температуры желатинизации для получения частичной желатинизации. Например, если энтальпия полной желатинизации крахмала составляет 4 Дж/г, и ДСК показывает, что энтальпия желатинизации крахмала составляет только 2 Дж/г, это означает, что крахмал был желатинизирован на 50 %. На термограмме ДСК полностью желатинизированного крахмала не будет наблюдаться пика желатинизации (энтальпия = 0 Дж/г), при измерении при помощи ДСК.

[0027] Как указано, степень желатинизации может составлять любую подходящую величину, такую как около 50 % или более, и т.д. Тем не менее, меньшие степени желатинизации будут приближаться по своим свойствам к гранулированному крахмалу, и не смогут обеспечить в полном объеме преимущества улучшения прочности, лучшей (более полной) дисперсии и/или снижения водопотребления, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения. Так, в некоторых вариантах реализации предпочтительно, чтобы крахмал имел более высокую степень желатинизации, например, по меньшей мере примерно 60 %, по меньшей мере примерно 70 %, по меньшей мере примерно 80 %, по меньшей мере примерно 90 %, по меньшей мере примерно 95 %, по меньшей мере примерно 97 %, по меньшей мере примерно 99 %, или был полностью (100 %) желатинизированным. Крахмалы с более низкими степенями желатинизации можно вводить в суспензию, с условием что дополнительная желатинизация (например, до 100 %) происходит в сушильной печи. Для целей введения в суспензию, под «полностью желатинизированным» следует понимать крахмал, достаточно сваренный при соответствующей температуре желатинизации или выше, или иным образом доведенный до полной желатинизации, которую можно наблюдать по методике ДСК. Хотя при охлаждении можно ожидать некоторой небольшой степени ретроградации, специалисту в данной области техники будет понятно, что крахмал все еще будет «полностью желатинизированным» для введения в гипсовую суспензию согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения. Напротив, для целей способа VMA, описанного в настоящей заявке, такая ретроградация при измерении вязкости является неприемлемой.

[0028] В некоторых вариантах реализации средний диапазон вязкости прежелатинизированного крахмала может составлять от примерно 20 сантипуаз до примерно 700 сантипуаз, как например от примерно 20 сантипуаз до примерно 500 сантипуаз, или от примерно 30 сантипуаз до примерно 200 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вязкость прежелатинизированного крахмала при испытании согласно способу VMA, может быть такой, например, как указано в таблицах 1A, 1B и 1C ниже. В таблицах «X» представляет собой диапазон «от примерно [соответствующее значение в верхней строке] до примерно [соответствующее значение в левом столбце]». Указанные значения представляют вязкость прежелатинизированного крахмала в сантипуазах. Для легкости представления, следует понимать, что каждое значение представляет собой «примерно» указанное значение. Например, первый «X» в таблице 1A находится в диапазоне «от примерно 20 сантипуаз до примерно 25 сантипуаз». Диапазоны, приведенные в таблице, включают начальную и конечную точки, и все значения между ними.

Таблица 1A

Начальная точка диапазона вязкости (сантипуаз)

Конечная точка диапазона вязкости (сантипуаз)

100

125

150

175

200

Прежелатинизированный крахмал со средним диапазоном вязкости, и продукт, суспензия и способы, связанные с указанным крахмалом

Патент 2641350