Модифицированная зерновая мука для изготовления бумаги и способ ее производства

009617 Настоящее изобретение касается модифицированной муки из зерна с улучшенными суспензионными качествами, которая, в частности, может быть использована для изготовления бумаги, а также технология производства модифицированной зерновой муки и ее применения для изготовления бумаги. Настоящее изобретение подходит, в частности, для применения в рамках уже существующих технологий для производства бумаги, тонкого и плотного картона с использованием широко известного и обычно применяемого в таких видах производства оборудования. В частности, настоящее изобретение позволяет получать макулатуру. При производстве бумаги сначала изготавливается пульпа, представляющая собой водную суспензию из исходных веществ - волокнистых составных частей, а также добавленных при необходимости других вспомогательных веществ. Бумажная масса размещается в виде полотна на лентообразное сито,содержащее обезвоживающие элементы. После осуществления частичного обезвоживания полоса полотна проходит через так называемый клеильный пресс, в котором на частично высохшее полотно для повышения устойчивости изготавливаемой бумаги к разрыву в качестве клеящего вещества наносится крахмал в виде водной суспензии. Поскольку в случае с крахмалом речь идет о веществе, полученном путем сравнительно трудоемкого технологического процесса и поэтому связанного с определенными затратами, было бы желательно заменить крахмал более дешевым сырьем. Так, в патенте DE 4344139 А 1 предлагается заменить крахмал мукой зерновых культур, например ржаной мукой, причем мука зерновых культур для гомогенизации экструдируется (спрессовывается), а затем перемалывается в порошкообразный продукт. Экструдирование служит для того, чтобы избежать образования комков при обязательном диспергировании муки зерновых культур для использования при производстве бумаги Для того чтобы обеспечить непрерывный процесс производства бумаги с неизменным качеством выпускаемого продукта, необходимо на протяжении длительного производственного процесса обеспечить гомогенное нанесение служащей в качестве клеящего вещества водной суспензии. Кроме того, в суспензии не должно иметь место образование отложений. Поэтому водная суспензия из муки зерновых культур, которая применяется при производстве бумаги в качестве, например, клеящего вещества, должна обладать высокой суспензионной стабильностью,причем вязкость на протяжении продолжительного времени не должна значительно изменяться, и к тому же не должна иметь места седиментация. Патент DE 19729272 касается термопластических смесей на основе крахмала, причем крахмал модифицируется с помощью фосфата, в частности триметафосфата натрия, а смешивание компонентов происходит с использованием термической и механической энергии, преимущественно при высокой температуре и с одновременным прикладыванием срезывающего усилия. Перемешивание может осуществляться в обычных одно- и двухшнековых экструдерах. Целью является получение формовочной массы на основе крахмала, демонстрирующей термопластическое поведение, чтобы она с помощью известных технологий обработки пластмасс могла быть переработана в порошковые формовки с достаточными механическими свойствами, например достаточной твердостью и способностью к сохранению формы. Кроме того, указывается, что получаемые продукты, помимо прочего, могут быть использованы в качестве адгезивных добавок при производстве бумаги и гофрированного картона. Адгезивные добавки используются для склеивания отдельных слоев бумаги, как например, это необходимо делать при производстве гофрированного картона путем склеивания отдельных слоев бумаги. Дополнительная информация относительно возможности их использования при производстве бумаги, в частности, в качестве клеящего вещества отсутствует. Задачей изобретения было произвести модифицированную муку зерновых культур, обладающую улучшенной суспензионной стабильностью. В частности, задачей изобретения было произвести обладающую улучшенной суспензионной стабильностью модифицированную муку зерновых культур, которая поэтому, в частности, может быть более успешно использована при производстве бумаги. В соответствии с содержанием настоящего изобретения данная задача решается применением муки из зерновых культур, содержащей зерновую муку и метафосфат натрия, причем модифицированная зерновая мука получается путем экструзии зерновой муки и метафосфата натрия. В соответствии с содержанием настоящего изобретения было выяснено, что благодаря добавлению метафосфата натрия суспензионная стабильность зерновой муки может быть значительно повышена. Вследствие этого зерновая мука, в частности, в экструдированной форме может более успешно применяться в качестве замены крахмала при производстве бумаги. В частности, модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения зерновая мука пригодна для использования в качестве клеящего вещества, наносимого в процессе изготовления бумаги обычным способом над клеильным прессом на бумажное полотно. Метафосфат натрия имеет суммарную формулу Nan[PnO3n], причем в соответствии с настоящим изобретением число n может быть равно 3, 4 или 5, наиболее предпочтительно n=3. Метафосфат натрия может применяться в соответствии с настоящим изобретением в обычной форме, поступающей в прода-1 009617 жу. Далее в тексте метафосфат натрия будет обозначаться как МФН, а триметафосфат натрия - ТМФН. Модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения зерновая мука обычно содержит от 0,5 до 5,0% МФН от веса зерновой муки, причем естественное содержание воды зерновой муки не подсчитывается. Модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения зерновая мука содержит МФН преимущественно в количестве от 0,5 до 3,0% от веса, в частности от 0,8 до 2,5% от веса. В соответствии с содержанием настоящего изобретения может использоваться любая зерновая мука. Однако желательно, чтобы мука, по возможности, имела высокое содержание крахмала. Примеры подходящей муки - ржаная и пшеничная. Ржаная мука или мука из зерновой культуры, содержание крахмала в которой и состав крахмала которой соответствует этим параметрам в зерне ржи или сходен с ними, а также смеси из них особенно предпочтительны. Предпочтительнее использование ржаной муки. В качестве муки зерновых культур в принципе может быть использована мука, поступающая в продажу. Модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения зерновая мука может иметь повышенное содержание воды. Эта вода может быть естественной составной частью муки и/или быть добавленной к ней в процессе производства, а затем при последующей сушке не быть полностью удаленной. Наиболее предпочтительное содержание воды в производимой модифицированной муке составляет 13% от веса или менее, в частности содержание воды может составлять 10% от веса или менее по отношению к доли зерновой муки. Для использования предлагается модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения мука в качестве частичек в виде порошка или гранулята. Подходящий размер зерна составляет менее чем 300 мкм, в частности размер зерна может составлять от менее чем 300 до около 250 мкм. Производство модифицированной в соответствии с содержанием настоящего изобретения муки осуществляется предпочтительно путем смешивания компонентов в экструдере. В качестве предпочтительного предлагается двухшнековый экструдер. Компоненты, мука зерновых культур и МФН добавляются в экструдер соответственно по отдельности и/или частично в смешанном виде. Перед проведением процесса экструзии, как правило, добавляется вода. Содержание воды определяется исходя из потребности. Подходящее содержание воды находится, как правило, в пределах от 10 до 50% от веса зерновой муки. Предпочтительное содержание воды находится в пределах от 20 до 40% от веса, в частности от 20 до 35% от веса. Температура экструзии превышает 65 С, с тем чтобы содержащийся в муке крахмал в достаточной степени использовался на склеивание и стал, таким образом, растворимым. Полученный экструдат может быть при необходимости подвергнут обычной дальнейшей обработке, как, например, охлаждение, сушка, размельчение до подходящего размера зерен. В ходе осуществления этих шагов могут быть использованы общеизвестные средства. Модифицированная в соответствии с содержанием настоящего изобретения мука может добавляться в качестве заменителя крахмала в склеивающем средстве при производстве бумаги. Для этих целей из модифицированной в соответствии с содержанием настоящего изобретения муки производится водная суспензия подходящей концентрации, которая может применяться при производстве бумаги. Для использования в клеильном прессе вязкость водной суспензии с модифицированной в соответствии с содержанием настоящего изобретения мукой должна составлять менее 100 мПз, чтобы суспензия была достаточно текучей. При более высокой вязкости может произойти выброс суспензии с клеильного пресса из-за недостаточной текучести. В зависимости от вида производимой бумаги в суспензию могут добавляться известные применяемые при производстве бумаги добавки, а если они не сказываются отрицательно на условиях экструзии,то и в модифицируемую в соответствии с содержанием настоящего изобретения муку уже в период экструзии. Примерами обычных добавок являются красители, вспомогательные вещества, наполнители, ретенционные (удерживающие) вещества и т.д. Далее на примерах более подробно объясняется производство средства, являющегося предметом настоящего изобретения. Для демонстрации в качестве примера была взята обычная ржаная мука типа 815, а также триметафосфат натрия, продаваемый под торговым обозначением Rhodia-PH05-M1 -EMPIP-HOS-STP/D. Во всех примерах применялся двухшнековый экструдер BCTG фирмы Бюлер с диаметром кожухаL/D20, к которому был подсоединен предкондиционер ВСТС также производства фирмы Бюлер. Мука и триметафосфат натрия были засыпаны в экструдер через прекондиционер. Часть воды также была залита через прекондиционер, а часть добавлена непосредственно в экструдер. Триметафосфат натрия был добавлен в виде порошка в смеси с частью муки.-2 009617 Соответствующие количества и технологические условия приведены в табл. 1. Температура экструзии составляла около 200 С, а давление около 33 бар. Полученные экструдаты были высушены и имели среднюю величину зерна от 250 до 300 мкм. Для изучения изменения вязкости в суспензии и свойств в отношении образования отложений из полученного охлажденного и перемолотого экструдата была с помощью блендера изготовлена суспензия, причем содержание воды в самом экструдате не учитывалось. Температура суспензии была установлена на 60 С. Вязкость измерялась при частоте вращения 100 об/мин шпинделя 1 прибора для измерения вязкости Brookefield RV-DVHI. Вязкость замерялась непосредственно после образования суспензии, а также через 24 ч. Кроме того,через 24 ч была замерена седиментация. Результаты приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, вязкость в основном осталась стабильной и седиментации отмечено не было. Данные результаты однозначно подтверждают, что добавление триметафосфата натрия улучшает стабильность муки в суспензии и что можно избежать седиментации после долгого отстаивания. Таблица 1 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Модифицированная зерновая мука для изготовления бумаги, содержащая зерновую муку и триметафосфат натрия (Nan[PnO3n]), причем модифицированная зерновая мука получена путем экструзии зерновой муки и триметафосфата натрия. 2. Модифицированная зерновая мука по п.1, отличающаяся тем, что n в суммарной формуле имеет величину 3, 4 или 5. 3. Модифицированная зерновая мука по п.1 или 2, отличающаяся тем, что зерновая мука является ржаной мукой. 4. Модифицированная зерновая мука по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что содержание воды в модифицированной зерновой муке не превышает 13 вес.% модифицированной зерновой муки. 5. Модифицированная зерновая мука по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что модифицированная зерновая мука содержит от 1 до 2 вес.% триметафосфата натрия и не более 13% воды, причем модифицированная зерновая мука получается путем экструзии зерновой муки и триметафосфата натрия с добавлением воды. 6. Способ производства модифицированной зерновой муки для изготовления бумаги по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что зерновая мука вместе с триметафосфатом натрия и водой подвергается экструзии. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что содержание воды, добавляемой для проведения экструзии,находится в пределах от 10 до 50% (по весу) от веса зерновой муки.-3 009617 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что в качестве зерновой муки используется ржаная мука. 9. Применение модифицированной зерновой муки, полученной путем экструзии зерновой муки и триметафосфата натрия, для производства бумаги. 10. Применение по п.9, характеризующееся тем, что в качестве зерновой муки используется ржаная мука.