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" LEVAIN CHIMIQUE ".-
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La présente invention est relative à un nouveau levain chimique, en particulier à un nouvel orthophosphate acide de sodium et d'aluminium complexe cristallisé et à un procédé pour la préparation de ce composé.
On connaît à l'heure actuelle trois composés quali- fiés d' "orthophosphates acides de sodium et d'aluminium".
Le composé de formule NaA13H14(PO4)8.3H2O (décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.550.490), auquel on donne le nom générique de phosphate de sodium et d'aluminium, (en abréviation SAP) est à l'heure actuelle le composé commer- cial le plus important de ce groupe. Un composé plus récent est la forme déshydratée de SAP répondant à la formule
NaA13H14-(PO4)8, voir, par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.957.750. Le composé amorphe de formule
NaA13H11(PO4)7.5-8H2O a été décrit dans le brevet des Etats-
Unis d'Amérique n 2.995.421.
Ces orthophsopahtes acides de sodium et d'aluminium connus sont utilisables, par exemple, comme levains pour divers produite de boulangerie ou de pâ- tisserie, comme adjuvants pour contrôler la fusion dans la fabrication des fromages, ainsi que comme agents fixant les graisses pour viandes.
La demanderesse a découvert à présent un nouvel orthophosphate acide complexe de sodium et d'aluminium ré- pondant à la formule suivante:
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Na3A13H12 (PO4)8.5H2O
A la température ambiante, ce composé se présente sous forme de particules blanches finement divisées. Le spec- tre de diffraction des rayons X de la poudre du composé mon- tre qu'il s'agit d'une nouvelle structure cristalline. Le com- posé est utilisable dans les mêmes applications générales que les orthoposphates acides de sodium et d'aluminium de la tech- nique antérieure, tout en présentant les différences sensibles en ce qui concerne plusieurs propriétés chimiques, spéciale- ment celles qui affectent son comportement comme levain acide.
Le procédé préféré par la demanderesse pour préparer le nouveau composé consiste à ajouter de l'hydroxyde ou du carbonate de sodium et un composé d'aluminium trivalent (par exemple, A12O3.3H2O) à de l'acide phosphorique, les réactifs étant en proportions stoéchiométriques, pour obtenir un rap- port atomique de Na:Al:P d'environ 3:3:8. Le mélange réactionnel, qui se présente sous forme d'un liquide visqueux translucide, est ensuite chauffé et agité, pour éliminer l'excès d'eau, c'est-à-dire l'eau qui n'est pas de l'eau de cristallisation, ni de l'eau de constitution. Lorsque l'excès d'eau est éli- miné, le mélange réactionnel devient de plus en plus visqueux jusqu'à ce qu'une cristallisation se produise.
Les cristaux humides sont alors séchés davantage jusqu'à poide constant et le produit est finalement obtenu sous forme de cristaux blancs et opaques finement divisés ayant sensiblement la composition chimique indiquée dans la formule donnée plus haut.
Pour obtenir une vitesse de réaction rapide mais contrôlable, l'acide phosphorique est chauffé, de préférence, à une température comprise entre environ 40 et 60 C, pendant l'addition de l'hydroxyde ou du carbonate de sodium, tandis qu'il est chauffé à une température comprise entre environ 90 et 120*0, pendant l'addition du composé d'aluminium trivalent.
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Néanmoins, les composés de sodium et d'aluminium réagissent avec l'acide phosphorique à n'importe quelle température com- prise entre la température ambiante et le point d'ébullition de l'acide. Lorsque les composés de sodium et d'aluminium sont ajoutés simultanément, la température du mélange est maintenue, de préférence, à une valeur comprise entre environ 80 et 100 C. Le mélange réactionnel peut être séché à une température comprise entre environ 45 et 160 C, de préférence, à une température comprise entre 80 et 120 C.
On peut procéder de manière continue ou de manière discontinue pour préparer les composés suivant la présente invention. Un procédé industriel discontinu approprié con- siste à charger l'acide phosphorique dans un réacteur chauffé de grande capacité, équipé d'un agitateur à palettes, à ajou- ter les composés de sodium et d'aluminium à l'acide et à agi- ter le mélange jusqu'à obtention d'un produit blanc et sec.
Les durées de réaction et de séchage dépendent évidemment du mode particulier de préparation du composé, c'est-à-dire du fait que le produit utilisé est continu ou discontinu, de la quantité d'eau originellement présente dans l'acide et les composés de sodium et d'aluminium, ainsi que des températures choisies pour les diverses opérations.
Habituellement, à l'échelle industrielle , la durée de réac- tion ne dépasse pas 30 minutes , tandis que la durée de sé- chage peut être comprise entre 30 minutes et 3 heures.
Le composé suivant la présente invention peut être rapidement caractérisé par le spectre de diffraction des rayons X sous forme de poudre, en raison de son réseau cris- tallin distinct. Les spectres des deux orthophosphates acides de sodium et d'aluminium cristallisés connus diffèrent de celui du nouveau composé, en ce qui concerne l'espacement et l'intensité des lignes principales des spectres.
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Ainsi, les espacements d des lignes de plus grande intensité pour le phosphate de sodium et d'aluminium, NaA13H14(PO4)8.
4H20, désigné sous l'appellation de SAP, sont de 2,99,
3,67 et 0,70 angstroms, tandis que les espacements d pour le nouveau composé suivant l'invention sont d'environ 3,07, 4,00 et 8,10 angstroms. Une différence similaire peut $tre observée, lorsqu'on compare les lignes principales du SAP déshydraté, NaA13H14(PO4)8, désigné sous l'appellation de DSAP, à selles du nouveau composé. Le tableau I indique les espacements d ainsi que les intensités de lignes relatives des spectres de diffraction des rayons X du SAP, du DSAP et du nouveau composé suivant l'invention.
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TABLEAUI
EMI6.1
NaJAlJH12(P04)$.5H20 SAP DSAP
EMI6.2
<tb> d <SEP> intensité <SEP> d <SEP> intensité <SEP> d <SEP> intensité
<tb>
<tb> A <SEP> A <SEP> A
<tb>
EMI6.3
10 100 Ô'7 100 8064 40 75 50 7,50 10 7o73 z
EMI6.4
<tb> 5,30 <SEP> 5
<tb> 4,94 <SEP> 30
<tb>
<tb> 4.83 <SEP> 15
<tb> 4,74
<tb> 4,34 <SEP> 5 <SEP> 4p74
<tb>
<tb> 4,25 <SEP> 5
<tb>
EMI6.5
4,00 100 4ell 1
EMI6.6
<tb> 3,92 <SEP> 15
<tb> 3,67 <SEP> 100 <SEP> 3,74 <SEP> 50
<tb>
EMI6.7
3056 ),61 ),56 3' 3#4P 20 3951 3 3*26 :;
,21 40 3,14 10 3,07 100 3,oâ 15 2, 99 50 2 , 99 75 2'99
EMI6.8
<tb> 2,88 <SEP> 40 <SEP> 2,88 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> 2,82 <SEP> 30
<tb>
<tb> 2,77 <SEP> 20 <SEP> 2,75 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> 2,67 <SEP> 20 <SEP> 2,73 <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,48 <SEP> 10 <SEP> 2,55
<tb>
EMI6.9
2'40 10 2,43 25 2.42 20
EMI6.10
<tb> 2,38 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,25 <SEP> 10 <SEP> 2,22 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,19 <SEP> 5 <SEP> 2,14 <SEP> 15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,06 <SEP> 30 <SEP> 2,02 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,91 <SEP> 30 <SEP> 1,91 <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,83 <SEP> 5 <SEP> 1,82 <SEP> 3
<tb>
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Les intensités relatives du tableau 1 ont été estimées d'après les spectres de diffraction des rayons I des pellicules,
en attribuant des valeurs comprises entre 0 pour l'absence de lignes et 100 pour les lignes d'intensité maximale. De légères corrections ont été effectuées dans les valeurs, pour compenser les différences globales d'intensité d'image entre les pellicules, différences dues aux petits manques d'uniformité habituels lors de l'exposition et du développement.
En général, le composé suivant la présente invention présente des différences marquées au point de vue de ses ca- ractéristiques chimiques, et spécialement au point de vue de ses caractéristiques de levain, lorsqu'on le compare aux orthophosphates acides de sodium et d'aluminium complexes de la technique antérieure. Ainsi, le nouveau composé suivant la présente invention possède une action de levée plus lente, c'est-à-dire que la vitesse de dégagement est moindre, lors- que le composé est contenu dans une pâte préparée avec du bicarbonate de soude, et un degré d'hygroscopicité beaucoup moindre que les orthophosphates acides de sodium et d'alu- minium connus jusqu'ici.
Chacune de ces caractéristiques présente un avantage marqué dans certaines applications com- merciales spécifiques du levain acide* L'action de levée len- te est, par exemple, très souhaitable, lorsqu'on prépare dos pâtes ou des produits analogues qui doivent être congelés ou stockés pendant un certain temps. La libération retardée de gaz empêche le "gonflement" de la pâte au cours de l'emballa- ge et du stockage. Lors de la préparation de gâteaux ou .d'au- tres articles qui n'exigent pas une imperméabilisation apprécia- ble au cours de la cuisson, l'action de gonflement lente du nouveau composé conserve le gaz formant levain, qui est libéré plus tard aux températures régnant dans le four.
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Tous les orthophosphates acides de sodium et d'aluminium de la technique antérieure sont capables d'ab- sorber de grandes quantités d'humilié atmosphérique. C'est ainsi, par exemple, que le SAP absorbe habituellement 28 à 29% de son poids initial d'eau , lorsqu'il est soumis à une température de 35*C, dans une atmosphère à 75% d'humidité re- lative, pendant 140 heures. De môme, les deux autres composée connus absorbent environ 20 à 29% d'eau dans les mêmes condi- tions. Par contre, le composé suivant la présente invention n'augmente de poids que d'environ 2 à 4%, lorsqu'il est exposé pendant 140 heures à une température de 35*C, dans une atmos- phère à 75% d'humidité relative.
Ainsi, le nouveau composé ne nécessite pas de récipients de stockage ou de transport spéciaux et convient davantage pour être utilisé dans un cli- mat chaud et humide.
L'exemple spécifique suivant illustre la prépara- tion et les propriétés du nouveau composé suivant la présente invention.
EXEMPLE. -
Dans un bol de mélangeur Hobart équipé d'une che- mise de chauffage du type Glas Col, on a placé 522,5 g décide orthophosphorique à 75%. Un mélange sec de 80 g de cendre de soude et de 117 g d'alumine hydratée a ensuite été ajouté lentement à l'acide orthophosphorique. Lorsque l'addition é- tait terminée, le bol du mélangeur a été chauffé, de façon à maintenir le mélange à une température de 65 à 75 C et l'agi- tateur à palettes a été mis en marche. On a continué à agi- ter et à chauffer pendant environ 2,5 heures, pendant les- quelles on.a constaté que le mélange subissait une réaction et passait lentement de l'état d'un fluide visqueux à celui de cristaux secs.
Après refroidissements le produit a été broyé, de manière à passer à travers un tamis de 140 mesh , après quoi il a été séché jusqu'à poids.constant dans
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un four à 55 C (environ 4 heures). Le produit séché présen- tait une solubilité faible dans le N20, en laissant un résidu insoluble (environ 15%) consistant en un mélange de A12O3 et d'un phosphate d'aluminium amorphe. La perte de poids' la calcination s'est révélée être de 19,3% du poids originel, alors que la perte de poids théorique est de 19,5 pour Na3A13H12(PO4)8.5H2O.
Une solution à 1% du produit séché pré- sente un pH de 2,8. L'analyse a révélé la présence de 6.6% de Na, 8,3% de Al et 24,8% de P, en comparaison des valeurs théo- ' riques de 6,8% de Na, 8,0% de Al et 24,5% de P, tandis que le spectre de diffraction des rayons X de la poudre révèle des lignes principales à 3,07, 4,00 et 8,10 angstroms.
En appliquant sensiblement le même procédé que dans l'exemple décrit plus haut,la quantité de sodium ajoutée (sous forme de cendre de soude ) à l'acide orthophosphorique, a été modifiée, de façon à obtenir des produits de réaction contenant 3,25, 2,75, 2,50 ou 2,25 atomes grammes de sodium par atomes grammes d'aluminium et 8 atomes grammes de phos- phore. Les spectres de diffraction de rayons X du produit en poudre obtenu en utilisant une quantité plus grande ou moins grande de sodium que la quantité théoriquement néces- saire ont révélé la présence de certaines lignes du nouveau composé, mais avec une diminution marquée de l'intensité et/ou de l'aspect de nouvelles lignes.
Des changements dans les spectres ont été observés, lorsque la quantité de sodium ne différait que peu, par exemple de 0,25 atomes gramme seulement, par rapport à la valeur théorique. Apparamment, la variation par rapport aux quantités stoéchiométriques a donné lieu à la formation de mélanges contenant du SAP, le nouveau composé et probalement une matière amorphe. Comme on peut s'y attendre, lorsqu'on utilise une quantité de sodium inférieure à la quantité stoéchiométriquement nécessaire, les lignes princi- pales du SAPparaissent, tandis que lorsqu'on utilise des
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mélangez dont la quantité de sodium excède la valeur stoécio- mütriquement requise, on constate la présence dans les produite obtenus de grandes quantités de matière amorphe.
Les espace- ments d et les intensités des lignes principales des ppectres de diffraction des rayons X des produits en poudre pour les mélanges, ainsi- que pour le produit 3:3:8 (Na:Al:P) sont indiqués dans le tableau II, dans lesquels les lignes se pré-
EMI10.1
sentant à 0,70, 3o67 et 2,99 angstroms sont les trois lignes principales pour le SAP.
TABLEAU II RAPPORT DES REACTIFS
EMI10.2
325.3:8¯¯¯¯¯3:8 2,75:3:0 2t5ot3:0 2;25s3s$ d Intensité . , ... ifatenslté ..# intensité # ..intensité......inteaelté
EMI10.3
<tb> A.
<tb>
<tb>
<tb>
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8,70 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8,10 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 75 <SEP> 50 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5,75 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5,30 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4,94 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4,34 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4,00 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,67 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,56 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,42 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,
26 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
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<tb>
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<tb> 3,07 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 50 <SEP> 30
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,99 <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 55 <SEP> 60 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,88 <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 35 <SEP> 30 <SEP> 25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,87 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 2,48 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,40 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> 2,19 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,06 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 5
<tb>
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La diminution marquée d'intensité des lignes prin- cipales,
lorsque la quantité de sodium excède la quantité théorique, qui apparaît dans le tableau II, indique la pré- sence de matière non cristalline. La formation de SAP dans le mélange est indiquée par l'aspect des lignes à 8,75 et
3,67 angstroms, lorsqu'un rapport de 2,75:3:8 des réactifs est utilisé. Cependant, lorsqu'on considère les intensités relatives des lignes du spectre du SAP et du composé 3:3:8, il est probable que le nouveau composé est présent en quantité prédominante lorsque les rapports sont d'au moins 2,50:3:8.
La demanderesse a découvert également que les spec- tres de diffraction des rayons X de mélanges formés avec des ne rapports de 0-2,00:3:8 des réactifs/ contiennent pas de lignes discernables pour le composé du type 3:3:8. De même, les mé- langes contenant 4 atomes gramme ou davantage de sodium par
3 atomes grammes d'aluminium et 8 atomes gramme de phosphore, ne présentent pas les spectres révélant la présence du nou- veau composé.
Le composé suivant la présente invention possède toutes les caractéristiques essentielles d'un levain acide.
Ainsi, il ne confère pas de goût désagréable aux articles de boulangerie. Sa valeur de "heutralisation", qui constitue un critère courant en boulangerie, eetcomprise entre environ 85.et 89. La valeur de neutralisation est une mesure du nom- bre de parties en poids de bicarbonate de soude qui seront neutralisées par exactement 100 parties er. poids d'un levain acide donné. Tous les levains acides de la technique anté- rieure ont presque des valeurs de neutralisation comprises entre environ 60 et 115.
En général, le nouveau composé suivant la présente invention convient spécialement pour des gâteaux et deapâtes congelées. Par l'essai de vitesse de réaction de 2 minutes,
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on a constaté que le composé libère 53 ce d'anhydride car- bonique, ce qui correspond sensiblement à la vitesse de libé- ration d'acide carbonique par le SAP. La différence de 2 à
15 minutes dans la libération de C02 n'est que d'environ 10 ce, alors qu'elle est d'environ 20 ce pour le SAP. Cette diffé- rence devient importante, lorsque la pâte doit être conservée avant d'être cuite. La formation plus lente de gaz entre 2 et 15 minutes permet un meilleur contrôle de la cuisson.
L'essai de vitesse de réaction de deux minutes est un procédé analytique courant utilisé pour des études de réactivité et consiste à faire réagir un acide de cuisson avec du carbonate de sodium à une température de 27 C # 0,5*0. Les proportions d'acide'/de bicarbonate utilisées sont celles qui sont théo- riquement capables de libérer 200 ce de gaz CO2. On trouvera davantage de détails au sujet des essais de vitesse de réac- tion, ainsi qu'au sujet de l'appareillage nécessaire, dans Careal Chemistry, vol. 8, 1931, pages 423-433.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que diversès modifications peuvent être apportées à ces détails sans sortir du cadre de l'invention, tel qu'il est indiqué dans les revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"CHEMICAL LEVAIN" .-
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The present invention relates to a new chemical leaven, in particular to a new acid orthophosphate of sodium and crystallized complex aluminum and to a process for the preparation of this compound.
Three compounds referred to as "sodium aluminum acid orthophosphates" are known at present.
The compound of formula NaA13H14 (PO4) 8.3H2O (described in US Pat. No. 2,550,490), which is given the generic name of sodium aluminum phosphate, (abbreviated SAP) is to currently the most important commercial compound of this group. A newer compound is the dehydrated form of SAP having the formula
NaA13H14- (PO4) 8, see, for example, U.S. Patent No. 2,957,750. The amorphous compound of formula
NaA13H11 (PO4) 7.5-8H2O has been described in the United States patent
States of America No. 2,995,421.
These known sodium and aluminum acid orthophsopahtes can be used, for example, as sourdoughs for various bakery or pastry products, as adjuvants for controlling melting in the manufacture of cheese, as well as as fat fixing agents for meats .
The Applicant has now discovered a novel acid orthophosphate complex of sodium and aluminum corresponding to the following formula:
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Na3A13H12 (PO4) 8.5H2O
At room temperature, this compound appears as finely divided white particles. The X-ray diffraction spectra of the powder of the compound shows that it is a new crystal structure. The compound is useful in the same general applications as the acidic sodium and aluminum orthoposphates of the prior art, while exhibiting substantial differences in several chemical properties, especially those which affect its behavior. as sour leaven.
The process preferred by the Applicant for preparing the new compound consists in adding sodium hydroxide or carbonate and a trivalent aluminum compound (for example, A12O3.3H2O) to phosphoric acid, the reactants being in proportions stoichiometrically, to obtain an atomic ratio of Na: Al: P of about 3: 3: 8. The reaction mixture, which is in the form of a viscous translucent liquid, is then heated and stirred, to remove excess water, that is to say water which is not water. of crystallization, nor of water of constitution. As the excess water is removed, the reaction mixture becomes more and more viscous until crystallization occurs.
The wet crystals are then further dried to constant weight and the product is finally obtained as finely divided opaque white crystals having substantially the chemical composition given in the formula given above.
To obtain a fast but controllable reaction rate, the phosphoric acid is heated, preferably, to a temperature between about 40 and 60 C, during the addition of the sodium hydroxide or carbonate, while it is being added. heated to a temperature of between about 90 and 120 ° 0, during the addition of the trivalent aluminum compound.
<Desc / Clms Page number 4>
Nevertheless, the sodium and aluminum compounds react with phosphoric acid at any temperature between room temperature and the boiling point of the acid. When the sodium and aluminum compounds are added simultaneously, the temperature of the mixture is preferably maintained at a value between about 80 and 100 C. The reaction mixture can be dried at a temperature of between about 45 and 160 C. , preferably at a temperature between 80 and 120 C.
One can proceed continuously or discontinuously to prepare the compounds according to the present invention. A suitable industrial batch process is to charge the phosphoric acid into a heated large capacity reactor equipped with a paddle stirrer, add the sodium and aluminum compounds to the acid and stir. ter the mixture until a white and dry product is obtained.
The reaction and drying times obviously depend on the particular method of preparation of the compound, that is to say whether the product used is continuous or discontinuous, on the amount of water originally present in the acid and the compounds. of sodium and aluminum, as well as the temperatures chosen for the various operations.
Usually, on an industrial scale, the reaction time does not exceed 30 minutes, while the drying time can be between 30 minutes and 3 hours.
The compound according to the present invention can be quickly characterized by the X-ray diffraction spectrum in powder form, due to its distinct crystal lattice. The spectra of the two known crystalline sodium and aluminum acid orthophosphates differ from that of the new compound in the spacing and intensity of the main lines of the spectra.
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Thus, the line spacings of greatest intensity for sodium aluminum phosphate, NaA13H14 (PO4) 8.
4:20, referred to as SAP, are 2.99,
3.67 and 0.70 Angstroms, while the d-spacings for the novel compound according to the invention are approximately 3.07, 4.00 and 8.10 Angstroms. A similar difference can be observed when comparing the main lines of the dehydrated SAP, NaA13H14 (PO4) 8, referred to as DSAP, with the stool of the new compound. Table I indicates the spacings d as well as the relative line intensities of the X-ray diffraction spectra of SAP, DSAP and the new compound according to the invention.
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TABLE
EMI6.1
NaJAlJH12 (P04) $. 5H20 SAP DSAP
EMI6.2
<tb> d <SEP> intensity <SEP> d <SEP> intensity <SEP> d <SEP> intensity
<tb>
<tb> A <SEP> A <SEP> A
<tb>
EMI6.3
10 100 Ô'7 100 8064 40 75 50 7.50 10 7o73 z
EMI6.4
<tb> 5.30 <SEP> 5
<tb> 4.94 <SEP> 30
<tb>
<tb> 4.83 <SEP> 15
<tb> 4.74
<tb> 4.34 <SEP> 5 <SEP> 4p74
<tb>
<tb> 4.25 <SEP> 5
<tb>
EMI6.5
4.00 100 4ell 1
EMI6.6
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<tb> 3.67 <SEP> 100 <SEP> 3.74 <SEP> 50
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EMI6.7
3056), 61), 56 3 '3 # 4P 20 3951 3 3 * 26:;
, 21 40 3.14 10 3.07 100 3, oâ 15 2, 99 50 2, 99 75 2'99
EMI6.8
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<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 2.77 <SEP> 20 <SEP> 2.75 <SEP> 5
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<tb> 2.67 <SEP> 20 <SEP> 2.73 <SEP> 20
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<tb> 2.48 <SEP> 10 <SEP> 2.55
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EMI6.9
2'40 10 2.43 25 2.42 20
EMI6.10
<tb> 2.38 <SEP> 5
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<tb>
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<tb> 2.25 <SEP> 10 <SEP> 2.22 <SEP> 5
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<tb> 2.19 <SEP> 5 <SEP> 2.14 <SEP> 15
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<tb> 2.06 <SEP> 30 <SEP> 2.02 <SEP> 30
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<tb> 1.91 <SEP> 30 <SEP> 1.91 <SEP> 3
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<tb> 1.83 <SEP> 5 <SEP> 1.82 <SEP> 3
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The relative intensities in Table 1 were estimated from the I-ray diffraction spectra of the films,
assigning values between 0 for the absence of lines and 100 for the lines of maximum intensity. Slight corrections were made in the values, to compensate for the overall differences in image intensity between films, differences due to the usual small inconsistencies during exposure and development.
In general, the compound according to the present invention exhibits marked differences from the point of view of its chemical characteristics, and especially from the point of view of its leavening characteristics, when compared to the acidic orthophosphates of sodium and aluminum. complexes of the prior art. Thus, the new compound according to the present invention has a slower leavening action, that is to say that the rate of release is less, when the compound is contained in a paste prepared with baking soda, and a much lower degree of hygroscopicity than the sodium and aluminum acid orthophosphates known hitherto.
Each of these characteristics has a marked advantage in certain specific commercial applications of sourdough. The slow rising action is, for example, very desirable, when preparing doughs or the like which are to be frozen or frozen. stored for some time. The delayed release of gas prevents "swelling" of the dough during packaging and storage. When making cakes or other items which do not require appreciable waterproofing during baking, the slow swelling action of the new compound retains the leavening gas, which is released later. at the temperatures prevailing in the oven.
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All prior art sodium aluminum acid orthophosphates are capable of absorbing large amounts of atmospheric moisture. Thus, for example, SAP usually absorbs 28-29% of its initial weight of water, when subjected to a temperature of 35 ° C, in an atmosphere of 75% relative humidity. , for 140 hours. Likewise, the other two known compounds absorb about 20 to 29% water under the same conditions. In contrast, the compound according to the present invention increases in weight only about 2-4% when exposed for 140 hours at a temperature of 35 ° C in an atmosphere of 75% humidity. relative.
Thus, the new compound does not require special storage or transport containers and is more suitable for use in hot and humid climates.
The following specific example illustrates the preparation and properties of the novel compound according to the present invention.
EXAMPLE. -
In a Hobart mixing bowl fitted with a Glas Col type heating jacket, 522.5 g 75% orthophosphoric resolves were placed. A dry mixture of 80 g of soda ash and 117 g of hydrated alumina was then added slowly to the orthophosphoric acid. When the addition was complete the mixer bowl was heated to maintain the mixture at a temperature of 65-75 ° C and the paddle stirrer was turned on. Stirring and heating was continued for about 2.5 hours, during which time the mixture was found to react and slowly change from a viscous fluid to that of dry crystals.
After cooling the product was ground, so as to pass through a 140 mesh screen, after which it was dried to constant weight.
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an oven at 55 C (about 4 hours). The dried product exhibited low solubility in N 2 O, leaving an insoluble residue (about 15%) consisting of a mixture of A 2 O 3 and an amorphous aluminum phosphate. The weight loss on calcination was found to be 19.3% of the original weight, while the theoretical weight loss is 19.5 for Na3A13H12 (PO4) 8.5H2O.
A 1% solution of the dried product has a pH of 2.8. Analysis revealed the presence of 6.6% Na, 8.3% Al and 24.8% P, compared to the theoretical values of 6.8% Na, 8.0% Al and 24.5% P, while the X-ray diffraction spectrum of the powder shows major lines at 3.07, 4.00 and 8.10 angstroms.
By applying substantially the same process as in the example described above, the amount of sodium added (in the form of soda ash) to the orthophosphoric acid was modified, so as to obtain reaction products containing 3.25 , 2.75, 2.50 or 2.25 gram atoms of sodium per gram atom of aluminum and 8 gram atoms of phosphorus. X-ray diffraction spectra of the powdered product obtained using more or less sodium than the amount theoretically needed revealed the presence of some lines of the new compound, but with a marked decrease in intensity. and / or the appearance of new lines.
Changes in the spectra were observed when the amount of sodium differed only slightly, for example by only 0.25 gram atoms, from the theoretical value. Apparently, the variation from the stoichiometric amounts resulted in the formation of mixtures containing SAP, the new compound, and possibly an amorphous material. As might be expected, when sodium is used less than the stoichiometrically required amount, the main lines of SAP appear, while when sodium is used.
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mix in which the quantity of sodium exceeds the stoecio-metrically required value, one notes the presence in the obtained products of large quantities of amorphous material.
The spacings d and the main line intensities of the X-ray diffraction spectra of the powdered products for the mixtures, as well as for the product 3: 3: 8 (Na: Al: P) are shown in Table II , in which the lines pre-
EMI10.1
feeling at 0.70, 3067 and 2.99 angstroms are the three main lines for SAP.
TABLE II REAGENT RATIO
EMI10.2
325.3: 8¯¯¯¯¯3: 8 2.75: 3: 0 2t5ot3: 0 2; 25s3s $ d Intensity. , ... ifatenslté .. #intensity # ..intensity ...... inteaelté
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<tb> A.
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<tb>
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8.70 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 60
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8.10 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 75 <SEP> 50 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5.75 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 8
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5.30 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.94 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 0
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.34 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.00 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.67 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
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<tb> 3.56 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP>
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.42 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,
26 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.07 <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 50 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.99 <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 55 <SEP> 60 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.88 <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 35 <SEP> 30 <SEP> 25
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.87 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 10
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<tb> 2.48 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.40 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
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<tb>
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<tb> 2.25 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
<tb>
<tb> 2.19 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.06 <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 5
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The marked decrease in intensity of the main lines,
when the amount of sodium exceeds the theoretical amount, which appears in Table II, indicates the presence of non-crystalline material. The formation of SAP in the mixture is indicated by the appearance of the lines at 8.75 and
3.67 Angstroms, when a 2.75: 3: 8 ratio of reagents is used. However, when considering the relative intensities of the spectrum lines of SAP and the 3: 3: 8 compound, it is likely that the new compound is present in the predominant amount when the ratios are at least 2.50: 3: 8.
Applicants have also found that the X-ray diffraction spectra of mixtures formed at 0-2.00: 3: 8 ratios of the reactants contain no discernible lines for the 3: 3: 8 compound. . Similarly, mixtures containing 4 or more gram atoms of sodium per
3 gram atoms of aluminum and 8 gram atoms of phosphorus do not show the spectra revealing the presence of the new compound.
The compound according to the present invention has all the essential characteristics of an acid leaven.
Thus, it does not impart an unpleasant taste to baked goods. Its "neutralization" value, which is a common criterion in baking, is between about 85 and 89. The neutralization value is a measure of the number of parts by weight of baking soda that will be neutralized by exactly 100 parts. . weight of a given sourdough. Almost all of the prior art sour doughs have neutralization values of between about 60 and 115.
In general, the new compound according to the present invention is especially suitable for frozen cakes and pasta. By the 2 minute reaction rate test,
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The compound has been found to release 53 cc of carbonic anhydride, which corresponds substantially to the rate of release of carbonic acid from SAP. The difference from 2 to
15 minutes into the release of CO 2 is only about 10 cc, while it is about 20 cc for SAP. This difference becomes important when the dough must be stored before being baked. The slower formation of gas between 2 and 15 minutes allows better control of the cooking.
The two minute reaction rate test is a common analytical method used for reactivity studies and involves reacting a cooking acid with sodium carbonate at a temperature of 27 ° C # 0.5 * 0. The proportions of acid / bicarbonate used are those which are theoretically capable of liberating 200 cc of CO 2 gas. Further details about the reaction rate tests, as well as the necessary apparatus, can be found in Careal Chemistry, vol. 8, 1931, pages 423-433.
It is obvious that the invention is not limited to the details described above and that various modifications can be made to these details without departing from the scope of the invention, as indicated in the following claims.
CLAIMS.
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