CN107250044A - 具有超常可流动性的碱金属碳酸氢盐颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明产生包含碱金属碳酸氢盐颗粒和作为添加剂的氨基酸的粉末组合物。本发明还涉及一种用于通过喷雾干燥包含按重量计1％‑10％的碱金属碳酸氢盐和作为添加剂的氨基酸的水溶液来制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法。本发明此外涉及一种通过在作为添加剂的氨基酸的存在下共研磨该碱金属碳酸氢盐来制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法。

Description

具有超常可流动性的碱金属碳酸氢盐颗粒
技术领域
本发明涉及包含碱金属碳酸氢盐颗粒和作为添加剂的氨基酸的粉末组合物。本发明还涉及一种用于通过喷雾干燥包含按重量计1％-10％的碱金属碳酸氢盐和作为添加剂的氨基酸的水溶液制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法。
现有技术
碱金属碳酸氢盐颗粒如碳酸氢钠颗粒和碳酸氢钾颗粒是本领域已知的。这些产品具有许多特性，这些特性使它们引人关注并且广泛应用在若干技术领域中，如在制药工业、饲料和食品工业、洗涤剂、以及有色金属的处理中。
制造碳酸氢盐颗粒的最常见的方式是通过用二氧化碳碳化相应的碱金属(例如碳酸钠或碳酸钾)的溶液或相应碱金属的氢氧化物的溶液来结晶。通过碳酸氢盐溶液的受控冷却或通过蒸发此类溶液的溶剂来结晶碳酸氢盐也是常见的。
对于碱金属碳酸氢盐颗粒的工业使用，需要控制这些颗粒的特定特性，例如其堆密度(倾倒堆密度)或静止角。
控制这些参数诸如堆密度的一些方法是本领域中已知的。例如，US5,411,750披露了一种生产具有在70kg/m3与500kg/m3之间的堆密度的碳酸氢钠粉末的方法。这些颗粒通过喷雾干燥碳酸氢盐与作为添加剂的碱金属盐的稀释的水溶液制备。
WO 2014/096457披露了一种用于通过喷雾干燥以下水溶液生产碳酸氢钠颗粒的方法，该水溶液包含按重量计1％-10％的碳酸氢钠和选自由镁盐、烷基苯磺酸钠和大豆卵磷脂组成的组的添加剂。
虽然通过喷雾干燥生产的这些碱金属碳酸氢盐颗粒通常是细颗粒，它们倾向于在短时间段内容易并且快速附聚。此外，虽然它们的球形形状有助于改善可流动性，但是仍然存在对于包含碱金属碳酸氢盐颗粒的粉末组合物及其制备方法的需要，其不显示上述缺点，并且特别地显示出改进的可流动性以及高堆密度和增加的溶解持续时间。
发明内容
已经出人意料地发现，当在包封方法诸如喷雾干燥和共研磨方法中、并且特别是通过喷雾干燥制备碱金属碳酸氢盐颗粒期间使用氨基酸作为添加剂时，所得颗粒显示出优异的可流动性、以及高堆密度和增加的溶解持续时间。
本发明因此涉及一种包含颗粒的粉末组合物，这些颗粒包含按重量计至少75％的碱金属碳酸氢盐、按重量计小于15％的碱金属碳酸盐、按重量计小于20％的水、以及按重量计0.02％至10％的氨基酸或其盐。
本发明还涉及用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的包封方法。特别地，本发明涉及包含按重量计1％至10％的碱金属碳酸氢盐和1至10,000ppm的氨基酸或其盐的水溶液的喷雾干燥方法。本发明还涉及在每100重量份的经历碾磨的物质0.02至10重量份的氨基酸或其盐的存在下的碱金属碳酸氢盐的一种共研磨方法。
本发明还涉及氨基酸作为添加剂用于减小碱金属碳酸氢盐颗粒的静止角、增加堆密度和/或增加溶解时间的用途。
本发明还涉及如以上定义的粉末组合物作为用于食品的膨松剂(leaving agent)以及作为用于聚合物的发泡剂的用途。
附图说明
图1：没有添加剂的供参考的碳酸氢钠颗粒的扫描电子显微镜视图。
图2：如喷雾干燥的碳酸氢钠颗粒与1,000mg的亮氨酸/千克溶液(1,000ppm的添加剂)的扫描电子显微镜视图。
图3：如喷雾干燥的碳酸氢钠颗粒与5,000mg的亮氨酸/千克溶液(5,000ppm的添加剂)的扫描电子显微镜视图。
图4：如喷雾干燥的碳酸氢钠颗粒与1,000mg的亮氨酸/千克溶液(1,000ppm的添加剂)的扫描电子显微镜视图。
定义
在本说明书中，其中在将要素或组分说成是包括在和/或选自所列举的多个要素或组分的清单之中，应该理解的是在此处明确考虑到的相关实施例中，该要素或组分还可以是这些单独的列举出的要素或组分中的任何一个，或还可以选自由这些明确列举出的要素或组分中的任何两个或更多个所组成的组。
进一步地，应该理解的是在此描述的设备、工艺、或方法的要素和/或特征可以按多种方式进行组合而并不背离本传授内容的范围和披露内容，无论在此是明显的或是暗示的。
如在此使用的，术语“大约”是指从标称值的±10％的变化，除非另外明确地指明。
术语“包含”囊括了“主要由……组成”和“由……组成”。
术语“ppm”是指按重量计表示的百万分率(例如1ppm＝1mg/kg)。
记号“％”是指“重量百分比”，除非另外明确地指明。
如在此使用的，“呈球形形状”是指其形状在电子扫描显微镜上具有小于1.4的较大直径与较小直径比率的卵形形状的颗粒。
在此的化学术语按照如通常应用的IUPAC标准使用。特别地，关于氨基酸，所使用的术语是根据如在Pure&Applied Chemistry[纯粹与应用化学]，第56卷，第5期，第595至624页，1984年中出版的IUPAC建议1983使用的。
如在此使用的，“堆密度”是指松散堆密度并且可以根据ASTM D7481-09“方法A”来确定，除非另外明确地指明。拍实密度也可以根据ASTM D7481-09“方法A”来确定，除非另外明确地指明。
如在此使用的“静止角”是如在粒状材料领域中已知的临界静止角，即相对于可以将材料堆放而不塌陷到其上的水平板的最陡的下降或倾斜角。静止角可以根据DIN EN ISO6168确定，除非另外特别说明。
如在此使用的，“溶解时间”是在具有1升(1000ml±1g)25℃±0.5℃的去离子水搅拌的烧杯中用电导率计潜入单元测量的。搅拌速度为350rpm，搅拌器(4个叶片)的几何形状为：高度11mm，直径42mm。该烧杯具有100mm的直径。这些叶片与该烧杯的底部之间的间隙为10mm。该电导率计位于该搅拌器轴线的40mm并且液体表面下方20mm处。将10g±0.05g的颗粒，例如碱金属碳酸氢盐颗粒，引入该溶液中。溶解时，溶液的电导率增加。“溶解时间”是达到在这些颗粒完全溶解后的电导率的最终值的95％所需的时间(从将这些颗粒引入到该溶液中开始)。
具体实施方式
本发明涉及一种包含碱金属碳酸氢盐颗粒的粉末组合物。该碱金属优选是钠或钾，特别是钠。这些颗粒包含按重量计至少75％的碱金属碳酸氢盐，优选按重量计至少78％、更优选按重量计至少80％、特别是按重量计至少82％的该碱金属碳酸氢盐、特别是碳酸氢钠。这些颗粒包含按重量计小于15％的碱金属碳酸盐，即碱金属碳酸氢盐相应的碱金属碳酸盐。也就是说，如果优选的碱式碳酸氢盐是碳酸氢钠(NaHCO3)或碳酸氢钾(KHCO3)，则该碱式碳酸盐分别是碳酸钠(Na2CO3)或碳酸钾(K2CO3)。优选地，这些颗粒中的碱金属碳酸盐的含量是按重量计至多14％、特别是按重量计至多13％的碱金属碳酸盐。此外，这些颗粒包含按重量计小于20％的水，优选按重量计小于15％、更优选小于10％、特别是小于5％的水。
本发明的粉末组合物包含多个颗粒，这些颗粒包含按重量计0.02％-10％的作为添加剂的氨基酸或其盐。通常，氨基酸是如本领域已知的由氨基和羧酸官能团构成的化合物。根据IUPAC命名法，氨基是形式上衍生自氨(NH3)通过用烃基替换一个、两个或三个氢原子并且具有通用结构RNH2(伯胺)、R2NH(仲胺)或R3N(叔胺)的化合物。根据IUPAC命名法，其中键合到氮上的全部四个氢已经被烃基替换的铵化合物(NH4 +)Y-的衍生物被看作不是胺的季铵化合物。也就是说，在如根据本发明使用的氨基酸中，胺基、优选α-胺基是RNH2、R2NH或R3N残基，但不是NR4 +残基。优选地，包含羧酸基团的季铵化合物不用作根据本发明的氨基酸。
在本发明的一个优选实施例中，该氨基酸是β-氨基酸或α-氨基酸，最优选α-氨基酸。α-氨基酸通常具有根据式(I)的化学结构
或其盐。残基R可以为氢、或烷基、或任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。优选地，残基R是C1-C10烷基、特别是C1-C6烷基。最优选地，R是甲基、丙烷-2-基(异丙基)、丁烷-2-基、或2-甲基-丙烷-1-基。
在一个优选实施例中，该α-氨基酸选自由以下各项组成的组：带正电荷的氨基酸，诸如精氨酸、组氨酸和赖氨酸，带负电荷的氨基酸，诸如天冬氨酸或谷氨酸，极性的不带电的氨基酸，诸如丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺、或半胱氨酸、硒代半胱氨酸、甘氨酸和脯氨酸。特别优选的是具有疏水侧链的氨基酸，诸如丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。最优选的是缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸，亮氨酸是最优选的。
α-氨基酸是手性化合物。总体上，可以使用两种对映异构体的两种外消旋混合物，以及富含一种对映异构体的组合物，例如D-或L-对映异构体。优选地，根据本发明使用氨基酸的外消旋混合物。
该氨基酸应该以按重量计至少0.02％、优选按重量计至少0.05％、特别是按重量计至多0.1％的量存在于本发明的颗粒中。出于成本原因，按重量计超过10％的氨基酸是不利的。优选地，根据本发明的颗粒中存在按重量计至多8％、更优选按重量计至多6％、特别是按重量计至多5％的氨基酸。
本发明的颗粒出人意料地显示出如以非常低的静止角证明的优异的可流动性。典型地，包含本发明的颗粒的粉末组合物具有的静止角是在15°与小于60°、或小于50°、或小于40°之间，并且更有利地在15°与30°之间，优选在15°与25°之间，特别是在15°与20°之间。也就是说，如果将粉末倾倒在表面上，这些颗粒自由流动并且扩展到非常扁平的锥体中。作为比较，通过不加入作为添加剂的氨基酸或者当加入氯化钠作为添加剂时的类似方法获得的碱金属碳酸氢盐，例如碳酸氢钠颗粒，显示出超过60°的静止角。后者表明，与本发明的颗粒相比，这些对比颗粒在比较条件下显示出显著的附聚。
此外，本发明的烷基金属碳酸氢盐颗粒具有有利的特性，诸如优选具有低跨度的低粒度。粒度分布的跨度是如本领域已知的被定义为比率(D90-D10)/D50。优选地，该跨度是低于1.8、更优选至多1.7、特别是至多1.6、例如至多1.5。优选地，这些颗粒具有至多25μm的D50的粒度分布。D50术语指示其中按重量计50％的颗粒具有小于或等于D50(重均直径)的直径的直径。D10术语指示其中按重量计10％的颗粒具有小于或等于D10的直径的直径。D90术语指示其中按重量计90％的颗粒具有小于或等于D90的直径的直径。
优选地，这些颗粒具有在4μm-8μm、特别是5μm-6μm的范围内的D10。
重均直径D50、以及D10和D90值是通过以下测量的：在Malvern Mastersizer S粒径分析仪上激光衍射和散射，使用具有632.8nm波长和18mm直径的He-Ne激光源、配备有背散射300mm透镜(300RF)的测量单元、以及MS 17液体制备单元、以及使用碳酸氢盐饱和的乙醇的自动溶剂过滤套件(“乙醇套件”)(湿法)。
此外，本发明的烷基金属碳酸氢盐颗粒显示出典型地至少300kg/m3、优选地至少350kg/m3、特别地至少400kg/m3的高堆密度。此外，这些颗粒显示出典型地超过400kg/m3、优选地至少450kg/m3、特别地至少500kg/m3的拍实密度。
与不包含作为添加剂的氨基酸的颗粒相比，根据本发明的粉末颗粒此外显示出增加的溶解时间。虽然后面的颗粒显示出约8秒的溶解时间，根据本发明的颗粒显示出典型地至少30秒、优选至少40秒、特别是至少45秒的溶解时间。对于如本领域已知的碱金属碳酸氢盐的某些用途，增加的溶解时间是有利的并且期望的。
优选地，根据本发明的粉末颗粒是呈球形形状。
本发明的颗粒是通过包封方法可获得的，诸如碱金属碳酸盐和氨基酸的喷雾干燥溶液，或将碱金属碳酸氢盐颗粒与氨基酸共研磨，特别是通过如以下所述的喷雾干燥方法和共研磨方法。
本发明进一步涉及用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒、优选如上根据本发明描述的碱金属碳酸氢盐颗粒的包封方法。特别地，本发明涉及一种用于通过喷雾干燥或共研磨制备碱金属碳酸氢盐颗粒、优选如上根据本发明描述的碱金属碳酸氢盐颗粒的方法。
喷雾干燥或通过雾化的干燥是干燥技术。这种方法包括喷雾有待干燥的产物，该产物处于热气体流中的溶液(或悬浮液)的形式，以便在几秒或分秒内获得粉末。将溶液分成精细液滴产生了大的材料传递表面并且它导致所使用溶液的溶剂快速蒸发。
用于喷雾干燥的适合的装置在本领域中是已知的，并且总体上包括几个模块：包括用于存储和雾化该溶液的回路的模块，该回路包括用于雾化或喷雾该溶液的设备；用于制备热的气体并且将其转移至干燥室中的模块，在该模块中使热的气体与该喷雾的溶液接触；干燥室，在该干燥室中蒸发该喷雾的溶液并且形成颗粒；以及用于收集这些颗粒的模块，总体上包括旋风分离器和/或适合的过滤器。
总体上，用于雾化或喷雾该溶液的设备是压缩气体喷雾器或分散涡轮机。而且超声喷嘴可以用于喷雾该溶液。
在本发明的喷雾干燥方法中，通常使用碳酸氢盐的水溶液。虽然可以使用该添加剂在其中可溶的的其他极性溶剂或极性溶剂的混合物(例如水和乙醇的混合物)，但是水是优选的溶剂。
在本发明的喷雾干燥方法中，有待喷雾干燥的水溶液包含按重量计1％至10％的碱金属碳酸氢盐。碱金属碳酸氢盐优选为如以上描述的用于本发明的颗粒的那些颗粒之一。有待喷雾干燥的溶液进一步包含1至10,000ppm的氨基酸或其盐。所使用的氨基酸优选为如以上描述的用于本发明的颗粒的那些颗粒之一。在优选实施例中，有待喷雾干燥的溶液中的氨基酸的含量为每千克有待喷雾干燥的溶液1至5,000ppm、更优选1至3,000ppm、特别是10至2,000ppm、例如50-1,000ppm的添加剂。总体上，该水溶液包含每千克水溶液至少1mg、优选至少5mg、更优选至少10mg、甚至更优选至少100mg的该添加剂。总体上，该水溶液包含每千克水溶液至多2,000mg、优选至多1,500mg、更优选至多1,200mg的该添加剂。在盐的情况下，基于游离碱/酸给出重量百分比。
总体上，在本发明的喷雾干燥方法中，该水溶液包含按重量计至少或大于1％、优选至少或大于2％、更优选至少或大于3％、甚至更优选至少或大于4％、特别是至少或大于5％的碱金属碳酸氢盐。优选地，该碱金属碳酸氢盐是碳酸氢钠或碳酸氢钾，特别是碳酸氢钠。在该水溶液中的高浓度的碱金属碳酸氢盐是有害的，如导致该喷雾或雾化设备的高速堵塞。因此总体上推荐的是，该水溶液包含至多或小于10％、优选至多或小于8％、更优选至多或小于6％的碱金属碳酸氢盐、特别是碳酸氢钠。优选地，该碱金属碳酸氢盐溶液是包含按重量计1％-10％、有利地3％-8％、更有利地4％-6％的碱金属碳酸氢盐的水溶液。
使用热的气体的干燥使部分碱金属碳酸氢盐分解为碳酸钠、CO2和水的形式。在本发明的一个有利的实施例中，该喷雾干燥在气体中进行，该气体包含基于干气体按体积计至少5％、有利地至少10％、更有利地至少20％并且甚至更有利地至少30％的CO2。这能够限制碱金属碳酸氢盐分解为碱金属碳酸盐固体和CO2和水气体。总体上，该喷雾干燥使用在40℃与220℃之间预热的气体进行。有利地该喷雾干燥在喷雾干燥室中进行并且其中将该气体在引入至该喷雾干燥室中之前在至少40℃下、优选在至少50℃下、更优选在至少60℃下、甚至更优选在至少70℃下预热。还有利地，将该气体在引入至该喷雾干燥室中之前在最多220℃下、优选在最多200℃下、更优选在最多180℃下、甚至更优选在最多130℃下预热。
在该喷雾干燥操作之后该气体的温度优选的是最多80℃、有利地最多70℃并且更有利地最多60℃。
在本发明的一个实施例中，将该水溶液在该喷雾干燥操作过程中的喷雾之前预热至至少20℃并且优选至多80℃的温度。在一个具体的实施例中，将该水溶液在该喷雾干燥操作过程中的喷雾之前预热至至少20℃并且至多25℃的温度。
本发明进一步涉及一种用于在每100重量份的经历碾磨的物质0.02至10重量份的氨基酸或其盐的存在下通过共研磨该碱金属碳酸氢盐来制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法。该碱金属碳酸氢盐和该氨基酸优选是如上所定义的。在该用于通过共研磨制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法中，可以使用如本领域已知的所有合适的研磨程序。典型的装置包括冲击式碾磨机，这些冲击式碾磨机是其中使待碾磨的材料经受移动的机械部件的冲击的碾磨机并且这些碾磨机具有破碎材料颗粒的作用。冲击式碾磨机是在精细碾磨领域中众所周知的。此类碾磨机包括锤磨机、转轴碾磨机、磨碎碾磨机、球磨机和笼式碾磨机。此类碾磨机是例如通过磨削技术和系统公司(Grinding Technologies and System SRL)或细川阿尔派公司(Hosokawa Alpine AG)制造和可获得的。最优选地，使用Alpine LGM 3。在用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法中，碱金属碳酸氢盐在添加剂(即如以上定义的氨基酸)的存在下进行研磨。将碳酸氢盐和添加剂的总量一次性加入到该碾磨机中，随后进行碾磨，或者优选地将该碳酸氢盐和该添加剂以恒定速率进料到该碾磨装置中。该碳酸氢盐的合适速率为50kg/h至500kg/h、优选为100kg/h至400kg/h，例如约150kg/h。添加剂的量对应于所用碳酸氢盐和氨基酸的重量比。也就是，如果将碱金属碳酸氢盐在每100重量份的经历碾磨的物质1重量份氨基酸的存在下共研磨，添加剂的进料速率仅为碱金属碳酸氢盐的进料速率的1％。
在用于通过共研磨制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法中，添加剂(例如氨基酸)的量是每100重量份的经历碾磨的物质0.02至10重量份。低于0.02重量份时，仅存在添加剂的低效能。使用比10重量份更高的量的添加剂因成本原因是不利的。优选的量是每100重量份的经历碾磨的物质(典型地碱金属碳酸氢盐和添加剂)0.2至8重量份的添加剂、更优选0.5-5重量份的添加剂、甚至更优选0.8-2重量份的添加剂、特别是约1重量份的添加剂。
本发明还涉及通过根据本发明的方法可获得的碱金属碳酸氢盐颗粒。通过本发明的方法可获得的颗粒显示出如以上描述的以上有利特性，特别是在15°与小于60°、或小于50°、或小于40°之间并且更有利地在15°与30°之间的静止角和/或至少300kg/m3、优选至少400kg/m3的堆密度。
本发明还涉及氨基酸(特别是如上定义的)作为添加剂用于减小碱金属碳酸氢盐颗粒、特别是如以上描述的并且如通过根据本发明的方法可获得的那些的静止角和/或增加溶解时间和/或增加堆密度的用途。
如上所述并且如通过本发明的方法可获得的颗粒的这些有利特性使得有可能设想这些碱金属碳酸氢盐颗粒的各种应用。可能的应用包括作为用于聚合物的起泡或发泡剂、作为去角质剂(健康护理)、作为抗寄生虫剂、作为除臭剂、作为吸入剂、作为用于食品的膨松剂、以及作为用于聚合物的发泡剂。
以下实例通过本发明的非限制性说明的方式给出，并且其变体对于本领域的技术人员是容易地可理解的。
实例
以下实例1和2使用BUCHI实验室喷雾干燥器(型号B-191)进行。
装置的操作条件在表1中给出。
表1-所使用的喷雾干燥器的特征
参数 操作条件
进入的干空气的温度 20℃-220℃
雾化的压缩空气的流速 400-800l/h，在25℃下
进入的空气的流速 24-45m3/h，在25℃下
溶液的流速 在25℃下高达27.8g/min
溶质浓度 溶解饱和的或不饱和的
溶解温度 20℃-80℃
溶质的类型 NaHCO3或Na2CO3
添加剂 有或没有(参比试验)
添加剂的类型 亮氨酸
添加剂浓度 1,000ppm，5,000ppm
[CO2] 在该干燥气体中0-76vol％
实例1(对比)：在Büchi B-191实验室喷雾干燥器上没有添加剂的雾化试验：
试验条件重现于表2中。
表2-没有添加剂的参比试验
参数 值
干空气的流速 24m3/h，在20℃下
离开的空气的温度 60℃
溶液的流速 4.2g/min
NaHCO3浓度 50g/kg溶液
溶解温度 20℃-25℃
干空气的温度 95℃+/-3℃
雾化的压缩空气的流速 600l/h，在20℃下
获得了具有以下特定特征的碳酸氢钠颗粒
-BET比表面积：2.0-2.7m2/g(+/-0.3)
-直径D50：10-11μm(-)
-堆密度：170-255kg/m3(-)
-粉末中的NaHCO3含量≥90wt.％
-粉末中的H2O含量≤3wt.％
-粉末中的Na2CO3含量：≤7wt.％(+/-1％)
-66°的静止角
重均直径(D50)是通过以下测量的：在Malvern Mastersizer S粒度分析仪上激光衍射和散射，使用具有632.8nm波长和18mm直径的He-Ne激光源、配备有背散射300mm透镜(300RF)的测量单元、以及MS 17液体制备单元、以及使用碳酸氢盐饱和的乙醇的自动溶剂过滤套件(“乙醇套件”)。
BET(Brunauer、Emmet和Teller)比表面积是在Micromeritics Gemini 2360BET分析仪上使用氮气作为吸附气体测量的。该测量是在呈现至少1m2的已发展的BET面积的粉末样品上实现，并且使用氦气在5小时期间在环境温度(20℃至25℃)下初步脱气以便除去在碳酸氢钠颗粒的粉末上吸附的湿度痕迹。
图1示出了对于没有添加剂的参比试验获得的碳酸氢钠颗粒的扫描显微镜视图。如从图中可以看出的，没有添加剂从喷雾干燥获得的颗粒是呈针状物和团聚体的形式，不具有球形或具有小于10％的球形。该粉末显示出不利的可流动性值。
实例2
使用1,000ppm的亮氨酸作为添加剂的试验。
操作条件与实例1的那些相同，但是在该喷雾的溶液中使用1,000ppm的亮氨酸。
获得了具有以下特定特征的碳酸氢钠颗粒：
-BET比表面积：5.4-7.5m2/g
-直径D50：4-8μm
-堆密度：302-435kg/m3
-NaHCO3含量：≥76wt.％
-H2O含量：≤20wt.％
-Na2CO3含量：≤7wt.％
所获得的粉末示出优异的流动性，并且所获得的颗粒具有基本上球形形状。
图2示出了使用亮氨酸添加剂由此获得的碳酸氢钠颗粒的扫描显微镜视图。
实例3
在此实例中，喷雾干燥已经在较大规模上进行了试验。空气预热器由四个阶段组成，允许将空气加热高至300℃。通过旋转式喷雾器(8个孔；20,000rpm)喷雾该液体。喷雾干燥室由内径为1,200mm并且总高度为约内径的2倍的上部圆筒以及在该圆筒的底部的具有60°角度的锥体组成。从该粉末中分离湿空气的旋风分离器(具有约2μm的截止尺寸)的下溢口处回收干燥的粉末。装置的操作条件在表3中给出：
表3-所使用的喷雾干燥器的特征
参数 操作条件
干空气的温度 300℃
离开的湿空气的温度 70℃
溶液的流速 20kg/h
溶液中的NaHCO3浓度 75g/kg
溶解温度 约20℃
添加剂的类型 亮氨酸
添加剂浓度 1,000ppm
获得了具有以下特定特征的碳酸氢钠颗粒：
-BET比表面积：3.3m2/g
-直径D50：19μm
-堆密度：425kg/m3
-NaHCO3含量：82wt.％
-H2O含量：5wt.％
-Na2CO3含量：13wt.％
-静止角：18°
-47秒的溶解时间
所获得的粉末显示出如通过18°的非常低的静止角所显示的优异的流动性，并且所得到的颗粒具有基本上球形形状。
图4示出了使用亮氨酸添加剂由此获得的碳酸氢钠颗粒的扫描显微镜视图。
实例4
在以下实例4中，喷雾干燥用喷雾干燥溶液中的碳酸氢钠溶液和处于添加剂的三种不同浓度(500ppm，1,000ppm，2,000ppm)的作为添加剂的缬氨酸进行试验。该实例使用BUCHI实验室喷雾干燥器(型号191)进行。操作条件在下表4中给出。
表4-喷雾干燥器的操作条件
获得了具有在下表5中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
表5：碳酸氢钠颗粒的特定特征
在实例4中获得的所有粉末显示出如通过28°至29°的低静止角所显示的优异的流动性，并且所得到的颗粒具有基本上球形形状。
实例5
在以下实例5中，喷雾干燥用喷雾干燥溶液中的碳酸氢钠溶液和处于添加剂的三种不同浓度(500ppm，1,000ppm，2,000ppm)的作为添加剂的不同氨基酸进行试验。该实例使用BUCHI实验室喷雾干燥器(型号191)进行。操作条件与在表4中的相同。
获得了具有在下表6中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
表6：碳酸氢钠颗粒的特定特征
实例5中得到的结果表明，与其中在喷雾干燥方法中不使用添加剂的对比实例(295kg/m3，表6的第一条目)相比，从喷雾干燥方法获得的碳酸氢钠颗粒中的堆密度增加(306至486kg/m3的范围)。此外，与对比实例(9μm)相比，D50降低(3至5μm的范围)，并且与对比实例(2.2m2/g)相比，比表面积增加(3.9至8.3m2/g的范围)，这与D50降低一致。
此外，这些结果表明，当以充足的量加入氨基酸时，与对比实例(60.7°)相比改进静止角(例如对于以2,000ppm的L-组氨酸是59°；对于以500ppm的L-脯氨酸是47°)。
实例6
在以下实例6中，喷雾干燥用喷雾干燥溶液中的碳酸氢钠溶液和处于500ppm的添加剂浓度的作为添加剂的L-亮氨酸和L-缬氨酸进行试验。该实例使用BUCHI实验室喷雾干燥器(型号191)进行。操作条件与在表4中的相同。
获得了具有在下表7中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
表7：碳酸氢钠颗粒的特定特征
在实例6中得到的结果表明，在其中使用亮氨酸和缬氨酸添加剂的试验中，与其中不使用添加剂的对比实例(185kg/m3，表7的条目1)相比，堆密度增加(349.5和319.7kg/m3)。此外，与没有添加剂的对比实例(11秒)相比，在有添加剂的试验(18.5秒和12.1秒)中溶解时间增加。
实例7
在以下实例7中，用处于1,000ppm的浓度(基于碳酸氢钠粉末的量)的L-亮氨酸和L-缬氨酸作为添加剂试验碳酸氢钠颗粒的共研磨。使用商品级碳酸氢钠进料研磨机(Alpine LGM-3)。添加剂分别是L-亮氨酸和L-缬氨酸的乳液。使用了以下流速：
-碳酸氢钠流速：150kg/h
-L-亮氨酸乳液：1.5kg/h
-L-缬氨酸乳液：1.5kg/h。
获得了具有在下表8中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
表8：碳酸氢钠颗粒的特定特征
对在相同条件下研磨的没有添加剂的相同碳酸氢钠颗粒的对比测量提供超过66°的静止角。
实例7中得到的结果表明，与当不使用添加剂时超过66°的静止角相比，L-亮氨酸和L-缬氨酸添加剂的使用使得能够将在共研磨方法中获得的碳酸氢钠颗粒的静止角降低至60°(L-亮氨酸)或54°(L-缬氨酸)。
实例8
在以下实例8中，用处于500、1,000、和2,000ppm的浓度(基于碳酸氢钠粉末的量)的L-亮氨酸作为添加剂试验碳酸氢钠颗粒的共研磨。使用商品级碳酸氢钠进料研磨机(Alpine LGM-3)。添加剂是L-亮氨酸的乳液。使用了以下流速：
-碳酸氢钠流速：150kg/h
-L-亮氨酸乳液流速：0.75kg/h、1.5kg/h、3kg/h
获得了具有在下表9中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
表9：碳酸氢钠颗粒的特定特征
实例8中得到的结果表明，堆密度随着在共研磨方法中使用的添加剂的量而增加。而且，显示出较高量的添加剂减小了在共研磨方法中获得的碳酸氢钠颗粒的静止角。
实例9
在以下实例9中，用处于500、1,000、和2,000ppm的浓度(基于碳酸氢钠粉末的量)的L-亮氨酸作为添加剂试验碳酸氢钠颗粒的共研磨。使用SB0/3碳酸氢钠进料研磨器。添加剂是L-亮氨酸的乳液。使用了以下流速：
-碳酸氢钠流速：150kg/h
-L-亮氨酸乳液流速：1.5kg/h。
获得了具有在下表10中给出的特定特征的碳酸氢钠颗粒。
对在相同条件下研磨的相同碳酸氢钠颗粒的对比测量提供超过66°的静止角。
表10：碳酸氢钠颗粒的特定特征
实例9中得到的结果表明，与当不使用添加剂时超过66°相比，添加剂的使用将在共研磨方法中获得的碳酸氢钠颗粒的静止角减小至54°。

Claims (18)

1.包含颗粒的粉末组合物，这些颗粒包含
按重量计至少75％的碱金属碳酸氢盐，
按重量计小于15％的碱金属碳酸盐，
按重量计小于20％的水，以及
按重量计0.02％至10％的氨基酸或其盐。
2.根据权利要求1所述的粉末组合物，其中该氨基酸是α-氨基酸，优选具有疏水侧链。
3.根据权利要求1或2所述的粉末组合物，其中该氨基酸是根据式(I)的α-氨基酸
或其盐，其中R为氢、或烷基、或任选取代的芳基或任选取代的杂芳基，优选C1至C6烷基。
4.根据前述权利要求中任一项所述的粉末组合物，其中这些颗粒具有至多25μm的D50的粒度分布。
5.根据前述权利要求中任一项所述的粉末组合物，其中这些颗粒的粒度分布显示出由跨度＝(D90-D10)/D50定义的小于1.8的跨度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的粉末组合物，具有小于60°、特别是在15°与30°之间的静止角。
7.根据前述权利要求中任一项所述的粉末组合物，具有至少300kg/m3、优选至少400kg/km3的堆密度。
8.用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，该方法通过在每100重量份的经历碾磨的物质0.02至10重量份的氨基酸的存在下共研磨该碱金属碳酸氢盐。
9.用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，该方法通过喷雾干燥包含按重量计1％至10％的该碱金属碳酸氢盐和1至10000ppm的氨基酸或其盐的水溶液。
10.根据权利要求8或9所述的用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，其中该氨基酸是优选具有疏水侧链的α-氨基酸。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，其中该氨基酸是根据式(I)的α-氨基酸
其中R为氢、或烷基、或任选取代的芳基或任选取代的杂芳基，优选C1至C6烷基。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，其中这些颗粒具有至多25μm的D50的粒度分布。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的用于制备碱金属碳酸氢盐颗粒的方法，这些颗粒的粒度分布显示出由跨度＝(D90-D10)/D50定义的小于1.8的跨度。
14.包含含有碱金属碳酸氢盐的颗粒的粉末组合物，这些颗粒是通过根据权利要求8至13中任一项所述的方法可获得的。
15.根据权利要求14所述的包含含有碱金属碳酸氢盐的颗粒的粉末组合物，具有在15°与30°之间的静止角和/或至少300kg/m3、优选至少400kg/km3的堆密度。
16.氨基酸作为添加剂用于减小碱金属碳酸氢盐颗粒的静止角、和/或用于降低平均粒度、和/或增加堆密度和/或增加溶解时间的用途。
17.根据权利要求16所述的用途，其中这些碱金属碳酸氢盐颗粒通过喷雾干燥方法获得，特别是通过根据权利要求9至13所述的喷雾干燥方法获得。
18.根据权利要求1至7、14和15中任一项所述的粉末组合物作为用于食品的膨松剂、以及作为用于聚合物的发泡剂的用途。
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Application publication date: 20171013

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