CN1347399A - 碱金属和碱土金属的苯甲酸盐颗粒的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碱(土)金属苯甲酸盐颗粒的成型方法,其中所述颗粒进行旋转运动。优选的是,含5－40重量%的碱金属苯甲酸盐挤出物颗粒被引入成球机,因而经挤出得到的圆柱形条状物由旋转运动转化为球形颗粒。如此,得到的颗粒与球化之前的颗粒相比,其涂抹性大为降低,例如低于50%,优选低于40%。其它机械性能,如粉碎性、堆积密度和抗磨性也大有改进。苯甲酸盐在食品中,如在不含酒精的饮料中,常用作为防腐剂。

Description

碱金属和碱土金属的苯甲酸盐颗粒的成型方法
本发明涉及碱(土)金属苯甲酸盐颗粒成型方法。
从Toa Gosei的JP-A-01083044专利了解到，挤出含有20-30％的水的苯甲酸钠膏以形成直径为0.2-1.2mm颗粒，接着，干燥成含水量小于1重量％的颗粒的方法。
然而，发现苯甲酸钠的颗粒具有高涂抹性，其结果是，例如，在加工和运输这些颗粒时，在使用的加工设备中迅速产生了堵塞物。此外，在干燥和加工苯甲酸钠的颗粒时，一般都产生灰尘，从专业的卫生观点和加工效率来看，这些都是不希望的。原因是因为生成的颗粒质地太不牢固，以致在后面处理时产生很多灰尘。
碱(土)金属的苯甲酸盐通常用作食品的防腐剂，例如在不含酒精的饮料中。
本发明的目的是寻找解决上述缺点的方法。
这个目的由通过在成型的过程中，使碱(土)金属的苯甲酸盐进行旋转运动而得以实现。
已经发现，当碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒经过这样一种处理步骤后，它们的涂抹性(smearability)可以大大地减少。根据本发明也发现，或是在颗粒的干燥过程中，或是在颗粒的加工过程中，都没有形成显著的灰尘。
根据本发明处理的碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒的实例，是经过例如，流化床成粒、制成丸、蒸汽成粒、湿法成粒或平盘成粒等成粒技术而得到的颗粒，以及经过例如，高压挤出和低压挤出等挤出技术得到的颗粒。这些成粒和挤出技术通常是已知的。适合的挤出机的例子有单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，两者都有共旋转的和带记数器旋转的螺杆。从挤出机中除去挤出物的方式可以是轴向，也可以是径向的。
生成的碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒，例如，可以来自碱土金属的苯甲酸盐的粉末，最终任选它可与液体，优选是水混合。粉末与液体的混合可以在成粒之前，或在挤压之前，也可以在挤压过程当中。对本领域的技术人员来说，都知道合适的混合设备。挤压过程中，在挤压机中采用合适的混合装置，可以实现适合的混合。
优选地，碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒是来自于碱(土)金属的苯甲酸盐的膏和水，例如，它们是在轴向或径向挤压机中生成碱(土)金属的苯甲酸盐的挤出物。
在经过所谓的成模、塑模或过筛之后，产生的挤出物可以任选加以切断，或割成某些规定的长度，但是，也很可能不规定的挤出物的长度，并使挤出物以一细长条形从挤压机中流出。例如，挤出物有一个圆柱的形状，它的直径可以在一个很宽的范围内选择。一般地，直径在0.1-10mm之间，优选0.2-5mm，更优选0.5-3mm。
碱(土)金属的苯甲酸盐，例如是钠、钾、钙和/或镁的苯甲酸盐。优选地，是苯甲酸钠。碱(土)金属的苯甲酸盐可以任选包含添加剂。
碱(土)金属的苯甲酸盐中水的含量可选择，所以颗粒的塑性是可变的，而且，它们不粘也不黏，所以，例如在成型阶段的堵塞问题可以减至最小。根据本发明，在成型阶段，碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒的水含量应为5-40重量％，优选地为10-30重量％，特别地为15-25重量％。
根据本发明，在成型阶段，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒要经受一个处理步骤，在其中，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒进行旋转运动。在本发明中，旋转运动被理解为碱(土)金属的苯甲酸盐的颗粒受到离心力的作用而运动，所以颗粒围绕着它自身的轴旋转。
优选地，上述处理步骤在成球机(spheronizer)中进行。合适的设备的实例是在US-A-3277520提到的成球机或marumerizer。Marumerizer是这样一个设备，它的侧壁可以是光滑的，例如，是可旋转的圆筒，其上同心放置一个基本水平盘子。如果需要，盘子还有侧面或弄粗糙化，它可以绕着一个垂直的轴旋转。
如果需要，盘子表面具有侧面或一种结构，这取决于要采用的方法。盘子放在距侧壁很近的地方。
在这个设备中，挤出物落到旋转的盘子上，在它上面，颗粒或挤出的细条逐渐转变成颗粒，其长度/直径之比，例如，从1到2.5之间变化。颗粒或细条可以从成粒机或挤出机中直接送到成球机中，但是，也有可能例如，对颗粒或挤出物进行第一次干燥，如果需要，在它送到成球机之前，还要弄湿。
如果需要，成球机可以有不同的盘子，和/或两个或更多的设备组成系列，以实现柱塞式的流动。在这种情况下，单个颗粒在停留时间方面的扩展就减少了。
颗粒的运动基本上可以叙述如下，颗粒受到设备壁、及重力、离心力和摩擦力相结合的作用力，导致形成一个机械的流态化的颗粒环，它相对于所述壁缓慢地旋转。
单个颗粒随着螺旋形的路径，随着颗粒的塑性变形，渐渐地改变着它的形状，例如，从圆柱经过哑铃形，最后到球形。最终的形状是不同的过程参数和作用的结果，例如，停留时间、盘子的速度、颗粒的湿含量。处理步骤可以是间歇的、半连续或连续的。
碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的成型持续时间取决于想要的产品形状。在成球机中的停留时间长，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒，例如，圆柱棒，将进一步转变，经过具有圆端的圆柱，或哑铃形的颗粒到椭圆形的颗粒，最后得到圆球形的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒。成型持续时间可以从5秒到30分钟。优选地，平均的持续时间是10-300秒。选取的成型持续时间造成理想的颗粒形状和理想的成型能力的最佳结合。
旋转盘子的速度可以在很宽的限度内变化，例如，在100-5000转/分。优选地，速度在300-1000转/分，特别地，在500-700转/分。
理想的处理条件取决于特殊的情况，可以由该领域的技术人员简单地决定。
碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒采用的温度可以在很宽的限度内变化，例如20-120℃。例如，有可能对直接来自挤出机的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒进行球化。然而，在成型过程中，温度不是严格的，该领域的技术人员可以在任何温度下使其他参数达到最佳。
本发明也涉及有低涂抹性的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒。这些颗粒例如，可通过本发明的方法得到。
在进一步处理碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒中，涂抹性十分重要；低涂抹性的颗粒在以后的处理中将很少引起堵塞和/或产生尘埃，例如在干燥、转送，经过例如传送推进器或经过气动传输的输送、包装、称重和在储藏期间。
涂抹性由类似于ASTM C142-78的方法来测量。颗粒在姆指与食指间进行滚动、涂抹、挤压。颗粒不能与钉子或其它硬表面接触，手指必须干燥。然后，数出可涂抹颗粒的数目，即有多少颗粒完好无损，多少不是。最后，计算出可涂抹颗粒的百分数。实际上，在常规测试中，有50-95％的未球化过的颗粒是可涂抹的；球化过的颗粒中，可涂抹颗粒的百分数将至少要比球化前得到颗粒的值低一个系数1.5，优选的系数是5，特别的系数是10。
成型、球化过的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的涂抹性通常低于50％。优选地，低于40％，特别地，低于10％。
已经发现，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的其它机械性能也得到显著改善，得到的产品基本上不含气泡。
成型过的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的破碎度低于40％。破碎度是颗粒硬度的一种度量，它是通过球试验的方法进行的。在这个试验中，25克球化过的产品与18个钢球(直径15mm)一起放在筛盘中，并放在振荡筛上。振荡筛作水平圆周运动，频率为250/分，振辐(顶到顶)为15mm。振荡筛的筛孔取决于要用的产品，可以由该领域的技术人员来选定。如果使用的颗粒直径大于0.6mm，采用的振荡筛的筛孔为0.5mm。小于0.5mm颗粒的重量相对于初始物质(25g)的百分比就是破碎度。
优选地，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的破碎度小20％。
也已发现，成型过的的堆积密度得到了改善。成型过的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的堆积密度通常超过550kg/m3，优选地，堆积密度超过600kg/m3，特别是超过650kg/m3。从包装观点来看，希望有高堆积密度碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒。装有高堆积密度产品的包裹更稳定，不会倾倒和/或倒塌，因此也更安全。
成型过的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒通常具有球形和/或哑铃形形状。从流动性来看，颗粒的形状很重要。球形和/哑铃形的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒表现出很好的流动特性，所以，这些颗粒的输送没有问题。
根据本发明，碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的长度/直径比低于2.5，优选地长度/直径比低于1.5。
与例如，未成球的碱金属挤出物相比，成球过程并没有影响成球后碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的多孔性。令人惊奇的是，涂抹性和破碎度得到极大的改善，而颗粒的多孔性也没变化。令人很惊奇的是，对溶解率的影响也很小。
碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒是，例如，钾、钠、钙和/镁的苯甲酸盐的颗粒，优选的，是苯甲酸钠颗粒。
本发明将根据实施例中加以说明，但不受其限制。实例I
2250g苯甲酸钠粉末和750g水剧烈地混合155秒，直到均匀，无黏稠的膏体出现。
将生成的膏体填入挤压机(Fuji Paudal，型号EXDF-100)，它装着带有直径2mm孔的模盘。旋转速度是36转/分，得到细长的挤出物。
将生成的挤出物送入成球机(Fuji Paudal marumerizer，型号QJ-400)，它拥有带侧面的底盘(盘间距3mm)。底盘转速为630转/分，成球过程为67秒。得到一个好的流化带，该过程之后，得到哑铃形颗粒，它平均的长/直径比是1.5-2.5。干燥后(在流化床干燥器中100℃下经过15分钟)，得到堆积密度为694kg/m3的产品。
测定了颗粒的涂抹性，方法是将100个颗粒一个一个地在拇指与食指间滚动/挤压/摩擦，没有颗粒与钉子或硬的表面接触。这100个颗粒中有4个是可涂抹的。
用上述球试验法测了产品的破碎度，其值为15.6重量％。
为了测定产品的强度，将100个颗粒(平均长度为3.1mm)经震动斜道装入一个管中，管内产生20m/s的空气流。颗粒受到相对于管子纵向45°放置的盘子的撞击。试验完成后，平均长度还是3.1mm。得到的产品不含任何孔泡。实例II
类似实例I，6750g苯甲酸钠粉末和2250g水混合300秒。生成的膏体在室温下送入径向挤压机(Fuji Paudal，型号EXDCS)它装有直径为1mm孔的筛子(螺杆速度为54转/分)。产生出长的挤出物。
生成的挤出物送入成球机(QJ-400，盘子倾斜3mm，25秒，630转/分，流化很好)。
哑铃形产品的平均长度/直径比是1.5-2.5。干燥后，堆积密度是611kg/m3。类似实例I，涂抹性为3％，破碎度为12.3重量％，强度干燥前：2.4mm，干燥后2.3mm。比较实例A
根据实例II的方法，干燥后测得的挤出物的涂抹性(93％)，破碎度(55.8％)，强度(干燥前：3.2mm，干燥后2.3mm)，堆积密度是525kg/m3。
                表1不同性质的比较
    实例II     比较实例
    涂抹性(％)     3     93
    破碎度(重量％)     12.3     55.8
强度：长度前(mm)长度后(mm)     2.42.3     3.22.3
内部孔隙度(％)       注1     24     29
产品在水中的溶解率，秒，10重量％              2     50     35
沉降角，度(150ml产品，高75mm)               3     31.9     35.0
倒塌角，度            4     38.1     42.6
可压缩性，％          5     12     10.3
表观密度，kg/m3     6     696     563
注：
Figure A0080625700081
总体积＝空的气孔体积+固体物质体积。空的气孔体积是经过水银孔隙计测定的。固体物质体积是用氦试验测定的。
2.溶解率是产品在20℃水中分解10重量％的产品所需要的以秒计的时间。
3.沉降角是用与DIN ISO 4324一致的方法测定的。
4.倒塌角是在产品下滑时，其基础的最小倾斜度，用度表示。
5.可压缩性＝(表观密度-堆积密度)/表观密度×100％
6.外观密度用标准测试方法，ASTM D-1895-89(方法A)测定。

Claims (16)

1.碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的成型方法，其特征是成型方法包括一个使碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒进行旋转运动的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其特征是碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒是碱(土)金属的苯甲酸盐的挤出物。
3.根据权利要求1或2的，其特征是碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒含有5-40重量％的水。
4.根据权利要求1-3的任一项方法，其特征是成型步骤的平均停留时间至少为5秒。
5.根据权利要求1-4的任一项方法，其特征是成型在成球机中进行。
6.根据权利要求1-5的任一项方法，其特征是碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒是苯甲酸钠颗粒。
7.成球后的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒，其特征是涂抹性至少要比成球前的涂抹性低1.5的系数。
8.根据权利要求7的球化后的碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒，其特征是所述系数是5，优选是该系数是10。
9.碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒，其特征是涂抹性低于50％。
10.根据权利要求9的苯甲酸盐颗粒，其特征是涂抹性低于40％，优选低于10％。
11.根据权利要求7-10中任一项的苯甲酸盐颗粒，其特征是破碎度低于40％。
12.根据权利要求7-11中任一项的苯甲酸盐颗粒，其特征是碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的平均长度/直径比低于2.5。
13.根据权利要求7-12中任一项的苯甲酸盐颗粒，其特征是颗粒具有球形和/或哑铃形形状。
14.根据权利要求7-13中任一项的苯甲酸盐颗粒，其特征是碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的堆积密度高于550kg/m3。
15.根据权利要求7-14中任一项的苯甲酸盐颗粒，其特征是它们是苯甲酸钠颗粒。
16.碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒和碱(土)金属的苯甲酸盐颗粒的成型方法正如实例所述，但又不受其限制。
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