DE2164907C3

DE2164907C3 - Verwendung von Fettalkohol-Alkylenoxidaddukten zur Schaumbekämpfung in der Zucker- und Hefeindustrie

Info

Publication number: DE2164907C3
Application number: DE19712164907
Authority: DE
Inventors: Adolf 4000 Düsseldorf Asbeck
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1984-05-30
Also published as: TR17741A; FR2166092A1; NL179455B; DE2164907A1; IT1048939B; NL7216134A; DE2164907B2; CH576800A5; BE793419A; SE386204B; FR2166092B1; GB1371731A; NL179455C; AT323674B

Description

oegensiand der Erfindung ist die Verwendung von Anlagerungsprodukten vor: Athylenoxid und Propylenoxid an Fettalkohole zur Schaumbekämpfung in der Zucker- und Hefeindustrie.

Bei der industriellen Verarbeitung zuckerhaltiger Pflanzensäfte, wie es in großem Maßstab bei der Gewinnung von Zucker aus Zuckerrüben und aus Zuckerrohr geschieht, ebenso aber auch bei der Erzeugung von Backhefe unter Verwendung von Melasse, muß durch Zusatz von geeigneten Hilfsmitteln die Schaumbildung auf ein erträgliches Maß herabgesetzt oder ganz verhindert werden.

Verantwortlich für die Bildung beständiger Schäume sind gewisse grenzflächenaktive Stoffe, wie z. B. Huminsäuren, Eiweißsubstanzen, Abbauprodukte von Eiweiß und Stärke, Pektine und Saponine, wie sie in der Natur zahlreich vorkommen. Die Menge der Schaumbildner ist überdies je nach Erntejahr und Anbaugebiet verschieden.

Durch die Bildung unerwünschter Schäume kann die Produktion von Zucker- und Hefefabriken stark behindert werden, etwa weil die Kapazität der Anlage nicht ausgenutzt werden kann, oder es können durch die Schaumbildung erhebliche Verluste an Rohsaft bzw. an Hefe eintreten.

Besondere Schwierigkeiten durch übermäßige Schaumentwicklung können in einer Zuckerfabrik in den Diffuseuren, in den Klärvorrichtungen sowie in den Carbonisiertanks und in den Verdampfern auftreten. In den Gärbottichen einer Hefefabrik soll sich zwar — wegen der besseren Durchlüftung — eine gewisse Menge Schaum bilden, er darf aber ein bestimmtes Maß nicht «sberschreiten. Die zur Schaumregulierung eingesetzten Substanzen müssen bei der Üblichen Aufarbeitung des Endproduktes, etwa bei der Raffination des Zuckers oder bei der Wäsche der Hefe, weitgehend entfernt werden, so daß sie in dem fertigen Erzeugnis nicht mehr nachgewiesen werden können. Darüber hinaus sollen alle Hilfsmittel, die bei der Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden, geruch- und geschmacklos und selbstverständlich auch physiologisch völlig unbedenklich sein.

Aus wirtschaftlichen Gründen und um die durch den Entschäumerzusatz bedingte Verunreinigung des zukkerhaltigen Substrats möglichst gering zu halten, sind besonders hochwirksame Entschäumer erwünscht. Bei der Hefeherstellung darf der Entschäumer überdies das Wachstum der Hefezellen und damit die Hefeausbeute

nicht beeinträchtigen.

Wichtig für den praktischen Einsatz der Entschäumer ist aber auch ihre lang anhaltende Wirkung. Manche anfänglich stark wirksamen Entschäumer werden nach kurzer Zeit völlig wirkungslos; vermutlich, weil die zunächst schwer löslichen Stoffe allmählich in dem zu entschäumenden Substrat fein dispergiert werden. Dementsprechend müssen in einem solchen Fall ständig weitere Entschäumermengen zugesetzt werden, so daß

ίο derartige Hilfsmittel unwirtschaftlich im Verbrauch sind.

Für die Entschäumung in der Zucker- und Hefeindustrie sind seit langem fette öle, wie Rüböl, Erdnußöl, Olivenöl sowie Wollfett und Mineralöl, im Gebrauch.

Auch Fettsäuremonoglyceride, Fettsäurepolyglykolester, Polyalkylenglykole, Ester von Tallölsäuren, Äthylenoxidaddukte an Alkylphosphorsätu-^i und an verzweigte Fettalkohole, Alkylenoxidaddukte an Oligosaccharide sowie freie Fettalkohole sind für diesen Zweck vorgeschlagen worden. Obwohl mit diesen Stoffen zumeist mehr oder weniger starke Unterdrükkung des Schaums zu erreichen ist, konnten sie aus verschiedenen Gründen nicht restlos befriedigen, vor allem wegen der erforderlichen zu großen Mengen. Der hohe Verbrauch ist zum Teil auf eine nicht genügend lang anhaltende Wirkung zurückzuführen.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Schaumbekämpfungsmittel für die Zucker- und Hefeindustrie aufzufinden, die bei völliger physiologischer Unbedenklichkeit bereits bei geringen Zusatzmengen stark wirksam sind und diese Wirksamkeit Ober lange Zeiträume behalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man Äthylenoxid-/Propylenoxidanlagerungsprodukte an geradkettige oder verzweigte, gesättigte oder ungesättig- te aliphatische Alkohole mit 12—18 Kohlenstoffatomen, die einen Trübungspunkt unter 25¹^C aufweisen und 3 bis 10 Mol Athylenoxid und 3 bis 20 Mol Propylenoxid pro Mol des zugrunde liegenden Alkohols enthalten, wobei das molare Verhältnis von Athylenoxid zu Propy lcnoxid 1 : 1 bis I :4 beträgt, als Schaumbekämpfungs mittel in der Zucker- und Hefeindustrie verwendet.

Es ist unbedingtes Erfordernis für die Eignung der Anlagerungsprodukte als Schaumbekämpfungsmittel, daß ihr Trübungspunkt unterhalb der Arbeitstempera tür in den entsprechenden Arbeitsgängen in Zucker und Hefefabriken liegt. Die Arbeitstemperaturen liegen dort oberhalb von 25° C, so daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Anlagerungsprodukte mit ihren Trübungspunkten unterhalb von 25° C ϊη-,.Ιζη Lösungen als starke Entschäumer wirken. Als Trübungspunkt wird diejenige Temperatur bezeichnet, bei der sich das betreffende ArJagerungsprodukt aus einer l°/oigen wäßrigen Lösung gerade auszuscheiden beginnt.

Die Trübungspunkte der Anlagerungsprodukte lassen

sich durch Variieren des molaren Verhältnisses von Athylenoxid zu Propylenoxid wunschgemäß einstellen. Als Regel gilt, daß bei gegebener Kettenlänge des zugrunde liegenden Fettalkohols der Trübungspunkt um so niedriger liegt, je höher der Propylenoxid-Anteil im Verhältnis zum Athylenoxid-Anteil im Molekül ist.

Die als Schaumbekämpfungsmittel verwendeten Athylenoxid'/Propylenoxidanlagerungsprodukte sind bekannte Stoffe. Sie werden erhalten durch Anlagerung von Athylenoxid und Propylenoxid an höhere Alkohole der genannten Kettenlängen, vorzugsweise in Gegenwart alkalisch reagierender Katalysatoren unter Druck und bei erhöhten Temperaturen. Die Anlagerung kann mit einem Gemisch der Alkylenoxide durchgeführt

werden oder aber in nacheinander erfolgenden Verfahrensschritten, wobei vorzugsweise zunächst die gewünschte Menge Äthylenoxid und danach das Propylenoxid addiert werden.

Als Ausgangsalkohole zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Anlagerungsprodukte kommen geradkettige oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Alkohole mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, oder deren Gemische in Betracht. Geeignete Alkohole sind z. B. Dodecyl-, Myristol-, Cetyl-, Stearyl-, Oleyl-, Cerylalkohol sowie verzweigte Alkohole, wie sie aus vorstehenden Alkoholen durch die Reaktion nach Guerbet erhalten werden können. Besondere Bedeutung kommt jedoch den durch Reduktion der aus natüriich vorkommenden Fetten ölen gewonnenen r> Fettsäuren bzw. Fettsäuregemischen hergestellten Fettalkoholen bzw. Fettalkoholgemischen zu. Die Kettenlängenverteilung entspricht den natürlichen Ausgangsstoffen oder kann durch Destillation oder sonstige Trennverfahren h*liebig eingestellt werden. In gleicher Weise lassen sich auch synthetisch hergestellte gerad- oder verzweigtkettige Alkohole mit der genannten Zahl an Kohlenstoffatomen als Ausgangsmaterial für die Alkylenoxidanlagerung verwenden.

Als Beispiele für Anlagerungsprodukte mit guter r> Entschäumerwirkung sind zu nennen das Addukt von 3 Mol Äthylenoxid und 3 Mol Propylenoxid bzw. 3 Mol Äthylenoxid und 10 MoI Propylenoxid oder 3 Mol Äthylenoxid und 8 Mol Propylenoxid an ein etwa 30 Gew.-% ungesättigte Anteile enthaltendes Kokosfettal- ■/> koholgemisch der Kettenlängen Ci₂-Ci₈, das Addukt von 3 Mol Äthylenoxid undJJ MoI P-opylenoxid bzw. 5 Mol Äthylenoxid und 13 Mol ^propylenoxid oder 6 Mol Äthylenoxid und 13 Mol Propylfcnoxr" an ein Fettalkoholgemisch der Kettenlängen C12—Cm und das Addukt η von 5 Mol Äthylenoxid und 13 Mol Propylenoxid an ein Talgfettalkoholgemisch der Kettenlängen Ck,-Cm.

Die genannten Athylenoxid'/Propylenoxidanlagerungsprodukte können für sich allein zur Schaumbekämpfung verwendet werden. In vielen Fällen kann es to jedoch zweckmäßig sein, diese Anlagerungsprodukte zusammen mit anderen bekannten entschäumend wirkenden Substanzen einzusetzen. Die Äthylenoxid-/ Propylenoxidanlagerungsprodukte können mit bestimmten Kohlenwasserstoffen, mit Glycerinmonooleat r> oder Glycerinmonoricinoleat, mit fetten ölen, Fettsäuren oder Seifen vermischt werden. Die entschäumende Wirkung derartiger Gemische ist häufig höher als die der Einzelkomponenten.

Die nachfolgend aufgeführten Beispiele sollen den ■" Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn jedoch hierauf zu beschränken.

Beispiele

Die Wirkung von Entschäumern auf Lösungen, wie ~>> sie in der Zucker- und Hefeindustrie vorkommen, kann im Labor in nachfolgend beschriebener Weise geprüft werden. In einen 2-Liter-MeßzyIinder werden 500 ml einer im Verhältnis 1 :4 mit Wasser verdünnten Melasse gefüllt Mit Hilfe einer Laborschlauchpumpe wird die Lösung mit einem Glasrohr vom Boden des Meßzylinders angesaugt Die Rückführung der Flüssigkeit erfolgt über ein zweites Rohr, dessen unteres Ende in der Hohe der Oberkante des Meßzylinders liegt Die Flüssigkeit wird mit einer Geschwindigkeit von 4 l/Min, umgepumpt und fällt in den Meßzylinder zurück. Der Meßzylinder befindet sich zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Temperatur in einem Wasserbad, das auf 25° C eingestellt ist

Nach kurzer Laufzeit di;r !Pumpe stellt sich in dem Meßzylinder eine annähernd konstante Schaumhöhe ein. Als Meßwert wird das abgelesene Gesamtvolumen aus Flüssigkeit und Schaum, vermindert um das zu Anfang gemessene Flüsslgkeitsvolumen, angegeben. Nach Einstellung des Blindwertes werden, bezogen auf die Melassemenge, aus einer Mikropipette 0,01 Gpw.-% Entschäumer zugesetzt, und in angemessenen Zeitabständen wird die sich nun einstellende neue Schaumhöhe gemessen.

Auf diese Weise wurden nachfolgende Substanzen bzw. Gemische geprüft:

/.) FeUaIkOhOlCi₂-C₁₈ + 3ÄO + 10 PO Trübungspunkt 8,5° C

B) Fettalkohol Ci₂-C₁₈ + SÄO + 13PO Trübungspunkt.11,5° C C) Fettalkohol C₁₂-de+ 3ÄO + 3PO Trübungspunkt 15,0⁰C D) Fettalkohol C.j-C.g+ 5ÄO+ 8PO Trübungspunkt 20,0° C E) FettalkoholCu-Cu+ 3ÄO + 8PO Trübungspunkt 10,5⁰C F) Fettalkohol C₁₂-Ci₄ + 5ÄO + 13PO

Trübungspunkt 14,0⁰C G) FettalkoholCi₂-Ci₄ + 6ÄO + 13P0

Trübungspunkt 15,5° C H) FeUaIkOhOlCi₂-C₄+ 4ÄO + 7PO

Trübungspunkt 17,7° C I) Fettalkohol Ci₆-C₁₈ + 10AO + 20 PO

Trübungspunkt 24,5° C

Im Vergleich zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Anlagerungsprodukten wurden nachstehend aufgeführte Substanzen bzw. Gemische in die Prüfungen einbezogen:

K) Fettalkohol C₂-Ci₈ + 15Ä0 + 5PO

Trübungspunkt 64,0° C L) Glycerinmonooleat M) Wollfett N) Paraffinöl O) Rizinusöl P) Handelsüblicher Entschäumer auf Basis eines

Gemisches von Seife, Fettalkoholen und Kohlenwasserstoffen Q) Handelsüblicher Entschäumer auf Basis eines

Gemisches von Erdnußöl, Glycerinmonooleat und

Mineralöl R) Handelsüblicher Entschäumer auf Basis einer

Mischung von äthoxylierter Vorlauffettsäure und Glycerinmonooleat

Die mit vorgenannten Substanzen bzw. Substanzgemischen gemäß der vorbeschriebenen Methode erhaltenen Meßwerte sind nachfolgender Tabelle zu entnehmen. Dabei sind für jede Substanz die Schaumhöhen vor der Entschäumerzugabe (Blindwert) und zu den angegebenen Zeiten nach Zugabe von 0,01 Gew.-% Entschäumer, bezogen auf eingesetzte Melasse, angegeben.

Der Tabelle kann die gute und anhaltende entschäumende Wirkung der erfindungsgemiß zu verwendenden Substanzen A bis H entnommen werden, während die Substanz I, die mit ihrem Trübungspunkt an der obersten Grenze liegt, schon deutlich abfällt Das Anlagerungsprodukt K mit dem hohen Trübungspunkt von 64° C und der großen angelagerten Äthylenoxidmenge zeigt eine nicht mehr ausreichende wesentlich

schlechtere Wirkung. Unbefriedigend ist auch, verglichen mit den Werten der Substanzen A bis H, die Wirkung der vielfach in der Praxis gebräuchlichen Entschäumer L— R.

Tabelle

Schaumrneßwerte für die verschiedenen Entschäumer

Substanz	Blindwert	Zeit in	Minuten	40	nach Entschäumerzugabe	40	5	100	10	20	30
		0,5	1	60	2	40	60	120	120	120
A	1300	40	40	60	40	80	100	120
B	1500	80	80	80	60	60	80	100
C	i300	40	60	40	20	80	120	140
D	1400	120	40	40	20	40	60	80
E	1300	60	40	60	40	60	80	120
F	1250	40	60	40	40	60	80	100
G	1250	40	160	160	160	80	100	100
H	1300	80	700	300	280	180	180	200
I	1300	240	500	460	140	280	360	ViO
K	1300	900	140	240	380	200	400	4öO
L	1300	600	1560	1500	1500	820	820	820
M	1300	160	1200	900	860	1400	800	700
N	1650	1600	160	160	180	860	860	780
O	1600	1400	300	200	120	180	200	200
P	1250	500	120	140	160	120	140	160
Q	1250	400	180	180	220
R	1300	160

Die industrielle Herstellung von Backhefe wurde nach dem Zulaufverfahren in geschlossenen Gärbottichen mit einem Fassungsvermögen von 380 cbm durchgeführt. Vorgelegt wurden ca. 3000 kg Stellhefe, 50 kg Ammoniumsulfat und 15 kg Magnesiumsulfat sowie 75 cbm Wasser. Unter intensiver Belüftung (3500 bis 5000 cbm Luft/Stunde) wurden im Laufe von 7 bis 9 SItunden 13 000 kg Melasse., die mit 20 cbm Wasser verdünnt wurden, kontinuierlich zugesetzt. Zusammen mit der Melasselösung wurden dem Ansatz noch 100 kg Ammonsulfat, 5101 Ammoniaklösung und 301 Schwefelsäure sowie 103 1 Phosphorsäure zugefügt.

Durch kontinuierlichen Entschäumerzusatz wurde die Sichaumentwicklung nicht gänzlich unterdiückt, sondern lediglich dafür gesorgt, daß das Schaumvolumen das Fassungsvermögen des Gärbottichs nicht überstieg.

Die Hefevermehrung war jeweils nach 14 bis 16 Situnden abgeschlossen. Insgesamt wurden mit 3000 kg Stellhefe etwa 15 000 kg Fertighefe erzeugt.

Die Wirksamkeit der Entschäumer wurde durch den Verbrauch, ausgedrückt in Prozent Entschäumer, bezogen auf Hefezuwachs, ausgedrückt.

In aufeinanderfolgenden Ansätzen wurden unter den nachstehenden Ansatzbezeichnungen A bis D handelsübliche Entschäumer eingesetzt, während unter E der «irfindungsgemäße Entschäumer B und unter F bis H der erfindungsgemäße Entschäumer F in verschiedenen Gemischen mit anderen Produkten verwendet wurden.

A) Ein Umsetzungsprodukt aus
80 Gew.-T. Ricinusöl und

20 Gew.-T. Äthylenoxid Verbrauch: 1%

B) Ein Gemisch aus

35 Gew.-T. Wollfett und

65 Gew.-T. Paraffinöl

Verbrauch: C,8%

C) Ein Gemisch aus einer

äthoxvlierten Rübfifettsäure (43% ÄO) und

35

40

45

50

55 Paraffinöl (1 :1)
Verbrauch: 0,64%

D) Ein Gemisch, bestehend aus

Erdnußöl (25,0)

Äthoxyliertes Ricinusöl (20% ÄO) (20,0)

Sulfatiertes Ricinusöl . (10,0)

Glycerinmonooleat (10,0)

ölsäure ( 5,0)

Paraffinöl (30,0)

Verbrauch: 0,56%

E) Ein Gemisch aus
FettaikoholCi2/i8 + 5ÄO + 13PO

(TT-11,5"C) (80)

Rübölfettsäure ( 9)

Kalilauge (30%ig) ( 3)

Wasser ( 8)

Verbrauch: 033%

F) Ein Gemisch aus

Fettalkohol C12/H + 5ÄO + 13PO (TT - 14°C) (45)

Fettalkohol C_i2/\t + 10 PO (45)

Äthoxyliertes Ricinusöl (20% ÄO) (5)

ölsäure ( 5)

Verbrauch: 0,14%

G* Ein Gemisch aus

Fettalkohol C12/M + 5ÄO + 13PO (TT = 14-C) (60)

Paraffinöl (30)

Äthoxyliertes Ricinusöl (20% ÄO) ( 5)

ölsäure ( 5)

Verbrauch. 0,12%

H) Ein Gemisch aus

FettalkoholC,2/M + 5ÄO + 13PO (TT - 14°C) (60)

Glycerinmonooleat (30)

ölsäure ( 5)

Äthoxyliertes Xicinusöi (20% ÄO) ( 5)

Verbrauch: 0,13%

Claims

Patentansprüche:

1.Verwendung vonÄthylenoxid-ZPropylenoxidanlagerungsprodukten an geradkettige oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Alkohole mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, die 3 bis 10 Mol Äthylenoxid und 3 bis 20 Mol Propylenoxid pro Mol des zugrunde liegenden Alkohol- enthalten, wobei das molare Verhältnis von Äthylenoxid zu Propylenoxid 1 :1 bis 1 :4 beträft, und einen Trübungspunkt unter 25° C aufweisen, als Schaumbekämpfungsmittel in der Zucker-und Hefeindustrie.

2. Verwendung von Anlagerungsprodukten gemäß Anspruch 1 zusammen mit anderen bekannten Entschäumern.