DE2320426A1 - Reibungsmindernde petroleum-mischung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Reibungsmindernde petroleum-mischung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2320426A1
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WEINER TED
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HOLLZNSHEAD CLIVE
WEINER GWENDOLYN PATRICIA
WEINER TED
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Description

2320426 PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 S3 82 Postscheck Frankfurt/Main 181008 · Bank Deutsche Bank 3956372 · Nass. Sparkasse 108003065
Wiesbaden, den 18. April 1973 Mein Zeichen: H 454 s/rn
Η«/k
Clive HOLLENSIIEAD, Ted WEINER
und Gwendolyn P. WEINER Ρϋτ
Reibungsmindernde Petroleum-Mischung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Priorität; Patentanmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika Nr. 246 888 vom 24. April 1972
Die Erfindung bezieht sich auf gemischte Schmier- und Kraftstoffprodukte, wie sie in dem am 27. Juli 1971 für Riedel und Schiemann erteilten US-Patent Nr. 3 595 967 offenbart sin&j und insbesondere auf die Mischung von Petroleumproduktsn wie Kraftstoffe, Fettej Motoröle und Getriebeflüssigkeiten alt natürf.i~ chen Äati-Reibimgs-Materialien "wie tisrische und pflanzliche Wachse ixn& -5Is9 die ihrer Herkunft nach nicht 'Emineral!sch" sin&5. sondern von Pflanzen, Tieren und Insekten staraB®no Anders als
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · © (Ö6121) 5653 82
"■ 2""■ . 2320416
im oben erwähnten Patent, das auf einer en^achsten Basis beruht, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung Wachs hinzugefügt. Das erfindungsgemässe Verfahren, die Mischungen zusammenzustellen, ist einfach und einzigartig.
Die Schmierung von Automobilen und anderen Maschinen und die Leistungsansprüche, die an Verbrennungskraftstoffe gestellt werden, haben zu hochkomplizierten Entwicklungen in der Petroleumraffinierung und der chemischen Industrie geführt. Kraftstoffe werden katalytisch getrennt und "aufgespalten" in spezielle Petroleumanteile. Es wurden chemische Zusätze entwickelt, um selbst diese komplexen Raffinierungsprodukte zu verbessern. Trots aller technischen Fortschritte entsprechen die Kraft- und Schmierstoffe nicht den von den Verbrauchern gewünschten Leistungsansprüchen und der wachsenden Strenge ökologischer Gesetzgebung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gemischte Kraftstoff- und Schmierprodukte und Zusätze sowie das Verfahren zur Herstellung solcher Kraftstoffe s Zusätze und Schmierstoffe, die mit herkömmlichen "Pe^sroleumprodiikten. vereinbar sind,, aber deren wesentlich niedrigere Reibungslasten die Leistung von Verbrennungsmaschinen" erhöhen und deren Bestandteile In ausreichenden Mengen unter Auf?isiid-jag geringer Kostsii" beschafft werden könneru
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Produkt, das sich als Schmierstoff, Kraftstoffbeigabe oder dergleichen verwenden lässt und das aus einem flüssigen Petroleumprodukt, einem Wachsbestandteil und einem Emulgator besteht, und das sich dadurch auszeichnet, dass der Wachsbestandteil ein Candelilla-, Karnauba- oder Chinesisches Wachs oder Bienenwachs oder eine Mischung davon ist, und dass dieses Wachs in einer Menge von 1 bis 10 Teilen Wachs je 120 Teile flüssigen Petroleumproduktes vorhanden ist.
Die Erfindung besteht auch in einem Verfahren, ein Produkt herzustellen, das sich als Schmierstoff, Kraftstoffbeigabe oder dgl. verwenden lässt und ein flüssiges Petroleumprodukt, einen Emulgator und pro 120 Teile eines Petroleumprodukts 1 bis 10 Teile eines Candelilla-, Karnauba- oder Chinesischen Wachses oder Bienenwachs oder einer Mischung hiervon enthält, wobei das Verfahren durch die verschiedenen Schritte gekennzeichnet ist, in denen das Petroleumprodukt erhitzt, der Wachsbestandteil mit dem erhitzten Petroleumprodukt vermischt, die Mischung gekühlt, der Emulgator hinzugefügt und vermischt wird, bis das daraus hervorgehende Produkt homogen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, gemischte Petroleumprodukte herzustellen, die im wesentlichen bestehen aus einem Petroleumprodukt (das herkömmlicher Art sein kann), einem natorlichen Wachs und einem natürlichen Öl, die in ungefähren Verhältnissen einiger
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Teile Petroleumprodukt zu einem Teil kombinierten natürlichen Öles und Wachses vermischt werden. In einer alternativen Petroleummischung, in der das Verhältnis von natürlichem Öl und Wachs sich 1:1 nähert, ist ein herkömmlicher Emulgator ein Bestandteil der Mischung.
Mit der Mischung eines Zusatzmittels "beabsichtigt die Erfindung ein herkömmliches Petroleumprodukt, das mit einer geringeren Menge eines natürlichen Wachses oder einer geringeren Menge eines natürlichen Öles vermischt ist. In einer alternativen Zusatzmittelmischung können die Bestandteile einen grösseren Anteil natürlichen Öles und einen kleineren Anteil natürlichen Wachses enthalten.
In der Offenbarung gemäss der vorliegenden Erfindung können in vielen Fällen synthetisch« Äquivalente der natürlichen Produkte anstelle der genannten natürlichen Öle und Wachse verwendet werden, und diese Anmeldung soll einen solchen Austausch nicht ausschliessen.
Eine bevorzugte Mischung gemäss der Erfindung zur Verwendung als Motoröl enthält 34,017 kg (3 quarter) eines herkömmlichen Motoröls, 56,7 g (2 ounces) Karnaubawachs und 11,339 kg (1 quarter) Sesam-Öl, gemischt zu einer homogenen Flüssigkeit.
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Entsprechend dem Verfahren nach der Erfindung wird das bevorzugte gemischte Petroleumprodukt dadurch erreicht, dass stufenweise Karnaubawachs dem Sesam-Öl hinzugefügt wird, das Öl und das Wachs erhitzt werden, das Ölwachs vermischt wird, um das Wachs aufzulösen, das herkömmliche Motoröl erhitzt wird und das kombinierte Sesam-Öl und Wachs in das erhitzte Motoröl gemischt wird.
Ein ähnliches Verfahren wird angewandt, um flüssigen Zusatz für Getriebeöl, Zusatz für Motoröl, Zusatz für Kraftstoff und Schmierfette zusammenzusetzen. In einigen Fällen, in denen durch das Hinzufügen verhältnismässig grosser Mengen natürlicher Wachs- oder Ölbestandteile eine hohe Viskosität entsteht, wird zusätzlich zu dieser Methode noch ein herkömmlicher Emulgator beigemischt. Dies geschieht auch, wenn das Wachs oder das Öl eine hohe Viskosität haben.
Das Verfahren und die daraus entstandenen Petroleummischungen kommen dem Motor und anderen beweglichen Aufbauteilen zugute durch verminderte Reibung, verringertes Durchblasen des Kolbens, ausserordentlich lange Standzeit des Kurbelwellengehäuses und selbst nach längerer Verwendung fast völliges Fehlen von Abrieb, Säure und Schlamm. Diese und andere Vorteile werden verdeutlicht in der folgenden detaillierten Beschreibung und den Testdaten.
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Dipl.-Phys. Heinridi Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Biersiadi · Bietst. Höhe IS · Postf. 120 68 · Qg (06121) 56 53
Ein Kurbelwellengehäuse-Motoröl, im wesentlichen bestehend aus S A E 20 Motoröl, Karnaubawachs und Sesam-Öl im Verhältnis von 0,4732 Liter (1 pint) Motoröl, 28,35 g (1 ounce) Karnaubawachs und 0,4732 Liter (1 pint) Sesam-Öl, wurde in das Kurbelwellengehäuse eines 1971er Ford-Transporters getan. Das Fahrzeug wurde von Los Angeles nach Caracas, Venezuela und zurück gefahren. Das Kurbelwellengehäuse wurde in Mexico City mit einem herkömmlichen Motoröl gespült, das nach 100 Meilen abgelassen und durch das Petroleumprodukt der vorliegenden Erfindung ersetzt wurde. Das Kurbelwellengehäuse des Transporters wurde dann bis zum Ende der Fahrt und danach bis zu einer insgesamt zurückgelegten Strecke von 29*000 Meilen weder aufgefüllt noch wurde das Öl gewechselt, Zusätzliches Petroleumprodukt der Erfindung wurde je nach Bedarf wegen des Ölverlustes durch das periodische Auswechseln des Ölfilters hinzugefügt, in keinem Fall jedoch überschritt die Menge 0,4732 Liter (1 pint) je Auswechseln des Filters.
Die Ölwanne wurde entfernt und das Kurbelwellengehäuse wurde inspiziert. Kein Vorhandensein von Schlamm, Säure oder Abrieb wurde entdeckt. Kein Motorverschleiss war zu sehen. Während der Testfahrt lief der Motor mit verminderter Temperatur, benötigte Pro Meile im Durchschnitt 10 bis 15 Prozent weniger Kraftstoff als bei vorheriger Leistung, und die Spitzengeschwindigkeiten lagen um 5 bis 15 Meilen pro Stunde, höher als bei vorheriger Leistung.
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Ähnliche Fahrtests in der Stadt mit einem 1969er Buick Skylark ergaben auffallend ähnliche Leistungsverbesserungen.
Bin Schmierstoff für ein handbetriebenes Getriebe, der beim Test gut abschnitt, enthält S A E 80 Motoröl, Candelilla und Bienenwachs, vorzugsweise in der jeweiligen Menge von 3,7853 Liter (1 gallon), 28,35 g (1 ounce) und 56,70 g (2 ounces).
Ein Schmierstoff für Radlagerung und Chas±s, im wesentlichen bestehend aus herkömmlichem S A E 80 Fett, einem natürlichen Öl wie Jojoba oder Sesam und einem natürlichen Wachs wie Karnauba oder Candelilla, ist zusammengesetzt im Verhältnis 11,34 kg (25 pounds) Fett, 0,4732 Liter (1 pint) Öl und 170,10 g (6 ounces) Wachs. Zuerst werden nac'? ™-Mtzen das Öl und das Wachs vermengt, und dann werden sie dem erhitzten Fett beigefügt.
Bei Drehtests wurde das Vorderrad eines Autos vom Boden abgehoben, von Hand auf maximale Umdrehungszahlen gebracht und ungehindert weiterlaufen gelassen. Das Rad kam nach drei Minuten zum Stillstand. Dasselbe Rad wurde angehoben, abmontiert, die Lager wurden gesäubert und mit dsm beschriebenen Schmierstoff der Erfindung geschmiert und wieder anmontiert. Das Rad wurde dann von Hand wie zuvor auf maximale Umdrehungszahlen gebracht und ungehindert weiterlaufen gelassen. Das Rad kam nach einer Stunde und fünf Minuten zum Stillstand.
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Es ist festgestellt worden, dass in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Erfindung viele andere natürliche Wachse und pflanzliche Öle mit herkömmlichen Petroleumprodukten vermischt werden können und ein befriedigendes Ergebnis bringen. Die folgende nicht vollständige Tabelle soll zur Veranschaulichung der gegenwärtig bekannten zur Verfügung stehenden natürlichen Öle und Wachse dienen, die in dieser Darlegung als "Anti-Reibungs-Agenzien" beschrieben werden.
Andere natürliche Öle und Fette sind im Merriam Webster (ungekürzte Ausgabe) unter "Öl" in den Tabellen I und II aufgeführt.
Name Herkunft
W__a__c_h_s_e
Karnauba Copernicia cerifera
Candelilla Euphorbia anti-syphilitica
Chinesisches Wachs Schaleninsekt Ericerus pela
ceryl cerotate
Bienenwachs
Käferwachs
Jojoba aus Öl destilliert
Zuckerrohrwachs
Myrthe Bayberry-myrica
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Öle
Sesam-Saat Sesamum indicum
Baumwollsaat Olein, Linolein, Palmitrin,
Stearin
Cajtin Furcraea ctibensis
Safflower Carthamus tinetorious
Cohine Palmenöl Attalia cohune
Jojoba Simmondsia Californica
Castor Ricinus communis
Die Emulgatoren sind durch Handelsnamen wie TWEEN, SORBO, SPAN und BRIDJ bekannt und werden chemisch im allgemeinen definiert als Polyoxyäthylen (10) Gteyl Äther oder Polyoxyäthylen (20) Sorbiton-Monolaurat.
Die Erfindung schliesst nicht synthetische Äquivalente der oben erwähnten natürlichen Anti-Reibungs-Agenzien aus. So trägt z.B. Bienenwachs in synthetischer Form zu einer zufriedenstellenden Petroleummischung für Kurbelwellengehäuse- oder Motoröl bei. Jedoch neigt ein gemischtes Petroleumprodukt mit Bienenwachs in der synthetischen Form dazu, nach ungefähr 15.000 Meilen Benutzung zu versagen, und es bildet sich ein Abrieb.
Während Castor-Öl sich leicht mit anderen Bestandteilen verbinden lässt, hat es doch wenig Toleranz gegenüber grosser Hitze
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und kann so mengenmässig in der Verbindung mit den anderen Bestandteilen des gemischten Petroleumproduktes der Erfindung nur begrenzt Anwendung finden.
Zusätze zu Getriebeflüssigkeiten wurden erfolgreich angewandt, wenn sie in Übereinstimmung mit der Erf Mung verwendet werden und im wesentlichen aus herkömmlicher Getriebeflüssigkeit, einem natürlichen Wachs wie Candelilla und einem natürlichen Öl wie z.B. Jojoba bestehen. Die bevorzugten Mischungsverhältnisse sind! 8,5176 Liter (9 quarts) Flüssigkeit 35*4375 g ( 1 1/4 ounces) Wachs und 0,9464 Liter (1 quart) Jojoba-όΐ.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erhitzen des Wachses und des Öles, Auflösen des Wachses in dem öl und Mischen dieser beiden mit der Getriebeflüssigkeit, die auch erhitzt sein kann. Die Heiztemperaturen sollten vorzugsweist bei 93°C (200°F) liegen mit Abweichungen von - 8°C (15°F).
Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn für den Wachsanteil zwei oder mehr Wachse zu gleichen Anteilen kombiniert werden. Eine Kombination von Karnauba-, Jojoba- und Candellila-Wachs mit Jojoba-Öl und Getriebeflüssigkeit in dem angegebenen Verhältnis resultierte in Lärmverminderung, reibungsloserem Schalten und besserem Leerlauf. ~
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Kraftstoffzusätze, die im wesentlichen aus natürlichen Anti-Reibungs-Agenzien in einer Lösung bestehen, wurden hergestellt und getestet. Eines dieser Zusatzmittel bestand aus 28,35 g (1 ounce) Karnaubawachs aufgelöst in 3,7853 Liter (1 gallon) Safflower-Öl. Das Karnauba wurde geschmolzen und dem erhitzten Safflower-Öl hinzugefügt, oder festes Karnauba wurde mit erhitztem Öl gemischt bei einer Temperatur, die dem Schmelzpunkt des Wachses entsprach. Der Schmelzpunkt von Karnauba in der handelsüblichen Form liegt bei etwa 81°C (18O°F). Die meisten der aufgeführten Wachse schmelzen zwischen 720C und 870C (16O°F und 1900F). 56,70 g (2 ounces) der sich daraus ergebenden homogenen Flüssigkeit werden dann ca. 75,70 Liter (20 gallons) Kraftstoff wie z.B. Gasolin beigefügt. Mit diesem gemischten Kraftstoff getestete Motoren liefen reibungsloser, starteten leichter und hatten weniger schädliche Abgase im Vergleich mit Abgasen herkömmlichen Kraftstoffes. Diese letztgenannte Auswirkung liegt wahrscheinlich am geringeren Kolbenwiderstand, so dass das Durchblasen in das Kurbelwellengehäuse vermindert wird, da der Kolben sich bei anfänglicher Gasausdehnung beim Anlassen und bei der Beschleunigung freier bewegen kann. Geringeres Durchblasen vermindert die Verdünnung des Öls im Kurbelwellengehäuse und das Loslösen der Vergasereinstellung, das am häufigsten auftretende Ergebnis bei den gegenwärtig durch die Gesetzgebung vorgeschriebenen Kurbelwellengehäuse-Ventilations-Systemen.
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Ein Zusatz für Dieseltreibstoff mit vorteilhafter Auswirkung auf Motorleistung besteht im wesentlichen aus unter Einfluss von Hitze in Safflower-Öl aufgelöstem Bienenwachs und kann dem Dieseltreibstoff im Verhältnis von 7,09 g (1/40 ounces) gemischten Zusatzes zu 3,7853 Liter (1 gallon) Treibstoff beigefügt werden.
Es wurde festgestellt, dass Bienenwachs in flüssiger Form einer kleinen Menge Dieseltreibstoff direkt beigefügt werden kann, wenn dessen Temperatur so erhöht wird, dass sie unter dem Entzündungspunkt liegt* und diese Mischung einer Treibstoffmasse hinzugefügt wird. Das flüssige Wachs erhält man durch Schmelzen.
Geringere Smogabgaben und besserer Kraftstoffverbrauch ergaben sich, als 56,70 g (2 ounces) der Wachs-Öl-Mischung 151,412 Litern (40 gallons) Dieseltreibstoff beigemischt wurden, und diese Mischung dann im Tank eines Lastwagens auf der Landstrasse getestet wurde.
Eine ähnlich wertvolle Verbesserung zeigte sich bei der Leistung von Treibstoffen wie Flugzeugbenzin und Kerosin-Düsen-Treibstoff, wenn solchen Treibstoffen ein natürliches Anti-Reibungs-Agens wie natürliches Wachs oder eine Mischung natürlicher Wachse in einer passenden Lösung im gewünschten Verhältnis beigemischt wird. Ein Zusatzmittel, das Karnauba- oder
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Bienenwachs enthält, verbesserte den Düsentreibstoff. Ein Zusatzmittel aus Bienenwachs verbesserte sowohl die Leistung von Flugzeug- als auch von Auto-Benzinkraftstoffen.
Gemischte natürliche Wachse in der Kombination mit herkömmlichen Motorölen haben eine höhe Leistung und gute Testergebnisse erzielt. Ein solches Petroleumgemisch bestand im wesentlichen aus S A E 20 Motoröl, einem Karnaubawachs, Candelillawachs und dem destillierten Wachs von Jojoba-Öl im Verhältnis von 85,05 g (3 ounces) der vermischten Wachse, die homogen mit 3,7853 Liter (1 gallon) SAE Motoröl gemischt wurden. Ein unabhängiges Testlabor machte Zerreissproben mit dem oben beschriebenen Petroleumgemisch. Die Testergebnisse zeigten weitaus erhöhte Dehnfestigkeit - im Verhältnis von 35.000 verglichen mit einer Zahl von 28.000 bis 32.000 für herkömmliches Motoröl und etwa 27.000 für sogenannte "Spezialöle" herkömmlicher Zusammensetzung.
Das getestete Petroleumprodukt wurde kurz nach seiner Herstellung getestet. Unter gewissen Bedingungen, wenn keine vollständige Homogenität erzielt wurde, können die natürlichen Wachse sich möglicherweise abscheiden und setzen. Es empfiehlt sich daher, dem Produkt einen Emulgator beizufügen. In einem gemischten Petroleumprodukt wie dem getesteten wird der Emulgator in einer Menge von etwa einem Volumenprozent beigegeben.
309846/0840
DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt'■" Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · ® (CT6121) 56 5382
In kleineren Mengen kann das Petroleumprodukt wie z.B. ein Motoröl hergestellt werden, indem 56,70 g (2 ounces) Bienenwachs und 28,35 g (1 ounce) Karnaubawachs in 0,946 Liter (1 quart) Petroleumöl auf etwa 600C (14O°F) erhitzt werden. Diese Mischung wird dann weiteren 28,392 Litern (3 quarts) erhitzten Öles beigegeben. Die Mischung wird dann auf etwa 49°C (120°F) gekühlt, und das Ganze wird mechanisch vermischt mit ungefähr 37,80 g (1 1/3'ounces) eines Emulgators wie "BRIDJ 89". Bin solches Petroleumprodukt hat eine lange Haltbarkeit zusätzlich zu verbesserten Anti-Reibungs-Eigenschaften.
Wenn die erste Mischung von Petroleumöl und Zusatzmittel richtig bei angemessener Temperatur angerührt wird, bleiben Mengen des Zusatzmittels bis zu ca. 70,875 g (2 1/2 ounces) ohne Hilfe eines Emulgators schwebend. Wenn jedoch die Konzentration des Zusatzmittels diese Menge übersteigt und die Agitation beim ersten Mischen nur dem Nennwert entspricht, empfiehlt sich die Beimischung eines Emulgators.
309848/0840 " 15

Claims (2)

Dipl.-Phys. Heinridi Sods · Patentanwalt - 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · ®" (Ο 6121) 56 53 82 Patentansprüche
1.) Ein Produkt, das verwendet werden kann als Schmierstoff, Kraftstoffzusatz oder dergleichen und das aus einem flüssigen Petroleumprodukt, einem Bestandteil Wachs und einem Emulgator besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wachsbestandteil ein Candelilla-, Karnauba- oder Chinesisches Wachs oder Bienenwachs oder aber eine Mischung hieraus ist und dadurch, dass dieses Wachs in. einer Menge von 1 bis 10 Teilen Wachs je 120 Teile flüssigen Petroleumproduktes vorhanden ist.
2.) Verfahren zur Herstellung eines Produkts zur Verwendung als Schmierstoff, Kraftstoffzusatz oder dergleichen,das aus einem flüssigen Petroleumprodukt, einem Emulgator und einer Mischung aus 3e 120 Teilen eines Petroleumproduktes je 1 bis 10 Teilen eines Candelilla-, Karnauba- oder Chinesischen Wachses oder Bienenwachs oder einer Mischung hiervon besteht, gekennzeichnet durch die folgenden Behandlungsstufen: Erhitzen des Petroleumprodukts, Vermischen des Wachsbestandteils mit dem erhitzten Petroleumprodukt, Kühlung der Mischung, Hinzufügen des Emulgators und Durchmischen, bis das daraus hervorgehende Produkt homogen wird.
309846/0840
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