DE2437848A1

DE2437848A1 - Verfahren zur herstellung von alkalimetallgluconaten

Info

Publication number: DE2437848A1
Application number: DE2437848A
Authority: DE
Inventors: Donald Lee Gillenwater
Original assignee: Grain Processing Corp
Current assignee: Grain Processing Corp
Priority date: 1973-08-08
Filing date: 1974-08-06
Publication date: 1975-02-20
Also published as: JPS5546716B2; NL7409042A; GB1425308A; IE39277L; US3907640A; JPS5037721A; IE39277B1

Description

PATENTANWÄLTE

DR. I. MAAS

DR. G. SPOTT

8000 MÜNCHEN 40

SCHLEISSHEIMERSTR. 299

TEL· 3592201/205

Case: DN 1848 tM/S .

Grain Processing Corporation Muscatine, Iowa / USA

Verfahren zur Herstellung von Alkalimetal lglucona ten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallgluconaten und insbesondere von Natrium- oder Kalium-Gluconat-.

Es ist gut bekannt, daß die Gluconsäure durch Fermentieren von Glucoselösungen mit Mikroorganismen gebildet wird. Durch Neutralisieren der Gluconsäure mit einer Base, wie Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd, werden Natrium- oder Kalium-Gluconat-Salze gebildet. So werden z. B. in dem Artikel "Sodium Gluconate Production", der in Industrial Engineering Chemistry, Vol. 44, 1952, Seiten 435 - 440 veröffentlicht ist, in halbtechnischem Maßstab durchgeführte Experimente diskutiert, gemäß denen Natriumgluconat direkt durch kontinuierliche Neutralisation von Gluconsäure mit Natriumhydroxyd bereitet wurde, die während der Fermentation von Glucose mit Aspergillus niger gebildet wurde.

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Die Schwierigkeit der Herstellung dieser Salze liegt insbesondere in ihrer Gewinnung. Die herkömmlichen technischen Verfahren zur Gewinnung von Natriumgluconat (oder Kaliumgluconat) umfassen das Abfiltrieren des Mycels, die Entfärbung und entweder die Kristallisation und das Abzentrifugieren oder das Trommeltrocknen gefolgt von einem Vermählen und Sieben. Die Gewinnung über die Kristallisation ist zeitraubend, und es ist im allgemeinen erforderlich, um ein angemessenes Kristallwachstum zu erreichen, eine Natriumgluconat-enthaltende Flüssigkeit während Zeiträumen von etwa 6 bis 8 Stunden bei einer Temperatur von etwa 18⁰C (65°) in Kristallisiereinrichtungen zu belassen. Die Kristalle werden dann abzentrifugiert und in einem Warmlufttrockner getrocknet. Nach dem anderen Verfahren wird eine konzentrierte Natriumgluconatlösung auf einen Feststoffgehalt von etwa 45 % eingedampft und dann mit Hilfe von Trommeltrocknern auf Walzen getrocknet. Das in dieser Weise getrocknete Produkt wird dann durch eine Reihe von Mahl- und Sieb-Stufen geführt, um ein Natriumgluconat mit der gewünschten Teilchengröße zu erhalten.

Es ist ein wesentliches Ziel der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Gewinnung von Natrium- oder Kalium-Gluconat aus Fermentationsbrühen oder -flüssigkeiten bereitzustellen, das relativ schnell durchgeführt werden kann und eines erheblich geringeren Vorrichtungs- und Kosten-Aufwandes bedarf,als es bei den herkömmlichen Gewinnungsverfahren der Fall ist.

Es ist nunmehr gefunden worden, das Natrium- oder Kaliuragluconat direkt durch Zerstäubungstrocknung aus Fermentationsbrühen gewonnen werden kann. Bislang ist es, soweit der Anmelderin bekannt ist, nicht mit Erfolg gelungen, Natriumgluconat durch Zerstäubungstrocknung aus Fermentationsbrühen zu gewinnen. Die Tatsache, daß Natrium- oder Kalium-Gluconat-Lösungen mit Erfolg durch Zerstäubungstrocknung getrocknet yjerden können ist aufgrund der Erfahrungen der Anmelderin und anderer Fachleute sehr überraschend und unerwartet. Bislang hat die Zer-

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stäubungstrocknung von Natriumgluconatlösungen dazu geführt, daß die Lösungen an den Wandungen des Trockners anhaften und eine Gewinnung des getrockneten Produktes verhindern.

Es hat sich nunmehr gezeigt, dass Natrium- oder Kalium-Gluconatlösungen mit vErfolg durch Zerstäubungstrocknung getrocknet werden können, vorausgesetzt, daß eine gewisse Kristallisation oder ein gewisses Kristallwachstum in der Lösung eingetreten ist. Das besondere Ausmaß des Kristallwachstums in der durch die Zerstäubungstrocknung zu trocknenden Lösung oder Fermentationsbrühe ist nicht besonders kritisch, wobei jedoch ein gewisses Ausmaß des Kristallwachstums erforderlich ist. Im allgemeinen kann eine Lösung von Natrium- oder Kalium-Gluconat mit Erfolg zerstaubungsgetrocknet werden, wenn das Kristallwachstum der Lösung etwa 5 bis 50 Vol.-%, vorzugsweise 20 bis 30 Yol.-%, beträgt. Das Kristallwachstum in der zugeführten Brühe kann dadurch erreicht werden, daß man den Feststoffgehalt der Lösung durch Eindampfen, durch Zugabe eines zuvor getrockneten Produktes , durch Abkühlen der Lösung oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen auf einen Wert von etwa 45 bis 60 % steigert. Die Natrium- oder Kalium-Gluconatlösung sollte vor dem Zerstäubungstrocknen gerührt werden, um eine Kristallzusammenballung zu verhindern, die möglicherweise ein Verstopfen der Düsen bewirken könnte, die zum Einführen der Lösung in den Trockner verwendet werden.

Das tatsächliche Zerstäubungstrocknen der Natrium- oder Kalium-Gluconat enthaltenden Fermentationsbrühe kann in einem herkömmlichen Zerstäubungstrockner durchgeführt werden, und zwar nach, einer eventuellen Vorbehandlung, wie einer Filtration, Entfärbung, Konzentration oder dergleichen. Jedoch ist es bevorzugt, um die Möglichkeit des Verstopfens der in herkömmlichen Zerstäubungstrocknern verwendeten Homogenisierförderpumpen zu verhindern, den Zerstäubungstrockner mit zwei Fluiddüsen zu verwenden. Doppelfluiddüsenanordnungen für Zerstäubungstrockner sind ebenfalls bekannt. Bei der Doppelfluiddüsenanordnung wird Luft dazu verwendet, die zugeführte Aufschlämmung beim Eintreten

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in die Haupttrockenkammer zu dispergieren, so daß irgendeine geeignete Pumpe dazu verwendet werden kann, die Aufschlämmung durch die Düse zu pumpen.

Das Trocknen der Natrium- oder Kalium-Gluconat-enthaltenden Fermentationsbrühen kann geeigneterweise dadurch erreicht werden, daß man den Trockner bei Luftaustrittstemperaturen von etwa 65 bis 121 ⁰C (150 bis 250⁰F) betreibt, was einer Temperatur der zugeführten Luft von etwa 149 bis 26O⁰C (300 bis 500⁰F) entspricht. Die Temperatur der eingeführten Luft variiert natürlich in Abhängigkeit von der in der Beschickung vorhandenen Wassermenge, falls keine Änderungen vorgenommen werden. Die bevorzugte Luftauslaßtemperatur beträgt etwa 93 bis 121⁰C (200 bis 250⁰F).

Ein unerwarteter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Fähigkeit, die Teilchengröße des getrockneten Produktes zu steuern. Dies ist ein wesentliches Merkmal, da unterschiedliche Anwendungszwecke verschiedene Teilchengrößen erfordern, die von der Korngröße anderer Bestandteile des Endprodukts abhängen. Im allgemeinen führen höhere Trockentemperaturen und/oder niedrigere Kristallkonzentrationen zu einer Steigerung in der Teilchengröße des Gluconatproduktes. Weiterhin ist dem Fachmann bekannt, daß eine Veränderung der Teilchengrößenverteilung von zerstäubungsgetrockneten Produkten in gewissem Ausmaß von Faktoren, wie dem Volumen der verwendeten Luft, der Art der verwendeten Düsen, etc., beeinflußt werden kann.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern.

Beispiel 1

Man pumpt eine Natriumgluconatlösung (Fermentationsbrühe) mit einem Feststoffgehalt von 50 %, die kein offensichtliches Kristallwachstum zeigt, in einer Menge von 300 bis 350 ml pro Minute in einen konischen Laboratoriumstrockner (Bowen). Der Trockner

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ist mit einem Doppelfluiddüsensprühsystem ausgerüstet, das zum Zerstäuben Luft mit einem Druck von bis zu 7,03 kg/cm² (100 psi) verwendet kann. Die Temperatur der eingeführten Luft wird von 177 bis 232 ⁰C (350 bis 450⁰F) und die Luftaustrittstemperatur von 76,7 bis 93°C (170 bis 200⁰F) variiert. Unter diesen Bedingungen wird kein trockenes Produkt gewonnen, und es wird lediglich das Innere des Trockners mit einem glasigen überzug versehen.

Beispiel 2

Man pumpt Fermentationsbrühen, die kein sichtbares Kristallwachstum zeigen und Natriumgluconat mit Feststoffgehalten im Bereich von 45 bis 55 % enthaltenen einer Menge von 300 bis 350 ml pro Minute in einen konischen Laboratoriumstrockner (Bowen) ein. Der Trockner, ist mit einer Zerstäuberscheibe versehen, wobei die der Scheibe zugeführte Luft variiert werden kann. Die Einlaßtemperatur der Luft beträgt etwa 204⁰C (400 ⁰F), während die Auslaßtemperatur der Luft etwa 93 ⁰C (200⁰F) beträgt. Man erhält kein trockenes Produkt, und auf der Innenseite des Trockners ergibt sich ein klebriger, harter, glasiger überzug.

Beispiel 3

Man führt eine Natriumgluconat enthaltende Beschickungsbrühe mit einem Feststoffgehalt von 60 % in einen Trockner (DeLaval Model 72-12) ein. Der Trockner ist mit einer Wirbelkammer (De-Lavan SA) mit einer 1,12 mm-öffnung (0,044 inch) ausgerüstet, und die Beschickung wird unter Verwendung einer Homogenisier-Förderpumpe mit Drücken von 141 bis 211 kg/cm² (2000 bis 3000 psi) in die Trocknerdüse gepumpt. Der pH-Wert der Beschickung wird durch Zugabe von Natriumhydroxyd auf pH-Werte von 6,0, 7,0, 8,0 und 8,5 eingestellt. Die Temperatur der eingeführten Luft beträgt etwa 191⁰C (375°F), während die Auslaßtemperatur der'Luft etwa 82°C (180⁰F) erreicht. Unter keinen Bedingungen

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erhält man ein trockenes Produkt. Das Innere des Trockners ist mit einem Überzug versehen und schwer zu reinigen.

Die obigen Beispiele 1, 2 und 3 erläutern die wenig zufriedenstellenden Ergebnisse, die bislang bei dem Versuch,Natriumgluconatlösungen durch Zerstäubungstrocknet zu trocknen, erhalten wurden.

Beispiel 4

Man überführt "Premier" Gluconat 60 (eine Mischung aus Gluconsäure und Natriumglüconat mit einem Feststoffgehalt von 60 %) durch Einstellen des pH-Wertes mit Natriumhydroxyd auf einen Wert von 7,0 in das Natriumsalz. Man beläßt die Brühe oder die Flüssigkeit über Nacht in dem Beschickungstank und kühlt unter Rühren. Am nächsten Morgen ist festzustellen, daß die Beschickungsbrühe eine große Menge kleiner Kristalle enthält. ,Die Kristallmischung wird dann unter Einhaltung der folgenden Bedingungen zerstäubungsgetrocknet:

Trockner-DeLava1 72-12

Duse-DeLavan-SA Wirbelkammer, 1,12 mm-öffnung (0,044 inch) Förderpumpe-DeLaval-Homogenisierförderpumpe Einlaßtemperatur 185°C (365°F)

Auslaßtemperatur 82⁰C (180⁰F)

Zerstäubungsdruck 141 bis 211 kg/cm^a (2000 bis 3000 psi)

Das Produkt läßt sich gut trocknen und kann direkt aus dem Zerstäubungstrockner entnommen werden. Man erhält ein feines weißes Pulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3,0 %. Wenn man das Pulver an der Atmosphäre sich abkühlen läßt, verliert es die Hauptmenge der Feuchtigkeit bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 %.

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Beispiel 5

Man kühlt eine aliquote Menge von 189 Liter (50 Gallons) einer Fermentationsbrühe, die Natriumgluconat mit einem Feststoffgehalt von 55 % enthält und einen pH-Wert von 6,6 aufweist, auf 29,4°C (85⁰F). Während des Kühlens treten in der Flüssigkeit kleine Kristalle auf, wobei man das Rühren der Aufschlämmung aufrechterhält. Je weiter die Temperatur abnimmt, um so stärker wird das Kristallwachstum. Diese Kristallaufschlämmung wird dann mit einem DeLaval-Zerstäubungstrockner getrocknet, der mit einer DeLavan-Düse versehen ist. Die Düsenöffnung beträgt 1,37 mm (0,054 inch), und es wird eine SB-Wirbelkammer verwendet. Die Betriebsbedingungen sind die folgenden:

Einlaßtemperatur 216°C (420⁰F)
Auslaßtemperatur 85°C (185⁰F)
Zerstäubungsdruck bis zu 281 kg/cm² (4000 psi)

Man erhält als Produkt getrocknetes Natriumgluconat. Beispiel 6

Man kristallisiert eine Natriumgluconat-enthaltende Fermentationsbrühe in dem Beschickungstank durch Kühlen auf etwa 32°C (90⁰F) und trocknet die Suspension, die einen Feststoffgehalt von etwa 60 % und einen pH-Wert von 6,6 aufweist, durch Zerstäubungstrocknung. Die Betriebsbedingungen sind die folgenden:

Lufteinlaßtemperätur 185 bis 191°C (365 bis 375°F) Luftauslaßtemperatur 79 bis 82⁰C (175 bis 180⁰F) Zerstäubungsdruck 141 kg/cm² (2000 psi)

Düse-DeLavan-1,37 mm (0,054 inch), SB-Wirbelkammer

Das Produkt läßt sich leicht trocknen und besitzt einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,5 %, der beim Kühlen an der Atmosphäre auf 0,5 % absinkt.

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Die in den Beispielen 4,5 und 6 beschriebenen Verfahrensweisen führen zu einem äußerst zufriedenstellenden Natriumgluconatprodukt, das ohne weiteres trocknet. Es ergeben sich jedoch gewisse Schwierigkeiten mit den verwendeten Homogenisier-Pörderpumpen dadurch, daß die Kristalle ein vollständiges Schließen der Ventile verhindern, was zu einer unregelmäßigen Zerstäubung führt. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wird in dem Trockner eine 0,953 mm (3/8 inch) Doppelfluiddüse installiert, und die Kristallaufschlämmungen mit Hilfe einer Pumpe mit variabler Förderleistung in die Düse eingepumpt. Die Ergebnisse der in dieser Weise durchgeführten Trocknung sind den folgenden vier Beispielen zu entnehmen.

Beispiel 7

Man bringt eine Natriumgluconatlösung (Fermentationsbrühe), die einen Feststoffgehalt im Bereich von 50 bis 60 % aufweist, in einen 379 1 Tank (100 gallon) ein und kühlt mit Hilfe von in den Kühlmantel eingeführtem Kühlwasser. Man rührt die Lösung kontinuierlich. Während des Kühlens der Lösung treten in der Lösung kleine Natriumgluconatkristalle auf. Nachdem die Aufschlämmung eine Temperatur von etwa 29 ⁰C (85°F) erreicht hat, wird sie in den Trockner gepumpt und durch Zerstäubungstrocknung getrocknet. Die Trocknerbedingungen sind die folgenden:

Druck der in die Düse eingeführten Luft 3,16 kg/cm^a (45 psi) Druck der in die Düse eingeführten Beschickung 2,11 kg/cm^a

(30 psi)

Lufteinlaßtemperatur 216⁰C (420⁰F) Luftauslaßtemperatur 107⁰C (225°F) pH-Wert der Beschickung 6 bis 7

Das Produkt läßt sich leicht trocknen und wird mit Hilfe eines pneumatischen Fördersystems entnommen, das am Boden der Haupttrockenkammer und der Zyklone angeordnet ist. Das Endprodukt

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ist schwach gefärbt, frei fließend und enthält 0,5 % Feuchtigkeit. Die Schüttdichte des losen Materials beträgt 0,69 g/l (43.2 pounds per foot³), während die Schüttdichte des verdichteten Materials 0,86 g/l (54 pounds per foot³) beträgt.

Beispiel 8

Man trocknet eine zweite aliquote Menge der Beschickung, die identisch mit der in Beispiel 7 verwendeten ist, unter den folgenden Bedingungen durch Zerstäubungstrocknung:

Druck der in die Düse eingeführten Luft 2,81 bis 3,16 kg/cm²

(40 bis 45 psi)

Druck der in die Düse eingeführten Beschickung _β 2,11 bis 2,46 kg/cm² (30 bis 35 psi)

Lufteinlaßtemperatur 204 ⁰C (400⁰F) Luftauslaßtemperatur 104⁰C (220⁰F) pH-Wert der Beschickung 6 bis 7

Sobald das Produkt zu trocknen beginnt,,führt man einen Teil des gemäß Beispiel 7 erhaltenen trockenen Produktes in die obere Seite der Haupttrockenkammer ein, so daß es vor Beendigung des- Trocknungsvorganges das feuchte zerstäubte Material berührt. Die Rückführung des trockenen Produktes ist etwa 15 % der Feststoffmenge in der zugeführten Beschickung äquivalent.

Das Produkt trocknet ohne Schwierigkeiten und wird über das pneumatische Fördersystem gesammelt. Das Endprodukt enthält 0,5 % Feuchtigkeit und zeigt eine Schüttdichte des losen Materials, von 0,69 g/l (43,2 pounds per foot³). Die Schüttdichte des verdichteten Materials beträgt 0,88 g/l (55,0 pounds per foot³).

Beispiel 9

Man neutralisiert eine aliquote Menge von 379 1 (100 gallon) Gluconsäure, die einen Feststoff gehalt von 60 % aufweist, mit einer

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- ίο -

50 %igen Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 6 bis 7, wodurch man Natriumgluconat erhält. Die Lösung wird auf unter 38⁰C (100 ⁰F) gekühlt, und es beginnen sich Kristalle zu bilden. Die Beschickungsaufschlämmung wird dann in den DeLaval-Zerstäubungstrockner gepumpt und unter den folgenden Bedingungen getrocknet:

Druck der in die Düse eingeführten Luft 2,11 bis 2,81 kg/cm²

(30 bis 40 psi)

Druck der in die Düse eingeführten Beschickung 1,41 bis 2,46

kg/cm² (20 - 35 psi)

Lufteinlaßtemperatur 199 bis. 216 ⁰C (390 bis 420⁰F) Luftauslaßtemperatur 88 bis 99°C (190 bis 210⁰F)

Man erhält ein feines, frei fließendes, schwach gefärbtes Produkt. Die während des Ansatzes bestimmten Feuchtigkeitsmengen betragen 0,0 %, 0,5 % und 1,2 %. Die Schüttdichte des Produktes beträgt in losem Zustand 0,70 g/l (43,5 pounds per foot³, und in verdichtetem Zustand 0,94 g/l (58,8 pounds per foot ³).

Beispiel 10

Man behandelt etwa 1135 1 (300 gallons) einer Natriumgluconat-Brühe mit einem Feststoffgehalt von 50 % wie folgt. Man kühlt die Brühe und gibt als Kristallisationskeim eine geringe Menge zerstäubungsgetrocknetes Natriumgluconat zu, um die Kristallisation zu beschleunigen. Nachdem die Kristallaufschlämmung eine Temperatur von 28,9 ⁰C (84⁰F) erreicht hat, fallen erhebliche Kristallmengen an, worauf die Aufschlämmung unter den folgenden Bedingungen zerstäubungsgetrocknet wird:

Druck der in die Düse eingeführten Luft 3,87 kg/cm² (55 psi) Druck der in die Düse eingeführten Beschickung 2,46 kg/cm² (35 psi)

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Lufteinlaßtemperatur 210⁰C (410⁰F)
Luftauslaßtemperatur 93°C (200⁰F)

Das Produkt läßt sich ohne weiteres trocknen und wird in Form eines schwach gefärbten, frei fließenden Pulvers gewonnen, das 0,5 % Feuchtigkeit aufweist. Die Schüttdichte des losen Materials beträgt 0,60 g/l (37,3 pounds per foot³) gegenüber 0,80 g/l (50,1 pounds per foot³), des verdichteten Materials.

Beispiel 11

Man impft eine Natriumgluconatlösung mit einem Feststoffgehalt von 45 % mit 22,7 kg (50 pounds) zuvor zerstäubungsgetrocknetem Natriumgluconat an und kühlt auf 32 ⁰C (90⁰F) ab. Das Kristallwachstum in der Aufschlämmung wird mit 5 Vol.-% bestimmt. Diese Beschickungsaufschlämmung wird in eine 9,53 mm (3/8 inch) DeLavan "Wirbelluft¹¹-Doppelfluiddüse gepumpt, die im Oberteil der Haupttrockenkammer eines Zerstäubungstrockners (DeLaval Model 60-20) angeordnet ist. Der Zerstäubungsluftdruck beträgt 3,16 kg/cm³ (45 psi) und der Druck der Beschickung 2,46 kg/cm² (35 psi). Anfänglich wird das Produkt bei einer Lufteinlaßtemperatur von 182°C (360⁰F) und einer Luftauslaßtemperatur von 93°C (200⁰F) getrocknet. Im Verlaufe der Durchführung des Verfahrens wird die Luftauslaßtemperatur um Inkremente von 2,78°C (5°F) gesteigert, und das Produkt wird unter den jeweiligen Bedingungen isoliert. Die Hauptmenge des Produktes wird aus dem unteren Teil der Haupttrockenkammer entnommen und zusammen mit dem Produkt des Zyklons mit Hilfe einer Luftförderanlage in eine Sacksammelanlage geführt. Das Produkt trocknet ohne Schwierigkeiten und das Siebprofil der drei Proben ergibt sich wie folgt:

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Luftauslaßtemperatur

	102 (215	⁰C ⁰F)	2437848
- 12 -
99°C (210⁰F)		107°C (225°F)

%-Satz des von einem Sieb mit 68,13 80,97 88,50

einer Maschenweite von 0,149 ran

(100 mesh) zurückgehaltenen Produktes

%-Satz des von einem Sieb mit ei- 26,68 18,28 7,31

ner Maschenweite von 0,074 mm
(200 mesh) zurückgehaltenen Produktes

%-Satz des durch ein Sieb mit einer 5,18 0,74 4,18

Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh)
hindurchdringenden Produktes

Feuchtigkeit, % 0,5 0,6 0,6

Schüttdichte des verdichteten Mate- 0,81 0,75 0,74

rials, g/l (lbs/ft³) (50,5) (46,5) (46,0)

Beispiel 12

Man trocknet Natriumgluconat-enthaltende Fermentationsbrühen unter Anwendung unterschiedlicher Kristallmengen als Kristallkeime in der Beschickungsbrühe. Sämtliche Produkte werden in einem Zerstäubungstrockner (DeLaval 60-20) getrocknet unter Verwendung einer 9,53 mm (3/8 inch)-Doppelfluiddüse und unter Einhaltung eines Luftzerstäubungsdruckes von 11,3 atü (45 psig). Sämtliche Produkte werden mit einer Luftauslaßtemperatur von 110 bis 116⁰C (230 bis 24O⁰F) getrocknet. Die bei diesen Ansätzen angewandte einzige Variable ist der Prozentsatz der Kristalle in der Beschickungsbrühe. Die erhaltenen Ergebnisse sind die folgenden:

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I t

■ I t III

	5	49,65	25,44	8,5
88	736	23,94	37,67	16,2
8		14,93	15,60	28,2
4	11,48	21,28	46,4
Ό,	0,3	0,7	0,6
ο,	0,74	0,80	0,95
46)	(46,2)	(50,0)	(59)

- 13 -

Kristallgehalt (Vol.-%) 5 % 10 % 20 % 30 %

>0,250 mm (+60 mesh)

>0,149 mm (+100 mesh)

^0,074 mm (+200 mesh)

<0,074 mm (-200 mesh) .
% H₂O

kg/1 (lbs/ft³)

Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie die Teilchengröße und die Schüttdichte unter Verwendung eines herkömmlichen Zerstäubungstrockners durch Steigerung der Keimentwicklung in der Beschickungsbrühe variiert werden können.

Die nach dem erfxndungsgemäßen Verfahren erhaltenen trockenen Gluconatprodukte besitzen sehr gute Färb- und Klarheits-Eigenschaften, die wie folgt bestimmt werden:

Man teilt die Fermentatxonsbrühe eines Tanks in zwei aliquote Anteile auf. Ein aliquoter Anteil wird durch Zerstäubungstrocknung und der andere durch Trommeltrocknen getrocknet. Die unter Einsatz dieser zwei verschiedenen Arten von üblichen Trocknern erhaltenen trockenen Produkte werden dann mit unterschiedlichen Konzentrationen in entionisiertem Wasser wieder aufgelöst. Dann werden die Farbe und die Klarheit der Lösungen nach dem folgenden Verfahren bestimmt:

Bestimmung der Farbe und der Klarheit der Lösung Prinzip

Die für die Untersuchung der Lösungen hinsichtlich der Färbung und der Klarheit optimale Wellenlänge für die Absorption des Lichtes aufgrund der Färbung beträgt 450 ΐημ. Die optimale Wellenlänge für die Lichtransmission durch eine gefärbte Lösung be-

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trägt 600 ΐημ. Wenn somit der Unterschied der Absorption zwischen 450. und 600 πιμ berechnet wird, kann daraus geschlossen werden, daß die Absorption lediglich eine Folge der Färbung ist. Eine Verminderung der prozentualen Transmission bei 600 πιμ ist überwiegend eine Folge der Lichtstreuung oder einer Trübung.

SpezialVorrichtung:

1. Spannungsregler

2. Beckman-Spektrophotometer, Modell B oder äquivalente Vorrichtung

3. Küvetten 2,0 cm χ 4,0 cm

Verfahrensweise:

Die Stromversorgung und die Lichtquelle sollten etwa 20 Minuten vor Beginn der Messungen eingeschaltet werden. Beim Einschalten des Instruments sollte die Empfindlichkeit auf "Stand by" eingestellt werden. Der Verschluß sollte geschlossen sein. Man bringt eine Wasser als Blindprobe enthaltende Küvette in die erste Halterung des Küvettenhalters ein. In die zweite Halterung bringt man eine Küvette, die eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von etwa 25 % enthält und stellt die Wellenlänge auf 450 πιμ ein. Dann bringt man die Empfindlichkeit auf einen Wert von 4, justiert das Instrument mit dem Dunkelstromknopf derart, daß sich eine Meßgerätable,sung (obere Skala) der Transmission von 0 % ergibt. Dann dreht man den Empfindlichkeitsknopf auf 1. Dann Überführt man den Probenhalter in die erste Stellung. Bei geschlossenem Spalt öffnet man den Verschluß und öffnet dann den Spalt, bis die Meßgerätablesung 100 % Transmission und 0 % Absorption anzeigt. Dann zieht man den Probenhalter bis zur letzten Rastenstellung heraus, liest den Verschluß ab, und schiebt den Probenhalter in die erste Kerbe zurück. Die Absorptionsablesung sollte wiederholt werden, wenn die Nadel des Anzeigegerätes während dieser Ablesung schwankt. Man verändert die Wellenlänge auf 600 π\μ und wiederholt

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das Verfahren in der Weise, wie es für die Wellenlänge von 450 ΐημ beschrieben wurde. Zusätzlich zu der Ablesung der Absorption bei dieser Wellenlänge liest man die prozentuale Transmission (auf der oberen Skala) ab.

Berechnungen: · ,

Der Farbindex ist als die Färbung definiert, die bei 450 ΐημ-durch 1 cm der Lösung absorbiert wird.

_ , . ' _ P.D. bei 450 πιμ - P.D. bei 600 ΐημ χ 1000 Faromaex - _{4 cm Küvette x} Feststoffgehalt in g/ml

Die prozentuale Klarheit ist der Prozentsatz des Lichtes (600 ΐημ) , der durch 1 cm der Lösung dringt.

Prozentuale Klarheit = Vergleich der Färbung und der Klarheit von Natriumgluconatprodukt

Konzentration	10	in g/ Färbung	zerstäubungs- getrocknet	Klarheit	92
100 ml	20	tronmelge- trocknet	12,5	tronmelge- zerstäubungs- trocknet getrocknet	88
30	13,8	12,5	88	86
40	13,8	11,7	74	83
50	13,3	10,6	68	83
12,5	5,0	72 ,
11,5		71

Die Werte verdeutlichen, daß das durch Zerstäubungstrocknung getrocknete Produkt eine geringere Färbung und eine überlegene Klarheit aufweist, was der verwendeten Trockenmethode zuzuschreiben ist.

Dann werden die Helligkeitswerte der durch Zerstäubungstrocknung und durch Trommeltrocknen erhaltenen getrockneten Produkte dadurch bestimmt, daß man zwei gehäufte Teelöffel der Produkte in das um-

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gedrehte Oberteil einer Petri-Schale (100 χ 15 mm) einbringt. Dann wird der Boden in umgedrehtem Zustand mit ausreichendem Druck auf das Gluconat aufgedrückt, um eine relativ glatte Oberfläche zu bilden. Dann wird das Reflektionsvermögen mit Hilfe eines Reflektionsmeßgerätes (Photovolt Modell 610 mit Search Unit 610-W) bestimmt. Die Vorrichtung wird nach den Vorschriften des Herstellers (vgl. die Veröffentlichung Nr. 650 "Instructions for Reflection Tests")geeicht. Die mit Hilfe dieses Instruments erhaltenen Werte geben einen Hinweis auf das Reflektionsvermögen des Materials für blaues Licht (450 bis 460 πιμ) und basieren auf einem Magnesiumoxyd-Standard von 100 %.

Helligkeitswerte von Natriumgluconat-Proben

	Reflektionswert	trommelgetrocknet
Probe Nr.	zerstäubungsge- trocknet
A	76,76	62,62
B		69,70
C	75,76	64,65
D	75,75	51,53
E	66,67

Wenn man eine Probe des zerstäubungsgetrockneten Produktes untersucht und mit einer Probe des im Handel erhältlichen kristallinen Produktes vergleicht, so ergeben sich identische Reflektionswerte von 76.

Natrium- oder Kalium-Gluconate werden in der Industrie als Chelatbildner oder Komplexbildner für Metallionen, insbesondere in alkalischen Lösungen, eingesetzt. Hierfür stellen die Gluconate einen der Hauptbestandteile dar, der zur Formulierung von industriellen Reinigungsprodukten verwendet wird. Diese Produkte werden in der Milchindustrie und der sich mit alkoholfreien Getränken befassenden Industrie für das Waschen von Flaschen, zum Entrosten und zum Entfernen von Kesselstein, oder z. B. zum Reinigen vonBoilern oder

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Heizkörpern, zur Verhinderung der Bildung von Rostflecken bei der Herstellung von Papier- und Textil-Produkten und als Bestandteil von Reinigungslösungen für Nahrungsmittelfabriken verwendet. Andere Anwendungsformen in diesem Zusammenhang sind das Reinigen von Metallen vor dem Plattieren',Lackieren oder anderen Beschichtungsverfahren.

Aus dem obigen Ausführungen geht hervor, daß, im Gegensatz zu dem Wissen der Fachwelt, Natriumgluconatlösungen mit Erfolg durch Zerstäubungstrocknung getrocknet werden können. Die Erfindung ermöglicht es aus Fermentationsbrtihen direkt Natriumoder Kalium-Gluconate in Form eines trockenen, frei fließenden Produktes mit guter Farbe zu gewinnen. Das Verfahren ist einfach und benötigt nicht die verschiedenen Kristallisiereinrichtungen, Zentrifugen, Mahlwerke, Siebeinrichtungen und dig., die normalerweise bei den herkömmlichen Verfahren erforderlich sind.

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Claims

- 18 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallgluconaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine kristallhaltige Lösung eines Alkalimetallgluconats durch Zerstäubungstrocknung getrocknet und ein im wesentliches trockenes Alkalimetallgluconat isoliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalimetallgluconat Natriumgluconat gewinnt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalimetallgluconat Kaliumgluconat gewinnt.

4. Verfahren Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristallhaltige Alkalimetallgluconatlösung Kristalle in ei-.ner Menge von etwa 5 bis etwa 50 Vol.-% enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristallhaltige Alkalimetallgluconatlösung Kristalle in einer Menge von etwa 20 bis etwa 30 Vol.-% enthält.

6. Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallgluconatsalzen durch Fermentieren von Glucose mit Mikroorganismen zur Bildung von Gluconsäure und Umwandeln der in dieser Weise gebildeten Gluconsäure durch Neutralisation mit einer Alkalimetallbase in das Salz, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Kristallwachstums in der ein Alkalimetallgluconat enthaltenden Fermentationsbrühe bewirkt und die kristallhaltige Fermentationsbrühe durch Zerstäubungstrocknung getrocknet wird.

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