DE2518543C2

DE2518543C2 - Verfahren zur Herstellung eines hydratisierten Monocalciumphosphats

Info

Publication number: DE2518543C2
Application number: DE2518543A
Authority: DE
Inventors: Wayne John New City N.Y. Belfanz; Robert Edward Nashville Tenn. Benjamin; Thomas Eugene Edging
Original assignee: Stauffer Chemical Co
Current assignee: Stauffer Chemical Co
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS50150698A; US3954939A; IL47034A; GB1509798A; BE829227A; JPS5857364B2; ZA752293B; DE2518543A1; FR2272030B1; FR2272030A1; CA1049746A; NL7505959A; IT1035776B; IL47034A0

Description

Die Erfi&dang betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydratisierten Monocaiciumphosphat mit verminderter Backneigung aus einem Monocaiciumphosphat mit einem Glühverlust von etwa 14 bis weniger als 17 Gewichtsprozent bei 800⁰C

Wasserfreies Monocaiciumphosphat ist ein bekanntes Mittel, das als saures Backhilfsmittel bei Anwendungszwecken geeignet ist, wo es auf eine verzögerte oder sekundäre Freisetzung von Kohlendioxid ankommt Wasserfreies Monocaiciumphosphat hat einen theoretischen Glühverlust bei 800⁰C von 15,4%. Handelsübliches wasserfreies Monocalciumphocphat hat gewöhnlich einen Glühverlust bei 800⁰C von etwa 14 bis etwa 15,5%. Auch Monocalciumphosphat-monohydrat ist ein bekanntes Mittel, das als saures Backhilfsmittel für Backpulver und seib3taufgehende Mr.hlmassen geeignet ist Dieses Material ist deswegen besonders gut geeignet, weil es während des Backprozesses eine relativ schnelle Freisetzung von Kohlendioxid ergibt. Monocaiciumphosphat-nionohydrat hat einen Glühverlust von 20,5%. Handelsübliches Material hat gewöhnlich einen Glühverlust von etwa 20,0 bis etwa 21,5%.

Obgleich das Produlc* Mono ilciurnphosphat-monohydrat weit verwendet wird, hat es doch den Nachteil, daß es bei der Lagerung sich stark zusammenbackt bzw. verklumpt Es ist daher üblich, in das Produkt Zusatzstoffe einzuarbeiten, um die Klumpen jldung in Beuteln, bei der Lagerung oder beim Aussetzen an eine feuchte Atmosphäre zu verhindern. So sind schon Konditionierungsmittel, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 1913 796,32 44 478,32 73 960 und 36 78 883 beschrieben werden, entwickelt worden, um ein Zusammenbakken des Monocalciumphosphat-monohydrats während der Lagerung zu verhindern.

Bei einer weiteren Methode zur Verbesserung der Zusammenbackungseigenschaften und der Fließeigenschaften von Monocalciumphosphat-monohydrat sieht man ein Vermählen der nassen Kristine vor dem Trocknen vor. Dieses Verfahren verbessert zwar die Eigenschaften des Mittels, erfordert aber eine sorgfältige Kontrolle und eine starke Wartung bei einem niedrigen Durchsatz.

Aus der DE-AS17 92185 ist fernerhin die Herstellung von granulierten, frei rieselfähigen Calciumphosphaten aus unter anderem gebranntem Kalt und Phosphorsäure bei Temperaturen von 30 bis 150⁰C bekannt. Dieses Calciumphosphat kann entweder gereift oder getrocknet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines hydratisierten Monocalciumphosphats mit verminderter Backneigung zur Verfügung zu stellen, welches ohne Zugabe von Zusatzstoffen durchführbar ist und das ein Monocalciumphosphatprodukt liefert, das die rasche Kohlendioxidfreisetzung von Monocalciumphosphat-monohydrat besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß man das Monocaiciumphosphat unter inniger Berührung mit Wasser auf einen Glühverlust von 17 bis 21,5 Gewichtsprozent hydratisiert und den Gehalt an freiem Wasser auf höchstens 1 Gewichtsprozent reduziert. Von dem Verfahren gemäß der oben erwähnten DE-AS 1792 185 unterscheidet sich das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren bereits von Monocaiciumphosphat ausgeht, welches bei speziellen Bedingungen und in speziellen Mengenverhältnissen mit Wasser behandelt wird. Die Erfindung wird anhand des beigefügten Fließschemas näher erläutert, welches ein Verfahren zur Herstelle lung von hydratisierten Monocalciumphosphatzusammensetzungen darstellt

h 55 Wie aus dem Fließschema ersichtlich wird, geht man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so vor, daß man

ψ ein Monocaiciumphosphat mit einem Glühverlust von 14 bis wenigere als 17%, vorzugsweise etwa 15 bis etwa

J| 16,5%, vorsieht, mit dem Monocaiciumphosphat Wasser vermischt und das Wasser mit dem Monocalciumphos-

phat in Berührung läßt, damit eine Zusammensetzung mit einem Glühverlust yop. 17 bis 21,5%, vorzugsweise

W 18,7 bis 20,5%, erhalten wird, und daß man erforderlichenfalls das Material bei einer Temperatur im Bereich von

p 60 etwa 55 bis etwa 95° C trocknet, um den Gehaltan freiem Wasser bzw. freier Feuchtigkeit auf weniger als etwa

;·! 1% und vorzugsweise weniger als etwa 0,5% zu verringern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in mehreren

Behandlungszonen oder im aufeinanderfolgenden Betrieb, der in einer Zone erfolgt, durchgeführt werden. ..:· Der prozentuale Glühverlust bezieht sich hierin auf den Gewichtsverlust einer 1 Stunde bei 75°C getrockne-

$ ten Probe beim einstündigen Erhitzen auf 800⁰C, dividiert durch das Gewicht der bei 75° C getrockneten, ur-

ύ' 65 sprünglichen Probe und mit 100 multipliziert. Der prozentuale Gehalt an freiem Wasser ist der Gewichtsverlust

einer Probe bei einstündigem Trocknen bei 75⁰C, dividiert durch das Anfangsgewicht der Probe und mit 100 f; multipliziert. Die speziellen Bereiche des prozentualen Glühverlustes und des prozentualen Gehalts an freiem

U Wasser sind für die verminderten Zusammenbackungseigenschaften des crfindungsgemiiß hergestellten Pro-

duktes kritisch.

Monocalciumphosphat/.usammcnselzungen mit einem Glühverlust von 14 bis weniger als 17% können durch bekannte Verfahren hergestellt werden. So wird in der US-PS 2160 700 beschrieben, daß wasserfreies Monocalciumphosphal durch Kristallisation aus einer sauren Lösung hergestellt werden kann. In der US-PS 2160700 wird auch ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von kristallinem, wasserfreiem Monocalciumphosphat beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein geringer Überschuß von gebranntem Kalk zu einer relativ konzentrierten Phosphorsäurelösung gegeben, um spontan eine Reaktionstemperatur von mehr als 140⁰C zu ergeben. Die Temperatur wird nun in einem Bereich νοη oberhalb 140⁰C, jedoch unterhalb der Temperatur kontrolliert, || bei welcher sich erhebliche Mengen an Pyrophosphat bilden. Die Temperatur wird gewöhnlich durch die

Ig Geschwindigkeit der Kalkzugabe kontrolliert; die Reaktion wird weitergeführt, bis eine im wesentlichen trock-

fe ene Masse von festem, wasserfreiem Monocalciumphosphat erhalten worden ist.

0. Monocalciumphosphatzusammensetzungen mit einem Glühverlust von 14 bis weniger als 17% können auch

|f in der Weise hergestellt werden, daß man Monocalciumphosphat-monohydrat durch Eindampfen von Wasser

H aus einer Lösung von Monocalciumphosphat, durch Sprühtrocknen einer Lösung oder einer Aufschlämmung

ρ von Monocalciumphosphat oder durch Kristallisation aus der Lösung herstellt. Das nach den obigen Verfahren

gg hergestellte Monocalciumphosphat-monohydrat hat gewöhnlich einen Glühverlust von etwa 20 bis 21,5%. Das

p Monocaiciumphosphatmonohydrat wird sodann über eine genügende Zeitspanne auf eine Temperatur erhitzt,

!| die oberhalb etwa 95°C, jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der erhebliche Mengen an Pyrophosphat

§x gebildet werden, daß eine Monocalciumphosphatzusammensctzung mit einem Glühverlust vor 14 bis weniger

p als 17%, vorzugsweise etwa 15 bis io,5%, erhalten wird. Das monocalciuiuphosphat-njor.ohydiäi! wird Vorzugs-

gj weise auf eine Temperatur im Bereich von tiwa 110 bis etwa 180⁰C, am meisten bevorzugt von etwa 130 bis etwa

•p| 160⁰C, erhitzt, bis eine Zusammensetzung mit dem erforderlichen Glühverlust gebildet wird.

|g Verfahren zur Herstellung von Monocalciumphosphatzusammensetzungen mit einem Glühverlust von eiwa

P 14 bis weniger als 17% sind dem Fachmann geläufig. Monocalciurrvohosphat wird nach der folgenden Gleichung

0. hergestellt:

rf CaO+ 2H₃PO₄ > Ca(H₂POj)₂ + H₂O

|1 Monocalciumphosphat, das nach technischen Verfahren hergestellt wird, enthält gewöhnlich geringe Mengen

Ρ? von Dicalciumphosphat. Das technische Produkt kann vorteilhafterweise durch das Verfahren der vorliegenden

\x Erfindung hydratisiert werden.

P Wasser wird mit der Monocalciumphosphatzusammensetzung vermischt und mit der Zusammensetzung über

I': eine genügende Zeitspanne in Berührung belassen, daß der Glühverlust auf 17 bis 21,5% ansteigen kann. Bei

if niedrigeren Temperaturen, d. h. im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis etwa 40⁰C, ist die Hydratisie-

S;' rungsgeschwindigkeit relativ gering. Es wird daher bevorzugt, das Wasser mit dem wasserfreien Monocalcium-

f phosphat bei Temperaturen von etwa 40 bis etwa 95° C, mehr bevorzugt von etwa 50 bis etwa 85° C, in Berührung

::■ zu bringen. Bei niedrigeren Temperaturen findet zwar eine Umsetzung zwischen dem Wasser und dem Mono-

i calciumphosphat statt, doch ist die Geschwindigkeit relativ gering, und es können ausgedehnte Berührungszeitspannen erforderlich sein. Bei Temperaturen von oberhalb etwa 95 C ist der Dampfdruck des Wassers hoch und das Monocalciumphosphat-monohydrat neigt dazu, in die wasserfreie Form zurückzukehren. Es wird daher ■;.·; bevorzugt, die Monocalciumphosphatzusammensetzung mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 40 bis etwa

•" 95°C in Berührung zu bringen. Höhere Temperaturen können jedoch angewendet werden, wenn die Hydratisierung bei erhöhtem Druck erfolgt.

Der Zeitraum, der erforderlich ist, daß sich eine Monocalciumphosphatzusammenselzung mit einem Glühverlust von 17 bis 21,5% durch Berührung von Wasser mit der Monocalciumphosphalzusammensetzung mit einem Glühverlust von 14 bis weniger als 17% bildet, hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom Anfangsglühverlust der Zusammensetzung ab.

\ Allgemein können bei höheren Temperaturen schon Kontaktzeiten von nur 2 Minuten eine geeignete Zusam-

\:; mensetzung ergeben. Bei Raumtemperatur können so lange Kontaktzeiten wie 4 Tage erforderlich sein. Beim

• bevorzugten Temperaturbereich sind Kontaktzeiten von etwa 3 Minuten bis etwa 1 Stunde erforderlich, um eine

geeignete Zusammensetzung zu ergeben.

Das Wasser wird direkt in die Zusammensetzung eingeführt und relativ gleichförmig durch die Zusammensetzung hindurch verteilt. Das Wasser kann direkt zu dem heißpi Material zugegeben werden oder es kann mit ; einer kalten Zusammensetzung vermischt werden. Es wird bevorzugt, das Wasser mit einer Zusammenset-

■.,'< zung von einer Temperatur von etwa 50 bis 180° C, am meisten bevorzugt mi! f.iner Zusammensetzung von einer

: Temperatur von 75 bis 140⁰C, in Berührung zu bringen. Heißes oder kaltes Wasser kann mitderZusanimenset-

zung vermischt werden. Bei den höheren Temperaturen im genannten Rereich wird gewöhnlich Wasser von Ϊ: Umgebungstemperatur mit der Monocalciumphosphatzusammensetzung vermischt.

'■-: Das Wasser setzt sich mit dem im wesentlichen wasserfreien Material unt.r Bildung einer Monocalciumphos-

phatzusammensetzung mit einem Glühvcrlust von 17 bis 21,5% um. Die Menge des in die Monocalciumphos- 'j. phat/.usammensctzung mit einem Glühverlust von 14 bis weniger als 17% eingeführten Wassers wird so errech-

net, daß sie ausreichend ist, um den Glühverlust der Zusammensetzung aufl 7 bis 21,5% zu erhöhen. Gewöhnlich wird ein Ausgleich für Wasser, das bei der Verminderung der Temperatur einer heißen Zusammensetzung verlorengegangen ist, und für Wasser, das als Dampfan die Luft, mit der die Zusammensetzung in Berührung gebracht worden ist, verlorengegangen ist, ivemacht. Ks sollte kein großer Ül«;rsehu!3 an Wasser über diejenige , Menge verwendet werden, die erforderlich ist, um der· Glühverlust in den erforderlichen Bereich zu bringen, da der Gehalt an freiem Wasser des !Endproduktes auf weniger als 1% gebracht werden muß.

Hs ist gewöhnlich nicht möglich, das gesamte, in die Zusammensetzung eingerührte Wasser vollständig umzusetzen. Hin Teil des Wassers bleibt gewöhnlich in Form von freiem Wasser nicht kombiniert zurück. Der Gehalt

an freiem Wasser wird in der Weise gemessen, daß man das Monocaleiumphosphat 1 Stunde bei 75°C trocknet. Der beim einstündigen Trocknen bei 75° C erhaltene Gewichtsverlust, dividiert durch das Anfangsgewicht und mit 100 multipliziert, wird als der prozentuale Gehalt an freiem Wasser notiert.

Der prozentuale Gehalt an freiem Wasser muß unterhalb 1% liegen und soll vorzugsweise unterhalb 0,5% lie-

gen. Der prozentuale Gehalt an freiem Wasser, der in der Monocalciumphospruatzusammensetzung toleriert

werden kann und der immer noch ein Material mit erheblich verminderten Zusammenbackungseigenschaften ergibt, hängt von dem prozentualen Glühverlust des fertigen Produktes ab. Ein Glühverlust im Bereich von 19 bis 20% und ein Gehalt an freiem Wasser von bis zu 1% kann toleriert werden, wobei immer noch ein Material mit verminderten Zusammenbackungseigenschaften erhalten wird. Bei einem Glühverlust von 17 bis 19% und

ίο 20 bis 21,5% muß der Gehalt an freiem Wasser unterhalb etwa 0,5% liegen, um ein Material zu ergeben, das erheblich verminderte Zusammenbackungseigenschaften besitzt. Hierin sind, wenn nicht anders angegeben,

alle Prozentangaben und Teile auf das Gewicht bezogen.

Die Monocalciumphosphalzusammensetzung kann, während sie sich in Berührung mit dem Wasser befindet, einige leicht agglomerierte Klumpen bilden, die jedoch durch ein mildes Rühren bzw. Schlagen, Mischen oder andere Maßnahmen, um leicht agglomerierte Materialien aufzubrechen, leicht !gebrochen werden können. Wenn einmal die Agglomerate aus der Zusammensetzung eliminiert worden sind, dann hat die Zusammensetzung erheblich verminderte Zusammenbackungseigenschaften.

Wasser kann in die Monocalciumphosphatzusammensetzung mit einem Glühvcrlust von 14 bis weniger als 17% durch Einrichtungen bzw. Maßnahmen eingeführt werden, die geeignet sind, um eine Flüssigkeit in einer Masse von festen Materialien gleichmäßig zu dispergieren. Mischvorrichtungen für Flüssigkeiten und Feststoffe wie Mischtrommeln, Zick-Zack-Mischer, Bandmischer, Rotationstrommeln mit Sprüheinrichtungen und Kneadermaster-Maschinen sind geeignet, um das Wasser mit der Monocalciumphosphatzusammensetzung zu vermischen.

Das Material kann auch durch Kontakt mit Wasser in einem Wirbelschichtbett; hydratisiert werden. Das Bett kann durch ein Gemisch aus warmen Wasserdampf und Luft durchbewegt werden. Die bevorzugte Methode besteht darin, flüssiges Wasser direkt in das durchbewegte Bett ves Materials einzuleiten.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1 Herstellung von Monocalciumphosphat mit einem Glühverlust von 14 bis weniger als 17%

Zu 5 Gew.-Teilen P₂Os einer 80%igen für Nahrungsmittelzwecke geeigneten Phosphorsäure mit i00°C in einem Reaktionsgefäß werden unter Rühren 2 Teile CaO gegeben. Der gelöschte Kalk wird mit einer großen Geschwindigkeit zugesetzt, bis die Temperatur des Gemisches 160° C erreicht. Die Geschwindigkeit der Kalkzugabe wird sodann so kontrolliert, daß die Temperatur des Reaktionsgemiüches bei 150 bis 180° C gehalten wird, bis der gesamte Kalk zugesetzt worden ist. Die Reaktionswärme verdampft das die Phosphorsäure begleitende Wasser und das Wasser, welches bei der Reaktion gebildet wird. Es wird ein trockenes, fließendes, im wesentlichen wasserfreies Calciumphosphat mit einem Glühverlust bei 800⁰C von 15,7% von

40 erhalten.

Beispiel 2 Wie in Beispiel 1 wird ein Monocalciumphosphat mit einem Glühverlust von 15,5% hergestellt. Dieses Material wird auf 107° C abkühlen gelassen. Auf ein durchbewegtes Bett von 25 Gew.-Teilen des Monocalcium-

phosphats werden im Verlauf von 12 Minuten 3 Gew.-Teile Wasser aufgesprüht. Das Durchbewegen wird weitere 18 Minuten fortgeführt, nachdem das Wasser zu dem durchbewegten Bett des Materials zugegeben worden ist Nach 9 Minuten, 15 Minuten und 30 Minuten werden Proben entnommen und die Temperatur des

Betts wird während dieser Zeitspanne überwacht. Die enthaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I zusammen- SO gestellt. Tabelle I

Zeit	Zuge	BeIl-	Glüh	Freies	Backgeschwindigkeit (ecm an CO2)	Neutrali
min	setztes	temp.	verlust	Wasser		sationswert
	Wasser
	Teile	⁰C	%	%	1 min 2 min 3 min 4 min

0 - 107 15,5 ------

6 1,5 95 -------

9 las 88 18,9 \2 122 122 132 139

Ende des Sprühens:

12 3,0 84 - - - - - - -

15 - 78 20,2 1,7 131 131 135 138

30 - - 20,1 1,0 136 136 138 140 83,6

Die Buckgeschwindigkeit wird als diejenige Kohlendioxidmenge ermittelt, die als Funktion der Zeit von der Zugabe von 0,7 g Monocalziumphosphat zu 10 ecm einer Natriumbicarbonatlösung freigesetzt wird, welche genügend Natrumbicarbonat enthält, daß 200 ecm Kohlendioxid entwickelt werden.

Der Neutralisationswert wird in der Weise bestimmt, daß man 840 mg des Materials in 24 mi kaltem Wasser suspendiert. Das Gemisch wird gerührt und mit 90 ml 0,1 n-Natriumhydroxidlösung versetzt. Das Gemisch wird S genau in 2 Minuten zum Sieden gebracht und 1 Minute lang am Sieden gehalten. Das heiße Gemisch wird soaVrm bis zum Phenolphthaleinendpunkt mit 0,2 η-Salzsäure titriert. Der Neutralisationswert errechnet sich als Teile NaHCO₃, die 100 Teilen der Probe äquivalent sind.

Der Versuch zeigt, daß die Hydratisierungsgeschwindigkeit von Monocalciumphosphat in Gegenwart von Wasser bei erhöhten Temperaturen groß int. Dieses Beispiel zeigt weiterhin, daß die hydratisierte Monocalcium- ίο Phosphatzusammensetzung die raschen Kohlendioxid-Freisetzungseigenschaften von Monocalciumphosphatmonohydrat besitzt. Das Produkt hat erheblich verminderte Zusammenbackungseigenschaften.

Beispiel 3 Hydratisierung in einem Patterson-Kelly-Doppelschalenmischer

Bei diesen Versuchen wird ein 9,i-Liier-raiiersun-Kciiy-V-Döppci5chäicnrfiisciicf mit einer isolierten Schäle verwendet, der mit einem Standard-Flüssigkeitsdispergierungsring und einer Intensivierungsstange versehen ist. Bei jedem Versuch werden 6,35 kg einer Monocalciumphosphatzusammensetzung mit einem Glühverlust von 15,6%, hergestellt nach dem Verfahren des Beispiels 1, in den genannten Mischer mit einer Temperatur von 25°C eingeleitet. Zu dem rotierenden V-Mischer werden im Verlauf von 20 Minuten variierende Mengen an Wasser mit Raumtemperatur eingegeben. Die Wassermenge wird so variiert, daß ein Glühverlustbereich im Produkt von 15,8 bis 20,3% erhalten wird.

Nach der Zugabe von Wasser wird der Inhalt weitere 5 Minuten lang sich unter Betrieb der Intensivierungsstange vermischen gelassen. Der Mischer wird geöffnet und Wandablagerungen werden gegebenenfalls entfernt. Nach dem Aufbrechen der Ablagerungen wird der Inhalt weitere 5 Minuten lang vermischt.

Die Temperaturdes Inhalts des V-Mischers steigt während der Zugabe von Wasser aufgrund der Hydratationswärme an. Beim Versuch 3 beträgt die Endtemperatur des Gemisches 68° C. Die Endtemperatur des Gemisches beim Versuch 4 beträgt 82°C. Die Tests hinsichtlich des Glühverlustes, des freien Wassers, der Backgeschwindigkeit und der Verdichtung werden mit den Endzusammensetzungen vorgenommen. Weiterhin werden Proben von Versuch 4 und Versuch 5 auf einen Gehalt an freiem Wasser von 0,1% getrocknet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle II zusammengestellt.

Die Backgeschwindigkeit wird nach der Krapfenmethode gemessen. Bei der Krapfenmethode geht man so vor, daß man sorgfältig 1,07 g der betreffenden Probe mit 0,75 g Backsoda und 73,5 g Krapfenmehl vermischt. Sodann wird dss Gsmisch in sin geschlossenes, gerührtes Ge-iaß gegeben und es werden rasch 43 ecm Wasser von 27° C zugeführt. Die Entwicklung von CO₂, das abgegeben wird, wenn sich das saure Backhilfsmittel und die Soda miteinander umsetzen, wird als Funktion der Zeit aufgenommen.

Bei einem handelsüblichen Monocalciumphosphat-monohydrat ist eine lOminütige Backgeschwindigkeit mit 120 bis 136 ecm CO2 annehmbar.

Das Zusammenbacken bzw. das Verklumpen unter Verdichtung wird in der Weise bestimmt, daß man 0,097-kg-Portionen der durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,105 mm hindurchgehenden Fraktion des Produkts in mehrwändige, wasserdichte Beutel einbringt, die Beutel verschließt und auf die Beutel ein Gewicht bringt, das drei Reihen von Paletten äquivalent ist. Nach 26 Tagen werden die Beutel geöffnet und der Zusammenbackungsgrad wird bestimmt, in Tabelle II wird der Zustand des Materials nach dem Verdichtungstest angegeben.

Die Entfernung von freiem Wasser auf 0,1% ergibt eine Monocalciumphosphatzusammenseizung, die kein Anzeichen eines Zusammenbackens zeigt. Dies ist bei einem solchen Materialtyp ein ausgezeichnetes Ergebnis.

Der Versuch R-5 zeigt an, daß eine Zusammensetzung mit einem Glühverlust von 20,3% und einem Gehalt an freiem Wasser von 1% stark zusammenklumpt, daß aber beim Verringern des Gehalts an freiem Wasser auf 0,1% die Zusammensetzung sich beim Verdichtungstest ausgezeichnet verhält. Jedoch zeigen die Versuch R-3 und R-4, daß, wenn die Zusammensetzung einen Glühverlust von 18,6 oder 19,1% besitzt, ein Gehalt an freiem Wasser von 0,8 und 0,7% für die Zusammenbackungseigenschaften der Zusammensetzung nicht nachteilig ist.

■ ^;5ϊ ■£%*-?- 255' :'3

Tabelle II Physikalische Eigenschaften und Backeigenschaften von Monocalciumphosphat als Funktion des Hydratationsgrades

Beschickung

15,6

-

Hydrationsgrades

-

R-2

R-3

-

18,6

-

R-4

R-5

Bei 75° C getrocknet
R-4 R-5

-

—

keine

Ui

-

0,2

-

R-I

11,4

fr,35

6,35

0,7

-

6,35

-

—

_t

Beschickung (kg)

-

0,2

-

6,35

82,0

0,23

0,05

-

0,37

0,53

-

20,2

OO

Wasser (kg)

-

0,11

16,7

-

19,1

20,3

18,9

—

0,1

U>

Glühverlust des Produktes (%)

-

15,8

0,8

-

0,8

1,0

0,1

-

—

freies Wasser (%)

80

0,7

112

0,05

-

0,02

0,05

0,Cl

—

freie Säure (%)

0,04

146

Siebanalyse

—

auf einem Sieb mit einer

102

129

121

-

lichten Maschenweite

150

schwer

8,3

145

8,9

11,6

142

—

von 0,250 mm,%

4,1

aufzubrechen

1,6

2,0

2,4

-0,250 mm +0,177 mm

1,2

1,9

1,5

2,5

-0,177 mm +0,149 mm

-

1,7

16

3,6

frei fließend

3,7

4,6

128

-0,149 mm +0,105 mm

8,3

8,8

10,6

143

-0,105 mm +0,074 mm

77,0

75,6

69,0

-0,074 mm

-

mittel

0,5

Backgeschwindigkeit

frei fließend frei fließend

(Krapfenmethode)

124

127

126

2 min (can an CO₂)

148

weich

145

143

10 min (ecm an CO₂)

keine

Beutelverdichtungstest

(26 Tage)

Beutel muß

frei fließend

muß auf

Fließfähigkeit aus dem Beutel

geschüttelt

gebrochen

werden

7

2,5

42

Klumpen (aus einem Sieb mit

einer lichten Maschenweite

von 0,84 mm), Gew.-%

weich

mittel

Härte der Klumpen

Beispiel 4 Hydratationsgeschwindigkeit in Beziehung zur Temperatur

Es wird eine Versuchsreihe durchgeführt, um den Einfluß der Temperatur auf die HydratationsReschwinäig- S keil zu bestimmen. Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wird eine Monocalciumphosphatzusammensetzung hergestellt. 4,54 kg-Portionen der Zusammensetzung mit einer Schüttdichte von 1,12140 g/ccm werden in einen isolierten 9,1-Liter-Patterson-Kelly-Mischer eingebracht, der mit einer Intensivierungsstange und einem Wasserzugabering versehen ist. Die Monocalciumphosphatzusammensetzung wird vor jedem Versuch in einem Ofen auf die Versuchstemperatur vorerhitzt. Das Wasser wird in 2 oder 3 Minuten zugesetzt, gefolgt durch ein to einminütiges Nachmischen. Von dem Material wird eine Probe abgenommen, und die Intensivierungsstange und die Trommelwirkung werden weitere 10 Minuten weitergeführt. Während dieses Zeitraums werden die Wände des V-Mischers leicht angestochen, um einen AufstjHi von Wandablagerungen zu verhindern. Die weitere Hydratisierung als Funktion der Zeit wird in der Weise bestimmt, daß man das Material in einem Ofen von SO⁰C oder bei Raumtemperatur auf einem Tablett hält. Die Tabletts enthalten etwa 5,08 cm Material und sie 15 werden abgedeckt, jedoch nicht abgeschlossen. Die Testergebnisse sind in Tabelle III gezeigt.

Die Tabelle III zeigt, daß die Hydratisierungsgeschwindigkeit bei Temperaturen oberhalb etwa 5O⁰C groß ist. Die Tabeiie zeigt auch, daß die Zugäbe von Wasser die Temperatur des Materials erhtbüch verringert, wenn die Temperatur des Ausgangsmaterials oberhalb etwa 90⁰C liegt. Die Tabelle zeigt auch, daß die Hydratisierungsgeschwindigkeit relativ gering ist, wenn das Material bei Raumtemperatur gehalten wird. Die Tabelle zeigt 20 schließlich, daß bei dem Verfahren Materialien mit einem Glühverlust von zwischen etwa 15 und 16,5% als Ausgangsmaterialien verwendet werden können.

I Tabelle

III - Teil A

Beschickung
kg GV %

15,1

2,8

Temp. ⁰C

Wasser
zugeg.
Menge
cm²

Temp. ⁰C

Zugabe
zeit min

2,2

19,3

Nach
Temp

1 minUtigem
⁰C fr. W.

Nachmischen
% GV²)

1,6

19,5

Schütt
dichte
g/cm²

Nach
Temp

lOminUtigem
⁰C fr. W.

1,5

19,5

weiteren
% GV²)

Mischen¹)
Schüttdichte
g/cm²

0,6

Halten
GV²)

H-»
OO

4,54

15,1

2,0

96

450

54

2 Vj

1,8

18,8

68

4,5

17,4

1,5

19,1

0,80100

62

3,4

1,2

19,4

18,4

0,92916

0,5

19,5

543

4,54

15,8

1,6

125

450

53

2 Ά

1,2

20,2

85

4,1

17,0

1,1

20,4

0,75294

75

2,6

0,7

20,5

18,2

0,94518

0,3

19,2

Hydratisierungsgeschwindigkeit

4,54

16,4

3,4

86

450

46

3

2.5

19,7

83

2,8

18,8

2,0

19,9

0,84906

74

2,4

1,2

20,2

18,8

0,94518

0,7

20,3

i Versuch
Nr.

4,54

15,5

3,9

60

350

56

Vh

4,1

17,4

58

4,9

18,4

4.1

17,3

0,76896

55

3,4

3,9

17,3

19,6

0,94518

0,9

20,1

! ⁶

4,54

15,5

-

51

450

59

2%

3,0

17,4

69

5,0

17,0

-

0,60876

62

4,6

2,4

17,9

17,5

0,72090

2,7

17,8

■ 7

4,54

15,5

-

22

300

20

2

3,5

17,9

38

4,7

16,1

-

0,60876

43

3,3

3,1

17,9

17,2

0,81702

3,5

17,7

; 8

4,54

15,5

-

22

400

20

2 Vs

5,3

17,3

54

5,4

16,4

-

0,57672

51

3,9

4,8

17,5

17,6

0,72090

5,0

17,4

! 9

4,54

')

22

500

20

3

53

6,1

16,8

0,59274

57

5,5

17,4

0,75294

17,3

10

III - Teil B

Nach 20minüti|gem
Temp. ⁰C fr. W. %

11A

65

Halten
GV²)
-fr. W.

Nach SOminütigem Halten
Temp. ⁰C fr. W. % GV²)

Nach äOminütigem Halten
Temp. ⁰C fr. W. % GV²)

Nach 1 lOminUtigem Halten
Temp. ⁰C fr. W. % GV⁵)

Nach 230minütlgem
Temp. ⁰C fr. W. %

! HB

72

19,1

67

74

77

80

; HC

76

18,5

75

72

ί Tabelle

57

20,1

78

80

Versuch
: Nr.

72

19,4

69

75

80

7

-

17,4

78

80

9

-

27

-

22

10

-

27

-

22

8

-

27

-

22

11

6A

6B

6C

Ί - Fortsetzung in Tabelle 111 - Teil B

^:) - Glühverlust nach dem ersten Vortrocknen bei 75° C

Ί - bei Zimmertemperatur gelagert, mit einer Tiefe von etwa 5,08 cm in der Pfanne bedeckt, jedoch nicht abgeschlossen

Ί - Fortsetzung von Tabelle 111 - Teil A

fr. W. - freies Wasser

Versuch Nach 24 Stunden Nach 48 Stunden Nach 2 Wochen

Nr. % OV²) % GV % GV¹)

Il 0,1 17,6 -

6A 1,9 17,7 1,5 18,4 1,2 18,4

6B 2,8 18,0 2,0 18,3 1,2 18,4

OC 4,2 17,4 4,7 17,4 1,4 18,2

²) = Glühverlust nach dem ersten Vortrocknen bei 75° C

^J) = bei Zimmertemperatur gelagert, mit einer Tiefe von etwa 5,08 cm in der Pfanne bedeckt, jedoch nicht abgeschlossen

⁴) = Fortsetzung von Tabelle III - Teil A

fr. W. = freies Wasser

GV = Glühverlust Hierzu 1 Blatt Zeichnung

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hydratisierten Monocaiciumphosphat mit verminderter Backneigung aus einem Monocaiciumphosphat mit einem Glühverlusl von etwa 14 bis weniger als 17 Gewichtsprozent

S bei 800⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß man das Monocaiciumphosphat unter inniger Berührung

mit Wasser auf einen Glühverlust von 17 bis 21,5 Gewichtsprozent hydratisiert und den Gehaltan freiem Wasser auf höchstens 1 Gewichtsprozent reduziert.

2. Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß man die 1 lydralisierung bei einer Temperatur von etwa.40 bis 95°C durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydratisierung mit dem Wasser in einem Wirbelschichtbett aus Monocaiciumphosphat, welche mittels eines Wasserdampf-Luft-Gemisches bewegt wird, vornimmt. ·

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu hydratisierende Monocaiciumphosphat eine Temperatur von etwa 50 bis 180° C aufweist.