DE2900304A1

DE2900304A1 - Saponinextraktprodukt sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2900304A1
Application number: DE19792900304
Authority: DE
Inventors: Hans Bernd Dipl Ch Schmittmann
Original assignee: Schmittmann Dr H GmbH
Current assignee: Schmittmann Dr H GmbH
Priority date: 1979-01-05
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1980-07-10
Also published as: JPS5592313A; DE2900304C3; GB2040945A; US4350688A; DE2900304B2; GB2040945B

Description

_ DR. SOLF & ZAPF. PATENTANWÄLTE

5DR.-ING. DIPL.-INQ. A. SOLF DIPL.-ING. CHR. ZAPF

Wall 27/29 56OO Wuppertal 1 Postfach 13O219

l/kn/1194

Dr. H. Schmittmann GmbH, 5620 Velbert/Rheinl.

Saponinextraktprodukt sowie Verfahren zu seiner Herstellung . - -■--

Die Erfindung betrifft ein Saponinextraktpjrodukt sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Saponine sind schaumbildende glykosidische Substanzen. Als Inhaltsstoffe vieler Pflanzen sind die Saponine in der Natur weit verbreitet. Ihre Gewinnung erfolgt durch auf die Droge abgestimmte Extraktions- und Aufbereitungsverfahren. Der Abschluß des Verarbeitungsprozesses ist im allgemeinen die Überführung der Extrakte in die Pulverform, in dieser Form gelangen die Saponine in den Handel.

In Fällen, in denen es nicht möglich ist, die Saponinextrakte in die Pulverform zu überführen, werden diese in einer stark konzentrierten, flüssigen Form angeboten.

Die aus verschiedenen saponinhaltigen Drogen gewonnenen Saponine unterscheiden sich mehr oder weniger untereinander. Eine chemische Unterscheidung wird anhand ihres zuckerfreien Grundgerüstes, des sogenannten Aglykons oder auch Sapogenins getroffen» Die zwei großen, dabei

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zu unterscheidenden Gruppen sind:

1. Sapogenine mit Triterpenstruktur (01 eanol säure -Grundgerüst),

2. Spirostanole (Steranskelett-Pigitogenin),

Saponine sind als Heilmittel und. Waschmittel hochbegehrt. Heute hat sich die Anwendung von Saponinen mehr auf andere Gebiete verlagert.
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Beispielsweise wird Sapcnin aus _; . Quillayae saponaria gewonnen. Es ist ein auf besonderem Wege gereinigter und in Pulverform über-führter, hochwertiger, in Wasser in jedem Verhältnis löslicher Drögenex- trakt. Das im Saponinanteil benannte Hauptsaponin_s Quillayasaponin ist ein Glykosid, dessen Aglykon als Triterpenoid der ß-Amyrin-Oleanolsäure-Gruppe angehört. Die bei der Hydrolyse abgespaltenen Zucker sind bisher im einzelnen nicht bekannt. Quillayasaponin wirkt · :

hämolytisch. Das Pulver reizt beim Einatmen die Schleimhäute, Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Filmemulsionen verwendet und ist frei von Härtebildern und Schwermetallen. Als.Pulver ist es weiß bis fast weiß und außer in Wasser in Dioxan löslich. Die 5#ige wässrige Lösung ist fast wasserklar und^hat einen pH-Wert zwischen k und 5. Die Haltbarkeit der Saponinlösung beträgt im offenen Gefäß und bei einer Außentemperatür von 15° C durchschnittlich 3-5 Tage. Die Haltbarkeit verlängert sich bei Temperaturen unter 10° C und wird geringer oberhalb 20° C. Die Haltbarkeit der Lösung kann durch Aufbewahren in Kühlräumen, Aufkochen und Aufbewahren in verschlossenen Behältern, Zugabe von Äthylalkohol bis zu 18% und Zugabe von Konservierungsmitteln verlängert werden. Die Einarbeitung von Konservierungsmitteln ver-

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ändert jedoch die natürliche Zusammensetzung der Lösung erheblich.

Gypsophilasaponin wird aus Radix

saponaria in der Regel ebenfalls als in Pulverform überführter Drogenextrakt gewonnen. Es ist - ebenso wie das Quillayasaponin - zur Herstellung von Film- und Fotopapieren verwendbar und weist dabei etwa die gleichen Eigenschaften auf. Darüber hinaus findet es hauptsächlich Verwendung als Netzmittel in der kosmetischen und galvani- ·. sehen Industrie und wird zur Förderung der Aufnahme von Arzneien in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt.

Weitere Einsatzgebiete der Saponine sind in Abhängigkeit vom Reinheitsgrad die Lebensmittelindustrie, Lack- und Farbindustrie, der Reprobereich, die Getränkeindustrie und die Verwendung zu Reinigungszwecken.

In den meisten Fällen wird Saponin eingesetzt, um die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten o.dgl. zu beeinflussen.

Ein wesentlicher Nachteil der auf dem Markt befindlichen Extrakte ist deren schwierige Handhabung. In Pulverform zeizt es beim Einatmen stark die Schleimhäute. Eine Lösung ist nur bei Einhaltung bestimmter Maßnahmen eine längere Zeit stabil» Einen besonderen Nachteil stellt die starke Hygroskopizität des Saponinpulvers dar. Es neigt bei Einwirkung von Feuchtigkeit zum Verklumpen. Ein verklumptes Saponin läßt sich nur schwer verarbeiten und ist daher häufig Gegenstand von Reklamationen.

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Aufgabe der Erfindung ist, ein staubfreies Saponinextraktprodukt zu schaffen, das die Saponinkonzentration der ^: bekannten Pulver aufweist, handhabungsfreundlich ist und ohne besondere Vorkehrungen und ohne Veränderung an der Luft gelagert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Saponinextraktprodukt gelöst, das aus einem Granulat in Pelletform besteht. Das Schüttgewicht des Granulats beträgt insbesondere 0,5 bis 0,9 g/cm . Gegenüber einem Schüttgewicht des Pulvers von etwa 0,3 g/cm bedingt dieses deutlich höhere Schüttgewicht des Granulats den erheblichen technischen Fortschritt, daß'ipro Volumeneinheit eine wesentlich größere-Menge gehandelt werden kann. Bevorzugt wird ein Granulat mit Körnern im Bereich von 0,3 bis 2 mm Durchmesser und Kornformen, die im wesentlichen rund bzw. kugelförmig sind. Diese Ausbildungsform des Granulatkorns wie auch die überraschende Eigenschaft, daß das Granulat bei gleichem Feuchtigkeitsgehalt, verglichen mit dem trockenen, Im Handel befindlichen Pulver, praktisch nicht mehr hygroskopisch ist, bedingen eine ausgezeichnete Rieselfähigkeit, die beim Pulver nicht gewährleistet werden kann.

Das Granulat zeichnet sich somit gegenüber handelsüblichen Saponinextraktprodukten dadurch aus, daß seine Hygroskopizität so stark herabgesetzt ist, daß es selbst bei Einwirkung von Luftfeuchtigkeit lange Zeit rieselfähig bleibt.

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Das Pelletkorn weist vorzugsweise eine glatte, sinter- - ähnliche bzw. glasurähnliche Oberfläche auf. Seine Aufbaustoffe sind röntgenamorph und seine Struktur ist radial geschichtet, d.h. es ist schichtweise aus mehreren Kugelschalen aufgebaut. Eine andere ebenfalls erfindungsgemäße Kornstruktur besteht aus einer Vielzahl von miteinander oberflächlich verbundenen kleinen Prim rkörnera, so daß das Granulatkorn ein Sekundärkorn darstellt. Die Oberfläche eines solchen Granulatkorns ist nicht so glatt wie die des aus Kugel schalen aufgebauten Korns. Sie weist vielmehr die Konturen der Primärkörner auf.

Neben den Vorteilen, die das gegenüber den Pulvern höhere Schüttgewicht bedingt, ist insbesondere die höhere Löslichkeit des Saponins hervorzuheben. Aufgrund der starken Neigung des Saponinpulvers, sich mit Wasser zu verbinden, entstehen Verklumpungen, die bei der Herstellung einer Lösung ggfs. sogar mit mechanischen Mitteln zerstört werden müssen. Das Saponingranulat dagegen löst sich ohne Verklumpung homogen, was nicht zu erwarten war. Es konnte bisher auch noch nicht geklärt werden, worauf das Zurückdrängen der starken hygroskopischen Eigenschaft beim Granulat beruht. Überraschend ist, daß das Granulat so wenig hygroskopisch ist, daß es an der Luft laige Zeit gelagert werden kann, ohne daß es seine Rieselfähigkeit verliert.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Saponingranulats geht vom üblichen Extraktionsverfahren aus, wobei die Droge in der üblichen Weise zerkleinert und extrahiert und durch Fällungen, Säuberungen und ggfs. Sterilisieren -

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gen, Einengungen und Trocknungen aufbereitet wird. Die Trocknung konnte bei einem bekannten Verfahren durch Sprühtrocknung erfolgen. Auch Gefriertrocknung wurde · bereits vorgeschlagen. Außerdem ist versucht worden, einen Schaum zu trocknen und das getrocknete Produkt zu mahlen oder das Pulver zu tablettieren oder Preßplatten-. bruchstücke herzustellen. Jh allai FSllai erhielt man jedoch kein Granulat in Pelletform, sondern ein Pulver. Auch ein ggfs. auftretendes Zwischenprodukt weist keine Granulatform im Sinne der Erfindung, sondern allenfalls Agglomerate auf, die aber, wie das Pulver, ein niedriges Schüttgewicht besitzen und in hohem Maße hygroskopisch sind.

Das erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Granulierung im Wirbelbett durchgeführt wird. Granulieren im Wirbel- bzw. Fließbett lag keineswegs nahe, obwohl diese Technologie seit langem bekannt ist. Denn die hohe Hygroskopizität des getrockneten Saponinextraktprodukts ließ vermuten, daß das Wirbelbett verklumpt und sich kein trockenes, freifließendes Produkt ergibt. In überraschender Weise hat sich jedoch gezeigt, daß Granulate mit einem dauernd

konstanten Schüttgewicht entstehen, deren granulierte, im wesentlichen runde Partikelchen relativ hart aber leicht löslich in Wasser sind. Die Korngrößenverteilung kann gesteuert werden, so daß Endprodukte herstellbar sind, die einem gewünschten Kornband entsprechen, wobei das Kornband sehr schmal sein kann. Bei gründlicher und schneller Mischung trockener und flüssiger Bestandteile sowie intensiver Trocknung dabei und anschließender Kühlung wird eine kontrollierte Granulierung erzeugt. Dies gelingt offenbar jedoch nur, weil das Granulatkorn unerwartet seine starke Hygroskopizität verliert, ein Phänomen, das derzeit noch nicht erklärt werden kann.

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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Saponingranulats eignet sich demgemäß auch nicht jedes bekannte Wirbelbettverfahren. Vielmehr müssen die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sein, um das Granulieren zu gewährleisten. Insofern hat sich als vorteilhaft herausgestellt, einen diskontinuierlich arbeitenden Reaktor zu verwenden, der das Einstrahlen des zerstäubten, flüssigen Saponinextrakts am Bodenteil des Reaktors in das Wirbelbett ermöglicht, so daß die Strahlen einen zusätz-

liehen Mischeffekt und einen intensiven Kontakt zwischen der zerstäubten Flüssigkeit und dem Feststoff bewirken. Zweckmäßigerweise wird eine Saponinlösung, die vorzugsweise 20 bis 50 Gew% Saponin enthält, injiziert.

Weitere wesentliche Verfahrensschritte werden im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben,

•Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Saponingranulathaiifen,

Fig. 2 schematisch die Struktur eines Korns des Haufens in Fig. 1,

Fig. 3 einen anderen Saponingranulathaufen,

Fig. 4 schematisch die Struktur eines Korns .des Haufens in Fig. 3,

Fig. 5 einen Reaktor zur Herstellung des Saponingranulats.

Der Haufen nach Pig» 1 verdeutlicht, daß die Saponinkömer 1 in einen engen Komband;liegen. Sie weisen vorzugsweise

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Durchmesser von 0,3-2 mm auf. Fig. 2 veranschaulicht die Kugelschalenstruktur eines Granulatkorns. Das Korn 1 ist im wesentlichen kugelförmig und besitzt Kugelschalen 2, die schichtweise aufeinandersitzen· Zwischen

§ den Schichten können Poren 3 angeordnet sein, die jedoch ©ntsprestiend dea Schicht gx»©ngen gestreckt ausgebildet sind. Insofern ergibt sich iia iaseShüittbild 4 des Korns 1 eine sehr eharakteristisshe SeSsiefett©stw₈ ©si öl® cmch Ute P&^snforn eagepaßt ist.
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Bagegea sind <äio SapenaiaEsSsmes¹ Iqs Hoafons äia Fig_E 3 etwas isar-wndes³ als die d©s Hsmfoas aoch Figo 1 θ " Di©

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GrejiulGtCs©ras₀ ©i« Oterflöche §₀ "«äi© teära iia Figo S glatt₉ gl&is©ad wsö släefet äst₀ ist teia

des⁵ Fig. 4 ^Gmh. vmd geigt di© !©afttrea des ₀ Is ist auch gaJhlspoiefeea «n^sgelsaäßig geformten Primär&örnern β aufgebaut;, die oberflächlich miteinander verbunden sind, so daß sich Poren 7 bilden₉ wie im Bereich des .Anschnittbildes 4 gezeigt wird. Beide Granulatformen sind sehr gut rieselfähig und behalten diese Eigenschaft auch nach längerer Luftlagerung bei. Das bedeutet, daß die Hygroskopizität derart herabgesetzt ist, daß ein Verkleben oder Verklumpen der Körner des Haufens unterbleibt. Insoweit kann man das Produkt als nicht mehr hygroskopisch bezeichnen.

Beim bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Saponingranulats wird ein Reaktor gemäß Fig. 5 verwendet. Er entspricht einer üblichen Bauart. Bei 8 wird Niederdruck-Flüidisationsluft für das Fließbett unter einem perforierten Boden eingebracht, durch den die Luft

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in den Reaktionsraum einströmt, wodurch das Material fluidisiert wird. Der flüssige Saponinextrakt gelangt über 9 in Zerstäuber 10 und wird verdüst. Dazu dient Hochdruck-Zerstäubungsluft, die durch den Stutzen 11 in den Zerstäubungsluftraum eintritt, der sich unterhalb des Fluidisationsraums 12 befindet. Die Zerstäuber 10 sind derart angeordnet, daß die zerstäubte Flüssigkeit direkt von unten in das Fließbett hineinströmt. Saponinpulver und/oder andere übliche Feststoffpulver können bei 13vm oben in das Wirbelbett 12 eingebracht werden. Feststoffstaub kann vom Filter 14 gesammelt und die Luft bei 15 abgesaugt werden. Nach beendetem Granulieren, d.h. nach Erreichen des gewünschten Granulatkornbandes, wird das Saponingranulat bei 15 abgelassen.

Es hat sich gezeigt, daß die Variation üblicher Wirbelschicht-Verfahrensparameter nicht in der üblichen Weise auf die Granulierung von Saponinen anspricht. Insofern war die Anwendung dieses Verfahrens bisher nicht erfolgreich. Es konnte jedoch in überraschender Weise festgestellt werden, daß hohe Fließbett-Temperaturen sehr feine Teilchen formen, die in der Regel nicht die gewünschten optimalen Eigenschaften aufweisen und zu Vericlumpunfpn führen, Erst die Erniedrigung der üblicherweise -uerwendeten Fließbett-Temperat ur bringt den gewünschten Erfolg. Der Fachmann war.offensichtlich bisher zur Erzielung einer höheren Ausbeute und Wirtschaftlichkeit des Reaktors geneigt/ hohe Temperaturen des Fließbettes zu wählen. Hinzu Icömmtj, daß bei "den" bisher bekannten Anwendungen des Fließbettverfahrens durchweg andere Verfahrensparameter für die Größe eines Granulatkorns zuständig waren. Daß im vorliegenden Fall die Fließbett-Temperatur diesen entscheidenden Einfluß

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ausübt, war nicht zu erwarten und bisher unbekannt. Insofern zeichnet sich das erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren insbesondere dadurch aus, daß das Granulieren bei Wirbelbett-Temperaturen von 40°-80°C, insbesondere von 45°-6O°C_} durchgeführt wird. Vorzugsweise werden dabei .20 bis 50 %ige Saponinextraktlösungen eingedüst, die insbesondere Temperaturen von 3 - 10⁰C aufweisen. Die erhitzte Luft für das Wirbelbett wird vorzugsweise mit Temperaturen von 120-170°C eingeführt. Die Menge des Trockenpulvers beträgt von 0-80 Gew$, bezogen auf die verdüste Lösungsmenge, vorzugsweise von 10-30Gew%.

Anstelle des Trockenpulvers oder zusammen mit dem Trockenpulver können auch andere bekannte Zusatzstoffe in gleicher Menge oben und/oder unten in das Wirbelbett gegeben werden. Die Menge richtet sich jeweils nach dem gewünschten Reinheitsgrad des Saponingranulats. Zweckmäßig kann in diesem Zusammenhang sein, dauernd oder zum Abschluß des schargen-• weise durchgeführten Verfahrens ein Hydrophobierungsmittel in das Wirbelbett, vorzugsweise von oben, einzubringen, um das Endprodukt hydrophob zu machen. Das hydrophobierte Produkt ist unbegrenzt lagerbar und ausgezeichnet rieselfähig.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produkts wurde anhand einer bestimmten bekannten Verfahrensweise beschrieben, die diskontinuierlich arbeitet und bei der von unten in das Wirbelbett eingedüst wird. Nachdem nun aber der überraschende Einfluß der Wirbelbett-Temperatur aufgedeckt worden ist, können auch andere bekannte Wirbelbettverfahren derart umgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Produkt damit hergestellt werden kann. Insofern beschränkt sich das Verfahren zur Herstellung

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des erfindungsgemäßen Produkts nicht nur auf die diskontinuierliche Arbeitsweise,»

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Leerseite

Claims

• ο • a _ DR. SOLF & ZAPF . foiVTENTANWALTE 2900304 DR.-INQ. DIPL.-INQ. A. SOLF DIPL.-ING. CHR. ZAPF Wall 2.7129 5600 Wuppertal 1 Postfach 13Ο219 l/kn/1194 Dr. H. Schmittmann GmbH, 5620 Velbert/Rheinl. An Sprüche :

1. Saponinextraktprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Granulat in Pelletform ist.

2. Saponinextraktprodukt nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß es ein Schüttgewicht von 0,5 bis 0,9 g/cm aufweiste

3. Saponinextraktprodukt nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat kugelförmig ausgebildet ist.

4» Saponinextraktprodukt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat rieselfähig und praktisch nicht hygroskopisch ist.

5. Saponinextraktprodukt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4_} dadurch g e k β η η zeichnet, daß das Granulatkorn eine glatte, glasurähnliche Oberfläche aufweist, seine Aufbaustoffe röntgenamorph sind und seine Struktur radial geschichtet ist.

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6. Saponinextraktprodukt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulatkorn aus einer Vielzahl von miteinander oberflächlich verbundenen kleinen Primärkörnern aufgebaut ist, woraus das Granulatkorn als Sekundärkorn resultiert.

7. Saponinextraktprodukt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat Körner im Bereich von 0,3 bis 2 mm Durchmesser aufweist.

(8.j Verfahren zur Herstellung des Saponinextraktpfodukts nach Anspruch 1 bis 7, wobei die Droge in der üblichen Weise zerkleinert und extrahiert und durch Fällungen, Säuberungen und gegebenenfalls Sterilisierungen·, Einengungen und Trocknungen aufbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Extraktprodukt im - Wirbelbett granuliert wird.

9, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiger Saponinextrakt von unten in das Wirbelbett eingedüst wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett mit Niederdruck-Fluidisationsluft erzeugt wird, die Saponinlösung mit Hochdruck-Zerstäubungs-

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luft direkt von im ten in das Fließbett hineingedüst wird und von oben Saponinextraktpulver und/oder andere übliche Feststoffpulver in das Wirbelbett eingebracht werden.
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11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fließbett-Temperaturen von 40° bis 80° C, insbesondere von 45° bis 60° C, granuliert wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis It, dadurch gekennzeichnet, daß als Saponinextraktlösung eine 20 bis 50 %xge Lösung eingedüst wird. 15

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft für das Wirbelbett jiiit Temperaturen von 120° bis 170⁰C eingeführt wird, .

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saponinextraktpulvermenge von 0 bis 80 Gew%, bezogen auf die verdüste Lösungsmenge, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew% zugesetzt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

8 bis 14, dadurch , gekennzeichnet, daß Zusatzstoffe von oben und/oder unten in das Wirbelbett vorzugsweise in Mengen von 0 bis 80 Gew%, bezogen auf die verdüste Lösungsmenge, gegeben werden.

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16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren Chargenweise durchgeführt wird und in das Wirbelbett Hydrophobierungsmittel zur Hydrophobierung des Endprodukts eingebracht werden.

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