DE3143091C2

DE3143091C2 - Verfahren zur Gewinnung einer reinen Sorbinsäure mit gewünschtem Korngrößenspektrum

Info

Publication number: DE3143091C2
Application number: DE19813143091
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. 6078 Neu-Isenburg Neu; Horst Dr. 6232 Bad Soden Oehme; Günter Dr. 6233 Kelkheim Roscher; Heinz Dr. 6231 Sulzbach Wendt
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DK481882A; DE3143091A1; JPS5885838A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer reinen Sorbinsäure mit gewünschtem Korngrößenspektrum. Die Sorbinsäure wird bei einer Maximaltemperatur von 105 bis 150 ° C unter erhöhtem Druck schnell in Wasser aufgelöst bzw. zum Teil aufgelöst und zum Teil emulgiert. Falls die Maximaltemperatur oberhalb 115 ° C lag, wird zunächst innerhalb von höchstens 40 Minuten unter Rühren auf 110 bis 115 ° C abgekühlt. Anschließend läßt man die Sorbinsäure durch weitere Abkühlung unter Rühren ausfallen, wobei man die Abkühl- und Rührgeschwindigkeit entsprechend dem gewünschten Korngrößenspektrum wählt. Falls die Maximal temperatur dagegen bei 105 bis 115 ° C gewählt wurde, entfällt die Abkühlung von der Maximalwerttemperatur auf 110 bis 115 ° C, ansonsten geht man vor wie bereits beschrieben.

Description

Sorbinsäure ist ein wichtiger Konservierungsstoff für Lebensmittel; dementsprechend werden an die Reinheit von Sorbinsäure besonders hohe Anforderungen gestellt Deshalb muß die Rohsäure, ganz gleich auf welchem Weg sie hergestellt wurde, sehr aufwendigen Reinigungsoperationen unterworfen werden.

Ein gebräuchliches Reinigungsverfahren besteht in zrrer Schleppmitteldestillation und anschließender Kristallisation der destillierten Säure aus Alkohol- oder Keton-Wassergemischen mit nachfolgender Wäsche und Trocknung (Ullmann. 3. Auflage (1965). Band 16, Seite 8). Bei diesem Reinigungsverfahren ist es möglich, daß Anteile der organischen Lösemittel im Kristall eingeschlossen werden. Diese Einschlüsse lassen sich auch durch intensives Trocknen nicht restlos entfernen, weshalb dem Produkt gelegentlich ein Geruch nach Lösemittel anhaften kann, der außerordentlich unerwünscht ist.

Neben der Geruchsfreiheit spielt auch das Kornspektrum der Sorbinsäure häufig eine besondere Rolle. Wegen der leichteren Handhabung und der Abwesenheit von Staubbelästigungen durch feinkörnige Anteile besteht eine steigende Nachfrage nach grobkristalliner Sorbinsäure. Spezielle Einsatzgebiete, wie die Konservierung von Brot, erfordern eine grobkörnige Sorbinsäure eines genau definierten Korngrößenbereichs. Die bekannten Krisiallisationsvcrfahrcn liefern jedoch mehr oder weniger breite Kornspektren, aus denen die gewünschten Fraktionen ausgesiebt werden müssen. Der Feinanieil muß wieder aufgelöst und erneut kristallisiert werden. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren sehr aufwendig ist. wirkt sich die wiederholte thermische Belastung auf die Qualität der Sorbinsäure ungünstig aus. Man hai auch versucht die feine Sorbinsäure zu Pellets oder L'föben Partikeln zu kompakteren, unier anderem auch unter Verwendung von Bindemitteln oder Netzmittcln. Auch die Granulierung von Sorbinsäure unter Zusatz von Kaliumsorbat und Wasser wurde vorgeschlagen. Diese Verfahren erfordern einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Außerdem ist die Anwendung von Bindemitteln und ähnlichen Hilfssioffcn in Lebensmitteln in der Regel unerwünscht

Für manche Zwecke, bei denen Sorbinsäure in gelöster Form eingesetzt werden soll, ist — anders als bei der Brotkonservierung — eine kleine Korngröße günstiger, da die Auflösung weniger Zeit beansprucht

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Serbinsäure nach dem Erhitzen in Wasser unter erhöhtem Druck auf Temperaturen oberhalb 105⁰C nach dem Abkühlen unter Rühren sehr rein ausfällt Wenn man

ίο außerdem die Abkühlzeit und die Rührgeschwindigkeit geeignet wählt, erhält man eine Sorbinsäure mit wesentlich engerem Kornspektruro als nach dem Stand der Technik.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung einer reinen Sorbinsäure mit gewünschtem Korngrößenspektrum, das dadurch gekennzeichnet ist daß man die Sorbinsäure bei einer Maximaltemperatur von 105 bis 150⁰C unte erhöhtem Druck schnell in Wasser auflöst oder zum Teil auflöst und zum Teil emulgiert, dann, falls die Maximaltemperatur oberhalb U 5° C lag, unter Rühren innerhalb von höchstens 40 Minuten auf 110 bis 115°C abkühlt, und darauf durch Abkühlung unter Rühren die Sorbinsäure ausfallen läßt, wobei man die Abkühl- und Rührgeschwindigkeit entsprechend dem gewünschten Korngrößenspektrum wählt

Vorzugsweise liegt die Maximaltemperatur, bei der man die Sorbinsäure auflöst oder zum Teil auflöst und zum Teil emulgiert. bei 105 bis 125° C.

Die relativ schnelle Abkühlung — innerhalb von höchstens 40 Minuten, vorzugsweise höchstens 30 Minuten, insbesondere höchstens 20 Minuten — von der Maximaltemperatur auf 110—115°C entfällt natürlich, wenn die Maximaltemperatur im Bereich von 105-115° C gewählt wurde.

Der »erhöhte Druck« beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der zur gewählten Temperatur (105— 150⁰C) korrespondierende Dampfdruck, ggf. der aus diesem und dem Druck eines zusätzlich verwendeten

<o Inertgases resultierende Gesamtdruck, d.h. es muß in einem geschlossenen Gefäß gearbeitet werden.

Das Gewichtsverhältnis Sorbinsäure : Wasser liegt vorzugsweise im Bereich 1 :1.5 bis 1 :3. Unter diesen Bedingungen löst sich die Sorbinsäure zwar nicht vollständig, der ungelöste Anteil liegt aber im geschmolzenen Zustand vor und wird beim Rühren in Wasser emulgiert Größere Wassermengen sind zwar möglich, sie bringen aber keinen Vorteil. Zur Entfernung von in Wasser schwerlöslichen Verunreinigungen kann es in Einzelfällen vorteilhaft sein, dem Wasser wasserlösliche organische Lösemittel, wie z. B. aliphatisch«: Alkohole und/oder Ketone, zuzusetzen. Als Lösemittel eignen sich dabei z. B. Methanol. Ethanol. i-Propylalkohol. Aceton. Es ist außerdem zweckmäßig.

beim Auflösen der Sorbinsäure in Wasser die Luft vor dem Aufheizen durch ein Inertgas, z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid, zu verdrängen oder das Inertgas unter geringem Überdruck zu überlagern.

Die Sorbinsäure sollte wegen ihrer Wärmeempfindlichkeit schnell aufgelöst werden, d. h. innerhalb von höchstens zwei Stunden, vorzugsweise höchstens einer Stunde oder noch weniger.

Die Abkühlung kann beispielsweise durch indirekte Kühlung, durch Verdampfungskühlung oder durch Mischen mit entsprechend temperiertem Wasser erfolgen. )e langsamer die Abkühlung unterhalb von 110—II5'C, bzw. unterhalb der Maximaltempcratur. falls diese zwischen 105 und HOX lag, durchgeführt

wird, umso gröber wird die ausfallende Sorbinsaure und umgekehrt: je schneller die Abkühlung, umso feiner die Sorbinsäure. Einen wesentlichen Einfluß auf die Korngröße hat dabei jedoch nur die Abkühlgeschwindigkeit im Bereich oberhalb etwa 80° C Bei diesem Wert ist bereits die größte Menge Sorbinsäure ausgefallen, so daß die Abkühlgeschwindigkeit im Bereich unterhalb 80⁰C keinen wesentlichen Einfluß auf die Korngröße mehr hat.

Die Rührgeschwindigkeit während des Abkühlens unterhalb von 110—115, bzw. unterhalb einer Maximaltemperatur von 105—110⁰C, ist ebenso wie die Abkühlgeschwindigkeit maßgebend für die Korngröße: je schneller (langsamer) die Rührgeschwindigkeit, je feiner (größer) die Sorbinsäure. Weder für die Abkühlgeschwindigkeit noch für die Rührgeschwindigkeit lassen sich allgemeingültige Werte angeben, die ein bestimmtes gewünschtes Korngrößenspektrum determinieren; beide Geschwindigkeiten sind von Geometrie und Größe von Rührer und Reaktionsgefäß abhängig. Die optimalen fmr Hinblick auf die gewünschte Korngrößenverteilung) Werte dieser beiden Variablen für einen vorgegebenen Kristallisationsapparat lassen sich jedoch durch einen Vorversuch leicht ermitteln. Insbesondere lassen sich leicht die für das Korngrößenintervall von 100—800 μπι geeigneten Werte ermitteln. Dieses Intervall ist bei der Brotkonservierung von besonderer Bedeutung.

Die Sorbinsäure kann mit einer Nutsche, Zentrifuge, einem Dekanter oder ähnlichem Apparat, der zum Abtrennen und Waschen von Feststoffen aus Suspensionen geeignet ist, abgetrennt werden. Sie wird anschließend in üblichen Apparaturen getrocknet.

Durch das erfindungsgemäCe Verfahren ist es möglich, definierte engbegrenzte Kos Spektren der Sorbinsäure gezielt herzustellen, was bisher durch Kristallisation aus den üblichen Lösemitteln bzw. Lösemittel-Wassergemischen nicht erreicht werden konnte. Wegen der bekannten Temperaturempfindlichkeit der Sorbinsäure war an sich zu erwarten, daß eine thermische Belastung mit 105—150⁰C zu einem mit Zersetzungprodukten verunreinigten Produkt führen würde. Es ist daher überraschend, daß man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren trotz der hohen Temperaturen eine besonders reine Sorbinsäure erhält.

Beispiel 1

In einem geschlossenen 1000 I-Rührkessel mit Propellerrührer werden 75 kg Sorbinsäure und 3001 Wasser innerhalb von 50 Minuten auf 120⁰C aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Kesselinhalt unter Rühren (160 U/min) innerhalb von 5 Minuten auf HO⁰C. dann innerhalb von 25 Minuten auf 50°C. sowie innerhalb von weiteren 3 Stunden auf 25°C abgekühlt. Nach dem Abtrennen und Trocknen hat die Sorbinsäure folgendes Korngrößenspektrum:

> 800 .um
800 -500
500 - 250
250 - 100
<100

5,0 Gew.-%

2,0 Gew.-%

15,OGew.-°/o

38,0 Cew.-%

40,0 Gew.-%

Die Sorbinsäure ist völlig geruchsfrei.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deutlich, wenn man bedenkt, daß zum Umkristallisieren derselben Menge Sorbinsäure aus Wasser ohne Druck bei 100° C ca. 2500 1 Wasser notwendig wären.

Beispiel 2

In einem geschlossenen lOOOI-Rührkessel mit Propellerrührer werden 100 kg Sorbinsäure und 3001 Wasser innerhalb von 60 Minuten auf J 25° C aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Kesselinhalt unter Rühren (100 U/min) innerhalb von 30 Minuten auf 112°C, dann innerhalb von 90 Minuten auf 9O⁰C abgekühlt Anschließend wird innerhalb von weiteren 60 Minuten auf 25°C abgekühlt. Nach dem Abtrennen und Trocknen hat die Sorbinsäure folgendes Korngrößenspektrum:

>800μηι
800 - 500
500 - 250
250 - 100
<100

59,0 Gew.-o/o

35,0 Gew.-%

6,0 Gew.-o/o

0,0 Gew.-%

Die Sorbinsäure ist völlig geruchsfrei. Beispiel 3

In einem geschlossenen 10001-Rührkessel mit Propellerrührer werden 120 kg Sorbinsäure und 3001 Wasser innerhalb von 60 Minuten auf 130⁰C aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird innerhalb von 20 Minuten auf 110⁰C und dann innerhalb von 40 Minuten unter Rühren (120 U/min) auf 95°C abgekühlt. Anschließend wird innerhalb von weiteren 30 Minuten auf 50⁰C abgekühlt, in weiteren 60 Minuten auf 25° C.

Nach dem Abtrennen und Trocknen hat die Sorbinsäure folgendes Korngrößenspektrum:

> 800 um
800 - 500
500 - 250
250- 100
<100

0,0 Gew.-%

0.5 Gew.-%

66,0 Gew.-%

32.0 Gew.-o/o

1.5 Gew.-o/o

Die Sorbinsäure ist völlig geruchsfrei.

Claims

Patentansprüche:

1- Verfahren zur Gewinnung einer reinen Sorbinsäure mit gewünschtem Korngrößenspektrum, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sorbinsäure bei einer Maximaltemperatur von 105 bis 150⁰C unter erhöhtem Druck schnell in Wasser auflöst- oder zum Teil auflöst und zum Teil emulgiert, dann, falls die Maximaltemperatur oberhalb 115° C lag, unter Rühren innerhalb von höchstens 40 Minuten auf 110 bis Π 5° C abkühlt, und darauf durch Abkühlung unter Rühren die Sorbinsäure ausfallen läßt, wobei man die Abkühl- und Rührgeschwindigkeit entsprechend dem gewünschten Korngrößenspektrum wählt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Maximaltemperatur von 105 bis 125⁰C arbeitet
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Gewichtsverhältnis Sorbinsäure: Wasser von 1:1,5 bis 1:3 arbeitet