DE3842130C1 - Process for preparing calcium hydrogen diphosphate - Google Patents

Process for preparing calcium hydrogen diphosphate

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DE3842130C1 DE19883842130 DE3842130A DE3842130C1 DE 3842130 C1 DE3842130 C1 DE 3842130C1 DE 19883842130 DE19883842130 DE 19883842130 DE 3842130 A DE3842130 A DE 3842130A DE 3842130 C1 DE3842130 C1 DE 3842130C1
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Jutta 6149 Rimbach De Fischer
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Wilhelm Dr. 6802 Ladenburg De Koch
Andrea Dr. Maurer
Richard Dr. 6940 Weinheim De Taenzler
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Abstract

Process for preparing calcium hydrogen diphosphate by dehydration of thin layers of calcium dihydrogen phosphate in a closed reactor.

Description

In der Backtechnik haben neben den bekannten Triebmitteln Backhefe und Sauerteig die chemischen Teiglockerungsmittel zentrale Bedeutung. Als optimal hat sich die Freisetzung von Kohlendioxid aus löslichen Carbonaten, insbesondere Natriumbicarbonat, durch Einwirkung von Stoffen, welche in wäßriger Lösung Protonen freisetzen, erwiesen. Stoffe dieser Art werden üblicherweise als Backtriebsäuren oder Triebsäuren bezeichnet.In baking technology, besides the known leavening agents, baker's yeast is also used and sourdough the chemical dough loosening agents are of central importance. The release of carbon dioxide has proven to be optimal soluble carbonates, especially sodium bicarbonate, by exposure of substances which release protons in aqueous solution, proven. Substances of this type are usually called Baking acids or driving acids.

In letzter Zeit haben neben den Standardbackprodukten, die im Haushalt oder Gewerbebetrieb nach Fertigstellung des Teigs unmittelbar ausgebacken werden, auch solche Backwaren größere Bedeutung erhalten, bei denen der Fertigteig entweder im Verlauf des Verarbeitungsprozesses selbst oder im Rahmen des Vertriebsweges bis zur Verwertung durch Weiterverarbeiter oder den Endverbraucher gekühlt oder gefroren längere Zeit aufbewahrt wird.Recently, in addition to the standard bakery products that are in the Household or commercial operation immediately after the dough is finished be baked, even such baked goods of greater importance received, in which the finished dough either in the course of Processing itself or as part of the distribution channel up to recycling by processors or the end user refrigerated or frozen for a long time.

Für diese Anwendung werden bisher Natriumaluminiumphosphate der ungefähren ZusammensetzungSo far, sodium aluminum phosphates are used for this application approximate composition

NaAl₃H₁₄(PO₄)₈ × 4H₂ONaAl₃H₁₄ (PO₄) ₈ × 4H₂O

als Backtriebsäuren ausschließlich verwendet, soweit hierzu gesetzliche Verwendungserlaubnis besteht.
Die Verwendung von Natriumaluminiumphosphat wird jedoch beeinträchtigt durch seine Hygroskopizität, die darauf zurückzuführende Neigung zum Zusammenbacken und insbesondere das unbefriedigende Fließverhalten in mechanischen Transportsystemen.
only used as baking acid, provided there is a legal authorization to do so.
However, the use of sodium aluminum phosphate is impaired by its hygroscopicity, the tendency to cake that results from this and, in particular, the unsatisfactory flow behavior in mechanical transport systems.

Von besonderer Bedeutung ist der Umstand, daß nach neuerer Erkenntnis eine Einflußnahme von Aluminium auf das Entstehen bestimmter Erkrankungen des Zentralnervensystems nicht auszuschließen ist. Wenngleich die bisherigen Erkenntnisse hierzu weiterer Untersuchungen bedürfen, ist dennoch von weiter bestehenden gesetzlichen Anwendungsverboten innerhalb der meisten EG-Staaten auszugehen.Of particular importance is the fact that according to recent knowledge an influence of aluminum on the emergence of certain Central nervous system disorders cannot be excluded is. Although the previous knowledge on this require further investigation, but is still from existing ones legal application bans within most EC countries going out.

Es bestand daher ein Bedürfnis, das Natriumaluminiumphosphat als Backtriebsäure für Fertigteige durch technologisch analog reagierende, physiologisch unbedenkliche Substanzen zu ersetzen.There was therefore a need to use sodium aluminum phosphate as Baking acid for finished doughs through technologically analogue, to replace physiologically harmless substances.

Überraschenderweise hat sich Calciumdihydrogendiphosphat (saures Calciumpyrophosphat) als für diesen Zweck hervorragend geeignet erwiesen. Es war bereits seit langem bekannt, daß saure Alkali- und Erdalkalipyrophosphate als Backtriebsäuren verwendet werden können, um in Teigen Kohlendioxid aus Alkalicarbonaten freizusetzen (DE-P 30 26 672). Aufgrund der hohen Reaktionsrate (30-50) solcher Verbindungen wurden diese nur als Backtriebsäure für "Backpulver" eingesetzt, die für Teige zur sofortigen Verarbeitung bestimmt sind.Surprisingly, calcium dihydrogen diphosphate (acid Calcium pyrophosphate) as excellent for this purpose proven. It has long been known that acidic alkali and alkaline earth pyrophosphates can be used as leavening acids to release carbon dioxide from alkali carbonates in doughs (DE-P 30 26 672). Due to the high response rate (30-50) such compounds were only used as baking acid for "Baking powder" used for doughs for immediate processing are determined.

Für die oben genannten Gefrierteigsorten ist eine derart hohe Reaktionsrate jedoch nicht geeignet.Such is a high level for the above-mentioned types of frozen dough However, the reaction rate is not suitable.

Es wurde nun gefunden, daß Calciumdihydrogendiphosphat, welches besonderen Reinheitsanforderungen genügt, auf Natriumbicarbonat in einer Form einwirkt, daß die für die beschriebenen Anwendungszwecke erforderliche Reaktionsrate von ca. 20 erreicht wird und auch bezüglich aller anderen Voraussetzungen geeignet ist, die Aluminiumphosphate als Backtriebsäuren zu ersetzen. It has now been found that calcium dihydrogen diphosphate, which special purity requirements are sufficient on sodium bicarbonate a form that acts for the purposes described required reaction rate of about 20 is reached and is also suitable with regard to all other requirements that To replace aluminum phosphates as baking acids.  

Es ist aus der DE-P 41 00 98 bekannt, 2 Mol primäres Ammoniumphosphat mit neutralem Metallpyrophosphat zu sauren Pyrophosphaten umzusetzen (Glg. 1). Ebenso ist eine Umsetzung von sekundären Orthophosphaten mit 1 Mol Ammoniumphosphat möglich (Glg. 2).It is known from DE-P 41 00 98, 2 moles of primary ammonium phosphate with neutral metal pyrophosphate to acidic pyrophosphates to implement (Eq. 1). There is also an implementation of secondary Orthophosphates with 1 mol ammonium phosphate possible (Eq. 2).

Me₄P₂O₇ + 2 NH₄H₂PO₄ → 2 Me₂H₂P₂O₇ + 2 NH₃ + H₂O (Glg. 1)Me₄P₂O₇ + 2 NH₄H₂PO₄ → 2 Me₂H₂P₂O₇ + 2 NH₃ + H₂O (Eq. 1)

Me₂PO₄ + NH₄H₂PO₄ → Me₂H₂P₂O₇ + NH₃ + H₂O (Glg. 2)Me₂PO₄ + NH₄H₂PO₄ → Me₂H₂P₂O₇ + NH₃ + H₂O (Eq. 2)

Aus der DE-P 30 26 72 ist bekannt, 2 Mol Ammoniumphosphat mit 1 Mol Carbonat zum Pyrophosphat umzusetzen.From DE-P 30 26 72 it is known to use 2 moles of ammonium phosphate To convert 1 mol of carbonate to pyrophosphate.

2(NH₄)H₂PO₄ + Me₂CO₃ → Me₂H₂P₂O₇ + 2H₂O + 2NH₃ + CO₂ (Glg. 3)2 (NH₄) H₂PO₄ + Me₂CO₃ → Me₂H₂P₂O₇ + 2H₂O + 2NH₃ + CO₂ (Eq. 3)

Die Reaktion verläuft in 2 Stufen zunächst unter Austritt von Ammoniak und Kohlendioxid zum Orthophosphat und anschließend bei weiter erhöhter Temperatur unter Wasserabspaltung zum Pyrophosphat. Die Umsetzung von Monocalciumphosphat zum Calciumdihydrogendiphosphat ist intensiv von Hill (Ind. Eng. Chem. 39 (1947), 12, 1667-1672) untersucht worden. Danach zeigt sich, daß selbst bei Einsatz von nur geringen Mengen (20-100 g) in dünner Schicht und bei genauer Kontrolle der Aufheizbedingungen diese pyrolytische Abspaltung von Wasser zum sauren Pyrophosphat nur unvollständig abläuft, d. h. im Endprodukt auch nach längerer Reaktionszeit noch bis zu 10 oder 20% Orthophosphat enthalten sein kann, und andererseits "amorphe" Produkte gebildet werden, welche sich analytisch als Metaphosphate und Polyphosphate erweisen, was auf eine erhebliche Überreaktion hinweist. Eine verbesserte Reaktion läßt sich durch Überleiten von Wasserdampf erreichen, jedoch auch unter diesen Bedingungen wird noch "amorphes" Produkt gebildet und das Endprodukt ist nicht feinpulverig, sondern fällt in verbackten Klumpen an. Ungezielte Reaktion und Verklumpung werden noch verstärkt, wenn von einem kristallwasserhaltigen Orthophosphat ausgegangen wird und das Kristallwasser nicht zunächst bei Temperaturen von ca. 150-180°C langsam entfernt wird. Für technologische Prozesse ist dieses Verfahren daher ungeeignet. The reaction proceeds in two stages, initially with the escape of Ammonia and carbon dioxide to the orthophosphate and then at further increased temperature with elimination of water to the pyrophosphate. The conversion of monocalcium phosphate to calcium dihydrogen diphosphate is intensive by Hill (Ind. Eng. Chem. 39 (1947), 12, 1667-1672). After that it turns out that even at Use of only small amounts (20-100 g) in a thin layer and with precise control of the heating conditions, this pyrolytic Splitting of water to the acid pyrophosphate only incomplete expires, d. H. in the end product even after a long reaction time up to 10 or 20% orthophosphate can be included, and on the other hand "Amorphous" products are formed, which are analytical as metaphosphates and polyphosphates prove what a indicates significant overreaction. An improved response leaves reach themselves by passing water vapor, but also below under these conditions an "amorphous" product is formed and that The end product is not finely powdered, but falls into baked goods Lump on. Undetected reaction and clumping are intensified, if you start with an orthophosphate containing water of crystallization and the crystal water does not initially at temperatures from approx. 150-180 ° C is slowly removed. For technological processes this method is therefore unsuitable.  

Die vorerwähnten Umsetzungen mit Ammoniumphosphat erweisen sich im technischen Prozeß ebenfalls als ungeeignet, da neben einer Verunreinigung durch Reste der Ammoniumsalze bzw. Carbonate auch bei diesen Prozessen in größerer Menge neben stärker sauren Orthophosphaten bereits Metaphosphate und Polyphosphate gebildet werden, die die Verwendung solcher Produkte als Backtriebsäuren im Lebensmittelbereich behindern.The aforementioned reactions with ammonium phosphate prove themselves in technical process is also unsuitable because, in addition to contamination due to residues of the ammonium salts or carbonates these processes in larger quantities in addition to more acidic orthophosphates metaphosphates and polyphosphates are already formed, the use of such products as baking acids in the food sector hinder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines reinen Calciumdihydrogenpyrophosphates bereitzustellen, das als Backtriebsäure verwendet werden kann.The object of the present invention is therefore a method for the production of a pure calcium dihydrogen pyrophosphate To provide that can be used as baking acid can.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Kondensation von Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat zu Calciumdihydrogenpyrophosphat in einem Reaktor unter Wärmezufuhr, wobei das Ausgangsmaterial in einem Reaktor in dünner Schicht an die auf 255-230°C erhitzte Reaktorwandung gedrückt wird und die erhitzte Schicht sofort wieder von der Wandung gelöst und mit dem übrigen Reaktionsmaterial vermischt wird. Der Reaktor ist dabei abgedichtet, so daß ein Gasaustausch mit der Umgebung unterbunden ist und das Reaktionsprodukt in der Dampfatmosphäre des gebildeten Reaktionswassers hergestellt wird.The process according to the invention consists in the condensation of Monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate Calcium dihydrogen pyrophosphate in a reactor under heat, the starting material in a reactor in a thin layer the reactor wall heated to 255-230 ° C is pressed and the heated layer immediately detached from the wall and with the remaining reaction material is mixed. The reactor is there sealed so that gas exchange with the environment is prevented and the reaction product in the vapor atmosphere of the formed Water of reaction is produced.

Die Wärmeübertragung geschieht von außen über die Reaktorwandung z. B. mittels eines Temperiermediums wie Thermoöl, Metallschmelzen oder Salzschmelzen, wobei die Temperaturführung in engen Grenzen geregelt werden muß. Vorzugsweise wird dabei eine Vorrichtung gemäß DE-A 29 07 453 verwendet. Der Reaktor ist dabei so abgeändert, daß ein Gasaustausch mit der Umgebung unterbunden ist und das Reaktionsprodukt in der Dampfatmosphäre des gebildeten Reaktionswassers hergestellt wird. The heat transfer takes place from the outside via the reactor wall e.g. B. by means of a tempering medium such as thermal oil, metal melting or molten salt, the temperature control within narrow limits must be regulated. A device is preferred according to DE-A 29 07 453 used. The reactor is modified so that gas exchange with the environment is prevented and the reaction product is produced in the steam atmosphere of the water of reaction formed.  

Neben dem Hauptzweck, der Herstellung von reinem Calciumpyrophosphat, sind Vorteile dieser Reaktionsführung die Einsparungen von zuzuführendem Wasserdampf und Heizenergie, sowie eine Vermeidung von Umweltbelastungen durch abzuführende staubhaltige Brüdendämpfe.In addition to the main purpose, the production of pure calcium pyrophosphate, advantages of this reaction management are the savings of steam and heating energy to be supplied, as well as avoidance of environmental pollution caused by vapor vapors containing dust.

Als Rohstoffe kommen kommerziell erhältliche reine Monocalciumphosphate und/oder Monocalciumphosphatmonohydrate mit einem Restwassergehalt von 0,1 bis 5,0% (Trockenverlust), vorzugsweise 1,0 bis 3,0% zur Anwendung. Diese weisen pH-Werte (1%ig in Wasser) von 3,8 bis 4,0 auf und verlieren beim Glühen auf 800°C 15,4 +/- 0,3% Wasser bzw. 21,4 +/- 0,3% für Monocalciumphosphatmonohydrat innerhalb einer Stunde. Das molare Ca/P-Verhältnis sollte im Bereich von 0,40 bis 0,60 liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,45 bis 0,55. Für das kontinuierliche Produktionsverfahren ist ein Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat mit einer mittleren Korngröße kleiner 1000 µm, und insbesondere einem D₅₀ zwischen 50 µm und 500 µm vorteilhaft, um einen gleichmäßigen Transport des Produktes durch den Reaktor zu gewährleisten.Commercially available pure monocalcium phosphates and / or monocalcium phosphate monohydrates with a residual water content of 0.1 to 5.0% (dry loss), preferably 1.0 to 3.0%, are used as raw materials. These have pH values (1% in water) of 3.8 to 4.0 and lose 15.4 +/- 0.3% water or 21.4 +/- 0 when annealed to 800 ° C. 3% for monocalcium phosphate monohydrate within one hour. The molar Ca / P ratio should be in the range from 0.40 to 0.60, preferably in the range from 0.45 to 0.55. For the continuous production process, a monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate with an average grain size of less than 1000 μm, and in particular a D ₅₀ between 50 μm and 500 μm, is advantageous in order to ensure a uniform transport of the product through the reactor.

Die Identität des Ausgangsmaterials wird mittels Röntgendiffraktogramm bestätigt. Zur Verfolgung der ReaktionenThe identity of the starting material is determined using an X-ray diffractogram approved. To track the reactions

Ca(H₂PO₄)₂ → CaH₂P₂O₇ + H₂OCa (H₂PO₄) ₂ → CaH₂P₂O₇ + H₂O

Ca(H₂PO₄)₂ × H₂O → CaH₂P₂O₇ + 2 H₂OCa (H₂PO₄) ₂ × H₂O → CaH₂P₂O₇ + 2 H₂O

bis zu vollständigem Umsatz dient ebenfalls die Röntgendiffraktometrie, man nutzt dabei das Verschwinden der charakteristischen Beugungspeaks der Edukte und das Entstehen der typischen Beugungspeaks des Produktes (Röntgenstrahlung Cu K-alpha-1, Wellenlänge 1,5405 Ångstroem). X-ray diffractometry also serves up to complete conversion, one uses the disappearance of the characteristic Diffraction peaks of the starting materials and the emergence of the typical diffraction peaks of the product (X-ray radiation Cu K-alpha-1, wavelength 1.5405 Ångstroem).  

Röntgenreflexe, Winkel-Grad (°) und Netzebenenabstand (Ångstroem):X-ray reflections, angular degrees (°) and grid spacing (Ångstroem):

Der Anstieg des Signals bei 23,6° ist maßgebend für einen vollständigen Umsatz.The rise of the signal at 23.6 ° is decisive for a complete Sales.

Als weiteres, sehr einfaches Indiz für den Verlauf der Reaktion wird der Glühverlust des Produktmaterials gemessen, jedoch ist das Abfallen der Glühverluste von 15,4 bzw. 21,4% für das Monohydrat auf den theoretischen Wert von 8,3% für das Calciumdihydrogenpyrophosphat nur eine notwendige, nicht aber hinreichende Bedingung für die Reinheit des Produktes, da eine unvollständige Umsetzung das Vorhandensein von Metaphosphatanteilen nicht ausschließt.As a further, very simple indication of the course of the reaction the loss on ignition of the product material is measured, however this is Decrease in ignition losses of 15.4 and 21.4% for the monohydrate to the theoretical value of 8.3% for the calcium dihydrogen pyrophosphate only a necessary, but not a sufficient condition for the purity of the product as an incomplete Implementation does not rule out the presence of metaphosphate components.

Überraschenderweise konnte ein nach Dünnschichtanalyse und Ionenchromatographie reines Produkt nach diesem Verfahren erhalten werden, welches nicht verklumpt ist, sondern als verwendungsfähiges Pulver mit Korngrößen ca. 80% von 40 µm bis 200 µm anfällt. Man muß dazu die Reaktionstemperatur so einstellen, daß eine Produkttemperatur unter diskontinuierlicher Verfahrensweise im Temperaturbereich zwischen 230° und 275°C, vorzugsweise 240° und 260°C bei einer Verweilzeit von einer Stunde eingestellt wird. Bei kontinuierlicher Reaktionsführung liegt der Temperaturbereich aufgrund der Wärmeabfuhr durch das Produkt für die Reaktorwand zwischen 255° und 330°C, vorzugsweise 265° und 300°C bei einer Verweilzeit von zwei Stunden. Surprisingly, one after thin film analysis and ion chromatography obtained pure product by this procedure which is not clumped, but as usable Powder with grain sizes approx. 80% from 40 µm to 200 µm is obtained. You have to set the reaction temperature so that a product temperature under a batch process in the temperature range between 230 ° and 275 ° C, preferably 240 ° and 260 ° C is set with a residence time of one hour. If the reaction is carried out continuously, the temperature range is due to the heat dissipation by the product for the reactor wall between 255 ° and 330 ° C, preferably 265 ° and 300 ° C at a Residence time of two hours.  

Bei anderen Verweilzeiten und/oder anderen Temperaturen erfolgt entweder Weiterreaktion zu höher kondensierten Produkten oder eine unvollständige Umsetzung, gegebenenfalls beides.At different dwell times and / or at different temperatures either further reaction to higher condensed products or one incomplete implementation, both if necessary.

Bei statischen Herstellungsversuchen im Ofen ohne mechanische Durchmischung des Reaktionsmaterials erhält man stark verklumpte Produkte.For static manufacturing trials in the furnace without mechanical Mixing of the reaction material gives strongly clumped Products.

VersuchsbeschreibungExperiment description

In einen vortemperierten Doppelmantellaborkneter mit vier Liter Fassungsvermögen, mit Temperaturfühler für Produkt- und Dampfraumtemperatur sowie mit einem Kondensatabgangsstutzen wird Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat eingefüllt. Die Dampfraumtemperatur und die Produkttemperatur werden aufgezeichnet. Während der Umsetzung werden in bestimmten regelmäßigen Zeitabständen Proben entnommen und auf ihre Reinheit dünnschicht- und ionenchromatographisch untersucht. Durch einen separaten Stutzen ist eine Zudosierung von Dampf möglich (Mengenbestimmung durch Gewichtsverlust von Wasser und Gegenwägung des kondensierten Wasserdampfaustrages). Nach Ablauf der Reaktion wird das Produkt aus dem Kneter entnommen, auf Raumtemperatur abgekühlt und analysiert.In a pre-heated double-jacket laboratory kneader with four liters Capacity, with temperature sensor for product and steam room temperature as well as with a condensate outlet connection becomes monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate. The steam room temperature and the product temperature are recorded. During the implementation, certain regular Samples are taken at intervals and their purity is and examined by ion chromatography. Through a separate one Nozzle can be added to the nozzle (quantity determination by weight loss of water and counterweighing the condensed Water vapor discharge). After the reaction, the product removed from the kneader, cooled to room temperature and analyzed.

Während der Reaktion wird beobachtet, daß sich das Volumen des Ausgangsmaterials nach 15 Minuten um etwa 40% ausdehnt, um nach 45-60 Minuten wieder sein Ausgangsvolumen einzunehmen.During the reaction it is observed that the volume of the Starting material expands by about 40% after 15 minutes to after Return to its initial volume for 45-60 minutes.

Neben Ionenchromatographie wurde auch mittels Dünnschichtchromatographie auf Ortho-, Pyro- und Meta-Phosphatgehalt geprüft. Die vollständige Umsetzung wird im Röntgendiffraktogramm, durch Fehlen von Orthophosphat im Ionen- und Dünnschichtchromatogramm sowie durch Übereinstimmung der gemessenen mit den berechneten Glühverlusten nachgewiesen. In addition to ion chromatography, thin layer chromatography was also used checked for ortho-, pyro- and meta-phosphate content. The full implementation is in the X-ray diffractogram, due to lack of orthophosphate in the ion and thin layer chromatogram as well by matching the measured and the calculated ignition losses proven.  

Zur Bestimmung des optimalen Temperaturintervalls wurden die Zeiten bis zur vollständigen Umsetzung bei verschiedenen konstanten Temperaturen ohne Dampf- oder Wasserzugabe gemessen (siehe Abb. 1: Glühverlust/Temperatur im diskontinuierlichen Verfahren).To determine the optimal temperature interval, the Times to complete implementation at various constant Temperatures measured without adding steam or water (see Fig. 1: Loss on ignition / temperature in a batch process).

Unter den Bedingungen der diskontinuierlichen Verfahrensweise ergibt sich das optimale Temperaturintervall zwischen 240° und 260°C. Im kontinuierlichen Verfahren liegt es zwischen 265° und 300°C. Nur bei der vorzugsweise einzuhaltenden Temperatur erhält man Ausbeuten von 95-99,9% der Theorie.Under the conditions of the batch process the optimal temperature interval between 240 ° and 260 ° C. In the continuous process it is between 265 ° and 300 ° C. Only at the temperature that should preferably be maintained yields of 95-99.9% of theory.

Bei zu niedrigen Kondensationstemperaturen wird der theoretische Wert von 8,33% aufgrund von Restgehalten an Orthophosphaten überschritten, bei Übertrocknung durch Bildung von Metaphosphaten unterschritten. Glühverluste von 8,20-8,45% erhält man bei der erfindungsgemäß einzuhaltenden Temperatur.If the condensation temperatures are too low, the theoretical 8.33% exceeded due to residual orthophosphate content, in case of over-drying due to the formation of metaphosphates undershot. Losses on ignition of 8.20-8.45% are obtained from the temperature to be maintained according to the invention.

Die Versuche zur Ermittlung der Reaktionszeit beim diskontinuierlichen Verfahren bis zur vollständigen Umsetzung ergeben ein Optimum bezüglich Dauer und Temperatur im vorzugsweise einzuhaltenden Temperaturbereich (siehe Abb. 2: Reaktionsdauer/Temperatur). Weiterhin wurden zur Bestimmung der optimalen Reaktionsdauer im idealen Temperaturbereich zu verschiedenen Zeiten die Zusammensetzungen des Reaktionsproduktes ermittelt (siehe Abb. 3: Glühverlust/Reaktionsdauer).The attempts to determine the reaction time in the discontinuous Processes up to the complete implementation result in an optimum in terms of duration and temperature, preferably to be observed Temperature range (see Fig. 2: reaction time / temperature). Furthermore, to determine the optimal reaction time in ideal temperature range at different times the compositions of the reaction product determined (see Fig. 3: loss on ignition / reaction time).

Saure Pyrophosphate zeigen niedrigere pH-Werte als die zugehörigen primären Orthophosphate und die höher kondensierten Meta- oder Polyphosphate. So ist auch hier ein Abfallen des pH-Wertes bei der Bildung des Calciumdihydrogenpyrophosphates zu erwarten. Das Minimum des pH-Wertes der Produkte liegt für die reinen Pyrophosphate in dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturbereich von 240°-260°C bei diskontinuierlicher Verfahrensweise (siehe Abb. 4: pH-Werte/Temperatur). Acid pyrophosphates show lower pH values than the corresponding ones primary orthophosphates and the more condensed meta or Polyphosphates. So there is a drop in the pH value of the Formation of calcium dihydrogen pyrophosphate expected. The minimum the pH value of the products is for the pure pyrophosphates in the temperature range proposed by the invention 240 ° -260 ° C with discontinuous procedure (see Fig. 4: pH values / temperature).  

1. Statische Versuche (Vergleichsversuch)1. Static tests (comparative test)

Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat wird in einem erhitzten Muffelofen in Wasserdampfatmosphäre auf einer Porzellanschale über mehrere Stunden erhitzt. Anschließend wird das Material im Mörser zerkleinert, durchmischt und an der Luft abgekühlt; pH-Wert (1%ig in Wasser), Glühverlust, Ca/P-Verhältnis, Gehalt an Pyrophosphat sowie die Reaktionsrate (ROR-Wert) werden ermittelt. Reaktionsparameter und Analyseergebnisse siehe Tab. 1.Monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate is used in a heated muffle furnace in a steam atmosphere on one Porcelain bowl heated for several hours. Then will the material is crushed in the mortar, mixed and airborne cooled down; pH value (1% in water), loss on ignition, Ca / P ratio, Pyrophosphate content and the reaction rate (ROR value) determined. For reaction parameters and analysis results, see Tab. 1.

2. Versuche im Laborkneter2. Trials in the laboratory mixer

In einem vortemperierten Doppelmantellaborkneter mit vier Liter Fassungsvermögen, mit Temperaturfühler für Produkt- und Dampfraumtemperatur sowie mit einem Kondensatabgangsstutzen wird Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat eingefüllt. Die Dampfraumtemperatur und die Produkttemperatur werden aufgezeichnet. Während der Umsetzung werden in bestimmten regelmäßigen Zeitabständen Proben entnommen und auf ihre Reinheit dünnschicht- und ionenchromatographisch untersucht. Durch einen separaten Stutzen ist eine Zudosierung von Dampf möglich (Mengenbestimmung durch Gewichtsverlust von Wasser und Gegenwägung des kondensierten Wasserdampfaustrages). Es kann auch Wasser während der Reaktion zugegeben werden. Nach Ablauf der Reaktion wird das Produkt aus dem Kneter entnommen und auf Raumtemperatur abgekühlt und wie unter 1. analysiert. Reaktionsparameter und Analysenergebnisse siehe Tabelle 2.In a preheated double-jacket laboratory kneader with four liters Capacity, with temperature sensor for product and steam room temperature as well as with a condensate outlet connection becomes monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate. The steam room temperature and the product temperature are recorded. During the implementation, certain regular Samples are taken at intervals and their purity is and examined by ion chromatography. Through a separate one Nozzle can be added to the nozzle (quantity determination by weight loss of water and counterweighing the condensed Water vapor discharge). There may also be water during the reaction be added. After the reaction has ended, the product turns off removed from the kneader and cooled to room temperature and how analyzed under 1. Reaction parameters and analysis results see table 2.

3. Produktionsversuche3. Production trials

In einer temperierbaren Kneteranlage entsprechend DE-A 29 07 453 wird Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat kontinuierlich zugeführt. Das Reaktionsmaterial wird während der Umsetzung durchmischt und kontinuierlich ausgetragen. Der Dampfraum der Kneteranlage ist gegenüber der Umgebung abgedichtet und zusätzlich mit einer Vorrichtung zur Dosierung von Wasserdampf ausgestattet. Das unter den verschiedenen Reaktionsparametern ausgetragene Produkt wird wie unter 1. analysiert. Reaktionsparameter und Analysenergebnisse siehe Tabelle 3.In a temperature-controlled kneader system according to DE-A 29 07 453 becomes monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate fed continuously. The reaction material is during the Implementation mixed and carried out continuously. The steam room the kneader is sealed from the environment and additionally with a device for dosing water vapor  fitted. That under the different reaction parameters discharged product is analyzed as under 1. Reaction parameters and analysis results see table 3.

Bei den Versuchen mit reinem, erfindungsgemäßem Calciumdihydrogendiphosphat als Backtriebsäure in tiefgefrorenen Teigen am Beispiel von tiefgefrorenen Teigböden zeigt der Einsatz eindeutige Vorteile auf, im Vergleich mit den Backtriebsäuren Dinatriumdihydrogendiphosphat, sauer, normal reagierend, sowie dem Dinatriumdihydrogendiphosphat, sauer, reaktionsverzögert und nicht-erfindungsgemäßem Calciumdihydrogendiphosphat gemäß dem Stand der Technik, welches Metaphosphat und Orthophosphat enthält.In the experiments with pure calcium dihydrogen diphosphate according to the invention as baking acid in frozen doughs using the example the use of frozen dough bases shows clear advantages on, in comparison with the baking acid disodium dihydrogen diphosphate, acidic, normally reacting, as well as disodium dihydrogen diphosphate, acidic, delayed in reaction and not according to the invention Calcium dihydrogen diphosphate according to the prior art, which Contains metaphosphate and orthophosphate.

Die aufgebackenen Teigfladen sind in ihrer Oberflächenbeschaffenheit gleichmäßiger, ihre Krume ist lockerer und besser durchstrukturiert, der Geschmack gut und aromatisch.The baked dough patties are in their surface texture more even, their crumb is looser and better structured, the taste is good and aromatic.

Im Vergleich mit Natriumaluminiumphosphat, sauer, zeigt sich, daß das Dicalciumdihydrogendiphosphat dem Natriumaluminiumphosphat als Backtriebsäure in seiner backtechnischen Wirkungsweise gleichkommt, jedoch im Gegensatz zu Natriumaluminiumphosphat toxikologisch unbedenklich ist. In comparison with sodium aluminum phosphate, acidic, it turns out that the dicalcium dihydrogen diphosphate as the sodium aluminum phosphate Baking acid is equivalent in its baking technology, however, unlike sodium aluminum phosphate, toxicologically is harmless.  

Tabelle 1: Statische Versuche im Trockenschrank Table 1: Static tests in the drying cabinet

Tabelle 3: Versuche mit kontinuierlicher Verfahrensweise Table 3: Experiments with a continuous procedure

Claims (7)

1. Verfahren zur technischen Herstellung von praktisch reinem Calciumdihydrogendiphosphat aus Monocalciumphosphat und/oder Monocalciumphosphatmonohydrat durch Kondensation in einem Reaktor unter Wärmezufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reaktorinhalt mischt, in dünner Schicht an die Reaktorwandung drückt und anschließend die kondensierte harte Schicht wieder von der Reaktorwandung abschält und ins Innere zurückbringt und bei einer Verweilzeit von 0,5-3 Stunden den Reaktionsraum gegen einen Gasaustausch mit der Umgebung abdichtet und die Reaktion unter dem Dampfdruck des entweichenden Kondensationswassers durchführt.1. Process for the technical production of practically pure calcium dihydrogen diphosphate from monocalcium phosphate and / or monocalcium phosphate monohydrate by condensation in a reactor with the supply of heat, characterized in that the reactor contents are mixed, pressed in a thin layer against the reactor wall and then the condensed hard layer is again removed from the reactor wall peels off and returns to the inside and seals the reaction chamber against gas exchange with the environment with a residence time of 0.5-3 hours and carries out the reaction under the vapor pressure of the escaping condensation water. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mittels eines temperierbaren Mediums durch die Reaktorwandung zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Heat by means of a temperature-controlled medium through the reactor wall is fed. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Wärmeträger für den Reaktor Thermoöl, eine Metallschmelze oder eine Salzschmelze verwendet.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that that as a heat transfer medium for the reactor thermal oil, a Molten metal or a molten salt used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion kontinuierlich geführt wird und der Reaktor kontinuierlich mit Monocalciumphosphat beschickt wird und das Reaktionsprodukt kontinuierlich ausgetragen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reaction is carried out continuously and the reactor is continuously charged with monocalcium phosphate and the reaction product is continuously discharged becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reaktion zusätzlich Wasserdampf oder Wasser eingespeist wird oder ein überhöhter Wasserdampfdruck abgelassen wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that additional water vapor during the reaction or water is being fed in or an excessive water vapor pressure is drained.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Monocalciumphosphat mit einer mittleren Korngröße kleiner 1000 µm, insbesondere zwischen 50 und 500 µm, sowie einer Restfeuchte von 0,1 bis 5,0%, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0% eingesetzt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that monocalcium phosphate with a medium grain size smaller than 1000 µm, especially between 50 and 500 µm, and a residual moisture content of 0.1 to 5.0%, preferably of 1.0 to 3.0% is used. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Monocalciumphosphat mit einem molaren Ca/P-Verhältnis von 0,40 bis 0,60, vorzugsweise von 0,45 bis 0,55 verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that a monocalcium phosphate with a molar Ca / P ratio from 0.40 to 0.60, preferably from 0.45 to 0.55 is used.
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FR1304218A (en) * 1961-09-18 1962-09-21 Baker Oil Tools Inc Retrievable tool usable in particular in oil wells
DD140613A3 (en) * 1978-07-13 1980-03-19 Horst Bornmann PROCESS FOR THE PREPARATION OF CALCIUM PYROPHOSPHATE IN A THROUGHPROOF PROCESS

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