DE4404633A1

DE4404633A1 - Verfahren zur Herstellung praktisch wasserfreier Zuckertenside

Info

Publication number: DE4404633A1
Application number: DE19944404633
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Gutsche; Gerhard Dr Wollmann; Werner Seipel
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-17
Also published as: WO1995021852A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Zuckertensidpasten in einem Mikrowellengerät.

Stand der Technik

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside und vorzugsweise Alkyl oligoglucoside stellen nichtionische Tenside auf Basis nach wachsender Rohstoffe dar, die wegen ihrer ausgezeichneten an wendungstechnischen Eigenschaften und ihrer besonderen öko toxikologischen Verträglichkeit zunehmens für die Herstellung oberflächenaktiver Mittel an Bedeutung gewinnen. Ähnliches gilt für eine weitere Gruppe von Zuckertensiden, die Fettsäu re-N-alkylpolyhydroxyalkylamide, insbesondere die Fettsäure- N-alkylglucamide.

Üblicherweise fallen diese Zuckertenside in Form wäßriger Lösungen an, die bei höheren Feststoffkonzentrationen Gele oder Pasten bilden. Schon aus praktischen Erwägungen besteht daher im Markt das Bedürfnis, Zuckertenside auch in fester, d. h. zumindest angenähert wasserfreier Form einsetzen zu kön nen. Wasserfreie Anbietungsformen lassen sich zwar grundsätz lich durch Eindampfen der Lösungen oder Pasten herstellen, verbunden damit sind jedoch in der Regel sehr lange Kessel belegungszeiten und eine unerwünschte Karamelisierung und/oder Verfärbung der Massen.

Demzufolge hat die Aufgabe der Erfindung darin bestanden, ein Verfahren zur Herstellung praktisch wasserfreier, rieselfähi ger Zuckertenside zur Verfügung zu stellen, das frei von den geschilderten Nachteilen ist.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von praktisch wasserfreien Zuckertensiden, bei dem man wäßri ge Zuckertensidpasten in einem Mikrowellengerät bei einem Energiestrom von 6 bis 30 W/g Wasser in der Paste trocknet.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich Zuckertensid pasten, insbesondere Pasten von Alkyl- und/oder Alkenyloli glykosiden und/oder Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden innerhalb kurzer Zeit zu praktisch wasserfreien, nicht-kle brigen Feststoffen mit einem Restwassergehalt von maximal 2, vorzugsweise maximal 1,5 Gew.-% entwässern lassen, ohne daß es zu nennenswerten Verfärbungen der Produkte kommt. Die Er findung schließt die Erkenntnis ein, daß bei höheren Ener gieströmen eine starke Verfärbung des Produktes eintritt, während bei niedrigeren Energieströmen deutlich längere Trockenzeiten erforderlich sind; zudem weisen die Produkte nicht die erforderliche Rieselfähigkeit auf.

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside

Als mögliche Zuckertenside, die sich im Sinne der Erfindung entwässert werden können, kommen Alkyl- und/oder Alkenyloli goglykoside in Betracht. Hierbei handelt es sich um bekannte Stoffe, die nach den einschlägigen Verfahren der präparativen organischen Chemie erhalten werden können. Stellvertretend für das umfangreiche Schrifttum sei hier auf die Schriften EP-A1-0 301 298 und WO 90/3977 verwiesen.

Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vor zugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alke nyloligoglucoside.

Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oli gomerisierungsgrad (DP-Grad), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyloligoglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligo merisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwen dungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyl oligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 1,4 liegt.

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich von primären Alko holen mit 4 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Butanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hy drierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Ver lauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen′schen Oxo synthese anfallen. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside der Kettenlänge C₈-C₁₀ (DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Auftrennung von technischem C₈-C₁₈-Kokosfett alkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% C₁₂-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyl oligoglucoside auf Basis technischer C_9/11-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3).

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich ferner auch von primären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Lauryl alkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylal kohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol, sowie deren technische Ge mische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Be vorzugt sind Alkyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C_12/14-Kokosalkohol mit einem DP von 1 bis 3.

Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide

Als weitere geeignete Zuckertenside kommen Fettsäure-N-alkyl polyhydroxyalkylamide der Formel (II) in Frage,

in der R²CO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R³ für Wasserstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 3 bis 10 Hydroxylgruppen steht.

Bei den Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden handelt es sich um bekannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylierung mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten werden können. Hinsichtlich der Verfahren zu ihrer Herstellung sei auf die US-Patentschriften US 1 985 424, US 2 016 962 und US 2 703 798 sowie die Inter nationale Patentanmeldung WO 92/06984 verwiesen. Eine Über sicht zu diesem Thema von H. Kelkenberg findet sich in Tens. Surf. Det. 25, 8 (1988).

Vorzugsweise leiten sich die Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyal kylamide von reduzierenden Zuckern mit 5 oder 6 Kohlenstoff atomen, insbesondere von der Glucose ab. Die bevorzugten Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamide stellen daher Fettsäu re-N-alkylglucamide dar, wie sie durch die Formel (III) wie dergegeben werden:

Vorzugsweise werden als Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkyl amide Glucamide der Formel (III) eingesetzt, in der R³ für Wasserstoff oder eine Amingruppe steht und R²CO für den Acyl rest der Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Li nolsäure, Linolensäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behen säure oder Erucasäure bzw. derer technischer Mischungen steht. Besonders bevorzugt sind Fettsäure-N-alkyl-glucamide der Formel (II), die durch reduktive Aminierung von Glucose mit Methylamin und anschließende Acylierung mit Laurinsäure oder C_12/14-Kokosfettsäure bzw. einem entsprechenden Derivat erhalten werden. Weiterhin können sich die Polyhydroxyalkyl amide auch von Maltose und Palatinose ableiten.

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens können die wäßrigen Pasten einen Wassergehalt von 15 bis 60, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-% aufweisen.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf an dere temperaturlabile Systeme, beispielsweise wäßrige Pasten von Zuckerestern und/oder Sorbitanestern, Proteinhydrolysaten und deren Kondensationsprodukte mit Fettsäuren anwendbar.

Polysaccharide als Hilfsstoffe

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Trocknung der wäßrigen Zuckertensidpasten in Gegenwart von Polysacchariden durchgeführt. Für diesen Zweck kommen neben Cellulose vor allem Stärke wie beispiels weise handelsübliche Weizen- oder Kartoffelstärke in Frage. Üblicherweise wird das Polysaccharid in Mengen von 10 bis 100, vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-% - bezogen auf den Fest stoffanteil der Paste - eingesetzt.

Mikrowellentrocknung

Die Mikrowellentrocknung kann in einem handelsüblichen Mikro wellengerät durchgeführt werden. Als kritische Größe wurde der Energiestrom erkannt, der 6 bis 30, vorzugsweise 15 bis 25 W/g Wasser in der Paste beträgt. Im Anschluß an die Trock nung empfiehlt es sich, den Feststoff zu vermahlen. Falls er forderlich, kann die Rieselfähigkeit des Mahlproduktes durch Abpudern mit den genannten Polysacchariden weiter verbessert werden. Ferner ist es möglich, die Mikrowellentrocknung in Verbindung mit einer Wirbelschicht gemäß dem Europäischen Patent EP-B1 0 403 820 oder einem Bandtrockner durchzuführen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Zucker tenside sind praktisch wasserfrei, d. h. sie weisen einen Restwassergehalt von maximal 2, vorzugsweise von maximal 1,5 Gew.-% auf. Die Produkte lassen sich zu rieselfähigen Pulvern verarbeiten, die ihrerseits zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie Mitteln zur Reinigung und Pflege von Haut und Haaren dienen können.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele Beispiel 1

32 g eines Gemisches aus
70 Gew.-% C₈-C₁₆-Alkyloligoglucosid (33 Gew.-% Feststoff) (Plantaren® APG 2000 UP, Henkel KGaA, Düsseldorf) und
30 Gew.-% Weizenstärke (Cerestar® PT 20 002)
mit einem Wasseranteil von 48 Gew.-% wurden unter Zugabe von 24 Gew.-%iger Salzsäure auf pH = 5,5 eingestellt und in einem 1-l-Becherglas mit 0,5 cm Schichthöhe vorgelegt. Die Trock nung wurde in einem handelsüblichen Mikrowellengerät bei ei nem Energiestrom von 240 W (entsprechend 15,6 W/g Wasser in der Mischung) durchgeführt. Während der Trocknung schäumte die Mischung bis auf 500 ml auf. Innerhalb von 9 min wurde ein körniges, hartes, unverfärbtes Produkt mit einem Restwas sergehalt von 1,5 Gew.-% erhalten, das sich problemlos zu einem rieselfähigen Pulver verarbeiten ließ. Über einen Zeit raum von 3 d wurde keine Zunahme des Wassergehaltes beobach tet.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde bei einem Energiestrom von 360 W (entspre chend 23,4 W/g Wasser in der Mischung) wiederholt. Es wurde eine Schaumentwicklung bis auf 800 ml beobachtet. Innerhalb von 9 min wurde ebenfalls ein körniges, hartes Produkt erhal ten, das einen Restwassergehalt von 1,6 Gew.-% aufwies, je doch leicht bräunlich verfärbt war. Über einen Zeitraum von 3 d wurde keine Zunahme des Wassergehaltes beobachtet.

Vergleichsbeispiel V1

Beispiel 1 wurde bei einem Energiestrom von 500 W (entspre chend 33,5 W/g Wasser in der Mischung) wiederholt. Das Be cherglas schäumte über. Es wurde ein bräunlich verfärbtes Produkt erhalten.

Vergleichsbeispiel V2

Beispiel 1 wurde bei einem Energiestrom von 70 W (entspre chend 4,5 W/g Wasser in der Mischung) wiederholt. Es wurde eine Schaumentwicklung bis auf 300 ml beobachtet. Ein Produkt mit einem Restwassergehalt von 1,5 Gew.-% wurde erst nach ei ner Trocknungszeit von 40 min erhalten. Ein aus diesem Stoff hergestelltes Pulver erwies sich als nicht durchgetrocknet, klebrig und nicht rieselfähig. Bei Lagerung über 3 d stieg der Wassergehalt auf 3,4 Gew.-% an.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von praktisch wasserfreien Zuckertensiden, bei dem man wäßrige Zuckertensidpasten in einem Mikrowellengerät bei einem Energiestrom von 6 bis 30 W/g Wasser in der Paste trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Pasten von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden der Formel (I) R¹-O-[G]_p (I)in der R¹ für einen Alkylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoff atomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoff atomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht, einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Pasten von Fettsäure-N-alkylpolyhydroxyalkylamiden der Formel (II), in der R²CO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R³ für Wasserstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyal kylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 3 bis 10 Hy droxylgruppen steht, einsetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man wäßrige Pasten mit einem Wassergehalt von 15 bis 60 Gew.-% einsetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Trocknung in Gegenwart von Poly sacchariden durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polysaccharid in Mengen von 10 bis 100 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffanteil der Paste - einsetzt.