DE60108578T2

DE60108578T2 - Dehydriertes Dextrose Monohydrat, Verfahren zur Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE60108578T2
Application number: DE60108578T
Authority: DE
Inventors: Reiner Höpcke; Richard James Tippett; Christof Küsters
Original assignee: Cerestar Holding BV
Current assignee: Cerestar Holding BV
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: PT1188764E; GB0022522D0; ES2236146T3; ATE287896T1; EP1188764A1; US20020188113A1; US6646112B2; DE60108578D1; EP1188764B1; DK1188764T3

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung chemischer Verbindungen wie Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und/oder Alkenylpolyglucosiden, wobei die Reaktionszeit des Verfahrens durch die Verwendung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat in einer heterogenen Reaktion verkürzt ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Reaktion eines reduzierenden Saccharids, z.B. einer Aldose oder Ketose oder einer Quelle davon mit einem Alkohol, führt zur Bildung eines Glycosids. Säuren katalysieren die Reaktion zwischen einem reduzierenden Saccharid und einem Alkohol. Wenn es sich bei dem Alkohol um ein Alkanol handelt, wird das resultierende Glycosid im Allgemeinen als ein Alkylglycosid bezeichnet.
Es ist allgemein bekannt, die Reaktion unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen durchzuführen, um das chemische Gleichgewicht zu den Reaktionsprodukten zu verschieben und um Nebenreaktionen wie Deacetalisierung, Bildung wesentlicher Mengen unerwünschter höherer Polysaccharid-Nebenprodukte wie z.B. Polydextrose, und die Bildung von farbigen Substanzen zu vermeiden.
EP 0319616 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Glycosidprodukten durch die direkte Säure-katalysierte Reaktion einer wässrigen Saccharid-Lösung oder -Sirups mit einem Alkohol Reaktanten einer Reaktion und ohne die Erzeugung wesentlicher Mengen unerwünschter Polysaccharid-Nebenprodukte durch die Durchführung der Reaktion in einer Weise, die jegliche wässrige Saccharidlösung vom in-Kontakt-Kommen mit dem sauren Katalysator während der Reaktion abhält, unter Bedingungen, die zu einer Homopolymerisation des Saccharid Reaktanten führen. Jedoch verlangt dieses Verfahren ein spezielles Set-up und das Trocknungsverfahren hat eine negative Auswirkung auf die Qualität und die Zusammensetzung der wasserfreien Produkte.
DE 42 04 699 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreien Aldosen, wobei wässrige Sirupe von auf Stärke basierenden Produkten mit einem Fettalkohol gemischt werden und die gesamte Mischung in einem Turbo-Trockner auf eine Trocknungstemperatur zwischen 160°C und 180°C gebracht wird, um eine Schmelze von wasserfreier Dextrose zu erhalten. Es gibt jedoch, neben der Schmelze der wasserfreien Glucose, eine zweite Fraktion, die Fettalkohol und Wasser enthält, das von der wässrigen Lösung des auf Stärke basierenden Produktes entfernt wurde. Aufgrund des Vorhandenseins von Wasser, kann dieser Fettalkohol nicht direkt im weiteren Verfahren verwendet werden.
DE 42 07 101 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenylglucosiden, wobei eine wässrige Lösung von Glucosesirup und Fettalkohol zur Dehydratisierung in einen Turbo-Trockner gebracht wird, bis ein Restwasser-Gehalt von 0,05 bis 0,3% erreicht ist, gefolgt von der Acetalisierung in Anwesenheit eines sauren Katalysators.
DE 197 10 112 bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyl-Oligoglycosiden mit einem Überschuss an Alkohol und Glucose in fester Form, wobei das Verfahren in einer Reaktor-Kaskade ausgeführt wird.
US-A-5886161 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Alkylglycosides mit hoher Ausbeute durch Verhindern der Bildung von groben Zuckerpartikeln.
Im Allgemeinen wird Dextrose Monohydrat für die Herstellung von Alkylglucosiden verwendet und das Kristallwasser des Monohydrats wird vor der Acetalisierungreaktion während des Erhitzens der Reaktionsmischung im Reaktor entfernt. Mindestens 10%, meist aber 30% oder sogar mehr der Kapazität des Reaktors wird für die Dehydratisierung an Stelle der Acetalisierungsreaktion genutzt.
Wasserfreie Dextrose und Methoden für deren Herstellung sind allgemein aus US-A-3239378, FR-A-2046352 und US-A-4931101 bekannt.
Es gibt ein Bedürfnis für ein ökonomisch rentables Verfahren zur Herstellung von Alkylglucosiden mit verhältnismäßig preiswerten, trockenen Reaktanten, wobei die Reaktionszeit des Verfahrens kurz und die Bildung unerwünschter Nebenprodukte reduziert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Verfahren bereit.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft dehydratisiertes Dextrose Monohydrat mit einer spezifischen Oberfläche von 0,20 m²/g bis 0,50 m²/g, das die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, in einem heterogenen Gemisch mit einem Alkohol vermindert. Tatsächlich wird die Reaktionszeit um mindestens 10%, bevorzugt 20%, bevorzugter 25% und am bevorzugtesten 50% reduziert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, wobei in dem Verfahren ein Alkohol in einem heterogenen Gemisch mit dehydratisiertem Dextrose Monohydrat reagiert, das in der vorliegenden Erfindung offenbart wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wobei der Alkohol eine Alkyl- oder Alkenylkettenlänge hat, ausgewählt aus der Gruppe aus C₁ bis C₃₀ und Mischungen daraus.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich überdies auf ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Zugeben von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu einer Alkohol enthaltenden Flüssigkeit, um eine heterogene Mischung zu erhalten,
b) Rühren der heterogenen Mischung
c) Erhitzen unter Vakuum auf eine Temperatur zwischen 60°C und 180°C, bevorzugt zwischen 80°C und 150°C, bevorzugter zwischen 95°C und 120°C,
d) Zugeben eines sauren Katalysators,
e) Fortfahren des Rührens bei hoher Temperatur unter Vakuum bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet,
f) Gegebenenfalls Neutralisieren des sauren Katalysators und
g) Gegebenenfalls Verdampfen des Überschusses an Alkohol enthaltender Flüssigkeit.

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren worin:

a) 1 Gewichtsteil dehydratisiertes Dextrose Monohydrat zu 2 bis 10 Gewichtsteilen von C₆–C₂₅ Alkohol gegeben wird, um eine heterogene Mischung zu erhalten.
b) Die heterogene Mischung auf 80 bis 180°C erhitzt wird, bei gleichzeitigem Rühren bei 5 bis 400 mbar Vakuum,
c) 0,2–5 Gewichtsprozent (bezogen auf das Trockengewicht des dehydratisierten Dextrose Monohydrats) saurer Katalysator zugegeben wird,
d) das Rühren bei hoher Temperatur unter Vakuum fortgesetzt wird, bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich überdies auf ein Verfahren zur Herstellung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat durch Trocknen von Dextrose Monohydrat, wobei das dehydratisierte Dextrose Monohydrat eine spezifische Oberfläche von 0,2 m²/g bis 0,50 m²/g hat und es die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, in einer heterogenen Reaktion mit einem Alkohol vermindert und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Nehmen von Dextrose Monohydrat,
b) Trocknen von Dextrose Monohydrat bei einer Temperatur zwischen 50 und 150°C,
c) Sammeln von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein mikroskopisches Bild von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat. Das Bild wurde mit einem Leica Mikroskop Typ DMRB aufgenommen, ausgestattet mit einem PL Fluotar 10×/0,30 Objektiv JVC CCD Kamera (KY-F55BE), einer äußeren Lichtquelle Leica KL 1500 für Top-Beleuchtung. Die Proben wurden auf einem beleuchteten Objekt-Glas Träger plaziert und 100× vergrößert. Der Kristall ist nicht transparent und das Licht ist mit unterschiedlichen optischen Dichten gestreut. Bei dem Dehydratierungsverfahren werden verschiedene innere Oberflächen geschaffen, und jede dieser Oberflächen streut das Licht, was zu einer hohen optischen Dichte und niedriger Transparenz führt. Das dehydratisierte Dextrose Monohydrat hat eine hohe spezifische Oberfläche.
2 ist ein mikroskopisches Bild von kommerzieller entwässerter Dextrose, die durch einen Kristallisationsprozess hergestellt wurde. Der Kristall ist hochtransparent und seine spezifische Oberfläche ist nicht so groß wie die spezifische Oberfläche von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat.
3 ist ein elektronenmikroskopisches Bild von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat. Das Bild ist mit einer CamScan Cambridge S24 vom SEM Typ von goldüberzogenen Proben aufgenommen. Die Beschleunigungs-Spannung lag im Bereich von 5 bis 10 kV bei einer Vergrößerung von 100× bis 500×. Durch das Dehydratisierungsverfahren bleibt die makroskopische Form der Dextrose in der makroskopischen Form des Monohydrats bestehen und wird nicht in die makroskopische Form von kommerzieller entwässerter Dextrose umgewandelt.
4 ist ein elektronenmikroskopisches Bild von kommerzieller wasserfreier Dextrose, die durch einen Kristallisationsprozess hergestellt wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft dehydratisiertes Dextrose Monohydrat mit einer spezifischen Oberfläche von 0,20 m²/g bis 0,50 m²/g, das die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden in einem heterogenen Gemisch mit einem Alkohol vermindert.
Dehydratisiertes Dextrose Monohydrat wird durch Trocknen von Dextrose Monohydrat erhalten, in einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Nehmen von Dextrose Monohydrat,
b) Trocknen von Dextrose Monohydrat bei einer Temperatur zwischen 50 und 150°C,
c) Sammeln des dehydratisierten Dextrose Monohydrats.

Die Dehydratisierung (Trocknen) des Dextrose Monohydrats wird in einem Trockner ausgeführt, wobei der Trockner ein Fließbett-Trockner, ein Rotationstrommel-Trockner, ein Vakuum-Trockner oder ein Sprüh-Trockner sein kann. Jedoch ist das Sprühtrocknen nicht so kosten-effektiv wie die anderen Methoden zur Dehydratisierung von Dextrose Monohydrat. Die anderen Trocknungsmethoden sind weniger Energie verbrauchend als das Sprühtrocknungsverfahren.
Zu Beginn der Dehydratisierungsphase sollte die Produkttemperatur 50 bis 60°C nicht übersteigen, um Weichwerden, Klumpen und Solubilisierung der Dextrose Monohydrat Kristalle zu verhindern. Gegen Ende des Trocknungsprozesses kann die Temperatur ansteigen, aber sie sollte unter 145 bis 150°C verbleiben, die die Schmelztemperatur von wasserfreier Dextrose ist. Das erhaltene dehydratisierte Dextrose Monohydrat hat eine spezifische Oberfläche von 0,2 m²/g bis 0,50 m²/g und es vermindert die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, in einer heterogenen Reaktion mit einem Alkohol.
Das so erhaltene dehydratisierte Dextrose Monohydrat hat denselben Schmelzpunkt wie kommerziell erhältliche entwässerte Dextrose, aber es gibt einen signifikanten Unterschied bei der spezifischen Oberfläche der zwei Produkte. Die kommerzielle, kristallisierte, entwässerte Dextrose hat eine spezifische Oberfläche von ungefähr 0,04–0,06 m²/g, und dehydratisiertes Dextrose Monohydrat hat eine spezifische Oberfläche von 0,2 m²/g-0,5 m²/g. Die spezifische Oberfläche wird mit der BET Methode gemessen. Die Oberfläche von pulverisierten Feststoffen oder porösen Materialien wird mit dem FlowSorb 2300 durch Bestimmung der Menge an Gas, das als monomolekulare Schicht an der Probe adsorbiert, bestimmt. Diese Adsorption ist beendet, bei oder nahe bei dem Siedepunkt des adsorbierten Gases und die Fläche der Probe ist über die Anzahl der adsorbierten Moleküle direkt messbar.
Das mikroskopische Bild des dehydratisierten Dextrose Monohydrats bestätigt die verschiedenen spezifischen Oberflächen dehydratisierten Dextrose Monohydrats und kristallisierter wasserfreier Dextrose. Die Oberfläche von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat ist nicht transparent aufgrund von Lichtstreuung an den verschiedenen inneren Oberflächen. Das Kristall kristallisierter, wasserfreier Dextrose ist vollständig transparent, weniger Licht wird gestreut und deshalb sind in dem Kristall weniger innere Oberflächen vorhanden.
Das Bild, das mit dem Elektronenmikroskop gemacht ist, zeigt, dass durch den Dehydratisierungsprozess die makroskopische Form der Dextrose in der makroskopischen Form des Monohydrats bestehen bleibt und nicht in die makroskopische Form kommerzieller entwässerter Dextrose umgewandelt wird.
Das Herstellungsverfahren von Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und/oder Alkenylpolyglucosiden ist ein heterogenes Verfahren, wobei dehydratisiertes Dextrose Monohydrat nicht in der flüssigen Phase gelöst wird. Die Geschwindigkeit der heterogenen Reaktion hängt stark von der Partikelgröße ab, aber um den Einfluss dieses Parameters auszuschließen, wird jedes Mal die gleiche Sieb-Fraktion zwischen 125 und 180 μm genommen. Wenn der Einfluss der Partikelgröße ausgeschlossen wird, kann die spezifische Oberfläche wichtig für die Reaktivität der Dextrose und/oder den Kinetiken der Reaktion sein.
Beim Reagieren von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat mit einem Alkohol in einem Verfahren zur Herstellung von Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und/oder Alkenylpolyglucosiden, ist die Reaktionszeit signifikant vermindert. Die Reaktionszeit ist um mindestens 10%, vorzugsweise 20%, bevorzugter 25% und am bevorzugtesten 50% vermindert.
Die angewendeten Reaktionsbedingungen können variieren in Bezug auf z.B. Temperatur, Vakuum, Partikelgröße des auf Dextrose basierenden Produkts, Kettenlänge der Alkylkette des Alkohols, aber durch Konstant-Halten aller Bedingungen vermindert das dehydratisierte Dextrose Monohydrat der vorliegenden Erfindung signifikant die Reaktionszeit des Verfahrens.
Beispiel 2 zeigt, dass bei Anwendung der Sieb-Fraktion einer Partikelgröße zwischen 125 und 180 μm des dehydratisierten Dextrose Monohydrats mit einer spezifischen Oberfläche von ungefähr 0,25 – 0,30 m²/g, das Verfahren eine Reaktionszeit von nur 3,5 Stunden benötigt. Das Verfahren mit wasserfreier Dextrose (Vergleichsbeispiel 1) oder getrocknetem Glucose Sirup (mindestens 95% Dextrose enthaltend – Vergleichsbeispiel 2) benötigt eine Reaktionszeit von mindestens 4,6 Stunden beziehungsweise 5,4 Stunden.
In diesem Verfahren kann der Alkohol eine Alkyl- oder Alkenylkettenlänge ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C₁ bis C₃₀ haben und Mischungen davon.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Zugeben von dehydratisertem Dextrose Monohydrat zu einer Alkohol enthaltenden Flüssigkeit, um eine heterogene Mischung zu erhalten,
b) Rühren der heterogenen Mischung,
c) Erhitzen unter Vakuum auf eine Temperatur zwischen 60°C und 180°C, bevorzugt zwischen 80°C und 150°C, bevorzugter zwischen 95°C und 120°C,
d) Zugeben eines sauren Katalysators,
e) Fortfahren des Rührens bei hoher Temperatur unter Vakuum bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet (der gewünschte Wert ist zwischen 0,2% und 1% basierend auf dem Gesamtgewicht des kompletten Reaktionsmediums),
f) Gegebenenfalls Neutralisieren des sauren Katalysators und
g) Gegebenenfalls Verdampfen des Überschusses an Fettalkohol.

Das Verfahren kann als Batchverfahren oder kontinuierliches Verfahren ausgeführt werden.
Das heterogene Gemisch kann entweder durch Zugabe dehydratisierten Dextrose Monohydrats in einem Teil zu der Alkohol enthaltenden Flüssigkeit erhalten werden oder durch Zugabe nur eines Teils der Gesamtmenge des dehydratisierten Dextrose Monohydrats zu der Alkohol enthaltenden Flüssigkeit am Beginn und weitere Zugabe von Teilen dehydratisierten Dextrose Monohydrats während der Reaktion. Weiterhin ist die Reihenfolge der Zugabe nicht wichtig. Die Alkohol enthaltende Flüssigkeit und Säure kann dem dehydratisierten Dextrose Monohydrat zugegeben werden, gefolgt von Erhitzung. Eigentlich können die Schritte a) bis d) umgedreht oder zur gleichen Zeit erfolgen.
Die Alkohol enthaltende Flüssigkeit kann ausschließlich eine Alkoholphase sein oder, in Fällen worin der Alkohol bei der Reaktionstemperatur der Acetalisationsreaktion nicht flüssig ist und/oder wenn das heterogene Gemisch bei einer Reaktionstemperatur der Acetalisationsreaktion nicht flüssig ist und/oder wenn das heterogene Gemisch bei der Reaktionstemperatur zu viskos für gute Kinetiken ist, wird der Alkohol mit einer Flüssigkeit verdünnt. Solch eine Flüssigkeit ist ein typisches Lösungsmittel für den Alkohol, aber die Dextrose ist nicht löslich. Typische Beispiele solcher Flüssigkeiten sind Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol und dergleichen.
Der Alkohol kann ein Reinprodukt oder eine Mischung verschiedener Alkohole sein, wobei die Alkyl- oder Alkenylkettenlänge von C₁ bis C₃₀ reicht, bevorzugt von C₁ bis C₂₅, bevorzugter von C₆ bis C₂₅, am bevorzugtesten von C₈ bis C₁₈. Der Unterschied zwischen der Alkyl- und der Alkenylkette ist die Tatsache, dass die Alkenylkette eine ungesättigte Bindung enthält.
Die Reaktion zur Herstellung von Alkylglucosiden, Alkenylglucosiden, Alkylpolyglucosiden und/oder Alkenylpolyglucosiden wird in Anwesenheit eines sauren Katalysators bewirkt, wobei die Wahl des Typs des sauren Katalysators im wesentlichen nicht kritisch ist. Der saure Katalysator kann ein flüssiger saurer Katalysator oder ein fester Katalysator sein, der in dem Fettalkohol entweder gelöst oder dispergiert sein kann. Geeignete saure Katalysatoren umfassen starke Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, hypophosphorige Säure, starke organische Säuren, wie para-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Sulfosuccinsäure und dergleichen.
Das Gewichtsverhältnis von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu Alkohol kann von 1:2 bis 1:10, bevorzugt von 1:2 bis 1:8, bevorzugter von 1:3 bis 1:5 sein. Falls ein Verhältnis von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu Alkohol unter 1:2 verwendet wird, kann das Reaktionsgemisch nach Kühlung auf Raumtemperatur zähflüssig werden. Am anderen Extrem werden die Volumenforderungen übermäßig, wenn ein Verhältnis von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu Alkohol größer als 1:10 verwendet wird, so dass eine beträchtliche Reaktorproduktivität verloren ist.
Die Flüssigkeit, die zur Lösung der unlös ichen langkettigen Fettalkohole bei der Reaktionstemperatur genutzt wird, und die weiterhin zum Dispergieren des dehydratisierten Dextrose Monohydrats genutzt wird, wird in einem Gewichtsverhältnis von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu Flüssigkeit von 1:1 bis 1:4 verwendet.
Das Reaktionsgemisch wird auf eine Temperatur zwischen 60°C und 180°C erhitzt, bevorzugt zwischen 80°C und 150°C, bevorzugter zwischen 95°C und 120°C, während Vakuum angelegt wird. Höhere Temperaturen werden zu unerwünschten Nebenprodukten führen.
Die Acetalisationsreaktion wird bei hoher Temperatur unter Vakuum fortgesetzt, und das gebildete Reaktionswasser wird gleichzeitig entfernt. Das Erhitzen wird gestoppt, sobald der Restgehalt an dehydratisiertem Dextrose Monohydrat einen gewünschten Wert erreicht hat. Der gewünschte Wert variiert gemäß den Anforderungen des Endprodukts bei der Anwendung und sollte zwischen 0,2% und 1% Restdextrose sein, basierend auf dem Gesamtgewicht des ganzen Reaktionsmediums. Produkte, die bei hoher Temperatur und/oder alkalischen Bedingungen farbbeständig sein müssen, haben einen niedrigen Restgehalt an Dextrose. Folglich sollte der gewünschte Wert dieser Produkte nicht höher als 0,25% sein. Die Messung der Rest-Dextrose basiert auf einer klassischen DE-Methode, die eine Redox-Titration zur Messung der reduzierenden Enden ist.
Die Säure kann vor dem Abkühlen neutralisiert werden, oder das Produkt kann als solches ohne Neutralisieren der Säure behalten werden. Der saure Katalysator kann vor oder nach dem Kühlen neutralisiert werden und der restliche Überschuss an Fettalkohol kann durch Destillation entfernt werden. Um ein Endprodukt mit hohem Polymerisationsgrad zu erhalten, das in speziellen Anwendungen gefordert sein kann, kann ein Teil des Fettalkohols vor dem Neutralisieren des Katalysators entfernt werden und die Reaktion bei hoher Temperatur fortschreiten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren, worin:

a) 1 Gewichtsteil dehydratisiertes Dextrose Monohydrat zu 2 bis 10 Gewichtsteilen von C₆–C₂₅ Alkohol gegeben wird, um ein heterogenes Gemisch zu erhalten,
b) Das heterogene Gemisch auf eine Temperatur zwischen 80°C und 180°C erhitzt wird, während Rührens unter 5 bis 400 mbar Vakuum,
c) 0,2 bis 5% Gewichtsprozent (bezogen auf das Trockengewicht des dehydratisierten Dextrose Monohydrats) saurer Katalysator zugegeben wird,
d) das Rühren bei hoher Temperatur und unter Vakuum fortgefahren wird, bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet.

Das Verfahren schreitet unter trockenen Reaktionsbedingungen fort und während der Reaktion wird das gebildete Wasser durch Anwendung eines Vakuums entfernt. Die Anwendung kommerziell erhältlichen Dextrose Monohydrats für die Herstellung der chemischen Verbindungen erfordert eine Dehydratisierung vor der eigentlichen Acetalisierungsreaktion. Die Dehydratisierung erfordert eine beträchtliche Zeit und der Reaktor wird nicht effizient belegt. Mindestens 10%, oder 20%–25%, bis zu 40% oder sogar 50% der Reaktionszeit wird für die Dehydratisierung genutzt, und so wird die Produktivität um denselben Faktor reduziert. Die Anwendung von trockenen Reagenzien zur Herstellung der zuvor erwähnten chemischen Verbindungen vermeidet die Belegung des Reaktors zur Dehydratisierung und die Produktivität kann sich erhöhen.
Die Verwendung des dehydratisierten Dextrose Monohydrats der vorliegenden Erfindung in dem Verfahren und Nehmen der Siebfraktion zwischen 125 und 180 μm, benötigt nur 3,5 Stunden, bis der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb von 0,25% liegt.
In einem Vergleichsbeispiel, mit der Siebfraktion zwischen 125 und 180 μm der kommerziell erhältlichen kristallisierten wasserfreien Dextrose, wird gezeigt, dass mindestens 4,6 Stunden benötigt werden, um den Gehalt an Rest-Dextrose auf unter 0,25% zu vermindern. Die Anwendung von getrocknetem Glucosesirup (der mindestens 95% Dextrose enthält) benötigt eine Reaktionszeit von 5,4 Stunden, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, worin der Rest-Dextrose Gehalt unter 0,25% liegt.
Durch Verwendung der gleichen Sieb-Fraktion wird der Einfluss der Partikelgröße ausgeschlossen und der Unterschied in der Geschwindigkeit kann nicht auf einen möglichen Unterschied in der Partikelgröße bezogen werden. Tatsächlich wird die Reaktionszeit, bei Verwendung dehydratisierten Dextrose Monohydrats um mindestens 10%, bevorzugt 20%, bevorzugter 25% und am bevorzugtesten 50% reduziert.
Durch Verwendung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat wird die Reaktionszeit von mindestens 4,6 Stunden auf 3,5 Stunden gesenkt, was einer Verminderung der Reaktionszeit von mindestens 24% entspricht. Die Verwendung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat an Stelle von getrocknetem Glucosesyrup vermindert die Reaktionszeit von 5,4 auf 3,5 Stunden, was einer Verminderung der Reaktionszeit von mindestens 35% entspricht.
Die Verwendung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat liefert signifikante Vorteile:

a) Die Reaktionszeit des Verfahrens zur Herstellung chemischer Verbindungen in einer heterogenen Reaktion mit dehydratisiertem Dextrose Monohydrat ist signifikant kürzer als die Reaktionszeit des Verfahrens mit kommerziell erhältlicher, wasserfreier Dextrose oder getrocknetem Glucose Sirup, wenn die gleiche Partikelgröße verwendet wird.
b) Die kurze Reaktionszeit vermindert die Bildung von Nebenprodukten. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist erhöht und die potentielle Bildung aller Arten von Nebenprodukten ist signifikant vermindert. Die Bildung von Produkten wie Polydextrose und insbesondere farbigen Substanzen ist vermindert.
c) Die Farbe des Endproduktes ist viel besser, wenn dehydratisiertes Dextrose Monohydrat der vorliegenden Erfindung an Stelle kommerzieller krystallisierter wasserfreier Dextrose verwendet wird. Diese verbesserte Farbe ist nach Verdampfen der Flüssigkeit und des Überschusses an Alkohol sogar stärker ausgeprägt. Es ist offensichtlich, dass für bestimmte Anwendungen der optionale Bleich-Schritt zur Verbesserung der Farbe ausgeschlossen werden kann.
d) Die Kapazität oder der Durchsatz des Reaktors wird um einen Faktor von mindestens 10%, bevorzugt 20%, bevorzugter mehr als 25%, bis zu 40% oder sogar 50% erhöht, wenn dehydratisiertes Dextrose Monohydrat an Stelle von Dextrose Monohydrat verwendet wird.
e) Das Trocknen von Dextrose Monohydrat in einem Fließbett-Trockner, einem Rotationstrommel-Trockner, einem Vakuum-Trockner ist viel preiswerter als die Anwendung des Acetalisastionsreaktors zu diesem Zweck, und folglich ist das gesamte Verfahren der gegenwärtigen Erfindung viel preiswerter, als das Verfahren in dem Dextrose Monohydrat direkt im Acetalisationsreaktor benutzt wird.

Die Vorteile des Verfahrens der gegenwärtigen Erfindung werden durch die folgenden Beispiele zum Vorschein kommen.
Beispiel 1
Dehydratisierung von Dextrose Monohydrat
1. Dehydratisierung mit einem Fließbett-Trockner
Dextrose Monohydrat wurde in einen Fließbett-Trockner (Retsch Typ TG1) eingebracht, wobei das Verhältnis von Luft (in kg) zu Produkt (in kg) 0,77 ist. Das Produkt, das ungefähr 9% Feuchtigkeit enthielt, wurde getrocknet, um dehydratisiertes Dextrose Monohydrat zu erhalten, das weniger als 0,5% Wasser enthielt. Die gesamte Trocknungszeit war ungefähr 25 bis 70 Minuten bei einer Temperatur der hereinkommenden Luft von zwischen 90°C und 120°C.
2. Dehydratisierung mit einem Turbo-Trockner
Dextrose Monohydrat wurde in einen horizontal-plazierten Turbo-Trockner (VOMM, Mailand, Italien) gebracht. Die Dehydratisierung erfolgte bei einer Temperatur zwischen 90 und 150°C in einem Luftstrom von 5 normalisierten m³/kg (d.h. Volumen von Gas bei 0°C und 1 mbar) Dextrose und einer Rotationsgeschwindigkeit von 1200 min^–1.
Beispiel 2
Herstellung chemischer Verbindungen mit dehydratisiertem Dextrose Monohydrat
1 Teil dehydratisiertes Dextrose Monohydrat (Sieb-Fraktion zwischen 125 und 180 μm) und 4,36 Teile eines C₁₂–C₁₄ Gemisches von Fettalkoholen wurden in ein 3-Hals-Reaktionsgefäß gebracht, das mit einem Thermometer, Rührer, Destillationssäule und Vakuum-Verbindung ausgestattet war. Das heterogene Gemisch wurde in 30 Minuten vom 30°C bis 105°C bei einem Vakuum von 28 bis 30 mbar unter Rühren erhitzt. 1% (basierend auf dem Trockengewicht von Dextrose) para-Toluolsulfonsäure wurde zugegeben, um die Reaktion zu starten. Die Reaktion wurde fortgeführt, bis die Menge an restlicher Dextrose, wie durch die DE-Methode gemessen, unterhalb von 0,25% (basierend auf dem Gewicht des gesamten Reaktionsgemisches) war. Die Reaktionszeit betrug 3,5 Stunden.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung oberflächenaktiver Verbindungen mit kristallisierter wasserfreier Dextrose
1 Teil kristallisierter, wasserfreier Dextrose (C Dex 02402) (Cerestar) (Sieb-Fraktion zwischen 125 und 180 μm) wurde benutzt. Das Verfahren, wie in Beispiel 2 beschrieben wurde befolgt. Die Reaktionszeit betrug 4,6 Stunden.
Vergleichsbeispiel 2
Dehydratisierung von Glucose-Sirup (Dextrose Gehalt 96%)
Ein Glucose Sirup C SWEET D 02763 (Cerestar) (Trockengewicht ca. 70%) wurde bei einer Fließ-Rate von 7 kg/h bei 70°C in einen Niro FSD Versuchsanlagen Sprüh-Trockner gesprüht. Zur Pulverisierung wurde ca. 9 kg grob gemahlenes getrocknetes Produkt bei einem Verhältnis flüssig/fest von 1:2 zugegeben. Die Zerstäubungsbedingungen waren wie folgt:

Lufttemperatur 20°C

Luftdruck 3 bar

Luftstrom 20 kg/h

Durchmesser Düse 2 mm

Luftventil Position –0,5 mm

Die Trockenkammer wurde betrieben bei

Druckkammer –10 mm WG

Druckdifferenz erster Zyklon 90 mm WG

Luftstrom 520 kg/h

Lufteinlasstemperatur 146°C

Luftauslasstemperatur 81°C

Das Fließbett wurde angepasst an

Druckdifferenz Lufteinlassrohr 22 mm WG

Luftstrom 120 kg/h

Lufteinlasstemperatur 79°C

Pulvertemperatur 75°C

Pulverbettdruck 60–75 mm WG
Herstellung von oberflächenaktiven Verbindungen mit getrocknetem Glucose Sirup
1 Teil sprühgetrockneter Glucose Sirup (Sieb-Fraktion zwischen 125 μm und 180 μm) wurde verwendet.
Das Verfahren, wie in Beispiel 2 beschrieben wurde befolgt.
Die Reaktionszeit betrug 5,4 Stunden.

Claims

Dehydratisiertes Dextrose Monohydrat, dadurch gekennzeichnet, dass es eine spezifische Oberfläche von 0,20 m²/g bis 0,50 m²/g hat und dass es die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, in einem heterogenen Gemisch mit einem Alkohol vermindert.
Dehydratisiertes Dextrose Monohydrat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit um mindestens 10%, vorzugsweise 20%, bevorzugter 25% und am bevorzugtesten 50% reduziert wird.
Verfahren zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren ein Alkohol in einem heterogenen Gemisch mit dehydratisiertem Dextrose Monohydrat gemäß Anspruch 1 reagiert.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol eine Alkyl-, oder Alkenylkettenläge hat, ausgewählt aus der Gruppe aus C₁ bis C₃₀ und Mischungen daraus.
Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Zugeben von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat zu einer Alkohol enthaltenden Flüssigkeit, um eine heterogene Mischung zu erhalten, b) Rühren der heterogenen Mischung, c) Erhitzen unter Vakuum auf eine Temperatur zwischen 60°C und 180°C, bevorzugt zwischen 80°C und 150°C, bevorzugter zwischen 95°C und 120°C, d) Zugeben eines sauren Katalysators, e) Fortfahren des Rührens bei hoher Temperatur unter Vakuum bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet, f) gegebenenfalls Neutralisieren des sauren Katalysators und g) gegebenenfalls Verdampfen des Überschusses an Fettalkohol.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass: a) ein Gewichtsteil dehydratisiertes Dextrose Monohydrat zu 2 bis 10 Gewichtsteilen C₆–C₂₅ Alkohol gegeben wird, um eine heterogene Mischung zu erhalten, b) die heterogene Mischung zwischen 80°C und 180°C erhitzt wird, bei gleichzeitigem Rühren unter einem Vakuum von 5 bis 400 mbar, c) 0,2 bis 5 Gewichtsprozent (bezogen auf das Trockengewicht des dehydratisierten Dextrose Monohydrats) saurer Katalysator zugegeben wird, d) das Rühren bei hoher Temperatur und unter Vakuum fortgefahren wird, bis sich der Gehalt an restlichem dehydratisiertem Dextrose Monohydrat unterhalb eines gewünschten Wertes befindet.
Verfahren zur Herstellung von dehydratisiertem Dextrose Monohydrat durch Trocknen von Dextrose Monohydrat, dadurch gekennzeichnet, dass das dehydratisierte Dextrose Monohydrat eine spezifische Oberfläche von 0,20 m²/g bis 0,50 m²/g hat und dass es die Reaktionszeit zur Herstellung chemischer Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylglucosid, Alkenylglucosid, Alkylpolyglucosiden und Alkenylpolyglucosiden, in einer heterogenen Reaktion mit einem Alkohol vermindert und das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Nehmen von Dextrose Monohydrat, b) Trocknen von Dextrose Monohydrat bei einer Temperatur zwischen 50 und 150°C, c) Sammeln des dehydratisierten Dextrose Monohydrats.