DE69322820T2 - Verfahren zur Kristallisierung von Aspartam - Google Patents
Verfahren zur Kristallisierung von AspartamInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation von Aspartam durch Neutralisation einer wässerigen Lösung von Aspartam, mit einem pH von weniger als 3, mit einer Base und Homogenisieren der Lösung mittels Zwangskonvektion.
- Aspartam ist ein Süßstoff, der verbreitet in kalorienarmen Produkten, wie Erfrischungsgetränken, verwendet wird. Meistens wird Aspartam nach seiner Herstellung aus Wasser oder, wenn gewünscht, aus bis zu 20 Masse-% Methanol oder Ethanol enthaltendem Wasser kristallisiert. In verschiedenen kommerziell verwendeten Herstellungsverfahren von Aspartam wird es zuerst als Aspartam.HCl-Salz auskristallisiert. Dieses Salz wird dann durch Neutralisation der sauren Lösung und, wenn geeignet, anschließendes Abkühlen derselben umkristallisiert, wie beispielsweise in der US-4 618 695-A beschrieben. Dies kann beispielsweise in Suspension durchgeführt werden, wie in der US-4 778 916-A beschrieben, oder durch das Herstellen einer homogenen Lösung bei einer erhöhten Temperatur und Neutralisieren derselben unter Rühren und Abkühlen derselben, wie beispielsweise in der US-4 667 222-A und US-4 656 304-A beschrieben. Die Neutralisation kann beispielsweise auch durch das tropfenweise Zusetzen von Alkali zu einer Lösung durchgeführt werden, wie in der EP-187 530-A und US-4 918 216-A beschrieben.
- Aspartam hat eine relativ geringe Löslichkeit in Wasser, so daß die Kristallisationsausbeute pro Liter Lösung eher niedrig ist. Um beispielsweise 40 g Aspartam auszukristallisieren, ist es notwendig, einen Liter wässerige Lösung, die 4,8 Masse-% Aspartam enthält, von 60 auf 5ºC abzukühlen. Angesichts der relativ großen Mengen an Wasser, die in diesem Verfahren abgekühlt werden müssen, wird Aspartam vorzugsweise in einem gerührten Kristallisator hergestellt. Ein gerührter Kühlkristallisator hat den Vorteil, daß Wärme relativ effizient abgeführt werden kann.
- Die gerührte Kristallisation von Aspartam hat jedoch den Nachteil, daß die gebildeten Kristalle eine relativ hohe spezifische Kuchenresistenz aufweisen. Das bedeutet, daß nach der Kristallisation die Aspartam-Aufschlämmung allgemein nur sehr mühevoll filtriert werden kann.
- Die EP-091 787-A schlägt vor, Aspartam durch Kühlen unter statischen Bedingungen (ohne Rühren) kristallisieren zu lassen. Inhärent werden durch dieses Verfahren größere Kristalle erhal ten als in gerührten Kristallisationen, die Kühleffizienz in einer nicht-gerührten Lösung ist jedoch relativ gering, so daß eine relativ große Wärmetauschoberfläche erforderlich ist, und die Kristallisation relativ lange Zeit dauert.
- Das Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Kristallisation von Aspartam vorzusehen, durch das relativ große Kristalle mit einer geringen spezifischen Kuchenresistenz erhalten werden, und durch das die zeitaufwendige Kühlstufe unter statischen Bedingungen entfällt.
- Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Menge an Aspartam in der Lösung zwischen 1,5 und 20 Masse-% gewählt wird, und daß diese saure Aspartam-Lösung derart neutralisiert und homogenisiert wird, daß die erhaltene Lösung im wesentlichen homogen ist sowie einen pH von mehr als 3 und eine absolute Übersättigung von 1 bis 15 Masse-% Aspartam aufweist, wobei die Lösung zumindest vom Beginn der letzten Sekunde an, bevor die Kristallisation visuell wahrnehmbar ist, nicht mehr mechanisch gerührt wird. In diesem Zusammenhang bedeutet mechanisches Rühren, daß das System einer Zwangskonvektion durch mechanische Mittel, wie Rührer, Pumpen und dgl., ausgesetzt wird. Sobald diese mechanischen Mittel angehalten wurden, besteht im Sinne dr vorliegenden Patentanmeldung keine Zwangskonvektion mehr.
- Der pH einer Lösung bedeutet den pH einer bestimmten Lösung, der bei der entsprechenden Temperatur mit Hilfe einer Knick Portamess 752-Vorrichtung vom Typ eines pH-Messers ermittelt wird, wobei der bei dieser Temperatur gemessene tatsächliche pH automatisch auf den pH-Wert bei einer Standard-Temperatur von 20ºC korrigiert wird. In der vorliegenden Patentanmeldung wird, wenn ein pH angegeben wird, immer der letztere Wert verwendet.
- Der pH der Lösung vor der Neutralisation beträgt weniger als 3, ist jedoch allgemein höher als 0,5, vorzugsweise höher als 1 und insbesondere höher als 1,5. Ein übermäßig niedriger pH fördert die Zersetzung von Aspartam und ist daher unerwünscht. Die optimale Löslichkeit besteht bei einem pH von etwa 2,3. So beträgt der pH vorzugsweise weniger als 2,9, insbesondere weniger als 2,5. Der pH ist nur im Zusammenhang mit der Löslichkeit von Aspartam kritisch. Bei einem zu hohen pH kann die Löslichkeit von Aspartm so niedrig sein, daß bereits eine (unerwünsch te) Kristallisation auftreten kann.
- Sehr geeignete Säuren zum Erreichen eines pH < 3 sind Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure. Die Verwendung von Salzsäure oder Schwefelsäure wird bevorzugt, und jene von Salzsäure wird besonders bevorzugt. Die Konzentration der Säure ist nicht kritisch, liegt jedoch aus wirtschaftlichen Gründen über 1 N. Allgemein wird eine gesättigte Lösung oder eine Lösung zwischen 5 und 12 N gewählt. Es ist jedoch auch möglich, HCl-Gas durch die anzusäuernde Lösung zu führen. Es ist ferner möglich, von einem Salz von Aspartam auszugehen, wie beispielsweise dem HCl-Salz, dem Schwefelsäuresalz oder dem Phosphorsäuresalz.
- Die Menge an Aspartam in der Lösung vor der Kristallisation beträgt allgemein zwischen 1,5 und 20 Masse-%. Vorzugsweise beträgt die Menge an Aspartam in der Lösung mehr als 3 Masse-%. Masse-% Aspartam bedeutet die Menge an Aspartam, die als freies Aspartam berechnet wird. Die Löslichkeit der Salze von Aspartam, oder von Aspartam in einem sauren Medium, ist wesentlich höher als jene des neutralisierten Aspartams, und Fachleute können leicht die Konzentrationen bestimmen, bei denen vor der Neutralisation keine Kristallisation in der Lösung bewirkt wird.
- Vorzugsweise wird die Konzentration so gewählt, daß nach der Neutralisation mehr als 1 Masse-% Übersättigung, insbesondere mehr als 1,5 Masse-%, jedoch allgemein weniger als 15 Masse-%, vorzugsweise weniger als 8 Masse-%, Übersättigung erhalten wird. Die Übersättigung ist hier als absolute Übersättigung in Masse-% Aspartam ausgedrückt. Eine übermäßig hohe Übersättigung kann kleine Kristalle ergeben, die weniger gute Filtrationseigenschaften aufweisen. Eine hohe Übersättigung leistet jedoch einen wichtigen Beitrag zu einer relativ hohen Ausbeute pro Volumeneinheit.
- Die wässerige Lösung kann eine geringe Menge, d. h. bis zu 25 Masse-%, eines niederen Alkohols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Ethanol oder Methanol, enthalten.
- Die Aspartam-Lösung mit einem pH von weniger als 3 wird danach mit einer Base auf einen pH von mehr als 3 gebracht. Die zugesetzte Basen-Menge ist vorzugsweise derart, daß ein pH von mehr als 4, jedoch weniger als 8 erhalten wird. Insbesondere ist die zugesetzte Basen-Menge derart, daß ein pH zwischen 4 und 7, spezifischer zwischen 4 und 6, erhalten wird.
- Die verwendete Base ist vorzugsweise eine wässerige Alkali- Lösung, insbesondere von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Ammoniumhydroxid oder Ammoniumcarbonat. Allgemein wird eine Lösung von mehr als 0,1 N, vorzugsweise mehr als 0,2 N, verwendet. Eine geringe Hasen-Konzentration in der wässerigen Alkali-Lösung ist vorteilhaft, wenn Fachleute zwei Ströme mit ungefähr gleichem Volumen mischen wollen. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch häufig eine Lösung von mehr als 1 N oder eine gesättigte Lösung einer Base verwendet, so daß weniger Flüssigkeit filtriert werden muß, und eine höhere Ausbeute erhalten wird. Vorzugsweise wird eine wässerige Lösung von Natriumhydroxid oder Ammoniumhydroxid verwendet. Es ist jedoch auch möglich, eine Base als Feststoff zu verwenden, indem eine sehr leicht lösliche Base, wie NaOH, in einem sehr fein zerteilten Zustand mit der zu neutralisierenden Aspartam-Lösung gemischt wird. Um eine unerwünschte Zersetzung zu Diketopiperazin bei hohem pH zu vermeiden, muß die Homogenisierung in einem derartigen Fall so rasch wie möglich durchgeführt werden. Es ist auch möglich, gasförmiges Ammoniak als Base zu verwenden.
- Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Base in einer sehr kurzen Zeit zur zu neutralisierenden Aspartam-Lösung zugesetzt. Die zum raschen Mischen der Base mit der Aspartam-Lösung erforderliche Zwangskonvektion sollte nur eine so kurze Zeit dauern, daß ein Intervall von zumindest einer Sekunde zwischen dem Moment, ab dem die Lösung dieser Zwangskonvenktion nicht mehr ausgesetzt wird, und dem Auftreten des visuell wahrnehmbaren Beginns der Kristallisation bleibt. Dieses Intervall beträgt vorzugsweise zumindest 3 und besonders bevorzugt zumindest 4 Sekunden.
- Ein derartiges Homogenisierungsverfahren bedeutet (im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung), daß die Mittel, welche die Zwangskonvektion bewirken, zumindest 1 Sekunde und vorzugsweise zumindest 3 Sekunden angehalten werden, bevor der Beginn der Kristallisation einsetzt, oder daß die Lösung derart behandelt wird, daß im wesentlichen keine Zwangskonvektion mehr auftritt. Der letztere Fall gilt insbesondere für eine kontinuierliche Kristallisation, wie beispielsweise in einem Kolbenstrom-Kristallisationsverfahren durch ein Rohr. Allgemein tritt nach dem Anhalten der mechanischen Mittel die Konvektion noch einige Zeit auf, bis die Lösung vollständig zur Ruhe gekommen ist. Dies hat jedoch für das erfindungsgemäße Verfahren keine wesentliche Bedeutung und wird auch nicht als Zwangskonvektion angesehen.
- Der Moment des visuell wahrnehmbaren Beginns der Kristallisation ist von zahlreichen Faktoren abhängig, wie u. a. dem Grad der Übersättigung und der Temperatur der Lösung. Beispielsweise ist bei einer Übersättigung von 4 Masse-% weniger Zeit für das Mischen verfügbar als bei einer Übersättigung von 2 Masse-%.
- Der Beginn der Kristallisation wird leicht visuell in einem Glasgefäß bestimmt, in dem ein erfindungsgemäßer Versuch durchgeführt werden kann. Es ist auch möglich, Techniken wie Licht- Streuung beispielsweise unter Verwendung eines Lasers zur Bestimmung des Kristallisationsbeginns zu verwenden. Die Beginnzeit wird als Zeit vom Zusatz der gesamten Menge an Base bis zur ersten visuellen Wahrnehmung der Kristallisation definiert. Diese Beginnzeit ist angesichts des Übersättigungsgrades unerwartet lang. Das Vorliegen anderer Komponenten in der Lösung, wie Verunreinigungen oder Additive - wie Salz(e) -, kann die Beginnzeit beeinflussen.
- Vorzugsweise wird die Beginnzeit durch die Wahl der Temperatur und des Übersättigungsgrades so gewählt, daß sie zumindest 10 Sekunden beträgt. Dann ist es besonders leicht, die Aspartam- Lösung zu neutralisieren und zu homogenisieren, und danach die Lösung ohne Zwangskonvektion kristallisieren zu lassen.
- Wenn gewünscht, kann auch eine längere Beginnzeit verwendet werden, insbesondere durch die Wahl einer höheren Temperatur der Aspartam-Lösung. So ist in einer Aspartam-Lösung bei 60ºC und 3 Masse-% Übersättigung der Kristallisationsbeginn erst nach 60 bis 120 Sekunden visuell wahrnehmbar.
- Das Mischen der Aspartam-Lösung mit der Base findet vorzugsweise in einem statischen Mischer statt, durch den die zu mischenden Flüssigkeitsströme gepumpt werden. Es können auch andere Fachleuten bekannte Vorrichtungen zum raschen Mischen von zwei Flüssigkeiten (oder einer Flüssigkeit und eines rasch darin zu lösenden Feststoffs oder Gases) verwendet werden. Das Mischen kann als kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Vorgang durchgeführt werden.
- Obwohl es besonders wichtig ist, daß die Homogenisierung der Aspartam-Lösung (durch Zwangskonvektion) zum Zweck der Neu tralisation vollendet sein sollte, bevor der Beginn der Kristallisation eintritt (welcher Beginn für bis zu 120 Sekunden nicht wahrnehmbar sein kann), wird es bevorzugt, daß die Homogenisierung nicht länger als 10, insbesondere nicht länger als 5, Sekunden lang stattfinden sollte.
- Direkt nach dem Mischen wird die neutralisierte Aspartam- Lösung in ein Gefäß gegossen, das, wenn gewünscht, mit Ablenkern versehen ist, um die Konvektion der Lösung so rasch wie möglich zu minimieren, und Aspartam wird unter statischen Bedingungen aus der Lösung auskristallisiert. Da durch das vorliegende Verfahren die Kristallisation sehr rasch praktisch vollendet ist (bei einer gegebenen Temperatur), ist es auch leicht möglich, die Kristallisation kontinuierlich in einem rohrförmigen Gefäß durchzuführen, durch das die zu kristallisierende Lösung bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gepumpt wird.
- Wie oben beschrieben, sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen ein Aspartam.HCl-Salz erhalten wird (siehe US-4 618 595-A, US-4 778 916-A, US-4 677 222-A und EP-187 530-A). Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum raschen Kristallisieren eines derartigen Salzes sehr gut geeignet, wobei sehr reines Aspartam und eine Aufschlämmung erhalten wird, die leicht filtriert wird.
- Es ist jedoch auch möglich, Aspartam als neutrale Verbindung aus einem Vorläufer herzustellen, der eine Schutzgruppe enthält, wie beispielsweise in der US-3 786 039-A oder US-4 282 721-A beschrieben.
- Für auf derartige Weise erhaltenes Aspartam kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr vorteilhaft verwendet werden, da die erhaltene Lösung, nach Ansäuern auf einen pH von weniger als 3, sehr effizient als Lösung abgekühlt werden kann, wonach ein erfindungsgemäßes Kristallisationsverfahren verwendet werden kann. In dieser ersten bevorzugten Ausführungsform wird eine neutrale Aspartam-Lösung, die mehr als 1,5 Masse-% Aspartam und vorzugsweise mehr als 3 Masse-% Aspartam enthält, mit einer Säure bei einer Temperatur von mehr als 50ºC, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 50ºC und 80ºC, insbesondere zwischen 55ºC und 70ºC, auf einen pH von weniger als 3 gebracht, und die Lösung wird unter Zwangskonvektionsbedingungen um zumindest 10ºC abgekühlt. Dabei werden die Konzentration, die Temperatur und der pH so gewählt, daß kein Aspartam auskristallisiert. Vorzugsweise wird die Lösung um zumindest 30ºC, insbesondere etwa 40ºC abgekühlt. Bei hoher Aspartam-Konzentration kann es jedoch ausreichen, einen kürzeren Abkühlbereich von beispielsweise 20ºC zu verwenden. Analog zu dieser ersten bevorzugten Ausführungsform des Ansäuerns in einer neutralen Lösung ist es natürlich auch möglich, Aspartam in vorzugsweise warmem Wasser zu lösen, das bereits angesäuert ist. So ist es unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, kristallines Aspartam mit sehr hoher Reinheit auf sehr vorteilhafte Weise aus kristallinem Aspartam zu erhalten, das noch eine unerwünscht hohe Menge an Verunreinigungen enthält.
- Anschließend wird die abgekühlte Lösung mit einer Hase unter Zwangskonvektion auf einen pH von mehr als 3 gebracht. Danach werden vor dem Beginn der Kristallisation die Mittel, die diese Zwangskonvektion bewirken, angehalten, und das Aspartam wird unter statischen Bedingungen auskristallisiert.
- Die warme Lösung kann auf an sich bekannte Weise abgekühlt werden. Vorzugsweise wird ein Durchfluß-Wärmetauscher verwendet, wodurch die Wärme effizient abgeführt wird.
- Die Temperatur in der abgekühlten Lösung liegt allgemein unter 40ºC, kann jedoch auch, wenn von einer sauren Lösung mit einer hohen Temperatur und Konzentration ausgegangen wird, höher sein, bis zu 70ºC. Es ist wirtschaftlich nicht vorteilhaft, die Lösung weiter als bis auf 5ºC abzukühlen. Vorzugsweise wird die Lösung auf 5 bis 35ºC abgekühlt. Eine niedrige Temperatur hat den Vorteil, daß sie dem Wachstum von Mikroorganismen entgegenwirkt. Eine hohe Temperatur hat jedoch den Vorteil einer längeren Zeit bis zum Beginn der Kristallisation. Ferner wurde unerwartet gefunden, daß bei einer höheren Temperatur Kristalle mit sehr guten Filtrationseigenschaften bei höherer Übersättigung erhalten werden können.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Aspartam.HCl-Salz gelöst. Eine derartige Lösung hat einen pH von etwa 1,5 bis 1,8. Wenn gewünscht, kann die Lösung auf einen anderen pH zwischen 1 und 3 gebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, das Aspartamsalz bei einer Temperatur zwischen 20 und 80ºC zu lösen (um die Lösungsrate zu erhöhen), und dann die saure Lösung abzukühlen (um die Kristallisationseffizienz zu verbessern).
- Nach der Kristallisation, die allgemein 2 Minuten bis 2 Stunden, vorzugsweise zwischen 5 und 30 Minuten, dauert, wird die erhaltene Masse, wenn gewünscht, nach dem mechanischen Zerbrechen der Pseudo-Festphase, die erhalten werden kann, in eine Flüssigkeit-Feststoff-Trennvorrichtung, beispielsweise eine Filterzentrifuge oder ein Bandfilter, gegossen. Es ist jedoch auch möglich, die Masse in einem Kristallisator unter Zwangskonvektion weiter abzukühlen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Aspartam-Lösung bei einer Temperatur von mehr als 15ºC und insbesondere bei 25 bis 40ºC neutralisiert wurde. Im Laufe dieses letzten Kristallisationsschritts unter Rühren, sofern er verwendet wird, wird die wässerige Kristallmasse dann auf weniger als 25ºC, vorzugsweise weniger als 20ºC und insbesondere auf eine Temperatur von 5 bis 15ºC abgekühlt.
- Nach der Vollendung der Kristallisation werden die Kristalle, wie bereits angegeben, beispielsweise durch Filtration oder Zentifugation vom Wasser getrennt. Die nasse Kristallmasse, die erhalten wird, wird dann vorzugsweise mit kaltem entmineralisierten Wasser gewaschen. Die nach Filtration und Waschen erhaltene Masse besteht im allgemeinen aus Aspartam mit 25 bis 50 Masse-% Wasser. Danach wird dieser nasse Aspartam-Kuchen auf an sich bekannte Weise weiter auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 6 Masse-% getrocknet.
- Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgenden nichteinschränkenden Beispiele erläutert.
- In den Beispielen werden die spezifische Kuchenresistenz R (m/kg) und die charakteristische Teilchengröße (um) der erhaltenen Aufschlämmungen angegeben.
- Filtrationstests wurden unter Verwendung eines Filters mit einer Oberfläche von 19,64 cm² durchgeführt. Das Filtrat wurde in einem Gefäß gesammelt, dessen Masse mit einem Aufzeichnungsgerät kontinuierlich bestimmt wurde. Der Druckunterschied für die Filtration der Aufschlämmung wurde erhalten, indem ein gesteuerter Überdruck auf die Aufschlämmung ausgeübt wurde.
- Die spezifische Kuchenresistenz wurde aus der Formel (I) berechnet.
- t = Filtrationszeit (s)
- V = Filtrationsvolumen (m³)
- R = spezifische Kuchenresistenz (m/kg)
- η = dynamische Viskosität des Filtrats (Pa · s)
- ΔP = Druckunterschied über das Filter und den Filterkuchen (Pa)
- C = Masse der ausgefällten Kristalle pro Volumeneinheit des erhaltenen Filtrats (kg/m³)
- Rm = Filterresistenz (1/m)
- A = Filteroberfläche (m²)
- Der charakteristische Durchmesser Dch wird gemäß der Formel (II) berechnet.
- worin die Symbole die oben angegebene Bedeutung haben. ΔP ist 10&sup5; Pa.
- Die gerührte Kristallisation von Aspartam ergibt eine spezifische Kuchenresistenz (R) von mehr als 6.10¹&sup0; m/kg und einen charakteristischen Durchmesser (Dch) von etwa 3 um. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Werte von R zwischen 5.10&sup8; und 4.10¹&sup0; m/kg sowie von Dch von 4 bis 20 um sehr vorteilhaft durch eine rasche Kristallisation erzielt werden.
- Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, wie Fachleute auf einfache Weise mit Hilfe der vorliegenden Patentanmeldung bestimmen können, daß eine Aspartam- Aufschlämmung mit einer spezifischen Kuchenresistenz, wie oben definiert, von weniger als 1.10¹&sup0; m/kg, insbesondere 1.10&sup8; bis 8.10&sup9; m/kg, erhalten wird. Der charakteristische Durchmesser ist vorzugsweise größer als 5 um, insbesondere zwischen 7 und 25 um.
- Eine 3,9 Masse-% Aspartam-Lösung wurde aus 1 l Wasser bei 60ºC und Aspartam in einem 1,75 l Glasgefäß hergestellt, das mit einem Rührer und Ablenkern versehen war. Für ein derartiges Beispiel wurde eine berechnete Menge von 37 Masse-% Rd-Lösung immer in 1 l Lösung dosiert, so daß untersättigte Lösungen nach Abkühlen auf die in Tabelle 1 spezifizierten Temperaturen erhalten wurden.
- Danach wurde jedesmal eine saure Aspartam-Lösung mit einer berechneten Menge von 37 Masse-% NaOH-Lösung unter sorgfältigem Rühren (300 UpM) neutralisiert. Die Lösung wurde 5 s lang ge rührt (die theoretisch erforderliche Mischzeit betrug 3 s), wonach der Rührer angehalten wurde. 1 bis 10 s danach war der Kristallisationsbeginn visuell wahrnehmbar. Nach 15 min wurde die Aufschlämmung äquilibriert, indem sie 15 min lang mit einer Rührgeschwindigkeit von 300 UpM gerührt wurde. Danach wurden die Filtrationseigenschaften der erhaltenen Aufschlämmungen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
- 1 Menge ausgedrückt als g von 100% Ausgangsmaterial
- 2 absolute Übersättigung in Masse-% Aspartam
- 3 spezifische Kuchenresistenz
- 4 charakteristischer Durchmesser
- Wie in Tabelle 2 gezeigte Versuche wurden analog zu den Beispielen I bis VIII durchgeführt. Im Vergleichsversuch A wurde der Rührer nicht angehalten. So lief der Rührer 0,5 h lang.
- In Beispiel VIII wurde der Rührer nach 2 s angehalten.
- Obwohl die Mischzeit 3 s betrug, erschien die Lösung dennoch ausreichend homogen, um gute Ergebnisse zu erhalten.
- In Beispiel XI wurde die bei 30ºC erhaltene Aufschlämmung unter Zwangskonvektion weiter abgekühlt. Die Tabelle zeigt die Filtrationseigenschaften der schließlich erhaltenen Aufschlämmung, die sehr leicht zu filtrieren war.
- Die Tests zeigen, daß eine Aufschlämmung mit guten Filtrationseigenschaften durch Kristallisation bei einer höheren Temperatur (höher als 25ºC) leicht erhalten werden kann. Tabelle 2
- ¹ In diesem Beispiel wurde die bei 30ºC erhaltene Aufschlämmung unter Rühren weiter auf 10ºC abgekühlt, wobei währenddessen eine weitere Kristallisation auftrat. R und Dch wurden nach weiterem Abkühlen gemessen.
- ² Beispiele XII und XIII gehen von einer 8% Aspartam-Lösung aus, die durch das Lösen von Aspartam bei 60ºC in Wasser hergestellt wurde, das bereits die in der Tabelle gezeigte HCl-Menge enthielt.
Claims (20)
1. Verfahren zur Kristallisation von Aspartam durch
Neutralisation einer wässerigen Lösung von Aspartam, mit einem pH von
weniger als 3, mit einer Base und Homogenisieren der Lösung
mittels Zwangskonvektion, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge
an Aspartam in der Lösung zwischen 1,5 und 20 Masse-% gewählt
wird, und daß diese Lösung derart neutralisiert und
homogenisiert wird, daß die erhaltene Lösung im wesentlichen homogen ist
sowie einen pH von mehr als 3 und eine absolute Übersättigung
von 1 bis 15 Masse-% Aspartam aufweist, wobei die Lösung
zumindest vom Beginn der letzten Sekunde an, bevor die
Kristallisation visuell wahrnehmbar ist, nicht mehr mechanisch gerührt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
zu neutralisierende Aspartam-Lösung einen pH von mehr als 0,5
aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge an Aspartam so gewählt wird, daß
nach Neutralisation eine Übersättigung von 1 bis 8 Masse-%
Aspartam erzielt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aspartam-Lösung mit einem pH von weniger als 3
mit einer wässerigen Alkali-Lösung neutralisiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
verwendete Alkali-Lösung eine wässerige Lösung von
Natriumhydroxid oder Ammoniumhydroxid ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lösung, beginnend zumindest 3 Sekunden bevor
die Kristallisation visuell wahrnehmbar ist, keiner
Zwangskonvektion mehr ausgesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die wässerige Aspartam-Lösung mit einem pH von
weniger als 3 eine Temperatur zwischen 5ºC und 80ºC aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die wässerige Lösung mit einem pH von weniger als
3 hergestellt wird, indem eine derartige Menge von Aspartam in
Wasser mit einer Temperatur von mehr als 50ºC gelöst wird, daß
eine Lösung von mehr als 1,5 Masse-% Aspartam erhalten wird,
wobei das Wasser mit einer Säure vor, während oder nach dem
Lösen von Aspartam auf einen pH von weniger als 3 gebracht wird,
und die Lösung danach unter Zwangskonvektionsbedingungen
zumindest um 10ºC abgekühlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine
neutrale Aspartam-Lösung auf einen pH von weniger als 3 bei
einer Temperatur zwischen 50 und 80ºC gebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lösung auf eine Temperatur von weniger als
70ºC abgekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lösung auf eine Temperatur von 5 bis 35ºC
abgekühlt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lösung in einem Durchfluß-Wärmetauscher
abgekühlt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die neutrale Aspartam-Lösung mit einer
wässerigen HCl- oder Schwefelsäure-Lösung auf einen pH von weniger
als 3 gebracht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die wässerige Lösung mit einem pH von weniger als
3 hergestellt wird, indem ein Aspartam.HCl-Salz gelöst wird,
und, wenn gewünscht, der pH auf einen anderen Wert zwischen 1
und 3 gebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
wässerige Lösung mit einem pH von weniger als 3 hergestellt
wird, indem das Aspartam.HCl-Salz in Wasser bei einer Temperatur
von 20 bis 70ºC gelöst wird, und danach die Lösung abgekühlt
wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Homogenisierung höchstens 10 Sekunden
dauert.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Homogenisierung höchstens 5 Sekunden dauert.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aspartam aus der neutralisierten und
homogenisierten Lösung im Laufe von 2 Minuten bis 2 Stunden ohne
Zwangskonvektion auskristallisiert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aspartam aus der neutralisierten und
homo
genisierten Lösung bei einer Temperatur von mehr als 15ºC
auskristallisiert wird, wonach die erhaltene Masse unter
Zwangskonvektion in einem Kristallisator weiter abgekühlt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die erhaltenen Kristalle von der Mutterlauge
getrennt, gewaschen und auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 1
und 6% getrocknet werden.
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