DE948873C - Verfahren zur Herstellung von Alginate und Komplexsalzbildner enthaltenden Dispersionen maximaler Viskositaet - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Alginate und Komplexsalzbildn.er enthaltenden Dispersionen maximaler Viskosität Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von wäßrigen Dispersionen mit einem Gehalt von alginathaltigen Substanzen und dient dem Zweck, ihre Viskosität und Stabilität zu regeln. Unter der Bezeichnung »alginathaltige Substanzen« sollen im folgenden die in Wasser dispergierbaren oder sogenannten wasserlöslichen Alginate verstanden werden, die, wie beispielsweise die Natriumalginate, nicht im eigentlichen Sinne wasserlöslich sind, sondern nur kolloidale wäßrige Dispersionen bilden, und deren Viskosität mit der Konzentration des Alginates beachtlich steigt.
• Ein allgemeiner, die Verwendungsmöglichkeit in den verschiedenen Fabrikationszweigen einschränkender Nachteil wäßriger Dispersionen besteht darin, daß deren Viskosität und Stabilität nicht konstant bleibt. Beispielsweise ist eine Trinkschokolade kaum verkaufsfähig, wenn die Kakaoteilchen, aus welchen sie hergestellt ist, nicht in Suspension bleiben, sondern sich auf dem Boden der Dose absetzen. Desgleichen werden Poliermittel, z. B. Polierpaste, erst dann ihre volle Wirksamkeit entfalten können, wenn das Schleifpulver gleichmäßig in der zur Anwendung gelangenden wäßrigen Dispersion verteilt ist. Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabenstellung zugrunde, ein Mittel zu finden, durch das die Stabilität und Viskosität wäßriger Dispersionen sicher geregelt wird.
• Es ist bekannt, daß man Erdalkalialginate, die an sich in Wasser unlöslich sind, mit Hilfe von Komplexsalzbildnern, wie z. B. polymeren Phos- phaten, in viskose Lösungen oder Gele überführen und erstere auch zur Herstellung von Emulsionen verwenden kann. Diesem Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, das aus Tang gewonnene Calciumalginat, ohne es erst in gebräuchlicher Weise in einem gesonderten Arbeitsgang in ein lösliches Alginat überzuführen, unmittelbar- zur Herstellung von viskosen Dispersionen verwenden zu können.
• Die für die Herstellung von Emulsionen zum Einsatz kommenden Mengen an Alginat sind erheblich und lassen nicht erkennen, daß und wie die Viskosität der Lösungen von der Zusammensetzung ihres Gehalts an Alginat, Metall ion und Komplexsalzbildner beeinflußt wird und wie maximale Viskositäten unter Verwendung möglichst geringer Mengen von Alginat erhalten werden können.
• Es ist weiterhin bekannt, zur Stabilisierung wäßriger Dispersionen Alginate, Pektine und Gelatine zu verwenden. Bisher mußte man große Mengen von diesen Zusatzstoffen verwenden, um eine tragende Dispersion zu erzielen. Bei Verwendung von größeren Mengen, z. B. bei Trinkschokolade, hat dies jedoch den Nachteil, daß die Masse galleftig und schleimig wird, einen Bodensatz bildet und einen unangenehmen Beigeschmack erhält.
• Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe in der Weise gelöst, daß man alkali-alginathaltigen Dispersionen zur Steigerung der Viskosität eine wasserlösliche Verbindung eines 2- oder 3wertigen Metalls bis zum Entstehen eines Metallalginatniederschlags zusetzt und diesen durch Zusatz komplexsalzbildender Verbindungen an sich bekannter Art, insbesondere eines anhydrischen Phosphats, wieder in Lösung bringt. Als wasserlösliche Metallverbindungen eignen sich hierfür solche von Calcium, Barium, Strontium, Kupfer, Zinlc, Aluminium, Titan, Zinn, Blei, Quecksilber, Vanadin, Antimon, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Lanthan. Bei richtiger Auswahl der Verhältnisse läßt sich die Viskosität solcher wäßriger Alginatdispersionen beliebig einstellen und stabil halten.
• An Stelle von Natriumalginat kann man auch mit anderen wasserlöslichen Alginaten arbeiten, deren Viskosität in wäßrigen Lösungen durch die Anwesenheit von Metallionen beeinflußbar ist, z. B.
• Kaliumalginat, Lithiumalginat, Ammoniumalginat, Magnesiumalginat oder deren Mischungen.
• Zu den Verbindungen, die mit 2- und 3wertigen Metallen Komplexsalze bilden, gehören in erster Linie die polymeren Phosphate, wie z. B. die wasserlöslichen Salze der Hexametaphosphorsäure, der Tri-, Tetra- usw. Polyphosphorsäure, der Pyrophosphorsäure, aber auch die wasserunlöslichen Metaphosphate, die unter dem Namen »Kurrolsche Salze« bekannt sind. Insbesondere Kaliummetaphosphat eignet sich vorzüglich für die vorliegenden Zwecke, soweit es mit Natrium- oder anderen geeigneten Verbindungen wasserlöslich gemacht worden ist. Außer den Natrium- und Kaliumsalzen kommen selbstverständlich auch noch die Lithium-, Ammonium- oder die gelösten Calcium- oder Strontiumsalze der polymeren Phosphorsäure in Betracht. Schließlich sind an bekannten komplexsalzbildenden Verbindungen noch zu nennen die Salze von solchen Aminocarboxylsäuren, die auf jedes Aminostickstoffatom in a-Stellung mehr als eine Carboxylgruppe und außerdem einen organischen Rest enthalten, jedoch keinen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen, sofern das ganze Molekül nur zwei Carboxylgruppen enthält. Als Vertreter der einfachsten Verbindungen, die man durch Einwirkung von Ammoniak auf Älionochloressigsäure oder durch Verseifung von Nitrilen erhält, seien beispielsweise genannt: die Trimethylamin-cs-a'-a"-Tricarboxylsäure, die Iminodiessigsäure sowie solche Iminodiessigsäuren, bei denen das Wasserstoffatom der Iminogruppe durch eine Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Oxyalkylgruppe ersetzt ist, z. B. die Alkyliminodiessigsäure oder die Aryliminodiessigsäure, ferner die Anthranil-N, N-Diessigsäure, die im Arylkern eine Säuregruppe enthält, welche zu dem zur Iminogruppe gehörenden Kohlenstoffatom in Orthostellung steht.
• Die Wechselwirkung der die Dispersion bestimmenden Komponenten auf Viskosität derselben ist aus der beigefügten graphischen Darstellung ersichtlich, in der Natriumhexametaphosphat einmal zu einer o,2°/oigen Natriumalginatdispersion und das andere Mal zu einer Dispersion von o,z0/( Natriumalginat und 0,02 ovo Calcium zugesetzt wird. Die Ordinate gibt die Viskosität der Dispersion an, ausgeführt in willkürlichen Einheiten und gemessen bei 300 C mit einem MacMichael-Viskosimeter. Die Abszisse stellt die Menge an glasigem Natriumhexametaphosphat dar, berechnet in Prozenten des Wassergewidrtes in der Dispersion.
• Kurve I zeigt die Viskosität einer o,20/oigen Natriumalginatdispersion und deren Veränderung bei Zugabe von Natriumhexametaphosphat. Kurve 2 zeigt die Wirkung einer Zugabe von Natriumhexametaphosphat auf die Viskosität einer Dispersion einer o,20/Oigen Natrinmalginatlösung mit einem Gehalt von 0,020/0 Calcium. Bei Kurven sieht man, daß die Viskosität der Natriumalginatlösung durch die Zufügung von Natriumhexametaphosphat nur leicht verändert wird. Die Wirkung einer o,o20/Oigen Zugabe eines löslichen Calciumsalzes zu der Natriumalginatlösung läßt die Viskosität wesentlich anwachsen. Durch entsprechende Mengen von Natriumhexametaphosphat kann diese Viskosität beliebig eingestellt werden. Aus dem obenerwähnten Beispiel und der Kurve scheint hervorzugehen, daß die Zugabe von Natriumhexametaphosphat zu einer wäßrigen Dispersion, die Calcium und Alginat enthält, immer zu einer Verminderung der Viskosität führen würde, was jedoch nicht der Fall ist. In Wirklichkeit beruht das Absinken oder Ansteigen der Viskosität auf den jeweiligen Mengen und Verhältnissen von Metall, Alginat und Phosphat. Demnach ist es notwendig, genau die Viskosität der Lösung zu prüfen, außerdem die Konzentration von Metall, Alginat und Phosphat. Man hat es also in der Hand, durch die richtige Verhältniswahl der Komponenten den für die jeweiligen Verwendungszwecke gewünschten und geeigneten Viskositätsgrad zu wählen und zu stabilisieren.
• Erfindungsgemäß sollen nun Alginate enthaltende Lösungen maximaler Viskosität unter Verwendung möglichst kleiner Mengen des teuren Natriumalginats hergestellt werden. Der Lösung dieser Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Viskosität der zu erhaltenden Lösungen mit dem Zusatz von wasserlöslichen Verbindungen eines 2- oder 3wertigen Metalls zu einer Alkali-Alginat-Lösung ansteigt, von einer gewissen Menge Metallalginat an unter Bildung eines klumpigen Niederschlags von wasserunlöslichem Metallalginat aber rasch abfällt. Diesem in der Praxis schwer zu beherrschenden Viskositätsbruch kann dadurch wirksam begegnet werden, daß man die Metallverbindung so lange der Alkali-Alginat-Lösung zusetzt, bis ein Niederschlag an unlöslichem Metallalginat entsteht, und diesen Niederschlag durch Zusatz eines Komplexsalzbildners wieder in Lösung bringt, wodurch zuverlässig und auf einfachste Weise das gewünschte Maximum der Viskosität erreicht wird.
• Die auf diese Weise gewonnenen Lösungen bzw.
• Dispersionen können für die verschiedensten Zwecke, so für die Herstellung von Trinkschokolade, zur Stabilisierung von konzentrierter Milch oder Suspensionen von Milchpulvern, bei der Herstellung von Polier- und Druckpasten usw. Anwendung finden, wobei es sich im allgemeinen empfiehlt, von etwa 0,05 bis 0,50/0 Alkali-Alginat enthaltenden Lösungen auszugehen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Alginate und Komplexsalzbildner enthaltenden Dispersionen maximaler Viskosität, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Alkali-Alginat-Lösung eine wasserlösliche Verbindung eines 2- oder 3wertigen Metalls bis zum Entstehen eines Metallalginatniederschlags zusetzt und diesen durch Zusatz komplexsalzbildender Verbindungen an sich bekannter Art, insbesondere eines anhydrischen Phosphats, wieder in Lösung bringt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man von 0,05 bis 0,50/0 Alginat enthaltenden Lösungen ausgeht.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 240586I, 2424895; britische Patentschriften Nr. 5I8596, 555940; Chemisches Zentralblatt, I938, II, S. 140, I942, I, S. I987, I943, I, S. 2652; The Times Review of Industry, Dezember I948, S.4, 5.