DE974304C - Verfahren zur Herstellung von Trinatriumpyrophosphat - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Trinatriumpyrophosphat Trinatriumpyrophosphat Nag H P2 07 - wasserfrei oder in Hydratform - wurde bisher in technischem Ausmaße nicht hergestellt. Auf thermischem Wege, also durch Erhitzen eines Natriumorthophosphatcalcinats mit entsprechendem Nag O : P2 05 Verhältnis, läßt es sich nicht darstellen, und man ist darauf angewiesen., Gemische von Dinatriumpyrophosphat Nag H2 P2 07 und Tetranatriumpyrophosph-at Na4 P2 07 in Wasser aufzulösen und das Trinatriumpyrophosphat auskristallisieren zu lassen.
• Aber auch das Auskristallisieren von. Trinatriumpyrophosphat geht nur unter ganz bestimmten Bedingungen, so daß in manchen Lehrbüchern schon die Meinung vertreten worden ist, daß das Trinatriumpyrophosphat und seine Hydrate überhaupt nicht existieren (vgl. Quimby, »The Chemistry of Sodium Phosphates«; Chem. Reviews, 1947, S. i53). Nach neueren Untersuchungen erhält man jedoch z. B. durch Neutralisieren einer Lösung von Dinatriumpyrophosphat mit Natronlauge und Auskristallisieren unter geeigneten Temperatur- und Konzentrationsbedingungen das Nona- oder das Monohydrat, durch Trocknen bei 150 bis 17o° aus letzterem das wasserfreie Salz. Das Trinatriumpyrophasphat zeigt ein charakteristisches Debyeogramm, das sich von demjenigen des Di- und Tetranatriumpyrophosphats klar unterscheidet. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal des echten Nag H P2 07 von einem äquimolaren Nag H2 Pp 07/ Na4P207-Gemisch ist gegeben durch die Wärmetönung bei der Auflösung in Wasser: Verrührt man io g wasserfreies Na3HP207 mit 2o ccm Wasser von 2o°, dann tritt eine Erwärmung um q.,7° ein, bei Verwendung des Gemisches jedoch um io,2°. Bei Verwendung von ioo ccm Wasser ist die Erwärmung im ersteren Falle o,7°, im zweiten 2,i°.
• Die Notwendigkeit, bei der Herstellung von Trinatriumpyrophdsphat stets über die nochmalige Auflösung und Kristallisation zu gehen, bringt eine wesentliche Verteuerung mit sich. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es zur Bildung von Trinatriumpyrophosphat nicht notwendig ist, ein Gemisch von Di- und Tetranatriumpyrophosphat in Wasser aufzulösen, sondern daß es genügt, diesem Gemisch so viel Wasser einzuverleiben, daß es zu einer Hydratbildung kommen. kann.
• Es ist bereits bekannt, -daß man zur Herstellung von Hydraten einiger Phosphate die entsprechenden wasserfreien Salze unter Vermeidung des Lösens mit nur so viel Wasser in Berührung bringt, wie zur Hydratbildung notwendig ist. So kann z. B. durch Behandlung von Natriumtripolyphosphat Na5 P3 O10 mit der entsprechenden Wassermenge das Hexahydrat Na. P3 010 - 6 H2 O gebildet werden. Durch Zusatz entsprechender Mengen Wasser kann auch Tetranatriumpyrophosphat Na-4p,()7 z. B. teilweise in das Decahydrat Na4P207 - ioH20 übergeführtwerden. Bei demerfindungsgemäßen,Verfahren findet hingegen bei der Hydratbildung zugleich eine chemische Umsetzung statt, nämlich die Bildung von Trinatriumpyrophosphat aus Tetranatriumpyrophosphat und Dinatriumpyrophosphat.
• Diese Einverleibung von Wasser kann erfolgen durch Behandlung mit Wasserdampf. Man bringt das zu behandelnde Gemisch z. B. in ein senkrecht stehendes Rohr, das unten durch eine Filterplatte verschlossen ist, -und läßt durch diese mit Wasserdampf beladene Luft eintreten, wobei das Pulver durch den Luftstrom aufgewirbelt und in Schwebe gehalten wird. Es hat sich allerdings gezeigt, daß bei dieser Behandlungsweise zur Überführung in Trinatriumpyrophosphat eine größere Menge an Wasser einverleibt werden muß als bei einem der nachstehend beschriebenen Verfahren.
• Günstiger ist es, auf ein in einer Drehtrommel umlaufendes Gemisch von Di- und Tetranatriumpyrophosphat Wasser in feinster Vernebelung aufzusprühen. Man kann dabei ohne weiteres bis zu 9 Mol Wasser einsprühen, ohne daß das Gemisch einen feuchten Eindruck macht, woben allerdings Agglomerationen eintreten, d. h., das Produkt bleibt nicht pulverig. Man kann es jedoch anschließend trocknen und erhält je nach Trocknungstemperatur das Monohydrat oder das wasserfreie Salz, wobei das Debyeogramm einwandfrei die Überführung des Pyrophosphatgemisches in Trinatriumpyrophosphat beweist.
• Man kann auch das Pyrophosphatgemisch in einem stehenden Mischer mit schnell laufenden, Mischorganen so in Bewegung halten, daß es ständig im ganzen Mischraum verstäubt ist. Sprüht man nun Wasser ein im fein vernebelten Zustande oder leitet man Wasserdampf ein, der sich in dem Gemisch kondensiert, dann kommt man ebenfalls zu einem Trinatriumpyrophosphat in Hydratform.
• Man kann den Vorgang der Hydratisierung auch vorteilhafterweise mit einem Mahlvorgang verbinden. Eine besonders einfache Arbeitsweise besteht darin, in einer Kugelmühle das Gemisch umlaufen zu lassen und das Wasser als Nebel in die laufende Mühle einzusprühen. Die sich allenfalls bildenden Agglomerate werden dabei sofort wieder zerschlagen, und es entsteht ein feinpulveriges Hydrat. Es wurde dabei gefunden, daß bei dieser Arbeitsweise 3 Mol Wasser bereits genügen, um das Gemisch in Trinatrumpyrophosphat zu überführen. Man kann bei diesem Arbeitsvorgang die Mahlung der Ausgangsprodukte, deren Zusammenmischen und den Hydratisierungsvorgang zu einer einzigen Arbeitsstufe vereinigen.
• Diese Arbeitsweise ist aufwendiger als die weiter oben genannte.
• Das Gemisch Dinatrium-Tetranatriumpyrophosphat kann auch direkt hergestellt werden, indem ein Natriumorthophosphatcalcinat, das Na2.0 : P2 05 im Verhältnis 1,5: i enthält, bei Temperaturen zwischen Zoo und 2-,6o' in. Pyrop'hosphat übergeführt wird. Auch aus einem solchen direkt hergestellten Gemisch entsteht durch die erfindungsgemäße Behandlung mit Wasser Trinatriumpyrophosphat. Wählt man zur Überführung des Orthophosphats in Pyrophosphat eine etwas höhere Temperatur, z. B. 29o°, dann entsteht dabei, insbesondere bei gleichzeitiger Erhöhung des Na20 : P205-Verhältnisses, gleichzeitig Natriumtri.polyphosphat, und man erhält dann beim erfindungsgemäßen Hydratisieren ein Gemisch von Trinatriumpyrophosphathydrat mit Natriumtripolyphosphathydrat, das für manche Anwendungszwecke, z. B. für Fleischplastifizierungs- und Fettemulgierungsmittel, vorteilhaft eingesetzt werden kann.
• Auch. die Verwendung des Trinatriumpyrophosphats selbst - wasserfrei oder in Hydratform -bietet vor dem Dinatriumpyrophosphat-Tetranatriumpyrophosphatgemisch mancherlei Vorteile, z. B. ist es besonders geeignet für Fleischfasererweichungs- und Fettemulgierungsmittel, wobei es einwandfrei günstigere Resultate ergibt als das Gemisch. Beispiele i. In einer Drehtrommel aus rostbeständigem Stahl von einer Länge von 1,3 m und einem Durchmesser von o,75 m werden 32,7 kg eines Gemisches von Dinatriumpyrophosphat und Tetranatriumpyro,-phosphat im molaren Verhältnis i : i mit io Umdrehungen pro Minute in Bewegung gehalten, woben durch Einbauten ein ständiges Hoc'h'heben und Niederrieseln des Materials gewährleistet wird. In dieses im Umlauf befindliche Material werden 19,3 kg Wasser - entsprechend- 8 Mol - eingesprüht. Dann wird in einem Heißluft-Etagentrockner mit Luftumwälzung bei 8o bis 9o° getrocknet, bis der Wassergehalt noch 6, i 0/0 = etwa i Mol beträgt. Das Debyeogramm erweist die völlige überführung des Gemisches in Na3 H P2 O7. 2. In einer Kugelmühle aus Eisen, deren Trommel mit einem Durchmesser von 58 cm und einer Tiefe von 25 cm sich um eine Achse dreht, die gegen die Vertikale um 45° geneigt ist, werden 6 kg eines Gemisches von Dinatriumpyrophosphat und Tetranatriumpyrophosphat im molaren Verhältnis i : i mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 40 Umdrehungen pro Minute bewegt, wobei einige Eisenkugeln verschiedenen Durchmessers (25 bis so mm) für eine ständige Zerkleinerung etwa auftretender Knollen sorgen. Nun werden insgesamt 1,33 kg -entsprechend 3 Mol - Wasser bei Raumtemperatur eingesprüht. Die Röntgenaufnahme zeigt, daß das Gemisch in Trinatri,umpyrophosphat übergeführt ist, das in Form eines feinen., trockenen Pulvers vorbiegt. Auf dieselbe Weise läßb sich auch ein pulverförmiges Trinatriumpyrophosphat mit 6 Mol Wasser `herstellen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Trinatriumpyrophosphat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Dinatriumpyrophosphat mit Tetranatriumpyrophosphat unter Vermeidung des vollständigen Lösens mit so viel Wasser behandelt wird, daß eine Hydratbildung erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in fein vernebeltem Zustande zur Anwendung kommt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydratationsvorgang mit einem Mahlvorgang verbunden. ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dabei ein Pyrophosphatgemisch zur Anwendung kommt, das durch Erhitzen von calciniertem Natriumorthophosphat mit einem molaren Na20 : P205 Verhältnis von etwa 1,5 : 1 auf Temperaturen über 2oo° hergestellt worden ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dabei zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat enthaltendem Trinatriumpyrophosphat ein Phosphatgemisch in Anwendung kommt, das durch Erhitzen von calciniertem Natriumorthophosphat mit einem molaren Verhältnis Na20 : P205 von etwa 1,5 : 1 und mehr auf Temperaturen von etwa 29o° hergestellt worden ist. In Betracht gezogene Druckschriften-USA.-Patentschrift Nr. 2 427 642; britische Patentschrift Nr. 609 785; Häcker, Backpulver, Bd. 1, 1950, S. 22; Schmidt - Gadamer - v. Bruchhausen, Anleitung zur qualitativen Analyse, 1942, S. 62; Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, B. Auflage, Bd. 21, S. 898, 917, 919; Ind. and Engineering Chemistry, VOL 41, 1949 S. 1909, 2908, 2909.