ES2272829T3 - Metodo para producir particulas de cristal de bicarbonato sodico que tienen una baja propiedad de sedimentacion compacta y particulas de cristal de bicarbonato sodico. - Google Patents
Metodo para producir particulas de cristal de bicarbonato sodico que tienen una baja propiedad de sedimentacion compacta y particulas de cristal de bicarbonato sodico. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para producir partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedi- mentación compacta, que incluye disminuir la concentra- ción de iones carbonato en partículas de cristal de bi- carbonato sódico que tienen un diámetro de partícula me- dio de 50 a 500 µm a un nivel de a lo sumo 1% en masa.
Description
Método para producir partículas de cristal de
bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta y partículas de cristal de bicarbonato sódico.
La presente invención se refiere a un método
nuevo para producir partículas de cristal de bicarbonato sódico que
tienen una baja propiedad de sedimentación compacta, que es útil en
particular en el sector de productos alimenticios, productos
farmacéuticos, etc, y que no tiene que contener un agente
antisedimentación compacta, y tales partículas de cristal de
bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta.
Hasta ahora, el bicarbonato sódico (también
llamado carbonato de hidrógeno y sodio) se usa ampliamente en el
sector de varios productos alimenticios, como un aditivo para
levaduras artificiales, bebidas no alcohólicas, etc, en la
industria farmacéutica como un dializado, un antiácido, etc, y
además como un agente extintor de incendios, como un aditivo de
baño, como un detergente, etc. En la mayoría de los casos, tal
bicarbonato sódico es producido, transportado, almacenado, vendido
o usado en forma de polvo o partículas granulares de cristal.
Sin embargo, las partículas de cristal de
bicarbonato sódico presentan una propiedad de sedimentación compacta
y se descompondrán fácilmente y cambiarán a carbonato sódico y
tendrán una gran propiedad de sedimentación compacta, especialmente
en la atmósfera en presencia de humedad a alta temperatura. Si se
produce sedimentación compacta, la fluidez de las partículas será
baja, y la eficiencia de manejo se deteriorará considerablemente en
cada paso de la distribución anterior, y es probable que se originen
varios problemas. Además, la sedimentación compacta es un problema
serio que puede deteriorar el valor comercial del bicarbonato
sódico.
Con el fin de evitar la sedimentación compacta
de partículas de cristal de bicarbonato sódico, por ejemplo,
JP-A-5-58622 propone
incorporar varios agentes antisedimentación compacta, tal como
estearatos, carbonatos, fosfatos, silicatos, caolín, talco o
dióxido de silicio, o usar un material especial que tiene una baja
permeabilidad a la humedad para empaquetado de bicarbonato
sódico.
Sin embargo, tal método convencional para
incorporar un agente antisedimentación compacta, no solamente
requiere el costo del agente antisedimentación compacta o un
proceso de su incorporación, sino que también requiere la selección
del tipo del agente antisedimentación compacta dependiendo de la
aplicación particular. Además, para productos alimenticios,
productos farmacéuticos, etc, es imposible de usar, o su uso puede
ser limitado. Además, en el caso de incorporar un agente
antisedimentación compacta o análogos, la aplicación se puede
restringir por ello, y su venta requerirá cuidado especial. Por
otra parte, además, el método de usar un material especial de
empaquetadura que tiene una baja permeabilidad a la humedad no
solamente incrementa el costo, sino que tampoco evitará
esencialmente la sedimentación compacta, dado que el efecto se
perderá inmediatamente una vez abierto el envase.
En estas circunstancias, un objeto de la
presente invención es proporcionar un método nuevo para producir
partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen una baja
propiedad de sedimentación compacta, y tales partículas de cristal
de bicarbonato sódico, por lo que se puede evitar la sedimentación
compacta incluso sin usar un agente antisedimentación compacta que
se ha usado en el método convencional, o sin usar por ejemplo, un
material especial de empaquetadura que tiene una baja permeabilidad
a la humedad, y como resultado, no hay que seleccionar el tipo del
agente antisedimentación compacta, o su uso no estará limitado.
Los autores de la presente invención han
realizado un amplio estudio para la prevención de la sedimentación
compacta de partículas de cristal de bicarbonato sódico, y como
resultado, han hallado posible evitar la sedimentación compacta de
partículas de cristal de bicarbonato sódico disminuyendo todo lo
posible la concentración de ciertas impurezas contenidas en las
partículas de cristal de bicarbonato sódico, a diferencia del método
convencional de usar un aditivo tal como un agente
antisedimentación compacta. A saber, los autores de la presente
invención han hallado que la presencia de potasio contenido en las
partículas de cristal de bicarbonato sódico está implicada de forma
significativa en la sedimentación compacta de las partículas de
cristal, y es posible evitar notablemente la sedimentación compacta
disminuyendo la concentración de potasio todo lo posible.
El potasio contenido en partículas de cristal de
bicarbonato sódico es atribuible a potasio originalmente contenido
como impurezas en hidróxido de sodio o carbonato sódico como la
materia prima para bicarbonato sódico. Inesperadamente, según las
conclusiones de los autores de la presente invención, se ha
demostrado que cuando se producen partículas de cristal de
bicarbonato sódico por cristalización de su agua madre, el potasio
presente en el agua madre no se incorporará al interior de las
partículas de cristal de bicarbonato sódico, y la mayor parte de él
está presente selectivamente en la superficie o en la capa
superficial de las partículas de cristal producidas. Este
comportamiento distingue al potasio de otros iones metal. Por
ejemplo, como se muestra en el ejemplo de referencia siguiente, el
calcio se incorpora al interior las partículas de cristal de
bicarbonato sódico, y no está selectivamente presente solamente en
la superficie o en la capa superficial de las partículas de
cristal, como en el caso de potasio.
Por otra parte, el potasio, como una sal de
potasio tal como bicarbonato potásico, carbonato potásico o cloruro
potásico, tiene una propiedad higroscópica y propiedad de
sedimentación compacta más altas que el bicarbonato sódico, y el
potasio está presente en la superficie o en la capa superficial de
las partículas de cristal de bicarbonato sódico como se ha
mencionado anteriormente, por lo que queda directamente influenciado
por la temperatura de la atmósfera o por la humedad presente en la
atmósfera, produciendo así una significativa propiedad de
sedimentación compacta de las partículas de cristal de bicarbonato
sódico. Consiguientemente, las partículas de cristal de bicarbonato
sódico tienen una propiedad de sedimentación compacta
considerablemente significativa cuando el potasio está presente
incluso en una ligera cantidad en la superficie o en la capa
superficial de las partículas de cristal de bicarbonato sódico.
Además, se ha hallado que la sedimentación
compacta de las partículas de cristal de bicarbonato sódico se
puede suprimir más disminuyendo simultáneamente la concentración de
iones carbonato además de la concentración de potasio en las
partículas de cristal de bicarbonato sódico. La razón no se entiende
claramente, pero se conjetura lo siguiente. Es decir, un carbonato
de un metal alcalino es probable que forme cristales de hidrato que
tienen alta propiedad higroscópica en comparación con un carbonato
de hidrógeno, y en un caso donde potasio o sodio presentes en la
superficie o en la capa superficial de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico forma tal carbonato que tiene una alta propiedad
higroscópica, incluso si su cantidad es ligera, tal carbonato
higroscópico absorbe humedad, produciendo así sedimentación compacta
de las partículas de cristal de bicarbonato sódico. Cuanto más alto
es el grado de distribución selectiva en la superficie, más
destacada es la influencia. Además, también se ha hallado que es
igualmente efectivo evitar la sedimentación compacta disminuyendo la
concentración de iones carbonato, independientemente del contenido
de potasio. Un carbonato está presente selectivamente en la
superficie o en la capa superficial de las partículas de cristal,
porque se forma un carbonato en la superficie o en la capa
superficial de las partículas de cristal secando las partículas de
cristal en exceso, o un carbonato en el agua madre está presente en
la superficie o en la capa superficial de las partículas de cristal
por adhesión del agua madre.
La presente invención se basa en las nuevas
conclusiones anteriores, y proporciona lo siguiente.
1. Un método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta, que incluye disminuir la concentración de potasio en
partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen un diámetro
de partícula medio de 50 a 500 \mum a un nivel de a lo sumo 50 ppm
en masa.
2. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según el punto 1 anterior, donde la concentración de iones
carbonato en las partículas de cristal de bicarbonato sódico se
baja a un nivel de a lo sumo 1% en masa que es el valor convertido
de concentración de iones carbonato a concentración de carbonato
sódico, a continuación lo mismo.
3. Un método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta, que incluye disminuir la concentración de iones carbonato
en partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen un
diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum a un nivel de a
lo sumo 1% en masa.
4. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según los puntos 1, 2 o 3 anteriores, donde el contenido
de potasio en las partículas de cristal de bicarbonato sódico se
baja a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa lavando las partículas
de cristal de bicarbonato sódico con agua o una solución acuosa
conteniendo bicarbonato sódico, seguido de secado.
5. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según el punto 4 anterior, donde dicha agua o solución
acuosa conteniendo bicarbonato sódico es una solución acuosa
saturada de bicarbonato sódico.
6. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según los puntos 1, 2 o 3 anteriores, donde las partículas
de cristal de bicarbonato sódico se producen por cristalización de
un agua madre de una solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico,
donde la concentración de potasio en el agua madre se baja a un
nivel de a lo sumo 400 ppm en masa para disminuir por ello el
contenido de potasio en las partículas de cristal de bicarbonato
sódico a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa.
7. Partículas de cristal de bicarbonato sódico
que tienen una baja propiedad de sedimentación compacta, que tienen
un diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum, una concentración
de potasio en las partículas de cristal de a lo sumo 50 ppm en
masa, y una concentración de iones carbonato en las partículas de
cristal de a lo sumo 1% en masa.
8. Un método antisedimentación compacta para
bicarbonato sódico, que incluye sellar herméticamente las partículas
de cristal de bicarbonato sódico según lo definido en alguno de los
puntos 1 a 7 anteriores, con un material de empaquetadura que tiene
una permeabilidad a la humedad de a lo sumo 5 g/(m^{2}\cdotdía)
a 40ºC, según lo estipulado en JIS Z0208.
Ahora, la presente invención se describirá en
detalle con referencia a la realización preferida.
Las partículas de cristal de bicarbonato sódico
cuya sedimentación compacta se evita en la presente invención
pueden ser las usadas en varios campos, pero la presente invención
es especialmente efectiva para bicarbonato sódico usado en el
sector de productos alimenticios, productos farmacéuticos, etc, en
los que es imposible incorporar un agente antisedimentación
compacta o su incorporación es limitado. El tamaño de las partículas
de cristal de bicarbonato sódico se refiere a la propiedad de
sedimentación compacta, y la presente invención es efectiva para
las que tienen un diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum,
preferiblemente de 50 a 400 \mum. En la presente invención, el
diámetro de partícula medio se define como el tamaño de partícula a
50% en distribución acumulada de tamaño de partícula en base a masa
por medio de análisis de tamiz. Si el diámetro de partícula medio
es inferior a 50 \mum, la influencia de la fuerza entre partículas
tiende a ser más grande que la del propio peso de las partículas, y
la influencia de factores que afectan a la fuerza entre partículas,
como la temperatura y la humedad, tiende a ser grande.
Consiguientemente, es probable que las partículas de cristal
experimenten sedimentación compacta esencialmente, y aunque la
sedimentación compacta es menos probable que tenga lugar por la
presente invención, su efecto tiende a ser bajo. Por otra parte, si
el diámetro de partícula medio excede de 500 \mum, el propio peso
de las partículas tiende a ser pesado, y la influencia de la
sedimentación compacta entre partículas tiende a disminuir, por lo
que es probable que las partículas de cristal se desmenucen
esencialmente incluso cuando experimenten sedimentación compacta, y
aunque es menos probable que se produzca sedimentación compacta por
la presente invención, su efecto tiende a ser bajo.
En la presente invención, hay que quitar potasio
presente en las partículas de cristal de bicarbonato sódico para
disminuir por ello su concentración todo lo posible para prevención
de la sedimentación compacta. Lo ideal es quitar completamente el
potasio de las partículas de cristal, pero eso no es posible en
vista del costo, y además, se ha hallado que la extracción excesiva
no es tan efectiva con vistas al efecto de evitar la sedimentación
compacta. Consiguientemente, se ha demostrado que la concentración
de potasio en las partículas de cristal es preferiblemente a lo
sumo 50 ppm en masa, más preferiblemente a lo sumo 30 ppm en masa, y
en particular preferiblemente la concentración total de potasio es
a lo sumo 10 ppm en masa. La concentración de potasio en las
partículas de cristal se puede medir con un método convencional
disolviendo las partículas de cristal de bicarbonato sódico.
Además, como se ha mencionado anteriormente, el potasio está
presente sustancialmente en la superficie o en la capa superficial
de las partículas de cristal de bicarbonato sódico, y
consiguientemente, se puede conocer la tendencia midiendo la
concentración de potasio en la superficie o en la capa superficial
de las partículas de cristal simplemente por espectroscopia de
electrones para análisis químico (ESCA).
En la presente invención, con el fin de producir
partículas de cristal de bicarbonato sódico cuya la concentración
de potasio se ha bajado todo lo posible, se emplea preferiblemente
el siguiente método. Un método es un método de lavar las partículas
de cristal de bicarbonato sódico con agua o una solución acuosa
conteniendo bicarbonato sódico, seguido de secado. En este método,
como la solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico, se usa
preferiblemente una solución acuosa que tiene una concentración de
bicarbonato sódico de al menos 5% en masa, más preferiblemente una
solución acuosa saturada de bicarbonato sódico, con el fin de evitar
pérdida de las partículas de cristal de bicarbonato sódico por
disolución al tiempo del lavado. Para el lavado, si se usa agua o
la solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico, y qué grado de la
concentración de la solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico
se emplea, si se usa, se determinan dependiendo del grado de
disminución de la concentración de potasio en las partículas de
cristal de bicarbonato sódico, el tamaño de partícula de las
partículas de cristal de bicarbonato sódico, o el tipo de operación
de separación sólido-líquido a emplear para obtener
partículas de cristal de bicarbonato sódico de la suspensión después
de la cristalización. El lavado se lleva a cabo preferiblemente
poniendo agua o la solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico en
contacto con las partículas de cristal de bicarbonato sódico por
pulverización o rociado.
El método de lavado se lleva a cabo
preferiblemente mientras se realiza filtración por aspiración de una
suspensión incluyendo las partículas de cristal de bicarbonato
sódico obtenidas por cristalización y el agua madre colocadas en un
filtro de aspiración, con el fin de quitar rápidamente la solución
acuosa pulverizada. Además, en un caso donde el lavado se lleva a
cabo a gran escala, las partículas de cristal de bicarbonato sódico
se pueden poner en un separador centrífugo, en lugar del filtro de
aspiración, y se pulveriza agua o la solución acuosa conteniendo
bicarbonato sódico. El lavado con agua o la solución acuosa
conteniendo bicarbonato sódico se lleva a cabo repetidas veces
según requiera el caso de modo que la concentración de potasio en
las partículas de cristal llegue a la concentración predeterminado
anterior o inferior; sin embargo, en el caso de separación
centrífuga, se lleva a cabo durante un tiempo predeterminado. Con el
fin de aumentar la eficiencia de la extracción por medio del
lavado, se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de agua o
la solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico de 1 a 60ºC.
Después del lavado, las partículas de cristal de
bicarbonato sódico se secan. El secado se lleva a cabo, a escala
industrial, usando preferiblemente gas de 50 a 500ºC, en particular
preferiblemente de 50 a 350ºC, durante de 1 a 120 minutos. Con el
fin de evitar la descomposición de bicarbonato sódico por secado, se
lleva a cabo preferiblemente en una atmósfera conteniendo de 3 a
100% en volumen de dióxido de carbono. Después del secado, las
partículas de cristal se tamizan de manera que tengan un tamaño de
grano dependiendo de la aplicación particular usando una tamizadora
pertinente. Cuando se precisan partículas de cristal que tienen un
tamaño de partícula más pequeña, las partículas de cristal se pueden
pulverizar por medio de un pulverizador.
Otro método preferido para producir partículas
de cristal de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de
sedimentación compacta de la presente invención, es un método donde
las partículas de cristal de bicarbonato sódico se producen por
cristalización de un agua madre de una solución acuosa conteniendo
bicarbonato sódico, donde se controla la concentración de potasio
en el agua madre. Se produce bicarbonato sódico generalmente
soplando gas dióxido de carbono a un sistema de solución acuosa
conteniendo hidróxido de sodio y/o carbonato sódico para formar un
bicarbonato, y precipitar partículas de cristal de bicarbonato
sódico. En la presente invención, un método de disminuir la
concentración de potasio en el agua madre de la que se cristalizan
partículas de cristal de bicarbonato sódico a un nivel de a lo sumo
400 ppm en masa.
El potasio contenido en el agua madre de la que
se cristalizan las partículas de cristal de bicarbonato sódico, no
se incorporará al interior las partículas de cristal de bicarbonato
sódico cristalizadas, sino que está selectivamente presente en la
superficie o en la capa superficial de las partículas de cristal
obtenidas. En este caso, cuando el diámetro de partícula medio de
las partículas de cristal obtenidas es de 50 a 500 \mum, la
concentración de potasio en las partículas de cristal cristalizadas
se puede bajar a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa controlando
la concentración de potasio en el agua madre de la que se
cristalizan las partículas de cristal de bicarbonato sódico de
manera que esté dentro del rango anterior.
Con el fin de bajar más la concentración de
potasio en las partículas de cristal, también se requiere una
disminución adicional de la concentración de potasio en el agua
madre. Así, para que la concentración de potasio en las partículas
de cristal se baje a un nivel de a lo sumo 30 ppm en masa, la
concentración de potasio en el agua madre se baja preferiblemente a
un nivel de a lo sumo 300 ppm en masa. Además, para que la
concentración de potasio en las partículas de cristal se baje a un
nivel de a lo sumo 20 ppm en masa, la concentración de potasio en
el agua madre se baja preferiblemente a un nivel de a lo sumo 200
ppm en masa. El método de disminuir la concentración de potasio en
el agua madre y el método antes descrito del lavado se pueden
emplear conjuntamente.
Las partículas de cristal de bicarbonato sódico
antes obtenidas se secan de la misma manera que en método antes
indicado. Además, después del secado, las partículas de cristal se
tamizan de manera que tengan un tamaño de grano dependiendo de la
aplicación particular por medio de una tamizadora pertinente.
Además, en un caso donde se requieran partículas
de cristal con un tamaño de partícula más pequeño, las partículas
de cristal se pueden pulverizar por medio de un pulverizador. La
extracción de potasio en la superficie de las partículas de cristal
por lavado se lleva a cabo preferiblemente antes de la
pulverización, por lo que las operaciones de lavado y secado se
llevan a cabo fácilmente.
Además, se ha demostrado que la propiedad de
antisedimentación compacta de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico se puede mejorar más cuando la concentración de
iones carbonato en las partículas de cristal de bicarbonato sódico
es preferiblemente a lo sumo 1% en masa, además de la concentración
de potasio en las partículas de cristal de bicarbonato sódico. Los
iones carbonato en las partículas de cristal están presentes como
una sal de sodio o una sal de potasio, y si la concentración excede
de 1% en masa, el grado higroscópico tiende a ser alto, y
consiguientemente se considera que aumenta la propiedad de
sedimentación compacta de las partículas de cristal. En particular
cuando la concentración de iones carbonato es preferiblemente a lo
sumo 0,1% en masa, la propiedad de sedimentación compacta se puede
hacer especialmente baja.
En la presente invención, como un método de
controlar la concentración de iones carbonato en las partículas de
cristal de bicarbonato sódico de manera que esté dentro del rango
anterior, se emplea preferiblemente el método siguiente. A saber,
en el proceso de secado en la producción de partículas de cristal de
bicarbonato sódico, usando como gas de secado un gas de secado que
tiene una concentración de gas dióxido de carbono de
preferiblemente al menos 3% en volumen, en particular
preferiblemente al menos 10% en volumen, la concentración de iones
carbonato se controlará fácilmente, por lo que la descomposición de
las partículas de cristal de bicarbonato sódico a carbonato sódico
se puede evitar, y además, los iones carbonato contenidos en el agua
madre reaccionan con gas dióxido de carbono y se convierten a iones
carbonato de hidrógeno, disminuyendo así la concentración de
carbonato sódico. Además, también es posible quitar el agua madre
adherida lavando con agua para extracción de potasio, para reducir
por ello el carbonato sódico simultáneamente.
Como se ha mencionado anteriormente, según la
presente invención, partículas de cristal de bicarbonato sódico que
tienen una baja propiedad de sedimentación compacta se pueden
obtener sin incorporar, por ejemplo, un agente antisedimentación
compacta como en un método convencional, y consiguientemente se
puede obtener productos de excelente eficiencia de manejo y con un
alto valor comercial incluso cuando se usan en el sector de
productos alimenticios, productos farmacéuticos, etc. Sin embargo,
la presente invención no excluye necesariamente la incorporación de
un agente antisedimentación compacta en las partículas de cristal de
bicarbonato sódico, y en un caso donde se requiera una mayor
propiedad de antisedimentación compacta o una mayor fluidez como
partículas finas, no es necesario afirmar que se puede incorporar un
agente antisedimentación compacta dependiendo de la
aplicación
particular.
particular.
La presente invención se explicará ahora con más
detalle con referencia a ejemplos. Sin embargo, se deberá entender
que la presente invención no se limita de ningún modo a tales
ejemplos específicos.
En los ejemplos, el contenido de potasio en
partículas de cristal se midió por medio de un fotómetro de llama
disolviendo partículas de cristal de bicarbonato sódico en agua.
Además, el contenido de iones carbonato en partículas de cristal se
midió por medio de titulación Winkler como un método de titulación
por neutralización disolviendo partículas de cristal de bicarbonato
sódico en agua, y la concentración de iones carbonato se convierte
a concentración de Na_{2}CO_{3}.
Además, el grado de sedimentación compacta de
partículas de cristal de bicarbonato sódico se observó visualmente
y evaluó en los cuatro grados siguientes.
Nulo: No se confirmó sedimentación compacta.
Ligero: cuando las partículas de cristal se
recogieron con las manos, se confirmaron bloques de varios cm,
aunque su cantidad era pequeña. Los bloques estaban en un estado tal
se desmenuzaban al tacto.
Moderado: cuando las partículas de cristal se
recogieron con las manos, se hallaron bloques de varios cm en
varios puntos. Los bloques estaban en un estado tal que se
desmenuzaban al apretarse.
Considerable: cuando las partículas de cristal
se recogieron con las manos, se confirmaron bloques del tamaño de
un puño. Los bloques estaban en un estado tal que se desmenuzaban al
agarrarse.
Se produjeron dos tipos de partículas de cristal
de bicarbonato sódico con diámetros de partícula medios de
aproximadamente 95 \mum y aproximadamente 235 \mum,
respectivamente, con varias concentraciones de potasio en las
partículas de cristal de bicarbonato sódico como se indica en la
tabla 1, cambiando las condiciones para producción de las
partículas de cristal de bicarbonato sódico, y se prepararon 25 kg
de cada una.
Se apilaron cinco bolsas de envasar que
contenían 25 kg de las partículas de cristales de bicarbonato
sódico, se almacenaron a una temperatura de 25ºC durante 4 semanas,
y posteriormente se comprobó la propiedad de sedimentación compacta
de las partículas de cristal empaquetadas en la bolsa inferior. Los
resultados de la prueba se exponen en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Como es evidente por los resultados expuestos en
la tabla 1, se ha hallado que las partículas de cristal de
bicarbonato sódico que tienen una concentración de potasio superior
a 50 ppm en masa exhiben una alta propiedad de sedimentación
compacta, y que partículas de cristal de bicarbonato sódico que
tienen una concentración de potasio de a lo sumo 50 ppm en masa y
que tienen una concentración de iones carbonato de a lo sumo 0,1%
en masa muestran una propiedad de sedimentación compacta
considerablemente baja.
Se prepararon 30 kg cada uno de dos tipos de
partículas granulares de cristal de bicarbonato sódico con diámetros
de partícula medio de 92 \mum y 235 \mum, respectivamente, y
con concentraciones de potasio en las partículas de cristal de
bicarbonato sódico de 63 ppm en masa y 72 ppm en masa,
respectivamente. Se introdujeron 5 kg de cada uno de los dos tipos
de partículas de cristal de bicarbonato sódico en un aparato de
filtración por aspiración (embudo Buchner) de 50 cm de diámetro con
papel filtro (papel filtro para análisis cualitativo número 2,
fabricado por Advantec Co, Ltd.).
Por otra parte, usando una solución acuosa
saturada de bicarbonato sódico preparada por separado, se roció la
solución acuosa saturada sobre las partículas de cristal de
bicarbonato sódico contenidas en el embudo Buchner por medio de una
pulverizadora para lavar la superficie de las partículas de cristal.
Las partículas de cristal de bicarbonato sódico lavadas se secaron
en una atmósfera de 40% en volumen de gas dióxido de carbono a 70ºC
durante 5 horas. Después del secado, las partículas de cristal se
soltaron ligeramente por medio de una batidora de zumo, y pasaron
por un tamiz con agujeros de 500 \mum para quitar las partículas
bastas, por lo que se obtuvieron partículas de cristal con un
diámetro de partícula medio como el identificado en la tabla 2.
Esta operación se repitió varias veces para obtener 25 kg de las
partículas de cristal.
Las partículas de cristal de bicarbonato sódico
así obtenidas se empaquetaron en una bolsa de envasar y pusieron en
el nivel más bajo de la misma manera que en el ejemplo 1, y se
comprobó la propiedad de sedimentación compacta después de 4
semanas. Los resultados de la prueba se exponen en la tabla 2. Aquí,
la bolsa del nivel más bajo entre las cinco bolsas era la bolsa de
empaquetar que contenía las partículas de cristal de bicarbonato
sódico preparadas en el ejemplo 2, y las otras bolsas eran bolsas
de envasar que contenían partículas de cristal de bicarbonato
sódico preparadas en el ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Como es evidente por los resultados expuestos en
la tabla 2, se halla que la concentración de potasio de las
partículas de cristal de bicarbonato sódico se baja y que la
tendencia a sedimentación compacta de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico se suprime considerablemente, con la operación de
lavado.
Se pusieron 200 litros de cada uno de los
hidróxidos de sodio de 20% en masa con varias concentraciones de
potasio como impurezas, en un recipiente (500 litros) equipado con
un agitador, y la temperatura se elevó a 80ºC. En este estado, se
sopló 100% en volumen de gas dióxido de carbono a un caudal de 100
litro/minuto durante 5 horas para reacción. Entonces, la
temperatura se bajó a 40ºC, por lo que cristalizaron las partículas
de cristal de bicarbonato sódico. Las partículas de cristal
cristalizadas se sometieron a separación centrífuga para separar el
agua madre, y después se secaron en una atmósfera de 40% en volumen
de gas dióxido de carbono a 70ºC durante 5 horas. Después del
secado, las partículas de cristal se aflojaron por una batidora de
zumo, y pasaron a través de un tamiz con unos agujeros de 500
\mum para quitar las partículas bastas, por lo que se obtuvieron
partículas de cristal de un diámetro de partícula medio como se
identifica en la tabla 3.
La propiedad de sedimentación compacta de cada
una de las partículas de cristal de bicarbonato sódico obtenidas se
comprobó de la misma manera que en el ejemplo 2. Los resultados se
exponen en la tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Como es evidente por los resultados expuestos en
la tabla 3, se halla que se puede obtener partículas de cristal con
una baja concentración de potasio controlando la concentración de
potasio en el agua madre de la que se cristalizan las partículas de
cristal de bicarbonato sódico. El aumento de la concentración de
potasio en las partículas de cristal es atribuible al potasio del
agua madre unido a las partículas de cristal después de la
separación centrífuga.
Ejemplo de
referencia
El ejemplo de referencia presente tiene la
finalidad de mostrar que cuando se contiene calcio en el agua madre
de la que se cristalizan las partículas de cristal de bicarbonato
sódico, el calcio se incorpora a las partículas de cristal de
bicarbonato sódico cristalizadas, a diferencia del caso de potasio,
y como resultado, no hay cambio en la concentración de Ca contenido
en las partículas de cristal entre antes y después del lavado de las
partículas de cristal.
Se pusieron 200 litros de cada uno de los
hidróxidos de sodio de 20% en masa que tenían varias concentraciones
de calcio en un recipiente (500 litros) equipado con un agitador, y
la temperatura se elevó a 80ºC. En este estado, se sopló 100% en
volumen de gas dióxido de carbono a un caudal de 100 litro/minuto
durante 5 horas para reacción. Posteriormente la temperatura se
bajó a 40ºC, y así las partículas de cristal cristalizadas se
sometieron a separación centrífuga para separar la humedad, y
secaron en una atmósfera de 40% en volumen de gas dióxido de
carbono a 70ºC durante 5 horas. Después del secado, las partículas
de cristal se aflojaron con una batidora de zumo, y las partículas
bastas se quitaron por medio de un tamiz con un agujero de 500
\mum, por lo que se obtuvieron partículas de cristal de
bicarbonato sódico. El ajuste del diámetro de partícula medio de
las partículas de cristal de bicarbonato sódico se llevó a cabo
cambiando las condiciones de agitación al tiempo de
cristalización.
Se pusieron 5 kg de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico anteriores en un aparato de filtración por
aspiración (embudo Buchner) que tenía un diámetro de 50 cm con papel
filtro (papel filtro para análisis cualitativo número 2 fabricado
por Advantec Co, Ltd.). Usando una solución acuosa saturada de
bicarbonato sódico preparada por separado, se roció la solución
acuosa saturada sobre las partículas de cristal de bicarbonato
sódico contenidas en el embudo Buchner por medio de una
pulverizadora, para lavar la superficie de las partículas de
cristal. Las partículas de cristal de bicarbonato sódico lavadas se
secaron en una atmósfera de 40% en volumen de gas dióxido de
carbono a 70ºC durante 5 horas. Después del secado, las partículas
de cristal se aflojaron por medio de una batidora de zumo y pasaron
a través de un tamiz con un agujero de 500 \mum para quitar las
partículas bastas, por lo que se obtuvieron partículas de cristal
con un diámetro de partícula medio como el identificado en la tabla
4.
Se midió la concentración de calcio contenido en
cada una de las partículas de cristal de bicarbonato sódico
obtenidas, y los resultados se exponen en la tabla 4 en comparación
con la concentración de calcio contenido en las partículas de
cristal de bicarbonato sódico que no se lavaron con agua. La
concentración de calcio se midió por medio de fotómetro de absorción
atómica.
Como es evidente por los resultados expuestos en
la tabla 4, el calcio contenido en el hidróxido de sodio material
prima se incorpora al interior de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico cuando se cristalizan las partículas de cristal,
y no se puede quitar ni siquiera lavando las partículas de cristal,
en contraposición a potasio materia de la presente invención, que
no se incorpora al interior de las partículas de cristal de
bicarbonato sódico cuando cristalizan las partículas de cristal, y
que se puede quitar por lavado, como se ha mencionado
anteriormente.
Los autores de la presente invención estiman que
este fenómeno es atribuible a una alta solubilidad de bicarbonato
de potasio en agua y a que el potasio es menos probable que se
incorpore a las partículas de cristal de bicarbonato sódico.
Además, para el almacenamiento de las partículas
de cristal de bicarbonato sódico obtenidas en la presente
invención, con el fin de evitar más la sedimentación compacta, se
sellan preferiblemente herméticamente con un material de
empaquetadura que tiene una permeabilidad a la humedad de a lo sumo
5 g/(m^{2}\cdotdía) a 40ºC según lo estipulado en JIS Z0208,
por lo que se puede eliminar más efectivamente la influencia del
ligero potasio o carbonato sódico que queda. La permeabilidad a la
humedad se define, cuando un material de empaquetadura como una
superficie límite se mantiene en un estado tal que un lado esté
expuesto al aire atmosférico que tiene una humedad relativa de 90%
y el otro lado se seca con cloruro de calcio, como la masa de vapor
de agua que pasa a través de la superficie límite en 24 horas, y la
masa de vapor de agua se convierte a un valor por unidad de área del
material de empaquetadura. Una permeabilidad a la humedad más
preferida es a lo sumo 1 g/(m^{2}\cdotdía) a 40ºC.
En la columna 8 de la tabla 1 con respecto al
ejemplo 1, en un caso donde las partículas de cristal se
empaquetaron con un material de empaquetadura de polietileno
laminado con aluminio que tiene una permeabilidad a la humedad de a
lo sumo 0,5 g/(m^{2}\cdotdía) en lugar de polietileno que tiene
una permeabilidad a la humedad de 10 g/(m^{2}\cdotdía) a 40ºC,
el estado de sedimentación compacta era "Nulo".
Según la presente invención, se facilita un
método nuevo para producir partículas de cristal de bicarbonato
sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación compacta, útil
en el sector de productos alimenticios, productos farmacéuticos,
aditivos de baño, etc, por el que se puede evitar la sedimentación
compacta incluso sin usar un agente antisedimentación compacta o
sin usar un material especial de empaquetadura, y como resultado,
no hay que seleccionar el tipo del agente de antisedimentación
compacta, o su uso no estará limitado.
Claims (8)
1. Un método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta, que incluye disminuir la concentración de iones carbonato
en partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen un
diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum a un nivel de a lo
sumo 1% en masa.
2. Un método según la reivindicación 1 para
producir partículas de cristal de bicarbonato sódico que tienen una
baja propiedad de sedimentación compacta, que incluye disminuir la
concentración de potasio en partículas de cristal de bicarbonato
sódico que tienen un diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum
a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa.
3. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según la reivindicación 1, donde la concentración de iones
carbonato en las partículas de cristal de bicarbonato sódico se
baja a un nivel de a lo sumo 1% en masa que es el valor convertido
de concentración de iones carbonato a concentración de carbonato
sódico.
4. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según la reivindicación 1, 2 o 3, donde el contenido de
potasio en las partículas de cristal de bicarbonato sódico se baja
a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa lavando las partículas de
cristal de bicarbonato sódico con agua o una solución acuosa
conteniendo bicarbonato sódico, seguido de secado.
5. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según la reivindicación 4, donde dicha agua o solución
acuosa conteniendo bicarbonato sódico, es una solución acuosa
saturada de bicarbonato sódico.
6. El método para producir partículas de cristal
de bicarbonato sódico que tienen una baja propiedad de sedimentación
compacta según la reivindicación 1, 2 o 3, donde las partículas de
cristal de bicarbonato sódico se producen por cristalización de un
agua madre de una solución acuosa conteniendo bicarbonato sódico,
donde la concentración de potasio en el agua madre se baja a un
nivel de a lo sumo 400 ppm en masa para disminuir por ello el
contenido de potasio en las partículas de cristal de bicarbonato
sódico a un nivel de a lo sumo 50 ppm en masa.
7. Partículas de cristal de bicarbonato sódico
que tienen una baja propiedad de sedimentación compacta, que tienen
un diámetro de partícula medio de 50 a 500 \mum, una concentración
de potasio en las partículas de cristal de a lo sumo 50 ppm en
masa, y una concentración de iones carbonato en las partículas de
cristal de a lo sumo 1% en masa.
8. Un método antisedimentación compacta para
bicarbonato sódico, que incluye sellar herméticamente las partículas
de cristal de bicarbonato sódico definidas en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, por un material de empaquetadura que tiene
una permeabilidad a la humedad de a lo sumo 5 g/(m^{2}\cdotdía)
a 40ºC, según lo estipulado en JIS Z0208.
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