NL8304015A

NL8304015A - Absorbens voor kooldioxyde of voor kooldioxyde en zuurstof, werkwijze ter bereiding daarvan, en toepassing van het absorbens in een verpakking.

Info

Publication number: NL8304015A
Application number: NL8304015A
Authority: NL
Original assignee: Douwe Egberts Tabaksfab
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1985-06-17
Also published as: EP0142903B1; ATE46096T1; EP0142903A3; DE3479636D1; EP0142903A2

Description

In* ΐ* a “ '' VO 5033

Titel: Absorbents voor kooldioxyde of voor kooldioxyde en zuurstof, werkwijze ter bereiding daarvan, en toepassing ®n het absorbens in een verpakking.

De uitvinding heeft in een eerste uitvoeringsvorm betrekking op een absorbens voor kooldioxydegas en in een tweede uitvoeringsvorm qp een absorbens, dat zowel kooldioxyde als zuurstof kan absorberen. Verder heeft de uitvinding betrekking op werkwijzen ter bereiding van zulke 5 absorbentia,alsmede op de toepassing daarvan in verpakkingen, in het bijzonder verpakkingen die gebrande koffie bevatten.

Zoals bekend, bevat vers gebrande koffie een aanmerkelijke hoeveelheid kooldioxyde,die langzaam uit de koffie ontwijkt. De snelheid waarmee dit gebeurt is afhankelijk van de verdelingsgraad van de koffie 10 en is groter bij gemalen koffie dan bij ongemalen bonen . Verder is gebrande koffie zeer gevoelig voor zuurstof, die door reactie met koffiebestanddelen de koffie snel doet verouderen. Om zulke reactie zoveel mogelijk te voorkomen wordt gebrande koffie veelal in vacuo of onder een beschermend gas verpakt, doch bij beide verpakkingsmethoden 15 valt niet te vermijden dat de verpakte koffie met een geringe hoeveelheid zuurstof ±1 contact blijft, omdat de zuurstof niet volkomen buitengesloten kan worden. Wil men gebrande koffie in vacuo of onder een beschermend gas verpakken, dan moet men daarmede wachten tot zoveel C02 uit de koffie is ontweken dat het restgehalte onvoldoende is om 20 het vacuum op te heffen of de verpakking met het beschermende gas bol te doen staan.

Men heeft voor het verpakken van gebrande koffie CO^ doorlatende foelies ontwikkeld. Deze vertonen echter het nadeel dat na verloop van tijd zuurstof van buitenaf in de verpakking kan binnendringen. Ook is 25 bekend om in de verpakking een overdrukventiel aan te brengen, waardoor het zich in de verpakking opzamelende GO^-gas bij - overschrijding van een bepaalde druk kan ontsnappen. Zulke ventielen vereisen echter gecompliceerde en kostbare voorzieningen aan de verpakkingsmachines.

De uitvinding verschaft nu een absorbens voor kooldioxyde of voor 30 kooldioxyde en zuurstof, dat op zeer simpele wijze uit goedkope grondstoffen kan worden gemaakt en dat gemakkelijk met gebrande koffie kan worden meeverpakt.

Het absorbens volgens de uitvinding wordt in de eerste uitvoeringsvorm gekenmerkt door cementsteen, dat behalve z.g. "gelporiên" ook 8304015 ί , i -2- grotere poriën bevat, welk cementsteen de gedaante heeft van lichamen, brokjes of een poeder.

Het absorbens volgens de uitvinding kan in zijn eerste uitvoerings-•vorm worden bereid door een cementpasta, die cement, een in water op-5 losbaar zout en ten. minste 50 gew.dln water per 100 gew.dln cement bevat, te laten binden en harden en het verkregen cementsteen te drogen en. desgewenst te breken.

De tweede uitvoeringsvorm van het absorbens volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door ijzerpoeder bevattend cementsteen, dat behalve 10 z.g. "gelporiën" ook grotere poriën bevat, welk cementsteen de gedaante heeft van lichamen, brokjes of een poeder.

De tweede uitvoeringsvorm van het absorbens volgens de uitvinding kan worden bereid door een cementpasta, die cement, ijzerpoeder, een in water oplosbaar anorganisch zout en ten minste 50 gew.dln 15 water per 100 gew.dln. cement bevat, te laten binden en harden en het verkregen cementsteen te drogen en desgewenst te breken.

Zoals bekend ontstaat uit een cement en water bevattende pasta door binding en harding cementsteen met een Ca(OH)bevattende poreuze structuur, waarin de poriegrootte afhankelijk is van de gewichtsverhouding 20 water : cement in de pasta.Bij een water/cementverhouding van minder dan 1:2 worden uitsluitend kleine poriën gevormd, de z.g. "gelporiën", maar bij een water/cementverhouding van meer dan 1:2 ontstaan ook grotere poriën.

Gevonden werd dat de aanwezigheid van zulke grotere poriën nood-25 zakelijk is voor het onderhavige doel, n.1. een snelle absorptie van CO^ en eventueel zuurstof uit de omgeving, waarbij- CO^ wordt gebonden aan het door de reactie van de cementklinkermineralen met water gevormde Ca(OH)2 en zuurstof wordt gebonden aan het eventueel in het cementsteen aanwezige..ijzerpoeder.

30 Voor de bereiding van het absorbens volgens de uitvinding kan een handelscement van gangbare samenstelling worden gebruikt. Daar de CO^-absorptie-capaciteit van het cementsteen afhankelijk is van het Ca(OH^-gehalte van het cementsteen, verdienen cementtypen, die bij de binding en harding relatief veel Ca(OH)2 vormen, de voorkeur. Bijzonder 35 geschikt zijn dan ook cementtypen met een groot tricalciumsilicaat-gehalte, zoals portlandcement, of met een groot tricalciumaluminaat- 83 0 4 0 1 5 I * * * -3- gehalte, zoals aluminiumcement (ciment fondu)- De co^-absorptieoapaci-teit kan verder naar wens worden verhoogd door toevoeging van Ca(OH)2 aan de cementpasta. De absorptiesnelheid wordt echter voornamelijk bepaald door de aanwezigheid van grote poriën in' het cementsteen, 5 die gevormd worden indien de cementpasta ten-minste 50 gew.dln water per 100 gew.dln cement bevat.

Indien de cementpasta ijzerpoeder bevat, wordt dit bij het binden en harden ingebouwd in de poreuze structuur van het cementsteen, waar het dan als potentiële zuurstofbinder beschikbaar is. Door 10 bevochtiging van de ijzerdeeltjes met het eveneens in de poreuze structuur aanwezige, in vochtresten opgeloste Ca(OH)2_heeft de pH aan het ijzeroppervlak een waarde tussen 10 en 12. Zoals bekend is het ijzeroppervlak in dit pH-gebied gepassiveerd, d.w.z. dat een spontane reactie tussen ijzer en (lucht)-zuurstof niet of nauwelijks kan 15 optreden. Wordt het absorbens in een CO -rijke omgeving gebracht, dan m daalt de pH aan het ijzeroppervlak, totdat het niveau wordt bereikt waarbij de reactie tussen ijzer en zuurstof op gang komt en zuurstof wordt gebonden. In atmosferische lucht is het C^-gehalte te gering om de pH van het ij zeroppervlak voldoende te doen dalen om zuurstofbinding mogelijk 20 te maken. Dit betekent dat het absorbens volgens de uitvinding zonder bijzondere voorzorgsmaatregelen aan de lucht kan worden bewaard.

Voor het verkrijgen van een absorbens met een gunstige porositeit bedraagt de hoeveelheid water, die bij de bereiding van het absorbens in de cementpasta wordt opgenomen, bij voorkeur 100-200 gew.dln per 100 25 gew. dln cement.

Het in water oplosbare anorganische zout fungeert in de cementpasta als versneller van de binding en harding van het cement. Bij voorkeur te gebruiken zouten zijn het chloride, bromide, jodide, chloraat, nitriet, nitraat of rhodanide van natrium,lithium, ammonium, 30 calcium of magnesium. Indien in de cementpasta geen ijzerpoeder wordt opgenomen wordt het zout bij voorkeur toegepast in een hoeveelheid tussen 1 en 25 gew.dln per 100 gew.dln cement. Wordt in de cementpasta wel ijzerpoeder opgenomen, dan heeft het anorganische zout ook in het gerede absorbens nog een bijzondere functie, n.1. als versneller van 35 de zuurstofabsorptie. In dat geval wordt het zout bij voorkeur toegepast in een hoeveelheid van 50-125 gew.dln per 100 gew.dln cement, in het 8304015 C i -4- bijzonder vein ongeveer 100 gew.dln per 100 gew.dln cement.

Het ijzerpoeder, indien toegepast, behoeft niet aan bijzondere eisen van zuiverheid te voldoen, maar kan zonder bezwaar de gebruikelijke verontreinigingen bevatten. Gereduceerd ijzerpoeder, elektrolytisch 5 ijzerpoeder en verstoven ijzerpoeder zijn voorbeelden van geschikte materialen. De hoeveelheid ijzerpoeder in de cementpasta kan worden gekozen in afhankelijkheid van de hoeveelheid zuurstof, die door het gerede absorbens moet worden gebonden. Daar de snelheid van de zuurstof-absorptie in zekere mate afhankelijk blijkt te zijn van het ijzergehalte 10 van het absorbens, bedraagt de hoeveelheid ijzerpoeder in de cementpasta bij voorkeur ten minste 50 gew.dln per 100 gew.dln cement, in het bijzonder 100-250 gew.dln per 100 gew.dln cement. Voor een goed contact tussen het ijzerpoeder in het gerede absorbens en de te absorberen zuurstof is het gewenst, dat de poederdeeltjes kleiner zijn dan 1 mm, 15 in het bijzonder kleiner dan 300 ym.

De uitgangsmaterialen worden met water aangemaakt tot een pasteus mengsel. Indien zoveel water wordt gebruikt dat het mengsel te vloeibaar is, kan voor het verkrijgen van een pasteu2e consistentie een verdikkingsmiddel, b.v. op basis van een carboxyalkylcellulose, worden toegevoegd.

20 Ook kan in de cementpasta fijn zand met een deeltjesgrootte van bijvoorbeeld 200-300 ym worden opgenomen ter bevordering van de vorming van de gewenste poreuze structuur.

De cementpasta wordt zo goed mogelijk gehomogeniseerd en dan in geschikte vormen gebracht, waarna men de pasta laat binden en harden.

25 De verkregen cementsteenlichamen worden vervolgens gedroogd, bij voorkeur gedurende*1-2 uren bij 105°C, en kunnen dan als zodanig worden gebruikt of worden gebroken tot brokjes of*tot een poeder.

Bet verkregen absorbens kan met succes worden gebruikt voor het absorberen van kooldioxyde of van kooldioxyde en zuurstof in een verpak-30 king die gemalen of ongemalen gebrande koffie in een gesloten omhulling bevat. Bij voorkeur wordt het absorbens zodanig in de verpakking aangebracht, dat het door middel van een gasdoorlatend materiaal van de koffie gescheiden is. Indien de gesloten omhulling uit meervoudig materiaal bestaat kan de binnenste wand gasdoorlaterd zijn en kan het absor-35 bens tussen de binnenste wand en de daaropvolgende wand worden aangebracht. Door de aanwezigheid van het absorbens volgens de uitvinding 8304015 / ‘ -5- ontstaat ondanks het vrijkomen van CO^ uit de gebrande koffie een onderdruk in de verpakking.

De uitvinding wordt aan de hand van de volgende voorbeelden nader toegelicht.

5 Voorbeeld I

Er werden twee cementpasta1s A en B met. de \olgende samen- ' stellingen bereid:

A B

portlandcement/ gew. dln 12 12 10 water, gew. dln 12 3

CaCl^, gew. dln 2 2

De pasta's werden in afzonderlijke vannen gegoten en daarin 48 uren bij ongeveer 50°C met rust gelaten. Daarna werden de verkregen vormstukken (20 x 20 x 20 mm) uit de vormen genomen en gedurende 15 1 uur bij 105eC gedroogd. Vervolgens werden proeven uitgevoerd, waarin het absorptiegedrag van absorbens A volgens de uitvinding werd vergeleken met dat van absorbens B, dat tengevolge van de te geringe gewichtsverhouding water: cement van 1 : 4 alleen z.g. gelporiën bevatte en derhalve niet aan de uitvinding voldeed. De proeven 20 werden als volgt uitgevoerd.

Identieke monsters van 250 g vers gebrande gemalen koffie met een gasgehalte van 0,42 gew.% werden in goed afsluitbare stalen .cilinders gebracht, die voorzien waren van een voor meting van e en onderdruk geschikte manometer. Absorbens A werd aan de inhoud van een der 25 cilinders toegevoegd en absorbens B aan de inhoud van de tweede cilinder.

Na sluiting van de cilinders werd van tijd tot tijd het percentage CO^ in de cilinders gemeten en werd een eventuele onderdruk genoteerd.

De resultaten zijn vermeld in tabel A.

8304015 -6-

TABEL A

proef 1 - absorbens A proef 2 - absorbens B

tijdsverloop CO onderdruk CO onderdruk (uren) (vol %) (cm Hg) (vol %) (cm Hg)' 5 0,25 5,7 2 18,5 0,50 5,3 5 1.00 4,1 8 16,2 1,25 2,6 12 2.00 16,5 10 2,50 16,2 4 2,75 16,0 4 • 20,25 1,0 18 21.00 0,1 17 21,25 1,0 19 15 21,75 1,0 19 22.00 0,1 19

Uit deze resultaten blijkt dat in proef I vrijwel vanaf het begin een onderdruk in de cilinder ontstond door de snelle absorptie van het uit de koffie vrijkomende CO^, dat reeds vóór"het sluiten van de cilinder 20 de daarin aanwezige lucht gedeeltelijk had verdrongen, door het absorbens A volgens de uitvinding. Daarentegen duurde het in proef 2 meer dan 2 * uren voordat enige onderdruk ontstond. De snelle absorptie van het C02 door hetabsorbens volgens de uitvinding voorkomt dat bij toepassing van een flexibel verpakkingsmateriaal breuk tengevolge van overdruk in de 25 verpakking kan optreden.

Voorbeeld II

Een absorbens C volgens de uitvinding werd bereid ui.t een cementpasta met de volgende samenstelling: 10 g portlandcement 30 10 g water 5 g CaCl2 20 g gereduceerd ijzerpoeder (max. deeltjesgrootte 200 pm) ____ 8304015 -7-

Eerst werden het cement, water en CaCl^, gemengd tot een visceuze pasta was verkregen, waarna het ijzerpoeder onder roeren werd toegevoegd. De pasta werd in een vorm gegoten en daarin 48 uren bij 50 °C met rust gelaten. Het verkregen absorbens C werd uit de vorm genomen en 1 uur bij 5 105°C gedroogd.

Absorbens C werd met. 250 g gemalen koffie, die ongeveer 1 uur tevoren was gebrand, in een goed afsluitbaar vat gebracht, dat de koffie en het absorbens precies kon bevatten. Na sluiting van het vat werden van tijd tot-tijd de CO - en 0 -gehalten in het vat gemeten en werd een 10 eventuele onderdruk genoteerd.

Op analoge wijze werd een proef gedaan met een absorbens D volgens deuitvinding, bereid uit een cementpasta met de volgende samenstelling: 8 g portlandcement 8 g water 15 8 g CaCl^ 16 g gereduceerd ijzerpoeder

Absorbens D werd 2 uren bij 105eC gedroogd.

De resultaten van beide proeven zijn vermeld in tabel B.

8304015

-8-TABEL B

proef 3 - absorbens C_ _proef 4 - absorbens D

tijd 02 CO onderdruk tijd O CO- onderdruk (uren) (vol %) (vol %) (ca Hg) (uren) (vol %) (vol %) (cm Hg) 5 0 17,55 14,7 - 0 15,1 19,04 0,6 14,3 19,5 - 0,33 15,1 22,4 0,8 15,4 21,9 - 0,66 13,6 21,9 1,0 14,3 20,8 - 0,83 12,3 21,3 1,4 13,1 19,2 - 1,25 11,2 18,4 10 1,7 12,5 17,0 - 1,5 10,7 17,3 1 1,9 12,0 15,2 1 1,75 9,5 16,3 3 2,15 11,6 13,3 3 .2,17 8,5 15,0 8 2,65 10,3 12,0 8 2,58 8,0 14,1 10 19,6 0,9 0,36 26 18,92 1,7 2,1 25 15 20,2 0,71 0,32 26 20,08 .1,6 1,7 25 22.1 0,67 0,28 29 20,75 .1,4 1,6 26 25.2 0,65 0,24 29 25,0 1,2 1,5 27 92,5 0,62 0,05 29 92,1 0,6 0,10 30 116.5 0,60 0,05 28 116,0 0,6 0,07 ' 30 20 140,5 0,57 0,01 29 164,0 0,6 - 32 164.5 0,55 0,01 29

Deze resultaten tanen dat het absorbens volgens de tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding effectief in staat is tot gelijktijdige absorptie van zuurstof en CO^.

• 25 Voorbeeld III

Om aan te tonen dat het absorbens volgens de tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding door contact met luchtzuurstof zijn vermogen om zuurstof te absorberen niet verliest, werd het in proef 4 (voorbeeld II) gebruikte absorbens D na de proef twee maanden aan de lucht bewaard. Het 30 absorbens werd 1 uur bij 105 °C gedroogd en vervolgens op de in voorbeeld II beschreven wijze beproefd met vers gebrande gemalen koffie met een gasgebalte van 0,45 gew.%. De resultaten zijn vermeld in tabel C.

8304015 _ « ............

_9_

TABEL· C

tijdsverloop 0^ CO^ (uren) (vol %) (vol %) 4 10,8 8,3 5 6 8,0 5,4 70 0,7 0,1

Voorbeeld IV

Op de in voorbeeld II beschreven wijze werd een absórbens bereid uit een cementpasta met de volgende samenstelling: 10 10 g portlandcement 10 g water 2 g CaCl2 .10 g gereduceerd ijzerpoeder s en vervolgens op de beschreven wijze beproefd.

15 De resultaten zijn vermeld in tabel D.

TABEL D

tijd o2 co2 (uren) (vol %) (vol %) 20 0 18,6 2,3 0,25 18,3 2,4 0,50 18,3 2,7 1.25 18,0 2,5 3.25 17,9 1,4 25 4,25 17,4 1,1 21,0 16,8 <0,1 26,0 16,2 <0,1 üit deze resultaten blijkt dat het absórbens het C02 effectief absorbeerde, maar tengevolge van het te geringe zoutgehalte niet voldoende 30 in staat was tot absorptie van zuurstof.

8304015

Claims

1. Absorbens voor kooldioxyde, gekenmerkt door cementsteen, dat behalve z.g. "gelporiën" ook grotere poriën bevat, welk cementsteen de gedaante heeft van lichamen, brokjes of een poeder.

2. Absorbens voor kooldioxyde en zuurstof, gekenmerkt door ijzer- 5 poeder bevattend cementsteen, dat behalve "gelporiën" ook grotere poriën bevat, welk cementsteen de gedaante heeft van lichamen, brokjes of een poeder.

3. Werkwijze ter bereiding van een absorbens volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een cementpasta, die cement, een in va ter 10 oplosbaar anorganisch zout en ten minste 50 gew.dln water per 100 gew.dln cement bevat, laat binden en harden en het verkregen cementsteen droogt en desgewenst breekt.

4. Werkwijze ter bereiding van een absorbens. volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men een cementpasta, die cement, ijzerpoeder, 15 een in water oplosbaar anorganisch zout en ten minste 50 gew.dln water per 100 gew.dln cement bevat, laat binden en harden en het verkregen cementsteen droogt en desgewenst breekt.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat als cement portlandcement of aluminiumcement wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens conclusies 3-5, met het kenmerk, dat de cementpasta 100-200 gew.dln water per 100 gew.dln cement bevat.

7. Werkwijze volgens conclusies 3-6, met het kenmerk, dat als anorganisch zout een chloride, bromide, jodide, chloraat, nitriet, nitraat of rhodanide van natrium, kalium, lithium, ammonium, calcium 25 of magnesium wordt gebruikt.

8. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de cementpasta 1-25 gew.dln anorganisch zout per. 100 gew.dln cement bevat.

9. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de cementpasta 50-125 gew.dln anorganisch zout per 100 gew.dln cement bevat.

10. Werkwijze volgens conclusie 4, met hat kenmerk, dat ijzerpoeder met eem gemiddelde deeltjesgrootte van minder dan 300 ym wordt gebruikt. 8304015 * a*-c -1ί-

11. Werkwijze volgens conclsuie 4 of 10, met het kenmerk, dat de cementpasta ten minste 50 gew.dln ijzerpoeder per 100 gew.dln cement bevat.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met hetkenmerk, dat de cementpasta 100-250 gew.dln ijzerpoeder per 100 gew.dln cement bevat.

13. Werkwijze volgens conclusies 3-12, met het kenmerk, dat in de cementpasta tevens calciumhydroxyde wordt opgenomen.

14. Verpakking, bevattende gemalen of ongemalen gebrande koffie in een gesloten gasdichte omhulling, met het kenmerk, dat de omhulling een absorbens volgens conclusie 1 of 2of verkregen met de werkwijze 10 volgens een der conclusies 3-13 bevat.

15. Verpakking volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het absorbens door middel van een gasdoorlatend materiaal van de koffie gescheiden is. 3304015 ; ~ ^