WO2000073380A1 - Method for producing agglomerates of biodegradable starch esters which can be redispersed in water - Google Patents

Method for producing agglomerates of biodegradable starch esters which can be redispersed in water Download PDF

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WO2000073380A1 PCT/DE2000/001519 DE0001519W WO0073380A1 WO 2000073380 A1 WO2000073380 A1 WO 2000073380A1 DE 0001519 W DE0001519 W DE 0001519W WO 0073380 A1 WO0073380 A1 WO 0073380A1
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Buna Sow Leuna Olefinverbund Gmbh
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    • C08J2303/04Starch derivatives
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of agglomerated carrier bodies from finely divided starch ester primary particles which disintegrate into redispersed primary particles within a short time when they are introduced into water.
  • a process for the production of starch-containing dispersion adhesives in redispersible dry form from a mixture of aqueous dispersions of synthetic polymer compounds and water-containing starch and / or starch derivatives is known.
  • the starch and / or the starch derivatives are used in the form of finely divided solids, these are mixed with the polymer dispersion and this multicomponent mixture is subjected to starch digestion at a temperature of at least 90 ° C. and under elevated pressure with a residence time of 0.5 to 10 min.
  • the resulting thermoplastically processable starch is then shaped from the melting phase or subjected to further comminution.
  • a method for producing biodegradable granules is known from EP 444 880.
  • a biodegradable resin selected from aliphatic and cycloaiiphatic polyesters and a natural substance with a high molecular weight are mixed with simultaneous heating at high speed.
  • starch or starch derivatives are selected as the natural substance.
  • the surface of the resulting microparticles is covered with the natural substance with a high relative molecular weight in particle or fiber form.
  • These microparticles can then be agglomerated into grains with a diameter of 0.1 to 20 mm by melt bonding. However, these grains cannot be redispersed in water.
  • biodegradable or compostable materials for example as carrier materials for pharmaceutical applications or as sustained release carrier for fertilizers, is described in a variety of ways in the literature.
  • a use case of such materials described in the literature in this sense is the nitrification / denitrification of waste water.
  • the object of the invention is to develop a method for producing agglomerates based on finely divided, biodegradable starch esters. It can be assumed that a starch ester is readily dispersible in water, which is suitably brought into an agglomerated form, such as, for example, granules or pellets with sufficient strength for the intended transport and handling processes. The production must be carried out in such a way that possible additives, such as microorganisms or active substances, do not suffer any damage. Upon contact with water, this agglomerate should quickly return to its well-dispersed Allow the primary particles to disintegrate and thus enable an application in the form of an aqueous dispersion for the respective application. The object is achieved by the method described in the claims.
  • a starch ester preferably a starch acetate, with a degree of substitution of 1.5 to 2.5, preferably 1.8 to 2.2, is used as the biodegradable carrier which is well dispersible in water.
  • the particle size required for the procedure according to the invention is between 1 and 50 ⁇ m.
  • water is added to the starch ester until a pasty, plastifiable mass is formed.
  • the moisture content of this mass after the addition of water is 50-70%, preferably 55-65%.
  • the mass After the mass has been homogenized and the microorganisms or active ingredients have been introduced, it is processed into an agglomerate in a manner known per se and dried gently. Drying is carried out, for example, by circulating air at temperatures of 20 to 60 ° C.
  • the degree of substitution is between 1.5 and 2.5.
  • the DS should be closer to the top. If longer ester groups such as propionate and butyrate are used, a DS closer to the lower value of the specified range is recommended.
  • agglomerated form of redis Pearable, biodegradable starch ester is a granulation or pelleting of the water-moist mass according to known methods.
  • a biodegradable water-soluble polymer can be added to the water to increase the strength of the agglomerates. The content of these polymers is 0 to 20%, preferably 2 to 10% by mass of the total mass of the agglomerates.
  • water-soluble polymers examples include polyethylene glycols with molecular weights from 5,000 to 20,000, polypropylene glycols with molecular weights up to 1,000, propoxylated or ethoxylated starches with degrees of substitution> 2, starch acetates with degrees of substitution ⁇ 1, 2 and polyvinyl alcohol.
  • active ingredients or microorganisms can take place in the stage of the preparation of the pasty, water-moist mass. Subsequent application is also possible if no large amounts of water are required that would impair the pasty state of the mass. If the agglomerate produced according to the invention is added to water and stirred, it breaks down again into its primary particles in a few seconds. These can be dispersed in water by simple stirring, so that, for example, uniform application to agricultural areas is possible.
  • the invention is illustrated by the following examples, examples 1 to 3 relating to the synthesis of the starch acetate.
  • the filter cake containing about 40% starch acetate is resuspended with the addition of water by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm, the solids content of the suspension being adjusted to 12%, followed by drying with circulating air at 30 ° C. or pressure filtration up to a moisture content of 60 wt .-% according to the required for 'the examples 4 to 12 water content.
  • the material pre-dried in this way can, for example, be put in granular form through a perforated plate or a screw granulator and then dried gently at a maximum of 60 ° C.
  • the viscous suspension containing about 10% starch acetate is homogenized by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm and pre-dried to a water content of 55%.
  • the filter cake containing about 45% starch butyrate is resuspended with the addition of water by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm, the solids content of the suspension being adjusted to 12%, followed by drying with circulating air at 30 ° C. or pressure filtration up to a moisture of 60% by mass corresponding to the water content required for Examples 4 to 12.
  • the moist pasty mass from Examples 1 to 3 is homogenized (Examples 4 and 10 according to the invention) or mixed with a water-soluble polymer before the homogenization (Examples 5-9 and 11-12 according to the invention) and pressed through a perforated plate with holes with a diameter of 4 mm .
  • Table 1 Composition in Examples 4 to 12 according to the invention
  • Abrasion resistance 100 g of the 3 - 5 mm sieve fraction were rotated in a container for 5 min at a speed of 60 min -1 . The abrasion was then recorded as a sieve fraction ⁇ 1 mm.
  • Examples 4 and 10 according to the invention thus already provides an agglomerate which corresponds to the objective of the invention.
  • the proposed additional addition of a water-soluble biodegradable polymer improves the strength and the redispersibility of the agglomerate.
  • Example 12 according to the invention shows that longer-chain fatty acid esters can also be used if the required degree of substitution can ensure the required hydrophilicity of the starch ester.

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Abstract

The invention relates to a method for producing an agglomerate on the basis of fine-particle, biodegradable starch esters which after a short period can be redispersed in water. According to said method a starch ester with a particle size of between 1 and 50 νm and a solid contents of between 5 and 16 % by mass is dehydrated to a water content of between 50 and 70 %, and the resulting moist pasty mass granulated or agglomerated and then carefully dried at between 20 and 60 °C. To improve the stability of said agglomerates a water-soluble, biodegradable polymer can be added to the moist mass.

Description

Verfahren zur Herstellung von in Wasser redispergierbaren Agglomeraten aus biologisch abbaubaren StärkeesternProcess for the production of water-redispersible agglomerates from biodegradable starch esters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von agglomerierten Trägerkörpern aus feinteiligen Stärkeesterprimärteilchen, die bei Eintrag in Wasser innerhalb kurzer Zeit in redispergierte Primärteilchen zerfallen.The invention relates to a process for the production of agglomerated carrier bodies from finely divided starch ester primary particles which disintegrate into redispersed primary particles within a short time when they are introduced into water.
Nach EP 560 829 ist ein Verfahren zur Herstellung von stärkehaltigen Dispersions- Klebstoffen in redispergierbarer Trockenform aus einer Mischung von wäßrigen Dispersionen synthetischer Polymerverbindungen und wasserhaltiger Stärke und/oder Stärkederivaten bekannt. Dabei werden die Stärke und/oder die Stärkederivate in Form feinteiliger Feststoffe eingesetzt, diese mit der Polymerdispersion vermischt und diese Mehrstoffmischung bei einer Temperatur von wenigstens 90 °C und unter erhöhtem Druck bei einer Verweilzeit von 0,5 bis 10 min einem Stärkeaufschluß unterzogen. Die sich bildende thermoplastisch verarbeitbare Stärke wird dann formgebend aus der Schmelzphase verarbeitet oder einer weiterführenden Zerkleinerung unterworfen.According to EP 560 829, a process for the production of starch-containing dispersion adhesives in redispersible dry form from a mixture of aqueous dispersions of synthetic polymer compounds and water-containing starch and / or starch derivatives is known. The starch and / or the starch derivatives are used in the form of finely divided solids, these are mixed with the polymer dispersion and this multicomponent mixture is subjected to starch digestion at a temperature of at least 90 ° C. and under elevated pressure with a residence time of 0.5 to 10 min. The resulting thermoplastically processable starch is then shaped from the melting phase or subjected to further comminution.
Ein Verfahren zur Herstellung biologisch abbaubarer Granulate ist aus der EP 444 880 bekannt. In einem Schnellmischer werden ein biologisch abbaubares Harz, ausgewählt unter aliphatischen und cycloaiiphatischen Polyestem, und eine natürliche Substanz mit hoher Molmasse bei gleichzeitiger Erhitzung mit hoher Geschwindigkeit gemischt. Als natürliche Substanz werden beispielsweise Stärke oder Stärkederivate ausgewählt. Die so entstandenen Mikropartikel sind auf ihrer Oberfläche mit der natürlichen Substanz mit hoher relativer Molmasse in Partikel- oder Faserform behaftet. Anschließend können diese Mikropartikel zu Körnern mit einem Durchmesser von 0,1 bis 20 mm durch Schmelzverkleben agglomeriert werden. Diese Körner sind jedoch nicht in Wasser redispergierbar.A method for producing biodegradable granules is known from EP 444 880. In a high-speed mixer, a biodegradable resin selected from aliphatic and cycloaiiphatic polyesters and a natural substance with a high molecular weight are mixed with simultaneous heating at high speed. For example, starch or starch derivatives are selected as the natural substance. The surface of the resulting microparticles is covered with the natural substance with a high relative molecular weight in particle or fiber form. These microparticles can then be agglomerated into grains with a diameter of 0.1 to 20 mm by melt bonding. However, these grains cannot be redispersed in water.
Die Nutzung der Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit bei der Verwendung von biologisch abbaubaren oder kompostierbaren Werkstoffen beispielsweise als Trägermaterialien für pharmazeutische Anwendungen oder als Retardträger für Düngemittel wird in der Literatur in vielfältiger Weise beschrieben. Ein in der Literatur beschriebener Einsatzfall solcher Materialien in diesem Sinne ist die Nitrifizierung/Denitrifizierung von Abwasser. So wird beispielsweise der Einsatz von Polyhydroxybuttersäure als Träger für Mikroorganismen in Abwasserreinigungen beschrieben (Sperandio, A.; Mueller, W. R.; Kunststoffe (1988), 78 (8), 710 - 714), in EP 575695 werden gesponnene Fasern aus Poly-ε-Caprolacton, Polyhydroxybuttersäure, Polyhydroxyvaleriansäure, Polyesterurethanen o. ä. bioabbaubaren Materialien zu ähnlichen Zwecken verwendet. In AT 403046 wird ein biologisch abbaubares Polymer als Bindemittel für Calciumcarbonat zur Herstellung entsprechender Trägerkörper eingesetzt. In allen Fällen handelt es sich um kompakte, nicht redispergierba- re Trägerkörper. Der Hauptgrund für den Einsatz biologisch abbaubarer Werkstoffe ist hier die Möglichkeit, die Trägersubstanz als zusätzliche Nahrungsquelle für die immobilisierten Mikroorganismen zu nutzen.The use of the property of biodegradability when using biodegradable or compostable materials, for example as carrier materials for pharmaceutical applications or as sustained release carrier for fertilizers, is described in a variety of ways in the literature. A use case of such materials described in the literature in this sense is the nitrification / denitrification of waste water. For example, the use of polyhydroxybutyric acid as a carrier for microorganisms in wastewater treatment is described (Sperandio, A .; Mueller, WR; Kunststoffe (1988), 78 (8), 710 - 714), EP 575695 describes spun fibers made of poly-ε- Caprolactone, polyhydroxybutyric acid, polyhydroxyvaleric acid, polyester urethanes or similar biodegradable materials are used for similar purposes. In AT 403046 a biodegradable polymer is used as a binder for calcium carbonate for the production of corresponding carrier bodies. In all cases, the bodies are compact, non-redispersible. The main reason for the use of biodegradable materials is the possibility to use the carrier as an additional source of food for the immobilized microorganisms.
Im Gegensatz dazu wird der Einsatz solcher Träger bei der Bodenreinigung oder in landwirtschaftlichen Anwendungen nicht beschrieben. Hier besteht kaum das Problem der zusätzlichen Nahrungsquelle und im Gegensatz zu den oben beschriebenen Anwendungen, die in Reaktoren stattfinden, wird eine gleichmäßige Verteilung der eingesetzten Mikroorganismen, Wirkstoffe o. ä. für eine gute Wirksamkeit verlangt. Damit ist der Einsatz kompakter Trägerkörper zwar für die Handhabung günstig, für den eigentlichen Verwendungszweck jedoch weniger geeignet. Ein Einsatz von Trägersubstanzen ist besonders dann von Nutzen, wenn dadurch Transport und Handhabung beim Einsatz von Mikroorganismen, Wirkstoffen o.a. für die entsprechenden Anwendungen vereinfacht wird und anschließend eine gleichmäßige Verteilung auf einfachem Wege gefordert ist.In contrast, the use of such carriers in floor cleaning or in agricultural applications is not described. There is hardly any problem with the additional food source and, in contrast to the applications described above, which take place in reactors, a uniform distribution of the microorganisms, active ingredients or the like used is required for good effectiveness. The use of compact carrier bodies is therefore inexpensive for handling, but less suitable for the actual intended use. The use of carrier substances is particularly useful if this means transport and handling when using microorganisms, active substances or the like. is simplified for the corresponding applications and then uniform distribution in a simple way is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten auf der Basis feinteiliger, biologisch abbaubarer Stärkeester zu entwickeln. Dabei ist von einem gut in Wasser dispergierbaren Stärkeester auszugehen, welcher in geeigneter Weise in eine agglomerierte Form, wie beispielsweise in ein Granulat oder in Pellets mit für die vorgesehenen Transport - und Handhabungsvorgänge ausreichender Festigkeit gebracht wird. Die Herstellung muß dabei so erfolgen, daß mögliche Zusätze, wie beispielsweise Mikroorganismen oder Wirkstoffe keine Schädigung erleiden. Bei Wasserkontakt soll sich dieses Agglomerat in kurzer Zeit wieder in seine gut disper- gierenden Primärteilchen zerlegen lassen und damit eine Ausbringung in Form einer wäßrigen Dispersion für den jeweiligen Anwendungsfall ermöglichen. Die Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen dargestellte Verfahren gelöst. Als gut in Wasser dispergierender biologisch abbaubarer Träger wird ein Stärkeester, vorzugsweise ein Stärkeacetat, mit einem Substitutionsgrad von 1 ,5 bis 2,5, vorzugsweise von 1 ,8 bis 2,2 eingesetzt. Die für das erfindungsgemäße Vorgehen nötige Teilchengröße liegt zwischen 1 bis 50 μm.The object of the invention is to develop a method for producing agglomerates based on finely divided, biodegradable starch esters. It can be assumed that a starch ester is readily dispersible in water, which is suitably brought into an agglomerated form, such as, for example, granules or pellets with sufficient strength for the intended transport and handling processes. The production must be carried out in such a way that possible additives, such as microorganisms or active substances, do not suffer any damage. Upon contact with water, this agglomerate should quickly return to its well-dispersed Allow the primary particles to disintegrate and thus enable an application in the form of an aqueous dispersion for the respective application. The object is achieved by the method described in the claims. A starch ester, preferably a starch acetate, with a degree of substitution of 1.5 to 2.5, preferably 1.8 to 2.2, is used as the biodegradable carrier which is well dispersible in water. The particle size required for the procedure according to the invention is between 1 and 50 μm.
Der Stärkeester wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Agglomerates mit Wasser versetzt, bis eine pastöse, plastifizierfähige Masse entsteht. Der Feuchtegehalt dieser Masse beträgt nach der Wasserzugabe 50 - 70 %, vorzugsweise 55 - 65 %. Gleiche Effekte können erzielt werden, wenn der Stärkeester aus der herstellungsbedingt anfallenden essigsauren Lösung in Wasser ausgefällt wird und das Fällprodukt unter schonenden Bedingungen bei 20 - 40 °C auf die genannten Feuchtegehalte getrocknet wird.To produce the agglomerate according to the invention, water is added to the starch ester until a pasty, plastifiable mass is formed. The moisture content of this mass after the addition of water is 50-70%, preferably 55-65%. The same effects can be achieved if the starch ester is precipitated in water from the acetic acid solution obtained from the production process and the precipitated product is dried to the stated moisture content under gentle conditions at 20 - 40 ° C.
Nach Homogenisierung der Masse und Einbringung der Mikroorganismen oder Wirkstoffe wird diese in an sich bekannter Weise zu einem Agglomerat verarbeitet und schonend getrocknet. Die Trocknung erfolgt beispielsweise durch Umluft bei Temperaturen von 20 bis 60 °C.After the mass has been homogenized and the microorganisms or active ingredients have been introduced, it is processed into an agglomerate in a manner known per se and dried gently. Drying is carried out, for example, by circulating air at temperatures of 20 to 60 ° C.
Diese Vorgehensweise führt zum erfindungsgemäßen Resultat, wenn der Substitutionsgrad (DS) zwischen 1 ,5 und 2,5 liegt. Bei Verwendung von Stärkeacetat sollte der DS näher am oberen Bereich liegen. Bei Verwendung längerer Estergruppen, wie Propionat und Butyrat empfiehlt sich ein DS näher am unteren Wert des angegebenen Bereiches.This procedure leads to the result according to the invention if the degree of substitution (DS) is between 1.5 and 2.5. When using starch acetate, the DS should be closer to the top. If longer ester groups such as propionate and butyrate are used, a DS closer to the lower value of the specified range is recommended.
Die Einhaltung der Trocknungstemperaturen ist für das erfindungsgemäße Vorgehen von wesentlicher Bedeutung, da bei höheren Temperaturen Stärkeester mit den genannten Substitutionsgraden und den angegebenen Feuchtegehalten zu sintern beginnen. Damit würde die Redispergierbarkeit verloren gehen. Zur Erzeugung der Agglomerate aus der wasserfeuchten Masse kann diese beispielsweise durch eine Lochplatte mit 2 - 5 mm Lochdurchmesser gedrückt und danach auf einem Blech zum Trocknen ausgelegt werden. Es ist auch dabei zu gewährleisten, daß eine schonende Trocknung bei Temperaturen unterhalb 60 °C erfolgt. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung einer agglomerierten Form des redis- pergierbaren , biologisch abbaubaren Stärkeesters ist ein Granulieren oder Pelletieren der wasserfeuchten Masse nach bekannten Verfahren. Zur Erhöhung der Festigkeit der Agglomerate kann dem Wasser ein biologisch abbaubares wasserlösliches Polymer zugesetzt werden. Der Gehalt an diesen Polymeren beträgt 0 bis 20 %, vorzugsweise 2 bis 10 Ma.-% der Gesamtmasse der Agglomerate.Maintaining the drying temperatures is of essential importance for the procedure according to the invention, since at higher temperatures starch esters begin to sinter with the degrees of substitution mentioned and the moisture contents indicated. The redispersibility would be lost. To produce the agglomerates from the water-moist mass, this can be pressed, for example, through a perforated plate with a hole diameter of 2-5 mm and then laid out on a plate for drying. It must also be ensured that gentle drying takes place at temperatures below 60 ° C. Another way of making an agglomerated form of redis Pearable, biodegradable starch ester is a granulation or pelleting of the water-moist mass according to known methods. A biodegradable water-soluble polymer can be added to the water to increase the strength of the agglomerates. The content of these polymers is 0 to 20%, preferably 2 to 10% by mass of the total mass of the agglomerates.
Als wasserlösliche Polymere können beispielsweise Polyethylenglykole mit Molmassen von 5000 bis 20000, Polypropylenglykole mit Molmassen bis 1000, propoxylierte oder ethoxylierte Stärken mit Substitutionsgraden > 2, Stärkeacetate mit Substitutionsgraden < 1 ,2 sowie Polyvinylalkohol verwendet werden. Die Zugabe von Wirkstoffen oder Mikroorganismen kann bereits in der Stufe der Herstellung der pastösen, wasserfeuchten Masse erfolgen. Aber auch eine nachträgliche Aufbringung ist möglich, wenn dazu keine größeren Mengen Wasser benötigt werden, die den pastösen Zustand der Masse beeinträchtigen würden. Wird das erfindungsgemäß hergestellte Agglomerat in Wasser gegeben und gerührt, so zerfällt es in wenigen Sekunden wieder in seine Primärteilchen. Diese lassen sich durch einfaches Rühren in Wasser dispergieren, so daß beispielsweise ein gleichmäßiges Ausbringen auf landwirtschaftliche Flächen möglich ist.Examples of water-soluble polymers that can be used are polyethylene glycols with molecular weights from 5,000 to 20,000, polypropylene glycols with molecular weights up to 1,000, propoxylated or ethoxylated starches with degrees of substitution> 2, starch acetates with degrees of substitution <1, 2 and polyvinyl alcohol. The addition of active ingredients or microorganisms can take place in the stage of the preparation of the pasty, water-moist mass. Subsequent application is also possible if no large amounts of water are required that would impair the pasty state of the mass. If the agglomerate produced according to the invention is added to water and stirred, it breaks down again into its primary particles in a few seconds. These can be dispersed in water by simple stirring, so that, for example, uniform application to agricultural areas is possible.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden, wobei sich die Beispiele 1 bis 3 auf die Synthese des Stärkeacetates beziehen.The invention is illustrated by the following examples, examples 1 to 3 relating to the synthesis of the starch acetate.
Beispiel 1 :Example 1 :
1380 g Weizenstärke (12,3 % Feuchte) 300 g Eisessig 950 g Essigsäureanhydrid1380 g wheat starch (12.3% moisture) 300 g glacial acetic acid 950 g acetic anhydride
werden in einem 30 I-Rührreaktor mit Rückflußkühler auf etwa 120 °C erhitzt und 30 min auf dieser Temperatur gehalten. Danach werden über 15 min weitere 1.900 g Essigsäureanhydrid und 2.000 g Eisessig zudosiert. Die Reaktionsmischung wird über 6 h unter kräftigem Rühren am Rückfluß gehalten. Nach Abkühlung auf 90 °C werden über 5 min in die klare Stärkeacetatlösung unter sehr starkem Rühren 17 I Wasser zudosiert, das danach deutlich getrübte Reaktionsgemisch wird unter starkem Rühren in 8 I Wasser gefällt. Die durch Sedimentation und Dekantieren auf 6 % Stärkeacetatgehalt vorkonzentrierte Fäilsuspension wird über eine Drucknutsche mit 3,5 bar filtriert, der Filterkuchen wird fünfmal mit je 2 I destilliertem Wasser aufgerührt und wieder mit 3,5 bar filtriert.are heated in a 30 l stirred reactor with reflux condenser to about 120 ° C. and kept at this temperature for 30 min. After that, over 15 minutes more 1,900 g of acetic anhydride and 2,000 g of glacial acetic acid were added. The reaction mixture is refluxed for 6 hours with vigorous stirring. After cooling to 90 ° C., 17 liters of water are metered into the clear starch acetate solution with vigorous stirring over 5 minutes, and the reaction mixture, which is clearly cloudy, is then precipitated into 8 liters of water with vigorous stirring. The decay suspension pre-concentrated by sedimentation and decanting to 6% starch acetate is filtered through a pressure filter at 3.5 bar, the filter cake is stirred five times with 2 l of distilled water each time and filtered again at 3.5 bar.
Das so dargestellte Stärkeacetat besitzt einen Substitutionsgrad von DS = 2,3 . Der etwa 40 % Stärkeacetat enthaltende Filterkuchen wird unter Wasserzugabe durch Rühren mit einem Ultra-Turrax bei etwa 10 000 U/min resuspendiert, wobei der Feststoffgehalt der Suspension auf 12 % eingestellt wird, gefolgt von einer Trocknung mit Umluft bei 30 °C oder einer Druckfiltration bis auf eine Feuchte von 60 Ma.-% entsprechend dem für' die Beispiele 4 bis 12 erforderlichen Wassergehalt. Das so vorgetrocknete Material kann beispielsweise durch eine Lochplatte oder einen Schneckengranulator in Granulatform gebracht und anschließend schonend bei maximal 60 °C getrocknet werden.The starch acetate thus represented has a degree of substitution of DS = 2.3. The filter cake containing about 40% starch acetate is resuspended with the addition of water by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm, the solids content of the suspension being adjusted to 12%, followed by drying with circulating air at 30 ° C. or pressure filtration up to a moisture content of 60 wt .-% according to the required for 'the examples 4 to 12 water content. The material pre-dried in this way can, for example, be put in granular form through a perforated plate or a screw granulator and then dried gently at a maximum of 60 ° C.
Beispiel 2 :Example 2:
1380 g Maisstärke ( 13 % Feuchte ) 500 g Eisessig 1020 g Essigsäureanhydrid1380 g corn starch (13% moisture) 500 g glacial acetic acid 1020 g acetic anhydride
werden in einem 10 I-Rührreaktor mit Rückflußkühler auf etwa 120 °C erhitzt und 30 min auf dieser Temperatur gehalten. Danach werden über 15 min 1360 g Essigsäureanhydrid zudosiert. Die Reaktionsmischung wird über 6 h unter kräftigem Rühren am Rückfluß gehalten, danach wird mit 2000 g Eisessig verdünnt. Nach Abkühlung auf 90 °C wird die klare Stärkeacetatlösung über eine Mischdüse mit der fünffachen Menge Wasser vermischt, das danach stark getrübte Reaktionsgemisch wird unter leichtem Rühren in 50 I Wasser gefällt. Die Fällsuspension wird über eine Stülpfilterzentrifuge filtriert, der Filterkuchen wird fünfmal mit je 2 I destilliertem Wasser gewaschen und wieder filtriert. Das so dargestellte Stärkeacetat besitzt einen Substitutionsgrad von DS = 1 ,80. Die etwa 10 % Stärkeacetat enthaltende zähflüssige Suspension wird durch Rühren mit einem Ultra-Turrax bei etwa 10 000 U/min homogenisiert und auf einen Wassergehalt von 55 % vorgetrocknet.are heated in a 10 l stirred reactor with reflux condenser to about 120 ° C. and kept at this temperature for 30 min. Then 1360 g of acetic anhydride are metered in over 15 minutes. The reaction mixture is refluxed for 6 hours with vigorous stirring, after which it is diluted with 2000 g of glacial acetic acid. After cooling to 90 ° C., the clear starch acetate solution is mixed with five times the amount of water via a mixing nozzle, and the reaction mixture, which is then very cloudy, is precipitated in 50 l of water with gentle stirring. The precipitation suspension is filtered through an inverting filter centrifuge, the filter cake is washed five times with 2 l of distilled water and filtered again. The starch acetate thus represented has a degree of substitution of DS = 1.80. The viscous suspension containing about 10% starch acetate is homogenized by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm and pre-dried to a water content of 55%.
Beispiel 3 :Example 3:
1600 g Weizenstärke (12,3 % Feuchte) 500 g Eisessig 1500 g Buttersäureanhydrid1600 g wheat starch (12.3% moisture) 500 g glacial acetic acid 1500 g butyric anhydride
werden in einem 30 I-Rührreaktor mit Rückflußkühler auf etwa 120 °C erhitzt und 30 min auf dieser Temperatur gehalten. Danach werden über 15 min. weitere 2380 g Buttersäureanhydrid und 2.000 g Eisessig zudosiert. Die Reaktionsmischung wird über 8 h unter kräftigem Rühren am Rückfluß gehalten.are heated in a 30 l stirred reactor with reflux condenser to about 120 ° C. and kept at this temperature for 30 min. Then over 15 min. another 2380 g of butyric anhydride and 2,000 g of glacial acetic acid were metered in. The reaction mixture is refluxed for 8 hours with vigorous stirring.
Nach Abkühlung auf 90 °C werden über 5 min. in die klare Stärkebutyratlösung unter sehr starkem Rühren 17 I Wasser zudosiert, das danach deutlich getrübte Reaktionsgemisch wird unter starkem Rühren in 8 I Wasser gefällt. Die durch Sedimentation und Dekantieren auf 6 % Stärkebutyratgehalt vorkonzentrierte Fällsuspension wird über eine Drucknutsche mit 3,5 bar filtriert, der Filterkuchen wird fünfmal mit je 2 I destilliertem Wasser aufgerührt und wieder mit 3,5 bar filtriert.After cooling to 90 ° C over 5 min. 17 l of water are metered into the clear starch butyrate solution with very vigorous stirring, the reaction mixture, which is then clearly cloudy, is precipitated into 8 l of water with vigorous stirring. The precipitate suspension, which was preconcentrated by sedimentation and decanting to 6% starch butyrate content, is filtered through a pressure filter at 3.5 bar, the filter cake is stirred five times with 2 l of distilled water each time and filtered again at 3.5 bar.
Das so dargestellte Stärkebutyrat besitzt einen Substitutionsgrad von DS = 1 ,5. Der etwa 45 % Stärkebutyrat enthaltende Filterkuchen wird unter Wasserzugabe durch Rühren mit einem Ultra-Turrax bei etwa 10 000 U/min resuspendiert, wobei der Feststoffgehalt der Suspension auf 12 % eingestellt wird, gefolgt von einer Trocknung mit Umluft bei 30 °C oder einer Druckfiltration bis auf eine Feuchte von 60 Ma.-% entsprechend dem für die Beispiele 4 bis 12 erforderlichen Wassergehalt. Die feuchte pastöse Masse aus den Beispielen 1 bis 3 wird homogenisiert (erfindungsgemäßes Beispiel 4 und 10) bzw. vor der Homogenisierung mit einem wasserlöslichen Polymeren versetzt (erfindungsgemäße Beispiele 5 - 9 und 11 - 12) und durch eine Lochplatte mit Löchern von 4mm Durchmesser gepreßt.The starch butyrate thus represented has a degree of substitution of DS = 1.5. The filter cake containing about 45% starch butyrate is resuspended with the addition of water by stirring with an Ultra-Turrax at about 10,000 rpm, the solids content of the suspension being adjusted to 12%, followed by drying with circulating air at 30 ° C. or pressure filtration up to a moisture of 60% by mass corresponding to the water content required for Examples 4 to 12. The moist pasty mass from Examples 1 to 3 is homogenized (Examples 4 and 10 according to the invention) or mixed with a water-soluble polymer before the homogenization (Examples 5-9 and 11-12 according to the invention) and pressed through a perforated plate with holes with a diameter of 4 mm .
Tabelle 1 : Zusammensetzung in den erfindungsgemäßen Beispielen 4 bis 12Table 1: Composition in Examples 4 to 12 according to the invention
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1 Angaben bezogen auf Trockensubstanz 1 Information based on dry matter
2 Hydroxypropyistärke DS 3 2 hydroxypropoxy starch DS 3
Entsprechend der Zielstellung wurden an den so hergestellten Agglomeraten folgende Bestimmungen durchgeführt: I . Schüttdichte: nach DINIn accordance with the objective, the following determinations were carried out on the agglomerates thus produced: I. Bulk density: according to DIN
2. Abriebfestigkeit: 100 g der Siebfraktion 3 - 5 mm wurden in einem Behälter 5 min bei einer Geschwindigkeit von 60 min"1 gedreht. Danach wurde der Abrieb als Siebfraktion < 1 mm erfaßt.2. Abrasion resistance: 100 g of the 3 - 5 mm sieve fraction were rotated in a container for 5 min at a speed of 60 min -1 . The abrasion was then recorded as a sieve fraction <1 mm.
3. Zeit bis zur Re- 50 g der Siebfraktion 3 - 5 mm wurden in ein Becherglas mit dispergierung: 500 ml Wasser gegeben. Erfaßt wurde die Zeit bis sich optisch eine einheitlich feine Dispersion gebildet hat. Tabelle 2: Ergebnisse der Prüfung3. Time to re-50 g of the sieve fraction 3 - 5 mm were placed in a beaker with dispersion: 500 ml of water. The time was recorded until a uniformly fine dispersion had formed optically. Table 2: Results of the test
Figure imgf000009_0001
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Eine erfindungsgemäße Bearbeitung des Stärkeesters (erfindungsgemäße Beispiele 4 und 10) liefert also bereits ein Agglomerat, das der Zielstellung der Erfindung entspricht. Die vorgeschlagene zusätzliche Zugabe eines wasserlöslichen bioabbauba- ren Polymeren verbessert die Festigkeit und die Redispergierbarkeit des Agglomerates. Das erfindungsgemäße Beispiel 12 zeigt, daß auch längerkettige Fettsäureester Verwendung finden können, wenn über den Substitutionsgrad die erforderliche Hydrophilie des Stärkeesters gewährleistet werden kann. Processing the starch ester according to the invention (examples 4 and 10 according to the invention) thus already provides an agglomerate which corresponds to the objective of the invention. The proposed additional addition of a water-soluble biodegradable polymer improves the strength and the redispersibility of the agglomerate. Example 12 according to the invention shows that longer-chain fatty acid esters can also be used if the required degree of substitution can ensure the required hydrophilicity of the starch ester.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von in Wasser redispergierbaren Agglomeraten aus biologisch abbaubarem Stärkeestern, vorzugsweise Stärkeacetat, mit Substitutionsgraden von 1 ,5 bis 2,5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärkeester mit einer Korngröße von 1 bis 50 μm in einer wäßrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 16 Ma.-% erzeugt, anschließend bei Temperaturen unter 30 °C auf einen Wassergehalt von 50 bis 70 Ma.-%, vorzugsweise 55 bis 65 Ma.-% vorgetrocknet wird und gegebenenfalls ein wasserlösliches, biologisch abbaubares Polymer zugesetzt und anschließend die pastöse wasserfeuchte Masse homogenisiert und agglomeriert wird und im Temperaturbereich zwischen 20 °C und 60 °C getrocknet wird.1. A process for the preparation of water-redispersible agglomerates from biodegradable starch esters, preferably starch acetate, with degrees of substitution from 1.5 to 2.5, characterized in that the starch ester with a grain size of 1 to 50 microns in an aqueous dispersion with a solids content generated from 5 to 16% by mass, then predried at temperatures below 30 ° C. to a water content of 50 to 70% by mass, preferably 55 to 65% by mass and, if appropriate, a water-soluble, biodegradable polymer is added, and then the pasty, moist water mass is homogenized and agglomerated and dried in the temperature range between 20 ° C and 60 ° C.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Korngröße von 1 bis 50 μm in wäßriger Dispersion des Stärkeesters mit Fest- stoffkonzentrationen von 5 bis 15 Ma.-% mittels Ultraturax erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the adjustment of the grain size of 1 to 50 microns in aqueous dispersion of the starch ester with solids concentrations of 5 to 15% by mass is carried out by means of Ultraturax.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Korngröße von 1 bis 50 μm des Stärkeesters durch Fällung einer essigsauren Reaktionslösung aus Stärke erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the adjustment of the grain size of 1 to 50 microns of the starch ester is carried out by precipitation of an acetic acid reaction solution from starch.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß 0 bis 20 Ma.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Ma.-% des wasserlöslichen, biologisch abbaubaren Polymer dem Stärkeester zugesetzt werden.4. The method according to claim 1, characterized in that 0 to 20 mass%, preferably 2 to 10 mass% of the water-soluble, biodegradable polymer are added to the starch ester.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlösliches, biologisch abbaubares Polymer Polyethylenglykol mit Molmassen von 2000 bis 20000, Polypropylenglykol mit Molmassen bis 1000, alkoxylierte Stärke mit Substitutionsgraden > 1 , Stärkeacetat mit einem Substitutionsgrad <5. The method according to claims 1 and 4, characterized in that as a water-soluble, biodegradable polymer polyethylene glycol with molecular weights from 2000 to 20,000, polypropylene glycol with molecular weights up to 1000, alkoxylated starch with degrees of substitution> 1, starch acetate with a degree of substitution <
1 ,2 oder Polyvinylalkohol oder Mischungen davon verwendet werden. 1, 2 or polyvinyl alcohol or mixtures thereof can be used.
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