DE102004001187A1

DE102004001187A1 - Verfahren zur Herstellung von Keto-L-gulonsäuresprühgranulaten

Info

Publication number: DE102004001187A1
Application number: DE200410001187
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-08-04
Also published as: EP1703897A2; WO2005065655A2; WO2005065655A3

Abstract

Verfahren zur Herstellung von gut rieselfähigen, nichtstaubenden Keto-L-gulonsäuresprühgranulaten aus feinteiliger reiner Keto-L-gulonsäure, indem man eine wässrige oder wasserenthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure DOLLAR A a) einer Sprühwirbelschichttrocknung, DOLLAR A b) einer Einstoffdüsenzerstäubungstrocknung oder DOLLAR A c) einer Scheibenzerstäubungstrocknung zuführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Keto-L-gulonsäuresprühgranulaten.
Keto-L-gulonsäure ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung von Ascorbinsäure (Vitamin C).

Nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren wird kristalline Keto-L-gulonsäure über die Prozessschritte der fermentativen Herstellung von Natriumketogulonat, Zellabtrennung, Ionenaustauschchromatographie, Eindampfen und Kristallisation hergestellt.

Diese Verfahren sind jedoch nicht voll zufriedenstellend, da die so hergestellte Keto-L-gulonsäure staubt, schwer fließt und zum Verbacken neigt.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein wirtschaftliches Trocknungsverfahren für Keto-L-gulonsäure bereitzustellen, bei dem die Keto-L-gulonsäure hinsichtlich Handhabung nicht die oben genannten Nachteile besitzt.

Gefunden wurde ein Verfahren zur Herstellung von gut rieselfähigen, nichtstaubenden Keto-L-gulonsäuresprühgranulaten aus feinteiliger reiner Keto-L-gulonsäure indem man eine wässrige oder wasserenthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure

a) einer Sprühwirbelschichttrocknung,
b) einer Einstoffdüsenzerstäubungstrocknung oder
c) einer Scheibenzerstäubungstrocknung zuführt.

Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren , wenn man die wässrige oder Wasser enthaltende Lösung der reinen Keto-L-gulonsäure einer Wirbelschichttrocknung zuführt.

Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren wird reine Keto-L-gulon säure verwendet, wie sie nach dem Stand der Technik erhältlich ist. Besonders vorteilhaft wird Keto-L-gulonsäure eingesetzt, die in einem fermentativen Verfahren hergestellt worden ist.

Die wässrige oder Wasser enthaltende Lösung der reinen Keto-L-gulonsäure enthält üblicherweise 10 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-% Keto-L-gulonsäure. Als Lösungsmittel kommen neben Wasser mit Wasser mischbare Lösungsmittel beispielsweise Alkanole mit einer Kettenlänge von 1 bis 4 C-Atomen in Betracht.

Reine Keto-L-gulonsäure wird im folgenden eine Keto-L-gulonsäure mit einem Reinheitsgrad von höher 95 %, bevorzugt 98 oder 99 % genannt.

Im Gegensatz zu den bekannten Sprühtrocknung von Keto-L-gulonsäure-Lösungen, bei der diese üblicherweise mit einer Zweistoffdüse in einen Trockenturm eingesprüht wird, wird bei der erfindungsgemäß angewendeten Sprühwirbelschichttrocknung die Lösung kontinuierlich oder diskontinuierlich in eine Wirbelschicht aus trockenem Reaktionsprodukt eingesprüht. Die Trockeneinrichtung ist mit geeigneten Vorrichtungen versehen, die es gestatten, eine bestimmte Partikelgrößenfraktion zu gewinnen und den Granulationsprozess aufrechtzuerhalten (vgl. K. Kröll, Trocknungstechnik Bd. 2 „Trockner und Trocknungsverfahren", 2 Auflage, Springer Verlag, Berlin 1978, S. 221-223). Mit Vorteil arbeitet man in einem Sprühtrockner mit integriertem Fliessbett (FSD = Fluidized Spray Dryer) wie er in Chem.-Ing.-Tech. 59, (1987) Nr.2, S. 112-117, insbesondere Seite 115 beschrieben ist.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Sprühwirbelschichttrocknung von Keto-L-gulonsäure-Lösungen geht man im allgemeinen so vor, dass man Keto-L-gulonsäure in Form eines Keto-L-gulonsäuretrockenpulvers in einem Wirbelschichttrockner in einem auf 50 bis 150°C gehaltenen Wirbelbett vorlegt, hierzu die wässrige oder Wasser enthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure nach Maßgabe der Trocknungsgeschwindigkeit in versprühter Form zugibt, die Keto-L-gulonsäurepartikel nach geeigneter Verweilzeit aus dem Wirbelbett abzieht und durch eine geeignete Vorrichtung in Partikelfraktionen auftrennt, die Partikelfraktion im Partikelgrößenbereich von etwa ausschleust und die feinerteiligen Partikel und/oder die gröberen Partikel ggf. nach Zerkleinerung in den Granulationsprozess zurückführt.

Die Sprühwirbelschichttrocknung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden, bevorzugt ist jedoch die kontinuierliche Fahrweise.

Zur Durchführung des Verfahrens muss zunächst erst einmal aus Keto-L-gulonsäuretrockenpulver ein solches Keto-L-gulonsäureprodukt hergestellt werden, mit dessen Hilfe man ein Wirbelbett erzeugen kann. Bei diskontinuierlicher Fahrweise kann man ein relativ feinteiliges Produkt im Wirbelbett vorlegen. Je nach der Verweilzeit der Partikel im Wirbelbett erhält man dann ein Trockenprodukt mit einem kleineren oder größeren Partikelgrößenbereich. Partikel im Größenbereich von 50 bis 1000 μm, bevorzugt 100 bis 500 μm weisen die gewünschten Handhabungseigenschaften auf und werden daher als Wertprodukt gewonnen. Kleinere Partikel sowie durch geeignetes Zerkleinern, beispielsweise Zermahlen von größeren Partikeln erhaltenes Keto-L-gulonsäureprodukt wird als Wirbelbettmaterial für weitere Chargen verwendet.

Zur Durchführung des kontinuierlichen Verfahrens wird die wässrige oder Wasser enthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure kontinuierlich in ein Wirbelbett eingesprüht. Die Geschwindigkeit des Einsprühens wird so eingestellt, dass die Wirbelschicht eine dem gewünschten Trocknungsgrad entsprechende Temperatur aufweist. Sie wird dementsprechend letztlich bestimmt durch die Differenz der Eintritts- und Austrittstemperatur des Wirbelgases.

Bei kontinuierlicher Verfahrensführung geht man nur beim erstmaligen Anfahren des Wirbelschichttrockners von feinteiliger Keto-L-gulonsäure in der Wirbelschicht aus. Danach erhält man ein Trockenprodukt von nahezu konstantem Partikelgrößenverhältnis. Hiervon wird kontinuierlich ein bestimmter Teil entnommen und in Partikelgrößenfraktionen aufgetrennt.

Die genaue Einstellung der Bedingungen Wirbelgastemperatur, Trocknungstemperatur, Wirbelgasgeschwindigkeit wird im experimentellen Teil beschrieben und kann anhand dieser Daten auch in üblichen Optimierungsversuchen modifiziert werden.

Mann kann der Keto-L-gulonsäure auch übliche Bindemittel für das erfindungsgemäße Sprühwirbelschichttrocknungsverfahren zusetzten, bevorzugt ist jedoch die Ausführungsform ohne Zusatz von Bindemitteln.

Weitere Ausführungsformen sind im experimentellen Teil und in den Ansprüchen ausgeführt.

Die nachfolgenden Beispiele beschreiben das erfindungsgemäße Sprühgranulationsverfahren in einer Miniplant und in einer Technikumsanlage.
Tabelle 1 Technische Daten und Randbedingungen der Versuchsanlagen
Beispiel 1
Eine wässrige Lösung mit 50 Gew.-% Keto-L-gulonsäure wurde in einem Laborrührbehälter vorgelegt, auf ca. 45°C beheizt und mit einer Schlauchpumpe über einen Zeitraum von 4,3 Stunden kontinuierlich in den Miniplant-Sprühwirbeltrockner unter den in Tabelle 1 aufgeführten Randbedingungen eingedüst.
Der produzierte Feststoff wurde kontinuierlich ausgetragen. Hierbei entstanden 8,5 kg rieselfähiges, staubfreies Keto-L-gulonsäure-Granulat mit einer Restfeuchte < 0,5 Gew.-% und folgender Partikelgrößenverteilung:
91 % < 900 μm, 9 % > 900 μm
Die anwendungstechnischen Eigenschaften (Rieselfähigkeit, Staubfreiheit, Stabilität, Dosierverhalten, Löseverhalten) beim weiteren Einsatz waren sehr gut. Die Reinheit war ebenso hoch wie beim Edukt, es gab keine zusätzliche Farbbildung.
Beispiel 2
Eine wässrige Lösung mit 35 Gew.-% Keto-L-gulonsäure wurde in einem Rührbehälter vorgelegt, auf ca. 35 bis 40°C temperiert. Mit Hilfe einer Schlauchpumpe wurde die Lösung über einen Zeitraum von 18 Stunden kontinuierlich in den Technikum-Sprühwirbeltrockner unter den in Tabelle 1 aufgeführten Randbedingungen eingedüst.
Der produzierte Feststoff wurde kontinuierlich ausgetragen. Hierbei entstanden 320 kg rieselfähiges, staubfreies Keto-L-gulonsäure-Granulat mit einer Restfeuchte < 0,5 Gew.-% und folgender Partikelgrößenverteilung:
9 % < 100 μm, 7 % > 1000 μm, 84 % zwischen 100 μm und 1000 μm.
Die anwendungstechnischen Eigenschaften (Rieselfähigkeit, Staubfreiheit, Stabilität, Dosierverhalten, Löseverhalten) beim weiteren Einsatz waren sehr gut. Die Reinheit war ebenso hoch wie beim Edukt, es gab keine zusätzliche Farbbildung.

Claims

Verfahren zur Herstellung von gut rieselfähigen, nichtstaubenden Keto-L-gulonsäuresprühgranulaten aus feinteiliger reiner Keto-L-gulonsäure indem man eine wässrige oder wasserenthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure a) einer Sprühwirbelschichttrocknung, b) einer Einstoffdüsenzerstäubungstrocknung oder c) einer Scheibenzerstäubungstrocknung zuführt.
Verfahen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösung aus Keto-L-gulonsäure keine Bindemittel zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Keto-L-gulonsäuresprühgranulate durch Sprühwirbelschichttrocknung herstellt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Sprühwirbelschichttrocknung a) Keto-L-gulonsäure in Form eines Keto-L-gulonsäuretrockenpulvers in einem Wirbelschichttrockner in einem auf 50 bis 150°C gehaltenen Wirbelbett vorlegt, b) hierzu die wässrige oder Wasser enthaltende Lösung von Keto-L-gulonsäure nach Maßgabe der Trocknungsgeschwindigkeit in versprühter Form zugibt, c) die Keto-L-gulonsäurepartikel nach geeigneter Verweilzeit aus dem Wirbelbett abzieht und durch eine geeignete Vorrichtung in Partikelfraktionen auftrennt, d) die Partikelfraktion im Partikelgrößenbereich von etwa ausschleust und e) die feinerteiligen Partikel und/oder die gröberen Partikel ggf. nach Zerkleinerung in den Granulationsprozess zurückführt.