DE10329933A1

DE10329933A1 - Verfahren zur Herstellung eines kosmetischen Abrasivums

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Publication number: DE10329933A1
Application number: DE10329933A
Authority: DE
Inventors: Olaf Petersen; Günter DANIEL; Michael Friebel
Original assignee: Stockhausen GmbH; Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines abrasiven Stoffes, wobei natürliche Kerne, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen zu einem Mehl definierter Korngröße gemahlen werden, das Mehl in wässriger Suspension mit 1,0 bis 10,0 Gew.-% eines Bleichmittels, bezogen auf die gesamte Ansatzmenge, behandelt wird, und die Zugabe des Bleichmittels in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt nach Zugabe von 20 bis 40 Gew.-% des Bleichmittels, bezogen auf die Gesamtmenge ein pH-Wert-Bereich von 3 bis 5 erhalten wird und dessen Verwendung in kosmetischen Präparaten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Abrasivums bzw. dessen Verwendung in kosmetischen Produkten.
Ein wesentlicher Bestandteil kosmetischer Reinigungs- und Behandlungsmittel ist das Reibemittel, das die Aufgabe hat, die Reinigungswirkung von waschaktiven bzw. tensidartigen Komponenten mechanisch zu unterstützen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche anorganische und organische Materialien beschrieben, die sich in Reinigungspräparaten als mechanische Reinigungs- und Behandlungsmittel einsetzen lassen, insbesondere in Handreinigern oder in sogenannten Peeling-Cremes und Spezialreinigungs-Gelen. Sie dienen hierbei zur Entfernung der oberen, abgestorbenen Hautzellen oder von Hautverunreinigungen, beispielsweise im Gesicht oder an anderen Körperteilen.
Um das Risiko zu starker Schleifwirkung anorganischer Materialien auszuschließen, ist Holzmehl als Schleifmittel in kosmetische Produkte eingeführt worden (Haut und Beruf, Strategien zu berufsbedingten Hauterkrankungen, H. Tronnier, Grosse-Verlag, Berlin 1989, Seiten 84/85).
Es ist jedoch seit langem bekannt, daß Holzstaub durch als Allergene wirkende Inhaltsstoffe nachteilige Wirkungen auf Haut und Atemwege haben kann. Holzinhaltsstoffe, die gesundheitliche Risiken darstellen, sind z.B. Harze, Terpene, Phenole, Gerbstoffe und Chinone.
Darüber hinaus ist Holzmehl mit einem hohen Keimgehalt behaftet und als Folge seiner weichen, faserigen Struktur treten Quellprozesse im Endprodukt auf, die zu einem unerwünschten Viskositätsanstieg und damit zu gebrauchstechnischen Nachteilen führen. Ferner müssen ca. 2 Gew.-% an aufhellenden Pigmenten, wie z.B. Titandioxid zugesetzt werden, um helle, sauber wirkende und kosmetisch akzeptable Produkte zu erhalten.
Die genannten Nachteile des Holzmehls entfallen, wenn man Reibemittel auf Basis von Polyethylen- oder Polyurethan-Pulver einsetzt. Kunststoffpulver haben jedoch den Nachteil, daß sie biologisch nicht abbaubar sind und teilweise aufgrund schwierig durchzuführender Mahlprozesse zu einer unregelmäßigen Kornverteilung führen, so daß, auch bedingt durch das geringe Schüttgewicht dieser Materialien, formulierungstechnische Schwierigkeiten bei der Herstellung kosmetischer Produkte auftreten.
Weiterhin sind im Stand der Technik natürliche Abrasivstoffe, wie z.B. gewaschene und gemahlene Schalen von Walnüssen sowie gemahlene Aprikosenkerne oder Olivenkerne bekannt, die aufgrund ihrer Härte und Korngröße für die oberflächliche Hautreinigung geeignet sind. Nachteilig hieran ist jedoch, daß selbst bei Behandlung dieser Materialien mit keimtötenden Mitteln maximale Keimzahl Werte von 200/g erreicht werden (siehe z.B. Prospekt der Firma Cosmetochem AG, Riedstraße 7, CH-6330 Cham, Schweiz).
Natürliche Abrasivstoffe haben eine schonende, sehr gut reinigende Wirkung, ohne die Haut zu zerkratzen. Sie führen jedoch, wie auch Polyurethan-Pulver zu kosmetischen Produkten, die ein dunkles, schmutziges Aussehen haben. Es ist daher erforderlich, wie bei der Verwendung von Holzmehl als Abrasivum auch aufhellende Pigmente beispielsweise Titandioxid mit ca. 2 Gew.-% zuzusetzen.
Ein Bleichverfahren für die Schalen von Walnüssen wird in Research and Industrie,. Volume 29, March 1984, Pages 10 bis 16 beschrieben. Durch eine Behandlung mit Natrium-Hydrogensulfit und anderen Mitteln soll das Aussehen der Schalen verbessert werden, um den Export der Walnüsse aus Indien nach Europa zu erleichtern.
In der Internationalen Anmeldung WO 99/52500 werden mild abrasive Hautreinigungsmittel beschrieben, die in Form viskoser Lotionen, Cremes oder Gele bis zu 30 Gew.-% pflanzliche Abrasivstoffe, bezogen auf die Reinigungsmittel, von z.B. Naturmehlen aus gemahlenen Kernen oder Schalen, Fruchthülsen oder Samen enthalten. Darüber hinaus können diese Hautreinigungsmittel noch bis zu 20 Gew.-% anderer anorganischer und organischer Abrasivkomponenten wie z.B. Polyethylen- oder Polyamid-Pulver enthalten. Diese kosmetischen Produkte weisen insbesondere eine hohe Stabilität gegen enzymatischen Abbau der Verdickungsmittel auf, wenn als Verdikkungsmittel wasserlösliche Biopolymere aus der Gruppe der extracellulären mikrobiellen Polysaccharide wie z.B. Xanthan-Gum verwendet werden.
In der EP 0 559 696 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung von mit einem Bleichmittel, insbesondere Wasserstoffperoxid behandeltem Material in feiner Verteilung aus natürlichen Schalen und/oder Kernen beschrieben sowie die Verwendung des so gewonnenen Abrasivums in kosmetischen Produkten dargestellt.
Das in dieser Patentschrift beschriebene Verfahren zur Bleichung von Naturmehlen, das Mehle bestimmter Korngröße, vorzugsweise Walnussschalenmehl, bleicht und trocknet, wird seit vielen Jahren im großtechnischen Maßstab erfolgreich angewandt. Die hiernach hergestellten Mehle haben üblicherweise eine Keimzahl kleiner als 10² KBE/g und sind frei von pathogenen Keimen, weisen eine hellbeige Farbe auf und werden in Handwaschpasten zur industriellen Handreinigung eingesetzt. Hierbei hat sich der durch die Mehle hervorgerufene abrasive Effekt zur physikalischen Entfernung von Industneschmutzen seit vielen Jahren als sehr adäquat und effektiv erwiesen.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, was sich jedoch in der Praxis gezeigt hat, daß das Bleichen der natürlichen Kern- und Schalenmehle in wasserhaltiger Suspension durchzuführen ist, wodurch auch große Mengen an Ablaugen anfallen. Darüber hinaus werden in dem Verfahren auch Stabilisierungs- und Reduktionsmittel eingesetzt, die natürlich als zusätzliche Rohstoffe dieses Verfahren verteuern im Vergleich zu einem möglichen Verfahren, in dem auf solche Stabilisierungs- und Reduktionsmittel verzichtet werden könnte.
Zur Vermeidung solcher Ablaugen wird in der EP 1 136 063 A2 ein Bleichverfahren vorgeschlagen, in dem in einem „trockenen" Prozess Persäuren auf das natürliche Mehl, das als biologisches Material aus einer Vielzahl pflanzlicher Materialien gewonnen werden kann, aufgesprüht werden und eine Aufhellung bewirken sollen. Die Mischung dieses biologischen Materials mit dem Bleichmittel soll höchstens 60 Gew.-% Wasser enthalten, wobei nach dem Mischungsvorgang ein Nachreifungsprozeß einsetzt. Nach 10 Tagen soll das während des Verfahrens gebildete Peroxid im erhaltenen Produkt nicht mehr nachweisbar sein.
Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings, daß Restmengen an Carbonsäuren im fertigen Mehl enthalten sind, die durch Bildung von Salzfrachten bei Herstellung der kosmetischen Endprodukte, insbesondere in Handwaschpasten umweltbelastend wirken. Darüber hinaus werden auch in diesem Verfahren bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die das biologische Material und das Bleichmittel umfassende Mischung, Stabilisierungsmittel in Form von Moderatoren eingesetzt. Entsprechendes gilt für den Einsatz von Reduktionsmitteln zum Zerstören von überschüssigen Peroxiden.
Aus dem geschilderten Stand der Technik wird deutlich, daß noch immer ein dringender Bedarf an einem Herstellungsverfahren für Abrasiva besteht, das es erlaubt, den Produktionsprozess der mikrobiologischen Dekontaminierung, der Deodorierung und des Bleichens von natürlichen Kern- und Schalenmehlen mit Bleichmitteln umweltschonender und wirtschaftlicher zu gestalten, insbesondere im Hinblick auf eine Erhöhung der Ausbeute, Verringerung und/oder Eliminierung von Chemikalien, Reduzierung der Ablaugenmengen sowie einer Verkürzung der Prozesszeit.
Aufgabe war es daher, ein solches Verfahren zu finden, dessen Bleichergebnis im Hinblick auf Keimgehalt, Geruch und Farbe nicht nur zu Abrasiva führt, die in ihrem Eigenschaftsprofil vergleichbar bzw. besser sind als die nach dem in der EP 0 559 696 B1 beschriebenen Verfahren erhaltenen Abrasiva, die gegenwärtig bei ihrem Einsatz in kosmetischen Reinigungsmitteln bei geringstmöglicher Konzentration bzw. unter völligem Verzicht an aufhellenden Substanzen optisch helle und kosmetisch akzeptable Produkte liefern, sondern auch vollständig auf den Einsatz von Stabilisatoren und Reduktionsmitteln im Produktionsprozeß verzichtet und die nach dem Waschprozess des mikrobiologisch dekontaminierten, deodorierten und gebleichten Mehles anfallenden Abwässer bezüglich der biologischen Abbaubarkeit verbessert und insbesondere den gesamten Produktionsprozeß in betriebswirtschaftlicher Hinsicht kostengünstiger gestaltet.
Überraschend wurde gefunden, daß die obige Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines abrasiven Stoffes gelöst werden kann, bei dem vollständig auf den Einsatz von Stabilisatoren und Reduktionsmitteln im Produktionsprozeß verzichtet werden kann. Hierbei werden natürliche Kerne, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen zu einem Mehl definierter Korngröße gemahlen, anschließend das erhaltene Mehl in wässriger Suspension mit 1,0 bis 10,0 Gew.-% eines Bleichmittels, bezogen auf die gesamte Ansatzmenge, behandelt, wobei das erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zugabe des Bleichmittels in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt nach Zugabe von 20 bis 40 Gew.-% des Bleichmittels, bezogen auf die gesamte Einsatzmenge des Bleichmittels, ein pH-Wert-Bereich von 3 bis 5 erhalten wird.
Die Starttemperatur zur Behandlung der wässrigen Suspension des Mehles aus natürlichen Kernen, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen liegt bei 20 bis 40°C, vorzugsweise 25 bis 35°C und besonders bevorzugt 28 bis 32°C.
Erfindungsgemäß werden als natürliche Schalen- oder Kernmehle Walnußschalenmehl, Mandelschalenmehl, Haselnußschalenmehl, Olivenkemmehl, Aprikosenkemmehl, Pfirsichkernmehl, Kirschkemmehl, Pflaumenkernmehl oder sonstiges natürliches Schalen- oder Kernmehl, beispielsweise von Palmkernen und Kokosnüssen, Jojobafrüchten, Macademia-Nüssen und anderen Nüssen, Pistazien- und Pinienschalen und anderes Kernobst sowie ein beliebiges Gemisch der genannten Materialien eingesetzt. Besonders bevorzugt als natürliches Schalen- oder Kernmehl ist erfindungsgemäß Walnußschalenmehl.
Darüber hinaus lassen sich auch weitere im Stand der Technik als milde Abrasiva bekannte Pflanzenmehle aus Fruchthülsen und Samen, wie z.B. Maiskolbenmehl, Weizenkleie, Hafermehl aber auch beliebige Holzmehle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bleichen.
Um eine definierte Korngröße der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Mehle von natürlichen Kernen, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen zu erhalten, werden diese in an sich bekannter Weise zu einem Mehl, gegebenenfalls unter Einbeziehung einer Klassifizierung durch Siebe gemahlen. Mehle, die eine Korngröße von 50 bis 2000 um, vorzugsweise von 70 bis 1000 um und besonders bevorzugt von 80 bis 400 um besitzen, können im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
Zum Mahlen der Mehle können die im Stand der Technik bekannten Zerkleinerungsapparate bzw. Mühlen eingesetzt werden, wie sie z. B. in der EP 0 559 696 ausgeführt worden sind, insbesondere Feinprallmühlen mit Pendel- oder Plattenschlägerwerk, Passagenwalzwerke, Hammerschlag- oder Stiftmühlen gegebenenfalls mit Klassierungsaggregaten, wie z. B. Condux-Mühlen etc.
Die zu einem Mehl definierter Korngröße gemahlenen natürlichen Kerne, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen werden in wässriger Suspension mit einem Bleichmittel unter Rühren behandelt. Als Bleichmittel können alle Verbindungen verwendet werden, die eine irreversible Zerstörung der Chromophore in diesen Naturmehlen gewährleisten, wobei die gebleichten Mehle bei der erfindungsgemäßen Bleichbehandlung nicht oder nur unwesentlich chemisch verändert werden, so daß sie als Abrasiva in kosmetischen Produkten Anwendung finden können. Solche Bleichmittel sind z.B. sogenannte oxidierende Bleichmittel, vorzugsweise anorganische und organische Peroxide wie z.B. Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid, Bariumperoxid oder Peroxycarbonsäuren, wie z.B. Peroxyameisensäure, Peroxyessig- und peroxypropionsäure etc., die für den Fachmann in bekannter Weise auch in situ hergestellt bzw. erfindungsgemäß eingesetzt werden können. Die vorgenannten Verbindungen können allein aber auch als Mischung von wenigstens zwei dieser Verbindung im erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden. Erfindungsgemäß bevorzugtes Bleichmittel ist wäßrige Wasserstoffperoxidlösung, das in einer Konzentration von 1,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Ansatzmenge, dem Bleichgut zugesetzt wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es zwingend erforderlich, daß die Zugabe des Bleichmittels in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt nach Zugabe von 20 bis 40 Gew.-% des Bleichmittels, vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Einsatzmenge des Bleichmittels, ein pH-Wert-Bereich von 3 bis 5 erhalten wird. Vorzugsweise liegt der pH-Wert der wässrigen Suspension des Mehles aus natürlichen Kernen, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen nach Zugabe von einem Drittel der Gesamtmenge des benötigten Bleichmittels bei 4 bis 5. Anschließend kann zur Verbesserung des Bleichergebnisses vorteilhaft die erhaltene Suspension über einen Zeitraum von ca. 60 bis 180 Minuten gerührt werden.
Die Zugabe von 60 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 75 Gew.-% des Bleichmittels im zweiten Schritt erfolgt kontinuierlich gemeinsam mit der Zugabe einer Alkalienlösung im pH-Wert-Bereich von 5 bis 11, wobei bei Verbrauch der eingesetzten Bleichmittelmenge auch die Zugabe der Alkalienmenge beendet ist.
Die Zugabe der benötigten Bleichmittelmenge zum Bleichgut erfolgt in beiden Schritten aus Gründen der besseren Dosierung bzw. der pH-Wert-Steuerung vorzugsweise in flüssiger Form. Diese Zugabeform des Bleichmittels ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern ist abhängig von der Wahl des Bleichgutes bzw. des einzusetzenden Bleichmittels. So ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Zugabe des Bleichmittels zunächst in fester Form zur Bleichgutsuspension zu geben und im zweiten Schritt das Bleichmittel in flüssiger Form kontinuierlich gemeinsam mit der Alkalienlösung zuzudosieren.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um einen industriellen Großprozeß handelt, ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Wasser das besonders bevorzugte Lösungsmittel des benötigten Bleichmittels. Nichtsdestoweniger kann es auch hier im Hinblick auf die Art des Bleichgutes bzw. des benötigten Bleichmittels angezeigt sein, das Bleichmittel in einem üblichen organischen Lösungsmittel zu lösen, um die gewünschte Bleichwirkung zu erzielen. Die erhaltene Bleichmittellösung wird dann, wie beschriebenen, in zwei Schritten der Suspension des Bleichgutes zugesetzt.
Die kontinuierliche Zuführung der restlichen Bleichmittelmenge mit der Alkalienzugabe erfolgt über einen Zeitraum von 95 bis 115, vorzugsweise 100 bis 110 Minuten.
Als Alkalienlösung werden üblicherweise wässrige Lösungen von Hydroxiden der Alkalimetalle, insbesondere von Natrium- und Kaliumhydroxid eingesetzt. Weiterhin sind auch Ammoniumhydroxid und die Hydroxide der Erdalkalimetalle sowie auch die Carbonate der Alkalimetalle, insbesondere Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat verwendbar. Besonders bevorzugt ist jedoch wässrige Natriumhydroxidlösung bzw. Natronlauge als erfindungsgemäß einzusetzende Alkalienlösung, insbesondere als 35 bis 75 %-ige, vorzugsweise 45 bis 60 %-ige und besonders bevorzugt als 50 %-ige wässrige Lösung.
Nach Zugabe der Teilbleichmittelmenge im ersten Verfahrensschritt beginnt die Dosierung von einem Teil der benötigten Alkalienmenge bzw. erfolgt die kontinuierliche simultane Zugabe der Bleichmittelrestmenge bis ein pH-Wert von höchstens 11 erreicht ist, wobei dieser maximale pH-Wert 5 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20 und besonders bevorzugt 15 Minuten auf diesem Wert gehalten wird.
Danach erfolgt die Dosierung der Natronlauge bzw. des Wasserstoffperoxides in der Weise, daß der pH-Wert der Suspension nach dem Halten auf dem gewählten Maximalwert auf pH-Wert 8,0 abgesenkt und dort gehalten wird.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird das Verfahren so geführt, daß die gemeinsame kontinuierliche Zugabe von Bleichmittel und Alkalienlösung in die Suspension bei Erreichen eines pH-Wertes von höchstens 11 unterbrochen und nach Absenken des pH-Wertes der Suspension auf einen pH-Wert von 7,8 bis 8,2, vorzugsweise auf einen pH-Wert von 8,0 wiederaufgenommen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Absenken des pH-Wertes auf pH 8,0 in der Weise erreicht, daß lediglich die Zugabe der Alkalienlösung unterbrochen wird, während der Bleichgutsuspension kontinuierlich Bleichmittel zugegeben wird bis zum Erreichen des Haltewertes von pH 8,0. Bei Erreichen dieses Wertes wird dann die gemeinsame Zugabe von Bleichmittel und Alkalienlösung wiederaufgenommen und zwar dergestalt, daß pH 8,0 innerhalb einer Schwankungsbreite von höchstens ± 0,2 gehalten wird.
Üblicherweise ist bei Verbrauch des Bleichmittels auch gleichzeitig die Zugabe an Alkalienlösung zu beenden.
Die Verfahrensdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich aus Gleichung, Nachbleichung, Chargierzeit und Ablasszeit zusammensetzt beträgt 160 Minuten.
Aufgrund dieser schonenden Verfahrensführung liegt die Endtemperatur der natürlichen Kern-, Schalen-, Fruchthülsen- und/oder Samenmehl-Suspension nach der Bleichmittelbehandlung, insbesondere mit Wasserstoffperoxid-Lösung lediglich ca. 15 bis 20°C über der Starttemperatur der Bleichbehandlung.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Mehle von natürlichen Kernen, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen werden nun durch übliche Filtrationsmethoden abgetrennt. Besonders vorteilhaft ist die Abtrennung mittels einer Siebschnekkenzentrifuge. Das separierte Mehl wird hierbei kontinuierlich gewaschen, wobei die Waschwassertemperatur 60 bis 95° C, vorzugsweise 80 bis 90° C beträgt. Ausgeschleuste Feinstanteile des Gutproduktes können vorteilhaft in den Separationsvor gang zurückgeführt werden, so daß im abgeschlagenen Waschwasser keinerlei Feststoffe, insbesondere kein Gutprodukt mehr ausgetragen werden.
Dieses anfallende Abwasser ist lediglich gering belastet, so daß es möglich ist, dieses Abwasser über das städtische Kanalnetz zu entsorgen.
Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Fltrations- und Abtrennungsprozeß ist besonders wirtschaftlich, weil auf den herkömmlichen Einsatz von zwei Dekantem verzichtet werden kann. Hierbei muß nämlich nach der ersten Abtrennung des Gutproduktes mittels des ersten Dekanters das erhaltene feuchte Mehl wiederum mit heißem Wasser (ca. 80°C) verdünnt werden, das dann anschließend bei einer Mischtemperatur von ca. 60 bis 65°C mittels des zweiten Dekanters vom Waschwasser befreit und danach getrocknet wird. Demgegenüber führt die erfindungsgemäße Verfahrensführung zu einer Verringerung der anfallenden Waschwassermengen sowie zur Verringerung an Produktausbeuteverlust.
Die anschließende Trocknung des Mehls erfolgt vorzugsweise durch Wirbelschichttrocknung des Mehls. Hierdurch kann eine das Produkt schonende Verfahrensweise gewählt werden, in dem beispielsweise mittels Warmluft bei Temperaturen von 30 bis 60°C, vorzugsweise von 35 bis 55°C und besonders bevorzugt von 40 bis 45°C das Produkt getrocknet wird. Innerhalb der Wirbelschicht wird dann in einer zweiten Zone das Trocknungsgut mit nachgeschalteter Kaltluft gekühlt und gelangt zur Abfüllungsvorrichtung, in der das Produkt in geeignete Behältnisse, wie z.B. Säcke, BigBags oder Container abgefüllt wird.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Mehl weist dann im so getrockneten Zustand eine Restfeuchte von 8,0 ± 1,0 Gew.-% auf und ist mikrobiologisch einwandfrei. Die Menge der Restfeuchtigkeit entspricht hierbei der Restfeuchtigkeit des Ausgangsmaterials.
Das erfindungsgemäße Verfahrensprodukt ist sofort als Abrasivum in kosmetischen Präparaten beispielsweise in lösungsmittelfreien oder lösungsmittelhaltigen Handwaschpasten, in wasserfreien Hautreinigungsmitteln und in Peeling-Cremes verwendbar, wobei die Verwendung in Hautreinigungsmitteln besonders bevorzugt ist, und benötigt nicht, wie das nach dem im Stand der Technik beschriebene Verfahren in der DE 100 08 816 A1 bzw. EP 1 136 063 A2 erhaltene Abrasivum einen 24-stündigen Nachreifungsprozess.
Das erfindungsgemäße Verfahrensprodukt kann bei Verwendung von Wasserstoffperoxid als Bleichmittel Restmengen an Wasserstoffperoxid von 0 bis maximal 250 ppm aufweisen. Diese Restmenge wirkt anfangs mikrobiell schützend auf das gebleichte Mehl und hat sich innerhalb weniger Tage zersetzt. Bei Einsatz des Mehls innerhalb dieser Zeit wirken sich diese Restmengen an Wasserstoffperoxid nicht nachteilig auf die kosmetische Formulierung aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es nicht nur, den Produktionsprozess der mikrobiologischen Dekontaminierung, der Deodorierung und des Bleichens von natürlichen Kern- und Schalenmehlen mit Bleichmitteln umweltschonender und wirtschaftlicher zu gestalten, insbesondere im Hinblick auf eine Erhöhung der Ausbeute, Verringerung und/oder Eliminierung von Chemikalien, Reduzierung der Ablaugenmengen sowie einer Verkürzung der Prozesszeit, sondern es konnte überraschenderweise auch festgestellt werden, daß die erhaltene Verfahrensprodukte nicht nur eine vergleichbare, sondern zum Teil sogar verbesserte Produktqualität zu im Stand der Technik bekannten Abrasiva aufweisen, insbesondere im Hinblick auf die Helligkeit der Produkte.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im einzelnen:
Es kann im Gegensatz zu den in der EP 0 559 696 B1 sowie DE 100 08 816 A1 bzw. EP 1 136 063 A2 beschriebenen Verfahren zur Bleichung von Naturmehlen im Produktionsprozess komplett auf den Einsatz von Stabilisatoren und Reduktionsmittel verzichtet werden. Insbesondere ist es möglich, den vollständigen Verfahrensablauf mittels pH-Elektroden zu steuern.
Im Vergleich zu dem in der EP 0 559 696 B1 beschriebenen Verfahren konnten die Einsatzmengen an zur Bleichung benötigtem Wasserstoffperoxid reduziert werden. Insbesondere die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, bei denen die gemeinsame kontinuierliche Zugabe von Bleichmittel und Alkalienlösung in die Suspension bei Erreichen eines pH-Wertes von höchstens 11, Halten des pH-Wertes und nach Absenken des pH-Wertes der Suspension auf pH-Wert 8 wiederaufgenommen wird, wobei bei Verbrauch des Bleichmittels auch gleichzeitig die Zugabe an Alkalienlösung zu been den ist, führte zu einer Reduzierung der Bleichmittelmenge um mehr als 25% im Vergleich zu dem im EP 0 559 696 B1 beschriebenen Verfahren. Gleiches gilt für die Menge an Alkalienlösung, insbesondere die Natronlaugenmenge konnte um bis zu 75% reduziert werden. Dies führte gleichzeitig auch zu einer signifikanten Reduktion des Ausbeuteverlustes, der aufgrund dieser Verfahrensführung während der Behandlung mit Wasserstoffperoxid-Lösung und z.B. Natronlauge von ca. 8,0 auf ca. 2,5% verringert werden konnte.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine das Produkt schonende Verfahrensführung, da die Endtemperatur der Walnussschalenmehl-Suspension nach der Behandlung mit Wasserstoffperoxid-Lösung als Bleichmittel lediglich ca. 15 bis 20°C über der Starttemperatur der Bleichbehandlung liegt. Hierdurch wird eine Reduzierung der Belastung des Waschwassers und damit auch eine Verringerung der Ablaugen- bzw. Waschwassermenge selbst erreicht.
Dies zeigt sich daran, daß der chemische Sauerstoffbedarf (CSB-Wert) zum Abbau des Waschwassers, das nach dem in der beschriebenen EP 0 559 696 B1 Verfahren erhalten wird, von ca. 40.000 bis 60.000 mg mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf ca. 10.000 – 15.000 mg O₂/l reduziert werden konnte. Die Abbaurate liegt nach 5 Tagen (BSB₅-Wert) hierbei bei 27-38% (Einwaage: 10-50 ml/l).
Mit Hilfe des Beispiels 1 wird das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen abrasiven Stoffes näher erläutert.
Beispiel 1
Bleichprozeß von natürlichem Schalen- oder Kernmehl mit Wasserstoffperoxid
Der Bleichprozess wird in einem 500-Liter Reaktionsbehälter aus Edelstahl mit einem Intensivrührwerk und integrierter pH-Wert- sowie Temperaturmessung durchgeführt. Die Ansatzgröße beträgt 330,9 kg.
Rezeptur zu Beispiel 1
Das Wasser wird in einem Reaktionsbehälter vorgelegt und die o.g. Einsatzmenge an Walnussschalenmehl sowie ein Drittel der Wasserstoffperoxid-Gesamtmenge eingetragen, wobei zu gewährleisten ist, daß sich das Walnußschalenmehl in der Suspension nicht absetzen kann. Die Starttemperatur beträgt 30°C. Der pH-Wert dieser Suspension liegt zwischen 4 und 5.
Anschließend beginnt die Dosierung von einem Teil der 50%igen Natronlaugelösung bzw. erfolgt die simultane Bleichmittelzugabe entsprechend Zweidrittel der o.g. Wasserstoffperoxid-Gesamtmenge bis ein pH-Wert von 10 erreicht und 15 Minuten auf diesem Wert gehalten wird.
Danach erfolgt die Dosierung der Natronlauge bzw. des Wasserstoffperoxides in der Weise, daß der pH-Wert der Suspension nach dem Halten auf dem gewählten Maximalwert auf pH-Wert 8,0 abgesenkt und dort gehalten wird.
Während der Reaktion muss eine stetige Durchmischung der Suspension erfolgen, um das Absetzen des Walnussschalenmehls zu vermeiden.
Ein weiterer zweiter Pufferbehälter gleicher Dimension und ebenfalls mit Rührorgan ist notwendig, in den das fertig gebleichte Mehl gepumpt weiden kann.
Nach 105 Minuten reiner Bleichzeit wird die Natronlaugezugabe unterbrochen und die erhaltene Suspension in einen Pufferbehälter abgepumpt, der ebenfalls ein Intensivrührwerk aufweist, um ein Absetzen des Walnußschalenmehls zu vermeiden. Die Temperatur des fertiggebleichten Ansatzes liegt im Pufferbehälter ca. 20°C über der Starttemperatur des Rohansatzes.
Mittels einer Siebschneckenzentrifuge wird das Ansatzwasser abgetrennt und das gebleichte Mehl kontinuierlich mit 80°C heißem Wasser gewaschen.
Der in der Zentrifuge gewaschene, abgeschleuderte Feststoff wird in einen Wirbelschichttrockner kontinuierlich eingetragen und nach der Trocknung mittels warmer, nachfolgend kalter Luft auf eine Restfeuchte von 7,0 bis 9,0 % einem Abfüllsystem zugeführt.
In den Beispielen 2 und 4 werden eine lösungsmittelfreie und eine lösungsmittelhaltige erfindungsgemäße Formulierung einer Handwaschpaste und eines wasserfreien Hautreinigungsmittels mit gebleichtem Schalen- und/oder Kernmehl angegeben.
Beispiel 2 Formulierung einer lösungsmittelfreien Handwaschpaste
Beispiel 3 Formulierung einer lösungsmittelhaltigen Handwaschpaste
Beispiel 4 Formulierung eines wasserfreien Hautreinigungsmittels
Die Herstellung der Produkte erfolgt nach den üblichen bekannten Verfahren, die allgemein für die Formulierung von Tensid-Systemen bekannt sind. (G. Ziolkowski, Kosmetik-Jahrbuch 1986, 1987, 1989, Verlag für Chemische Industrie, H. Ziolkowski KG, Augsburg, Kosmetik Georg-Thieme-Verlag Stuttgart).

Claims

Verfahren zur Herstellung eines abrasiven Stoffes, wobei natürliche Kerne, Schalen, Fruchthülsen und/oder Samen zu einem Mehl definierter Korngröße gemahlen werden, das Mehl in wässriger Suspension mit 1,0 bis 10,0 Gew.-% eines Bleichmittels, bezogen auf die gesamte Ansatzmenge, behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Bleichmittels in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt nach Zugabe von 20 bis 40 Gew.-% des Bleichmittels, bezogen auf die Gesamtmenge ein pH-Wert-Bereich von 3 bis 5 erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von 60 bis 80 Gew.-% des Bleichmittels im zweiten Schritt gemeinsam kontinuierlich mit der Zugabe einer Alkalienlösung erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Zugabe des Bleichmittels und der Alkalienlösung im pH-Wert-Bereich von 5 bis 11 erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame kontinuierliche Zugabe von Bleichmittel und der Alkalienlösung in die Suspension bei Erreichen eines pH-Wertes von höchstens 11 unterbrochen und nach Absenken des pH-Wertes auf einen pH-Wert von 7,8 bis 8,2 wiederaufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der gemeinsamen kontinuierlichen Bleichmittel- und Alkalienlösungzugabe durch Unterbrechung der Alkalienlösungzugabe erreicht wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines pH-Wertes von höchstens 11 dieser maximale pH-Wert 5 bis 25 Minuten auf diesem Wert gehalten wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Wiederaufnahme der gemeinsamen Zugabe von Bleichmittel und Alkalienlösung die Zugabe in der Weise erfolgt, so daß ein pH-Wert 8,0 bis zum Ende der gemeinsamen Zugabe innerhalb einer Schwankungsbreite von ± 0,2 eingehalten wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrauch der eingesetzten Bleichmittelmenge auch die Zugabe der Alkalienmenge beendet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als natürliche Kern-, Schalen-, Fruchthülsen- und/oder Samenmehle Walnuß-, Haselnuß-Mandelschalenmehl, Oliven-, Aprikosen-, Pfirsich-, Kirsch- oder Pflaumenkemmehl, Mehle von Palmkernen und Kokosnüssen, Jojobafrüchten, Macademia-Nüssen, Pistazien- und Pinienschalen, Maiskolbenmehl, Weizenkleie, Hafermehl oder Holzmehle sowie beliebige Gemische derselben mit einer Korngröße von 50 bis 2000 μm verwendet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Bleichmittel oxidierende Bleichmittel verwendet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel in der wäßrigen Suspension eine Konzentration von 1,0 bis 10,0 Gew.-% besitzt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur der natürlichen Kern-, Schalen-, Fruchthülsen und/oder Samenmehl-Suspension nach der Bleichmittelbehandlung im wesentlichen 15 bis 20°C über der Starttemperatur der Bleichbehandlung liegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Mehl, abgetrennt, gewaschen und bis zu einer Restfeuchte von 7,0 bis 9,0 Gew.-% getrocknet wird.
Verwendung des nach den Ansprüchen 1 bis 14 erhaltenen abrasiven Stoffes in wasserfreien bzw. wasserhaltigen Hautreinigungsmitteln, enthaltend Tenside, Seifen oder andere Emulgatoren, organische Lösungsmittel oder Öle sowie gegebenenfalls Verdickungsmittel, Gerüststoffe, Farbstoffe und Antioxidantien, gekennzeichnet durch einen Gehalt an gebleichtem, feinteiligem, natürlichem Kerne-, Schalen-, Fruchthülsen- und/oder Samenmehl als Reibemittel zur Unterstützung der Hautreinigung.