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Dokumentenidentifikation DE3931007A1 28.03.1991
Titel Verwendung von Komplexbildnern als Lysierungsmittel für Galactite
Anmelder Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf, DE
Erfinder Blum, Helmut;
Roßmaier, Henry, Dr., 4000 Düsseldorf, DE
DE-Anmeldedatum 16.09.1989
DE-Aktenzeichen 3931007
Offenlegungstag 28.03.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.03.1991
IPC-Hauptklasse C02F 5/10
IPC-Nebenklasse C23F 14/02   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft die Verwendung von Komplexbildnern als Lysierungsmittel für Calciumphosphat-Präzipitationen (Galactite, Milchstein), dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Polymethylencarbonsäuren, Polymethylenphosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalze eingesetzt werden, die in einer wäßrigen Lösung, die 0,1 bis 2 Gew.-% Natriumhydroxid und 0,1 bis 2 Gew.-% des Komplexbildners enthält, 100 bis 500 mg Galactite bei einer Temperatur von 40 bis 80°C in einem Zeitraum von bis zu 15 min vollständig auflösen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Komplexbildnern, insbesondere von Polymethylencarbonsäuren und Polymethylenphosphonsäuren als Lysierungsmittel für Galactite (= englische Bezeichnung für Milchstein).

Calciumphosphat ist ein Härtesteinsalz, welches sich in technischen Anlagen, wie bei der Milchsterilisation, als Belag auf den Wärmetauscherplatten absetzt und anbackt (Milchstein). In den Milchreinigungs- und Rohrmelkanlagen besteht der Milchstein aus eiweiß- und fetthaltigem Calciumphosphat. Die Ablösung solcher Präzipitationen erfolgte bisher entweder durch eine Säurebehandlung mit beispielsweise Salpetersäure oder, vorteilhafter, mit einem Sequestriermittel.

Oft zeigen sonst wirksame und technisch eingesetzte Sequestriermittel jedoch nur eine unzureichende chemolitholytische Wirkung gegenüber Galactite. Bekannt sind zahlreiche Polymethylencarbonsäuren und Polymethylenphosphonsäuren als Komplexbildner mit einer starken Calcium-Komplexierkapazität. Allerdings erfolgt die Auflösung der Galactite-Inkrustationen nicht immer mit genügender Geschwindigkeit. Für die technische Praxis ist eine rasche Auflösung aus Zeit- und Kostengründen jedoch von großer Bedeutung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Lysierungsmittel für Calciumphosphat, welches auch fett- und eiweißhaltig sein kann, mit hoher Lysierungsgeschwindigkeit (Auflösegeschwindigkeit) zur Verfügung zu stellen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich gewisse Polymethylencarbonsäuren und Polymethylenphosphonsäuren sowie deren Alkalimetallsalze durch eine besonders stark lysierende Wirkung auf Calciumphosphat auszeichnen und insbesondere Galactite rasch aufzulösen in der Lage sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung von Komplexbildnern als Lysierungsmittel für Calciumphosphat-Präzipitationen, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Polymethylencarbonsäuren, Polymethylenphosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalze eingesetzt werden, die in einer wäßrigen Lösung, die 0,1 bis 2 Gew.-% Natriumhydroxid und 0,1 bis 2 Gew.-% des Komplexbildners enthält, 100 bis 500 mg Galactite bei einer Temperatur von 40 bis 80°C in einem Zeitraum von bis zu 15 min vollständig auflösen.

Im Sinne der Erfindung ist die Verwendung von Polymethylencarbonsäuren, Polymethylenphosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalzen bevorzugt, die in einer wäßrigen Lösung, die 1 Gew.-% Natriumhydroxid und 1 Gew.-% des Komplexbildners enthält, 200 mg Galactite bei einer Temperatur von 40 bis 80°C in einem Zeitraum von bis zu 15 min vollständig auflösen.

Bevorzugt geeignete Polymethylencarbonsäuren sind 3-Oxa-1,5-diaminopentantetraessigsäure, 3,6-Dioxa-1,8-diaminooctantetraessigsäure oder trans-1,2-Diaminocyclohexantetraessigsäure; bevorzugte Polymethylenphosphonsäuren sind Ethylendiamin-tetrakis(methylenphosphonsäure), 3-Doxa-1,5-diaminopentan-tetrakis(methylenphosphonsäure) , trans-1,2-Diaminocyclohexan-tetrakis(methylenphosphonsäure) oder Diethylentriaminpentakis(methylenphosphonsäure).

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigen die phosphorhaltigen Komplexbildner gegenüber den phosphorfreien Komplexbildnern grundsätzlich eine überlegene Komplexierfähigkeit, was durch die Chelatisierzahlen zum Ausdruck kommt. Die Bestimmung dieser Chelatisierzahlen erfolgte mit Hilfe einer dem Fachmann bekannten Trübungstitration. Bei dieser Testmethode wird die Komplexierleistung des Komplexbildners durch Titration mit einer Calcium-Salzlösung bestimmt. Dabei wird eine Natriumcarbonat-haltige, exakt auf den pH-Wert von 11 eingestellte Lösung der Prüfsubstanz bis zur ersten erkennbaren Trübung titriert. An diesem Punkt ist die Komplexierleistung erschöpft, so daß der Endpunkt der Titration durch die Ausfällung von Calciumcarbonat erkannt wird. Die Chelatisierzahl gibt an, wieviel mg Calciumcarbonat pro g Chelatisierungsmittel komplexiert wurden.

Tabelle 1


Obwohl die Sequestrierleistung der in Tabelle 1 aufgeführten Polymethylencarbonsäuren geringer ist als die der Polymethylenphosphonsäuren und erstere Verbindungen auch keinen Threshold-Effekt aufweisen, zeigen gewisse Verbindungen beider Gruppen eine sehr niedrige Lysierungszahl (Auflösedauer in Minuten), d. h. sie vermögen Milchsteinablagerungen in wenigen Minuten zu lysieren.

Die überragende lysierende Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungen geht aus Tabelle 2 hervor, in welcher die Auflösegeschwindigkeiten den Komplex-Stabilitätskonstanten für Calciumkomplexe (pKCa) gegenübergestellt sind. Die chemolitholytische Wirkung wurde in einer wäßrigen Lösung, die 1 Gew.-% Natronlauge und 1 Gew.-% Komplexbildner enthielt, bei einer Temperatur von 40 bis 80°C, vorzugsweise bei 60°C bestimmt. Angegeben ist die Zeitdauer bis zur vollständigen Auflösung von 200 mg Galactite durch verschiedene Komplexbildner. Als obere Grenze für eine technisch akzeptable Zeitdauer wurde 15 min angesetzt.

Dieses Ergebnis ist - wenn allein von den Stabilitätskonstanten (pKCa-Wert) auf die Lysierungszahl geschlossen wird - völlig unerwartet. Aus einer niedrigen Komplexbildungskonstante kann nicht unbedingt auf eine geringe Eignung als Lysierungsmittel geschlossen werden, wie dies beispielsweise bei Ethylendiamin-tetrakis(methylenphosphonsäure) der Fall ist, die ein hervorragendes Lysierungsmittel darstellt. Gleichfalls ist auch die Komplexierkapazität kein Maß und kein Hinweis für eine rasche Umwandlung von Calciumphosphat in lösliche Chelate (= Lysierung), wie die Chelatisierzahlen in Tabelle 1 im Vergleich zu den Lysierzahlen in Tabelle 2 (Auflösedauer in Minuten) zeigen.

Tabelle 2


Die erfindungsgemäßen Säuren können im wäßrig-alkalischen Bereich eingesetzt werden, so sie vollständig oder teilweise neutralisiert vorliegen. Gleiche Ergebnisse hinsichtlich der Auflösegeschwindigkeit gegenüber Calcium-Phosphaten werden erzielt, wenn man die Alkalimetallsalze, vorzugsweise die Natrium- oder Kaliumsalze, der Säuren einsetzt. Die Alkalimetallsalze der erfindungsgemäßen Verbindungen können, ohne an Wirksamkeit zu verlieren, im Neutralen oder Alkalischen verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verwendung von Komplexbildnern als Lysierungsmittel für Calciumphosphat-Präzipitationen, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Polymethylencarbonsäuren, Polymethylenphosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalze eingesetzt werden, die in einer wäßrigen Lösung, die 0,1 bis 2 Gew.-% Natriumhydroxid und 0,1 bis 2 Gew.-% des Komplexbildners enthält, 100 bis 500 mg Galactite bei einer Temperatur von 40 bis 80°C in einem Zeitraum von bis zu 15 min vollständig auflösen.
  2. 2. Verwendung von Komplexbildnern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Polymethylencarbonsäuren, Polymethylenphosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalze eingesetzt werden, die in einer wäßrigen Lösung, die 1 Gew.-% Natriumhydroxid und 1 Gew.-% des Komplexbildners enthält, 200 mg Galactite bei einer Temperatur von 40 bis 80°C in einem Zeitraum von bis zu 15 min vollständig auflösen.
  3. 3. Verwendung von Komplexbildnern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymethylencarbonsäuren 3-Oxa-1,5-diaminopentantetraessigsäure, 3,6-Dioxa-1,8-diaminooctantetraessigsäure oder trans-1,2-Diaminocyclohexantetraessigsäure und als Polymethylenphosphonsäuren Ethylendiamin-tetrakis(methylenphosphonsäure), 3- Oxa-1,5-diaminopentan-tetrakis(methylenphosphonsäure), trans-1,2- Diaminocyclohexan-tetrakis(methylenphosphonsäure) oder Diethylentriamin-pentakis(methylenphosphonsäure) eingesetzt werden.
  4. 4. Verwendung von Komplexbildnern nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß deren Natrium- oder Kaliumsalze eingesetzt werden.
  5. 5. Verwendung von Komplexbildnern nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Auflösung des Galactites bevorzugte Temperatur 60°C beträgt.
  6. 6. Verwendung von Komplexbildnern nach Ansprüchen 1 bis 5 für die Lysierung von fett- und eiweißhaltigen Calciumphosphat-Präzipitationen.
  7. 7. Verwendung von Komplexbildnern nach Ansprüchen 1 bis 6 im wäßrig-alkalischen Bereich.






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