无水和无尘糖表面活性剂 颗粒的制备方法 发明领域
本发明涉及使用薄膜蒸发器同时干燥和粒化含水糖表面活性剂糊料的方法。
背景技术
糖表面活性剂例如烷基低聚葡糖苷或者脂肪酸-N-烷基葡糖酰胺的特点是具有良好的去污性质和高的生态毒理学的可容性。基于这一原因，这类非离子表面活性剂越来越重要。由于它们通常以液态剂型例如洗碗剂或洗发香波形式使用，现在市场上也需求固体的无水剂型，例如粉末状洗涤剂或者合成洗涤用皂。
液态表面活性剂制品的干燥在工业上通常通过传统的喷雾干燥来完成，其中使含水的表面活性剂糊料在一个塔的顶部喷雾成细小的液滴，而热的干燥气体逆流通过。但该工艺不能直接用于糖表面活性剂糊料，原因是干燥所需的温度高于焦糖化温度，也即糖表面活性剂的分解温度。简短地说，在糖表面活性剂糊料的传统干燥中将得到碳化的产物，它们会粘附在塔壁上，隔不久就必须进行一次很费力的清洗。
过去，人们曾经试图解决这一难题。例如德国专利申请DE-A1 4102745(Henkel)就公开了一种方法，其中向脂肪醇糊料中掺入1-5％(重量)的少量烷基葡糖苷，并进行传统的喷雾干燥。然而，该方法仅在大量无机盐存在下才能进行。在德国专利申请DE-A1 4139551(Henkel)中，有人提出在碳酸钠和沸石混合物存在下喷雾干燥硫酸烷基酯和烷基葡糖苷糊，它们最多可以含有50％(重量)的糖表面活性剂。但是，这里得到地化合物的表面活性剂浓度很低，且堆积比重不够。最后，在国际专利申请WO95/14519(Henkel)中有人报道，用过热水蒸汽对糖表面活性剂糊料进行干燥；但这在技术上非常昂贵。实际上，迄今为止还没有可靠的方法可以制备高质量的基本无水的糖表面活性剂粉末或颗粒并且在干燥过程中可以不用载体。另一个问题在于，现有技术的方法得不到堆积比重大于500g/l且同时灰尘含量大幅度降低的优选的重粉末。恰恰这两个参数是从经济、应用技术和安全技术角度考虑都非常重要的。
因此，本发明的任务在于，用尽可能低的技术费用且不用无机或有机载体而将含水的糖表面活性剂糊料转化成实际上无水和无尘的颗粒，其特点是色质可接受、堆积比重高、流动性好、储藏稳定性令人满意，而且与现有技术的产物相比具有至少有类似的工业应用性质。
发明概述
本发明的主题是高堆积比重的无水和无尘糖表面活性剂颗粒的制备方法，其中，由a)烷基和/或链烯基低聚糖苷和/或b)脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺组成的含水糊料，其固含量至少为20且优选25-75％(重量)，在一个水平放置的带有旋转配件的薄层蒸发器中进行干燥到剩余水含量低于2％，优选低于1.5％，特别是低于1％(重量)，并同时成为粒状，其中在薄层蒸发器中从产物进口到产物出口具有温度梯度，并逆流吹入空气。
出人意料地发现，水平放置的薄层蒸发器卓越地适用于将含水糖表面活性剂糊料转化成干燥、浅色、可流动且不粘结的颗粒，而且产物不变色、不粘壁。产物的堆积比重范围为550-650/l，平均颗粒直径为2.0-2.8mm，降低了不希望有的吸水和颗粒之间的烧结。以此方式也可以达到高的储藏稳定性。同时，它们是无尘的，也就是说，直径小于200μm的微粒含量低于5％(重量)。这是非常出乎预料的，因为所述种类的装置虽然对于阴离子表面活性剂糊料的干燥是公知的，但得到的粉末在堆积比重和灰尘含量及水含量方面都达不到所述的要求。烷基和/或链烯基低聚糖苷
烷基和/或链烯基低聚糖苷是已知的非离子表面活性剂，其通式如下式(I)
R1O-[G]p (I)式中R1表示含有4-22个碳原子的烷基和/或链烯基，G表示含有5或6个碳原子的糖基，p为数值1-10。它们可以用制备有机化学的有关方法得到。作为许多文献的代表，这里仅提及EP-A1-0301298和WO90/03977。
烷基和/或链烯基低聚糖苷可以由5或6个碳原子的醛糖或酮糖优选葡萄糖得到。因此，优选的烷基和/或链烯基低聚糖苷是烷基和/或链烯基低聚葡糖苷。通式(I)中的指数p表示低聚度(DP-度)，也就是说单和低聚糖苷的分布，其数值为1-10。p在给定的化合物中必须总是整数，首先可以假定p＝1-6，而该数值p对于特定的烷基低聚糖苷是由分析测得的计算值，它通常是一个分数。优选使用平均低聚度p为1.1-3.0的烷基和/或链烯基低聚糖苷。从应用角度看，优选使用的烷基和/或链烯基低聚糖苷的低聚度小于1.7，尤其是在1.2和1.4之间。
烷基或链烯基R1可以由4-11，优选8-10个碳原子的伯醇得到。典型的实例是丁醇、己醇、辛醇、癸醇和十一碳烷醇及其工业所得的混合物，例如在工业脂肪酸甲酯加氢或由Reolen羰基合成的醛加氢时所得到的混合物。优选的是链长为C8-C10(DP＝1-3)的烷基低聚糖苷，它们在蒸馏分离工业级C8-C18-椰子油脂肪醇时作为初馏物而形成，可以含有小于6％(重量)的C12-醇作为杂质，也优选的是基于工业C9/11-羰基醇(DP＝1-3)的烷基低聚糖苷。烷基或链烯基R1也可以由12-22，优选12-14个碳原子的伯醇得到。典型的实例是月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、棕榈油醇、硬脂醇、异硬脂醇、油醇、反油醇、岩芹醇、花生醇、顺9-二十碳烯醇、山嵛醇、瓢儿菜醇、巴西烯醇及其工业混合物，它们可以如上所述得到。优选的是基于DP为1至3的氢化C12/14-椰子醇的烷基低聚糖苷。脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺
脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺是非离子表面活性剂，由式(II)表示，式中R2CO表示6-22个碳原子的脂族酰基，R3表示氢、1-4个碳原子的烷基或羟基烷基，[Z]表示含有3-12个碳原子和3-10个羟基的直链或支链的多羟基烷基。
该脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺为公知物质，通常可以通过用氨、烷基胺或链烷醇胺进行还原性胺化一种还原性糖并且接着用一种脂肪酸、脂肪酸烷基酯或者一种脂肪酸氯化物酰化而得到。其制备方法可参见US专利文献US1985424、US2016962和US2703798以及国际专利申请WO92/06984。该主题的一篇综述由H.Kelkenberg发表在Tens.Surf.Det.25，8(1988)中。该脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺优选是由5或6个碳原子的还原性糖而得到，特别是由葡萄糖得到。优选的脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺是式(III)所述的脂肪酸-N-烷基葡糖酰胺：
优选使用式(III)的葡糖酰胺作为脂肪酸-N-烷基多羟基烷基酰胺，其中R3为氢或者烷基，R2CO为己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、反油酸、岩芹酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、顺9-二十碳烯酸、山嵛酸、瓢儿菜酸的酰基部分或其工业混合物。特别优选的式(III)的脂肪酸-N-烷基-葡糖酰胺是通过用甲基胺胺化葡萄糖并接着用月桂酸或C12/14-椰子油脂肪酸或其相应的衍生物进行酰化而得到。另外，也可以由麦芽糖和苯二甲酸糖(Palatinose)得到多羟基烷基酰胺。在急骤干燥器中的干燥和造粒
干燥和造粒同时在一个市售的带有旋转配件的水平薄层蒸发器中完成，例如VRV公司的市售商品“Flash Dryer”。简短地说，这里涉及一根穿过多个区域且具有不同温度的管。由一台泵计量加入的糊状原料经一个或多个带有叶片或犁铧作为旋转配件的轴投入到加热的壁上，在壁上干燥成为通常厚度为1-10mm的薄层。本发明业已证明，薄层蒸发器的温度梯度为170(产物进口)到20℃(产物出口)是适合的。为此可以将蒸发器的两个区，例如第一区加热到160℃，而将最后的区冷却到20℃。考虑到原料的热稳定性，更高的干燥温度已证明是不利的。薄层蒸发器在大气压下操作，逆流通入空气(流通量50-150m3/h)。气体的入口温度通常为2-30，出口温度为90-110℃。
可以用作原料的含水糖表面活性剂糊料的固含量范围可以大于20％(重量)，优选为25-75％(重量)；典型的为30-50％(重量)。流通量当然与干燥器的大小有关，但通常为5-15kg/h。建议将糊料在加入时加热到40-60℃。
干燥后，业已证明有利的是，将约50-70℃的热颗粒转移到一个输送带，优选一个振动轴上，在那里迅速也即在20-60秒的停留时间内用环境空气冷却到30-40℃的温度。为了进一步改进其对不希望有的吸水性的抗性，接着也可以将0.5-2％(重量)的硅酸粉末撒在颗粒上。
工业实用性
用本发明方法得到的颗粒可以接着与粉末状表面活性剂的其它成分例如用于洗涤剂的塔粉(Turmpulver)混合。还可以顺利地将粉末加入到含水制品中。实际上，与含水原料糊料相比，使用粉末在工业应用性质方面没有区别。在合成洗涤皂配方中，也可以与脂肪酸、脂肪酸盐、淀粉、聚乙二醇等一起直接使用该颗粒。
实施例
实施例1
颗粒的制备在VRV S.p.A.，Mailand/IT的急骤干燥器中进行。这是一个水平放置的薄层蒸发器(长1100mm，内径：155mm)，具有4根轴和22个叶片，它与壁的距离为2mm。该干燥器具有三个分开的加热或冷却区，热交换面积总共为0.44m2。在常压下操作。用一台振动泵(Schwingpumpe)将加热到50℃的含水椰子烷基低聚葡糖苷的糊料(PlantarenAPG 1200，固含量约50％(重量))以11.5kg/h的流量泵送到薄层蒸发器中，蒸发器的加热区1和2调节到160℃，冷却区3调节到20℃。转子的速度为24m/s。用空气(约110m3/h)对急骤干燥器通风，气体出口温度为约65℃。约60℃的预干燥的热颗粒转移到一个振动槽(长1m)中，用室内空气通风，在30秒内冷却到约40℃。接着用约1％(重量)的硅酸(Sipemat50S)撒粉。得到一种干燥的纯白色、在空气中长时间存放后仍然可流动且不结块的颗粒，其加入到香波配方中以后与糊料对比产物没有区别。颗粒的性能参数列在表1中。
表1 急骤干燥器颗粒的性能参数 参数 颗粒 粒度分布[重量％] ＜1.0mm 1.0mm 2.5mm 3.2mm 4.0mm 5.0mm 6.2mm 1.2 47.8 16.5 16.2 11.3 4.7 2.3 剩余水含量(按Fischer法)[重量％] 1.0 堆积比重[g/l] 590实施例2
重复实施例1，但使用椰子脂肪酸-N-甲基葡糖酰胺代替葡糖苷。在急骤干燥器的两个加热区的温度提高到170℃。同样得到一种纯白色可流动且不粘结的颗粒，其堆积比重为600g/l，剩余水含量为0.8％(重量)。