DE19744353C1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrolytisch abgebauter, ggfls. substituierter Stärke, Verwendung der hydrolytisch abgebauten Stärke und Vorrichtung zu ihrer Herstellung - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrolytisch abgebauter, ggfls. substituierter Stärke, Verwendung der hydrolytisch abgebauten Stärke und Vorrichtung zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrolytisch abgebauter Stärke
bzw. hydrolytisch abgebauten substituierten Stärkeprodukten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hydrolytisch abgebauter
Stärke bzw. hydrolytisch abgebauter substituierter Stärkeprodukte, wie Hydroxy
ethylstärke oder Hydroxypropylstärke, sowie die Verwendung der gemäß der
Erfindung hergestellten Produkte im medizinischen Bereich, insbesondere als
Plasmastreckmittel.
Es ist bekannt, Stärke und substituierte Stärkeprodukte, wie Hydroxyethyl- oder
Hydroxypropylstärke, hydrolytisch abzubauen. So wird in der
DE-OS 300 00 465 ein Verfahren zur Herstellung eines Stärkehydrolysats be
schrieben, bei dem α-Amylase verwendet wird. Das dort beschriebene Verfahren
arbeitet sehr kompliziert und ist nicht ohne weiteres kontinuierlich durchzufüh
ren. Es ist im übrigen nur beschränkt anwendbar.
Auch in der DE-A1-33 13 600 wird ein Verfahren zum hydrolytischen Abbau
von Stärke beschrieben, bei dem α-Amylase, β-Amylase oder Pullulanase
eingesetzt wird, wobei die Stärke vor oder nach der Hydrolyse zum Beispiel mit
Ethylenoxid substituiert werden kann.
Der Abbau von Hydroxyethylstärke zu einem Produkt, das als Plasma-Expander
eingesetzt werden kann, wird u. a. in der EP-A1-0 402 724 beschrieben.
Die Überführung derartiger Verfahren in den kontinuierlichen Maßstab ist nicht
ohne weiteres möglich. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem kontinuierli
chen Verfahren, das wirtschaftlich arbeitet und das zu Produkten führt, die auf
den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden können.
Bekanntlich werden gerade an die Produkte, welche auf medizinischem Gebiet
verwendet werden, hohe Anforderungen gestellt. Zum einen benötigt man Pro
dukte, die beim Patienten keine Allergie hervorrufen, zum anderen soll die
Abbaurate, d. h. der Konzentrationsabfall innerhalb der ersten 24 Stunden, beim
Patienten sehr hoch sein und die Organhalbwertszeit kurz sein. Im übrigen hängt
die klinische Verwendbarkeit von abgebauten Stärkeprodukten sehr stark von den
physikalisch chemischen Eigenschaften ab. In diesem Zusammenhang wird auf die
Arbeiten von Klaus Sommermeyer et al. verwiesen, die u. a. in Krankenhaus
pharmacie 8, (8271/8) (1987) und starch/Stärke 44 (5), 173-9 (1992) erschienen
sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von
hydrolytisch abgebauter Stärke bzw. hydrolytisch abgebauter substituierter
Stärkeprodukte zur Verfügung zu stellen, das wirtschaftlich arbeitet, mit dem die
Eigenschaften der Abbauprodukte gezielt eingestellt werden können, das sich mit
geringem apparativen und verfahrenstechnischen Aufbau durchführen läßt und das
zu Produkten führt, die insbesondere im medizinischen Bereich und in der
Lebensmitteltechnologie eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In den
Patentansprüchen 2 bis 8 werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der nach einem
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellten Produkte als Plasma
streckmittel bzw. zur Herstellung von Dialyselösungen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie in Anspruch 9
umrissen wird. Vorteilhafte Ausführungsformen derselben werden in den
Ansprüchen 10 und 11 beschrieben.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können übliche Stärken
eingesetzt werden, wie beispielsweise Kartoffelstärke, Weizenstärke, Manioc
stärke und dergleichen. Besonders geeignet sind die an Amylopectin reichen
Stärken, wie die wachsartige Milo (SORGHUM)-Stärke, Maisstärke oder Reis
stärke. Die Stärken können modifiziert oder nicht modifiziert eingesetzt werden;
die Stärke kann auch bereits als teilabgebaute Stärke zum Einsatz gelangen. Als
modifizierte Stärken werden insbesondere Hydroxypropyl- und bevorzugt Hy
droxyethylstärke eingesetzt.
Die Modifizierung kann vor der Hydrolyse, jedoch auch nach der Hydrolyse
durchgeführt werden. Bevorzugt wird jedoch vor der Hydrolyse modifiziert,
insbesondere ethoxyliert.
Die abzubauende modifizierte oder nicht-modifizierte Stärke wird vorteilhafter
weise als wäßrige Lösung oder Suspension eingesetzt, wobei unter Suspension
auch in Wasser befindliche, Stärke enthaltende Körner zu verstehen sind. Die
Konzentration an Stärke oder modifizierter Stärke in der Lösung bzw. der Sus
pension kann in weiten Grenzen eingestellt werden.
Man kann die Konzentration bereits vor der Hydrolyse im Hinblick auf den
gewünschten Verwendungszweck des Endprodukts einstellen; ferner ist es mög
lich, durch die Wahl der Konzentration in Zusammenspiel mit weiteren Parame
tern, wie Hydrolysetemperatur, Verweilzeiten usw., das Eigenschaftsprofil des
Endprodukts zu beeinflussen. Vorzugsweise beträgt die Konzentration 25-30
Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht.
Nach Versetzen mit einem Hydrolysierungsmittel, insbesondere einer Mineralsäu
re, wie Salzsäure, wird auf die gewünschte Temperatur erhitzt oder gekühlt,
vorzugsweise mit Hilfe von Wärmeaustauschern.
Die Suspension bzw. Lösung wird sodann einem rohrförmigen temperierten
Reaktor zugeleitet, wobei unter Reaktor auch eine Vielzahl von Reaktoreinheiten
zu verstehen ist, die nacheinander geschaltet sind. Der Reaktor ist auf die ge
wünschte Hydrolysiertemperatur temperiert, vorzugsweise auf 70-80°C. Das zu
hydrolysierende Gut wird dem rohrförmigen Reaktor von unten, d. h. gegen die
Schwerkraft, zugeführt, so daß sich die Suspension bzw. Lösung von unten nach
oben, d. h. in aufsteigender Richtung, bewegt. Sofern mehrere Reaktoreinheiten
eingesetzt werden, sind sämtliche Reaktoreinheiten parallel ausgerichtet und
werden jeweils von unten her angeströmt.
Grundsätzlich ist es möglich, den überwiegenden Teil der Hydrolyse in einem
einzigen Rohr durchzuführen. Man kann jedoch auch mehrere rohrförmige
Reaktoreinheiten aneinanderreihen, beispielsweise nebeneinander oder überein
ander anordnen, was aus Herstellungs- und Handhabungsgründen bevorzugt ist.
Das Überleiten des Hydrolyseguts von einer Reaktoreinheit in die nächste Reakto
reinheit kann in einfacher Weise z. B. mit Rohrverbindungen, ggfs. unter Zwi
schenschaltung von regelbaren Pumpen erfolgen.
Die Rohrreaktoren sind so ausgelegt bzw. die Durchflußgeschwindigkeit ist so
bemessen, daß mindestens ein überwiegender Teil der Hydrolyse, d. h. minde
stens 60%, vorzugsweise 85-95% des Abbaus in den rohrförmigen temperierten
Reaktoren stattfindet. Diese Spaltung findet also vorteilhafterweise - wie dies
nachstehend ausgeführt wird - als 1. Stufe in Form einer Rohspaltung statt. Die
rohrförmigen Reaktoren enthalten vorzugsweise keinerlei Mischelemente, um eine
einheitliche Vorwärtsbewegung der Suspension während der Hydrolyse ohne
Vermischen zu gewährleisten. An den Verbindungsrohren können Probeentnah
mestellen vorgesehen sein.
Das bereits zu einem überwiegenden Teil abgebaute Produkt, beispielsweise zu
90%, kann sodann in eine oder mehrere weitere Reaktoren überführt werden, in
denen der hydrolytische Abbau bis zum gewünschten Ausmaß (2. Stufe in Form
einer Feinspaltung) durchgeführt wird. Bevorzugt wird der Rest der Hydrolyse in
der Feinspaltungsstufe in Reaktoren durchgeführt, die statische Mischelemente
aufweisen.
Mit Hilfe dieser Reaktoreinheiten ist es möglich, die Hydrolyse bis zu einem
vorbestimmten Endwert zu führen und die Feinabstimmung des Verfahrens
vorzunehmen. Diese Reaktoren sind deshalb vorteilhafterweise auch mit Mitteln
zur Temperaturführung versehen. Auf diese Weise ist es möglich, den gewünsch
ten Hydrolysegrad genau einzustellen. Der Hydrolysegrad wird vorzugsweise mit
Hilfe von Viskositätsmessungen überprüft.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, ein zweistufiges kontinuierliches Spaltungsver
fahren, bestehend aus Roh- und Feinspaltung, durchzuführen. Andererseits kann
jedoch auch ein einstufiges Spaltungsverfahren entsprechend der Rohspaltung
durchgeführt werden, wenn der hydrolytische Abbau nicht notwendigerweise zu
einem exakten vorbestimmten Abbaugrad führen muß, sondern innerhalb be
stimmter Grenzen schwanken kann.
Die Strömung des flüssigen, zu hydrolysierenden Guts gegen die Schwerkraft hat
den Vorteil, daß sich die in einem Reaktor befindlichen Schichten der Lösung/-
Suspension praktisch nicht vermischen. Denn durch die Hydrolyse werden
kontinuierlich Stärkespaltprodukte mit abnehmender Kettenlänge gebildet, was zur
Folge hat, daß die Flüssigkeitsschichten eine immer geringere Viskosität, vom
Boden des Reaktors nach oben betrachtet, aufweisen. In dem Reaktor befinden
sich also Schichten mit einem stetig abnehmenden Viskositätsgefälle - von unten
nach oben gegen die Schwerkraft betrachtet.
Die zu behandelnde Lösung wird bei der Hydrolyse mit einer solchen Geschwin
digkeit durch den Reaktor bewegt, die im wesentlichen eine ungestörte Aus
bildung dieses Viskositätsprofils gestattet. Nachdem die Reaktorlänge, also die
Reaktionslänge bei dem kontinuierlichen Verfahren fixiert ist, legt die Förderge
schwindigkeit die gesamte Reaktionszeit fest, die in Abhängigkeit des gewählten
Hydrolysegrads bestimmt wird.
Wird eine Mehrrohr-Reaktor-Anlage eingesetzt, so sind die Verbindungsrohre in
ihrem Querschnitt so bemessen, daß die Schichten mit gleicher Viskosität von
dem einen zum anderen Reaktor im wesentlichen ohne Störung, also ohne Ver
mischen der Schichten, überführt werden können, so daß in der nächsten Reaktor
einheit die Hydrolysebehandlung gegen die Schwerkraft erfolgen kann.
Man kann das Eigenschaftsprofil des erhaltenen Hydrolysats auch durch die Wahl
der Konzentration der Anfangslösung bzw. Anfangssuspension sowie des Moleku
largewichts der eingesetzten Stärke bzw. Stärkederivate, den Substitutionsgrad,
die Hydrolysetemperatur, die Säurekonzentration und dgl. beeinflussen.
Sollen modifizierte abgebaute Stärkeprodukte hergestellt werden, so wird vor
zugsweise die Modifizierung der Stärke vor der Hydrolyse vorgenommen. Es ist
bei dem erfindungsgemaßen Verfahren möglich und bevorzugt, sowohl das
Modifizierungsverfahren als auch das Hydrolyseverfahren voll kontinuierlich
durchzuführen.
So kann man Stärke, insbesondere abgebaute Stärke, beispielsweise zur Ethox
ylierung mit Ethylenoxid versetzen, wobei dem Gemisch soviel Natronlauge
zugefügt wird, daß der gewünschte pH erreicht wird. Dieser pH liebt vorzugs
weise im basischen Bereich und kann beispielsweise den Wert 13 haben. Das
Mischen und die Reaktion können kontinuierlich durchgeführt werden, wobei die
Umsetzung vorzugsweise in einem oder mehreren, hintereinander geschalteten,
mit statischen Mischern versehenen Rohrreaktoren stattfindet. Das ethoxylierte
Produkt wird sodann, wie vorstehend beschrieben, zwecks Durchführung der
Hydrolyse mit Salzsäure versetzt und auf die gewünschte Temperatur gebracht
und der Hydrolyse zugeführt.
Es war besonders überraschend, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver
fahrens möglich ist, kontinuierlich Stärke und/oder modifizierte Stärke hydroly
tisch kontinuierlich mit einem einheitlichen Profil im Endprodukt abzubauen. Es
war weiterhin besonders überraschend, daß man in den rohrförmigen Reaktoren
ohne Durchmischung der Lösung mittels statischer Mischer oder bewegter
Mischer ein Hydrolysat mit einer günstigen Molekulargewichtsverteilung erhält,
insbesondere daß nicht durch Kanalbildung, wie zu befürchten war, ein sehr
breites Molekulargewichtsspektrum entsteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine wesentliche Vereinfachung des
Hydrolyseprozesses und führt somit zu erheblichen Kosteneinsparungen, da für
Säurehydrolyseprozesse nur spezielle Stähle (beispielsweise HASTELLOY)
eingesetzt werden können, was für Apparaturen, in denen statische Mischer
vorhanden sind, sehr kostenaufwendig ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, gezielt und reprodu
zierbar ein Hydrolysegut mit bestimmten Eigenschaften, herzustellen. Man kann
so exakt definierte Endwerte einstellen wie Molekulargewicht, Molekularge
wichtsverteilung, Substitutionsgrad u. dgl. Diese Werte lassen sich reproduzierbar
und auf längere Dauer konstant erzielen, während beim sogenannten batch-
Betrieb die Schwankungen sehr groß sind und nur schwer zu steuern sind. Dies
trifft nicht nur für den Abbau von Stärke zu, sondern auch für den Abbau von
modifizierten Produkten, so daß es möglich ist, in Kombination mit einem
Modifizierungsverfahren für die verschiedensten Einsatzzwecke Präparate mit den
gewünschten Eigenschaften herzustellen.
Das Verfahren ist sehr flexibel und kann weitgehend automatisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Anlage, wie sie schematisch in
der Abbildung dargestellt ist, durchgeführt werden.
Mit 10 ist in der Zeichnung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Hydrolyse von
Stärke oder Stärkederivaten angegeben. Von der Station 12 wird kontinuierlich
zu hydrolysierende Hydroxyethylstärke-Lösung einem Mischer/Wärmetauscher 14
zugeführt, der mit einem Behälter 16 verbunden ist, der als Hydrolysierungs
mittel, beispielsweise Salzsäure aufweist. In dem Mischer/Wärmetauscher 14
erfolgt eine pH-Wert-Einstellung auf 1-2 und eine Temperierung der Lösung auf
eine vorgewählte Hydrolysetemperatur, beispielsweise 70-80 °C.
Anschließend wird die Hydrolyselösung mittels einer Pumpe 18 mit einer vor
gegebenen Pumprate durch eine erste Rohrleitung 20 einem Reaktor 22 (gemäß
der Zeichnung drei Reaktoreinheiten 24-28) als Reaktionsstrecke (Haupt- oder
Grobhydrolysestation) derart zugeführt, daß die Hydrolyselösung gegen die
Schwerkraft von und nach oben steigt, wie dies durch die Pfeilrichtung in den
Reaktoreinheiten 24-28 dargestellt ist. Zu diesem Zwecke weist die Reaktorein
heit 24 in der Betriebslage einen unten angeordneten Einlaßstutzen 23 und einen
oben angeordneten Auslaßstutzen 25 auf. Diese Stutzen 23 und 25 sind gleicher
maßen bei den übrigen Reaktoreinheiten 26 und 28 vorgesehen. Die Rohrleitung
20 ist dabei in ihrem Querschnitt so dimensioniert, daß die jeweils aus dem
Reaktor 24-28 ankommenden Hydrolyseschichten im wesentlichen nicht mitein
ander vermischt werden.
Andererseits kann es jedoch aber auch ausreichen, daß nur eine Reaktoreinheit 24
als Haupthydrolysestation (strichliert mit 22 dargestellt) eingesetzt wird, sofern
diese ausreichend in ihrem Volumen dimensioniert ist. Erfindungswesentlich ist
es dabei, daß die langsam hochsteigende Hydrolyse-Lösung sich nicht in ihren
Schichten miteinander vermischt, d. h. die einzelnen Schichten mit ihren unter
schiedlichen Hydrolysezuständen sollen sich, ähnlich den Böden bei der fraktio
nierten Destillation, nicht miteinander vermischen. Infolgedessen kann am oberen
Ausgangspunkt der Reaktoreinheiten 24-28 jeweils eine Lösung mit einem defi
nierten Hydrolysegrad abgezogen werden, wobei anschließend eine Feinein
stellung der Hydrolyse erfolgen kann. Die Reaktoreinheiten 24-28 werden daher
als Haupthydrolysestation bezeichnet. Insbesondere sind die Reaktoreinheiten 24-
28, in ihrem Innenraum nicht mit Mischelementen ausgerüstet, die eine Ver
mischung der gesamten Hydrolyse-Lösung bewirken könnten. Es soll also der
Hydrolysegradient, der mit der Viskosität der einzelnen Schichten korreliert wird,
im wesentlichen unverändert bleiben, d. h. es soll keine Vermischung der einzel
nen Schichten untereinander stattfinden.
Die Reaktoreinheiten 24-28 weisen vorteilhafterweise einen Temperiermantel 27
auf, wie er symbolisch bei der Reaktoreinheit 26 in der Zeichnung gezeigt ist.
Dieser Temperiermantel ist mit einer auf einer vorbestimmten Temperatur
gehaltenen Temperierflüssigkeit, üblicherweise Wasser, durchflossen und hält
somit den Inhalt der jeweiligen Reaktoreinheiten 24-28 auf der gewünschten
Temperatur. Letztere wird von Fall zu Fall dadurch bestimmt, daß an bestimmten
Stellen die Reaktoreinheiten 24-28 Flüssigkeitsproben zur Bestimmung der
jeweiligen Viskosität, d. h. des jeweiligen Hydrolysegrads entnommen werden und
hieraus anhand von Tabellen und der bekannten Förderate der Endhydrolysegrad
bestimmt wird.
Die Dimensionierung der Reaktoreinheiten 24-28 ist derart ausgelegt, daß eine
Mindestdurchströmungsgeschwindigkeit bei einer vorbestimmten Viskosität
sichergestellt ist, um eine Vermischung der jeweiligen Schichten infolge Diffu
sion zu verhindern. Letztere hängt u. a. Im wesentlichen von der Viskosität ab. So
liegt die Untergrenze der Strömungsgeschwindigkeit bei etwa 3 cm/min., wenn
die Viskosität der zu hydrolysierenden Lösung bei etwa 20 mPa × s liegt. Vor
teilhafterweise liegt die Strömungsgeschwindigkeit zwischen 5-20, insbesondere
zwischen 10-15 cm/min.
Auch das Längen-/Durchmesserverhältnis der Reaktoreinheiten 24-28 wird vom
Durchsatz der zu hydrolysierenden Lösung bestimmt. Vorteilhafterweise liegt
dieses Verhältnis zwischen 10 : 1 bis 20 : 1.
Vorteilhafterweise ist die Haupthydrolysestation 22 durch eine zweite Rohrleitung
30 mit einer Feinhydrolysestation 32 (strichliert dargestellt) verbunden, wie sie
durch die Reaktoreinheiten 34-40 gekennzeichnet ist. Diese Reaktoreinheiten 34-
40 sind vorteilhafterweise mit einer Temperiereinheit 42 verbunden, beispiels
weise durch einen Temperiermantel, durch den eine auf einer vorbestimmten
Temperatur gehaltene Temperierflüssigkeit fließt und der dem Temperiermantel
27 entspricht. Hierdurch kann die für die Hydrolyse zweckmäßige Temperatur
eingestellt werden, die vorteilhafterweise mittels der sich jeweils einstellenden
Viskosität in der Hydrolyselösung überwacht und gesteuert wird. Des weiteren
sind diese Reaktoreinheiten 34-40 mit schematisch dargestellten Mischelementen
44 ausgerüstet, so daß innerhalb der Reaktoren eine einheitliche Durchmischung
stattfindet, um eine einheitliche Hydrolyse zu gewährleisten. Die Temperier
einheit 42 ist in der Zeichnung lediglich in Verbindung mit der Reaktoreinheit 34
dargestellt und kann natürlich auch bei den anderen Reaktoreinheiten 36-40
vorgesehen sein. Dergleichen wird sie aus einer üblichen nicht gezeigten Tempe
rierflüssigkeitsquelle gespeist.
Es kann beispielsweise in der Haupthydrolysestation 22 eine Hydrolyse bis zu 95%
stattfinden, während in der Feinhydrolysestation 32 nur noch 5% des ange
strebten Hydrolysegrads erzielt werden.
Wie vorstehend erwähnt, muß die Feinhydrolysestation 32 erfindungsgemäß nicht
vorgesehen sein, da dort ein Hydrolyseprodukt mit einer engen Molekularge
wichtsverteilung hergestellt wird. Ist eine solche enge Verteilung nicht notwen
dig, so kann eine solche Feinhydrolysestation 32 entfallen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die zu hydrolysierende Flüssigkeit in der
Feinhydrolysestation 32 vorteilhafterweise ebenfalls von unten nach oben geführt,
um Schwerkrafteinflüsse im wesentlichen auszuschalten.
Um die Hydrolyse zu stoppen, wird die Lösung am Ende der Hydrolyse in einer
Neutralisationsstation 46 mit Natronlauge vermischt, die aus dem Vorratsbehälter
48 überführt wird. Insofern ist das Gefäß 46 mit einer dritten Rohrleitung 50 mit
der Feinhydrolysestation 32 verbunden.
Anschließend wird das Gemisch zur weiteren Aufarbeitung, beispielsweise
Diafiltration und Sprühtrocknung, aus dem Gefäß 46 in weitere, nicht gezeigte
Bearbeitungsapparaturen überführt.
Durch Zugabe von Wasser und Lauge wird eine 30%ige Stärkelösung hergestellt.
Daraus wird in einer kontinuierlichen Stärkeethoxylierungsanlage mittels Ethylen
oxid Hydroxylethylstärke mit einem Molekulargewicht von 1,4 Millionen Dalton
hergestellt und mit einem Volumenstrom von ca. 11,3 l/h einem Rohrreaktor
ohne Mischelemente zugeführt. Der Reaktor hat die Dimension von ca. 2,6m ×
DN 100. Die Ethoxylierung ist nicht Gegenstand der Erfindung, da auch eine
Stärke für die nachfolgende Hydrolyse eingesetzt werden kann.
Der Hydroxyethylstärkelösung wird vor Einleiten in einen Hydrolysereaktor 0,2
l/h 25%-ige HCl zudosiert; ferner wird die Reaktionslösung mittels eines Wär
meaustauschers auf eine Temperatur von 70°C gebracht, wobei der pH-Wert auf
etwa 1,0 gebracht wird. Der Hydrolysereaktor wird mittels Temperierung auf
70°C gehalten, wobei es wesentlich ist, daß die unbehandelte Lösung den Reak
tor, der ohne Mischelemente auskommt, von unten nach oben (gegen die Schwer
kraft) durchströmt. Die Verweilzeit der Lösung beträgt ca. 2 Stunden. Dabei
wurde das Molekulargewicht von 1,4 Mio. auf 300 000 Dalton reduziert.
In einem vorteilhafterweise nachgeschalteten Feinhydrolyseteil, der aus mehreren
Reaktoren mit statischen Mischelementen besteht, wird ein Endmolekulargewicht
(Gewichtsmittel) von etwa 250.000 Dalton eingestellt. Die Hydrolyse wird
sodann mittels Neutralisation beendet. Das Gemisch wird mittels Diafiltration mit
Hilfe einer Membran einer Ausschlußgrenze von 50.000 Dalton gereinigt. Das
getrocknete Produkt ist hervorragend geeignet als Plasmastreckmittel.
Claims (12)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrolytisch abgebauten
Stärkederivaten, die gegebenenfalls substituiert sind, durch Umsetzen mit
einem Hydrolysemittel in einem wäßrigen Medium und anschließenden
Abbruch der Hydrolyse durch Neutralisation, dadurch gekennzeichnet, daß
man kontinuierlich eine Lösung oder Suspension, welche die zu
hydrolysierende, gegebenenfalls substituierte Stärke enthält, durch eine
Reaktionsstrecke im wesentlichen vermischungsfrei gegen die Schwerkraft
in der Hydrolysestufe führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im
Anschluß an die Haupthydrolyse eine Feinhydrolyse durchführt, bei der
man die grob hydrolysierte Stärkelösung einem rohrförmigen Reaktor (32)
mit Mischelementen (44) bei einer vorbestimmten Temperatur zuführt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die rohrförmigen Reaktoren (24-28 und 34-40) im
Betriebszustand im wesentlichen senkrecht anordnet und das zu
hydrolysierende Produkt von unten nach oben führt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man die rohrförmigen Reaktoren auf eine vorbestimmte Temperatur
von 25-100°C temperiert.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Haupthydrolyse im rohrförmigen temperier
ten Reaktor (22) zu 60-95% durchführt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid
veretherte Stärke, insbesondere Wachsmaisstärke, einsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fein
hydrolyse mit mehreren, mit statischen Mischelementen (44) versehenen
Reaktoren (34-40) durchführt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man teilabgebaute Stärke kontinuierlich mit Ethylen
oxid in basischem Milieu ethoxyliert, das ethoxylierte Produkt mit Mine
ralsäure ansäuert, die Haupthydrolyse bei einer Reaktionstemperatur von
60-100°C durchführt und die Hydrolyse durch Neutralisation mit Lauge
und Abkühlen beendet.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit
einer Einspeiseeinrichtung (12) für Stärkelösung,
einem Behälter (16) für ein Hydrolysierungsmittel,
einer Misch- und Erwärmungsstation (14) zum Mischen der Stärkelösung mit dem Hydrolysierungsmittel und Erwärmen des Gemischs auf eine vorbestimmte Temperatur,
einer Pumpanordnung (18) zum Einspeisen des Gemischs in wenigstens einen Reaktor (22),
einer Rohrleitung (20), die sämtliche Einheiten miteinander verbindet, sowie einer Neutralisationsstation (46) zum Neutralisieren des Gemischs,
wobei der Reaktor (22) in der Gebrauchslage im wesentlichen senkrecht angeordnet ist, die Reaktionsstrecke zumindest einen rohrförmigen Reaktor (24-28) aufweist, der in der Betriebslage einen untenliegenden Einlaßstutzen (23) und einen obenliegenden Auslaßstutzen (25) aufweist und die Pumpanordnung (18) so betrieben ist, daß sie kontinuierlich mit einer vorbestimmten Pumprate die Stärkelösung dem untenliegenden Einlaßstutzen (23) zuführt, so daß die Stärkelösung gegen die Schwerkraft durch den Reaktor (22) zum Auslaßstutzen (25) gefördert wird.
einer Einspeiseeinrichtung (12) für Stärkelösung,
einem Behälter (16) für ein Hydrolysierungsmittel,
einer Misch- und Erwärmungsstation (14) zum Mischen der Stärkelösung mit dem Hydrolysierungsmittel und Erwärmen des Gemischs auf eine vorbestimmte Temperatur,
einer Pumpanordnung (18) zum Einspeisen des Gemischs in wenigstens einen Reaktor (22),
einer Rohrleitung (20), die sämtliche Einheiten miteinander verbindet, sowie einer Neutralisationsstation (46) zum Neutralisieren des Gemischs,
wobei der Reaktor (22) in der Gebrauchslage im wesentlichen senkrecht angeordnet ist, die Reaktionsstrecke zumindest einen rohrförmigen Reaktor (24-28) aufweist, der in der Betriebslage einen untenliegenden Einlaßstutzen (23) und einen obenliegenden Auslaßstutzen (25) aufweist und die Pumpanordnung (18) so betrieben ist, daß sie kontinuierlich mit einer vorbestimmten Pumprate die Stärkelösung dem untenliegenden Einlaßstutzen (23) zuführt, so daß die Stärkelösung gegen die Schwerkraft durch den Reaktor (22) zum Auslaßstutzen (25) gefördert wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor
(22) als Haupthydrolysestation eine Feinhydrolysestation (32) in Form
wenigstens einer Reaktoreinheit (34-40) nachgeschaltet ist, die jeweils
Mischelemente (44) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktoren (24-28 und 34-40) jeweils mit einer Temperiereinheit (27, 42)
versehen sind.
12. Verwendung das nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten
hydrolytisch abgebauten Produkts als Plasmastreckmittel oder zur
Herstellung von Dialyselösungen.
Priority Applications (12)
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