DE68925450T2 - Verfahren zur Herstellung von trockenen IB Kristallen des alpha-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylesters, die eine verbesserte Löslichkeit besitzen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von trockenen IB Kristallen des alpha-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylesters, die eine verbesserte Löslichkeit besitzenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von trockenen Kristallen des IB-Typs von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester (anschließend vereinfacht als Aspartam bezeichnet) mit verbesserter Löslichkeit.
- Aspartam ist ein erfrischender Süßstoff, dessen bitterer Geschmack oder Nachgeschmack, der im allgemeinen einem Süßstoff mit großer Süßkraft eigen ist, minimal ist. Es hat deshalb eine weite Verbreitung als Süßstoff mit wenig Kalorien gefunden. Was jedoch die physikalischen Eigenschaften betrifft, ist es nachteilig, daß Aspartam eine schlechte Dispergierbarkeit und Löslichkeit in Wasser besitzt.
- Zur Verbesserung von Dispergierbarkeit und Löslichkeit des Aspartams sind verschiedene Versuche zur Modifizierung von Aspartamzubereitungen, beispielsweise durch Bildung von Körnchen und Herstellung von Brausepulvern oder -tabletten durch Zugabe von Arzneimittelträgern und Trennmitteln zu den Zubereitungen, unternommen worden. Durch die gleichzeitige Gegenwart von Zusatzstoffen wie Arzneimittelträgern werden häufig, abhängig vom Endverwendungszweck des Aspartams, Schwierigkeiten verursacht. Deshalb besteht ein zu lösendes Problem darin, hochreines Aspartam mit zusätzlich guter Löslichkeit und Dispergierbarkeit in Wasser und anderen Flüssigkeiten bereitzustellen.
- Bei einem Versuch zur Verbesserung der Löslichkeit des Aspartams unter Beibehaltung der Reinheit ist ein Verfahren, welches die Sprühtrocknung des Aspartams in seinem aufgeschlämmten Zustand umfaßt (japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-20588), und ein Verfahren, das die Zugabe von Wasser zum Aspartam bis zu einem bestimmten Wassergehalt und Granulieren des Aspartams (veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 59-95862) umfaßt, entwickelt worden.
- EP-A-119 837 (JP-A-59-172444) betrifft Aspartam-II-Kristalle mit guter Lagerstabilität und guter Löslichkeit, die durch herkömmliches Trocknen von Aspartam-I-Kristallen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 80 bis 150 ºC hergestellt werden. Dieses Dokument betrifft somit die Umwandlung von Kristallen des I-Typs in Kristalle des II-Typs in der Trocknungsstufe.
- Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von trockenem Aspartam mit verbesserter Löslichkeit ist in EP-A-0 255 092 offenbart, worin ein zweistufiges Trocknungsverfahren bei sehr niedrigen Temperaturen beschrieben ist. Wie in diesem Dokument festgestellt, führt die Anwendung höherer Trocknungstemperaturen zur Herstellung von unerwünschten Kristallen des II-Typs und von Diketopiperazin.
- In EP-A-0 256 513 ist ein Verfahren zur Herstellung von trockenem Aspartam mit verbesserter Löslichkeit durch Trocknung der feuchten Aspartamkristalle offenbart, demgemäß es wesentlich ist, daß das feuchte Aspartan vor der Trocknungsstufe, die man vorzugsweise bei einer Temperatur von unter 80 ºC durchführt, granuliert wird, damit es eine spezifische Oberfläche von mindestens 4 m²/g besitzt.
- Obwohl die Herstellung von reinen Kristallen des IB-Typs im technischen Maßstab durch ein effizientes und einfaches Verfahren wünschenswert ist, befriedigen die Verfahren des Standes der Technik noch nicht, da sie entweder zu einem Gemisch von Kristallen der Typen I und II führen oder zu viele Verfahrensstufen und eine niedrige Trocknungstemperatur erfordern
- Wird versucht, feuchte Aspartamkristalle bei einer niedrigen Temperatur von unter 80 ºC zu trocknen, ist ein langer Zeitraum erforderlich. Solch ein Verfahren ist vom industriellen Standpunkt kein effizientes Trocknungsverfahren. Weiterhin ist auch, um hochreine Kristalle des IB-Typs zu erhalten, eine komplizierte Verfahrenssteuerung notwendig. Unter technischem und ökonomischem Gesichtspunkt ist somit die Entwicklung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Kristallen des IB-Typs mit ausgezeichneter Löslichkeit innerhalb eines kurzen Zeitraumes ein bedeutendes Problem.
- Als ein Ergebnis umfangreicher Untersuchungen zur Lösung des genannten Problems ist von den Erfindern ein Verfahren zur Herstellung von trockenen Kristallen des IB-Typs von α-L- Aspartyl-L-phenylalaninmethylester mit verbesserter Löslichkeit entwickelt worden, welches das Trocknen von feuchten Kristallen von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester umfaßt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) die Kristallisation von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester durchgeführt wird, ohne daß eine Flüssigkeits Zwangsströmung in dem Kristallisationsmedium verursacht wird,
- (b) die gebildeten Kristalle aus dem Kristallisationsmedium abgetrennt werden und
- (c) die feuchten Kristalle mit einem Wassergehalt von nicht mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der feuchten Kristalle von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester, mit Hilfe eines Drucklufttrockners mit Heißluft von 80 bis 200 ºC getrocknet werden, bis der Wassergehalt 2 bis 6 Gew.-% erreicht hat.
- Erfindungsgemäß ist es möglich, den Wassergehalt der gebildeten Aspartamkristalle durch Anwenden von Kristallisationsbedingungen ohne Rühren auf einen niedrigen Wassergehalt einzustellen. Aspartam in Form von Kristallen des IB-Typs mit guter Löslichkeit kann durch Trocknen der erhaltenen feuchten Kristalle mit Heißluft bei 80 bis 200 ºC unter Zufuhr und vorzugsweise Rezirkulierung der Heißluft leicht im technischen Maßstab hergestellt werden.
- Zur erfindungsgemäßen Herstellung der feuchten Aspartamkristalle durch Kristallisation ohne Rühren kann das in EP-A- 091 787 (japanische Patentanmeldung JP-A-58-177952) offenbarte Kristallisationsverfahren verwendet werden. Insbesondere umfaßt dieses Verfahren eine Kühlstufe durch leitende Wärmeübertragung ohne Anwenden einer Zwangsströmung, wie z.B. des mechanischen Rührens, bei der Kristallisation von Aspartam aus einer wäßrigen Aspartamlösung auf eine solche Weise, daß der Anteil der kristallisierten Festphase mindestens etwa 10 g oder mehr pro Liter Lösungsmittel nach dem Abkühlen beträgt. Durch dieses Verfahren wird eine Pseudofestphase gebildet. Nach Bildung der Pseudofestphase wird das System als solches oder erforderlichenfalls nach weiterer Abkühlung einem fest/flüssig-Trennverfahren unterworfen. Dadurch können feuchte Aspartamkristalle durch Kristallisation ohne Rühren erhalten werden.
- Die durch eine Kristallisation ohne Rühren erhaltenen Aspartamkristalle bestehen aus Bündeln feiner Nadeln, d.h., daß bündelförmige Kristalle offensichtlich eine Kristallmasse bilden und bei der fest/flüssig-Trennung sehr gute Entwässerungseigenschaften aufweisen.
- Wird andererseits die Kristallisation des Aspartams aus der wäßrigen Lösung durch Kühlung unter Rühren, d.h. in einem Verfahren durchgeführt, das eine Stufe umfaßt, in welcher eine Zwangsströmung, beispielsweise durch mechanisches Rühren, erzeugt wird, was das bisher übliche technische Verfahren darstellt, ist festgestellt worden, daß sich ein aufschlämmungsähnliches Gemisch aus Mutterlauge und Kristallen bildet, in welchem die erhaltenen Aspartamkristalle Nadeln sind, die nach der Filtration immer noch einen hohen Wassergehalt von etwa 75 % besitzen. Selbst nach dem Zentrifugieren liegt der Wassergehalt noch etwas über 50 %. Deshalb ist es unvermeidlich, daß, wenn die durch Kristallisation unter Rühren erhaltenen feuchten Aspartamkristalle einem Trockner, wie z.B. einem Luftstrahltrockner, zugeführt werden, die feuchten Kristalle an der Innenwand des Trockners anhaften, was eine Übertrocknung und Härtung der anhaftenden Kristalle bewirkt. Deshalb führt dieses Verfahren nicht nur zu Schwierigkeiten bei seiner Durchführung, wie z.B. zu Stillständen auf Grund von Verstopfung des Apparates, sondern auch zu einer schlechten Qualität des hergestellten Produkts. Da außerdem die Dispergierbarkeit der im Trocknungsverfahren im Luftstrom erhaltenen Kristalle niedrig ist, zeigt das Produkt eine Neigung zur Bildung großer agglomerierter Massen. Darüber hinaus neigen die feuchten Kristalle in der Zufuhrstufe zum Trockner zum Anhaften an der Beschickungsschnecke, was bereits in der Zufuhrstufe zu Schwierigkeiten führt.
- Im Gegensatz dazu können die durch eine Kristallisation ohne Rühren erhaltenen feuchten Aspartamkristalle als solche nach dem Zentrifugieren einem Luftstromtrockner zugeführt werden, da ihr Wassergehalt im allgemeinen 20 bis 50 % und bei einer weiteren Zentrifugierung etwa 10 bis 20 % beträgt. Selbst in diesem Fall werden die obengenannten Probleme nicht verursacht, sondern die Trocknung kann problemlos und effizient durchgeführt werden, wobei man hochreine Aspartamkristalle des IB-Typs erhält. Die feuchten Aspartamkristalle umfassen auch Körnchen im feuchten kristallinen Zustand, die durch Extrudieren der feuchten Kristalle durch ein Sieb erhalten werden.
- Geeignete Vorrichtungen zum kontinuierlichen Trocknen durch einen Luftstrom im erfindungsgemäßen Verfahren sind als Drucklufttrockner bekannte, für eine kontinuierliche Lufttrocknung verwendete herkömmliche Trockner, wie sie beispielsweise in "Perry's Chemical Engineer's Handbook", 6. Auflage, 1984, McGraw-Hill, S. 20-51 bis 20-54, beschrieben sind.
- Wird Aspartam mit hoher Geschwindigkeit getrocknet, neigt ein Teil davon zur Umwandlung zu Diketopiperazin-Derivaten, die keineswegs süß sind, was zu einer Verringerung der Gesamt süßkraft führt. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Trocknung kontinuierlich unter strömender Heißluft durchgeführt und innerhalb eines kurzen Zeitraums von etwa einer Minute vollendet. Selbst bei Verwendung von Heißluft mit einer hohen Temperatur von 80 bis 200 ºC und wünschenswerterweise von 130 bis 160 ºC verhindert der kurze Trocknungszeitraum die Umwandlung zu Diketopiperazin-Derivaten, und die in EP-A-119 837 (veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 59-172444) beschriebene Bildung von Kristallen des II-Typs wird minimiert. Demgemäß können Aspartamkristalle des IB-Typs stabil mit äußerst hohem Wirkungsgrad hergestellt werden. Liegt die Heißlufttemperatur unter 80 ºC, ist zum Trocknen ein langer Zeitraum erforderlich. Umgekehrt steigt, wenn die Temperatur über 200 ºC liegt, die Rate der Umordnung zu Kristallen des II-Typs. Deshalb ist eine Temperatur außerhalb dieses Bereichs zur stabilen technischen Herstellung von Kristallen des IB-Typs nicht bevorzugt.
- Trockene Aspartamkristalle des IB-Typs mit einem Wassergehalt von etwa 2 bis 6 % können durch kontinuierliches Trocknen unter Zufuhr von Heißluft hergestellt werden. Die erhaltenen Aspartamkristalle des IB-Typs weisen eine gute Löslichkeit und ausgezeichnete Pulvereigenschaften, wie z.B. eine minimale Staubentwicklung, bei der Handhabung auf.
- Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert.
- Eine wäßrige Ausgangslösung von 380 Litern, in welcher 17,7 kg Aspartam (55 ºC, Ausgangsaspartamkonzentration von 4,4 Gew.-%) gelöst worden waren, wurde in eine Kristallisationsvorrichtung mit einem Durchmesser von 400 mm gefüllt, die mit einem Mantel und im Innern mit einem Plattenkühler ausgerüstet war. Um die Lösung mehr als 3 Stunden zu kühlen, wurde durch den Mantel und den Plattenkühler ein Kühlmittel mit einer Temperatur von 0 ºC geleitet. Nach etwa einer Stunde wurde die gesamte Lösung zu einer Pseudofestphase. Die Aspartamkristalle der Pseudofestphase wurden in einen mit einem Rührer ausgerüsteten Aufnahmebehälter gefüllt und homogenisiert, wobei sich eine Aufschlämmung bildete. Die Aufschlämmung wurde im Aufnahmebehälter weiter abgekühlt (von 16 auf 7 ºC). Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in einer Zentrifugiervorrichtung mit einem Durchmesser von 91,5 cm (36 Zoll) filtriert und dehydratisiert, wobei man feuchte Aspartamkristalle mit einem Wassergehalt von 30 % erhielt. Die durch eine solche Kristallisation ohne Rühren erhaltenen feuchten Kristalle wurden mittels einer Zufuhrschnecke einem Micron-Trockner (hergestellt von Hosokawa Micron Co., Ltd.) kontinuierlich zugeführt.
- Heißlufttemperatur am Trocknereingang 135 ºC,
- Ablufttemperatur am Trocknerausgang 104 ºC.
- Der Anteil an Kristallen des IB-Typs nach dem Trocknen wurde durch das Verhältnis der charakteristischen Peaks der Kristalle des IB-Typs zu den Kristallen des II-Typs in Röntgenstrahlenbeugungsmustern von Pulvern bestimmt (die auch im folgenden Beispiel verwendet wurden).
- Wassergehalt 2,6 %,
- Anteil an Kristallen des IB-Typs 95 %,
- Diketopiperazin-Derivate unter 0,05 %.
- Durch Kristallisation ohne Rühren wurden feuchte Aspartamkristalle (Wassergehalt von 30 %, bezogen auf das Gewicht der feuchten Aspartamkristalle) auf eine ähnliche Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die feuchten Kristalle wurden demselben Micron-Trockner wie im Beispiel 1 zugeführt und unter den anschließend genannten Trocknungsbedingungen luftgetrocknet.
- Heißlufttemperatur am Trocknereingang 160 ºC,
- Ablufttemperatur am Trocknerausgang 109 ºC.
- Wassergehalt 2,4 %,
- Anteil an Kristallen des IB-Typs 87 %,
- Diketopiperazin-Derivate unter 0,05 %.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von trockenen Kristallen des
IB-TYPS von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester mit
verbesserter Löslichkeit, welches das Trocknen von feuchten
Kristallen von α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Kristallisation von
α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester durchgeführt wird, ohne daß eine Flüssigkeits
Zwangsströmung in dem Kristallisationsmedium verursacht wird,
(b) die gebildeten Kristalle aus dem Kristallisationsmedium
abgetrennt und einer Entwässerungsbehandlung unterworfen
werden, so daß feuchte Kristalle mit einem Wassergehalt von
nicht mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
feuchten Kristalle von
α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester, erhalten werden, und
(c) die erhaltenen feuchten Kristalle mit einem Wassergehalt
von nicht mehr als 50 Gew.-% mit Hilfe eines
Drucklufttrockners mit Heißluft von 80 bis 200 ºC getrocknet werden, bis
der Wassergehalt 2 bis 6 Gew.-% erreicht hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kristallisation in
Stufe (a) ohne Rühren des Kristallisationsmediums
durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Kristallisation in Stufe (a) unter Kühlen mittels Wärmeleitung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Trocknungstemperatur 130 bis 160ºC beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
feuchten Kristalle, die einen Wassergehalt von nicht mehr als
50 Gew.-% haben, durch Zentrifugieren erhalten werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das
Trocknen in dem Drucklufttrockner bei einer
Eingangstemperatur von 80 bis 200ºC, vorzugsweise 130 bis 160ºC, und einer
Austrittstemperatur von 50 bis 180ºC, vorzugsweise 70 bis
130ºC, durchgeführt wird.
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- 1989-09-29 EP EP89118040A patent/EP0362706B1/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0680971A1 (de) | 1995-11-08 |
| EP0362706B1 (de) | 1996-01-17 |
| EP0362706A3 (de) | 1991-06-26 |
| DE68925450D1 (de) | 1996-02-29 |
| EP0362706A2 (de) | 1990-04-11 |
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