DE3922389C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung einer homogenen Mischung aus flüssigen und/oder festen Parfümrohstoffen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben.

In Industriebetrieben, in denen empfindliche Materialien herge­ stellt, verarbeitet oder vermischt werden, besteht ein Bedarf zur Optimierung der Qualität der Produkte durch Verwendung entspre­ chend schonender Verfahren. Ein besonderes Problem dieser Art stellt die homogene, molekulardisperse Mischung von Parfüm­ mischungen dar. Eine solche Parfümmischung besteht üblicherweise aus 20 bis 100 oder mehr unterschiedlichen Rohstoffen bzw. Kompo­ nenten, welche bei Raumtemperatur teilweise in flüssigem und teil­ weise in festem oder wachsartigem Zustand vorliegen. Fast alle diese Produkte sind aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung sehr empfindlich gegen Luftoxidation, Licht, Wärme und Chemikalienein­ wirkung, wobei bereits eine spurenweise Veränderung den Geruchs­ eindruck erheblich verändern, d.h. in aller Regel verschlechtern kann, was bis zur Unbrauchbarkeit der so hergestellten Parfüm­ mischung geht. Darüber hinaus können die einzelnen Rohstoffe in konzentrierter Form auch miteinander reagieren, so daß häufig eine Zugabereihenfolge eingehalten werden muß, die von der Mischtechnik her ungünstig ist.

Für die Mischung von Parfümrohstoffen werden üblicherweise die chemisch stabilen, flüssigen Anteile vorgelegt und die festen Anteile nach und nach unter starkem Rühren zugegeben, wobei die Mischung von außen oder durch innenliegende Heizschlangen soweit erwärmt wird, daß die Feststoffe schmelzen bzw. in Lösung gehen. Da zur Erreichung eines ausreichenden Wärmetransports die Heiz­ flächen auf höhere Temperaturen erhitzt werden müssen, tritt ins­ besondere bei empfindlichen Substanzen an diesen Heizflächen durch Überhitzen eine gewisse Schädigung ein. Darüber hinaus bewirkt die starke Durchmischung einen erhöhten Luftkontakt, so daß zur Ver­ meidung oxidativer Schädigungen unter einer kostenintensiven Schutzgasatmosphäre gearbeitet werden muß.

Nach der erfolgten Auflösung der Feststoffe wird die Mischung abgekühlt. Danach werden unter leichtem Rühren empfindliche, leicht flüchtige oder chemisch instabile Materialien zugesetzt und solange gerührt, bis die Mischung homogen ist. Diese Methode erfordert einen erheblichen Zeitaufwand, da am Anfang ein ungün­ stiges Mischverhältnis fest/flüssig vorliegt bzw. zwischendurch ein zeitraubender Kühlprozeß notwendig wird.

Aus der EP-A 01 24 878 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Öl in Wasser-Emulsionen bekannt, bei dem Wasser über eine Leitung in eine hochturbulente Mischzone in der Ölphase eingeleitet wird. Die beiden Flüssigkeiten bilden so eine zweiphasige Mischung unter Phaseninversion mit besonders feinen Ölteilchen.

Aus der DE-AS 11 01 918 ist ein Verfahren zum Mischen und/oder Zerkleinern von pulverförmigem und flüssigem Gut bekannt, bei dem die Produkte mit einem Flügelrad hoher Drehzahl durch einen Werkzeugkranz gedrückt und zerkleinert werden.

Aus der EP-A-02 64 905 ist eine Vorrichtung zum Dispergieren von Gas in einer Flüssigkeit bekannt, bei der das Gas rezirkuliert und durch eine zusätzliche beruhigte Flüssigkeitsphase am Entweichen gehindert ist. Die DE-PS 8 01 636 beschreibt eine entsprechende Vorrichtung mit spezieller Ausbildung des Mischwerkzeugs.

Aus der DE-OS 23 35 190 sind spezielle Turbomischer bekannt, welche zum Vermischen von flüssigen und festen Stoffen zur Herstellung von Dispersionen geeignet sind und auch eine Zuführung von Gasen ermöglicht, durch die der Mischvorgang gefördert wird.

Keine der vorstehenden Literaturstellen befaßt sich mit der homogenen Mischung von festen und flüssigen Rohstoffen oder insbesondere mit der Mischung temperatur-, licht- und luftempfindlicher Stoffe.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein einfaches, wirtschaftliches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu finden, mit denen es möglich ist, Parfümmischungen ohne Schädigungen herzustellen bzw. ein Verfahren zu finden, bei dem auch empfindliche instabile Materialien flüssig vorgelegt werden und Feststoffe schnell und qualitätsschonend aufgelöst werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 5 näher gekennzeich­ neten Maßnahmen gelöst.

Wie bereits oben gesagt, liegt ein Teil der üblichen Parfümroh­ stoffe bereits bei Zimmertemperatur in flüssigem Zustand vor oder kann durch Erwärmen auf Temperaturen, bei denen die Produkte noch chemisch stabil sind, in geschmolzenem Zustand überführt werden. Weiterhin sind die Parfümmischungen selbst unter diesen Bedin­ gungen meistens flüssig, da sich die enthaltenen Feststoffe in den flüssigen Anteilen gelöst haben oder eutektische Mischungen bil­ den, deren Schmelzpunkt entsprechend tief liegt.

Erfindungsgemäß werden die flüssigen oder verflüssigbaren Roh­ stoffe oder bereits fertig gemischte flüssige Vormischungen im Mischbehälter vorgelegt und unter Inertgaszuführung in die hoch­ turbulente Mischzone, beispielsweise durch Einschalten des hoch­ tourigen Rührers gebildet. In diese Mischzone werden dann unter weiterer Gaszuleitung die Feststoffe/Kristalle eingetragen. Die im Mischbehälter ausgebildete Dispersion, in der durch Injektion von Inertgas in die Hochturbulenzzone zahlreiche Gasbläschen feinst verteilt sind, wird über das Bodenventil durch die Zirkulations­ pumpe abgezogen und zum Teil mit weiteren Rohstoffen versetzt und mit Inertgas zusammen in die Hochturbulenzzone des Rührers zurück­ geführt. Die feinstverteilten Gasbläschen nehmen offensichtlich einerseits an dem Mischvorgang teil, andererseits verhindern sie Veränderungen des Mischguts durch den intensiven Mischprozeß. Die übrige homogenisierte Mischung wird als Fertigprodukt abgezogen. Feste und flüssige Stoffe mischen sich unter diesen Umständen sehr rasch, wobei die festen Bestandteile gelöst werden. Soweit die Schmelze bzw. Lösung endotherm ist und die durch den Rührer er­ zeugte Wärme übersteigt, ist es notwendig, entweder über eine äußere Heizung oder über einen Mikrowellen- oder Ultraschall­ generator zusätzliche Energie in die Mischung einzubringen.

Die Ultraschallbehandlung hat den Vorteil, daß die Feststoffe rascher in Lösung gehen, weil an ihrer Oberfläche eine stärkere Durchmischung bewirkt wird.

Da die Ultraschallköpfe ihre maximale Wirkung aufweisen, wenn sie etwa in der Mitte der flüssigen Schicht angeordnet sind, hat es sich als weiterhin vorteilhaft erwiesen, diese Ultraschallköpfe höhenverstellbar anzubringen und mit Fortschreiten der Verflüssi­ gung anzuheben.

Um eine möglichst günstige Energieübertragung zu gewährleisten, werden die Sonotroden beispielsweise in Form von waagerecht lie­ genden Platten gestaltet. Eine zusätzliche Durchmischung läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erreichen, daß die Platten zusätz­ lich gelocht sind, d.h. die Form von gelochten Tellern aufweisen.

Die Ultraschallerregung kann durch für andere Zwecke bekannte Ultraschallgeneratoren mit Leistungen von z. B. 200-1000 Watt und Ultraschallfrequenzen zwischen 4 und 30 kHz, vorzugsweise Fre­ quenzen zwischen 10 und 20 kHz erfolgen.

Mikrowellenstrahlung hat dagegen den Vorteil der einfacheren Erzeugung von hohen Leistungen und der sehr homogenen Übertragung auf das zu erwärmende Gut. Vorteilhaft wird eine Mikrowellenkammer mit "wilder Strahlung" verwendet, d. h. eine Kammer, in der durch die Anordnung einer Vielzahl von Magnetronen, die gleichmäßig über die Wände verteilt sind, und durch die Spiegelung der Strahlung in der Kammer eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenenergie über das ganze Kammervolumen erreicht wird.

Entsprechende Mikrowellenkammern mit 5-10 m³ Inhalt und Mikro­ wellenleistungen von 50-150 KW sind bekannt. Mit solchen Ener­ gien lassen sich beispielsweise ca. 100 kg eines festen Parfümroh­ stoffs in ca. 1 min. und 1000 kg in ca. 5 min verflüssigen.

Für die Optimierung der Qualität spielt neben der Temperatur auch die für den Verflüssigungsvorgang benötigte Zeit eine wichtige Rolle. Versuche haben ergeben, daß erfindungsgemäß der Mischvor­ gang bei gleichzeitiger Zugabe aller Komponenten in die turbulente Michzone auch bei Raumtemperatur in wenigen Sekunden abläuft, während nach dem Stande der Technik in üblichen Mischbehältern die Rohstoffe nacheinander über mehrere Stunden zugegeben und bei erhöhter Temperatur (40-70°C) vermischt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den beigefügten Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Mischbehälter mit Zubehör und

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäß angepaßten Rührer.

Im einzelnen zeigt die Fig. 1 einen Schnitt durch den Mischbe­ hälter 1, mit einem Rührer 2, der Mischzone 3, einer Gaszufüh­ rungsleitung 4. Die Ringleitung 5 erlaubt eine Rückführung ferti­ ger Mischung in die Zone 3. Die festen Rohstoffe werden aus Vor­ ratsbehältern 6 über Transportvorrichtungen 7, beispielsweise eine Transportschnecke oder ein Transportband zugeführt, während die flüssigen Bestandteile aus entsprechenden Vorratsbehältern 8 über Leitungen und ein Dosierventil 9 zugeführt werden. Die Mengendosierung erfolgt entweder gesteuert durch nicht darge­ stellte Wiegezellen, welche den Inhalt des Mischbehälters be­ stimmen und entsprechend die Zugabe steuern oder durch direkte Steuerung der Abgabemengen. Nach erfolgter Vermischung und Homoge­ nisierung wird der Inhalt des Behälters über die Leitung und das Ablaßventil 10 im Boden des Behälters entleert. Eine Pumpe 11 sorgt für den Transport der Parfümmischung in den Leitungen 10 und 5.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die in der Fig. 1 dargestellte Rühr­ vorrichtung 2 mit der Mischzone 3, den Leitungen 4, 5, 7 und 9, Antriebsmotor 12 und Befestigungsflansch 13, mit der die Vor­ richtung an dem Mischbehälter 1 befestigt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kombiniert die rasche Auflösung der festen Komponenten der Mischung in der Hochturbu­ lenzzone noch mit einer Erwärmung der Mischung und Verflüssigung der Feststoffe durch gleichzeitige Anwendung von Ultraschall- oder Mikrowellenenergie.

In dem folgenden Versuchsbeispiel wird das erfindungsgemäße Ver­ fahren an einigen Parfümrohstoffmischungen im Detail beschrieben.

Parfümmischung mit Turborührer

Ein 150-l-Mischtank mit seitlich ca. 1/3 über dem Tankboden einge­ bautem Turborührer (Ytron Y, Leistung 11 kW, Geschwindigkeit 100 bis 3000 U/Min.) wird über die Gaszuführungsleitung mit Stick­ stoff begast, bis die Luft im wesentlichen verdrängt ist. Danach werden über die Flüssigkeitszuleitung alle flüssigen Parfümroh­ stoffe (20 Komponenten ca. 80 kg) bei 20°C eingegeben und die Begasung fortgesetzt. Der Rührer ist dabei auf ca. 1000 U/Min. eingestellt. Nach vollständiger Zugabe wird über die Ringleitung die flüssige Mischung mit ca. 3 l/Min. in die Mischzone umgepumpt und die festen Parfümrohstoffe (12 Komponenten ca. 20 kg) als Pulvermischung in 20 Min. zugegeben. Die Rührergeschwindigkeit wird dabei auf 1500 U/Min. erhöht. Danach wird noch weitere 20 Min. umgepumpt und die Dispersion in die Hochturbulenzzone des Rührers zusammen mit Inertgas injiziert. Die Temperatur der Mischung hat sich geringfügig auf 23°C erhöht. Die Begasung er­ folgt, nach Verdrängen der Behälterluft, durch Umpumpen des Gas­ überstandes oder durch Injektion von Frischgas direkt in die Hoch­ turbulenzzone des Rührers. Durch die Zugabe von Inertgas werden zwei gravierende Qualitätsrisiken völlig ausgeschaltet.

• 1. Oxidation durch Verdrängen des Luftsauerstoffes.
  Das aus der Mischung ständig entweichende Inertgas ergibt eine stabile Schutzgasdecke, die verhindert, daß Sauerstoff in die Mischung gelangt.
• 2. Polimerisation wird vermieden durch einen extremen kurzen Mischprozeß, der im allgemeinen bei Raumtemperatur bzw. in Temperaturbereichen stattfindet, bei denen Polimeristaions­ reaktionen ausgeschlossen sind. Somit können erfindungsgemäß die Einzelkomponenten frei wählbar bzw. nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zugegeben werden. Die nach dem Stand der Tech­ nik zwingend erforderliche Zugabenreihenfolge, bedingt durch die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Einzelma­ terialien, entfällt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer homogenen Mischung aus flüssigen und/oder festen Parfümrohstoffen, bei dem in einem Mischbehälter unter einem inerten Gas die Rohstoffe in einer Mischzone (3) gemischt und verflüssigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischzone hochturbulent ist und daß die flüssigen und festen Rohstoffe sowie das inerte Gas in die Mischzone eingeleitet werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Mischbehälter enthaltene Mischung aus flüssigen und festen Rohstoffen über eine Ringleitung am Boden des Mischbehälters entnommen und wieder in die Mischzone zurückgeführt wird.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den flüssigen, als Schmelze stabilen bzw. lösbaren Komponenten eine flüssige Vormischung hergestellt wird, in die die übrigen festen Produkte gleichzeitig oder in einer für die jeweilige Mischung beliebigen, von der chemischen und physikalischen Natur der Stoffe unabhängigen Reihenfolge eingetragen werden und diese Mischung in die turbulente Mischzone eingetragen wird.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit einer Heizung auf einer Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt der eutektischen Mischung und der Schmelztemperatur der Feststoffe gehalten wird.

5. Vorrichtung zur Herstellung einer homogenen Mischung aus flüssigen und/oder festen Parfümrohstoffen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, bestehend aus einem Mischbehälter (1), Vorratsbehältern für die festen und flüssigen Rohstoffe (6) und (8), Förderleitungen von den Vorratsbehältern in den Mischbehälter (7) und (9) und einem Mischwerkzeug (2) zur Erzeugung einer Mischzone (3) in dem Mischbehälter (1) und einer Gaszuführungsleitung (4) zur Einleitung eines inerten Gases in den Mischbehälter, wobei die Mischzone hochturbulent ist und die Förderleitungen (7) und (9) und die Gaszuführungsleitung (4) in der Mischzone (3) enden.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (1) eine Ringleitung (5) aufweist, durch die die Mischung am Boden entnommen und in die Mischzone zurückgeführt werden kann.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerkzeug (2) als hochtouriger Rührer einer Geschwindigkeit von 500-2000 U/Min. ausgebildet ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter eine Heizung besitzt.