ПРЕССОВАННАЯ ТВЕРДАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НЕПИЩЕВОГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК C11D3/382 C11D7/44 C11D17/06 

Настоящее изобретение относится к новому связующему агенту и/или дезинтегранту для получения прессованной твердой композиции для непищевого применения, а также к способу приготовления указанной прессованной твердой композиции.

Прессованные твердые композиции могут быть во многих формах, которые обычно определяются целевым применением, для обеспечения конкретных свойств и обеспечения оптимальной обработки. Действительно, для некоторых применений важно, чтобы прессованная твердая композиция имела хорошую целостность перед использованием, а также обладала способностью быстро распадаться во время использования, особенно при контакте с жидкостью. Эти свойства обычно обеспечиваются связующими агентами и/или дезинтегрантами.

Использование связующих агентов позволяет придать прессованным твердым композициям, также называемым агломератами, достаточный уровень механической прочности, чтобы избежать проблем образования мелких частиц во время их обработки или использования. Преимущества использования связующего агента обычно наблюдаются для всех известных технологий прессования или агломерации, таких как, например, прессование под давлением, пеллетирование, гранулирование, агломерация, экструзия или сушка распылением. Что касается дезинтеграторов, то они позволяют прессованным твердым композициям, содержащим их, распадаться при контакте с жидкостью и особенно при контакте с водой.

Наконец, некоторые агенты называются связующими агентами и дезинтегрантами, поскольку они позволяют получить достаточный уровень механической прочности в сухой среде, а также обеспечивают возможность распада при контакте с жидкостью.

Вообще говоря, специалистам в данной области техники известны многочисленные связующие агенты. В качестве примера можно упомянуть поливиниловые спирты и их производные, целлюлозы и их производные, лигносульфонаты, крахмалы и их производные, силикаты щелочных металлов, цемент, глины и, наконец, мелассу, путем объединения последней с известью.

Поливиниловые спирты и их производные, целлюлозы и их производные, крахмалы и физически и/или химически модифицированные крахмалы обладают хорошими связывающими свойствами и позволяют получать агломераты, которые отвечают требованиям методик агломерации, но не обязательно соответствуют экономическим требованиям. Это связано с тем, что требуемые дозы применения, как правило, не позволяют получать агломераты или прессованные твердые композиции в экономически удовлетворительных условиях.

Недостаток лигносульфонатов состоит в том, что они агрессивны из-за их pH и состава в отношении используемых средств агломерации. Кроме того, во время сгорания или во время операций сушки в печи, необходимых в процессе прессования, лигносульфонаты могут приводить к выделению вредных паров, богатых серной кислотой. В результате лигносульфонаты представляют собой существенную причину загрязнения атмосферы и коррозии. Поэтому в контексте разработки более экологически чистых продуктов с уменьшенным воздействием на окружающую среду следует избегать применения лигносульфонатов.

Глины являются недорогими продуктами, обладающими связывающими свойствами, но область их применения ограничена. Кроме того, очень часто необходимо комбинировать их с другими связующими агентами. В качестве примера можно упомянуть крахмалистые продукты и их производные.

Что касается силикатов щелочных металлов, то они требуют деликатного обращения, и их длительное использование требует частой очистки оборудования, на котором они применяются.

Типы связующих агентов, используемых в композициях, варьируют в зависимости от конечного применения. Например, в области таблеток и твердых композиций для использования в качестве детергентов применяемые связующие агенты обычно представляют собой синтетические связующие агенты.

Например, документ ЕР 1048716 описывает детергентную композицию для стирки, имеющую форму таблетки, включающую, в частности, глину и поверхностно-активное вещество. Таблетка находится в форме прессованной массы частиц, удерживаемых вместе связующим агентом, который обладает меньшим диспергирующим действием на глину, чем полиэтиленгликоль 6000 (ПЭГ 6000). В частности, связующий агент представляет собой химический связующий агент, выбранный из полиэтиленгликолей с молекулярной массой менее 1500, аминоксида и поливинилпирролидона.

Документ WO 2005/068603 описывает таблетки с улучшенной прочностью на разрыв, а также способ их производства. Способ включает стадию обеспечения связующего агента, имеющего значение G модуля сдвига от 10 до 100 ГПа, значение фазового угла δ по меньшей мере 7 градусов и температуру кипения по меньшей мере 45°C при атмосферном давлении. Затем способ включает стадию нагревания связующего агента выше его температуры кипения, после чего следует стадия нанесения указанного нагретого связующего агента на порошок, содержащий предварительную смесь детергентных соединений для формирования детергентной композиции. Заключительная стадия способа состоит в преобразовании детергентной композиции в таблетку. Используемый связующий агент выбран из группы, состоящей из анионных поверхностно-активных веществ, не-анионных поверхностно-активных веществ, полимерных материалов, полиолов, сахарных кислот, сахароспиртов, сложных эфиров сахаров, жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот и их смесей.

Помимо синтетического происхождения, еще один недостаток доступных связующих агентов происходит из их основного преимущества. Это связано с тем, что эти агенты позволяют получать агрегаты путем обеспечения когезии, так что, как правило, невозможно обеспечить их дезинтеграцию при контакте с жидкостью, такой как вода.

Таким образом, существует потребность в новых связующих агентах для производства прессованных твердых композиций для непищевого применения, причем указанные связующие агенты способны заменить традиционно используемые синтетические связующие агенты, а также способны действовать как дезинтегранты при контакте с жидкостью, особенно водой.

Таким образом, заслуга автора настоящей заявки состоит в том, что он обнаружил, что эта цель может быть достигнута неожиданно и вопреки всем ожиданиям с помощью ферментированной мелассы, в то время как последняя до сих пор считалась остатком от ферментации с единственным преимуществом использования в области сельского хозяйства и животноводства в качестве удобрения для разбрасывания или в качестве корма для животных.

Первый объект изобретения относится к прессованной твердой композиции для непищевого применения, содержащей ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта.

Вообще говоря, меласса является веществом, известным специалистам в данной области техники. Она является побочным продуктом производства сахара из свеклы и тростника при получении сахара, или коричневого сахара при рафинировании. Процесс производства сахара из тростника или свеклы приводит после стадии кристаллизации к получению сахара, с одной стороны, и мелассы с другой. В целом общепризнано, что в процессе производства сахара вырабатывается от 35 до 40 кг мелассы на тонну свеклы и от 30 до 35 кг мелассы на тонну тростника. Даже на французском национальном уровне годовой объем производства составляет несколько десятков тысяч тонн.

С точки зрения состава содержание сухого вещества в мелассе не очень сильно варьирует и обычно составляет от 70% до 76%. Меласса имеет очень низкое содержание неочищенных целлюлоз и жирных веществ, или даже не содержит их вообще.

В качестве побочного продукта производства сахара меласса содержит большое количество сахаров. Общее содержание сахаров по существу является одинаковым, независимо от происхождения мелассы, и обычно составляет от 58% до 70% на основе сухого вещества (DW), но имеет некоторые различия в зависимости от промышленного процесса, применяемого к свекольной мелассе.

С другой стороны, в зависимости от происхождения мелассы, из свеклы или тростника, хотя содержание сахаров близко, состав этих общих сахаров весьма различен. Так, в свекольной мелассе практически все сахара представлены сахарозой, в то время как в тростниковой мелассе сахароза составляет только приблизительно 2/3 от общего количества сахаров, то есть от 30% до 40% неочищенного продукта.

Меласса представляет собой высоковязкое вещество, что является недостатком для транспортировки и хранения. Однако эта высокая вязкость представляет собой преимущество для корма для животных, и её обычно используют для кормления жвачных животных и лошадей, в смеси с соломой или другими кормами на основе целлюлозы, такими как отруби, или в качестве связующего агента в полном корме, или даже для стимулирования потребления неаппетитного корма. Действительно, благодаря присутствию сахаров, аминокислот и солей меласса представляет собой корм, вкус и запах которого стимулируют аппетит и способствуют пищеварению животных.

В качестве альтернативы корму для животных, меласса также используется производителями для производства продуктов, называемых «ценными» продуктами в процессе ферментации. Действительно, используя механизмы ферментации некоторых микроорганизмов, меласса позволяет получать пекарские дрожжи, этиловый спирт, лимонную и глутаминовую кислоты, лизин или антибиотики, а также генерировать жидкие остатки ферментации, которые соответствуют ферментированной мелассе.

Ферментированная меласса до настоящего времени считалась остатком ферментации, единственное преимущество которого заключалось в возможности применения в области сельского хозяйства и животноводства в качестве удобрения для разбрасывания или в качестве корма для животных. Действительно, химический состав ферментированной мелассы, несмотря на истощение соединений из-за ферментации, все же делает её привлекательной в корме для жвачных животных как с точки зрения обеспечиваемой энергии, так и с точки зрения азотной ценности.

Таким образом, автор настоящей заявки предложил твердую композицию для непищевого применения, содержащую ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта, открыв новый способ использования ферментированной мелассы, отличающийся от того, что обычно практиковалось для её применения.

Для целей настоящего изобретения под прессованной твердой композицией подразумевается любая композиция, которая может быть получена способами прессования, известными специалистам в данной области техники, такими как, например, прессование под давлением, пеллетирование, гранулирование, агломерация, экструзия или распылительная сушка. Таким образом, прессованная твердая композиция согласно изобретению также может рассматриваться как агломерат.

Прессованная твердая композиция согласно изобретению может находиться во множестве прессованных форм, причем указанные формы обычно адаптируются специалистами в данной области техники в зависимости от необходимого применения. Таким образом, прессованная твердая композиция может быть в форме однослойной или многослойной таблетки, брикета, прессованной таблетки, гранул, пеллета или лепешки. Предпочтительно прессованная твердая композиция находится в форме однослойной или многослойной таблетки.

Для целей настоящего изобретения непищевое применение означает, что прессованная твердая композиция не предназначена для приема внутрь животным или человеком и, следовательно, в частности, не может обеспечивать пищу для животных или людей.

В целях пояснения термины «прессованный», «уплотненный» или «агломерированный» действительно считаются синонимами для целей настоящего изобретения и могут использоваться без различия.

Ферментированная меласса является побочным продуктом мелассы, получаемым после ее ферментации бактериями, дрожжами или грибами, причем указанная ферментация позволяет получать продукты, называемые «ценными», такие как пекарские дрожжи, этиловый спирт или также лимонная и глутаминовая кислота. Предпочтительно ферментированную мелассу получают путем ферментации мелассы дрожжами.

Согласно изобретению ферментированная меласса может быть в равной степени получена из свекольной мелассы, тростниковой мелассы или смеси свекольной мелассы и тростниковой мелассы. Например, смесь может содержать до 60% ферментированной свекольной мелассы, до 70% ферментированной свекольной мелассы, до 80% ферментированной свекольной мелассы, до 90% ферментированной свекольной мелассы или даже до 95% ферментированной свекольной мелассы. Предпочтительно, когда ферментированная меласса представляет собой смесь ферментированной свекольной и тростниковой мелассы, указанная смесь содержит 90% ферментированной свекольной мелассы.

Первоначально ферментированная меласса содержит более 90% воды, но её предпочтительно концентрируют, чтобы уменьшить количество воды и получить более высокое содержание твердых веществ.

Таким образом, содержание твердых веществ в ферментированной мелассе или смеси свекольной мелассы и тростниковой мелассы согласно изобретению может составлять от 50 до 80%. Предпочтительно содержание твердых веществ в ферментированной мелассе составляет от 55% до 75%, а наиболее предпочтительно от 55% до 65%, например, приблизительно 60%.

Обычно, поскольку она предназначена или использовалась в качестве удобрения или в качестве корма для животных, ферментированная меласса также определяется распределением в ней материалов на основе азота и их аминограммой. Следовательно, ферментированная меласса согласно изобретению может иметь распределение материалов на основе азота, как показано ниже:

- азот из общих аминокислот: от 25% до 50% от общего азота;

- азот из бетаина: от 0% до 40% от общего азота;

- аммиачный азот: от 2% до 3% от общего азота.

Что касается аминограммы белков ферментированной мелассы согласно изобретению, среднее содержание аминокислот может быть таким, как представлено ниже, диапазоны значений даны в г/кг твердых веществ:

- аспарагиновая кислота: 6 – 8

- треонин: 0,5 – 3

- серин и глутаминовая кислота: 115 – 130

- пролин: 3 – 4

- глицин: 4 – 5

- аланин: 2,5 - 3,5

- валин: 2,5 - 3,5

- метионин и цистеин: 0,5 – 3

- изолейцин: 1,5 - 2,5

- тирозин: 2 - 3,5

- лейцин: 3 - 4,5

- фенилаланин: 1 – 2

- лизин: 0,5-2,5

- гистидин: 0,5 – 2

- аргинин: 0,2 – 1.

Как побочный продукт, полученный в результате ферментации, ферментированная меласса имеет низкое содержание сахара. «Низкое содержание сахара» означает ферментированную мелассу, включающую менее 5%, менее 4%, менее 3%, менее 2% и наиболее предпочтительно менее 1% по массе сахаров по отношению к общей массе сухого экстракта. Предпочтительно ферментированная меласса согласно изобретению не содержит сахаров.

Ферментированная меласса согласно изобретению, также называемая неочищенной ферментированной мелассой, может быть подвергнута одной или нескольким химическим или физико-химическим обработкам. Например, ферментированная меласса может быть подвергнута удалению калия или деминерализации. Такие обработки могут модифицировать композицию с точки зрения материалов на основе азота из ферментированной мелассы. Обработка для удаления калия состоит, например, из подкисления неочищенной ферментированной мелассы раствором H₂SO₄ с последующей нейтрализацией водным аммиаком.

Методы обработки, которые могут быть применены к ферментированной мелассе, качественно и количественно меняют содержание минеральных веществ. Таким образом, неочищенная ферментированная меласса может иметь содержание сырой золы от 14 до 22 мас.% по отношению к неочищенному продукту и содержание калия от 5 до 18 мас.% по отношению к неочищенному продукту. С другой стороны, в случае ферментированной мелассы, из которой удален калий или которая была деминерализована, содержание сырой золы составляет от 5 до 14 мас.% по отношению к неочищенному продукту, а содержание калия обычно составляет менее 4 мас.% по отношению к неочищенному продукту.

Из-за высокой зольности неочищенная ферментированная меласса имеет плотность, которая может составлять от 1,10 до 1,50. Предпочтительно плотность ферментированной мелассы составляет от 1,20 до 1,40, и наиболее предпочтительно от 1,25 до 1,35.

Ферментированная меласса в соответствии с изобретением имеет вязкость от 500 мПа·с до 5000 мПа·с, предпочтительно от 1000 мПа·с до 4000 мПа·с, и слегка кислый рН от 5 до 6.

Таким образом, прессованная твердая композиция в соответствии с изобретением содержит неочищенную или деминерализованную ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта.

Указанная ферментированная меласса присутствует в прессованной твердой композиции в эффективных пропорциях. Под эффективными пропорциями подразумеваются те пропорции, которые достаточны для получения необходимого эффекта, а именно получения прессованной твердой композиции, которая может, в частности, транспортироваться, обрабатываться и/или храниться без существенного повреждения, и которая может подвергаться дезинтеграции при контакте с жидкостью, такой как вода.

Предпочтительно количество неочищенной или деминерализованной ферментированной мелассы, используемой в прессованной твердой композиции в соответствии с изобретением, может составлять от 0,1 мас.% до 15 мас.%, предпочтительно от 0,5 мас.% до 5 мас.% и еще более предпочтительно от 0,5 мас.% до 1,5 мас.% по отношению к общей массе прессованной твердой композиции.

Обеспеченные таким способом связывающие свойства ферментированной мелассы позволяют получить прессованную твердую композицию, обладающую достаточной механической прочностью, чтобы избежать проблем образования мелких частиц во время её обработки. Предпочтительно ферментированная меласса также действует как дезинтегрант, позволяя прессованной твердой композиции разрушаться при контакте с жидкостью и особенно при контакте с водой.

Таким образом, с помощью прессованных твердых композиций согласно изобретению авторы изобретения идентифицировали новый путь использования ферментированной мелассы, а также альтернативу использованию синтетических связующих агентов, или связующие агенты, которые обычно не используются для получения твердых композиций. В качестве примера, в частности, следует упомянуть полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, этоксилированные жирные спирты, крахмал, гидроксиэтилцеллюлозу, желатин или микрокристаллическую целлюлозу.

Таким образом, прессованная твердая композиция, содержащая ферментированную мелассу согласно изобретению, может не содержать полиэтиленгликоль и/или поливинилпирролидон, и/или этоксилированные жирные спирты, и/или крахмал, и/или гидроксиэтилцеллюлозу, и/или желатин, и/или микрокристаллическую целлюлозу.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления ферментированная меласса может содержать вещества, добавленные к ней, особенно для обеспечения определенных физических свойств. Таким образом, меласса может иметь добавленное к ней соединение, выбранное из группы, включающей производные на основе целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, гемицеллюлозы, лигнины, этилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза; производные от производства крахмала, такие как пшеничный, кукурузный, маниоковый, тапиоковый, картофельный или рисовый крахмал, декстрины и другие модифицированные крахмалы; декстраны; производные сахаров, таких как глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза, сорбитол; глицерин; натуральные камеди, такие как диутановая, геллановая, ксантановая, каррагениновая камедь; пектины, альгинаты, хитозан, аравийскую камедь, камедь трагаканта, камедь рожкового дерева, камедь акации, агар, гуаровую камедь; продукты переработки, такие как свекловичная пульпа, мякоть цикория, сушеная или не сушеная яблочная выжимка, жмых сахарного тростника, мякоть цитрусовых, отходы фруктового сока, отходы производства камеди, отходы производства крахмала; минеральные производные, смектиты, бентониты и другие глины, полученные из кремнезема, известь, магний и другие из того же семейства, а также смеси нескольких из этих соединений. Предпочтительно ферментированная меласса содержит добавленную карбоксиметилцеллюлозу. Количество соединений, добавляемых в ферментированную мелассу, может составлять от 0,1% до 2%, предпочтительно от 0,1% до 1%, более предпочтительно от 0,1% до 0,5%, причем проценты выражаются в виде массы сухого вещества по отношению к общей массе сухого вещества ферментированной мелассы с добавленными в нее веществами.

Прессованная твердая композиция также может содержать одну или несколько добавок. Добавки могут быть выбраны из добавок, известных специалистам в данной области техники, таких как, например, шипучие агенты, детергенты, секвестранты, гранулирующие добавки, отбеливающие агенты, полимеры, поверхностно-активные вещества, агенты для текучести, стабилизаторы, противовспенивающие агенты, красители или любриканты.

В качестве примеров стабилизаторов можно упомянуть сложные эфиры пара-гидроксибензойной кислоты, такие как метилпарабен и пропилпарабен, спирты, такие как хлорбутанол, бензиловый спирт и фенилэтиловый спирт, фенолы, такие как фенол и крезол, сульфитные соли, такие как бисульфит натрия и сульфит натрия, соли эдетовой кислоты, такие как эдетат натрия и эдетат тетранатрия, и гидрогенизированные масла, кунжутное масло, хондроитинсульфат натрия, дибутилгидрокситолуол, адипиновую кислоту, аскорбиновую кислоту, сложные эфиры стеарил-L-аскорбата, L-аскорбат натрия, L-аспарагиновую кислоту, L-аспартат натрия, ацетилтриптофан натрия, ацетанилид, раствор апротинина, аминоэтилсульфоновую кислоту, аминоуксусную кислоту, DL-аланин, L-аланин, бензалкония хлорид, сорбиновую кислоту.

В качестве примеров лубрикантов можно упомянуть стеариновые кислоты, такие как стеариновая кислота, стеарат кальция и стеарат магния, воски, такие как белый пчелиный воск и карнаубский воск, сульфаты, такие как сульфат натрия, соединения кремниевой кислоты, такие как силикат магния и неуплотненный коллоидный диоксид кремния, лаурилсульфаты, такие как лаурилсульфат натрия, масло какао, кармеллозу кальция, кармеллозу натрия, каллопептид, гидратированный диоксид кремния, гидратированный аморфный оксид кремния, гель из сухого гидроксида алюминия, глицерин, легкое вазелиновое масло, гидрогенизированное масло, синтетический силикат алюминия, кунжутное масло, пшеничный крахмал, тальк, макроголы, фосфорную кислоту.

В качестве примеров детергентов можно упомянуть полиакрилаты, акриловые/ малеиновые сополимеры, мономерные поликарбонаты, такие как цитраты, глюконаты, оксидисукцинаты, глицерил моно-, ди- и трисукцинаты, карбоксиметилоксисукцинаты, карбоксиметилоксималонаты, дипиколинаты и гидроксиэтилиминодиацетаты.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция может также содержать по меньшей мере одно активное вещество, по меньшей мере один наполнитель, и при необходимости по меньшей мере одну добавку, которая может быть выбрана из шипучих агентов, детергентов, секвестрантов, гранулирующих добавок, отбеливающих агентов, полимеров, поверхностно-активных веществ, агентов для текучести, стабилизаторов, противовспенивающих агентов, красителей или лубрикантов. В соответствии с этим конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция может быть в форме таблеток, и может найти применение в области бытового, сельскохозяйственного и промышленного мытья и/или очистки. В качестве примера бытового мытья и/или очистки можно упомянуть машинное мытье, такое как, в частности, мытье в посудомоечной машине.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция для непищевого применения согласно изобретению имеет истираемость от 5% до 15%, предпочтительно от 5% до 11%, и наиболее предпочтительно от 6% до 8%.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция для непищевого применения согласно изобретению имеет твердость от 50 Н до 90 Н, предпочтительно от 60 Н до 80 Н и наиболее предпочтительно от 70 Н до 75 Н.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция для непищевого применения согласно изобретению имеет содержание пыли (площадь пыли) менее 3, предпочтительно менее 2,5 и наиболее предпочтительно менее 2.

В соответствии с другим конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция для непищевого применения согласно изобретению может быть упакована в пакеты для защиты от влаги и обеспечения дополнительной защиты при обработке и/или транспортировке и/или хранении. Преимущественно пакет представляет собой биоразлагаемый и/или водорастворимый пакет.

В соответствии с другим конкретным вариантом осуществления прессованная твердая композиция, содержащая ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта, находится в форме шипучего очищающего брикета для туалетов, таблеток для посудомоечной машины, таблеток гипохлорита кальция для плавательных бассейнов или гранулированного удобрения.

В качестве примеров прессованной твердой композиции, которая может быть в форме многослойной таблетки, и особенно многослойной таблетки для посудомоечной машины, следует упомянуть композицию, приведенную в таблице ниже.

Другой объект изобретения относится к применению ферментированной мелассы в качестве связующего агента и/или дезинтегранта для производства прессованной твердой композиции для непищевого применения.

Ферментированная меласса является такой, как определено выше. Использование ферментированной мелассы в качестве связующего агента и/или дезинтегранта в прессованной твердой композиции является вдвойне выгодным. Во-первых, использование в соответствии с изобретением позволяет предложить новый способ использования мелассы, которая до сих пор предназначалась исключительно для разбрасываемого удобрения или корма для животных. Во-вторых, использование в соответствии с изобретением позволяет заменять обычно используемые синтетические связующие агенты и, таким образом, дает возможность получать прессованные твердые композиции, которые являются более экологически чистыми.

Количество ферментированной мелассы, используемой в прессованной твердой композиции, может составлять от 0,1 мас.% до 15 мас.%, предпочтительно от 0,5 мас.% до 5 мас.% и еще более предпочтительно от 0,5 мас.% до 1,5 мас.% по отношению к общей массе прессованной твердой композиции.

Прессованная твердая композиция может быть такой, как определено выше, и может быть в форме однослойной или многослойной таблетки, брикета, прессованной таблетки, гранул, пеллета или лепешки. Предпочтительно прессованная твердая композиция находится в форме однослойной или многослойной таблетки.

Другой объект изобретения относится к связующей и/или дезинтегрирующей композиции, содержащей в качестве связующего агента по меньшей мере ферментированную мелассу.

Ферментированную мелассу в соответствии с изобретением также можно использовать как таковую в составе связующей и/или дезинтегрирующей композиции, содержащей один или несколько других компонентов всех типов, включая компоненты со связывающими свойствами или те, которые способны, например, усиливать механическую прочность готового продукта, особенно агломерата, или минимизировать явления разрушения, которым может подвергаться указанный агломерат во время его обработки или хранения. Ферментированная меласса является такой, как определено выше.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления связующая композиция согласно изобретению также может содержать отвердитель, то есть агент, способный дополнительно улучшать связывающую способность.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления ферментированная меласса может содержать вещества, добавленные к ней, особенно для обеспечения определенных физических свойств. Таким образом, меласса может иметь добавленное к ней соединение, выбранное из группы, включающей производные на основе целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, лигнины, гемицеллюлозы, этилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, производные крахмала, такие как пшеничный, кукурузный, маниоковый, тапиоковый, картофельный или рисовый крахмал, декстрины и другие модифицированные крахмалы, декстраны, производные сахаров, таких как глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза, сорбитол, глицерин, натуральные камеди из диутановой камеди, геллановой камеди, ксантановой камеди, каррагинан, пектины, альгинаты, хитозан, аравийскую камедь, камедь трагаканта, камедь рожкового дерева, камедь акации, агар, гуаровую камедь, отходы производства, такие как свекловичная пульпа, мякоть цикория, сушеная или не сушеная яблочная выжимка, жмых сахарного тростника, мякоть цитрусовых, отходы фруктового сока, отходы производства камеди, отходы производства крахмала, минеральные производные, смектиты, бентониты и другие глины, полученные из кремнезема, известь, магний и другие из того же семейства, а также смеси нескольких из этих соединений.

Еще один объект изобретения относится к способу получения прессованной твердой композиции для непищевого применения, включающему следующие стадии:

1) обеспечение активного вещества, наполнителя и при необходимости по меньшей мере одной добавки, выбранной из шипучих агентов, детергентов, секвестрантов, гранулирующих добавок, отбеливающих агентов, полимеров, поверхностно-активных веществ, агентов для текучести, стабилизаторов, противовспенивающих агентов, красителей или лубрикантов;

2) включение ферментированной мелассы в соединения, обеспеченные на предыдущей стадии, для получения смеси;

3) прессование указанной смеси для получения указанной прессованной твердой композиции.

Таким образом, первая стадия способа состоит в обеспечении активного вещества, наполнителя и при необходимости по меньшей мере одной добавки, выбранной из шипучих агентов, детергентов, секвестрантов, гранулирующих добавок, отбеливающих агентов, полимеров, поверхностно-активных веществ, агентов для текучести, стабилизаторов, противовспенивающих агентов, красителей или лубрикантов. Активное вещество и наполнитель выбираются специалистами в данной области техники в зависимости от необходимого применения для прессованной твердой композиции.

Затем ферментированную мелассу вводят в соответствии со второй стадией в соединения, полученные в соответствии с первой стадией способа, чтобы получить смесь. Ферментированная меласса является такой, как определено выше, а именно, особенно побочным продуктом, полученным путем ферментации мелассы. Количество мелассы, вводимой согласно этой стадии, может составлять от 0,1 мас.% до 15 мас.%, предпочтительно от 0,5 мас.% до 5 мас.% и еще более предпочтительно от 0,5 мас.% до 1,5 мас.% по отношению к общей массе смеси.

Стадия введения может быть выполнена с помощью методик, которые известны специалистам в данной области техники и которые приводят к получению смеси. Таким образом, стадия введения может, например, быть достигнута путем распыления.

Наконец, третья стадия способа в соответствии с изобретением состоит из стадии прессования, которая может быть выполнена в соответствии с методиками, известными специалистам в данной области техники, и которые приводят к сжатию или агломерации смеси, приготовленной на предыдущей стадии, Таким образом, стадия прессования может, например, быть осуществлена прессованием под давлением на роторном прессе, пеллетированием, гранулированием, агломерацией, экструзией или распылительной сушкой. В качестве примера, стадия прессования путем сжатия под давлением может быть выполнена с помощью роторного пресса. Стадия прессования, таким образом, позволяет получить прессованную твердую композицию, которая может быть в нескольких формах, таких как, например, однослойная или многослойная таблетка, брикет, прессованная таблетка, гранулы, пеллет или лепешка.

Способ согласно изобретению может также включать стадию сушки после стадии введения и/или прессования.

Изобретение будет лучше понято с помощью следующих примеров, которые являются чисто иллюстративными и никоим образом не ограничивают объем защиты.

Примеры

В следующих примерах механические свойства были измерены следующими методами.

Испытание на истираемость: это испытание состоит в измерении потери массы прессованной твердой композиции после вращения в барабане со скоростью 25 об/мин в течение 2 минут. Этот тест проводят на машине FT2, поставляемой компанией SOTAX. Хрупкость определяют по формуле ниже:

F(%)=[(m1-m2)/(m1)] x 100

где m1 соответствует массе композиции до вращения, а m2 - массе композиции после вращения.

Распадаемость: Этот тест состоит в измерении времени распада прессованной твердой композиции в жидкой среде. Испытание проводят аппаратом, который выполняет движения вперед и назад при полном погружении в воду. Для этого прессованную твердую композицию помещают в корзину и подвергают 60 возвратно-поступательным движениям в минуту в сосуде, заполненном водой, нагретой до 30°С ± 1°С.

Первое движение вперед-назад соответствует T0, и когда в корзине больше не остается прессованной твердой композиции, время, прошедшее с момента T0, соответствует времени распадаемости. Значение времени распада определяют в минутах, рассчитывая среднее значение от 5 измерений.

Твердость: Твердость определяют с использованием машины для испытания на растяжение Synergie 100 (MTS) и программного обеспечения Test Works 4, и она соответствует силе, необходимой для разрушения прессованной твердой композиции. Твердость выражают в ньютонах (Н), рассчитывая среднее значение от 5 измерений.

Содержание пыли: Измерение выполняют с использованием устройства DustMon L и программного обеспечения DustMon L в соответствии с рекомендациями производителя. Измерение состоит в оценке концентрации пыли в массе прессованной твердой композиции при падении, когда она проходит перед лазерным лучом. Значение указывают в «площади пыли».

Содержание твердых веществ: метод Карла Фишера.

Пример 1. Приготовление прессованной твердой композиции для непищевого применения, включающей ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта

Для этого примера, прессованная твердая композиция имеет форму многослойной таблетки, состоящей из первого слоя, промежуточного слоя и третьего слоя.

Использовали смесь ферментированной свекольной и тростниковой мелассы. Смесь содержала приблизительно 90% ферментированной свекольной мелассы и приблизительно 10% ферментированной тростниковой мелассы. Ферментированная меласса имела содержание сухих веществ 60%. В эту ферментированную мелассу затем добавляли карбоксиметилцеллюлозу в количестве (по массе сухого вещества) 0,2%.

Ферментированную мелассу с добавленной в нее карбоксиметилцеллюлозой смешивали в количестве (по массе сухого вещества) с другими соединениями, чтобы получить первый и третий слои таблетки. Составы всех слоев таблетки приведены ниже.

Затем каждый из составов прессовали одни на другой с помощью роторного пресса, чтобы получить прессованную твердую композицию в форме многослойной таблетки.

Механические свойства указанной таблетки измеряли в соответствии с протоколами, описанными выше, и результаты представлены в таблице 1 ниже.

Таблица 1

Многослойная таблетка Истираемость (%) 7,1 Распадаемость (мин) 10 Твердость (Н) 71 Содержание пыли 1,7

Прессованная твердая композиция согласно изобретению имеет хорошие механические свойства и, таким образом, может легко обрабатываться и транспортироваться без разрушения или образования большого количества мелких частиц. Она также имеет время распадаемости, которое совместимо с приложениями в области очистки, для которых обычно требуется распадаемость менее 12 минут (на основе протокола, описанного выше).

Сравнительный пример 1. Приготовление прессованной твердой композиции для непищевого применения, содержащей полиэтиленгликоль (ПЭГ) в качестве связующего агента и/или дезинтегранта

Чтобы сравнить полученные свойства и продемонстрировать преимущество прессованных твердых композиций, содержащих ферментированную мелассу в качестве связующего агента и/или дезинтегранта, готовили вторую многослойную таблетку.

Полиэтиленгликоль смешивали в количестве (на основе сухого вещества) с другими соединениями, чтобы получить первый и третий слои таблетки. Составы всех слоев таблетки приведены ниже.

Каждый состав затем прессовали в соответствии с тем же протоколом, что и в примере 1, с использованием роторного пресса, чтобы получить прессованную твердую композицию в форме многослойной таблетки.

Механические свойства указанной таблетки измеряли в соответствии с теми же протоколами, что и в примере 1, и результаты представлены в таблице 2 ниже.

Таблица 2

Сравнительная многослойная таблетка Истираемость (%) 3 Распадаемость (мин) 8 Твердость (Н) 75 Содержание пыли 2

Таким образом, механические свойства, полученные с помощью «обычных» прессованных твердых композиций на основе ПЭГ, сопоставимы с прессованными твердыми композициями в соответствии с изобретением на основе ферментированной мелассы в качестве связующего агента и/или дезинтегранта.

Таким образом, как показывает это сравнение, использование ферментированной мелассы в соответствии с изобретением в качестве связующего агента и/или дезинтегранта также является хорошей альтернативой традиционно используемым химическим связующим агентам, позволяя при этом новым способом применять продукт, до сих пор предназначенный для применения исключительно в качестве удобрения или корма для животных.

Пример 2. Демонстрация связывающего эффекта ферментированной мелассы согласно изобретению

Целью этого примера является демонстрация хороших связующих свойств ферментированной мелассы согласно изобретению.

A - Используемые продукты:

- технический углерод: ENSACO® (Imerys); распределение частиц по размеру: Dv10 = 3,15 мкм; Dv50 = 11,8 мкм; Dv90 = 33,7 мкм;

- раствор связующего агента 1: ферментированная тростниковая меласса с содержанием сухих веществ 60%;

- раствор связующего агента 2: смесь, содержащая 90% ферментированной свекольной мелассы и 10% ферментированной тростниковой мелассы, и имеющая содержание твердых веществ 60%;

- раствор связующего агента 3 (контроль): Bretax C (лигносульфонат, Burgo). Bretax С является известным коммерческим связующим веществом.

Каждый из растворов связующего агента использовали для распыления на технический углерод и обеспечения его гранулирования.

В - Сухое гранулирование.

Технический углерод помещали в емкость (5 л) пилотного смесителя со сдвиговым усилием, в котором устанавливали вращение перемешивающего элемента.

Для каждого раствора связующего агента 5 мас.% по отношению к массе углерода распыляли внутри сосуда с использованием двухпоточного распылительного сопла, чтобы обеспечить гранулирование углерода.

Параметры пилотного смесителя были следующими:

- линейная скорость: 14,1 м/с;

- скорость распыления: 5 г/мин;

- импульсное давление: 0,1 бар.

Различные выполненные тесты приведены в таблице 3 ниже.

Таблица 3

Анализы Масса технического углерода (г) Распыляемый раствор связующего агента Масса распыляемого раствора (г) Продолжительность смешивания (с) 1 300 Раствор связующего агента 1 15,8 282 2 300 Раствор связующего агента 2 15,8 280 3 300 Раствор связующего агента 3 15,8 252

C - анализ размера частиц.

Для каждого из испытаний полученные гранулы углерода анализировали с помощью лазерного анализа размера частиц, чтобы установить влияние каждого раствора связующего агента.

Аппарат, используемый для измерения:

- Mastersizer 3000 (Malvern).

- Вспомогательное оборудование Aero S.

Параметры работы:

- сухой режим;

- давление: 0,5 бар;

- время измерения холостой пробы: 30 секунд;

- время измерения: 60 секунд.

D - Результаты анализа размера частиц.

Таблица 4

Параметр размера частиц Dv10 (мкм) Dv50 (мкм) Dv90 (мкм) Неочищенный технический углерод ENSACO® 3,15 11,8 33,7 Тест 1 3,87 15,5 44,9 Тест 2 4,03 16,3 71,8 Тест 3 3,73 15,5 43,2

По сравнению с контрольным раствором связующего агента, результаты демонстрируют, что ферментированная меласса согласно изобретению позволяет получить связывание с техническим углеродом, которое является столь же эффективным (тест 1 против теста 3) или даже более эффективным (тест 2 против теста 3).

Таким образом, этот пример демонстрирует очень хорошие связывающие свойства ферментированной мелассы согласно изобретению и тот факт, что последняя может предпочтительно быть использована в прессованных твердых композициях в качестве связующего агента.

Пример 3. Демонстрация связывающего и дезинтегрирующего действия ферментированной мелассы согласно изобретению

Ферментированную мелассу использовали в этом примере для гранулирования порошка ферментированной тростниковой мелассы. Используемые продукты приведены ниже.

A - Используемые продукты:

- порошок ферментированной тростниковой мелассы с содержанием сухих веществ 97%;

- ферментированная меласса 1: ферментированная тростниковая меласса с содержанием сухих веществ 60%;

- ферментированная меласса 2: смесь ферментированной свекольной и тростниковой мелассы. Смесь содержит приблизительно 90% ферментированной свекольной мелассы и приблизительно 10% ферментированной тростниковой мелассы. Ферментированная меласса имеет содержание сухих веществ 60%. В эту ферментированную мелассу затем добавляли карбоксиметилцеллюлозу в количестве (по массе сухого вещества) 0,2%.

Ферментированную мелассу 1 и 2 использовали в качестве связующей и/или дезинтегрирующей композиции для порошка ферментированной тростниковой мелассы. Ферментированную мелассу использовали для гранулирования порошка и, таким образом, для получения прессованных твердых композиций. Полученные гранулы затем анализировали.

B - Анализ размера частиц:

Прибор, используемый для измерения размера частиц лазером: Mastersizer 3000 (Malvern), как указано выше.

Порошок ферментированной тростниковой мелассы был проанализирован с помощью лазерного анализа размера частиц и имеет следующие характеристики:

- Dv10 = 18,1 мкм;

- Dv50 = 77,5 мкм;

- Dv90 = 234 мкм;

- ширина распределения (интервал) = 2,788.

C – Выполненные испытания.

Тест 1:

Для этого теста гранулирование проводили на влажном грануляторе (модель VG-25, GLATT) в соответствии со следующими условиями.

Таблица 5

Давление сжатого воздуха (бар) 1,5 Настройка насоса Masterflex L/S с трубкой 18 4 мл/мин Миксер (об/мин) 500 Измельчитель (об/мин) 1000 Криостат с рубашкой, °C 15

1501,4 г порошка ферментированной тростниковой мелассы помещали в гранулятор.

Затем проводили гранулирование с 10 мас.% жидкого раствора мелассы 1 по отношению к массе порошка. Количество распыляемого раствора составило 150 г, а содержание распыляемого жидкого раствора мелассы 1 в неочищенном порошке ферментированной тростниковой мелассы составило 10%.

Анализ полученных гранул

Полученные гранулы анализировали в тех же условиях, что и порошок ферментированной тростниковой мелассы, и были получены следующие характеристики:

- Dv10 = 62,4 мкм;

- Dv50 = 166 мкм;

- Dv90 = 629 мкм;

- ширина распределения (интервал) = 3,442.

По сравнению с порошком эти значения размера частиц показывают, что ферментированная меласса обладает связывающим эффектом и позволяет получать прессованные твердые композиции в форме гранул.

Тест 2

Для этого теста использовали такой же гранулятор, как в тесте 1, и такие же рабочие условия, за исключением настройки смесителя, которая была установлена на 600 об/мин. 1500 г порошка ферментированной тростниковой мелассы помещали в гранулятор, и проводили гранулирование с 5% жидкого раствора мелассы 2. Количество распыляемого раствора составило 75 г, а содержание распыленного раствора в порошке сырой тростниковой мелассы составило 5%.

Анализ полученных гранул

Полученные гранулы анализировали в тех же условиях, что и порошок ферментированной тростниковой мелассы, и были получены следующие характеристики:

- Dv10 = 55,4 мкм;

- Dv50 = 127 мкм;

- Dv90 = 305 мкм;

- ширина распределения (интервал) = 1,965.

По сравнению с порошком эти значения размера частиц показывают, что ферментированная меласса обладает связывающим эффектом и позволяет получать прессованные твердые композиции в форме гранул. Ширина распределения здесь меньше, чем у порошка, что отражает более центрированное распределение по размерам частиц гранул.

B - Тест на смачиваемость

Смачиваемость гранул, полученных в тестах 1 и 2, сравнивали со смачиваемостью порошка ферментированной тростниковой мелассы в соответствии со следующим протоколом:

- помещали 100 мл дистиллированной воды при 20°C в стакан вместимостью 400 мл;

- отбирали 10 г образца и помещали его на поверхность воды одновременно с запуском таймера;

- останавливали таймер, когда образец полностью смачивался.

Результаты представлены ниже в таблице 6.

Таблица 6

Продолжительность (с) Порошок ферментированной тростниковой мелассы 115 Гранулы из теста 1 8 Гранулы из теста 2 5

Здесь продолжительность выражает время, необходимое различным образцам для успешного прохождения границы раздела воздух/вода.

Результаты показывают, что полученные гранулы имеют значительное снижение смачиваемости. Ферментированная меласса в соответствии с изобретением позволяет улучшить этот параметр и тем самым демонстрирует хорошие свойства связывания.

C - Испытание на распадаемость.

Испытание на распадаемость проводили на гранулах, полученных в предыдущих Испытаниях 1 и 2, чтобы подчеркнуть дезинтегрирующее действие ферментированной мелассы. Испытание проводили по следующему протоколу:

- использовали 10 г исследуемого образца и сито для извлечения просеянной фракции 180-125 мкм;

- брали сито, содержащее просеянную фракцию 180-125 мкм, и помещали его над химическим стаканом вместимостью 2 л;

- добавляли 400 мл дистиллированной воды при 20°C, чтобы сито погружалось на поверхность;

- размешивали со скоростью примерно 300 об/мин.

Изменение массы объединенной смеси контролировали с течением времени, сразу после добавления первых миллилитров дистиллированной воды. Это позволяет отразить уменьшение массы образца как функцию времени.

Результаты представлены в таблице 7 ниже.

Таблица 7

Время (с) Порошок ферментированной
тростниковой мелассы Гранулы из теста 1 Гранулы из теста 2 10 3,1 1,4 20 2,7 30 -0,5 1,2 50 0,3 60 -5,2 -1,7 -1,2 90 -8,4 -2,2 -3,1 120 -9,2 -2,9 -5,8 150 -10,5 -4,5 -6,7 180 -10,6 -5,2 -7,4 210 Окончание теста (0 г) -5,9 -8,2 270 -6,6 -9,2 330 -7,4 Окончание теста (0 г) 390 -7,9 450 -8,5 510 Окончание теста (0 г)

Положительные значения в начале испытания отражают поглощение воды гранулами. Со временем результаты показывают, что под действием воды гранулы, полученные из ферментированной мелассы в соответствии с изобретением, могут полностью разрушаться, демонстрируя тем самым дезинтегрирующий эффект указанной ферментированной мелассы.

В заключение, этот пример, таким образом, демонстрирует связывающие и дезинтегрирующие свойства ферментированной мелассы согласно изобретению. Действительно, её использование позволяет получать прессованные твердые композиции в форме гранул, причем указанные гранулы способны впоследствии распадаться под действием воды.

Настоящее изобретение относится к новому связующему агенту и/или дезинтегранту для получения прессованной твердой композиции для непищевого применения, где указанный связующий агент и/или дезинтегрант представляет собой ферментированную мелассу, к способу получения указанной прессованной твердой композиции, а также к связывающей и/или дезинтегрирующей композиции, содержащей по меньшей мере ферментированную мелассу. Технический результат - ферментированная меласса в соответствии с изобретением предпочтительно позволяет заменить синтетические связующие агенты, обычно используемые в прессованных твердых композициях, и в то же время может действовать как дезинтегрант при контакте с жидкостью, особенно водой. Таким образом, настоящее изобретение предлагает новый способ использования продукта, который до сих пор использовался исключительно в области сельского хозяйства и животноводства. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 пр., 7 табл.

1. Прессованная твердая композиция для непищевого применения, отличающаяся тем, что она содержит от 0,1% до 15% по массе ферментированной мелассы относительно общей массы прессованной твердой композиции в качестве связующего и дезинтегратора, и тем, что ферментированная меласса имеет вязкость от 500 до 5000 МПа⋅с.

2. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по п. 1, где ферментированную мелассу получают путем ферментации свекольной мелассы, тростниковой мелассы или смеси свекольной и тростниковой мелассы.

3. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по пп. 1 или 2, где ферментированная меласса имеет содержание твердых веществ от 50 до 80%.

4. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-3, где ферментированная меласса составляет менее 5% и предпочтительно менее 1% по массе сахаров по отношению к общей массе сухого экстракта.

5. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-4, где в ферментированную мелассу добавлена карбоксиметилцеллюлоза.

6. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по п. 5, где количество карбоксиметилцеллюлозы (на основе сухого вещества) составляет от 0,1% до 2%, предпочтительно от 0,1% до 1%, более предпочтительно от 0,1% до 0,5%.

7. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-6, где ферментированная меласса имеет вязкость от 1000 до 4000 мПа⋅с.

8. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-7, содержащая активное вещество, наполнитель и, при необходимости, по меньшей мере одну добавку, выбранную из шипучих агентов, детергентов, секвестрантов, гранулирующих добавок, отбеливающих агентов, полимеров, поверхностно-активных веществ, веществ для текучести, стабилизаторов, противовспенивающих агентов, красителей и лубрикантов.

9. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-8, имеющая форму однослойной или многослойной таблетки, брикета, прессованной таблетки, гранул, пеллеты или лепешки.

10. Прессованная твердая композиция для непищевого применения по любому из пп. 1-9, не содержащая полиэтиленгликоль и/или микрокристаллическую целлюлозу, и/или поливинилпирролидон, и/или крахмал, и/или гидроксиэтилцеллюлозу, и/или желатин.

11. Применение прессованной твердой композиции для непищевого применения по любому из пп. 1-10 для мытья в посудомоечной машине.

12. Применение ферментированной мелассы в качестве связующего агента и/или дезинтегратора для производства прессованной твердой композиции для непищевого применения по п. 1.

13. Применение по п. 12, где ферментированная меласса присутствует в прессованной твердой композиции для непищевого применения в количестве от 0,1 мас.% до 15 мас.% по отношению к общей массе композиции.

14. Связующая и дезинтегрирующая композиция для производства прессованной твердой композиции для непищевого применения по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, ферментированную мелассу в качестве связующего и дезинтегратора.

15. Способ получения прессованной твердой композиции для непищевого применения по п. 8, включающий следующие стадии:

- обеспечение активного вещества, наполнителя и, при необходимости, по меньшей мере одной добавки, выбранной из шипучих агентов, детергентов, секвестрантов, гранулирующих добавок, отбеливающих агентов, полимеров, поверхностно-активных веществ, агентов для текучести, стабилизаторов, противовспенивающих агентов, красителей или лубрикантов;

- введение ферментированной мелассы в вещества/добавки, обеспеченные на предыдущей стадии, для получения смеси, содержащей от 0,1% до 15% по массе ферментированной мелассы относительно общей массы смеси;

- прессование указанной смеси для получения указанной прессованной твердой композиции.

16. Способ по п. 15, где стадию введения осуществляют путем распыления.

17. Способ по пп. 15 или 16, где стадию прессования проводят на роторном прессе.