Brevet FR2650264A1 — publié le 19910201

Procédé de préparation de phosphates.alumino-et/ou ferro-sodiques et application de ces phosphates dans l'industrie alimentaire La présente invention a pour objet un procédé de préparation de phosphates alumino- et/ou ferro-sodiques et leur application dans l'industrie alimentaire, notamment comme poudres levantes retard en association avec du bicarbonate de sodium. La demanderesse a décrit dans sa demande de brevet publiée sous le nO 2.622.186 des phosphates aluminosodiques de formule Naa Alb Hc tP04)d, nH20 où a va due 0,6 à 3,3 ; b de 1,8 à 3,3 ; c de 12 à 16 ; d de 7 à 9 ; n de O à 5 et ce avec a + 3b + c = 3d par pulvérisation d'une solution précurseur sur un lit fluidisé de particules solides. Les techniques basées sur l'emploi de lits fluidisés sont certes courantes ; toutefois des techniques par atomisation sont préférées car plus industrielles. Il a été constaté que les phosphates de formule ci-dessus ne peuvent être préparés par atomisation car les produits obtenus sont collants et donc inutilisables. La demanderesse a maintenant trouvé que l'introduction de l'élément potassium dans la solution précurseur permet d'obtenir, par atomisation des produits non collants présentant en outre des propriétés retard améliorées. L'invention vise un procédé de préparation de phosphates alumino- et/ou ferro-sodiques, essentiellement amorphes de formule Nal-x Kx Al3y Fey H14 (P04)8, z H20 (I) formule dans laquelle x x va de 0,1 à 0,2 il est de préférence de l'ordre de 0,15 y y va de O à 3 z z va de 3 à 5 ; il est de préférence égal à 4 + 0,4 caractérisé en ce qu'il consiste à atomiser une solution aqueuse froide (inférieure à 400C) de Nal~, Xx A13-y Fey H14 (Po4)8 précurseur dans un dispositif d'atomisation, la température des gaz à l'entrée dudit dispositif étant de l'ordre de 250 à 5500C et celle du produit recherché à la sortie dudit dispositif étant de l'ordre de 100 à 1200C et de préférence de l'ordre de 110 + 50C. L'opération d'atomisation peut être réalisée par exemple dans un atomiseur à turbine, à buse... Le temps de séjour de la solution précurseur dans le dispositif d'atomisation est de l'ordre de 1 à 10 secondes et généralement de l'ordre de 5 secondes. La température des gaz à l'entrée peut varier dans de larges limites ; elle est principalement fonction du débit de solution à évaporer. Par contre la température du produit à la sortie conditionne la nature et les propriétés dudit produit. La solution précurseur peut présenter un extrait sec de l'ordre de 30 à 50 % en poids et de préférence de l'ordre de 40 %. La solution précurseur peut être préparée en deux étapes dissolution d'un sel trivalent d'aluminium et/ou d'un sel de fer (oxyde, hydroxyde...) par attaque par de l'acide phosphorique aqueux (de qualité alimentaire) à une température de l'ordre de 80 à 1100C, puis neutralisation à une température inférieure à 500C d'une partie de l'acidité des phosphates obtenus, par un composé hydrosoluble de sodium d'une part et de potassium d'autre part (hydroxyde, carbonate, hydrogéno carbonate...), les proportions entre les divers réactifs étant ajustées d'une manière classique en fonction de la stoechiométrie désirée du produit final. Il est également possible de préparer cette solution précurseur en faisant réagir une solution aqueuse de phosphate acide d'aluminium et/ou de fer avec des composés hydrosolubles de sodium et de potassium selon une technique semblable à celle décrite dans le brevet US 3.501.314. La présente invention a également pour objet à titre de produits industriels nouveaux les phosphates alumino-et/ou ferrosodiques de formule Na,85 K0,15 A13-y Fey (POq)8, z H20 (II) où y et z ont la définition donnée ci-dessus. Les produits obtenus selon le procédé de l'invention présentent les caractéristiques suivantes : - ils sont essentiellement amorphes, - ils présentent une granulométrie inférieure à 50 microns et généralement de l'ordre de 10 à 20 microns, - ils ne collent pas ; leur coulabilité est bonne, - leur pH (mesuré sur une solution aqueuse à 1 % en poids) est de l'ordre de 2 à 3, - ils présentent de 3 à 5 et de préférence de l'ordre de 4 + 0,4 moles d'H2O d'hydratation, - leurs solutions aqueuses sont limpides et stables, - leur valeur de neutralisation est de l'ordre de 100 à 110. Ces produits, en particulier ceux de formule II, sont particulièrement bien adaptés à l'industrie alimentaire, notamment dans les poudres levantes retard en association avec le bicarbonate de sodium. En effet, ces poudres ne libèrent pas plus de 30 % et généralement moins de 25 % de la quantité théorique de C02 après 2 minutes à 270C. Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif et ne peuvent être considérés comme une limite du domaine et de l'esprit de l'invention. EXEMPLE 1 Préparation du produit de formule Na0,85 Xi,15 Al3 H14 (P04)8, 4,36 H20 PréDaration de la solution à atomiser On introduit lentement 11,9 kg d'alumine hydratée AI2 03, 3H20 (à 65 % en poids d'Al2 03) dans 52,3 kg d'une solution aqueuse à 75 % en poids d'acide phosphorique de qualité alimentaire. La suspension est portée à 1060C et maintenue pendant 15 minutes à reflux. La solution limpide obtenue est refroidie jusqu'à une température inférieure à 500C. On y introduit 3,8 kg de Na H CO3 dissous dans 43 litres d'eau puis 0,8 kg de K H CO3 dissous dans 7 litres d'eau. La solution obtenue présente à température ambiante - un extrait sec de 39 % en poids - une densité de 1,36 - un pH (mesuré sur une solution à 1 %) de 2,80 La solution est introduite dans un atomiseur à turbine du type MINOR MOBILE HITEC commercialisé par NIRO. Les conditions de l'opération d'atomisation sont les suivantes - vitesse de la turbine : 20.000 tours/minute - température des gaz à l'entrée : 3300C - température du produit à la sortie : 1100C - temps de séjour : 5 secondes. On obtient un produit dont les caractéristiques sont les suivantes aspect : fin, sec, non collant granulométrie : de 10 à 15 microns pH (solution aqueuse à 1 t en poids) = 2,74 . perte d'eau à 1200C pendant 4 heures : 8,29 %, ce qui correspond à 4,36 moles d'H2O d'hydratation . structure aux rayons X : amorphe . valeur de neutralisation : 109,5 Il s'agit du nombre de kg de Na H CO3 (M = 84,01 g/mol) neutralisés par 100 kg de poudre levante. effet retard D.R.R. (Dough rate of reaction) = 21 % Le test D.R.R. est une évaluation de l'activité d'une levure chimique par mesure du dégagement gazeux dans un milieu pâteux. Formulation du milieu pâteux - eau : 640 g - sel : 12.g - poudre de lait écrémé : 56 g - margarine : 72 g - farine : 684 g On introduit 183 g de pâte dans un réacteur étanche muni d'une pâle d'agitation. Le réacteur est placé dans un bain. Lorsque la température interne est équilibrée à 270C, la pâte est pétrie pendant 1 mn 30 s puis on introduit la poudre levante constituée de 1,1325 g de Na H CO31+ 0,9222 g de phosphate alumino sodique On remet en route l'agitation et on mesure le volume V de CO2 recueilli pendant 2 minutes. V en cm3 84,01 D.R.R. = ------------- x ------ x 100 24,615 x 1000 1,1325 EXEMPLE 2 On répète l'opération décrite à l'exemple 1 en réalisant l'opération d'atomisation dans les conditions suivantes température des gaz à l'entrée : 420qu température du produit à la sortie : 1300C vitesse de la turbine : 15.000 tours/minute temps de séjour : 5 secondes Le produit obtenu diffère de celui de l'exemple 1 par les points suivants pH (solution aqueuse à 1 % en poids) : 2,69 perte d'eau à 1200C pendant 4 heures : 2,48 %, ce qui correspond à 1,3 mole d'H2O d'hydratation valeur de neutralisation : 110,8 D.R.R = 44,5 % On constate donc que si les conditions d'atomisation ne sont pas respectées (température du produit à la sortie) le produit obtenu, d'une part ne répond pas à la formule recherchée (eau d'hydratation) et d'autre part, ne possède pas de propriété retard intéressante. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation de phosphates alumino- et/ou ferro sodiques, essentiellement amorphes de formule Na1-x Kx Al3y Fey H14 (PO4)8, z H20 (I) formule dans laquelle . x va de 0,1 à 0,2 y y va de O à 3 . z va de 3 à 5 caractérisé en ce qu'il consiste à atomiser une solution aqueuse froide de Na1x Kx A13-y Fey H14 (PO4)8 précurseur dans un dispositif d'atomisation, la température des gaz à l'entrée dudit dispositif étant de l'ordre de 250 à 5500C et celle du produit recherché à la sortie dudit dispositif étant de l'ordre de 100 à 1200C. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que x est de l'ordre de 0,15 et z de l'ordre de 4 + 0,4. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la température du produit recherché à la sortie dudit dispo sitif est de l'ordre de 110 + 5"C.- 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le temps de séjour de la solution précurseur dans le dispositif d'atomisation est de l'ordre de 1 à 10 secondes. 5 - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en. ce que le temps de séjour de la solution précurseur-dans le dispositif d'atomisation est de l'ordre de 5 secondes. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en -ce que la solution précurseur présente un extrait sec de 30 à 50 % en poids. 7 - Phosphates alumino- et/ou ferro-sodiques de formule Na0,85 X0,1s A13-y Fey (PO4)8,Z H2O (11) où y va de O à 3 et z de 3 à 5. 8 - Phosphates selon la revendication 7 caractérisés en ce que z est de l'ordre de 4 + 0,4. 9 - Utilisation de phosphates obtenus selon le procédé faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 6 et de ceux faisant l'objet.de la revendication 7 ou 8 dans l'in dustrie alimentaire. 10 - Utilisation de phosphates obtenus selon le procédé faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 6 et de ceux faisant l'objet de la revendication 7 ou 8 comme cons tituants de poudres levantes retard.