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PERFECTIONNEMENT AU PROCEDE DE RAFFINAGE DESTERS.
La présente invention est relative au domaine des acides gras, tels que les esters neutres d'acides gras des alcools polyvalents, et plus spécia- lement à un procédé de purification de telles substances.
Il était d'usage dans la production de telles compositions dans des buts industriels ou pour le domaine des comestibles,,, d'estérifier d'abord les constituants'pour former les esters sensiblement neutres et de soumettre ensui- te l'ester brut à une opération de raffinage avec utilisation d'alcalis causti- ques. Par après. on procédait à une opération de blanchiment au moyen d'une ma- tière terreuse ou semblable. Dans beaucoup de casle blanchiment était ineffi- cace, spécialement lorsque l'ester brut était d'une couleur relativement sombre.
La perte dans l'opération de raffinage avec alcalis était souvent très importan- te .
Parfois on prévoyait une phase de blanchiment dans laquelle des composés tels que le bioxyde de chlore étaient ajoutés. Cela ajoutait une dépense considérable à l'opération de raffinage,, les produits chimiques étaient difficiles à manipu- ler, et un réglage étroit de l'opération était nécessaire.
La présente invention est destinée et conçue pour surmonter les dif- ficultés et désavantages inhérents aux traitements antérieurs du type décrit, un des objets de la présente invention étant de prévoir un procédé de raffina- ge d'esters bruts d'acide gras qui est simple et efficace et qui a pour résul- tat, un blanchiment adéquat de l'ester même s'il est de couleur sombre,le raf- finage et le blanchiment faisant l'objet d'une opération unique dans ce procé- dé.
Un objet aussi de la présente invention consiste à procurer un pro- cédé de raffinage d'esters, qui est applicable à la fois aux esters liquides et aux esters solides du type décrite et destiné à être utilisé à grande échel- le dans le domaine des comestibles et dans des buts industriels sans qu'il y ait nécessité d'avoir une installation double pour mener l'opération.
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La présente invention est basée sur l'utilisation, dans 1'opéra tion de raffinage, d'eau oxygénée en même temps que d'agents alcalins. L' ester bruts qui peut être un ester glycéride d'acides gras ou les esters polyglycoliques de ces acides, est mélangé avec un composé alcalin soit à l'état sec, soit en solution. Le composé alcalin peut être un alcali caus- tique ou un carbonate de métal alcalin. Le mélange est chauffé avec agitation à une température de 80 à 110 C en présence d'une solution 30% aqueuse d' eau oxygénée. La quantité d'eau oxygénée utilisée est égale à environ 0,5 à 2,5% en poids de l'ester brut traité.
Un excès d'alcali est alors ajouté en quantités suffisantes pour neutrali- ser tout l'acide gras libre présent dans l'ester brut., et le mélange est agi- té, la température étant supérieure à la température ambiante mais habituel- lement inférieure à la température de traitement avec l'eau oxygénée. On laisse alors décanter le mélange, et la couche aqueuse contenant des savons des acides gras est évacué de la base du récipient de raffinage.
L'ester raffiné est ensuite séché et est prêt à être utilisé.
Les exemples suivants sont des exemples spécifiques de l'opéra- tion suivant la présente invention.
Exemple 1
On prévoit un ester brut constitué par les glycérides sensible- ment neutres d'acides laurique et myristique et contenant de petites quan- tités d'autres acides gras.!) le produit étant décrit dans une autre demande de brevet au nom de la demanderesse. 3. 000 livres de cet ester brut sont pla- cés dans un récipient de raffinage à fond conique,,, et chauffés de 55 à 60 C.
On ajoute 300 livres d'eau. Le mélange est agité lentement et on ajoute trois livres d'une solution à 16 Baumé de soude caustique. Cette quantité de soude caustique est insuffisante pour neutraliser une partie importante quelconque des acides gras libres présents dans l'ester brut.
La température est élevée à environ 90 C, et on ajoute 30 livres en poids d'une solution 30% aqueuse d'eau oxygénée.
L'agitation est poursuivie et la température est maintenue de 90 à 100 C jusqu'à ce qu'on obtienne un blanchiment adéquat. Le mélange est refroidi jusqu'à environ 60 C et on ajoute une quantité d'une solution à 16 Baumé de soude caustique.,, suffisante pour neutraliser la quantité d'acide gras-libre?,de 1' ester. L'agitation est poursuivie jusqu'à ce que l'on observe une cassure dé- finie dans le mélange.
La masse est admise à décanter pendant plusieurs heures jusqu'à ce qu'une ligne nette de séparation soit obtenue entre la solution de savon aqueuse inférieure et la couche supérieure d'ester sensiblement libre d'eau.
La solution de savon est enlevée à la base du cône et l'ester raffiné est lavé avec une solution comprenant 300 livres d'eau et 15 livres de soude caustique à 16 Baumé. On laisse à nouveau décanter le mélange., la solution aqueuse est enle- vée, et l'ester raffiné est séché sous le vide à une température un peu supé- rieure à 100 C. L'ester peut alors être filtré à travers du carbone activé ou une argile de blanchiment et envoyé dans un réceptable convenable. L'es- ter est ensuite refroidi et.. si on le désire, empaqueté pendant qu'il est en- core liquide.
Exemple
On prévoit un ester brut consistant en esters de glycols triéthylé- niques sensiblement neutres d'un mélange d'acides gras dont les acides capriope et caprylique sont les principaux constituants.. comme décrit dans une autre demande de brevet au nom de la demanderesse.
4000 livres de l'ester brut susdit sont mélangés avec du carbonate de sodium sec en quantité en excès par rapport à celle requise pour neutrali- ser toute la quantité diacides gras libres de l'ester. Le mélange est chauffé jusqu'à environ 50 C avec agitation en vue de disperser le carbonate de so- dium calciné, dans tout l'ester brut. On ajoute alors 80 livres d'une solution
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30% aqueuse d'eau oxygénée tout en continuant l'agitation durant plusieurs heures et en chauffant le mélange jusqu'à environ 90 C. Cela a pour résul- tat. un blanchiment et un raffinage combinés., et le produit est alors lais- sé à décanter pendant une période de plusieurs heures ou jusqu'à ce qu'une ligne nette de démarcation soit observé entre la solution aqueuse de savon inférieure et la couche supérieure d'ester raffiné.
La solution de savon est enlevée de la base du récipient de raffi- nage., l'ester raffiné est chauffé jusqu'à environ 110 C sous le vide pour en- lever les traces d'eau, et il est filtré à travers une terre de blanchiment ou du carbone activé. Cela a pour résultat un enlèvement des matières suspen- dues et une désodorisation de l'ester raffiné dont l'analyse est la suivante:
EMI3.1
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> acide <SEP> gras <SEP> libre <SEP> (calculée <SEP> comme <SEP> acide <SEP> oléique)- <SEP> 0,15
<tb>
<tb>
<tb> Couleur <SEP> (Rouge <SEP> Lovibond <SEP> 5 <SEP> 1/4" <SEP> Col) <SEP> 10/1,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Valeur <SEP> de <SEP> saponification <SEP> 272
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> 0,0015
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Valeur <SEP> d'acétyle <SEP> 13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> d'iode <SEP> 0,4
<tb>
Exemple 3
On prévoit une huile de coton durcie réalisée par les procédés habituels et contenant une couleur indésirable,, avec une teneur relativement élevée en acide gras libre.
4000 livres d'une telle huile sont chauffées à environ 80 C dans un récipient de raffinage convenable. On introduit graduellement tout en agi- tant, dans la graisse fondue, 60 livres d'une solution 30% en poids aqueuse d'eau oxygénée. Le mélangé est poursuivi et la température du récipient est élevée jusqu'à environ 95 Ce la température étant maintenue pendant en- viron 1,5 heure.
On introduit alors dans le mélange une solution à 16 Baumé de soude causti- que en une quantité suffisante pour neutraliser la quantité diacide gras li- brede la graisse fondue. L'agitation est poursuivie tout en laissant tomber la température jusqu'à 45 à 55 C, le mélange étant maintenu à ladite tempé- rature pendant que l'agitation est poursuivie jusqu'à ce qu'une cassure se dé- veloppe dans le mélange. L'agitation est alors arrêtée et'le mélange laissé à décanter pendant au moins 2 heures.,après'quoi la couche aqueuse est enle- vée, l'ester est séché sous le vide, puis filtré et empaqueté.
Il y a un certain nombre d'avantages inhérents à la présente inven- tion, car un haut degré de raffinage et de blanchiment est atteint au cours d'une seule opération dans un élément unique d'équipement. L'équipement est standard et cette opération ne requiert aucun travail ou supervision à haute expérience.
Les résultats sont facilement reproduits en double par un travailleur ordinai- re dans une série d'opérations de raffinage.
Un temps et des dépenses considérables sont économisés en menant les deux opé- rations en une fois Japete d'ester dens la couche de savon est rendue minimum et, en suivant les détails de l'opération de blanchiment,, un résultat hautement efficace est obtenu en un temps relativement court.
Bien que 1'invention ait été décrite en exposant plusieurs de ses réalisations spécifiques,, l'invention n'est pas limitée à celles-ci car di- vers changements dans les détails peuvent être réalisés sans se départir des -principes exposés ici.
Par exemple., d'autres esters gras que ceux donnés ici peuvent être traités par le présent procédé. Les acides gras peuvent être obtenus en partant d' huiles animales ou végétales ou en partant d'autres sources, tels que les acides formés par des procédés synthétiques. L'eau oxygénée peut être utili-
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sée à des titres différents de celui donné comme cas particulier, et les quantités des réactifs peuvent être modifiées suivant les quantités requi- ses dans chaque cas particulier. Par exemple, si un ester comporte plus ou moins de couleur à enlever, on utilise, d'une manière correspondante, plus ou moins d'eau oxygénée. Les températures de l'opération peuvent être modifiées dans les limites établies avec de bons résultats, suivant le ca- ractère de l'opération menée.
A la place des substances alkalines mentionnées ici comme cas particulieret à la place d'eau oxygénéeon peut utiliser des substances qui sont considérées comme étant leurs équivalents.
Ces changements et d9autres encore peuvent être réalisés dans les détails de l'opération$en restant dans l'esprit de l'invention qui doit être interprétée largement et ne doit pas être limitée sauf par le ca- ractère des revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de blanchiment d9esters diacides gras., sensiblement neutres,,, bruts, d'alcools polyvalents pris de la classe comprenant la gly- cérine et les polyglycols, procédé comprenant l'addition audit ester d'une solution d' eau oxygénée en quantité suffisante pour amener le blanchiment dudit ester., le chauffage et l'agitation dudit mélange l' introduction d' un alcali dans ce dernier, Dour laisser ensuite ledit mélange décanter pour former deux couchesla récupération de l'ester raffiné et l'évaporation de l'eau de celui-ci.
2. Procédé de blanchiment d9esters d'acides gras,, sensiblement neutresbruts d'alcools polyvalents pris de la classe comprenant la gly- cérine et les polyglycols, procédé comprenant l'addition audit ester d'une solution d'eau oxygénée en quantité suffisante pour amener le blanchiment dudit ester le chauffage et l'agitation dudit mélange, l'introduction d'un alcali en poudre dans ce dernierpour laisser ensuite ledit mélange décan- ter afin de former deux couches, la récupération de l'ester raffiné et l' évaporation de l'eau de celui-ci.
3. Procédé de blanchiment d'esters diacides gras, sensiblement neutresbruts, d'alcools polyvalents pris de la classe comprenant la gly- cérine et les polyglycols procédé comprenant l'addition audit ester d'une solution d'eau oxygénée en quantité suffisante pour amener le blanchiment dudit ester, le chauffage et l'agitation dudit mélange l'introduction d9une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin dans ledit mélangea pour laisser ensuite ledit mélange décanter pour former deux couches., la récupé- ration de Pester raffiné et l'évaporation de Peau de celui-ci.
4. Procédé de blanchiment d'esters d9acides gras., sensiblement neutres,,, bruts.,, d'alcools polyvalents pris de la classe comprenant la glycé- rine et les polyglycols, procédé comprenant 1?addition audit ester d9une so- lution d'eau oxygénée en quantité suffisante pour amener le blanchiment dudit ester., le chauffage et 1?agitation dudit mélangea l'introduction d'un carbo- nate de métal alcalin dans celui-ci pour laisser ensuite ledit mélange décan- ter pour ormer deux couches, la récupération de 1?ester raffiné et l'évapora- tion de l'eau de celui-ci.
5. Procédé de blanchiment d'esters diacides gras, sensiblement neu- tres, bruts,,, d'alcool polyvalents pris de la classe comprenant la glycérine et les polyglycols, procédé comprenant l'addition audit ester d9une solution d'eau oxygénée en quantité suffisante pour amener le blanchiment dudit ester le chauffage et l'agitation dudit mélangea l'introduction d9un alcali dans celui-ci avant l'addition de ladite eau oxygénée, pour laisser ensuite ledit mélange décanter pour former deux couches la récupération de 1?ester raffiné et l'évaporation de Peau de celui-ci.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PERFECTION OF THE DESTERS REFINING PROCESS.
The present invention relates to the field of fatty acids, such as neutral fatty acid esters of polyvalent alcohols, and more specifically to a process for the purification of such substances.
It has been customary in the production of such compositions for industrial or edible purposes, first esterifying the constituents to form the substantially neutral esters and then subjecting the crude ester to a refining operation using caustic alkalis. Afterwards. a bleaching operation was carried out by means of an earthy material or the like. In many cases the bleaching was ineffective, especially when the raw ester was relatively dark in color.
The loss in the alkali refining operation was often very large.
Sometimes a bleaching phase was provided in which compounds such as chlorine dioxide were added. This added considerable expense to the refining operation, the chemicals were difficult to handle, and close control of the operation was required.
The present invention is intended and designed to overcome the difficulties and disadvantages inherent in prior treatments of the type described, one of the objects of the present invention being to provide a process for refining crude fatty acid esters which is simple. and effective and which results in adequate bleaching of the ester even if it is dark in color, the refining and bleaching being a single operation in this process.
It is also an object of the present invention to provide a process for refining esters, which is applicable to both liquid esters and solid esters of the type described and intended for widespread use in the field of edible and for industrial purposes without the need for a double installation to carry out the operation.
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The present invention is based on the use, in the refining operation, of hydrogen peroxide together with alkaline agents. The crude ester, which may be a glyceride ester of fatty acids or the polyglycolic esters of these acids, is mixed with an alkaline compound either in the dry state or in solution. The alkali compound can be a causative alkali or an alkali metal carbonate. The mixture is heated with stirring at a temperature of 80 to 110 ° C. in the presence of a 30% aqueous solution of hydrogen peroxide. The quantity of hydrogen peroxide used is equal to approximately 0.5 to 2.5% by weight of the raw ester treated.
Excess alkali is then added in amounts sufficient to neutralize any free fatty acid present in the crude ester, and the mixture is stirred, the temperature being above room temperature but usually below. at the treatment temperature with hydrogen peroxide. The mixture is then allowed to settle, and the aqueous layer containing fatty acid soaps is discharged from the base of the refining vessel.
The refined ester is then dried and is ready for use.
The following examples are specific examples of the operation according to the present invention.
Example 1
A crude ester is provided consisting of the substantially neutral glycerides of lauric and myristic acids and containing small amounts of other fatty acids.!) The product being described in another patent application in the name of the applicant. 3,000 pounds of this crude ester are placed in a conical-bottomed refining vessel ,,, and heated to 55-60 C.
Add 300 pounds of water. The mixture is stirred slowly and three pounds of a 16 Baumé solution of caustic soda are added. This quantity of caustic soda is insufficient to neutralize any significant part of the free fatty acids present in the crude ester.
The temperature is raised to about 90 ° C, and 30 pounds by weight of a 30% aqueous solution of hydrogen peroxide is added.
Stirring is continued and the temperature is maintained at 90 to 100 ° C. until adequate bleaching is obtained. The mixture is cooled to about 60 ° C. and an amount of a 16 Baumé solution of caustic soda is added, sufficient to neutralize the amount of fatty-free acid ?, of the ester. Stirring is continued until a definite breakage is observed in the mixture.
The mass is allowed to settle for several hours until a clear line of separation is obtained between the lower aqueous soap solution and the upper layer of substantially water-free ester.
The soap solution is removed at the base of the cone and the refined ester is washed with a solution comprising 300 pounds of water and 15 pounds of 16 Baumé caustic soda. The mixture is again allowed to settle, the aqueous solution is removed, and the refined ester is dried in vacuo at a temperature slightly above 100 ° C. The ester can then be filtered through carbon. activated or a bleach clay and sent to a suitable receptacle. The ester is then cooled and .. if desired, packaged while still liquid.
Example
A crude ester is provided consisting of substantially neutral triethylenic glycol esters of a mixture of fatty acids of which capriopic and caprylic acids are the main constituents, as described in another patent application in the name of the applicant.
4000 pounds of the above crude ester is mixed with dry sodium carbonate in excess of that required to neutralize all of the free fatty acid content of the ester. The mixture is heated to about 50 ° C. with stirring in order to disperse the calcined sodium carbonate throughout the crude ester. We then add 80 pounds of a solution
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30% aqueous hydrogen peroxide while continuing to stir for several hours and heating the mixture to about 90 ° C. This results in. combined bleaching and refining., and the product is then allowed to settle for a period of several hours or until a clear line of demarcation is observed between the lower aqueous soap solution and the upper layer of refined ester.
The soap solution is removed from the base of the refining vessel, the refined ester is heated to about 110 C under vacuum to remove traces of water, and it is filtered through an earth. bleach or activated carbon. This results in the removal of suspended matter and deodorization of the refined ester, the analysis of which is as follows:
EMI3.1
<tb> Free <SEP> <SEP> fatty <SEP> <SEP> <SEP> content <SEP> (calculated <SEP> as <SEP> <SEP> oleic acid) - <SEP> 0.15
<tb>
<tb>
<tb> Color <SEP> (Red <SEP> Lovibond <SEP> 5 <SEP> 1/4 "<SEP> Col) <SEP> 10 / 1.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> value of <SEP> saponification <SEP> 272
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ashes <SEP> 0.0015
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acetyl <SEP> value <SEP> 13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Iodine <SEP> index <SEP> 0.4
<tb>
Example 3
A hardened cottonseed oil made by the usual methods and containing an undesirable color is provided with a relatively high free fatty acid content.
4000 lbs of such oil is heated to about 80 ° C in a suitable refining vessel. 60 pounds of a 30% by weight aqueous solution of hydrogen peroxide are gradually introduced with stirring into the molten fat. Mixing is continued and the temperature of the vessel is raised to about 95 ° C. with the temperature maintained for about 1.5 hours.
A 16 Baumé solution of caustic soda is then introduced into the mixture in an amount sufficient to neutralize the free fatty acid amount of the melted fat. Stirring is continued while dropping the temperature to 45-55 ° C, the mixture being maintained at said temperature while stirring is continued until a break develops in the mixture. . Stirring is then stopped and the mixture allowed to settle for at least 2 hours. After which the aqueous layer is removed, the ester is dried in vacuo, then filtered and packaged.
There are a number of advantages inherent in the present invention, since a high degree of refining and bleaching is achieved in a single operation in a single piece of equipment. The equipment is standard and this operation does not require any highly experienced work or supervision.
The results are easily duplicated by an ordinary worker in a series of refining operations.
Considerable time and expense are saved by carrying out both operations at once. The soap layer is minimized and, by following the details of the bleaching operation, a highly efficient result is obtained. in a relatively short time.
Although the invention has been described by setting out several of its specific embodiments, the invention is not limited thereto as various changes in detail can be made without departing from the principles set forth herein.
For example, other fatty esters than those given here can be treated by the present process. Fatty acids can be obtained starting from animal or vegetable oils or starting from other sources, such as acids formed by synthetic processes. Hydrogen peroxide can be used
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used in titers different from that given as a particular case, and the amounts of the reagents can be modified according to the amounts required in each particular case. For example, if an ester has more or less color to remove, more or less hydrogen peroxide is used in a corresponding manner. Operation temperatures can be varied within established limits with good results, depending on the character of the operation being carried out.
Instead of the alkaline substances mentioned here as a special case and instead of hydrogen peroxide, substances which are considered to be their equivalents can be used.
These and other changes can be made in the details of the operation while remaining within the spirit of the invention which should be interpreted broadly and should not be limited except by the character of the following claims.
CLAIMS.
1. A process for bleaching fatty diacid esters, substantially neutral, crude, polyvalent alcohols taken from the class comprising glycerin and polyglycols, process comprising adding to said ester a solution of hydrogen peroxide in. sufficient amount to bring about the bleaching of said ester., heating and stirring said mixture introducing an alkali therein, then allowing said mixture to settle to form two layers recovering the refined ester and evaporating it off. the water of it.
2. A process for bleaching fatty acid esters, substantially neutral, crude polyvalent alcohols taken from the class comprising glycerin and polyglycols, process comprising adding to said ester a solution of hydrogen peroxide in an amount sufficient for bleaching said ester heating and stirring said mixture, introducing a powdered alkali therein to then allow said mixture to settle to form two layers, recovering the refined ester and evaporating water from it.
3. Process for the bleaching of roughly neutral di-fatty acid esters of polyvalent alcohols taken from the class comprising glycerin and polyglycols. Process comprising adding to said ester a solution of hydrogen peroxide in an amount sufficient to provide bleaching said ester, heating and stirring said mixture introducing an aqueous solution of an alkali metal hydroxide into said mixture to then allow said mixture to settle to form two layers., recovering the refined ester, and evaporation of the water from it.
4. A process for bleaching fatty acid esters, substantially neutral, crude, polyvalent alcohols taken from the class comprising glycerin and polyglycols, a process comprising adding to said ester a solution of fatty acids. hydrogen peroxide in an amount sufficient to cause bleaching of said ester, heating and stirring of said mixture introduced an alkali metal carbonate therein to then allow said mixture to settle to form two layers. , recovering the refined ester and evaporating the water therefrom.
5. Process for the bleaching of di-fatty acid esters, substantially neutral, crude ,,, polyvalent alcohol taken from the class comprising glycerin and polyglycols, process comprising adding to said ester a solution of hydrogen peroxide in quantity. sufficient to cause the bleaching of said ester, heating and agitation of said mixture, introducing an alkali therein before adding said hydrogen peroxide, to then allow said mixture to settle to form two layers recovering the refined ester and the evaporation of the water therefrom.
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