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PROCEDE D'ENLEVEMENT DE CETONES D'ACIDES GRAS.
La présente invention est relative à la purification d'acides gras,, plus spécialement d'acides de rebut ou épuisés qui ont été récupérés de réactions d'estérification par vaporisation de ces acides en partant du récipient de réaction.
Actuellement il est de pratique courante d'estérifier des aci- des gras, tels que ceux qui sont présents, sous forme de glycérides., dans les huiles animales et végétales, et cela dans des récipients d'estérification en vue de produire des esters destinés aux domaines industriel et des comes- tibles, Au cours d'un tel traitement qui est mène à des températures relati- vement élevées, des vapeurs d'acides gras se produisent et sont condensées à l'extérieur du récipient de réaction. Les acides gras condensés sont tout à fait impurs, souvent de couleur foncée et ont des odeurs déplaisantes.
Les impuretés désagréables consistent essentiellement en cétones, dont certaines peuvent être formées sous les conditions d'estérification, De tels acides ne peuvent habituellement pas être réutilisés comme tels, sont de valeur re- lativement faible,et constituent en fait une matière de rebut. On a proposé de raffiner les acides par distillation fractionnée sous des conditions spé- ciales mais l'opération. n'est pas satisfaisante. Les impuretés ne sont que partiellement enlevées et il est difficile d'empêcher les acides redistillés de se colorer durant la distillation. De plus, l'opération est coûteuse, à cause.. à la fois, de la nécessité de prévoir une installation compliquée et de la surveillance nécessaire lorsqu'on effectue la distillation.
Un tel procédé entraîne des pertes très importantes d'acides gras.
La présente invention a pour but et est conçue pour vaincre les difficultés et désavantages inhérents à la technique antérieure, un des objets de l'invention étant de procurer un procédé de traitement d'acides gras
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impurs contenant des cétones, procédé qui est simple et hautement efficace pour l'enlèvement des diverses impuretés comprenant lesdites cétones.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procé- dé de raffinage de tels acides gras impurs, qui évite toute phase de distil- lation,qui ne demande qu'une installation simple peu coûteuse et dans lequel le coût de la mise en oeuvre est faible et les pertes de matière sont prati- quement négligeables.
Un autre objet encore de la présente invention consiste à procu- rer un traitement à phase unique, dans lequel une réaction directe se produit avec l'un des constituants, grâce à quoi ledit constituant est automatiquement séparé de l'autre et peut être facilement enlevé pour compléter la purifica- tion des acides gras.
Dans la mise en pratique de l'invention, on prévoit un acide gras ou un mélange d'acides gras qui sont sensiblement insolubles dans l'eau. Ha- bituellement, de tels acides ont au moins 6 atomes de carbone et peuvent en avoir jusqu'à 22. De tels acides gras constituent le sous-produit d'une réac- tion d'estérification menée à des températures élevées.; et contiennent des cétones, lesdites cétones rendant les acides gras inutilisables directement dans bien des domaines. De tels acides gras peuvent être obtenu en partant de la reconstitution d'huiles glycérides du type de coco dans lesquelles les acides gras inférieurs sont déplacés par des acides gras supérieurs et sont enlevés par volatilisation.
Les acides gras impurs sont traités avec un composé qui est ca- pable de réagir avec l'un ou l'autre des constituants, à savoir, soit l'acide gras, soit la cétone, pour former un produit de réaction qui est insoluble dans l'autre constituant de l'acide gras impur. De ce fait, une séparation directe s'effectue et, si le produit de réaction est un liquide ou une solu- tion, deux couches sont formées au repos. La séparation de ces couches peut être obtenue par les procédés habituels bien connus.
L'invention prévoit deux types de réaction, dans l'un desquels l'acide gras est mis à réagir pour former un composé soluble dans l'eau, tel qu'un savon. Différentes bases habituellement en solution dans de l'eau sont utilisées pour la réaction. Celle-ci est forcée de se réaliser avec l'appli- cation de chaleur, bien que généralement en dessous du point d'ébullition de l'eau. Après l'achèvement de la réaction, on laisse décanter le mélange en deux couches, dont l'une est une solution aqueuse de savon et l'autre consiste en cétones et autres impuretés. Dans un autre type de réaction, on introduit, dans les acides gras impurs, une substance qui se combine avec les cétones pour former un produit insoluble dans les acides gras. Une telle substance peut être inorganique, tels les sulfites acides, ou bien peut être de nature organique.
Les produits de ce type de réaction sont généralement considé- rés comme des produits d'addition, certains d'entre eux étant cristallins de sorte¯qu'ils se précipitent hors des acides gras, en-les laissant à l'état pur.
Les exemples suivants sont des cas particuliers du traitement de l'invention : Exemple 1 -
Des acides gras impurs du type décrit ci-dessus, consistent sur- tout en acides gras ayant 6,8 et 10 atomes de carbone, sont placés dans un récipient de réaction convenable, tel qu'un chaudron équipé d'un agitateur et de moyens pour son chauffage. Une solution 8% aqueuse de soude caustique est ajoutée aux acides gras pendant l'agitation, la quantité ainsi ajoutée étant suffisante pour donr.er une solution savonneuse, après que tous les aci- des gras ont été saponifiés, d'un titre d'environ 20 à 30%. Il est hautement
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désirable que la solution savonneuse résultante ne soit pas trop concentrée sinon la masse devient tout à fait visqueuse et le raffinage est imcomplet.
La solution savonneuse ne devrait pas être trop diluée car elle est trop encombrante à manipuler convenablement et on rencontre des difficultés à une dernière phase dans la récupération des acides. gras, de cette solution,
Pendant qu'on agite le mélange,. la température est élevée jusqu'à 60 -80 C et on laisse la réaction s'effectuer pendant une période d'une à deux heures en vue de convertir les acides gras en un savon. Pendant qu'on maintient la température élevée, l'agitation est arrêtée et la masse de réac- tion est laissée à décanter pendant plusieurs heures. Deux couches se forment, la couche huileuse supérieure contenant les impuretés et la couche inférieure consistant en la solution savonneuse.
La couche supérieure est enlevée et récupérée. La couche savon- neuse inférieure est traitée avec un acide, tel que de l'acide sulfurique, en quantité suffisante pour se combiner à tout le sodium présent dans le sa- von. Cela libère les acides gras libres qui peuvent être récupérés de la manière habituelle.
Exemple 2.
Aux acides gras impurs, on ajoute une certaine quantité de trié- thanolamine calculée pour être suffisante en vue de sa combinaison avec tous les acides gras dans la matière de départ. Le mélange est agité et chauffé jusqu'à environ 45 C. Après environ 15 minutes., on ajoute de l'eau à la masse de réaction et l'agitation et le chauffage sont poursuivis pendant environ 1 heure. La quantité d'eau ajoutée est suffisante pour que le savon de trié- thanolamine formé au cours de la réaction soit d'une concentration de 20 à 30%.
La réaction étant ainsi complète, l'agitateur est arrêté, la tem- pérature est réduite jusqu'à environ la température ambiante et on laisse dé- canter la masse pendant plusieurs heures. Les constituants se séparent en deux couches, la couche aqueuse inférieure consistant en le savon, et la cou- che supérieure comprenant les impuretés. Ces dernières sont enlevées par dé- cantation et la solution savonneuse est acidifiée pour la récupération des acides gras libres.
Il y a de nombreux avantages inhérents à la présente invention.
Le procédé est simple et hautement efficace de sorte qu'il y a une récupéra- tion à la fois d'acides gras et de cétones avec des pertes pratiquement négli- geables. Les acides gras ainsi obtenus sont suffisamment purs pour qu'ils puissent être utilisés dans les domaines des comestibles, comme, par exemple, dans la fabrication d'un beurre dur. Leur couleur est pâle et ils peuvent 'être utilisés dans des domaines industriels, tel que dans la fabrication d'es- ters plastifiants pour des résines synthétiques. Dans ce dernier usage, le plastifiant montre une perte volatile moins grande et est plus complètement exempt de couleur.
Les acides gras raffinés sont pratiquement, du point de vue coloration comme de l'eau et ceci est hautement désirable dans la prati- que pour l'utilisation dans différentes réactions chimiques L'installation est simple et peu coûteuse. Le traitement peut être mené par une main-d'oeu- vre relativement non qualifiée et il ne comprend qu'une seule phase., ce qui est très économique.
Bien que l'invention ait été décrite en en donnant plusieurs ré- alisations particulières, les exemples sont destinés à illustrer l'invention et non pas à la limiter, car beaucoup de variations de détail peuvent être réalisées dans l'esprit de l'invention. Par exemple au lieu de soude causti- que, on peut utiliser d'autres alcalis tels que les hydroxydes de potassium ou d'ammonium, ou des bicarbonates ou carbonates des métaux alcalins. La base utilisée peut être de nature organique et peut consister en composés amino aromatiques, composés
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azotés cycliques en amines aliphatiques. Les conditions du traitement peuvent être changées dans certaines limites; ainsi, par exemple, les concentrations des solutions peuvent être différentes de celles données comme cas particulier.
D'autres températures peuvent être appliquées et les facteurs temps peuvent varier d'un degré important. On peut effectuer d'autres traitements, tels qu'une opération de blanchiment après la récupération des acides gras ou une filtration à travers une terre ou une matière semblable.
On peut utiliser d'autres réactifs pouvant se combiner aux céto- nes, comme, par exemple, d'autres sulfites acides de métaux alcalins. Les acides impurs traités par le présent procédé ne doivent pas nécessairement provenir d'huiles animales ou végétales, mais tous les acides carboxy provenant de sources quelconques et contenant des cétones à enlever peuvent être traités par le présent procédé.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de purification d'acides gras consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter un composé pouvant réagir avec cette substance, grâce à quoi une réaction chimique s'effectue en formant un produit de réaction insoluble avec l'un desdits acide et cétone, et à séparer ledit produit.
2. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter un composé pouvant réagir avec cette substance, grâce à quoi une réaction chimique s'effectue en formant un produit de réaction insoluble avec ledit acide, et à séparer ledit produit de la cétone.
3. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter un composé pouvant réagir avec ladite substance, grâce à quoi une réaction chimique's'effectue en formant un produit de réaction insoluble avec lesdites cétones, et à séparer ledit produit dudit acide gras.
4. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter une solution d'une base pour former un savon avec ledit acide, à laisser-le mélange se séparer en deux couches, et à enlever le savon desdites cétones.
5. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter une solution aqueuse d'un alcali caustique pour former un savon avec ledit acide, à laisser le mélange se séparer en deux couches, et à enle- ver le savon desdites cétones.
6. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones; à lui ajouter une solution aqueuse d'une base organique pour former un savon avec ledit acide, à laisser le mélange se séparer en deux couches, et à enle- ver le savon desdites cétones.
7. Procédé de purification d'acides gras, consistant à prévoir un acide gras sensiblement insoluble dans l'eau et contenant des cétones, à lui ajouter une solution d'une base pour former un savon avec ledit acide, à agiter le mélange et à chauffer jusqu'à 60 -80 C, ensuite à laisser le mélange se séparer en deux couches, et à enlever le savon desdites cétones.
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PROCESS FOR REMOVING KETONES OF FATTY ACIDS.
The present invention relates to the purification of fatty acids, more especially waste or spent acids which have been recovered from esterification reactions by vaporization of these acids from the reaction vessel.
Currently it is common practice to esterify fatty acids, such as those present in the form of glycerides, in animal and vegetable oils, in esterification vessels in order to produce esters intended for use. in the industrial and edible fields. During such treatment which is carried out at relatively high temperatures, fatty acid vapors occur and are condensed outside the reaction vessel. Condensed fatty acids are quite impure, often dark in color and have unpleasant odors.
The unpleasant impurities consist mainly of ketones, some of which can be formed under the conditions of esterification. Such acids usually cannot be reused as such, are of relatively low value, and in fact constitute waste material. It has been proposed to refine the acids by fractional distillation under special conditions but the operation. is not satisfactory. Impurities are only partially removed and it is difficult to prevent redistilled acids from staining during distillation. In addition, the operation is expensive, because of both the need for complicated installation and the necessary supervision when carrying out the distillation.
Such a process results in very significant losses of fatty acids.
The present invention aims and is designed to overcome the difficulties and disadvantages inherent in the prior art, one of the objects of the invention being to provide a process for the treatment of fatty acids.
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impure containing ketones which process is simple and highly efficient for the removal of the various impurities including said ketones.
Another object of the present invention is to provide a process for refining such impure fatty acids, which avoids any distillation phase, which requires only a simple, inexpensive installation and in which the cost of setting up. work is low and material losses are practically negligible.
Still another object of the present invention is to provide a single phase treatment, in which a direct reaction occurs with one of the components, whereby said component is automatically separated from the other and can be easily removed. to complete the purification of fatty acids.
In the practice of the invention there is provided a fatty acid or a mixture of fatty acids which are substantially insoluble in water. Usually, such acids have at least 6 carbon atoms and can have up to 22. Such fatty acids are the by-product of an esterification reaction carried out at elevated temperatures; and contain ketones, said ketones rendering fatty acids unusable directly in many fields. Such fatty acids can be obtained by starting from the reconstitution of coconut type glyceride oils in which lower fatty acids are displaced by higher fatty acids and are removed by volatilization.
Impure fatty acids are treated with a compound which is able to react with either of the constituents, namely, either fatty acid or ketone, to form a reaction product which is insoluble in water. the other constituent of the impure fatty acid. As a result, direct separation takes place and, if the reaction product is a liquid or a solution, two layers are formed on standing. The separation of these layers can be achieved by the usual well known methods.
The invention provides two types of reaction, in one of which the fatty acid is reacted to form a water soluble compound, such as soap. Different bases usually in solution in water are used for the reaction. This is forced to occur with the application of heat, although generally below the boiling point of water. After the completion of the reaction, the mixture is allowed to settle into two layers, one of which is an aqueous soap solution and the other consists of ketones and other impurities. In another type of reaction, a substance is introduced into the impure fatty acids which combines with the ketones to form a product which is insoluble in fatty acids. Such a substance can be inorganic, such as acid sulfites, or it can be organic in nature.
The products of this type of reaction are generally regarded as adducts, some of them being crystalline so that they precipitate out of the fatty acids, leaving them pure.
The following examples are particular cases of the treatment of the invention: Example 1 -
Impure fatty acids of the type described above, consisting mainly of fatty acids having 6.8 and 10 carbon atoms, are placed in a suitable reaction vessel, such as a cauldron equipped with a stirrer and means. for its heating. An 8% aqueous solution of caustic soda is added to the fatty acids during stirring, the amount thus added being sufficient to give a soapy solution, after all the fatty acids have been saponified, of a titer of. about 20 to 30%. It is highly
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It is desirable that the resulting soap solution not be too concentrated otherwise the mass becomes quite viscous and the refining is incomplete.
The soapy solution should not be too diluted as it is too bulky to handle properly and difficulties are encountered at a final stage in acid recovery. fat, of this solution,
While stirring the mixture ,. the temperature is raised to 60 -80 C and the reaction is allowed to proceed for a period of one to two hours in order to convert the fatty acids into a soap. While the temperature is maintained high, the stirring is stopped and the reaction mass is allowed to settle for several hours. Two layers form, the upper oily layer containing the impurities and the lower layer consisting of the soapy solution.
The top layer is removed and recovered. The lower soap layer is treated with an acid, such as sulfuric acid, in an amount sufficient to combine with all of the sodium present in the soap. This releases the free fatty acids which can be recovered in the usual way.
Example 2.
To the impure fatty acids a certain amount of triethanolamine is added calculated to be sufficient for its combination with all the fatty acids in the starting material. The mixture is stirred and heated to about 45 ° C. After about 15 minutes, water is added to the reaction mass and stirring and heating is continued for about 1 hour. The amount of water added is sufficient so that the triethanolamine soap formed during the reaction is at a concentration of 20 to 30%.
The reaction being thus complete, the stirrer is stopped, the temperature is reduced to about room temperature and the mass is allowed to settle for several hours. The constituents separate into two layers, the lower aqueous layer consisting of the soap, and the upper layer comprising the impurities. The latter are removed by decantation and the soapy solution is acidified to recover the free fatty acids.
There are many advantages inherent in the present invention.
The process is simple and highly efficient so that there is a recovery of both fatty acids and ketones with virtually negligible losses. The fatty acids thus obtained are sufficiently pure so that they can be used in the fields of edibles, such as, for example, in the manufacture of hard butter. Their color is pale and they can be used in industrial fields, such as in the manufacture of plasticizing esters for synthetic resins. In the latter use, the plasticizer shows less volatile loss and is more completely colorless.
Refined fatty acids are practically in color like water and this is highly desirable in practice for use in various chemical reactions. Installation is simple and inexpensive. The treatment can be carried out by a relatively unskilled labor force and consists of only one phase, which is very economical.
Although the invention has been described by giving several particular embodiments thereof, the examples are intended to illustrate the invention and not to limit it, since many variations in detail can be made within the spirit of the invention. . For example, instead of caustic soda, it is possible to use other alkalis such as potassium or ammonium hydroxides, or bicarbonates or carbonates of the alkali metals. The base used can be organic in nature and can consist of aromatic amino compounds, compounds
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cyclic nitrogen to aliphatic amines. The treatment conditions can be changed within certain limits; thus, for example, the concentrations of the solutions may be different from those given as a special case.
Other temperatures may be applied and the time factors may vary significantly. Other treatments can be carried out, such as a bleaching operation after recovery of fatty acids or filtration through soil or the like.
Other reagents which can combine with ketons can be used, such as, for example, other acidic alkali metal sulfites. The impure acids treated by the present process need not necessarily be from animal or vegetable oils, but all carboxy acids from any sources and containing ketones to be removed can be treated by the present process.
CLAIMS.
1. Process for the purification of fatty acids comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto a compound capable of reacting with this substance, whereby a chemical reaction is carried out forming a product. insoluble reaction with one of said acid and ketone, and separating said product.
2. Process for the purification of fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto a compound capable of reacting with this substance, whereby a chemical reaction takes place forming a insoluble reaction product with said acid, and separating said product from the ketone.
3. Process for the purification of fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto a compound capable of reacting with said substance, whereby a chemical reaction is carried out forming a product. insoluble reaction with said ketones, and separating said product from said fatty acid.
4. A method of purifying fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto a solution of a base to form a soap with said acid, allowing the mixture to settle. separate into two layers, and remove the soap from said ketones.
5. A method of purifying fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto an aqueous solution of a caustic alkali to form a soap with said acid, leaving the mixture separating into two layers, and removing the soap from said ketones.
6. A method of purifying fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones; adding thereto an aqueous solution of an organic base to form a soap with said acid, allowing the mixture to separate into two layers, and removing the soap from said ketones.
7. A method of purifying fatty acids, comprising providing a fatty acid substantially insoluble in water and containing ketones, adding thereto a solution of a base to form a soap with said acid, stirring the mixture and heat to 60 -80 C, then allow the mixture to separate into two layers, and remove the soap from said ketones.
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