CH313773A - Verfahren zur Umformung von nicht zu Nahrungszwecken dienenden Glyceridölen oder -fetten - Google Patents

Description

  Verfahren zur Umformung von nicht zu Nahrungszwecken dienenden     Glyceridölen    oder -fetten    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Umformung von nicht zu Nah  rungszwecken dienenden     Glyceridölen    oder  -fetten. Diese bestehen bekanntlich aus einer  Mischung von     Glyceriden    verschiedener Fett  säuren. Gewöhnlich enthalten derartige     Gly-          ceride    Fettsäuren mit 6-18 Kohlenstoff  atomen.  



  In einer amerikanischen Patentschrift wird  bereits ein Verfahren zur     Umformung    solcher  Öle beschrieben, nach welchem man die Öle  mit höheren Fettsäuren behandelt. Dabei wer  den die im Öl enthaltenen niedrigeren Fett  säuren durch höhere Fettsäuren ersetzt. Diese  Methode gestattet es, die Eigenschaften der  Öle in weiten Grenzen zu ändern. Dabei setzen  sich die höheren Fettsäuren beim Ersatz der  niedrigeren Fettsäuren jedoch nicht vollstän  dig mit dem Öl um. Es ist daher nach be  endeter Reaktion erforderlich, die noch vor  handenen freien Fettsäuren durch einen be  sonderen     Destillationsprozess    zu entfernen.

   Da  die Reaktionsgeschwindigkeit gegen Ende der  Reaktion abnimmt, so wird gewöhnlich     eine     erheblich längere Zeit für die Durchführung  des Verfahrens benötigt. Diese längere Reak  tionsdauer, bei der notwendigerweise bei er  höhter Temperatur gearbeitet wird, führt  leicht zu     Zersetzungen    und zur Bildung ge  färbter Nebenprodukte, die ihrerseits wie  derum die Bildung eines gefärbten Endpro  duktes bewirken.

      Es wurde nun gefunden; dass sich diese  Schwierigkeiten und Nachteile     überwinden     lassen und     dass        insbesondere    die Notwendig  keit, die Mischung der nicht in Reaktion ge  tretenen Fettsäuren     abzudestillieren,    in Fort  fall kommt, wenn erfindungsgemäss die Um  formung in der Weise durchgeführt wird, dass  das Öl oder Fett mit mindestens einer höheren  Fettsäure in einer Menge, die diejenige über  steigt, die zum Ersatz der     niedrigeren.        Fett--          säur    en des Ausgangsmaterials benötigt wird,  gemischt wird und die Mischung auf eine  Temperatur, bei der die im:

   Ausgangsmaterial  enthaltenen niedrigeren Fettsäuren minde  stens teilweise durch die zugesetzte höhere  Fettsäure ersetzt und aus dem Reaktionsge  misch entfernt werden, erhitzt wird, worauf  Glycerin zum     Umesterungsprodukt    hinzuge  setzt und die Mischung zur     Veresteiuig    der  im     Reaktionsgemisch    vorhandenen freien Fett  säuren mit dem Glycerin weiterhin erhitzt.  wird.  



  Auf diese Weise kann das Verfahren so  gesteuert werden, dass Endprodukte mit vor  bestimmten     charakteristischen    Eigenschaften  und Kennzahlen erhalten werden.  



  Als Ausgangsmaterial für das erfindungs  gemässe Verfahren dient     zweckmässig    ein     Gly-          eeridöl    von der Art des     Kokosnussöls,    das heisst  ein Öl, das einen erheblichen Gehalt an relativ  niederen Fettsäuren mit 6, 8 und 10 Kohlen  stoffatomen aufweist. Solche Öle sind gewöhn-      lieh     flüssig    oder zumindest halbflüssig und  können in dieser Form nicht in ein festes  Fett     umgewandelt    werden. Die     Verfahrens-          prodi-Lkte        des    vorliegenden Verfahrens da  gegen lassen sich in erheblichem Umfang z. B.

    in der pharmazeutischen und kosmetischen  Industrie zur Herstellung von Salben, Cremen  und dergleichen, in der Kunststoff- und  Kautschukindustrie als Weichmacher, generell  als Schmiermittel, für die Herstellung spe  zieller Seifen und     Reinigungsprodukte,    für  die Herstellung von     Einulgatoren    des     Mono-          und        Diglyceridtyps    und für zahlreiche andere  technische Zwecke verwenden.  



  Bei der Durchführung des beschriebenen  Verfahrens kann man z. B. so vorgehen, dass  man ein derartiges Öl, insbesondere die am  besten bekannten     Babassu-,    Palmkern- und       Kokosnussöle,    mit einer höheren Fettsäure  oder zweckmässiger mit einer Mischung höhe  rer Fettsäuren, die zwischen 12 und 18     Koh-          lenstoffatome    aufweisen, mischt.

   Die Mischung  wird dann auf die Reaktionstemperatur,     ge-          wöhnlich    oberhalb 250  C, erhitzt, wobei die       niedrigeren.    Fettsäuren mindestens teilweise  ersetzt und     aus    der     Reaktionsmischung    ent  fernt     (verdampft)    werden, während die zuge  setzten höheren Fettsäuren an ihrer Stelle     in     das Ausgangsmaterial eintreten. Die freige  setzten niedrigeren Fettsäuren werden aus der  Reaktionszone entfernt, wobei das     umgeformte     Öl zurückbleibt.

   Dabei     wird    ein     Übersehuss    an  höheren Fettsäuren über die zum Ersatz der  niedrigeren Fettsäuren erforderlichen Menge  verwendet. Es ist daher gegen Ende des Um  formungsprozesses ein     überschuss    an freier  Fettsäure vorhanden. Man fügt nun     zum          Reaktionsgemisch    eine entsprechende Menge  an Glycerin hinzu, um die vorhandenen freien  Fettsäuren     zli        binden,    und erhitzt die Mi  schung, wobei     Veresterung    stattfindet. Man  erhält dabei ein neutrales oder gegebenenfalls  ein schwach saures Produkt.  



  In manchen Fällen hat es sich als vorteil  haft erwiesen, die     Veresterung    mit Glycerin  in zwei Stufen durchzuführen. In diesem Fall  wird in der ersten Stufe nur ein Teil des zur       vollständigen        Veresterimg    der , vorhandenen    freien Fettsäuren erforderlichen Glycerins       zugesetzt.    Erst wenn     dieses    Glyzerin völ  lig reagiert hat, wird der noch notwendige  Rest an Glycerin hinzugefügt und die     Ver-          esterung    zu Ende geführt. Die Reaktionstem  peratur wird gewöhnlich bei etwa 260  C ge  halten. Zufriedenstellende Resultate werden  in einem Temperaturbereich von 250-270  C  erhalten.  



  Zweckmässig setzt man ein Metalloxyd, wie  Zinkoxyd oder     Borsä.ire,    als Katalysator  hinzu. Dadurch wird die Reaktion beschleu  nigt, ohne dass höhere Temperaturen erfor  derlich sind. Vorzugsweise wird die     Umeste-          rung    im Vakuum durchgeführt, da dadurch  eine wirkungsvollere Entfernung der niedri  geren Fettsäuren im Augenblick ihrer Ab  spaltung und Verdampfung     bewirkt    und so  die Reaktion erheblich beschleunigt wird.  Während der     Veresterung    dagegen arbeitet  man vorzugsweise in     Kohlensäureatmosphäre     und zunächst bei gewöhnlichem Druck     und     vermindert     dann    erst allmählich den Druck.  



  Das     erfindungsgemässe        Verfahren    weist  eine Reihe von Vorteilen auf. Zunächst einmal  ist es nicht     notwendig,    verhältnismässig grosse  Mengen an nicht umgesetzten Fettsäuren nach  der     Umformung    zu entfernen. Dadurch wird  das ganze Verfahren wesentlich vereinfacht.  und seine Kosten erheblich herabgesetzt. Man  kann auch eine grössere Menge an höheren  Fettsäuren zur     Umformiuig    verwenden, wo  durch ein wesentlich höherer     Umformungs-          grad    erzielt wird. Man kann so ein härteres  Fett gewinnen, als dies nach den bisherigen  Verfahren möglich war.

   Ferner     kann    man  höhere     Fettsäurefraktionen    zur Umformung       verwenden,    die beträchtliche Anteile an niedri  geren Fettsäuren enthalten. Trotzdem geht  die Umformung glatt     und    wirksam vor sich,  wobei jede     gewünschte    Menge- an niedrigeren  Fettsäuren entfernt werden kann und man  es somit in der Hand hat, die Eigenschaften  des     Endproduktes    weitgehend     vorauszube-          stimmen.    Durch die anschliessende     Vereste-          rung    der überschüssigen Fettsäuren wird die  Notwendigkeit,

   das     Reaktionsgemisch    destil  lieren zu müssen, ausgeschaltet. Damit wird      aber auch eine     Zersetzung        untl    Verfärbung  des umgeformten Produktes vermieden.  Ausserdem kann man glatter und bei erheb  lich niedrigeren Temperaturen, als dies bei  den bisher bekannten Verfahren möglich war,  arbeiten, wodurch die Gefahr einer Verfär  bung noch weiter zurückgedrängt wird. Das  hier beschriebene     Zweistufenverfahren    ist  insofern auch von Vorteil, als es eine bessere  Kontrolle des ganzen Prozesses gestattet.  



       Beispiel   <I>1</I>  950 Gewichtsteile     Babässuöl    und 510 Ge  wichtsteile einer Mischung von höheren Fett  säuren     werden.    miteinander gemischt. Die       Fettsäuremischung    besteht zu etwa<B>7204</B> aus       Laurinsäure    und     Myristinsäure,    zu etwa       24,5    0/0 aus     Palmitinsäure,    Ölsäure und       Stearinsäure,    und zu etwa 3,5 0/n aus     Capryl-          säure-    und     Caprinsäure.     



  Die Mischung wird auf eine Temperatur  zwischen 252 und 263  C erhitzt. Der Reak  tionskessel ist mit einer     Fraktionierkolonne     versehen. Zu Beginn der     Umsetzung    wird  unter einem Druck von etwa 140 mm Queck  silber gearbeitet. Das Vakuum     wird    dann lang  sam während der     Umsetzung    erhöht, bis der  Druck gegen Erde der Reaktion etwa 80 mm  beträgt.

   Während des Umformungsprozesses  werden die aus dem     Babassuöl    abgespaltenen  niedrigeren     Fettsäuren        und    auch die in dem       zugesetzten        Fettsäuregemisch    enthaltenen  niedrigeren Fettsäuren verdampft und durch  die     Fraktionierkolonne    geleitet. Etwa mut  destillierte höhere Fettsäuren werden darin  kondensiert und in die Reaktionszone zurück  geführt.  



  Das erhaltene     Umesterungsprodukt    hat  einen Gehalt an freier Fettsäure von 29 0/a.       Zu        ihm        werden        40        Teile        95-98        %iges        Glyce-          rin    hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wird  dann bei gewöhnlichem Druck unter Durch  leiten eines     Kohlensäurestromes    auf eine Tem  peratur zwischen 245 und 265  C erhitzt. Nach  etwa 11/2 Stunden wird der Druck auf 125 mm  herabgesetzt und dieser allmählich während  der restlichen Reaktionsdauer von einer  Stunde weiter vermindert.

   Das so gewonnene    Produkt hat einen Gehalt an freier Fettsäure  von 9 0/0. Zu ihm werden weiter 13 Teile was  serfreies     .Glycerin        hinzugesetzt.    Die Mischung  wird dann erneut zunächst unter einem Druck  von 175 mm erhitzt. Im Verlauf der Reak  tion, die etwa 2 Stunden erfordert, wird dann  der Druck allmählich auf 30 mm herabgesetzt.  Das schliesslich erhaltene Endprodukt hat       einen        Gehalt        an        freier        Fettsäure        von        4,5        %     und wird in üblicher Weise mit     Ätznatron    ge  reinigt.

   Es kann dann zu einer Masse butter  ähnlicher Konsistenz mit einem     Erweichungs-          punkt    von etwa 28  C hydriert werden.  



  <I>Beispiel 2</I>  950 Teile     Kokosnussöl,    510 Teile einer Mi  schung höherer Fettsäuren und 4 Teile Zink  oxyd werden in ein Reaktionsgefäss gegeben.  Die     Fettsäuremischung    entspricht in ihrer       Zusammensetzung    der in -Beispiel 1 angege  benen. Das Reaktionsgefäss ist mit einer     Frak-          tionierkolonne    versehen. Die Mischung wird  dann auf .eine Temperatur zwischen 253 und  263  C erhitzt. Das.     Reaktionsgefäss    wird zu  Beginn der Umformung bis auf einen Druck  von 125 mm evakuiert und dieser im Verlauf  der Umformung bis auf 90     mni    herabgesetzt.  Die gesamte Reaktionsdauer beträgt etwa  8 Stunden.  



  Der Gehalt des     umgeesterten        Öls.an    freier  Fettsäure beträgt 210/0. Es werden nunmehr       30        Teile        95-98        %iges        Glycerin        hinzugesetzt.     Das Reaktionsgefäss wird mit einem Rück  flusskühler versehen und die Reaktions  mischung auf eine Temperatur zwischen 243  und 262  C erhitzt. Die     Veresterung    wird im       Vakuum    durchgeführt, und zwar wird der  Druck von     anfänglich    360 mm bis auf 40 mm  gegen Ende der     Veresterung    herabgesetzt.

   Die       Reaktionsdauer    beträgt etwa 31/2 Stunden.  



  Der Gehalt des -teilweise veresterten Reak  tionsproduktes an freier Fettsäure beträgt  etwa 8 0/0. Zur Vervollständigung der     Ver-          esterung    werden weitere 12 Teile Glycerin  hinzugesetzt. Die     Reaktionsmischung    wird  unter     Rückfluss    auf eine Temperatur     zwi     sehen 245 und 268  C erhitzt, wobei der Druck  zu Beginn der Reaktion 360 mm beträgt und      gegen Ende der Reaktion auf 12 mm herab  gesetzt wird. Zum Schluss wird der     Rückfluss-          kühler    abgeschaltet.

   Die gesamte Reaktions  dauer dieser     zweiten        Veresterungsstufe    be  trägt etwa 21/4     Stunden.    Das Endprodukt hat  einen Gehalt an freier Fettsäure von etwa 4010.  Der     Umformungsgrad,    das heisst die Entfer  nung der Fettsäuren mit 6, 8 und 10 Kohlen  stoffatomen     aus    dem     Kokosnussöl    sowie aus  der zugesetzten     Fettsäuremischung    beträgt  etwa 93 0/0.  



  Das Endprodukt kann in üblicher Weise  gereinigt und weiterverarbeitet werden. Beim  Hydrieren erhält man ein Produkt butter  ähnlicher Konsistenz mit einem     Erweichungs-          punkt    von etwa 33,5  C.  



       Beispiel   <I>3</I>  950 Gewichtsteile     Babassuöl    und 510 Ge  wichtsteile einer Mischung von Fettsäuren,       die        zu        etwa        72        %        aus        Laurinsäure        und        Myri-          stinsäure,    zu etwa 24,5 0/a aus     Palmitinsäure,

            Stearinsäure        und        Ölsäure        und        zu        etwa        3,5        %     aus     Caprinsäure    und     Caprylsäure    besteht,  werden mit 7 Gewichtsteilen Zinkoxyd als  Katalysator in einem Reaktionsgefäss, das mit  einer     Fraktionierkolonne    .versehen ist, auf.       eine    Temperatur zwischen 256 und 262  C er  hitzt. Zu Beginn der Reaktion beträgt der  Druck 140 min; er wird allmählich bis zum  Ende der Reaktion     auf    105 mm herabgesetzt.

    Die Dauer der Erhitzung beträgt etwa 12  Stunden.  



  Das - erhaltene     Umesterungsprodukt    hat       einen        Gehalt        an        freier        Fettsäure        von        20,5        %.     Es     wird    mit 30 Gewichtsteilen Glycerin ver  setzt und im     Kohlensäurestrom    bei Atmosphä  rendruck auf eine Temperatur zwischen 255  und 267  C erhitzt. Nach etwa 3 Stunden wird  die Reaktionsmischung unter Vakuum gesetzt  und der- Druck allmählich. bis zum Ende der  Reaktion auf 25 mm herabgesetzt.

   Die     Ver-          esterung    ist nach etwa 6 Stunden beendet.  Der Gehalt des Endproduktes an freier Fett  säure beträgt 5 0/0. Es kann in üblicher Weise  gereinigt und hydriert werden, wobei ein Fett  mit einem     Erweichungspunkt    von etwa 33  C  erhalten wird.    <I>Beispiel 4</I>  650 Gewichtsteile     Palmkernöl,    290 Gewichts  teile einer Mischung von     Stearinsäure    und       Palmitinsäure    und 12 Gewichtsteile Borsäure  werden miteinander vermischt und in ein  Reaktionsgefäss, das mit einer     Fraktionier-          kolonne    versehen ist, gegeben.

   Die Reaktions  mischung wird unter einem Druck von  200 mm auf eine Temperatur von etwa 270  C  erhitzt. Die die     Fraktionierkolonne    passieren  den Dämpfe haben eine Temperatur von 180  bis 185  C. Nach 5 Stunden wird der Druck  auf 90 mm herabgesetzt     und    die Reaktion  unterbrochen, sobald der Gehalt an freier       Fettsäure        auf        20-21%        gefallen        ist.     



       Dann    setzt man der     Reaktionsmischung     so viel     Glyzerin    zu, als zur     Veresterung    der  freien Fettsäuren bis auf einen Gehalt von  6     %.        benötigt        wird.        Die        Reaktionsmischung     wird darauf bei einer Temperatur von 260  C  unter     Rückfluss    erhitzt, wobei die Tempera  tur des     Rückflusskühlers    so eingestellt     wird,     dass das verdampfte Glycerin wieder in das  Reaktionsgefäss zurückfliesst,

       wärend    die ge  bildeten Wasserdämpfe entweichen können.  Zunächst lässt man die     Veresterung    unter  einem Druck von 200 mm vor sich gehen, der  allmählich auf 15-20 mm herabgesetzt wird.  Bei diesem Druck wird das Erhitzen.     fortge-          setzt,        bis        der        Gehalt        an        freier        Fettsäure    6     %     beträgt.

   Der     Rückflusskühler    wird dann aus  geschaltet und eine     Wasserdampfdestillation     angeschlossen, bis der Gehalt an freier     Fett-          säure        auf        4%        herabgesetzt        ist.        Das        erhaltene     Endprodukt wird in üblicher Weise gereinigt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Umformung von nicht zu Nahrungszwecken dienenden Glyceridölen und -fetten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öl oder Fett mit mindestens einer höheren Fett säure in einer Menge, die diejenige übersteigt, die zum Ersatz der niedrigeren Fettsäuren des Ausgangsmaterials benötigt wird, gemischt wird und die Mischung auf eine Temperatur, bei der die im Ausgangsmaterial enthaltenen niedrigeren Fettsäuren mindestens teilweise durch die zugesetzte höhere Fettsäure ersetzt und aus dem Reaktionsgemisch entfernt wer den, erhitzt wird,

   worauf Glycerin zum Um- esterungsprodukt hinzugesetzt und die Mi schung zur Veresterung der im Reaktionsge- misch vorhandenen freien Fettsäuren mit dem Glycerin weiterhin erhitzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man ein Ausgangs material verwendet, dessen Fettsäuren 6-18 Kohlenstoffatome enthalten, und dass die zu besetzte höhere Fettsäure 12-18 Kohlenstoff atome enthält. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Ersatz der niedrigeren durch die höheren Fettsäuren bei einer Temperatur von 250-270 C im Vakuum durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Veresterung der freien Fettsäurenl.m Umesterungsprodukt mit Glycerin bei einer Temperatur von 250 bis 270 C- zumindest teilweise im Vakuum durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Umformung in Gegenwart von Zinkoxyd als Katalysator durchgeführt wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Veresterung des Umesterungsproduktes mit Glycerin in zwei Stufen erfolgt, wobei zunächst ein Teil des zur Veresterung erforderlichen Glycerins dem Umesterungsprodukt zugesetzt und damit zwecks Veresterung erhitzt wird, worauf dann eine weitere Menge an Glycerin zugesetzt und ebenfalls damit zwecks Veresterung erhitzt wird.