Verfahren zur Gewinnung von reinen Fettsäuren oder Fettsäuregemischen aus fettsäurehaltigen Rohmaterialien Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von reinen Fettsäuren oder Fettsäuregemisclren aus fett säurehaltigen Rohmaterialien. Bekanntlich ;-erden Fettsäuren enthaltende Materialien irn all-,emeinen mit Hilfe von eingespritztem Wasserdampf destilliert.
Diese Arbeitsmethode gestattet eine Herabsetzung des Siedepunktes, so dass sebon ein Vakuum von 3-l0 Torr ge nügt. Ein weiterer Vorteil der Wasserdampf- destillation besteht darin, dass das Destilla- tionsgul durch den Wasserdampf in heftiger ständiger Bewegung- gehalten wird, wobei es g@@lin,@t, durch fraktionierte Destillation. bei @;
eleher zuerst die sehleeht riechenden Begleit stoffe, u. a. die niederen Fettsäuren über gehen, ein von diesen Geruchsträgern weit gellend befreites Destillat zu erhalten. Ein erlieblieher Nachteil der Wasserdampfdestil- lation ist das grosse Dampfvolumen, welches aus der Destillierblase abgesaugt und nach- her für Kondensator verflüssigt werden muss.
Das grosse zusätzliche Dampfvolumen des Wassers bedingt, dass die Destillierblase sehr gr-ol.; chmensioniert .-erden muss, damit die Dampfgeschwindigkeit niedrig gehalten wer- den kann und kein Polmut als Flüssigkeits tropfen mit dem Destillat mitgerissen wird.
Bei betriebsmässigem Arbeiten kann das erfor- clerliehe Vakuum nur entweder mit Hilfe von viel Treibdampf verbrauchenden Dampfejek- toren erreicht -erden, wobei zusätzlich Dampf kondensiert werden muss, oder aber unter An- Wendung einer Kälteanlage mit dadurch er höhtem Energiebedarf.
Eine andere Methode zur Gewinnung bzw. Reinigung von Fettsäuren besteht in der An wendung der sog. Trockendestillations- methode , bei welcher mit dem normalerweise zur Verfügung stehenden Kühlwasser die Ver flüssigung der Destillate auch bei einem Hoch vakuum von weniger als 1. Torr durchgeführt werden kann. Die Destillationstemperatur wird dabei unter diejenige gesenkt, welche bei der Wasserdampfdestillation noch wirtschaft lich erzielbar ist. Infolge dieser niedrigen Destillationstemperatur wird die Zersetzung und Polpmerisation der Fettsäuren vermieden.
Die Destillation geht sehr rasch von statten. Bei der trockenen Destillation muss nur mit der für die Aufheizung und die Destillation der Fettsäuren nötigen Wärmemenge und mit dem für ihre Kondensation erforderlichen Kühl- wasserarafwand gerechnet werden, wodurch das Verfahren wirtschaftlicher als die Methode der Wasserdampfdüstillation gestaltet wird.
Trotz den besonderen Vorteilen, welche die trockene Destillation von Fettsäuregemischen bietet., konnte bis anhin keine befriedigende Qualität der Destillate erhalten werden. Der Grund liegt darin, dass es durch die Trocken destillation allein nicht gelingt, die geruchs tragenden niederen Fettsäuren abzutrennen, da dies nur mittels überhitztem Wasserdampf möglich ist.
Um die im nicht flüchtigen Rück stand verbliebenen Fettsäureanteile austreiben zu können, müsste die Charge überdies lange in der Base verbleiben, wodurch Zersetzung und Polvmerisation des Rückstandes eintreten würde.
Es wurde nun ein Verfahren zur Gewin nung von reinen Fettsäuren oder Fettsäure- gemischen ans fettsäurehaltigen Rohmateria lien gefunden, welches sowohl die Vorteile der ;Vasserdampfdestillation als auch diejenigen der trockenen Destillation aufweist, ohne jedoch deren Naeliteile zu übernebinen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass das fettsäurehal tige Produkt in beliebiger Reihenfolge min destens einmal einer Wasserdampfdestillation und mindestens einmal einer Trockendestilla tion unterworfen wird.
Unter Trocli:enelestillation sei im Naeli- folgenden eine Destillation verstanden, welche in Abwesenheit von Wasser bzw. Wasserdampf erfolgt.
Man kann wahlweise als erste Arbeitsstufe die Wasserdampfdestillation und als zweite Arbeitsstufe die Trockendestillation oder vice versa zur Anwendung bringen. Ferner kann n@an vorerst durch Wasserdampfdestillation eine oder mehrere Fettsäurefraktionen ab destillieren und hierauf eine oder mehrere Fraktionen durch Trockendestillation oder vice versa sammeln.
Schliesslich kann man auch nur eine Fraktion oder aber mehrere Fraktionen durch Wasserdampfdestillation ab sondern, hernach eine oder mehrere Fraktio nen dureli Trockendestillation und hierauf wiederum eine oder mehrere Fraktionen durch Wasserdampfdestillation gewinnen, wobei diese wechselweise Behandlung des zu destil lierenden Gutes in beliebiger Weise fortge setzt werden kann.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird man wie folgt vorgehen: Das fettsäurehaltige Material wird in einer ersten Arbeitsstufe mittels überhitzten Wasserdampfs im Vakuum von den niedrig siedenden Fettsäuren und andern Geruchs trägern befreit, wodurch Desodorisierung statt findet.
In einer nachfolgenden Stufe wird die Hauptmenge an Fettsäuren ohne Hilfe von Wasserdampf in höherem Vakuum abdestil- liert. Die trockene Destillation wird vorzugs- leise nietet bis auf einen fettsäure freien Destillationsrüekstand durchgeführt. Die im Rückstand noch vorhandene Fettsäure bzw. Fettsäuren -erden in einer dritten Stufe mit Wasserdampf im Val@nui)i gewonnen.
Der cyleielizeitig a15 Um wälz- und Rührmittel die nende Wasserdampf bewirkt ein verhältnis- niässi;- schnelles und schonendes I berdestillie- ren des grössten Teils der Fettsäuren aus cleni Rüelzstand.
Wird in der soeben beschriebenen Weise gearbeitet, so wird der Hauptanteil der im ,'1lisgangsinatei@ial vorhandenen. destillier baren Fettsäuren in höchster Qualität erbal ten, wobei die Qualität der Fraktionen der Wasserclampfdestillation den Erzeugnissen, welche nach den bisher bekannten Verfahren gewonnen wurden, --gleiehwertig sind. Ausser dem wird ein 1Vlaximu ni an Destillat erzielt.
Das erfindungsgenA.sse Verfahren eignet sieh für die mannigfaltigsten Zwecke. So kann es beispielsweise für die Isoliei,ung@ einzelner Fettsäuren aus, einen) Fettsäure-eniiscli Ver wendung finden, indem die Einspritzdampf- menge das Vakuum, die Durehlaufgeschwin- digkeit sowie die Ten)peratur in den verschie denen Stufen derart gewählt -erden, class sich im Vorlauf die leichter fliiehtigen,
im Mittel lauf jene Fettsäure bzw. jenes Pettsäure- gemiscli, die man zu isolieren wünscht, und in) Rückstand der Vakuumdestillation die schwe rer flüelitigen Fettsäuren befinden. Es kann, wie bereits angedeutet, wurde, die Stufe der Trockendestillation aueli für eine fraktionierte Destillation ausgebildet sein, indem die Trok- kendestillationsstufe mittels mehrerer hinter einander geschalteter Destillierblasen oder einer oder mehrerer Fraktionierkolonnen durchgeführt wird.
Die Fettsäuren können vegetabilischer, animalischer oder anderer Herkunft sein. Beispiel <I>1</I> <I>Versuch 1</I> Es werden 5 kg eines rohen, aus Talg gewonnenen fettsäurehaltigen Materials zuerst während 30 Minuten und hierauf während weiteren 15 Minuten, somit während ins gesamt 45 Minuten, unter einem Dreck von 5 Torr mittels überhitzten Wasserdampfes fraktioniert destilliert.
Der Vorlauf weist eine gelbe Farbe und einen starken Geruch auf, @c-ährend innerhalb der letzten 15 Minuten ein farbloses Destillat von sehwachere Gerueli übergeht. Hernaeb wird die Wasserdampf- riestillation unterbrochen und das noch zu destillierende CTut während 65 Minuten einer Trockendestillation unter einem Druck von nur 0,3 Torr unterworfen, wobei 2,7 kg eines farblosen und geruchlosen, aus reiner Fett säure bzw. Fettsäuregemiseh bestehenden Destillates übergeht.
Hierauf wird die Trok- kendestillation wieder abgebrochen und der verbleibende Rückstand erneut während 25 Mi nuten unter einem Druck von 5 Torr der Wasserdampfdestillation unterworfen, wobei eine weitere Menge an farblosem und geruch losem, aus Fettsäuren bestehendem Destillat anfällt.
Der im Destillierkolben letztendlich zurückbleibende schwarze Rückstand enthält noch einen Gehalt von 11% freien Fettsäuren; dieser Rückstand kann gewünschtenfalls er neut abwechselnd einer fraktionierten Was serdampfdestillation und Trockendestillation unterworfen werden.
Nachstehend sei an Hand einer Tabelle das obige Beispiel zahlenmässig wiedergegeben.
EMI0003.0025
Zugeführte <SEP> Destillations- <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> Farbe <SEP> Geruch
<tb> Wasserdampfmenge <SEP> Druck <SEP> daver <SEP> Destillates <SEP> des <SEP> des
<tb> in <SEP> kg <SEP> in <SEP> Torr <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> in <SEP> kg <SEP> Destillates <SEP> Destillates
<tb> 1. <SEP> Fraktion <SEP> 0'13 <SEP> 5 <SEP> 30 <SEP> 0,28 <SEP> gelblich <SEP> stark
<tb> 0,09 <SEP> 5 <SEP> 15 <SEP> 0,30 <SEP> weiss <SEP> schwach
<tb> 2. <SEP> Fraktion <SEP> ohne <SEP> 0.3 <SEP> 65 <SEP> 2,72 <SEP> weiss <SEP> geruchlos
<tb> Wasserdampf
<tb> 3.
<SEP> Fraktion <SEP> 0,08 <SEP> 5 <SEP> 25 <SEP> 0,88 <SEP> weiss <SEP> geruchlos
<tb> Rückstand <SEP> 0,72 <SEP> schwarz
<tb> 0,30 <SEP> 135 <SEP> 4,90 <I>Versuch, 2</I> Zu Vergleiehszweeken werden. nachstehend die Zahlenwerte angegeben, welche mit dem gleichen 4nsgangsmaterial erzielt werden, wenn keine Trockendestillation des Destilla- tionsgutes eingeschaltet wird, das heisst wenn das fettsäurehaltige Material lediglich der Wasserdampfdestillation unterworfen wird.
EMI0003.0032
"Zugeführte <SEP> Destillations- <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> Farbe <SEP> Geruch
<tb> Wasserdampfmenge <SEP> Druck <SEP> dauer <SEP> Destillates <SEP> des <SEP> des
<tb> in <SEP> kg <SEP> in <SEP> Torr <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> in <SEP> kg <SEP> Destillates <SEP> Destillates
<tb> 1. <SEP> Fraktion <SEP> 0,13 <SEP> 5 <SEP> 45 <SEP> 0,62 <SEP> gelblich <SEP> stark
<tb> 2. <SEP> Fraldion <SEP> 0,05 <SEP> 5 <SEP> 16 <SEP> 0,46 <SEP> weiss <SEP> schwach
<tb> 3. <SEP> Fraktion <SEP> 0,22 <SEP> 5 <SEP> 83 <SEP> 2,35 <SEP> weiss <SEP> schwach
<tb> 4. <SEP> Fraktion <SEP> 0,10 <SEP> 5 <SEP> 31 <SEP> 0,67 <SEP> weiss <SEP> geruchlos
<tb> Rückstand <SEP> 0,71. <SEP> schwarz
<tb> 0,50 <SEP> 175 <SEP> 4,81 Der Riiekstand weist einen Gehalt von 11 1/o freien Fettsäuren auf.
<I>Versuch 3</I> Schliesslich wird das Resultat eines weite ren Parallelversuches nachstehend angeführt, bei welchem als Ausgangsmaterial das gleiche rohe Fett.säuregemisch wie im obigen Beispiel verwendet wird, wobei jedoch keine Wasser dampfdestillation erfolgt, sondern das rohe Fettsäuregemisch lediglieh einer fraktionier ten Troekendestillat.ion unterworfen wird.
EMI0004.0006
Destillations- <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> Farbe <SEP> Geruch
<tb> Druck <SEP> dauer <SEP> Destillates <SEP> des <SEP> des
<tb> in <SEP> Torr <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> in <SEP> kg <SEP> Destillates <SEP> Destillates
<tb> 1. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 15 <SEP> 0,32 <SEP> gelblich <SEP> stark
<tb> 2. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 10 <SEP> 0,68 <SEP> weiss <SEP> schwach
<tb> 3. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 20 <SEP> 1,03 <SEP> weiss <SEP> schwach
<tb> 4. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 35 <SEP> 1,10 <SEP> weiss <SEP> -,eruehlos
<tb> 5. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 40 <SEP> 1.,02 <SEP> weiss <SEP> brenzlig
<tb> Rüekstand <SEP> 0,76 <SEP> schwarz
<tb> 120 <SEP> 4,91.
Der Rückstand weist einen Gehalt von 17 % freien Fettsäuren auf.
Die Destillationser geb- nisse der obigen drei Versuche zeigen deutlich die Vorteile des erfindungsgemässen Verfah- rens (vgl. Versuch 1), bei welchem man 72% des Einsatzes in Form von weissem, geruch losem Destillat erhält, wogegen bei blosser Wasserdampfdestillation (vgl.
Versuch 2) nur 131/o und bei blosser Hoeh@#akuumdestilla- tion (vgl. Versuch 3) 22% des Einsatzes in Form von weissem, geruchlosem Destillat. er halten werden. Überdies ist die Destillations- dauer beim erfindungsgemässen Verfahren kürzer als bei blosser Wasserdampfdestillation;
auch ist der Gehalt an freien Fettsäuren im Rückstand kleiner als bei blosser Hoehvakuum- destillation. Die Destillationsdauer der Haupt fraktion ist beim erfindungsgemässen Verfah ren um t/3 kürzer als bei blosser Wasserdarnpf- destillation.
<I>Beispiel</I> Je 6 kg eines ans Coeosfett erhaltenen, fettsäurehaltigen Materials werden zur Ge- winnunu der Laurinsäure a.) der trockenen Hochvakuumdestillation und b) der kombinierten Trockendestillation und \Vasserdampfdestillation gemäss vorlie gender Erfindung unterworfen.
Die erhalte nen Resultate sind die folgenden:
EMI0004.0055
<I>a) <SEP> Blosse <SEP> fraktionierte <SEP> Hochvalcunindestillation</I>
<tb> Gewicht <SEP> des
<tb> Druck <SEP> Destillates <SEP> Säurezahl <SEP> des
<tb> in <SEP> Torr <SEP> in <SEP> kg <SEP> Destillates
<tb> 1. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 0,59 <SEP> 350
<tb> 2. <SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 0,89 <SEP> 303
<tb> 3.
<SEP> Fraktion <SEP> 0,3 <SEP> 2,20 <SEP> 270
<tb> Rückstand <SEP> 2,25 <SEP> enthält <SEP> 71% <SEP> freie
<tb> Fettsäuren
EMI0005.0001
<I>b) <SEP> Einmalige <SEP> Wasserdampfdestillation <SEP> und <SEP> anschliessende <SEP> fraktionierte <SEP> Trockendestillation</I>
<tb> (gemäss <SEP> vorliegender <SEP> Erfindung)
<tb> Zugeführte <SEP> Gewicht <SEP> des
<tb> Wasserdampfmenge <SEP> Druck <SEP> Destillates <SEP> Säurezahl <SEP> des
<tb> in <SEP> kg <SEP> in <SEP> Torr <SEP> in <SEP> kg <SEP> Destillates
<tb> 1. <SEP> Fraktion. <SEP> 0,25 <SEP> 5 <SEP> 0,61 <SEP> 325
<tb> 2. <SEP> Fraktion <SEP> ohne <SEP> Wasserdampf <SEP> 0,3 <SEP> 1,32 <SEP> 280
<tb> 3.
<SEP> Fraktion <SEP> ohne <SEP> Wasserdampf <SEP> 0,3 <SEP> 1,55 <SEP> 275
<tb> Rückstand <SEP> 2,40 <SEP> enthält <SEP> 73 <SEP> % <SEP> freie
<tb> Fettsäuren Die obigen Werte lassen ohne weiteres die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens erkennen, welche darin bestehen, dass mit Hilfe der Wasserdampfdestillation die leichter als die Laurinsäure flüchtigen Bestandteile der Coeosfettsäure vollständiger abgetrieben wor den sind, wodurch die eigentlichen Laurin- sänre-Frakaionen (z#gl. 2. und 3. Fraktion der letzten Tabelle) in reinerem Zustand anfallen.