CH348861A - Verfahren zur Umesterung von Fettsäureestern - Google Patents

Verfahren zur Umesterung von Fettsäureestern

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CH348861A
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William Holman George
Bently Laycock Thomas
Louis Wille Robert
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Procter & Gamble
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    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/10Ester interchange

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Description


      Verfahren        zur        Umesterung    von     Fettsäureestern       Die vorliegende Erfindung bezieht     sich    auf die       Umesterung    von     Fettsäureestern    in Gegenwart von       Alkalimetallhydroxyd.    Das Verfahren gemäss der Er  findung kann schubweise, kontinuierlich oder halb  kontinuierlich durchgeführt werden.    Es ist bekannt, dass bei     Umesterungen    durch Ver  wendung von     Alkalimetallhydroxyden    die Reaktion  katalysiert werden kann.

   Soweit der     Anmelderin    der  Stand der Technik bekannt ist, wurden jedoch bisher  die     Alkalimetallhydroxyde    direkt in     feinverteilter     fester Form, gewöhnlich als Suspensionen in einem       nichtwässrigen        inerten        Lösungsmittel,    wie z. B.     Xylol,          Toluol    oder     Kerosinfraktionen,    zugesetzt. Die Ver  wendung solcher Suspensionen ist- mindestens mit  zwei Nachteilen verbunden.

   Erstens muss das feste       Hydroxyd    in feine Partikel übergeführt werden, da  mit es bei der     Umesterung    die gewünschte kataly  tische Wirkung hervorbringt. Das feste     Hydroxyd     muss somit vor dem Vermischen mit dem Ester ge  mahlen oder in sonstiger Weise in eine pulverige  Form übergeführt werden. Zweitens stellt das     inerte     Lösungsmittel eine Fremdsubstanz dar, die, insbeson  dere im Fall von für     Genusszwecke        bestimmten    Pro  dukten, bei irgendeiner Verfahrensstufe vorzugsweise  entfernt werden sollte.

   Man kann natürlich die     Des-          odorisierung    in solcher Weise durchführen, dass dabei  das Lösungsmittel entfernt wird. Es ist jedoch schwie  rig, das Lösungsmittel in wirtschaftlicher Weise in  einer für die Wiederverwendung geeigneten Form  zurückzugewinnen. Die Verwendung eines Lösungs  mittels als     Dispersionsmedium    ist somit     gewöhnlich     mit Verlusten verbunden. Überdies bringt der Um  gang mit brennbaren Lösungsmitteln in industriellen  Betrieben die Gefahr von Feuersbrünsten und Ex  plosionen mit sich.

      Es war bisher nicht üblich, für die     Umesterung     von Estern     wässrige    Lösungen von     Alkalimetall-          hydroxyden    zu verwenden, da die     Hydroxyde    in  dieser Form mit den Estern reagieren bzw. diese  verseifen würden, wodurch das     Hydroxyd    verbraucht  und die Fähigkeit, die Reaktion in wirksamer Weise  zu katalysieren, verlieren würde.  



  Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung  ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine     wässrige     Lösung von     Alkalimetallhydroxyd    mit dem     Fetbsäure-          ester    vermischt und den Feuchtigkeitsgehalt des Ge  misches sofort auf weniger als 0,02 Gewichtspro  zent reduziert.  



  Im folgenden wird beschrieben, wie das Ver  fahren gemäss der vorliegenden Erfindung durchge  führt werden kann.  



  Ein Strom von     wässrigem        Alkalimetallhydroxyd     wird in für die Katalyse zweckentsprechender Menge  kontinuierlich in einen Strom des der     Umesterung     zu unterwerfenden     Estermaterials    eingeführt.

   Das  Gemisch von Ester und wässriger Lösung wird dann  rasch     einem    praktisch augenblicklichen     Trocknungs-          vorgang    unterworfen, bei welchem der Feuchtigkeits  gehalt des Gemisches auf     einen    unter 0,02 Gewichts  prozent liegenden Wert reduziert wird, d. h. auf einen  Wert, bei welchem das     Alkalimetallhydroxyd    (oder  die daraus gebildete katalytisch wirksame Substanz)  die     Umesterung        katalysiert,    bevor das     Hydroxyd     durch     Verseifung,    d. h. Umsetzung mit der Fettsub  stanz unter Bildung von Seife,     vollständig    verbraucht  ist.

   Unter der Voraussetzung, dass die Feuchtigkeit  vor dem vollständigen Verbrauch des     Hydroxyds    ent  fernt wird, kann man den Ester entweder vor oder  nach der Zugabe der     Hydroxydlösung    vorwärmen.  Bei der oben beschriebenen Arbeitsmethode wird das       Allcalimetallhydroxyd    gleichmässig im     Estermaterial              dispergiert,    und zwar bei einem Feuchtigkeitsgehalt,  der eine wirksame Katalyse der     Umestexungsreaktion     gewährleistet. Anschliessend kann mit der     Umeste-          rungsreaktion    begonnen werden.  



  In letzter Zeit haben     Umesterungsreaktionen    für  die     intramolekulare        Umlagerung    von Schweinefett  zwecks     Überführung    des letzteren in ein plastisches       Backfett    industrielle Bedeutung erlangt. Es recht  fertigt sich deshalb, das Verfahren gemäss der vor  liegenden Erfindung     in    seiner Anwendung auf die       Behandlung    von Schweinefett zu beschreiben.

   Es ist  jedoch zu bemerken, dass die auf der     Verwendung     von     wässrigen        Alkalimetallhydroxydlös.ungen    beruhen  den Vorteile auch bei Anwendung des erfindungs  gemässen Verfahrens auf andere     Estergemische,    z. B.  auf Talg, Palmöl,     Baumwollsamenöl,    Sojabohnenöl,       Kokosnussöl    usw., und Gemische dieser Substanzen,  erzielt werden können.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist in schemati  scher Darstellung eine Anlage gezeigt, die zur Durch  führung einer kontinuierlichen     Umesterung    von       Schweinefett    in der     flüssigen    Phase nach dem Ver  fahren gemäss der     vorliegenden    Erfindung bestimmt  ist.  



  Aus einem Vorratsbehälter 10     fliesst    geschmol  zenes Schweinefett mit     einer    zweckentsprechenden  Strömungsgeschwindigkeit in eine     Wärmeübertra-          gungsvorrichtuna    11, in welcher die Temperatur des  Schweinefetts mittels Dampf oder einem ähnlichen  Heizmedium erhöht wird, um die nachträgliche Ent  fernung von Feuchtigkeit zu erleichtern. Es wird       zweckmässigerweise    eine Temperatur von 149 bis  182 C verwendet, wenn eine     Vakuumtrockenappa-          ratur    zur Verwendung gelangt.  



  Das erhitzte Schweinefett wird dann durch die  Rohrleitung 12 in eine Trockenkammer 13 geleitet.  In den Strom des Schweinefetts wird an     einer    vor  dem Einlass der Rohrleitung 12     in    die Trockenkam  mer 13 befindlichen Stelle ein Strom von     wässriger          Alkalimetallhydroxydlösung    eingeführt, die aus dem  Vorratsbehälter 14 durch die Rohrleitung 15 zuge  führt und durch zweckentsprechende, nicht gezeigte  Dosierungsmittel dosiert wird. Für die     Durchmi-          schung    der sich vereinigenden Ströme vor dem Trock  nen kann eine mechanische Vorrichtung verwendet  werden.

   Eine angemessene     Dispergierung    des Na  triumhydroxyds wird     letztenends    ohne mechanisches  Rühren erzielt. Das     Hydroxyd    und das Schweinefett  können aber auch getrennt in geeignet dosierten Men  gen in die Trockenkammer 13 eingeführt werden.  



  In der Trockenkammer 13, die vorzugsweise un  ter Vakuum arbeitet, erfolgt eine praktisch augen  blickliche Verdampfung der Feuchtigkeit aus dem  Gemisch. Die Verdampfung der Feuchtigkeit ist von  einem     beträchtlichen    Fall der Temperatur des       Schweinefett-Katalysator-Gemisches    begleitet, sofern  nicht Mittel für den Ersatz der     Verdampfungswärme     der Feuchtigkeit vorgesehen sind. Es kann zweck  mässig sein, die Trockenoperation in zwei Stufen  durchzuführen, in welchem Fall ein Hilfswärmeaus-         tauscher    16 und eine     Hilfstrockenvorrichtung    17 vor  gesehen sein können.

   Bezüglich des Mechanismus und  der einzelnen Verfahrensmassnahmen für die Durch  führung der Trockenoperation bestehen keine ein  schränkenden Vorschriften. Es werden jedoch vor  zugsweise solche Mittel gewählt, die es ermöglichen,  die Reduktion des Feuchtigkeitsgehaltes des Gemi  sches auf einen Wert von weniger als     0,021/o    prak  tisch augenblicklich und vor dem vollständigen Ver  brauch des     Alkalimetallhydroxyds    durch     Verseifung          durchzuführen.    Gleichzeitig mit dem Trockenvorgang  wird das nach Verdampfung des Wassers zurück  bleibende feste     Alkalimetallhydroxyd    im Schweinefett  in derart fein verteilter Form homogen     dispergiert,

       dass es sich in einem aktivierten Zustand befindet,  in welchem es die     Umesterungsreaktion    in wirksamer  Weise katalysiert.  



  Das getrocknete Schweinefett mit dem darin dis  pergierten Katalysator wird dann kontinuierlich ab  gelassen und durch eine Reaktionszone 18 geleitet,  die aus einer langgezogenen Schlange oder aus  einem     Behälter    bestehen kann, in welchem die  Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird, um eine  genügend lange Reaktionszeit zu erzielen. Es wird  vorzugsweise ein     Behälter    von grossem Durchmes  ser verwendet, der mit zweckentsprechenden Schi  kanen 19 versehen ist, die eine     Durchmischung    der  frisch in den Behälter eintretenden Portionen des  Gemisches von Schweinefett und Katalysator mit  bereits umgesetzten Portionen dieses Gemisches auf  ein Minimum reduzieren.

   Das Volumen des Behäl  ters 18 wird natürlich dem     Durchlass    der Anlage  und der Zeit, die zur Erzielung des gewünschten  Umsetzungsgrades erforderlich ist, angepasst.  



  Die oben beschriebenen Arbeitsgänge können  auch in halbkontinuierlicher Weise durchgeführt wer  den, indem man dosierte Ströme von wässriger     Hy-          droxydlösung    und Schweinefett in einen für den  schubweisen Betrieb eingerichteten, unter Vakuum       stehenden        Reaktionsbehälter    einführt, bis sich eine  Charge angesammelt     haf.    Nach Massgabe des Ein  tritts der Mischkomponenten in die Reaktionszone  wird Wasser praktisch augenblicklich abgedampft,  wobei sich eine Dispersion von feinverteiltem festem       Hydroxyd    im Schweinefett bildet.

   Dieses Gemisch  wird dann, vorzugsweise unter Rühren, bei der Re  aktionstemperatur im Reaktionsgefäss zurückgehalten,  bis die gewünschte     Umesterung    beendet ist.  



  Diese gleichen Arbeitsgänge können auch schub  weise durchgeführt werden, indem man die     wässrige     Lösung des     Alkalimetallhydroxyds    beispielsweise auf  die Oberfläche von in Bewegung und unter vermin  dertem Druck gehaltenem erhitztem Schweinefett auf  treffen lässt, wobei eine rasche und praktisch voll  ständige     Entfernung    der Feuchtigkeit aus dem System  und eine Umwandlung des     Hydroxyds    in eine kata  lytisch wirksame Form vor dem vollständigen Ver  brauch des     Hydroxyds    infolge     Verseifung    erfolgen.  



  Nachdem die Umsetzung den gewünschten Grad  erreicht hat,     wird    die Temperatur     zweckmässigerweise         etwas reduziert, bevor der Katalysator     inaktiviert     wird. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise kann dies  dadurch geschehen, dass man das Reaktionsgemisch  durch einen     Wärmeaustauscher    20     hindurchleitet.     Dem abgekühlten Gemisch wird dann kontinuierlich,  vorzugsweise mittels zweckentsprechender     Dosiermit-          tel,    aus dem Vorratsbehälter 21 eine den Katalysator  inaktivierende Substanz zugesetzt.

   Als inaktivierende  Substanz wird vorzugsweise Wasser verwendet, da  dieses nicht nur den Katalysator inaktiviert, sondern  auch eine     Hydratation    von durch Umsetzung des       Hydroxyds    mit dem Schweinefett gebildeter Seife be  wirkt, wodurch die nachträgliche Abtrennung sol  cher Nebenprodukte durch kontinuierliches Zentri  fugieren erleichtert wird. Das Gemisch von Wasser  und     umgeestertem    Ester wird zwecks Erzielung einer  homogenen Verteilung durch den Mischer 22 hin  durchgeführt, worauf das Gemisch einer Zentrifuge  (nicht gezeigt) zugeführt wird, in welcher das ver  edelte     umgeesterte    Schweinefett von Seife und an  deren Verunreinigungen abgetrennt wird.  



  Das veredelte Produkt, in welchem die Fettsäure  reste anders verteilt sind als im Ausgangsmaterial,  kann nun durch Waschen mit Wasser, Vakuumtrock  nen und Filtrieren oder kontinuierliches Bleichen noch  weiter gereinigt werden. Das erhaltene veredelte und  gereinigte Produkt kann dann, wenn gewünscht, hy  driert, durch Beimischen von      Tristearin     gehärtet,       desodorisiert    und     plastifiziert    werden, wie dies bereits  bekannt ist.  



  <I>Beispiel 1</I>  Ein Gefäss aus rostfreiem Stahl, das mit einer  Dampfschlange, elektrischen Heizelementen, Mitteln  zum Einführen eines     inerten    Gases und einem me  chanischen Rührwerk versehen ist, wird mit 35 Tei  len Schweinefett beschickt. Der absolute Druck im  beschickten Gefäss wird auf 3,8 cm     Hg    reduziert,  worauf Wärme zugeführt wird, um die Temperatur  des Schweinefetts auf 170  C zu erhöhen. Während  des     Aufheizens    wird fortwährend mechanisch gerührt.  In das Schweinefett wird Stickstoffgas eingeführt,  um die Entfernung von Feuchtigkeit und Luft zu  erleichtern.

   Auf die Oberfläche des gerührten erhitz  ten Schweinefetts lässt man nun 0,35 Gewichtspro  zent einer     50gewichtsprozenitigen    Lösung von Na  triumhydroxyd in Wasser auftreffen, wobei das Was  ser praktisch augenblicklich verdampft. Das Einfüh  ren von Stickstoff und das Rühren werden während  und nach der Zugabe des     Natriumhydroxyds    fort  gesetzt. Analysen von im Verlaufe der nachfolgenden  Reaktion dem Reaktionsgemisch entnommenen Pro  ben zeigen, dass die     Umesterung    des Schweinefetts  bei regelloser Verteilung der Säurereste in etwa 15  Minuten beendet ist.  



  <I>Beispiel 2</I>  Ein mit einer Geschwindigkeit von 30,85     kg,!Std.     fliessender Strom von rohem Schweinefett wird zwecks  Erhöhung seiner Temperatur auf 179  C kontinuier  lich durch einen     Wärmeaustauscher    gepumpt. In den    Strom von erhitztem Schweinefett wird kontinuierlich  ein Strom einer     50gewichtsprozentigen        wässrigen    Lö  sung von     Natriumhydroxyd    mit einer Geschwindig  keit von etwa 0,<B>11</B> kg/Std. eingeführt.

   Die vereinigten  Ströme von Schweinefett und     Natriumhydroxydlösung     werden praktisch unmittelbar in die erste Stufe eines  bei einem absoluten Druck von 8 mm     Hg    arbeitenden  Vakuumtrockners mit zwei Stufen und einem     Tan-          gentialeinlass    eingeführt. Infolge Verdampfung von  Feuchtigkeit sinkt die Temperatur des Gemisches.  Aus der ersten Stufe des Trockners wird das Gemisch  durch einen zweiten     Wärmeaustauscher    gepumpt, um  die Temperatur des Gemisches auf etwa 163  C zu  erhöhen.

   Das wieder     aufgeheizte    Gemisch wird dann  durch die zweite Stufe des Trockners und anschlie  ssend durch eine langgezogene     Reaktionsschlange    ge  leitet, in welcher die Temperatur auf 163-166  C  gehalten wird. Die mittlere     Verweilzeit    des     Gemisches     in der Reaktionsschlange beträgt etwa 2 Minuten.  Analysen von Proben, die dem     kontinuierlich    aus  der Reaktionsschlange austretenden, behandelten  Schweinefett entnommen werden, zeigen, dass die       Umesterung    des Fetts bei regelloser Verteilung der       Fettsäurereste    praktisch beendet ist.  



  Anstelle der     Natriumhydroxydlösung    kann man  eine äquivalente Menge     Kaliumhydroxydlösung    ver  wenden.  



  <I>Beispiel 3</I>  Ein mit einer Geschwindigkeit von 2494,8     kgstd.     fliessender Strom von rohem Schweinefett wird zwecks  Erhöhung seiner Temperatur auf etwa 171  C konti  nuierlich durch einen     Wärmeaustauscher    geleitet. In  den Strom von erhitztem Schweinefett wird ein Strom  einer     Natriumhydroxydlösung    von 50  Baume in einer  Menge, die 0,203 Gewichtsprozent wasserfreiem Na  triumhydroxyd, bezogen auf das Schweinefett, ent  spricht, eingeführt. Die vereinigten Ströme werden  unmittelbar in die erste Stufe eines bei einem abso  luten Druck von 11 mm     Hg    arbeitenden zweistufigen  Trockners eingeführt.

   Die in den vereinigten Strömen       enthaltene    Feuchtigkeit verdampft praktisch     augen-          blicklich.        Das        noch        etwa        0,01%        Feuchtigkeit        ent-          haltende,    getrocknete Gemisch wird dann erhitzt, be  vor es in die zweite Stufe des Trockners geleitet wird,  in welcher die Feuchtigkeit noch weiter auf weniger       als        0,

  004%        reduziert        wird.        Das        praktisch        vollständig     getrocknete Gemisch von Schweinefett und     Hydroxyd     wird bei einer Temperatur von etwa 164  C durch  eine Reaktionsschlange gepumpt. Die mittlere     Ver-          weilzeit    des Gemisches in der Reaktionsschlange be  trägt etwa     41/i    Minuten. Analysen von Proben, die  dem kontinuierlich aus der Reaktionsschlange austre  tenden Schweinefett entnommen werden, zeigen, dass  die     Umesterung    bei regelloser Verteilung praktisch  beendet ist.  



  Die gleiche Arbeitsweise lässt sich für die Durch  führung der     Umesterung    in anderen     Triglyceridgemi-          schen,    z. B. in einem Gemisch von     Kokosnussöl    und  praktisch vollständig hydriertem     Baumwollsamenöl,     anwenden.      <I>Beispiel 4</I>  Rohes Schweinefett wird zwecks Erhöhung seiner  Temperatur auf etwa l74  C mit einer Geschwindig  keit von etwa 1814,4     kg/Std.    durch einen     Wärme-          austauscher    gepumpt.

   In den Strom von erhitztem  Schweinefett wird     ein    Strom einer     wässrigen    Natrium  hydroxydlösung von 40  Baume bei einer Geschwin  digkeit, bei welcher etwa 0,213 Gewichtsprozent an  wasserfreiem     Natriumhydroxyd    dem Schweinefett  kontinuierlich und proportional zugeführt werden,  eingeführt. Dieses Gemisch wird praktisch augen  blicklich in die bei einem absoluten Druck von etwa  26 mm     H-    arbeitende erste Stufe eines zweistufigen  Trockners eingeführt.

   Das aus der ersten Stufe     abge-          leitete,        etwa        0,01%        Feuchtigkeit        enthaltende        Ge-          misch    wird wieder     aufgeheizt,    bevor es in die bei  einem absoluten Druck von 12 mm     Hg    arbeitende  zweite Stufe des Trockners eingeführt wird. Bei  dieser     Trocknungsoperation    wird der Feuchtigkeits  gehalt auf weniger als     0,0041/o    reduziert. Das ge  trocknete Gemisch wird bei einer Temperatur von  etwa<B>1610</B> C durch eine langgezogene Reaktions  schlange geleitet.

   Die     Verweilzeit    des Gemisches in  der     Reaktionsschlange    beträgt etwa 5 Minuten. Ana  lysen von Proben, die dem kontinuierlich aus der  Reaktionsschlange austretenden, eine Temperatur von  etwa 160  C aufweisenden Schweinefett entnommen  werden, zeigen, dass die     Umesterung    des Schweine  fetts bei regelloser Verteilung praktisch beendet ist.  



  Dadurch, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Ester  Hydroxydgemisches sofort auf einen unter 0,02 Ge  wichtsprozent liegenden Wert reduziert wird, wird  das     Hydroxyd    für die Katalyse der     Umesterungs-          reaktion    aktiviert, bevor das     Hydroxyd    durch die       Verseifungsreaktion    verbraucht ist. Es ist deshalb  zweckmässig, entweder die Feuchtigkeit nach Mass  gabe der Zugabe der     Hydroxydlösung    zum Ester zu  entfernen, z.

   B. durch Blitztrocknen, oder das     Ester-          Hydroxyd-Gemisch    unmittelbar nach seiner Bildung  einem praktisch     augenblicklichen        Trocknungsvorgang     zu unterwerfen. Bei der letzteren Arbeitsweise ist die  Zeit, innert welcher das Trocknen ausgeführt wer  den muss, bedingt durch die Konzentration der     Hy-          droxydlösung,    die Temperatur und andere Variablen.  Diese Zeit lässt sich nicht genau angeben, sofern  nicht die genannten Variablen genau angegeben sind.

    Bei der bevorzugten     kontinuierlichen    Arbeitsweise,  bei welcher eine     Natriumhydroxydlösung    von 30 bis  50  Baume (etwa 25-50 Gewichtsprozent) dem       Glycerid    bei einer Temperatur von 149-177  C  zugesetzt wird, werden befriedigende Resultate er  zielt, wenn die Reduktion des Feuchtigkeitsgehaltes  auf den gewünschten Wert     innerhalb    etwa 1 Minute  nach Bildung des Gemisches erfolgt. Bei höheren  Temperaturen verläuft die     Verseifungsreaktion    schnel  ler, so dass es in diesem Fall zweckmässig ist, die Zeit,  innert welcher die Entfernung der Feuchtigkeit statt  findet, zu verkürzen.  



  Es ist zweckmässig, den Feuchtigkeitsgehalt des  Reaktionsgemisches auf einen Betrag von weniger         als        0,01%        zu        reduzieren,        um        eine        hohe        Umesterungs-          geschwindigkeit    zu erzielen.

   Die     Umesterungsreaktion     erfolgt jedoch auch bei einem Feuchtigkeitsgehalt von       bis        zu        0,02%,        wobei        jedoch        die        Reaktionsgeschwin-          digkeit    mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt ab  nimmt.

   Die Gegenwart von Feuchtigkeit wirkt sich  hemmend auf die Aktivierung des     Hydroxyds    zur  katalytischen Form aus und verursacht eine Steige  rung des Verbrauchs des     Hydroxyds    infolge     Ver-          seifung    des Schweinefettes während der     Umesterungs-          reaktion.    Diese     ungünstigen    Wirkungen der Feuch  tigkeit scheinen mindestens teilweise ausgeschaltet zu  sein, wenn im Reaktionsgemisch     unveresterte        Hy-          droxylgruppen,    z.

   B. in Form von     Glycerin    oder       Monoglyceriden,    vorhanden sind. Bei Gegenwart sol  cher Substanzen sind höhere Feuchtigkeitsgehalte zu  lässig, ohne dass dadurch die Reaktionsgeschwindig  keit wesentlich reduziert wird.  



  Die Menge des unter bevorzugten Bedingungen  für die Katalyse verfügbaren     Hydroxyds    sollte zweck  mässigerweise mindestens 0,1004, bezogen auf das       Gewicht        des        Esters,        vorzugsweise        etwa        0,2-5%,     betragen. Man kann natürlich auch so arbeiten, dass  grössere Mengen zur Verfügung stehen. Aus Grün  den der Wirtschaftlichkeit wird man jedoch     normaler-          weise        nicht        über    2     %        gehen.     



  Damit für die Katalyse eine genügende Menge       Hydroxyd    vorhanden ist, muss bei der Dosierung des       Hydroxyds    berücksichtigt werden, dass ein Teil des       Hydroxyds    bei der infolge verzögerter Entfernung  der Feuchtigkeit nach der Zugabe der     wässrigen        Hy-          droxydlösung    eintretenden     Verseifung    des Esters und  ein anderer Teil des     Hydroxyds    durch freie Fettsäure  und andere Substanzen, z. B. Peroxyde, die praktisch       augenblicklich    mit dem     Hydroxyd    reagieren, ver  braucht wird.  



  Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Ver  fahrens auf die     Umesterung    von Schweinefett, das       z.        B.        0,25-0,35        %        freie        Fettsäure        enthält,        wurden          mit        0,15-0,6%        Natriumhydroxyd        in        Form        einer          wässrigen    Lösung von 50  Baume (etwa     50gewichts-          prozentig)

      gute     Resultate    erzielt, wobei für die Kata  lyse etwa     0,10-0,5()/o        Hydroxyd    verfügbar waren.  Der Gehalt des Esters an freier Fettsäure spielt je  doch für die erfolgreiche Durchführung des erfin  dungsgemässen Verfahrens keine wesentliche Rolle.       Schweinefett        enthält        normalerweise        weniger        als        0,5        %     freie Fettsäure.

   Die     Umesterung    bei regelloser Ver  teilung konnte jedoch auch dann erfolgreich durch  geführt werden, wenn     Schweinefettsorten    mit     Ge-          halten        von        bis        zu        etwa    1     1,#        %        an        freier        Fettsäure        ver-          wendet    wurden.

   Es sind selbst höhere Mengen an  freier Fettsäure zulässig, unter der Voraussetzung,  dass entsprechend grössere Mengen     Alkalihydroxyd     zwecks Neutralisierung dieser grösseren Säuremengen  zugesetzt werden.  



  Auch bei Verwendung einer     äquivalenten    Menge       verdünnterer        Natriumhydroxydlösungen,    z. B. von  30      Baum6,    wurden befriedigende Resultate erzielt.  Es können auch konzentriertere Lösungen,<I>z. B. ge-</I>      sättigte oder nahezu gesättigte Lösungen, verwendet  werden, in welchem Fall beim     Trocknungsvorgang     weniger Wasser verdampft zu werden braucht.  



  Die     wässrige        Hydroxydlösung    kann vor oder nach  dem Erwärmen des Esters zugesetzt werden. Bei  Zugabe der Lösung vor dem Erwärmen wird aller  dings gewöhnlich eine grössere     Hydroxydmenge    be  nötigt, wahrscheinlich deshalb, weil in diesem Fall  die Lösung länger mit dem Fett in Berührung bleibt  und der Verbrauch an     Hydroxyd    bei der Bildung  von Seife entsprechend grösser ist.  



  In der Entwässerungszone wird zweckmässiger  weise ein reduzierter Druck aufrechterhalten. Der im  Einzelfall zu verwendende Druck ist bedingt durch  den Wirkungsgrad der Apparatur bezüglich der  Feuchtigkeitsentfernung. Mit absoluten Drucken von  etwa 5-25 mm     Hg    sind befriedigende Resultate er  zielt worden.  



  In der Reaktionszone können reduzierte Drucke,  oder auch nicht     reduzierter    Druck, verwendet wer  den. Die Verwendung von subatmosphärischen     Druk-          ken    besitzt den Vorteil, dass man einen niederen  Feuchtigkeitsgehalt und eine gute katalytische Wir  kung erzielen und die Dunkelfärbung des Fettes sowie  die Oxydation verhindern kann.  



  Obschon man für die Durchführung des erfin  dungsgemässen Verfahrens vorzugsweise     wässrige    Na  triumhydroxydlösungen verwendet, da diese leicht  zugänglich und im Gebrauch wirtschaftlich sind, kann  man auch andere     Alkalimetallhydroxyde,    wie z. B.       Kaliumhydroxyd,    verwenden.  



  Die beim Trockenvorgang und bei der     Umeste-          rungsreaktion    verwendeten Temperaturen stellen  keine wesentlichen Faktoren dar und     können    im Be  reich von 107-260  C schwanken. Die zu verwen  denden Temperaturen sind mindestens teilweise be  dingt durch die Art der für die Durchführung des  vorliegenden Verfahrens verwendeten Apparatur und  durch die Eigenschaften des umzulagernden Esters,  z. B. durch dessen Flüchtigkeit und Empfindlichkeit  gegenüber thermischer     Zersetzung.    Die Reaktions  geschwindigkeit ändert sich natürlich mit der Tem  peratur, wobei niedrigere Reaktionsgeschwindigkeiten  bei den tieferen Temperaturen beobachtet werden.  So wurde z.

   B. bei der Behandlung von     Schweinefett     die Erfahrung gemacht, dass man bei Verwendung  von Temperaturen von 149-177  C eine befriedi  gende Trocknung und gute Reaktionsgeschwindig  keiten erzielen kann, wenn zwecks Reduktion des       Feuchtigkeitsgehaltes        auf        einen        unter        0,01%        liegen-          den    Wert der     Trocknungsvorgang    in zwei Stufen  durchgeführt wird.

   Bei höheren Temperaturen bis zu  260  C sind die Reaktionsgeschwindigkeiten grösser,  wobei jedoch Vorsicht am Platze ist, um eine über  mässige Dunkelfärbung oder eine andere     thermische     Zersetzung zu verhindern.  



  Die für die Durchführung der Reaktion bis zu  ihrem Ende oder bis zur Einstellung eines Gleich  gewichtes bei Temperaturen von 160-171  C mit       einem        Feuchtigkeitsgehalt        von        0,01%        oder        weniger       benötigte Zeit beträgt gewöhnlich 15 Minuten oder  weniger. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise kann  diese Zeit 5     Minuten    oder weniger betragen. Die  Reaktionszeit ist im übrigen auch von anderen Ver  fahrensbedingungen abhängig.  



  Die gewünschte Reaktionszeit     kann    durch Ermitt  lung eines Endpunktes, z. B. des Trübungspunktes,  oder mittels einer     dilatometrischen    Methode zur Mes  sung der Änderungen des     Feststoffgehaltes    bei einer  gegebenen Temperatur bestimmt werden. Analytische  Hilfsmittel, z. B. diejenigen zur Bestimmung des     Ver-          laufes    der     Umesterungsreaktion    bei einer gegebenen  Kombination von Bedingungen, sind an sich bekannt  und haben mit der vorliegenden Erfindung nichts zu  tun.  



  Das Schweinefett und andere     Glyceridester,    die  für     Genusszwecke    verwendbar und nach dem erfin  dungsgemässen Verfahren regellos     umgeestert    worden  sind, können den üblichen Behandlungen, z. B. der  Hydrierung; der Beimischung von     Härtungsmitteln,     der     Desodoris.ierung    und der     Plastifizierung,    unter  worfen werden, um die behandelten     Glyceride    in ein  plastisches Speisefett von erhöhter Qualität überzu  führen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Umesterung von Fettsäureestern in Gegenwart von Alkalimetallhydroxyd, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung von Alkalimetallhydroxyd mit dem Fettsäureester ver mischt und den Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches sofort auf einen unter 0,02 Gewichtsprozent liegen den Wert reduziert. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der genannte Ester erhitzt und das Vermischen des erhitzten Esters mit der wässrigen Alkalimetallhydroxydlösung bei subatmosphärischem Druck durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung von Alkalimetallhydroxyd bei sub- atmosphärischem Druck unter Verdampfung in den erhitzten Ester einführt. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine konzentrierte wässrige Lösung von Alkalimetallhydroxyd kontinuierlich mit dem Ester vermischt und den Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches kontinuierlich reduziert. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Strom von wässriger Alkalimetallhydroxydlösung in einen Strom des genannten Esters einführt und die vereinigten Ströme sofort der Einwirkung eines sub- atmosphärischen Druckes unterwirft. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Strom von wässriger Alkalimetallhydroxydlösung in einen Strom des genannten Esters einführt und darin dispergiert, den Strom der erhaltenen Dispersion so- fort der Einwirkung eines subatmosphärischen Druk- kes unterwirft und den Feuchtigkeitsgehalt der Dis persion kontinuierlich reduziert. 6. Verfahren nach Patentanspruch und den Un teransprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die vereinigten Ströme kontinuierlich erhitzt. 7.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man gleichzeitig mit der Einfüh rung des Esters in eine Trockenzone in dieselbe unter Verdampfung eine wässrige Alkalimetallhy- droxydlösung einführt. 8.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man einen Strom des Esters auf eine Umesterungstemperatur erhitzt, die zwischen 107 und 260 C liegt, jedoch nicht genügend hoch ist, um eine erhebliche thermische Zersetzung des Esters zu bewirken, dass man in den erhitzten Strom des Esters kontinuierlich einen Strom von wässriger Alkalimetallhydroxydlösung einführt, dass man das Gemisch sofort in eine unter subatmosphärischem Druck stehende Zone einspritzt und den Feuchtig keitsgehalt reduziert. 9.
    Verfahren nach Patentanspruch zur Umeste- rung von Schweinefett in Gegenwart von Natrium hydroxyd, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Strom von Schweinefett auf eine Temperatur von 149-177 C erhitzt, dass man kontinuierlich einen Strom einer wässrigen Natriumhydroxydlösung von 30-50 Baume in einer Menge einführt, die genügt, um freie Fettsäure des Schweinefetts zu neutralisieren und einen Überschuss für die Katalyse zu liefern, dass man das Gemisch sofort und kontinuierlich unter plötzlicher Entspannung derart trocknet, dass der Feuchtigkeitsgehalt auf einen unter 0,02 Gewichts prozent liegenden Wert sinkt,
    dass man das Gemisch bei einer Temperatur von 149-177 C sich umlagern lässt, während das Gemisch bei einer reduzierten Strömungsgeschwindigkeit kontinuierlich fortbewegt wird, und dass man anschliessend den Katalysator inaktiviert.
CH348861D 1956-01-21 1956-01-21 Verfahren zur Umesterung von Fettsäureestern CH348861A (de)

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