CS261464B1

CS261464B1 - Způsob výroby monoacylglycerolů

Info

Publication number: CS261464B1
Application number: CS864520A
Authority: CS
Inventors: Emil Ing Csc Mares; Walter Ing Schwarz; Jaroslav Ing Csc List; Jiri Ing Ruzicka; Karel Rndr Zvolsky
Original assignee: Emil Ing Csc Mares; Schwarz Walter; List Jaroslav; Jiri Ing Ruzicka; Karel Rndr Zvolsky
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS452086A1

Abstract

Řešení se týká výroby potravinářských emul^átorů, a to monoacylglycerolů alifatických monokarboxylových kyselin katalytickou Éjlycerolýzou tuků při 230 °0 a desaktivaci katalyzátoru (CaO) definovaných množstvím kyseliny ortofosforečné při reak ční teplote, aegarací desaktivovaného katalyzátoru odstřelováním při 120 až 125 °C a izolací monoacyglycerolů molekulární destilací, Způsob umožňuje několikanásobná opakované využití nezřeagovaných a vedlej ších produktů glycerolýzy.

Description

Vynález se týká monoacylglycerolů alifatických monokarboxylových kyselin 0₁₂ ^C24* ^{Ϊ3Γί;0 monoac}y¹S¹y^ceroly J^sou povrchově aktivní látky, které se používají jako eraulgátory, a to zejména v potravinářském průmyslu·

Nejobvyklejší průmyslová výroba monoacylglycerolů alifatických monokarboxylových kyselin je založena na alkoholýze tuků glycerolem. Jedná se o vratnou reakci probíhající obvykle při teplotách 200 - 280 °C, případně i vyšších, a to většinou za přítomnosti katalyzátoru, kterým bývá hydroxid nebo oxid alkalického kovu nebo kovu alkalických zemin. Monoacylglyceroly se z reakční směsi, většinou po neutralizaci katalyzátoru, získávají např. molekulární destilací nebo extrakcí· Přitom je snahou znovu použít nezreagované nebo vedlejší produkty alkoholýzy. Výrobní postupy jsou většinou diskontinuální, popsány jsou však i postupy kontinuální, u kterých se klade důraz na intenzivní promíchávání reakční směsi.

Nevýhodou známých způsobů výroby monoacylglycerolů alifatických monokarboxylových kyselin je zejména to, že neutralizací katalyzátoru vzniká jemně rozptýlená sůl, kterou lze jen velmi obtížně odstranit, což snižuje možnost opakovaného využití nezreagovaných podílů a vedlejších produktů alkoholýzy·

Tyto nevýhody odstraňuje způsob výroby monoacylglycerolů ali fatických monokarboxylových kyselin 0₁₂ - 0₂^ podle vynálezu, při kterém reaguje tuk s glycerolem, hmotnostní poměr tuku ke glycero lu je 3 : 1, za přítomnosti 0,02 - 0,2 % hmotnostních oxidu vápenatého jako katalyzátoru (vztaženo na tuk), přičemž reakční teplota je 220 - 250 °C. Po ukončení reakce se oxid vápenatý desaktivuje přesně definovaným množstvím kyseliny ortofosforečné a od děluje se od reakční směsi, ze které se potom nejméně dvoustupňovou molekulární destilací izolují monoacylglyceroly· Postupuje se tak, že se v prvním stupni molekulární destilace, což může být i více stupňů tvořících její první fázi, odstraňuje zbytek glycerolu a tukový podíl tvořený zejména monoacylglyceroly a volnými alifatickými monokarboxylovými kyselinami a ve druhém stupni se získává finální produkt, a to jako destilát obsahující nejméně 90 % hmotnostních monoacylglycerolů. Destilační zbytek obsahuje nejméně 70 % hmotnostních diacylglycerolů· Postup se vyznačuje

- 2 261 464 tím, že se desaktivace oxidu vápenatého provádí při reakční teplotě 220 - 250 °C přídavkem kyseliny ortofosforečné (H^PO^), přičemž na jeden mol oxidu vápenatého připadá 0,7 molu kyseliny ortofosforečné, přičemž se s výhodou používá kyselina o koncentraci nejméně 75 % hmotnostních. Reakční směs se potom ochlazuje na 120 - 140 °0 a při této teplotě s®odstřelováním odstraňuje volný glycerol nerozpuštěný v tukové fázi a kaly, které obsahují desaktivovaný oxid vápenatý ve formě solí kyseliny ortofosforečné. Volný glycerol získaný odstřelováním a/nebo molekulární destilací a/nebo tukový podíl získaný molekulární destilací a/nebo destilační zbytek z předcházející šarže se přidávají do výchozí reakční směsi následující šarže, přičemž toto opětovné použití, s výhodou všech uvedených nezreagovaných a vedlejších produktů, je možno provést nejméně šestkrát za sebou. Gřlycerol z předcházející šarže přitom tvoří maximálně 70 hmotnostních z celkového obsahu glycerolu v čerstvé reakční směsi a tukový podíl získaný při molekulární destilaci a/nebo destilační zbytek z molekulární destilace tvoří vždy maximálně 50 % hmotnostních z celkového tukového podílu v čerstvé reakční směsi.

Výhodou způsobu přípravy monoacylglycerolů alifatických mono^ karboxylových kyselin podle vynálezu je to, že se pracuje při nižších teplotách, je možno opakovaně využít nezreagované podíly a vedlejší produkty a snižuje se tvorba polyglycerolů i rozklad glycerolu. Tím se snižuje celková spotřeba surovin v průměru o ví ce než 10 hmotnostních. Vzhledem ke způsobu des aktivace a odstraňování oxidu vápenatého se netvoří usazeniny na destilaoním zařízení. Destilační zbytek z molekulární destilace je sám o sobě kvalitním poloproduktem k přípravě potravinářských emulgátorů.

Způsob výroby monoacylglycerolů podle vynálezu blíže objasňu jí následující příklady.

Příklad 1

Lo skleňené baňky o objemu 4,5 1 byly nasazeny 3 kg reakční směsi, která obsahovala 75 hmotnostních dílů (dále jen hm. d.) plně ztuženého loje (dále jen loje) a 25 hm. d. glycerolu. Po zahřátí směsi na 230 °C bylo přidáno 0,05 $ hmotnostních oxidu vápenatého (vztaženo na lůj), a to ve formě suspenze v glycerolu.

Po hodině byl oxid vápenatý desaktivován při 230 °C přídavkem 75procentní kyseliny ortofosforečné do reakční směsi, přičemž na 1 mol oxidu vápenatého připadlo 0,7 molu kyseliny ortofosforečné.

- 3 261 464

Reakční směs se potom ochladila na 120 °C a při této teplotě byl ze směsi v odstředivce oddělen nerozpuštěný glycerol a kaly obsahující oxid vápenatý desaktivovaný kyselinou ortofosforečnou (dále jen kaly). Zbylá reakční směs obsahovala 9>4 % hmotnostních volného glycerolu, 51>4 % hmotnostních monoacylglycerolůalifatických monokarboxylových kyselin (dále jen MAG), 1,3 · 10 ^J $ hmotnostních oxidu vápenatého a její barva byla charakterizována stupněm 8 barvoměmé stupnice podle ČSN 58 0101 (dále jen barvoměrné stupnice). Následovala dvoustupňová molekulární destilace. V prvním stupni byl při teplotě 175 - 180 °C oddestilován zbytek volného glycerolu a tukový podíl (dále jen TP) obsahující raonoacylglyceroly, volné alifatické monokarboxylové kyseliny a malé množství diacylglycerolů a triacylglycerolů. Ve druhém stupni byl při 190 - 200 °C získán destilát obsahující 96»4 % hmotnostních MAG, 1,5 · ÍO⁴ % hmotnostních oxidu vápenatého, 0,2 % hmotnostní glycerolu a jeho barva byla charakterizována stupněm 4 barvoměmé stupnice. Destilační zbytek obsahoval 7»3 % hmotnostních MG, 80,4 % hmotnostních diacylglycerolů (dále jen DAG), 12,3 % hmotnostních triacylglycerolů (dále jen TAG) a 2,3 · 10“^ $ hmotnostních oxidu vápenatého, přičemž barva byla charakterizována stupněm 12 barvoměmé stupnice.

Příklad 2

Do skleněné baňky o objemu 4»5 1 byly nasazeny 3 kg reakční směsi tvořené jednak 35»7 hm. d. loje a 14»3 hm. d. glycerolu, jednak veškerými vratnými podíly z předcházející šarže zpracované postupem uvedeným v příkladu 1, tj. 7,1 hm. d. TP z prvního stupně molekulární destilace, 32,2 hm. d. destilačního zbytku, 4,3 hm. d. glycerolu z odstředivky a 7»8 hm. d. glycerolu z prvního stupně molekulární destilace. Reakční teplota a teplota desaktivace katalyzátoru (CaO) byla 220 °C, teplota při odstřelování glycerolu a kalů byla 125 °C. Jinak byl postup shodný s postupem uvedeným v příkladu 1. Destilát obsahoval 94»2 % hmotnostních (dále jen hm.) MG, 0,3 % hm. glycerolu, 1,1 ♦ 10~⁴ % &*· oxiáu vápenatého, barva - stupeň 4 barvoměmé stupnice.

Příklad 3

Do skleněné baňky o objemu 4»5 1 byly nasazeny 3 kg reakční směsi tvořené jednak 39»7 hm. d. loje a 8,4 hm. d. glycerolu, jednak veškerými vratnými podíly z předcházející šarže, jejíž

- 4 “

261 464 zpracování je uvedeno v příkladu 2, a sice 6,7 hm. d. TP z prvního stupně molekulární destilace, 28,6 hm. d. destilačního zbytku, 8,3 hm. d. glycerolu získaného odstřelováním a 7,8 hm. d. glycerolu z molekulární destilace. Reakčni teplota a teplota při desaktivaci oxidu vápenatého byla 250 °G, teplota při odstřelování byla 140 °C. Jinak byl postup shodný s postupem v příkladu 1. Reakčni směs po odstředění obsahovala 9,6 % hm. glycerolu, 51,4 % — 7 v hm. BG, 2,0 . 10 % hm. oxidu vápenatého, barva - stupen 11 barvoměmé stupnice. Destilát obsahoval 95,6 % hm. MAS, 0,1 % hm. glycerolu, 0,7 . 10 % hm. oxidu vápenatého, barva - stupen 4 barvoměmé stupnice. Destilační zbytek obsahoval 80,3 % hm· DAS, 13,9 1» hm. TAS, 5,7 % hm. MS a 5,1 . 10~^ % hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 15 barvoměmé stupnice.

Příklad 4

Do skleněné baňky o objemu 4,5 1 byla nasazena jednak čerstvá reakčni směs obsahující 38,2 hm. d. loje a 10,1 hm. d. glycerolu, jednak veškeré vratné podíly z předešlé šarže, jejíž zpracování je uvedeno v příkladu 3, a sice 5,5 hm. d. TP z molekulární destilace, 31,3 hm. d. destilačního zbytku, 8,1 hm. d. odstřeleného glycerolu a 6,8 hm. d. glycerolu z molekulární destilace. Reakčni směs byla zpracována postupem uvedeným v příkladu 1. Destilát obsahoval 95,1 % hm. MS, 0,2.% hm. glycerolu a 1,3 · 10^ % hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 4 barvoměmé stupnice.

Příklad 5

Do skleněné baňky o objemu 4,5 1 byla nasazena jednak čerstvá reakčni směs obsahující 40,8 hm. d. loje a 10,1 hm. d. glycerolu, jednak veškeré vratné podíly z předcházející šarže, jejíž zpracování uvádí příklad 4, a sice 4,0 hm. d. TP z molekulární destilace, 30,2 hm. d. destilačního zbytku, 7,5 hm. d. glycerolu získaného odstřelováním a 7,4 hm. d. glycerolu z molekulární destilace. Postup zpracování byl shodný s postupem uvedeným v příkladu 1. Reakční směs po odstředění glycerolu a kalů obsahovala 10,0 % hm. glycerolu, 52,2 % hm. MS, 2,7 · 10*”^ % hm. oxidu vápenatého a její barva odpovídala stupni 14 barvoměmé stupnice. Destilát obsahoval 94,8 % hm. MS, 0,3 % hm. glycerolu, 1,1 · 10“^ % hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 4 barvoměmé stupnice. Destilační zbytek obsahoval 72,7 % hm. DAG, 17,0 % hm. MAG, 10,3 % hm. TAS a 1,0 · 10 oxidu vápenatého, barva - stupen 17 barvoměmé stupnice.

- 5 Příklad 6 261 464

Do skleněné baňky o objemu 4»5 1 byly nasazeny 3 kg reakční směsi, která obsahovala 39,8 hm. d. loje a 10,2 hm. d. čerstvého glycerolu a veškeré vratné podíly z předcházející šarže, jejíž zpracování uvádí příklad 5, a to 3,7 hm. d. TP z molekulární destilace, 31,4 hm. d. destilačního zbytku, 6,9 hm. d. glycerolu odděleného v odstředivce a 7,9 hm. d. glycerolu z molekulární destilace. Postup zpracování byl shodný s postupem uvedeným v příkladu 1. Destilát obsahoval 93,7 % hm. MAG, 0,1 % hm. glycerolu a 1,4 · 10 % hm. oxidu vápenatého, barva - stupen 5 barvoměmé stupnice.

Příklad 7

Do skleněné baňky o objemu 4,5 1 byly nasazeny 3 kg reakční směsi obsahující jednak 41,5 hm. d. loje a 9,7 hm. d. glycerolu, jednak veškeré vratné podíly z předcházející šarže, jejíž zprarcování je uvedeno v příkladu 6, tj. 3,0 hm. d. TP z molekulární destilace, 30,5 hm. d. destilačního zbytku, 7,5 hm. d. glycerolu odděleného v odstředivce a 7,7 hm. d. glycerolu z molekulární destilace. Postup zpracování byl shodný s postupem uvedeným v příkladu 1. Reakční směs po odstředění nerozpuštěného glycerolu a ka lů obsahovala 10,0.% hm. glycerolu, 52,0 % hm. BG, 2,7 · 10~^ % hm. oxidu vápenatého a její barva odpovídala stupni 7 barvoměmé stupnice. Destilát obsahoval 92,9 % hm. MAG, 0,1 % hm. glycerolu a 1,2 · 10 * % hm. oxidu vápenatého, barva - stupen 5 podle barvoměmé stupnice. Destilační zbytek obsahoval 80,0 % hm. DAG,

6,6 % hm. MAG, 13,4 % hm. TAG a 1,6 · 10² % hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 18 barvoměmé stupnice.

Příklad 8

Čtvrtprovozní příprava. Do kotlíku o objemu 80 1 bylo nasazeno 60 kg reakční směsi, která obsahovala 75 hm. d. loje a 25 hm. d. glycerolu. Po zahřátí směsi na 230 °C bylo ke směsi přidáno 0,05 % hm. oxidu vápenatého (vztaženo na lůj), a to ve formě suspenze v glycerolu. Po hodině byl oxid vápenatý desaktivován při 230 °C přídavkem 70procentní kyseliny ortofosforečné do reakční směsi, přičemž na 1 mol oxidu vápenatého připadlo 0,7 molu kyseliny. Reakční směs se potom ochladila na 120 °C a při této teplotě byly v talířové samočisticí odstředivce LAPX 202 odděleny kaly a nerozpuštěný glycerol se zbytkovým obsahem 0,02 % hm. oxidu vápenatého. Zbylá reakční směs obsahující 9,3 % hm. volného

- 6 261 464 glycerolu, ·51,4 $ hm· MG a 1,5 · 10”^ % hm. oxidu vápenatého byla podrobena dvoustupňové molekulární destilaci za podmínek uvedených v příkladu 1. Destilát obsahoval 97»3 % hm. MG, 0,1 $ hm. glycerolu a. 1,3 · ÍO’²*' .% hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 4 barvomšmé stupnice. Destilační zbytek obsahoval 8,5 % hm. MG, 79,7 % hm. DAG, 10,8 % hm. TAG a 2,5 . 10~² # hm. oxidu vápenatého, barva - stupeň 12 barvomšmé stupnice. Vratné podíly, tj. TP z molekulární destilace získaný v jejím prvním stupni, destilační zbytek, glycerol oddělený v odstředivce a glycerol z prvního stupně molekulární destilace se použily do násady následující šarže, a to opakovaně jako v příkladech 2 až 7·

Způsob výroby monoacylglycerolů alifatických monokarboxylových kyselin podle vynálezu se uplatní zejména v tukovém průmyslu při výrobě emulgátorů použitelných v mnoha oblastech potravinářského průmyslu.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

261 464

1. Způsob výroby monoacylglycerolů alifatických, monokarboxylovych kyselin 0^₂ ^reakc^ tuku s glyoerolem při hmotnostním poměru tuku ke glycerolu 3 : 1, za teploty 220 až 250 °0 s použitím oxidu vápenatého jako katalyzátoru, desaktivací katalyzátoru a jeho odstraněním z reakční směsi společně s částí volného glycerolu, vícestupňovou molekulární destilací zbylé reakční směsi, při které se odstraňuje zbytek volného glycerolu a tukový podíl obsahující volné alifatické monokarboxylové kyseliny a získávají se monoacylglyceroly ve formě destilátu a diacylglyceroly ve formě destilačního zbytku, vyznačený tím, že se desaktivace oxidu vápenatého provádí přídavkem kyseliny orthofosforečné do reakční směsi při teplotě 220 až 250 °C, s výhodou 230 °C, přičemž na 1 mol oxidu vápenatého připadá 0,5 až 0,8 molu, výhodně 0,7 molu kyseliny orthofosforečné, s výhodou o koncentraci nejméně 75 hmotnostních, reakční směs se potom ochlazuje na 120 až 140 °C, s výhodou na 120 až 125 °C a odstře&ováním při této teplotě se odstraňuje desaktivovaný oxid vápenatý a část volného glycerolu, načež následuje molekulární destilace produktu, po které se volný glycerol získaný odstřelováním ε/nebo volný glycerol odstraněný molekulární destilací a/nebo tukový podíl obsahující volné alifatické monokarboxylové kyseliny, odstraněný molekulární destilací a/nebo destilační zbytek z jedné nebo více předcházejících šarží vracejí do výchozí reakční směsi následující šarže.
2. Způsob výroby monoacylglycerolů podle bodu 1, vyznačený tím, že vrácený glycerol tvoří až 70 # hmotnostních celkového obsahu glycerolu v reakční směsi a vrácený tukový podíl odstraněný molekulární destilací a/nebo vrácený destilační zbytek tvoří až 50 % hmotnostních celkového tukového podílu v reakční směsi, přičemž vrácení uvedených podílů se provádí alespoň šestkrát za sebou.