DE2038468C3

DE2038468C3 - Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger und lichtstabiler Fettsäuren

Info

Publication number: DE2038468C3
Application number: DE2038468A
Authority: DE
Inventors: Sasanka Sekhar Dipl.-Chem. Naskar; Gustav Dr.Rer.Nat. Renckhoff
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1970-08-03
Filing date: 1970-08-03
Publication date: 1979-08-30
Also published as: BE770539R; DK138996B; DK138996C; FR2107811A6; JPS5546678B2; DE2038468A1; JPS5221005A; DE2038468B2; IT1044914B; GB1353175A; US3840574A; NL7108952A

Description

Gemäß dem älteren Vorschlag der DE-PS 19 44 47.3 können hitzebeständige und lichtstabile Fettsäuren der Kettenlänge von 8 bis 18 C-Atomen bzw. Gemischen davon durch Erhitzen von Rohfettsäuren mit einer aromatischen Carbonsäure oder deren Ester und einem Alkylester der Titan- oder Zirkonsäure, und anschließendes Destillieren im Vakuum hergestellt werden.

Es ist auch bereits bekannt, Fettsäuren mit Oxalsäure (US-PS 21 62 542) oder mit bestimmten Merkaptanen zusammen mit H₃PO₄ oder Oxalsäure (US-PS 30 04 048) zu versetzen. Hierbei entstehen jedoch größere Mengen Rückstand und es wird nur eine geringe Entfärbung bzw. geringe Lichtbeständigkeit erreicht.

Es wurde nun gefunden, daß man nach der beschriebenen Arbeitsweise hitzebeständige und lichtstabile Fettsäuren erhält.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger und lichtstabiler Fettsäuren einer Kettenlänge von 8 bis 18 C-Atomen bzw. Gemischen davon, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Rohfettsäure mit 0,1 bis 0,2 Gew.-% einer aliphatischen Poly- oder Hydroxypolycarbonsäure mit 2 bis 10 C-Atomen oder einer cycloaliphatischen Polycarbonsäure bzw. eines Alkylesters davon und ggf. gleichzeitig mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines Alkylesters der Titan- oder Zirkonsäure mit 1 bis 8 C-Atomen in der Alkylgruppe während 0,5 bis 8 Std. auf eine Temperatur von 180 bis 280° C unter Normaldruck oder bei schwachem Vakuum erhitzt und die Fettsäuren anschließend bei Vakuum destilliert.

Das Erhitzen der Fettsäuren kann erfindungsgemäß in Gegenwart der genannten Polycarbonsäuren oder deren Alkylester allein vorgenommen werden. Das Arbeiten bei gleichzeitiger Anwesenheit von Alkylestern der Titan- bzw. Zirkonsäure führt zur Erzielung eines optimalen Effektes hinsichtlich der Licht- bzw. Hitzestabilität und der Helligkeit der destillierten Fettsäure.

Die Behandlungsdauer ist abhängig von der Behandlungstemperatur. Sie beträgt 2 — 3 Stunden bei 250—260⁰C, 3—4 Stunden bei 230—240°C und 5-6 Stunden bei 220-23O⁰C.

Die Menge der Behandlungsreagenzen ist abhängig von der Art und Qualität der Rohfettsäure bzw. Rohfettsäuregemische. Für Ca — C^-Fettsäuren, die aus Palmkernfett oder Cocosöl stammen und äußerst licht- und hitzeempfindlich sind, können 0,1—0,2% einer aliphatischen PoIv- oder I Ivdroxvpolycarbonsaiire oder einer cycloaliphatischen Polycarbonsäure bzw. ein Alkylester der genannten Säuren und 0,1—0,2% Alkylester der Titan- bzw. Zirkonsäure zugesetzt werden, für Cm—Cie-Fettsäuren sind 0,05—0,1% der Polycarbonsäuren oder ihrer niederen Alkylester und 0,05—0,2% Alkylester der Titan- bzw. Zirkonsäure ausreichend.

Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise bleiben die Polycarbonsäuren und die Titan- bzw. Zirkonsäure mit

ίο den in der Fettsäure befindlichen Verunreinigungen gebunden im Destillationsrückstand.

Bei der diskontinuierlichen Destillation steigt die Sumpftemperatur und die Konzentration der Behandlungsmittel. Zu hohe Sumpftemperaturen und zu lange Destillationsdauer können dazu führen, daß sich die gebundenen Verunreinigungen abspalten und die Qualität des Destillats verschlechtern. Aus diesem Grund ist es notwendig, insbesondere bei langkettigen Fettsäuren bei einem Vakuum von mindestens 1 —2

.?« Torr zu destillieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Menge an unverseifbaren Verbindungen im Destillat nicht größer ist als im Destillat der unbehandelten Fettsäure.

Ein weiterer besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß der Destillationsrückstand der behandelten Fettsäure keine neugebildeten Kondensationsprodukte enthält, wie es bei dem mit Borsäure oder deren Estern arbeitenden Verfahren der US-PS

«ι 28 62 943 der Fall ist. Die Borverbindungen, die als Lewis-Katalysatoren wirken, fördern die Bildung von unverseifbaren, undestillierbaren Kondensationsprodukten (vgl. DE-AS 12 14 212). Im Destillationsrückstand befinden sich nach beendeter Destillation

j) hochsiedende Derivate der aliphatischen und cycloaliphalischen Polycarbonsäuren und nichtdestillierbare Titan- bzw. Zirkonsäureverbindungen.

Als Beispiele für die erfindungsgemäß zu verwendenden" Polycarbonsäuren seien Oxalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Citronensäure und Cyclohexandicarbonsäure bzw. oder deren Alkylester genannt.

Die Quelle der Rohfettsäuren können sowohl natürliche Fette und öle als auch synthetische Fettsäuren sein. Ein großer Teil dieser Fettsäuren entsteht als technisches Produkt während verschiedener Stadien der Raffination von Speiseölen und -fetten, z. B. bei der Entsäuerung durch Neutralisation mit Alkali bzw. direkter Destillation von Speiseölen und -fetten mit höherem Gehalt an freien Säuren unter Vakuum, Entfärbung und Desodorierung.

Das Farbstabilitätsverhalten der gemäß der Erfindung behandelten und der nicht behandelten Vorlauffettsäuren wurde durch Erhitzen von Proben in einem Glasröhrchen mit einem Durchmesser von 14 Millimetern und einer Füllhöhe von 115 Millimetern auf 200⁰C während 6 Stunden festgestellt. Dieser Erhitzungstest wurde in einem thermostatisierten Trockenschrank durchgeführt, der während der gesamten Dauer des

ho Tests nicht geöffnet wurde. Die Proberöhrchen waren jeweils mit einer Kappe abgedeckt. Gemessen wurde die Fnrbintensität in Jodfarbzahleinheiten, wobei die Jodfarbzahl angibt, wieviel Milligramm freies Jod in 100 Millilitern wäßriger Jod-Jodkaliumlösung bei gleicher

h5 Farbtiefe enthalten sind, wenn bei einer Schichtdicke von 25 Millimetern gemessen wird.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich

durchgeführt werden.

In den Beispielen der anliegenden Tabelle wurden jeweils für die einzelnen Fettsäuretypen die Kenndaten der einfach destillierten unbehandelten Fettsäuren denjenigen der erfindungsgemäß behandelten, destillierten Fettsäuren gegenübergestellt

Beispiele

10

Bei den in der Tabelle angeführten Beispielen wurden die wasserfreien Feltsäuregemische unter Zusatz der Polycarbonsäure bzw. des Polycarbonsäureester auf ca 220°C unter Rühren erhitzt Bei dieser Temperatur erfolgte in den betreffenden Fällen der Zusatz des Alkylesters der Titan- bzw. Zirkonsäure. Die Behändlungsdauer betrug 2—3,5 Stunden. Während dieser Zeit wurde eine Temperatur von 240—280°C eingehalten. Darauf wu>-de die Sumpftemperatur du-ch Kühlung bis auf 90° C gesenkt, und die behandelten Fettsäuren wurden im Vakuum von 1—2 Torr über eine kleine

Tabelle

Destillationskolonne innerhalb von 2 Stunden destilliert, wobei ein kleiner Vorlauf (3—4%) und eine Hauptfraktion (90—93%) abgenommen wurden. Der Vorlauf aus den meisten behandelten technischen Fettsäuren hat einen stark unangenehmen Geruch und fand keine Verwendung. Im Rückstand, der 4—6% betrug, wurde das Unverseifbare bestimmt Vom Hauptlauf der unbehandelten und behandelten Fettsäuren wurde die Hazen-Farbzahl frisch destillierter Proben festgestellt außerdem wurde die Jodfarbzahl von 6 Stunden auf 200° C gehaltenen Proben ermittelt Die Jodfarbzahl und Hazen-Farbzahl wurden im »Lovibond 1000« Komparator und seinem Zubehör von Tintometer gemessen.

Zum Vergleich wurde das unbehandelte Fettsäuregemisch unter den gleichen Bedingungen destilliert (Beispiel »a«). Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt Unter Fettsäureschnitt ist der Destillationsschnitt der unbehandelten Fettsäuren zu verstehen, der überwiegend (mindestens 80%) Fettsäuren der in der Tabelle angeführten Kettenlänge enthält

Beispiel	i	Fettsäureschnitt	Fettsäuretyp	Zusatz	Behandlung	Temp.
	I 12				Dauer	C
					(h)	-
la	§ Beispiel	Ce^-Ci₀	Cocos	-	-	240
2	I	Q^-C)O	Cocos	0,2% Adipinsäure	3,5	240
3		Cg-C₁₀	Cocos	0,2% Bernsteinsäure	3	240
I 4	Ce—Cio	Cocos	0,2% Weinsäure	3
I ⁵			0,2% Bernsteinsäure		240
Ϊ			0,2% Butyltitanat	3	-
£ 6a	C8-C10	Palmkern	-	-	240
i 7	Cg-CiO	Palmkern	0,2% Zitronensäure	3	240
	Q-C)₀	Palmkern	0,2% 1,4-Cyclohexandicarbonsäure	3
			0,2% Butylzirkonat		-
!i 9a	Ci2~Ci4	Cocos	-	-	260
10	C₁₂-C)₄	Cocos	0,2% Maleinsäuremethylester	2
			0,1% Butyltitanat		-
11 a	C16-C18	Talg	-	-
	(ungehärtet)
Cl6~Cl8	Talg	0,2% Weinsäure		280
	(ungehärtet)	0,05% Butylzirkonat	2
Vorlauf		Hauptlauf	Rückstand	Unverseif-
Gew.-%	Gew.-%	Säurezahl Farbe JFZ nach 6 h	Gew.-%	bares
		HFZ bei 200 C

la	3,1	91,8	360	125	>50	5,1	1,6
2	3,5	91,3	361	20	9	5,2	1,7
3	2,8	92,4	360	20	7-8	4,8	1,8
4	2,4	93,0	361	10	7-8	4,6	1,7
5	3,1	92,0	360	10	6-7	4,9	1,8
6a	3,3	91,4	355	100	>50	5,3	1,4
7	2.6	91,6	356	20	7	5,8	1,6
8	3,2	91,7	355	lü	6-7	5,1	1.5
9 a	3,6	91,6	260	200	40	4,8	1,8
10	3,8	90,6	259	20-30	10-15	5,6	2,0
11a	3,8	90,4	205	125	30-40	5,8	2,2
12	3.9	90.2	205	30	10-15	5,9	2,3

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger und lichtstabiler Fettsäuren einer Kettenlänge von 8 bis 18 C-Atomen bzw. Gemischen davon, dadurch gekennzeichnet, uaß man die Rohfettsäure mit 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent einer aliphatischen Poly- oder Hydroxypolycarbonsäure mit 2 bis 10 C-Atomen oder einer cycloaliphatischen Polycarbonsäure bzw. eines Alkylesters davon und ggf. gleichzeitig mit 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent eines Alkylesters der Titan-.oder Zirkonsäure mit 1 bis 8 C-Atomen in der Alkylgruppe während 0,5 bis 8 Std. auf eine Temperatur von 180 bis 28O⁰C unter Normaldruck oder bei schwachem Vakuum erhitzt und die Fettsäuren anschließend bei Vakuum destilliert.