DE2051766C3 - Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureestern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureestern

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DE2051766C3
DE2051766C3 DE2051766A DE2051766A DE2051766C3 DE 2051766 C3 DE2051766 C3 DE 2051766C3 DE 2051766 A DE2051766 A DE 2051766A DE 2051766 A DE2051766 A DE 2051766A DE 2051766 C3 DE2051766 C3 DE 2051766C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureestern durch Umesterung aus Saccharose und einem Fettsäureester.
Unter den verschiedenen Lebensmittelzusätzen sind Saccharose-Ester von Fettsäuren wegen ihrer guten hydrophilen Eigenschaften und ihrer starken Emulgierwirkung sehr geschätzt Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Estern von Fettsäuren in technischem Maßstab wird Dimethylformamid als Lösungsmittel zur Durchführung einer Umsetzung zwischen Saccharose und einer Fettsäure verwendet. Dieses Verfahren wird nachstehend als »DMF-Verfahren« bezeichnet. In der belgischen Patentschrift 6 96 700 ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Estern von Fettsäuren unter Benutzung einer transparenten Emulsion beschrieben. Dieses Verfahren ist als »T.E.-Verfahren« bekannt.
Das »DMF-Verfahren« hat den Nachteil, daß ein giftiges Lösungsmittel dabei benutzt wird und daß die vollständige Entfernung des Lösungsmittels außerordentlich schwierig ist.
Bei dem »T.E.-Verfahren« wird ein Saccharose-Fettsäureester aus Saccharose und einer Fettsäure unter Verwendung von Propylenglykol als Lösungsmittel und einer oberflächenaktiven Substanz als Emulgator hergestellt. Dieses Verfahren ist durch die Bildung einer Mikroemulsion der Reaktanten gekennzeichnet
Mit dem T.E.-Verfahren sind ebenfalls zahlreiche Schwierigkeiten verbunden, die seine Durchführung im technischen Maßstab verhindert haben. Die größten Schwierigkeiten bestehen darin, daß einmal die Mikroemulsion so wenig stabil ist, daß die Kontrolle der Reaktionsbedingungen bei industrieller Produktion nicht möglich ist. Außerdem macht das Verfahren Hochvakuum und eine längere Reaktionszeit erforderlich, weil das benutzte Lösungsmittel bei relativ hoher Temperatur siedet, und schließlich ist das erhaltene Produkt von geringerer Qualität, weil die Abtrennung des Emulgators von dem Saccharose-Fettsäureester durch Reinigung schwierig ist.
Die bekannten Methoden der Umesterung zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureester werden in wasserfreien Lösungsmitteln durchgeführt
Die einfache Umsetzung der Ausgangssubstanzen Saccharose und Fettsäure in der Schmelze ohne Benutzung irgendeines Lösungsmittels läßt sich im industriellen Maßstab praktisch nicht durchführen weil die Saccharose unter Schmelzbedingungen instabil ist und sich zu einem erheblichen Anteil zersetzt ehe eine
to gleichförmige Schmelzmasse entstanden ist so daß ein Endprodukt minderer Qualität und in nur sehr geringer Ausbeute erhalten werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureestern zu schaffen, das sich mit guten Ausbeuten in relativ kurzer Zeit und im technischen Maßstab durchführen läßt
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäure-Estern aus Saccharose und einem Fettsäureester durch Umesterung gelöst welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man zu einer wäßrigen, eine Fettsäureseife enthaltende Saccharoselösung mit einem Wassergehalt von 10 — 200 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge Saccharose und Fettsäui eseife, und einem Gehalt von 5—40 Gew.-% Fettsäureseife, bezogen auf die Gesamtmenge Saccharose und Fettsäureester, eine solche Menge Fettsäureester, daß das Gewichtsverhältnis von Saccharose zu Fettsäureester zwischen 80:20 und 5:95 liegt, und
J« 0,1 — 10 Gew.-% eines Umesterungskatalysators, bezogen auf Saccharose, zugibt das Gemisch bei einer Temperatur zwischen 70 und 175" C und einem Druck von 1013 · 102 bis 80 ■ 102 Pa oder darunter, entsprechend dem jeweiligen Dehydratationsgrad, zu einer im
π wesentlichen homogenen Schmelze entwässert, und die Umesterung zwischen Saccharose und Fettsäureester, gegebenenfalls nach Zugabe von weiterem Fettsäureester, in der Schmelze bei einer Temperatur von 110 -175° C durchführt.
Die Erfindung vermeidet so die Nachteile sowohl der bekannten, unter Zusatz von Lösungsmittel arbeitenden Verfahren, als auch der im industriellen Maßstab gar nicht brauchbaren Umsetzung in der Schmelze, und zwar dadurch, daß die Saccharose in wäßriger Lösung
■*-> eingesetzt wird. Die Herstellung der Schmelze der Reaktanten wird unter Benutzung von Wasser als Lösungsmittel und eines besonderen Flußmittels so durchgeführt, daß eine Hydrolyse der Fettsäureester verhindert wird. Es hat sich ergeben, daß dann, wenn die
w Saccharose in wäßriger Lösung unter den bestimmten Arbeitsbedingungen, wie sie im Patentanspruch angegeben sind, umgesetzt wird, Saccharose-Fettsäureester in erhöhter Ausbeute nach relativ kurzen Reaktionszeiten in hoher Reinheit industriell darstellbar sind. Dies wird
v> auf die Zusammenwirkung der speziellen weiter unten angegebenen Reaktionsbedingungen zurückgeführt. Dazu gehören die Mitverwendung von Fettsäureseife und die Einstellung von bestimmten Temperaturen und Drücken entsprechend dem jeweiligen Dehydratisie-
w rungsgrad beim Dehydratisieren der wäßrigen Lösung zu einer Schmelze; dazu gehören auch die bei der Umesterungsreaktion in der Schmelze benutzten Temperaturen und Drücke.
Die einzelnen Verfahrensschritte werden wie folgt
h'> beschrieben:
a) Lösen eines Gemisches von Saccharose und Fettsäureseife in Wasser, wobei die Saccharose vollständig gelöst wird,
b) Zugabe eines Fettsäureesters und eines Katalysators zur Umesterungsreaktion zwischen Saccharose- und Fettsäure-Ester bei einer derart erhöhten Temperatur und vermindertem Druck, daß Hydrolyse des Fettsäureesters vermieden und eine weitgehend vollständig entwässerte homogene Schmelze erhalten wird.
c) Durchführung der Umesterung zwischen Saccharose- und Fettsäureester in der Schmelze bei einer Temperatur im Bereich von 110 bis 175° C ι ο
Vorzugsweise wird der Fettsäureester nur in Stufe b) zugesetzt, obwohl eine restliche Menge Fettsäureester in Stufe c) zugegeben werden kann, nachdem die Hauptmenge in Stufe b) zugesetzt worden ist
Die Stufe c) wird vorzugsweise unter vermindertem Druck durchgeführt, kann aber auch bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden.
Da erfindungsgemäß Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, wird die Saccharose schnell gelöst, und es ist nur eine kleine Menge Wasser erforderlich, um eine Lösung zu erhalten, in der die Saccharose in vollständig gelöstem Zustand vorliegt. Das als Lösungsmittel verwendete Wasser wird aus dem System während der Bildung der dehydratisierten homogenen Schmelze entfernt Daher ist bei diesem Verfahren keine besondere Stufe zur Abtrennung des Lösungsmittels nötig, was sich bei dem DMF- und T.E.-Verfahren nicht umgehen läßt. Darüber hinaus entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Probleme, die mit der Tatsache zusammenhängen, daß eine Menge giftigen Lösungsmittels im Endprodukt zurückbleiben kann, wie beim DMF-Verfahren. Auch können im Endprodukt keine Nebenprodukte vorliegen, wie Polyglykolester in dem beim T.E-Verfahren anfallenden Endprodukt, wo Propylenglykol als Lösungsmittel verwendet wird. Außerdem wird durch die Bildung der homognen Schmelze und der nachfolgenden Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Entstehung von Nebenprodukten auf ein Minimum herabgesetzt, wie später noch eingehend erläutert, was die Herstellung von Saccharose-Fettsäure-Estern eines hohen Reinheitsgrades ermöglicht
Um eine homogene Schmelze zu bekommen, ist es notwendig, das System zu bewegen bzw. zu rühren. Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Wasser aus dem System entfernt wird, steigt die Viskosität des Systems nicht so stark an, weil der Vorgang bei einer relativ hohen Temperatur durchgeführt wird und außerdem eine fettsaure Seife zugesetzt wird. So können die bekannten Rühr- oder Bewegungs-Mechanismen ohne weiteres eingesetzt werden, um zu einer homogenen Schmelze zu kommen.
Um die Saccharoseschmelze aus pulverförmigem Zucker herzustellen, muß die Saccharose auf eine Temperatur über 140 bis 1450C erhitzt werden, wo die Saccharose erweicht Wenn jedoch die Temperatur der erhitzten Saccharose die obenerwähnte Erweichungstemperatur erreicht hat, beginnen kleine Saccharosepartikel zusammenzulaufen. Außerdem ist es schwierig, t>o Saccharose ohne thermischen Abbau zu schmelzen, und die erhaltene geschmolzene Saccharose ist thermisch so instabil, daß sie sich schnell zersetzt und eine schlechte Affinität gegenüber Fettsäureestern zeigt. Es ist gefunden worden, daß sich die Aggregation der b5 pulverförmigen Saccharose verhindern läßt, wenn Fettsäure-Seifen zugesetzt werden. Sie sind ausgezeichnete Anti-Aggregationsmittei. Die fettsäure Seife wirkt auch als Flußmittel und reduziert die Temperatur, bei welcher die Schmelze gebildet wird. Die Verwendung der Fettsäureseife hat auch den Vorteil, daß die Affinität zwischen Saccharose und Fettsäureester verbessert wird. Wenn andere Verbindungen als Fettsäureseife, z.B. Saccharoseester von Fettsäuren, als Flußmittel zugesetzt werden, findet die unerwünschte Verseifung in hohem Grade, etwa zu 30 bis 40%, statt
Durch die Verwendung einer Fettsäureseife gemäß der Erfindung wird es möglich, in wirtschaftlicher Weise eine geschmolzene Zusammensetzung zu erhalten, die im wesentlichen aus Saccharose und einem Fettsäureester besteht und stabil ist
Die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bringt die bereits dargelegten besonderen Vorteile. Jedoch muß Sorge dafür getragen werden, daß die Hydrolyse der Fettsäureester, die infolge der Verwendung von Wasser stattfinden kann, vermieden wird.
Im allgemeinen werden Ester nahezu quantitativ in 60 Minuten in Anwesenheit von Wasser und einer alkalischen Substanz bei Temperaturen zwischen 60 und 8O0C hydrolysiert. Die Lösung der Mischung von Saccharose und Fettsäureseife mit Wasser nach der Erfindung ist jedoch stabil infolge der Anwesenheit der Fettsäureseife, und demgemäß ist das Wasser in der Lösung nicht so leicht frei, um Hydrolyse des Fettsäureesters zu bewirken. Die Dehydratation der Lösung, in welcher Wassermoleküle stabil mit Saccharosemolekülen verbunden sind, kann nur durch Anwendung erhöhter Temperatur und vermindertem Druck durchgeführt werden.
Außerdem ist überraschend gefunden worden, daß, wenn die Temperaturerhöhung und die Druckverminderung während der Bildung der entwässerten Schmelze der Reaktanten entsprechend der Geschwindigkeit der Entwässerung geregelt wird, die Hydrolyse der Fettsäureester mit Erfolg vermieden werden kann, selbst bei hohen Temperaturen im Bereich von ICO bis 1600C und sogar in Anwesenheit von Wasser als Lösungsmittel und einem alkalischen Material als Katalysator für die Umesterungsreaktion.
Die Bedingungen zur Vermeidung der Hydrolyse von Fettsäureestern hängen ab und werden bestimmt von verschiedenen Faktoren: (1) Verhältnis von Saccharose zu Fettsäureester, (2) Art und Menge der verwendeten Fettsäureseife, (3) Art und Menge des verwendeten Katalysators, (4) Wassergehalt in dem die Schmelze bildenden System, (5) Temperatur und (6) Druck.
Das Mengenverhältnis von Saccharose zu Fettsäureester sollte im Gewichtsbereich von 80 :20 bis 5 :95 liegen.
Die Fettsäureseife kann ein Kalium, Natrium- oder Calciumsalz einer Fettsäure mit 8 bis 22 C-Atomen sein; sie wird in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Saccharose und Fettsäureester, eingesetzt.
Irgendein alkalisches Material, das gewöhnlich als Katalysator für Umesterungsreaktionen verwendet wird, kann auch als Katalysator für die Umesterungsreaktion zwischen Saccharose und Fettsäureester bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, z. B.: Hydroxyde, Carbonate, Bicarbonate, Methylate, Äthylate ur»d Propylalkoholate von Kalium, Natrium und Lithium. Besonders bevorzugt werden die Kaliumsalze, wie KOH und K2CO3. Der Katalysator kann in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Saccharose, eingesetzt werden.
Nach der Erfindung wird der Katalysator dem System zu irgendeiner Zeit nach dem Lösen der Mischung von Saccharose und Fettsäureseife mit Wasser und vor Beendigung der Bildung der entwässerten Schmelze zugesetzt.
Zur Herstellung der Lösung von Saccharose und Fettsäureseife wird Wasser in einer Menge von 10 bis 200 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge Saccharose und Fettsäureseife, eingesetzt.
Um eine entwässerte Schmelze der Reaktanten mit den oben beschriebenen besonderen Bedingungen für die Faktoren 1 bis 3 zu erhalten, ohne daß dabei Hydrolyse der Fettsäureester eintritt, müssen Temperatur und Druck nach dem Entwässerungsgrad während der Bildung der Schmelze jeweils innerhalb bestimmter Bereiche geändert und geregelt werden. Solche bestimmten Bereiche für Temperatur und Druck gibt die Tabelle 1 wieder.
Tabelle 1 Wassergehalt
mehr als
20 		(Gew.-%)
15 		10 5 0
70-110
1013-470,9 		75-135
1013-280 		85-160
1013-144,6 		95-165
879,8-80 		110-175
0-08
Temperatur, C
Druck (102 Pa)
In der Tabelle ist der Wassergehalt in Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmelze, angegeben.
Allgemeiner können die Temperatur- und Druckbe- Tabelle 2
reiche für die Entwässerungs- oder Dehydratations-Stufe der Schmelze, wie in Tabelle 2 gezeigt, definiert werden.
Y C
Z · 102 Pa
X s 20
20S X δ 15
15SXS 10
1OS X δ 5
5SXS 0
70 bis 110
- X + 90S YS-5X +210
- 2X + 105 S Y S - 5X +
- 2X + 105 S Y S - X + -3X + 110SYS -2X + 480 bis 1013
30X -240S Z S 1013
20X - 90SZ S 1013
1OX + 10 S Z S 120X + 60 S 1013
12X SZS 120X + 60
In der Tabelle bedeuten X den prozentualen Wassergehalt der Schmelze, Y die Temperatur in CC und Z den Druck in Pa.
Zum besseren Verständnis der Verhältnisse zwischen dem Wassergehalt und der Temperatur, und zwischen dem Wassergehalt und dem Druck, wie sie in Tabelle 2 angegeben sind, wird die folgende Beschreibung gebracht, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird. * '->
F i g. 1 ist eine graphische Darstellung, die den kritischen Bereich der Temperatur entsprechend dem Wassergehalt während der Bildung einer entwässerten Schmelze nach der Erfindung zeigt
F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, die den so kritischen Druckbereich entsprechend dem Wassergehalt während der Bildung einer-entwässerten Schmelze nach der Erfindung zeigt
Die Kurven A und B in F i g. 1 zeigen die unteren und oberen kritischen Temperaturen, und die Kurven C und D in F i g. 2 die unteren und oberen kritischen Drücke, die dem jeweiligen Wassergehalt entsprechen.
Wenn das Verfahren unter anderen Bedingungen als den bestimmten, oben mit Bezug auf die Faktoren 1 bis 6 angegebenen Bedingungen durchgeführt wird, tritt to unweigerlich Hydrolyse der Fettsäureester ein und ein merkbarer Anstieg der Viskosität des Systems mit dem Ergebnis, daß die Saccharose-Fettsäure-Ester in schlechter Ausbeute anfallen.
Wenn z. B. die Saccharose und der Fettsäureester in anderen als den oben angegebenen Mengenbereichen eingesetzt werden, tritt die Hydrolyse des Fettsäureesters in zwei- bis dreimal so großem Umfang ein.
Wenn das System während der Bildung der Schmelze auf Temperaturen erhitzt wird, die 5 bis 100C über den oberen Grenzwerten liegen (also über der Kurve B in Fig. 1), tritt Hydrolyse der Fettsäureester ein, was zu einem Anstieg des Verseif ungsgrades bis zu 10 bis 20% und einem Abfall des Umesterungsgrades bis zu ca. 50% oder darunter führt In manchen Fällen wird das System heterogen mit dem Ergebnis, daß praktisch keine Umsetzung stattfindet
Wenn andererseits das System auf eine Temperatur erhitzt wird, die 5 bis 10° C unter der unteren Grenze des bestimmten Temperaturbereiches liegt (unter der Kurve A in F i g. 1), neigen die Reaktanten des Systems dazu, fest zu werden, was zu einem Anstieg der Viskosität des Systems um einige 100 Mal höher führt Eine heterogene Reaktion verläuft auch wesentlich langsamer.
Fettstureester, die für das Verfahren nach der Erfindung geeignet sind, sind Ester von Fettsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen mit einem Alkohol ausgewählt aus Methyl-, Äthyl-, Propyl- und ButylalkohoL ÄthylenglykoL Propylenglykol und ButylenglykoL Glycerin, Sorbitol und Pentaerythritol Bei der Herstellung von Saccharoseestern von Fettsäuren mit hohem Reinheitsgrad werden besonders Ester von Alkoholen mit niedrigem Siedepunkt wie Methyl-, Äthyl- und Propylalkohol bevorzugt
Es ist gefunden worden, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung die Umsetzung zur Bildung von Saccharoseestern von Fettsauren selten während der Stufe der Bildung der entwässerten homogenen
Schmelze stattfindet. Wenn, so findet die Umsetzung in nur sehr geringem Umfang statt.
Nachdem die entwässerte homogene Schmelze der Reaktanten erhalten ist, wird das System bei Temperaturen zwischen 110 und 175°C unter Atmosphärendruck, vorzugsweise unter vermindertem Druck, von 80 · 102 Pa oder geringer erhitzt, um die Umesterung unter Entstehung der Saccharoseester von Fettsäuren durchzuführen.
Diese Hitzebehandlung wird nur eine kurze Zeit von etwa 15 Minuten bis 3 Stunden durchgeführt, wonach die Umesterungsreaktion mit hoher Ausbeute abgelaufen ist.
Bei der technischen Durchführung ist es zweckmäßig, die Umesterungsreaktion direkt im Anschluß an die Herstellung der Schmelze in demselben Gefäß durchzuführen. Es ist aber auch möglich, beide Stufen getrennt voneinander und in verschiedenen Gefäßen durchzuführen.
Die Menge Monoester, die in dem Saccharose-Fettsäure-Ester-Produkt, das erhalten wird, vorliegt, läßt sich durch die Einstellung des Molverhältnisses von Saccharose zu Fettsäureester, in dem diese Reaktanten eingesetzt werden, festlegen. Bei gleichem Verhältnis von Saccharose zu Fettsäureester führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einem Produkt mit höherem Monoestergehalt als die bekannten Verfahren, bei denen ein organisches Lösungsmittel eingesetzt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend typische Beispiele zusammen mit Vergleichsbeispielen gebracht.
Beispiel 1
50 kg Saccharose und 25 kg Natriumstearat wurden in ein 350 I Reaktionsgefäß gegeben und durch Zusatz von 25 kg Wasser eine homogen gemischte Lösung davon hergestellt. Ein wesentlicher Teil des zugefügten Wassers wurde durch Erhitzen der Lösung auf eine Temperatur zwischen 100 und 125°C entfernt, wonach 1,0 kg K2COi in das System eingeführt wurden. Danach wurden 25 kg des Methylesters der Rindertalg-Feitf.aure zugegeben, während das restliche Wasser allmählich bei einer Temperatur von 1500C unter vermindertem Druck von 80 · 102 Pa entfernt wurde.
Nach Beendigung der Zugabe des Rindertalg-Fettsäure-Methylesters wurde das System 3 Stunden bei 1500C und 80 · 102 Pa gehalten, wonach 96,5 kg eines Reaktionsproduktes erhalten wurden.
Es wurde festgestellt, daß 95% des zugesetzten Rindertalg-Fettsäure-Methylesters bei der Umesterungsreaktion in Saccharose-Fettsäure-Ester übergeführt worden war. Die Zusammensetzung des Saix-naroseesters nach der Reinigung wurde mittels Dünnschichtchromatographie bestimmt, wobei folgendes Ergebnis erhalten wurde:
Monoester 52%
Diester 30%
Triester 18%
Der Verseifungsgrad des Endproduktes betrug 5%.
Beispiel 2
2 kg Saccharose und 0,75 kg Natriumstearat wurden in einem Reaktionsgefäß in 1 kg Wasser zu einer homogenen Lösung der Mischung gelöst. Dieser Mischung wurden 0,75 kg Rindertalgfettsäure-Methylester und 20 g KOH als Katalysator zugesetzt, während zur Dehydratation die Temperatur des Gemisches von 80 auf 15O0C unter Druck auf 66,6 ■ 102Pa gebracht wurde. Danach wurde die Temperatur 30 Minuten zwischen 150 und 155°C gehalten, wonach 3,2 kg eines Reaktionsproduktes erhalten wurden.
Bei der Umesterungsreaktion wurden 85% des Rindertalgfettsäure-Methylesters zum Saccharose-Fettsäureester umgesetzt. Die Zusammensetzung des nach der Reinigung erhaltenen Saccharoseesters wurde durch Dünnschichtchromatographie bestimmt, welche folgendes Ergebnis brachte:
Monoester
Diester
Triester
62%
29%
9%.
Der Verseifungsgrad des Endproduktes war 7%.
Beispiel 3
35,8 kg Saccharose, 18,7 kg des Natriumsalzes der Rindertalgfettsäure und 35,0 kg Wasser wurden in ein Reaktionsgefäß zur Bereitung einer homogenen Lösung des Gemisches gegeben. Zu diesem Gemisch wurden 15 kg Rindertalgfettsäure-Methylester und 716 g K2COi als Katalysator zugefügt, während die Temperatur von 80 auf 15O0C und der Druck auf 66.6 · 102 Pa zwecks Entwässerung gebracht wurde. Nach Zugabe weiterer 30,5 kg Rindertalgfettsäure-Methylester wurde das Gemisch 3 Stunden bei einer Temperatur von 145°C und einem Druck von 66,6 ■ 102 Pa gehalten, wonach 92,5 kg eines Reaktionsproduktes anfielen.
Das Ergebnis dieser Umesterungsreaktion war, daß sich 90% des eingesetzten Rindertalgfettsäure-Methylesters zum Saccharosefettsäureester umgesetzt hatten.
Die Zusammensetzung des erhaltenen Saccharoseesters nach Reinigung wurde durch Dünnschichtchromatographie bestimmt, die folgendes Ergebnis brachte:
Monoester 28%
Diester 31%
Triester 41%
Der Verseifungsgrad des Endproduktes betrug 12.5°/«.
B e i s ρ i e I 4
1,5 kg Saccharose, 660 g des Natriumsalzes der Rindertalgfettsäure und 2,0 kg Wasser wurden in ein 101 Reaktionsgefäß gegeben, um eine homogene
-.ο Lösung des Gemisches herzustellen. Dieser Lösung wurden 1.0 kg Propylenglykol-Monostearat und 30 g KOH als Katalysator zugesetzt, während auf eine Temperatur zwischen 510 und 150° C erhitzt und der Druck auf 4 · 102 Pa gebracht wurde, um eine
->"> entwässerte Schmelze zu bilden. Danach wurde die Umesterungsreaktion bei einer Temperatur zwischen 155 und 160° C bei einem Druck von 4 - 102 Pa innerhalb von 90 Minuten durchgeführt.
Das erhaltene Reaktionsprodukt enthielt 43.5%
wi Saccharose-Fettsäure-Ester. 82% des eingesetzten Propylenglykolesters hatten mit der Saccharose reagiert.
Die Zusammensetzung des Saccharose-Fettsäure-Esters war die folgende:
Monoester 56,3%
Diester 31,4%
Tri- und Polyester 12,3%.
Die Zusammensetzung des restlichen Propylenglykolesters war wie folgt:
Monoester
Diester
1,9%
3,4%.
Der Verseifungsgrad des erhaltenen Produktes war 2,37.
Beispiel 5
48,8 kg Saccharose und 25 kg des Natriumsalzes der Rindertalgfettsäure wurden in 60 kg Wasser gelöst, um eine homogene Lösung des Gemisches zu erhalten. 27,4 kg gehärtetes Rindertalgöl und 1,0 kg K2CO1 wurden der Lösung bei einer Temperatur von 100 bis 155° C und einem Druck von 13,33 · 102 Pa zugefügt, um eine entwässerte Schmelze zu erhalten. Die Schmelze wurde danach bei einer Temperatur von 160±2°C und einem Druck von 6,7· 102Pa 2 Stdn. lang einer Umesterungsreaktion unterworfen.
Das dabei erhaltene Reaktionsprodukt enthielt 36,2% Saccharosefettsäureester und 9,1% Glycerid. 70% der Fettsäure des gehärteten Rindertalgöls hatte mit der Saccharose reagiert.
Die Zusammensetzung des erhaltenen Saccharosefettsäureesters war wie folgt:
Monoester 55,6%
Diester 32,6%
Tri- und Polyester 11,8%.
Die Zusammensetzung des restlichen Glycerids war:
Monoester 48%
Diester 35%
Triester 17%.
Der Verseifungsgrad des erhaltenen Produktes war 2,87%.
Vergleichsbeispiel 1
Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde als Lösungsmittel kein Wasser eingesetzt. 2 kg Saccharose, 60 g Kaliummethylat, 0,5 kg Kaliumstearat und 0,5 kg Rindertalgfettsäure-Methylester wurden in ein 101 Reaktionsgefäß gegeben. Die so hergestellte Mischung wurde auf 1500C erhitzt und auf einen Druck von 13,33· 102Pa gebracht und 7 Stunden bei diesen Bedingungen gehalten, wonach 2,85 kg eines Reaktionsproduktes angefallen waren.
Es wurde gefunden, daß 83% Rindertalgfettsäure-Methylester sich zum Saccharosefettsäureester bei der Umesterungsreaktion umgesetzt hatten. Die Zusammensetzung des erhaltenen Saccharoseesters nach der
in Reinigung wurde durch Dünnschichtchromatographie bestimmt, die folgendes Ergebnis brachte:
Monoester 12%
Diester 30%
Tri- und Polyester 52%.
Der Verseifungsgrad des Produktes betrug 15,0%.
Vergleichsbeispiel 2
Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde die Dehydrata-
2<> tion bei erhöhter Temperatur ausgelassen.
Ein Gemisch von 2 kg Saccharose, 1 kg Natriumsalz gehärteter Rindertalgfettsäure, 1 kg Wasser und 1 kg Methylester der Rindertalgfettsäure wurden in einem Kneter gleichmäßig gelöst. Nach Zugabe von 20 g K2CO3 wurde das Gemisch bei einer Temperatur von 60 bis 1000C und einem Druck von 66,6 ■ 102 Pa dehydratisiert Nach Beendigung der Entwässerung wurde das Gemisch auf 1500C unter Rühren erhitzt und unter Beibehaltung dieser Bedingungen 3 Stunden belassen.
j» Danach wurden 3,7 kg eines Reaktionsproduktes erhalten.
Es wurde festgestellt, daß sich bei der Umesterungsreaktion 83% des Rindertalgfettsäure-Methylesters zu Saccharose-Fettsäureester umgesetzt hatten. Eine
1Ί dünnschichtchromatographische Analyse des Reaktionsproduktes nach der Reinigung zeigte folgende Zusammensetzung:
Monoester 48%
Diester 32%
Triester 20%
Der Verseifungsgrad des Produktes betrug 21,5%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäure-Estern aus Saccharose und einem Fettsäureester durch Umesterung, dadurch gekennzeichnet, daß man zu einer wäßrigen, eine Fettsäureseife enthaltenden Saccharoselösung mit einem Wassergehalt von 10—200 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge Saccharose und Fettsäureseife, und einem Gehalt von 5—40 Gew.-% Fettsäureseife, bezogen auf die Gesamtmenge Saccharose und Fettsäureester, eine solche Menge Fettsäureester, daß das Gewichtsverhältnis von Saccharose zu Fettsäureester zwischen 80 :20 und 5 :95 liegt, und 0,1 — 10 Gew.-% eines Umesterungskatalysators, bezogen auf Saccharose, zugibt, das Gemisch bei einer Temperatur zwischen 70 und 175° C und einem Druck von !013 · 102 bis 80 · W Pa oder darunter, entsprechend dem jeweiligen Dehydratationsgrad, zu einer im wesentlichen homogenen Schmelze entwässert, und die Umesterung zwischen Saccharose und Fettsäureester, gegebenenfalls nach Zugabe von weiterem Fettsäureester, in der Schmelze bei einer Temperatur von 110 -175° C durchführt
DE2051766A 1969-10-23 1970-10-22 Verfahren zur Herstellung von Saccharose-Fettsäureestern Expired DE2051766C3 (de)

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JP44085110A JPS5114485B1 (de) 1969-10-23 1969-10-23

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