DE4104053A1

DE4104053A1 - Dispersionen von fettsaeurepartialglyceriden

Info

Publication number: DE4104053A1
Application number: DE4104053A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Foerster; Frank Dr Wangemann; Michael Schaaf
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1991-02-09
Filing date: 1991-02-09
Publication date: 1992-08-13
Also published as: WO1992013519A1; JPH06504718A; EP0570396A1

Description

Die Erfindung betrifft bei Normaltemperatur fließ- und pumpfähige, lager stabile wäßrige Dispersionen von bis zu 45 Gew.-% an Fettsäurepartialgly ceriden mit einem Gehalt an 0,2 bis 3 Gew.-% an einem Sulfoolein.

Es ist bekannt, daß Fettsäurepartialgylceride auf dem Gebiet der Kosmetik als Konsistenzgeber für Emulsionen eingesetzt werden. Von besonderer Be deutung ist dabei das Glycerinmono-/distearat, im folgenden kurz als GMS bezeichnet. Die Einarbeitung von Fettstoffen wie GMS, die bei Normaltem peratur feste, wachsartige Stoffe sind, erfordert ein Aufschmelzen und eine gleichmäßige stabile Dispergierung in der ebenfalls erwärmten Lösung oder Emulsion der übrigen Komponenten. Beim Abkühlen bilden sich viskose lamellare Gelphasen (vergleich z. B. K. Larsson, Zeitschrift Physikalische Chemie 1967(56) 173-198), die den Verarbeitungsprozeß erschweren. Diese Arbeitsweise bedeutet einen erheblichen Arbeitsaufwand, so daß es für vie le Anwender von Vorteil wäre, über Fettstoffe vom Typ des GMS in Form ei nes stabilen fließfähigen Dispersionskonzentrates zu verfügen. Ein solches Konzentrat könnte in elementarer Weise durch bloßes Vermischen homogen in andere wäßrige Zubereitungen eingetragen werden.

Aus der Lehre der DE-PS 25 11 600 sowie der DE-PS 25 11 644 ist ein Ver fahren zur Herstellung von Emulsionen bekannt, das auf wäßrige GMS-Disper sionen zurückgreift. Die DE-AS 25 09 255 beansprucht Fettsäuremono-/diglyce ride mit einem Gehalt an Eiweiß-Fettsäure-Kondensaten zur Verringerung der Viskosität. Nach der Lehre der europäischen Patentschrift EP 2 49 711 werden niedrigviskose wäßrige Dispersionen von Glycerinestern dadurch herge stellt, daß den seifenfreien Glycerinestern definierte Mengen an Alkali seifen langkettiger Fettsäuren zugesetzt werden. Die wäßrigen GMS-Disper sionen des Standes der Technik zeigen jedoch den Nachteil, im Laufe der Lagerung zu viskosen Gelen zu quellen.

Die Ursache für das Nachdicken ist die Gelbildung, die durch freie Fett säuren und Dispergatoren gefördert wird. Je nach Gehalt an freier Fett säure entstehen Kristalle oder lamellare Gelphasen (siehe: a) N. Krog und K. Larsson, Chem. Phys. Lipids 1968 (2) 129-143; b) K. Larsson und N. Krog, Chem. Phys. Lipids 1973 (10) 177-180; c) N. Krog und A. P. Borup, J. Sci. Fd Agric. 1973 (24) 691-701).

Es wurde nun gefunden, daß sich durch Verwendung geringer Mengen an Sulfo olein fließfähige, lagerstabile GMS-Dispersionen herstellen lassen.

Gegenstand der Erfindung sind folglich wäßrige Dispersionen von Fettsäure partialglyceriden, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthalten

A) 10-45 Gewichtsprozent, bevorzugt 20-35 Gew.-%, eines Fettsäure partialglycerids,
B) 40 bis 89,9 Gewichtsprozent Wasser und
C) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,2-3 Gew.-%, Sulfoolein um dadurch die Fließfähigkeit und die Lagerstabilität der Dispersion zu gewährleisten.

Unter Fettsäurepartialglyceriden (A) sind technische Gemische von Fett säuremono-, di- und triglyceriden von gesättigten oder ungesättigten Fett säuren mit 10 bis 20 C-Atomen zu verstehen, die durch Veresterung von 1 Mol Glycerin mit 1 bis 2 Mol einer (C_10-20)-Fettsäure oder durch Umesterung von 1 Mol eines (C_10-20)-Fettsäuretriglycerids, z. B. von Rindertalg, Schweineschmalz, Palmöl, Sonnenblumenöl oder Sojaöl mit 0,5 bis 2 Mol Gly cerin erhalten werden. Handelsüblich sind zwei Typen von Partialglyceri den. Partialglyceride des Typs I enthalten 35 bis 60% Monoglyceride, 35 bis 50% Diglyceride und 1 bis 20% Triglyceride. Partialglyceride des Typs II werden durch Molekulardestillation aus solchen des Typs I herge stellt und enthalten 90 bis 96% Monoglyceride, 1 bis 5% Diglyceride und weniger als 14% Triglyceride (vergl. dazu: a) G. Schuster und H. Adams: Zeitschrift für Lebensmitteltechnologie, 1979, Band 30(6), S. 256-264; b) G. Schuster (Hrsg.) "Emulgatoren für Lebensmittel", Springer-Verlag, 1985). Die erfindungsgemäß verwendeten Fettsäurepartialglyceride sollen 35 bis 96% Monoglyceride, 1 bis 50% Diglyceride und 0,1 bis 20% Triglyceride ent halten.

Unter Sulfooleinen (C) sind Sulfierungsprodukte ungesättigter Fettsäure triglyceride mit Schwefeltrioxid zu verstehen. Dabei sollen die in den Fettsäuretriglyceriden gebundenen Fettsäuren einen Ölsäureanteil von min destens 50 Gew.-% aufweisen. Besonders geeignete Fettsäuretriglyceride sind Olivenöl, neues Sonnenblumenöl, Erdnußöl und neues Rüböl. Die Trigly ceride werden durch Umsetzung mit 1 bis 2 Mol gasförmigem Schwefeltrioxid - bezogen auf das Triglycerid - bei Temperaturen von 40 bis 90°C und an schließender Neutralisation mit wäßrigen Alkalihydroxiden in die erfin dungsgemäß einzusetzenden Sulfooleine überführt. Vorzugsweise beträgt die Menge an Schwefeltrioxid 1 bis 1,5 Mol, insbesondere 1,1 bis 1,3 Mol pro Mol Triglycerid. Gewünschtenfalls kann man das so erhaltene Sulfoolein einer Hydrolysestufe unterwerfen und/oder mit geringen Mengen eines Bleichmittels, z. B. Wasserstoffperoxid oder Natriumhypochlorit, zur Ver besserung der Farbqualität behandeln.

Die erfindungsgemäßen Dispersionen können in einfacher Weise dadurch her gestellt werden, daß sämtliche Komponenten der herzustellenden Dispersion bei Normaltemperatur (ca. 20°C) zusammengegeben und unter Rühren auf 80°C erwärmt werden. Nach dem Schmelzen der festen Bestandteile, läßt man noch einige Minuten nachrühren und kühlt dann die so erhaltenen Dispersi onen auf Normaltemperatur ab.

Die erfindungsgemäßen Dispersionen von Fettsäurepartialglyceriden eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Emulsionen für den Einsatz auf dem Gebiet der Kosmetik oder in der Papierindustrie.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläu tern.

Beispiele 1. Analytische Methoden

Der Gehalt wäßriger Tensidpasten an unsulfiertem in Gew.-% (US-Gehalt) wurde gravimetrisch nach Ansäuern der Paste, Petroletherextraktion und Abdampfen des Lösungsmittels, der Gehalt an Natriumsulfat ionenchromato graphisch bestimmt. Der Trockenrückstand wurde durch Abdampfen des Wassers der Tensidpaste ermittelt.

2. Verwendete Substanzen 2.1. Fettsäuremono-/diglyceride (A)

Das exemplarisch verwendete Glycerinmono-/distearat, GMS, bestand aus ei nem technischen Partialglycerid, aus einem Palmitin-Stearinsäuregemisch (30 : 70) mit einem Anteil von 50 Gew.-% Monoglycerid, 40 Gew.-% Diglyce rid und 10 Gew.-% Triglycerid.

2.2. Neues Rüböl

Neues, erucaarmes Rüböl mit folgender Fettsäureverteilung (Angaben in Gew.-%): 1% Myristinsäure; 4% Palmitoleinsäure; 1% Stearinsäure; 59% Öl säure; 20% Linolsäure; 9% Linolensäure; 1% Arachinsäure; 2% Gadoleinsäure; 1% Behensäure; 1% Erucasäure. Die Jodzahl des neuen Rüböls betrug 120, die Verseifungszahl 190.

2.3 Sulforüböl (C)

Sulforüböl wurde durch SO₃-Sulfierung von neuem Rüböl folgendermaßen er halten: In einem kontinuierlich arbeitenden Fallfilmreaktor (Länge 120 cm, Querschnitt 1 cm, Eduktdurchsatz 600 g/Stunde) mit Mantelkühlung und seit licher SO₃-Begasung wurden 5 mol Rüböl bei 60 bis 70°C mit 6 Mol gasför migem 503 (5 Vol.-% in Luft) umgesetzt; das entspricht einem Molverhältnis Triglycerid zu SO₃ von 1 : 1,2. Die Reaktion verlief exotherm. Das saure Reaktionsgemisch wurde bei 80°C kontinuierlich mit 50gew.-%ige Natron lauge neutralisiert. Anschließend wurde mit 1 Gew.-% einer 35gew.-%igen wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid gebleicht, auf einen pH-Wert von 10 eingestellt und 120 Minuten bei 80°C erhitzt. Nach Einstellen des pH-Wer tes auf einen Wert von 7,5 wurde ein klares einphasiges Produkt erhalten, das wie folgt charakterisiert wurde:

Trockenrückstand:
41,9 Gew.-%
Unsulfiertes:	27,1 Gew.-%
Natriumsulfat:	1,4 Gew.-%
Aktivsubstanz:	40,5 Gew.-% (berechnet aus der Differenz Trockenrückstand minus Natriumsulfat)

2.4. Laurylethersulfat

Handelsübliches Texapon NSO der Fa. Henkel/Düsseldorf mit einem Aktivsub stanzgehalt von 29 Gew.-%. Laurylethersulfat wird in den Tabellen als LES abgekürzt.

3. Herstellung und Charakterisierung der Dispersionen

Sämtliche Komponenten der herzustellenden Dispersion wurden bei Normal temperatur zusammengegeben und unter Rühren auf 70 bis 80°C erwärmt. Nach dem aller Feststoff geschmolzen war, wurde noch einige Minuten nachge rührt. Die so erhaltenen Dispersionen wurden dann rasch auf + 20°C ab gekühlt. Die Dispersionen wurden 30 Tage bei Normaltemperatur gelagert. Anschließend wurde die Viskosität bei + 20°C mit einem Rotationsrheometer CARRIMED CS 200 mit Platte-Platte-Anordnung bei einer Schergeschwindigkeit von 30 s^-1 gemessen. Darüber hinaus wurde die Fließgrenze bestimmt.

Die in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen angegebenen Zu sammensetzungen sind stets als Gew.-% bezogen auf die gesamte Mischung zu verstehen. Die Angaben für Sulforüböl und Laurylethersulfat beziehen sich auf die Aktivsubstanz. Die Viskosität ist in Pa·s, die Fließgrenze in Pa angegeben.

Beispiel 1 (B1-A bis B1-D)

Nach der obigen Vorschrift wurden Systeme aus GMS, Wasser und Sulforüböl untersucht. Zusammensetzung und Charakterisierung dieser Systeme sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Daraus geht sehr eindrucksvoll hervor, daß die erfindungsgemäßen Dispersionen auch nach 30 Tagen Lagerung nur geringe Fließgrenzen und Viskositäten aufweisen und mithin fließfähig und lager stabil sind.

Tabelle 1

Beispiel 2 (B2-A bis B2-C)

Nach der obigen Vorschrift wurden Systeme aus GMS, Nasser und Sulforüböl sowie einem zusätzlichen Gehalt an Rüböl untersucht. Zusammensetzung und Charakterisierung dieser Systeme sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Es zeigt sich, daß ein zusätzlicher Gehalt an Rüböl gegenüber Beispiel 1 in bezug auf Lagerstabilität und Fließfähigkeit keine Verschlechterungen oder Verbesserungen ergibt. Damit ist gezeigt, daß auch Sulforüböl mit einem höheren US-Gehalt als in Beispiel 1 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen geeignet ist.

Vergleichsbeispiel 1 (V1-A bis V1-C)

Nach der obigen Vorschrift wurden Systeme aus GMS, Wasser und Laurylether sulfat (LES) untersucht. Zusammensetzung und Charakterisierung dieser Systeme sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Damit ist gezeigt, daß mit einem anderen anionischen Tensid, LES, keine fließfähigen GMS-Dispersionen erhalten werden. Im Vergleich zu Beispiel 2 wird deutlich, daß Sulforüböl, und nicht dessen US-Anteil (Rüböl) für den ausgezeichneten Dispergieref fekt verantwortlich ist.

Tabelle 2

Tabelle 3

Vergleichsbeispiel 2

Nach der obigen Vorschrift wurden Systeme aus 30 Gew.-% GMS, Wasser und 0,5 bis 3 Gew.-% Rüböl hergestellt. Dabei wurden stets zweiphasige Systeme erhalten. Stabile Dispersionen wurden nicht beobachtet. Damit ist gezeigt, daß der Effekt der erfindungsgemäßen Dispersionen auf Sulforüböl zurück zuführen ist und nicht auf dessen US-Gehalt.

Claims

1. Wäßrige Dispersionen von Fettsäurepartialglyceriden, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthalten

A) 10-45 Gewichtsprozent, bevorzugt 20-35 Gew.-%, eines Fettsäure partialglycerids,
B) 40 bis 89,9 Gewichtsprozent Wasser und
C) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,2-3 Gew.-%, Sulfoolein zur Verbesserung der Fließfähigkeit und der Lagerstabilität der Disper sion.

2. Verwendung der Dispersionen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Emul sionen für den Einsatz z. B. auf dem Gebiet der Kosmetik oder in der Papierindustrie.