DE4321023C1

DE4321023C1 - Verfahren zur Gewinnung von Fettstoffen mit verbesserter Reinheit aus wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen

Info

Publication number: DE4321023C1
Application number: DE19934321023
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Steinberner; Juergen Dr Plachenka; Dibold Dr Schreiber; Guenter Schroeter
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: WO1995000610A1; EP0705323A1

Description

Gebiet der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Fettstoffen mit verbesserter Reinheit aus wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen, bei dem man wäßrige Emulsionen bzw. Dis persionen von natürlichen Fetten und Ölen durch Zugabe von Alkylsulfaten spaltet und die organische Wertstoffphase ab trennt.

Stand der Technik

Natürliche Fette und Öle stellen wertvolle Ausgangsstoffe sowohl für die Herstellung chemischer Zwischenprodukte wie Fettsäuren und Fettsäureester, als auch Endprodukte wie bei spielsweise Tenside dar. Üblicherweise können die nativen Rohstoffe nicht unmittelbar eingesetzt werden, vielmehr sind eine Reihe von Raffinationsschritten erforderlich, von denen die "Entschleimung" eine besondere Bedeutung besitzt. Hierbei handelt es sich um das in Kontaktbringen des rohen Triglyce rids mit Säuren, mit dem Ziel, auf diese Weise störende Ver unreinigungen abzutrennen und auszuwaschen. An die Entschlei mung schließt sich häufig das "Fullern", eine Behandlung mit Bleicherden an, wodurch eine farbliche Verbesserung des Guts erreicht werden soll.

Verfahren zur Raffination von Fetten und Ölen sind Gegenstand einer Vielzahl von Druckschriften. In der Europäischen Pa tentschrift EP-B1 0 269 277 (Cambrian Eng.) wird beispiels weise vorgeschlagen, im wesentlichen flüssige Triglyceride zunächst mit organischen Säuren oder Säureanhydriden zu be handeln, den Schleim in einer W/O-Phase zu emulgieren und abzutrennen und die organische Wertstoffphase anschließend mit Bleicherden zu versetzen.

Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung EP-A1 0 349 512 (Schelde-Delta) wird vorgeschlagen, die Entschleimung unter Einsatz eines immobilisierten Lewis-Säurekontaktes durchzu führen.

Gemäß der Lehre der Europäischen Patentanmeldung EP-A1 0 456 300 (Unilever) können Triglyceride von Phosphatiden befreit werden, indem man ihnen zunächst Säuren oder Säureanhydride zusetzt und die sauren Öle anschließend unterhalb von 70°C mit wäßrigen Alkalien behandelt. Die Europäische Patentan meldung EP-A2 0 478 090 ergänzt diese Lehre dahingehend, daß das neutralisierte Öl zusätzlich noch mit amorphem Silicium dioxid versetzt werden kann.

Wie diese kurze Übersicht zeigt, stellt die Raffination von Triglyceriden ein Problem dar, das in der Patentliteratur umfangreich beschrieben ist und zu dem eine Vielzahl mehr oder minder praktikabler Lösungsvorschläge existieren. Die genannten Verfahren des Stands der Technik weisen jedoch übereinstimmend den Nachteil auf, daß als Ergebnis der Rei nigungsschritte wäßrige Phasen anfallen, die mit einem er heblichen Anteil organischer Verbindungen belastet sind. Dieser Anteil wiederum trägt bei der Klärung der Abwässer erheblich zu deren chemischen Sauerstoffbedarf (CSB-Wert) bei. Neben den ökologischen Konsequenzen einer solchen Ver schmutzung, gehen bei den technisch umgesetzten Mengen an Fetten und Ölen auch erhebliche Mengen organischer Wertstoffe verloren.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe man wertvolle Fettstoffe aus wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen rasch und in hoher Reinheit abscheiden und andererseits den CSB-Wert der dabei anfallenden Abwässer verbessern kann.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Fettstoffen mit verbesserter Reinheit aus wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen, bei dem man die wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen von natürlichen Fetten und Ölen mit Alkylsulfa ten der Formel (I),

R¹O-SO₃X (I)

in der R¹ für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und X für ein Alkalimetall steht, spaltet und die Wertstoffe in an sich bekannter Weise zu rückgewinnt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß schon der Zusatz sehr geringer Mengen an Alkylsulfaten, insbesondere Decylsulfat, zu einer spontanen Separierung von Fett/Wasser-Emulsionen bzw. Dispersionen in eine wäßrige und eine organische Phase führt. Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß die aus den Emulsionen bzw. Dispersionen zurückgewonnenen organischen Wertstoffe, insbesondere Fette und Öle, einen besonders nie drigen Aschegehalt gleichbedeutend mit einer ungewöhnlich hohen Qualität aufweisen. Auf diese Weise lassen sich z. B. große Teile der in den Abwässern der Entschleimung von Tri glyceriden emulgierten bzw. dispergierten Wertstoffe rück gewinnen und gleichzeitig durch eine Verminderung der orga nischen Fracht der CSB-Wert der Abwässer verbessern. Ferner muß hervorgehoben werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren für praktisch beliebige Mischungsverhältnisse von Fett und Wasser geeignet ist.

Emulsionen und Dispersionen

Als wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen, auf die das erfin dungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, kommen z. B. solche Systeme in Betracht, die bei der sauren Entschleimung von natürlichen Fetten und Ölen gebildet werden und die einen Wassergehalt von 1 bis 10 Gew.-% aufweisen. Hierbei handelt es sich also um Gemische mit einem hohen Fett- und einem ge ringen Wasseranteil.

Umgekehrt können jedoch auch solche wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen eingesetzt werden, die als Abwasser ("Sauerwas ser") bei der genannten sauren Entschleimung von Fetten und Ölen anfallen, einen Wassergehalt von 95 bis 99,95 Gew.-% aufweisen und somit nur sehr geringe Anteile an organischer Fracht besitzen. Diese Fallgestaltung mag zunächst unbedeu tend erscheinen, im Hinblick darauf jedoch, daß allein inner halb der Europäischen Gemeinschaft jährlich mehrere 100 000 t Fette und Öle vorgereinigt werden, steht eine mittlere orga nische Abwasserfracht von 0,05 Gew.-% für den Verlust von ca. 25 000 t Wertstoffen. Die ökologischen und ökonomischen Vor teile, die das vorliegende Verfahren bieten, liegen damit auf der Hand.

Im Sinne der Erfindung können wäßrige Emulsionen bzw. Disper sionen eingesetzt werden, die 0,1 bis 5 Gew.-% lipophiler Anteile, beispielsweise Mono-, Di- und Triglyceride, Fett säuren und Phosphatide sowie gegebenenfalls Metallverunrei nigungen - insbesondere Nickel - enthalten. Emulsionen bzw. Dispersionen dieser Art fallen vorzugsweise bei der sauren Entschleimung von natürlichen Fetten und Ölen bzw. als Rück stände bei der Härtung an.

Alkylsulfate

Zur Spaltung der genannten Emulsionen bzw. Dispersionen kom men beispielsweise Caprylsulfat-, Laurylsulfat- und insbe sondere Decylsulfat-Natriumsalz in Betracht. Neben diesen können auch technische Gemische eingesetzt werden, wie sie beispielsweise durch Sulfatierung von sogenannten C₈-C₁₀-Vor lauf-Fettalkoholen erhalten werden können. Vorzugsweise wer den die Alkylsulfate in Form wäßriger Lösungen oder Pasten mit einem Feststoffgehalt von 25 bis 60 Gew.-% eingesetzt. Die Zusatzmenge kann dabei 0,005 bis 5, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 Gew.-% - bezogen auf die Emulsionen bzw. Dispersionen - betragen.

Spaltung der Emulsionen bzw. Dispersionen

Die Spaltung der Emulsionen bzw. Dispersionen erfolgt in der Regel spontan und ist innerhalb weniger Minuten abgeschlos sen. Für die Durchführung des Verfahrens ist die Temperatur ein weitgehend unkritischer Parameter; sie kann zwischen 20 und 110°C betragen. Als optimal hat sich ein Temperaturbe reich von 25 bis 50°C und ein pH-Bereich von 0 bis 6, vor zugsweise 2 bis 4 erwiesen.

Die Spaltung der Emulsion bzw. Dispersion kann batchweise oder im kontinuierlichen Betrieb erfolgen. Als Bauteile kom men hierfür beispielsweise Separatoren, Zentrifugen, Abschei der, Abscheidegruben oder Mixer-Settler-Batterien in Be tracht, aus denen die Wertstoffe abgeschieden werden können.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Fettstoffe mit überraschend hoher Qualität, insbesondere niedrigem Aschegehalt herstellen. Das Verfahren ist sowohl auf wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen mit sehr hohem, als auch sehr niedrigem Fettstoffgehalt anwendbar. So können beispielsweise 25 bis 80 Gew.-% der in Abwässern aus der sauren Entschlei mung von Fetten und Ölen enthaltenen organischen Wertstoffe zurückgewonnen werden. Die Abwässer zeigen einen gegenüber dem Standard um 10 bis 40% verbesserten CSB-Wert.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele Vergleichsbeispiel 1

In einer Zentrifuge mit einem Fassungsvermögen von 500 l wur de bei 25°C 350 kg Abwasser (pH = 2,5) aus der Entschleimung von technischem Rindertalg geleitet. Das Abwasser enthielt als Verunreinigungen

0,25 Gew.-% Mono-, Di-, Triglyceride,
0,05 Gew.-% Fettsäuren,
0,05 Gew.-% Phosphatide,

in Form emulgierter bzw. kolloid dispergierter Fettstoffe.

Nach 1 bis 2 h konnte eine allmähliche Phasentrennung beob achtet werden, die nach 5 h abgeschlossen schien. Auf diese Weise konnten 175 g - entsprechend 5% der theoretischen Menge - als organische Phase abgetrennt werden. Der CSB-Wert der wäßrigen Phase wird im folgenden als 100% angenommen.

Beispiel 1

Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, dem Abwasser jedoch 175 g - entsprechend 0,05 Gew.-% bezogen auf die Abwasser menge - Decylsulfat-Natriumsalz in Form einer 30 gew.-%igen wäßrigen Lösung zugesetzt. Es setzte eine spontane Phasen trennung ein, die bereits nach 5 min abgeschlossen war. Auf diese Weise konnten 780 g - entsprechend 75% der theore tischen Menge - als organische Phase abgetrennt werden. Der CSB-Wert der wäßrigen Phase betrug 35% bezogen auf das Ver gleichsbeispiel VI.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Fettstoffen mit verbesserter Reinheit aus wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen, da durch gekennzeichnet, daß man die wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen von natürlichen Fetten und Ölen mit Alkylsulfaten der Formel (I), R¹O-SO₃X (I),in der R¹ für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und X für ein Alkalime tall steht, spaltet und die Wertstoffe in an sich be kannter Weise zurückgewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen einsetzt, die bei der sauren Entschleimung von natürlichen Fetten und Ölen gebildet werden und die einen Wassergehalt von 1 bis 10 Gew.-% aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen einsetzt, die als Abwasser bei der sauren Entschleimung von Fetten und Ölen anfallen und die einen Wassergehalt von 95 bis 99,95 Gew.-% aufweisen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen einsetzt, die als lipophile Anteile Mono-, Di- und Triglyceride, Fettsäuren und Phosphatide sowie gegebe nenfalls Metallverunreinigungen enthalten.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man als Alkylsulfat Decylsulfat-Natrium salz einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Alkylsulfate in Mengen von 0,005 bis 5 Gew.-% - bezogen auf die Emulsionen bzw. Disper sionen - einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Emulsionen bzw. Dispersionen bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 110°C spaltet.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Emulsionen bzw. Dispersionen bei einem pH-Wert im Bereich von 0 bis 6 spaltet.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Emulsionen bzw. Dispersionen batchweise oder kontinuierlich spaltet.