HU209912B - Process for the preparation of fatty acid esters of short chain alcohols - Google Patents

Description

Λ leírás terjedelme: 6 oldal

QQ

HU 209 912

HU 209 912 Β egy, két vagy több lépésben valósíthatjuk meg, ez azt jelenti, hogy a zsírsav-gliceridet vagy a rövid szénláncú alkohol és a katalizátor teljes mennyiségével észterezzük át, vagy az első lépésben az átészterezéshez csak a szükséges rövid szénláncú alkohol és katalizátor mennyiség egy részét adagoljuk be és a glicerinfázis ülepítése és elválasztása után adagoljuk be ugyanolyan módon egy második vagy több lépésben a rövid szénláncú alkohol és katalizátor fennmaradó mennyiségét, ahol a két- és többlépéses eljárásmód azzal az előnnyel is jár, hogy tovább csökkenti az alkoholfölösleget.

Ha az átészterezést két lépésben valósítjuk meg, az első lépésben rövid szénláncú alkohol és katalizátor szükséges összmennyiségének előnyösen 6/10-9/10 részét, a második lépésben 1/10-4/10 részét adagoljuk be. A két- vagy többlépéses eljárásmód esetén a víz hozzáadását elvégezhetjük közvetlenül a második vagy az utolsó lépés után, ez azt jelenti, hogy anélkül, hogy a második vagy utolsó lépésben keletkező glicerinfázist előzőleg elválasztanánk.

Az átészterezést a találmány értelmében +5 °C és +40 °C közötti környezeti hőmérsékleten és légköri nyomáson valósítjuk meg, bármilyen nyitott vagy zárt, tetszőleges méretű tartályban, amely előnyösen egy, az aljára szerelt leeresztőszerkezettel van ellátva. A keverést legfeljebb 2000 liter térfogat esetén kézzel, elektromosan vagy légnyomással működtetett szárnyas keverő segítségével, nagyobb mennyiségek esetén előnyösen zárt tartályban, rögzített keverővei végezzük. A szükséges műveleteket kézzel végezhetjük vagy tetszőlegesen automatizálhatjuk.

Alkalmas adagolóberendezés, megfelelő reaktor, valamint megfelelő ellenőrző rendszer megléte esetén a találmány szerinti eljárás folyamatos üzemben is megvalósítható. Zsírsav-gliceridként növényi olajokként vagy zsírokként a természetben előforduló triglicerideket, így például szójaolajat, pálmaolajat, kókuszolajat és kókuszzsírt, napraforgóolajat, repceolajat, gyapotmagolajat, lenolajat, ricinusolajat, földimogyoróolajat, olívaolajat, pórsáfrányolajat, ligetszépeolajat, borágóolajat, jánoskenyérmagolajat, stb., valamint az említett növényi olajokból és zsírokból izolált vagy közbenső észterezéssel kinyert vagy szintetikusan előállított mono-, di- és triglicerideket, így például trióiéin-, tripalmitin-, trisztearinésztert, glicerin-monooleátot, glicerin-mono- vagy -disztearátot stb. vagy hulladékolajakat, így például használt frittelő olajat alkalmazhatunk.

A növényi olajokat és zsírokat finomítva vagy finomítás nélkül beadagolhatjuk, és nyálkás anyagokon, zavarosságot okozó anyagokon és más szennyezéseken kívül szabad zsírsavakat is tartalmazhatnak 201% vagy annál nagyobb mennyiségben.

Rövid szénláncú, egyértékű alkoholként 1-5 szénatomos alkoholok, így például a metanol, etanol, propanol, izopropanol, butanol, izobutanol, 3-metil-l-butanol, eqesztő amil-alkohol, neopentil-alkohol alkalmazható.

Bázikus katalizátorként alkálifém- vagy alkáliföldfém-vegyületek jönnek szóba oxidok, hidroxidok, hidridek, karbonátok, acetátok vagy rövid szénláncú alkoholok alkoholátjainak az alakjában, előnyösen nátriumhidroxid, kálium-hidroxid, 1-5 szénatomos, egyértékű alkoholok nátrium- és kálium-alkoholátjai.

Szerves- vagy szervetlen savakként például ecetsavat, oxálsavat, citromsavat, borostyánkősavat, szerves szulfonsavakat vagy kénsav-félésztereket, sósavat, salétromsavat, kénsavat vagy foszforsavat alkalmazhatunk vízzel felhígított formában és savanyú sóként például kálium- vagy nátrium-hidrogén-szulfátot vagy nátriumvagy kálium-dihidrogén-foszfátot használhatunk.

A találmány szerinti eljárás két lényeges jellemzője a beadagolt katalizátor mennyisége, amelynek a segítségével nagymennyiségű szennyezés és nagymennyiségű szabad zsírsavat tartalmazó zsírsav-gliceridek alkalmazása esetén környezeti hőmérsékleten és légköri nyomáson alacsony alkoholfölösleggel is tetszőlegesen magas átésztereződés és a glicerinfázis problémamentes kiülepedése és elválasztása érhető el, és savanyú oldat beadagolása az átészterezés után, amelynek a segítségével az észterfázisból problémamentesen távolíthatók el a katalizátormaradékok és más, az észterfázisban maradt szennyezések, így a glicerin, foszfatidok, stb.

Az ismert eljárásokkal ellentétben, amelynek a során az észterfázisból a katalizátormaradékokat egyszeri vagy többszöri vizes vagy savas mosással kell eltávolítani, ahol az emulzióképződés vagy szabad zsírsavak keletkezése miatt nagy nehézségek lépnek fel és költséges fáziselválasztásra és ezt követő szárításra van szükség, a találmány szerinti eljárásban a hozzáadott vizet és a felsorolt szennyezéseket, valamint a katalizátormaradékokat tartalmazó nehéz fázis elválasztása emulzióképződés nélkül megy végbe és az észterfázis több óra múlva elválasztható.

A találmány szerinti eljárás jellemzője^ a savanyú oldat hozzáadása nem hasonlítható össze az ismert eljárások során alkalmazott szokásos mosással, ez már a találmány értelmében előnyösen alkalmazandó kis vízmennyiségből, ami 0,3-3 t% az észterfázisra vonatkoztatva, látható, a jelen esetben a zsírsav-észterekben előforduló vízmentes katalizátor- és glicerinmaradékoknak a hozzáadott vízzel való hidratálásáról van szó. Az ismert eljárások szerinti mosással ellentétben a zsírsav-észterek a találmány szerinti savanyú oldat hozzáadás és a nehezebb fázis elválasztása után gyakorlatilag vízmentesek. A nehezebb fázis elválasztását adott esetben koaleszcens anyagokat kicsapó szer segítségével meggyorsíthatjuk. A sav vagy savanyú só koncentrációját úgy határozzuk meg, hogy az az észterfázisban maradó átészterező katalizátorral legalább egyértékű, legfeljebb annál 100%-kal több legyen. Ezt a foganatosítási módot általában akkor alkalmazzuk, ha az észterfázisban csak nagyon kis mennyiségű katalizátormaradék van.

A találmány szerinti eljárásban keletkező glicerinfázis, amely különösen nagy mennyiségű szabad zsírsavakat tartalmazó zsírsav-gliceridek alkalmazása esetén nagyobb mennyiségű szappant tartalmazhat, valamint a víz hozzáadása után kiváló tehát nehéz fázis, amely glicerint és szappanokat is tartalmaz, előnyösen tömény foszforsavval, amint ezt az AT 2357/89 számú osztrák szabadalmi bejelentésünkben (Eljárás zsírok és

HU 209 912 Β olajok rövid szénláncú alkoholokkal végzett átészterezésekor keletkező glicerinfázis feldolgozására) leírtuk, dolgozható fel.

A találmány szerinti eljárás nem zárja ki, hogy az így előállított zsírsav-észterek, ha a felhasználás célja ezt szükségessé teszi, ismert módszerekkel tovább tisztíthatok, például vákuumdesztillációval, a rövid szénláncú alkoholok maradékának lepárlással történő eltávolításával, szilikagéllel, molekulaszitával, koaleszcens segédanyagokkal végzett pótlólagos szárítással, stb., a zsírsav-észterek magasabb olvadáspontú alkotórészeinek kifagyasztással végzett eltávolításával, szülés szagjavítással vagy a peroxidszám derítőfölddel végzett kezeléssel történő csökkentésével stb., vagy adalékanyagok, így dermedéspontcsökkentők, viszkozitásjavítók, korróziós inhibitorok, oxidáció elleni védőanyagok, cetánszámjavítók hozzáadásával.

A találmány szerinti eljárás előnyei az alábbiak: csak kis rövid szénláncú alkohol fölösleggel kell dolgozni +5 °C és +40 °C közötti környezeti hőmérsékleten és légköri nyomáson, a beadagolandó olajokat és zsírokat semmilyen módon nem kell tisztítani és a nyálkás anyagokon, foszfatidokon és más szennyező anyagokon kívül akár 201% vagy annál nagyobb mennyiségű szabad zsírsavat is tartalmazhatnak, az előnyösként megnevezett rövid szénláncú alkohol és átészterező katalizátor mennyiség beadagolása után tetszőlegesen magas átészterezési fok érhető el, sokféle alkalmazás esetén feleslegessé válik a további tisztítás, például a desztilláció, például akkor, ha a zsírsav-észtereket Diesel-olajokként kívánjuk felhasználni, a katalizátor maradékának az eltávolításához nincs szükség vizes vagy savas mosásra vagy ioncserélőre, szükség esetén +5 °C vagy ez alatti hőmérsékleten is elvégezhető az átészterezés, ez különösen az érzékeny többszörösen telítetlen zsírsavakkal, így az alfa- és gamma-linolénsavval, eikozapenta- és dokozahexaénsavval készített zsírsav-gliceridek és hasonlók esetén nagy jelentőségű, mert így megakadályozható az izomerizálódás, ami az ilyen zsírsav-észterek gyógyászati, élelmiszeripari és kozmetikai célú felhasználása esetén bír jelentőséggel, és a zsírsav-észterek műszakilag nagyon egyszerű módon állíthatók elő.

A találmányt az alábbi példán mutatjuk be.

1. példa ml metanolban feloldunk 2,0 g kálium-hidroxidot és az oldatot hozzáadjuk 100 g, 5,2 savszámú napraforgóolajhoz, majd 20 percen át mágneses keverővei keverjük. 48 óra múlva a kivált glicerines fázist elválasztjuk és a felülúszó napraforgóolaj-metil-észtert 0,8 ml 10 t%-os vizes ortofoszforsav-oldattal keveijük 10 percen keresztül. 12 óra állás után az alsó fázis elválasztása után 0,51% maradék zsírsav-gliceridet és 0,0021% hamut tartalmazó napraforgóolaj-metil-észtert kapunk.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás 1-5 szénatomos, egyértékű alkoholok zsírsavésztereinek az előállítására zsírsav-gliceridek bázikus katalizátorok jelenlétében, rövid szénláncú, egyértékű alkoholokkal végzett átészterezésével, azzal jellemezve, hogy 100 g zsírsav-gliceridre számítva átészterező katalizátorként legalább 0,025 mól mennyiségű bázikus alkálifém- vagy alkáliföldfém-vegyületet és a beadagolt zsírsav-gliceridben levő szabad zsírsavakkal egyenértékű mennyiségű alkálifém- vagy alkáliföldfém-vegyületet adagolunk 1 mól glicerinnel észterezett zsírsavra vonatkoztatva 1,10-1,80 mól rövid szénláncú, egyértékű alkohol fölösleg mellett, ahol a savat és sót az észterfázisban levő átészterező katalizátorral legalább egyenértékű mennyiségben alkalmazzuk, az átészterezést +5 °C és +40 °C közötti hőmérsékleten és légköri nyomáson végezzük és az átészterezés befejezése után szerves vagy szervetlen sav felhígított, vizes oldatát vagy valamilyen savanyú só felhígított, vizes oldatát adagoljuk keverés közben a zsírsavészter tömegére számított 0,1-5,0% mennyiségben, és a nehéz fázis leülepedése után a felülúszó zsírsavésztert elválasztjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átészterezést több lépésben, előnyösen 2 lépésben valósítjuk meg, ahol 2-lépéses eljárásmód esetén az első lépésben a rövid szénláncú alkohol és katalizátor szükséges összmennyiségének előnyösen 6/10-9/10 részét, a második lépésben 1/10-4/10 részét adagoljuk be.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerves vagy szervetlen sav felhígított vizes oldatának vagy a savanyú só felhígított vizes oldatának a beadagolása után bekövetkező nehéz fázis leülepedést koaleszcens leválasztóval gyorsítjuk meg.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a zsírsav-gliceridként természetes növényi olajokat vagy zsírokat, így szójaolajat, pálmaolajat, kókuszolajat, napraforgóolajat, repceolajat, gyapotmagolajat, lenolajat, ricinusolajat, földimogyoróolajat, olívaolajat, pórsáfrányolajat, ligetszépeolajat, borágóolajat, jánoskenyérmagolajat, amelyek finomítottak vagy finomítatlanok lehetnek és legfeljebb 20 t% szabad zsírsavat tartalmazhatnak, valamint az ilyen olajokból és zsírokból izolált vagy közbenső észterezéssel kinyert vagy szintetikusan előállított zsírsav-glicerideket, így trióiéin-, tripalmitin-, trisztearin-észtert, vagy glicerin-monooleátot alkalmazunk.
5. 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkálifém- vagy alkáliföldfém-vegyületeket oxidok, hidroxidok, hidridek, karbonátok, acetátok vagy alkoholátok alakjában alkalmazzuk, előnyösen nátrium-hidroxidot, kálium-hidroxidot, rövid szénláncú egyértékű alkoholok nátrium- és kálium-alkoholátjait használjuk.
6. 6. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy rövid szénláncú, egyértékű alkoholként metanolt, etanolt, propanolt, izopropanolt, butanolt, izobutanolt, 3-metil-l-butanolt, amil-alkoholokat vagy neopentil-alkoholt alkalmazunk.
7. 7. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átészterező katalizátort 100 g beadagolt

   HU 209 912 Β zsírsav-gliceridre számítva előnyösen 0,03-0,45 mól mennyiségben alkalmazzuk, ezenkívül még olyan mennyiséget adagolunk be, amely a beadagolt zsírsavgliceridekben levő szabad zsírsavakkal egyenértékű.
8. 8. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szerves vagy szervetlen savként ecetsavat, oxálsavat, citromsavat, borostyánkősavat, szer vés szulfonsavakat, szerves kénsav-félésztereket, sósa vat, salétromsavat, kénsavat vagy foszforsavat és sava nyú sóként nátrium-hidrogén-szulfátot, kálium-hidro

   5 gén-szulfátot, nátrium-dihidrogén-foszfátot vagy káli um-dihidrogén-foszfátot alkalmazunk.