KR102177450B1 - Method for manufacturing sorbitan fatty acid esters - Google Patents

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KR102177450B1
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fatty acid
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임대재
김영직
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주식회사이맥솔루션
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Abstract

An aspect of the present invention provides a method for manufacturing sorbitan fatty acid esters comprising the following steps: (a) treating fat and oil resources with acids for degumming the same; (b) conducting a reaction of the degummed fat and oil resources with first alcohol in the presence of a first catalyst; (c) conducting a reaction of a product of the step (b) with second alcohol in the presence of a second catalyst; and (d) dehydrating liquid sorbitol, and conducting a reaction with product of the step (c) in the presence of a third catalyst. The present invention is environmentally friendly, and at the same time, it is possible to increase the reactivity and efficiency of a reaction accompanying an entire process.

Description

솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SORBITAN FATTY ACID ESTERS}Manufacturing method of sorbitan fatty acid ester {METHOD FOR MANUFACTURING SORBITAN FATTY ACID ESTERS}

본 발명은 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는, 고산가 유지 폐자원을 원료로 한 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a sorbitan fatty acid ester, and more particularly, to a method for producing a sorbitan fatty acid ester using a high acid value maintenance waste resource as a raw material.

솔비탄 지방산 에스테르는 솔비톨 또는 솔비탄과 같은 다가 알코올과 지방산을 에스테르 결합하여 형성된 비이온성 계면활성제이다. 솔비탄 지방산 에스테르는 비교적 친유성이 크고, 독성이 적어서 식품, 의약품에 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 솔비탄 지방산 에스테르를 중간체로 사용하고, 이를 에톡실화하여 폴리솔베이트(polysorbate) 계면활성제를 제조하는 중간체로서도 널리 사용되고 있다.The sorbitan fatty acid ester is a nonionic surfactant formed by ester bonding a polyhydric alcohol such as sorbitol or sorbitan with a fatty acid. The sorbitan fatty acid ester has relatively high lipophilicity and low toxicity, so it is widely used in food and pharmaceutical fields. A sorbitan fatty acid ester is used as an intermediate, and it is widely used as an intermediate to prepare a polysorbate surfactant by ethoxylation.

일반적으로, 솔비탄 지방산 에스테르는 솔비톨을 내부 에테르화 반응시켜 솔비탄으로 전환하는 과정과, 솔비탄을 지방산과 에스테르화 반응시키는 과정을 통해 제조될 수 있다. 이러한 반응들은 대개 단일 단계로 거의 동시에 일어나는데, 이는 내부 에테르화 및 에스테르화가 일어날 수 있는 위치가 반응물 내에 수 개 존재하기 때문이다. 이러한 반응 메커니즘에 따른 생성물은 일반적으로 이성질체들의 혼합물이고, 다중 에스테르화가 가능하여 분자 구조의 변화 범위는 더 넓어진다.In general, the sorbitan fatty acid ester may be prepared through a process of converting sorbitol into sorbitan by an internal etherification reaction and a process of esterifying sorbitan with a fatty acid. These reactions usually occur almost simultaneously in a single step, since there are several sites in the reaction where internal etherification and esterification can occur. The product according to this reaction mechanism is generally a mixture of isomers, and multiple esterifications are possible, resulting in a wider range of changes in the molecular structure.

한편, 최근 자원의 재사용을 통해 친환경성을 고취하는 것이 산업계 전반의 화두로 부각되면서, 유지 폐자원을 이용하여 솔비탄 지방산 에스테르를 제조하는 공정이 제안되기도 하였다. 이 경우, 솔비탄 지방산 에스테르는 유지 폐자원을 에스테르화 반응, 에스테르교환 반응 등을 거쳐 제조될 수 있다.On the other hand, in recent years, as promoting eco-friendliness through reuse of resources has emerged as a topic in the industry as a whole, a process for producing sorbitan fatty acid esters using oil and fat resources has been proposed. In this case, the sorbitan fatty acid ester may be prepared through an esterification reaction, a transesterification reaction, or the like of the waste oil.

다만, 솔비탄 지방산 에스테르를 제조하는데 필요한 원료인 유지 폐자원은 일반적으로 산가가 높고, 여기에는 유지의 주성분인 트리글리세라이드 이외에 인지질, 단백질, 중화염, 수분 등 유지의 품질에 영향을 미치는 불순물들이 다량으로 포함되어 있다. 이러한 상태의 유지 폐자원을 글리세린과 에스테르 반응시키면, 상기 불순물과 글리세린의 부반응에 의해 불필요한 중간 생성물이 생성될 수 있고, 상기 중간 생성물은 후속되는 에스테르교환 반응의 효율, 수율 등을 저하시키는 문제가 있다.However, waste oils and fats, which are the raw materials necessary to produce sorbitan fatty acid esters, generally have a high acid value. In addition to triglycerides, which are the main components of fats and oils, there are many impurities that affect the quality of fats such as phospholipids, proteins, neutral salts, and moisture. Included as. When the maintenance waste resource in this state is esterified with glycerin, an unnecessary intermediate product may be generated by a side reaction between the impurity and glycerin, and the intermediate product has a problem of lowering the efficiency and yield of the subsequent transesterification reaction. .

따라서, 상기 유지 폐자원을 원료로 사용하기 위해서는 우선적으로 탈검을 수행하여 인지질 등의 불순물을 제거함으로써 에스테르 반응 생성물의 산가를 낮추고, 부반응을 억제하는 것이 중요하다.Therefore, in order to use the waste oil and fat as a raw material, it is important to first perform degumming to remove impurities such as phospholipids, thereby lowering the acid value of the ester reaction product and suppressing side reactions.

이러한 유지 폐자원 중 하나인 식물성 기름의 원유에는 약 2%의 인지질이 존재하며, 약 70%의 수화성 인지질은 수화 탈검에 의해 대부분 제거되고, 약 30%의 비수화성 인지질은 산 탈검에 의해서 제거될 수 있다. 이러한 탈검 공정의 효율이 낮은 경우, 에스테르화 반응, 에스테르교환 반응과 같은 후속 공정에 악영향을 미칠 수 있다.In crude oil of vegetable oil, which is one of these oil and fat resources, about 2% of phospholipids are present, about 70% of hydrated phospholipids are mostly removed by hydration degumming, and about 30% of non-hydrated phospholipids are removed by acid degumming. Can be. If the efficiency of the degumming process is low, it may adversely affect subsequent processes such as esterification and transesterification.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고산가 유지 폐자원을 이용하여 솔비탄 지방산 에스테르를 제조함으로써, 친환경적임과 동시에 여기에 수반되는 에스테르화 반응 및 에스테르교환 반응의 반응성과 효율을 높일 수 있는 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to produce sorbitan fatty acid ester using high acid value maintenance waste resources, so that it is environmentally friendly and accompanying esterification and transesterification reactions. It is to provide a method for producing a sorbitan fatty acid ester that can increase the reactivity and efficiency of.

본 발명의 일 측면은, (a) 유지 자원을 산(acid)으로 처리하여 탈검하는 단계; (b) 제1 촉매 존재 하에서 탈검된 상기 유지 자원을 제1 알코올과 반응시키는 단계; (c) 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시키는 단계; 및 (d) 액상 솔비톨을 탈수한 후, 제3 촉매 존재 하에서 상기 (c) 단계의 생성물과 반응시키는 단계;를 포함하는, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) degumming by treating the maintenance resource with an acid; (b) reacting the degumming resource with a first alcohol in the presence of a first catalyst; (c) reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of a second catalyst; And (d) dehydrating the liquid sorbitol, and reacting with the product of step (c) in the presence of a third catalyst. It provides a method for producing a sorbitan fatty acid ester.

일 실시예에 있어서, 상기 산의 사용량은 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.1~2중량부일 수 있다.In one embodiment, the amount of acid used may be 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the maintenance resource.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 촉매는 각각 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화리튬, 과산화칼륨, 과산화나트륨, 과산화리튬, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산리튬, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소리튬, 칼륨메틸레이트, 나트륨메틸레이트, 리튬메틸레이트, 칼륨에틸레이트, 나트륨에틸레이트, 리튬에틸레이트, 칼륨프로필레이트, 나트륨프로필레이트, 리튬프로필레이트, 칼륨부틸레이트, 나트륨부틸레이트, 리튬부틸레이트, 보론트리플루오라이드, 티타늄아크릴레이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 티타늄이소프로폭사이드, 알루미늄이소프로폭사이드, 틴옥토에이트, 나트륨아세테이트, 칼슘아세테이트, 주석아세테이트, 아연아세테이트, 삼산화안티몬, 부틸스탄산, 모노부틸틴수화물, 모노부틸클로로틴디히드록사이드, 스테노스옥살레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디메톡사이드, 디부틸틴디부톡사이드, 티타늄다이옥사이드 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the first to third catalysts are respectively potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium peroxide, sodium peroxide, lithium peroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, and carbonic acid. Lithium hydrogen, potassium methylate, sodium methylate, lithium methylate, potassium ethylate, sodium ethylate, lithium ethylate, potassium propylate, sodium propylate, lithium propylate, potassium butyrate, sodium butyrate, lithium butyrate , Boron trifluoride, titanium acrylate, tetrabutyl titanate, tetrapropyl titanate, titanium isopropoxide, aluminum isopropoxide, tin octoate, sodium acetate, calcium acetate, tin acetate, zinc acetate, antimony trioxide , Butylstanic acid, monobutyltin hydrate, monobutylchlorotindihydroxide, stenosoxalate, dibutyltindiacetate, dibutyltinoxide, dibutyltindilaurate, dibutyltindimethoxide, dibutyltindibutoxide , Titanium dioxide, and may be one selected from the group consisting of a combination of two or more of them.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 촉매의 사용량은 탈검된 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.01~0.3중량부일 수 있다.In one embodiment, the amount of the first catalyst used may be 0.01 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the degummed maintenance resource.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 알코올은 다가 알코올일 수 있다.In one embodiment, the first alcohol may be a polyhydric alcohol.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 생성물의 산가는 3mgKOH/g 이하일 수 있다.In one embodiment, the acid value of the product of step (b) may be 3mgKOH/g or less.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시켜 생성된 제1 혼합물을 제1 상층액 및 제1 하층액으로 분리한 후, 상기 제1 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계; (c2) 추가의 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 제1 상층액을 반응시켜 생성된 제2 혼합물을 정체시켜 제2 상층액 및 제2 하층액으로 분리한 후, 상기 제2 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계; 및 (c3) 상기 제2 상층액을 증류하는 단계;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the (c) step, (c1) the first mixture produced by reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of the second catalyst, a first supernatant and a first lower layer After separating into a liquid, removing at least a portion of the first lower layer liquid; (c2) after the second mixture produced by reacting the first supernatant in the presence of the additional second catalyst is stagnated and separated into a second supernatant and a second lower liquid, at least part of the second lower liquid is Removing; And (c3) distilling the second supernatant.

일 실시예에 있어서, 상기 (c1) 및 (c2) 단계에서 상기 제2 촉매의 사용량은 각각 상기 (b) 단계의 생성물 100중량부에 대해 1~5중량부 및 0.1~0.5중량부일 수 있다.In one embodiment, the amount of the second catalyst used in steps (c1) and (c2) may be 1 to 5 parts by weight and 0.1 to 0.5 parts by weight, respectively, based on 100 parts by weight of the product of step (b).

일 실시예에 있어서, 상기 제2 알코올은 1가 알코올일 수 있다.In one embodiment, the second alcohol may be a monohydric alcohol.

일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는 계면활성제 존재 하에서 이루어지고, 상기 계면활성제의 사용량은 상기 (c) 단계의 생성물 100중량부에 대해 1~20중량부일 수 있다.In one embodiment, the step (d) is performed in the presence of a surfactant, and the amount of the surfactant may be 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the product of step (c).

본 발명의 일 측면에 따른 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법은, 산(acid)에 의해 탈검된 유지 자원을 원료로 사용하고, 중간 생성물인 지방산 메틸에스테르와 탈수된 액상 솔비톨을 에스테르교환 반응시킴으로써, 친환경적임과 동시에 공정의 전 과정에 수반되는 반응의 반응성과 효율을 높일 수 있다.The method for producing a sorbitan fatty acid ester according to an aspect of the present invention is eco-friendly by using a fat or oil resource degumming by an acid as a raw material, and transesterification reaction between a fatty acid methyl ester and a dehydrated liquid sorbitol as an intermediate product. At the same time, it is possible to increase the reactivity and efficiency of the reaction accompanying the entire process.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법을 도식화한 것이다.1 is a schematic diagram of a method for preparing a sorbitan fatty acid ester according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부분을 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another part interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법을 도식화한 것이다.1 is a schematic diagram of a method for preparing a sorbitan fatty acid ester according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 측면은, (a) 유지 자원을 산(acid)으로 처리하여 탈검하는 단계; (b) 제1 촉매 존재 하에서 탈검된 상기 유지 자원을 제1 알코올과 반응시키는 단계; (c) 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시키는 단계; 및 (d) 액상 솔비톨을 탈수한 후, 제3 촉매 존재 하에서 상기 (c) 단계의 생성물과 반응시키는 단계;를 포함하는, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) degumming by treating the maintenance resource with an acid; (b) reacting the degumming resource with a first alcohol in the presence of a first catalyst; (c) reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of a second catalyst; And (d) dehydrating the liquid sorbitol, and reacting with the product of step (c) in the presence of a third catalyst. It provides a method for producing a sorbitan fatty acid ester.

상기 (a) 단계에서, 유지 자원을 산(acid)으로 처리하여 탈검할 수 있다.In the step (a), the oil and oil resources may be treated with an acid to degumming.

상기 유지 자원은, 예를 들어, 대두유, 유채유, 옥수수유, 평지유, 해바라기유, 피마자유, 팜유, 아마인유, 양귀비유, 호두유, 땅콩유, 면실유, 미강유, 동백유, 올리브유, 우지(牛脂), 돈지(豚脂), 양지(羊脂), 어유(魚油), 경유(鯨油), 이들의 반복 사용으로 산가가 높아진 폐유, 식물유 정제공정에서 발생하는 폐유, 바이오디젤 공정 중 글리세린에서 분리된 유분 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The oil and fat resources are, for example, soybean oil, rapeseed oil, corn oil, rapeseed oil, sunflower oil, castor oil, palm oil, linseed oil, poppy oil, walnut oil, peanut oil, cottonseed oil, rice bran oil, camellia oil, olive oil, beef tallow ), pork fat, Yangji, fish oil, diesel oil, diesel oil, waste oil whose acid value has been increased by repeated use, waste oil generated from vegetable oil refining process, and separated from glycerin during biodiesel process. It may be one selected from the group consisting of oil and a combination of two or more of them, but is not limited thereto.

상기 유지 자원을 솔비탄 지방산 에스테르를 제조하기 위한 원료로 사용하기 위해서는 탈검을 수행하여 인지질 등의 불순물을 제거함으로써 후속 단계에서 부반응을 억제하는 것이 중요하다.In order to use the fat or oil resource as a raw material for producing sorbitan fatty acid ester, it is important to suppress side reactions in a subsequent step by performing degumming to remove impurities such as phospholipids.

예를 들어, 상기 유지 자원 중 하나인 식물성 기름의 원유에는 약 2%의 인지질이 존재하며, 약 70%의 수화성 인지질을 수화 탈검에 의해 대부분 제거할 수 있고, 약 30%의 비수화성 인지질을 산으로 처리하여 수화성 인지질로 전환시켜 분리, 제거할 수 있다. 상기 수화성 인지질은 기름과 섞이지 않고, 산 용액에 용해되어 분리수화 함께 제거될 수 있다.For example, about 2% of phospholipids are present in crude oil of vegetable oil, which is one of the oil resources, and about 70% of hydrated phospholipids can be mostly removed by hydration degumming, and about 30% of non-hydrated phospholipids are removed. It can be separated and removed by treatment with an acid to convert it into a hydrophobic phospholipid. The hydrophobic phospholipid is not mixed with oil and can be dissolved in an acid solution and removed with separation and hydration.

상기 산은 옥살산, 구연산, 인산 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 옥살산일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The acid may be one selected from the group consisting of oxalic acid, citric acid, phosphoric acid, and a combination of two or more of them, and preferably, oxalic acid, but is not limited thereto.

상기 산의 사용량은 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.1~2, 바람직하게는, 0.25~1.5중량부일 수 있다. 상기 산의 사용량이 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.1중량부 미만이면 상기 유지 자원에 포함된 비수화성 인지질을 수화성 인지질로 전환시키기 어렵고, 2중량부 초과이면 탈검에 수반되는 반응을 제어하기 어렵다.The amount of acid used may be 0.1 to 2, preferably, 0.25 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the maintenance resource. If the amount of the acid is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the maintenance resource, it is difficult to convert the non-hydrated phospholipid contained in the maintenance resource into a hydrated phospholipid, and if it exceeds 2 parts by weight, it is difficult to control the reaction accompanying the degumming. .

상기 산은 미리 정해진 양의 물과 함께 사용될 수 있다. 상기 물은 상기 산이 실질적으로 수용액으로 제공되도록 할 수 있다. 상기 물의 사용량은 상기 유지 자원 100중량부에 대해 3~15중량부, 바람직하게는, 7~15중량부일 수 있고, 이 때, 상기 수용액의 농도는 5~20중량%, 바람직하게는, 10~20중량%, 더 바람직하게는, 10~15중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The acid can be used with a predetermined amount of water. The water may allow the acid to be substantially provided as an aqueous solution. The amount of water used may be 3 to 15 parts by weight, preferably 7 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the maintenance resource, and at this time, the concentration of the aqueous solution is 5 to 20% by weight, preferably, 10 to It may be 20% by weight, more preferably, 10 to 15% by weight, but is not limited thereto.

상기 탈검은 반응 효율, 에너지 효율, 경제성 등을 고려하여 90~150℃, 바람직하게는, 100~110℃의 온도, 및 상압~5기압, 바람직하게는, 상압~1기압의 압력 조건 하에서 0.5~2시간, 바람직하게는, 1~1.5시간 동안 이루어질 수 있다.In consideration of reaction efficiency, energy efficiency, economy, etc., the degumming is performed at a temperature of 90 to 150°C, preferably 100 to 110°C, and 0.5 to 5 atm under normal pressure, preferably at normal to 1 atm. It may be made for 2 hours, preferably, 1 to 1.5 hours.

상기 (b) 단계에서, 제1 촉매 존재 하에서 탈검된 상기 유지 자원을 제1 알코올과 에스테르화 반응시킬 수 있다.In the step (b), the fat and oil resources degumming in the presence of the first catalyst may be subjected to esterification reaction with the first alcohol.

상기 제1 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화리튬, 과산화칼륨, 과산화나트륨, 과산화리튬, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산리튬, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소리튬, 보론트리플루오라이드, 티타늄아크릴레이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 티타늄이소프로폭사이드, 알루미늄이소프로폭사이드, 틴옥토에이트, 나트륨아세테이트, 칼슘아세테이트, 주석아세테이트, 아연아세테이트, 삼산화안티몬, 부틸스탄산, 모노부틸틴수화물, 모노부틸클로로틴디히드록사이드, 스테노스옥살레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디메톡사이드, 디부틸틴디부톡사이드, 티타늄다이옥사이드 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 수산화나트륨, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴옥사이드, 또는 테트라부틸티타네이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first catalyst is potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium peroxide, sodium peroxide, lithium peroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, boron trifluoride, titanium acrylic Rate, tetrabutyl titanate, tetrapropyl titanate, titanium isopropoxide, aluminum isopropoxide, tin octoate, sodium acetate, calcium acetate, tin acetate, zinc acetate, antimony trioxide, butylstannic acid, monobutyl tin Hydrate, monobutyl chlorotin dihydroxide, stenos oxalate, dibutyl tin diacetate, dibutyl tin oxide, dibutyl tin dilaurate, dibutyl tin dimethoxide, dibutyl tin dibutoxide, titanium dioxide, and two or more of these It may be one selected from the group consisting of a combination, and preferably, sodium hydroxide, dibutyl tin dilaurate, dibutyl tin oxide, or tetrabutyl titanate, but is not limited thereto.

상기 제1 촉매의 사용량은 탈검된 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.01~0.3중량부, 바람직하게는, 0.02~0.2중량부일 수 있다.The amount of the first catalyst to be used may be 0.01 to 0.3 parts by weight, preferably, 0.02 to 0.2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the degummed maintenance resource.

상기 제1 알코올은 다가 알코올일 수 있다. 상기 다가 알코올은, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥실렌글리콜, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리스리톨, 솔비톨, 메틸글리코시드, 디글리세린, 수크로오스 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 글리세린일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 알코올이 글리세린인 경우, 상기 (b) 단계의 생성물은 글리세라이드일 수 있다.The first alcohol may be a polyhydric alcohol. The polyhydric alcohol is, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, neopentyl glycol, cyclohexylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sorbitol , Methyl glycoside, diglycerin, sucrose, and may be one selected from the group consisting of a combination of two or more of them, preferably, glycerin, but is not limited thereto. When the first alcohol is glycerin, the product of step (b) may be glyceride.

상기 제1 알코올의 사용량은 탈검된 상기 유지 자원 100중량부에 대해 6~13중량부, 바람직하게는, 7.5~12중량부일 수 있다.The amount of the first alcohol used may be 6 to 13 parts by weight, preferably 7.5 to 12 parts by weight, based on 100 parts by weight of the degummed maintenance resource.

상기 에스테르화 반응은 반응 효율, 에너지 효율, 경제성 등을 고려하여 180~220℃, 바람직하게는, 200~210℃의 온도, 및 상압~400torr, 바람직하게는, 상압의 압력 조건 하에서 4~10시간, 바람직하게는, 5~7시간 동안 이루어질 수 있다.In consideration of reaction efficiency, energy efficiency, economy, etc., the esterification reaction is 180 to 220°C, preferably, at a temperature of 200 to 210°C, and at normal pressure to 400 torr, preferably, 4 to 10 hours under pressure conditions of normal pressure. , Preferably, it may be made for 5 to 7 hours.

상기 (b) 단계의 생성물의 산가는 3mgKOH/g 이하, 바람직하게는, 2.5mgKOH/g 이하, 더 바람직하게는, 1.0~2.5mgKOH/g일 수 있다. 상기 (b) 단계의 생성물의 산가가 3mgKOH/g 초과이면 과량의 유리 지방산이 상기 제2 및 제3 촉매와 중화 반응하여 지방산염이 생성되고, 이를 제거하기 위해 반복적인 수세 과정이 필요하므로 생산성, 효율이 저하되는 문제가 있다.The acid value of the product of step (b) may be 3 mgKOH/g or less, preferably 2.5 mgKOH/g or less, more preferably 1.0 to 2.5 mgKOH/g. If the acid value of the product in step (b) is more than 3mgKOH/g, an excess of free fatty acids is neutralized with the second and third catalysts to produce fatty acid salts, and a repetitive washing process is required to remove them. There is a problem of lowering efficiency.

상기 (c) 단계에서, 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 에스테르교환 반응시켜 지방산 메틸에스테르(FAME)를 얻을 수 있다.In the step (c), a fatty acid methyl ester (FAME) may be obtained by transesterification reaction of the product of step (b) with a second alcohol in the presence of a second catalyst.

상기 제2 촉매는 칼륨메틸레이트, 나트륨메틸레이트, 리튬메틸레이트, 칼륨에틸레이트, 나트륨에틸레이트, 리튬에틸레이트, 칼륨프로필레이트, 나트륨프로필레이트, 리튬프로필레이트, 칼륨부틸레이트, 나트륨부틸레이트, 리튬부틸레이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 나트륨메틸레이트, 더 바람직하게는, 미리 정해진 농도의 나트륨메틸레이트 용액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second catalyst is potassium methylate, sodium methylate, lithium methylate, potassium ethylate, sodium ethylate, lithium ethylate, potassium propylate, sodium propylate, lithium propylate, potassium butyrate, sodium butyrate, lithium It may be one selected from the group consisting of butyrate and a combination of two or more of them, preferably, sodium methylate, more preferably, a sodium methylate solution having a predetermined concentration, but is not limited thereto.

상기 제2 알코올은 1가 알코올일 수 있다. 상기 1가 알코올은, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부탄올, 이소부탄올, 2-부탄올, tert-부탄올, n-펜탄올, 이소펜틸알코올, 2-메틸-1-부탄올, 네오펜틸알코올, 디에틸케비놀, 메틸프로필케비놀, 메틸이소프로필케비놀, 디메틸에틸케비놀, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 2-메틸-1-펜탄올, 3-메틸-1-펜탄올, 4-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 3-메틸-2-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 2-메틸-3-탄올, 3-메틸-3-펜탄올, 2,2-디메틸-1-부탄올, 2,3-디메틸-1-부탄올, 2,3-디메틸-2-부탄올, 3,3-디메틸-1-부탄올, 2-에틸-1-부탄올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, 4-헵탄올 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 메탄올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second alcohol may be a monohydric alcohol. The monohydric alcohol is, for example, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutanol, 2-butanol, tert-butanol, n-pentanol, isopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, Neopentyl alcohol, diethyl kebinol, methylpropyl kebinol, methyl isopropyl kebinol, dimethyl ethyl kebinol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 3 -Methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3- Tanol, 3-methyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-1-butanol, 2,3-dimethyl-1-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol , 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, and may be one selected from the group consisting of a combination of two or more thereof, preferably methanolyl However, it is not limited thereto.

상기 (c) 단계는, (c1) 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시켜 생성된 제1 혼합물을 제1 상층액 및 제1 하층액으로 분리한 후, 상기 제1 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계(1차 에스테르교환 반응); (c2) 추가의 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 제1 상층액을 반응시켜 생성된 제2 혼합물을 정체시켜 제2 상층액 및 제2 하층액으로 분리한 후, 상기 제2 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계(2차 에스테르교환 반응); 및 (c3) 상기 제2 상층액을 증류하는 단계;를 포함할 수 있다.In the step (c), (c1) the first mixture produced by reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of the second catalyst is separated into a first supernatant and a first lower liquid, Removing at least a portion of the first lower layer liquid (first transesterification reaction); (c2) after the second mixture produced by reacting the first supernatant in the presence of the additional second catalyst is stagnated and separated into a second supernatant and a second lower liquid, at least part of the second lower liquid is Removing (second transesterification reaction); And (c3) distilling the second supernatant.

상기 (c1) 단계(1차 에스테르교환 반응)에서, 상기 제2 알코올의 사용량은 상기 (b) 단계의 생성물 100중량부에 대해 20~30중량부, 바람직하게는, 23~27중량부일 수 있고, 상기 제2 촉매의 사용량은 1~5중량부, 바람직하게는, 2~4중량부일 수 있다.In the (c1) step (first transesterification reaction), the amount of the second alcohol used may be 20 to 30 parts by weight, preferably, 23 to 27 parts by weight, based on 100 parts by weight of the product of step (b), , The amount of the second catalyst used may be 1 to 5 parts by weight, preferably, 2 to 4 parts by weight.

상기 (c1) 단계에서의 에스테르교환 반응은 반응 효율, 에너지 효율, 경제성 등을 고려하여 60~80℃, 바람직하게는, 65~70℃의 온도, 및 상압~2기압, 바람직하게는, 상압~0.5기압의 압력 조건 하에서 1~4시간, 바람직하게는, 2~3시간 동안 이루어질 수 있다. 또한, 반응에 필요한 교반 속도는 2,000~2,500rpm으로 조절될 수 있다.The transesterification reaction in the step (c1) is 60 to 80°C, preferably, 65 to 70°C, and normal pressure to 2 atmospheres, preferably, atmospheric pressure, in consideration of reaction efficiency, energy efficiency, economy, etc. It can be made for 1 to 4 hours, preferably, 2 to 3 hours under a pressure condition of 0.5 atm. In addition, the stirring speed required for the reaction may be adjusted to 2,000-2,500 rpm.

에스테르교환 반응 종료 후 생성물을 0.5~2시간, 바람직하게는, 1~1.5시간 동안 정체시켜 하층액으로 분리된 제1 및 제2 알코올을 포함하는 혼합물 중 적어도 일부, 바람직하게는, 전체를 제거할 수 있다.After the end of the transesterification reaction, the product is held for 0.5 to 2 hours, preferably for 1 to 1.5 hours, to remove at least a part, preferably, the whole, of the mixture containing the first and second alcohols separated into the lower layer. I can.

이와 같이 상기 1차 에스테르교환 반응 생성물 중 하층액을 분리하면, 후속되는 2차 에스테르교환 반응에서 촉매로 사용되는 나트륨메틸레이트가 유리 지방산과 반응하여 생성되는 비누분이 잔여 글리세린에 용해되어 하층으로 분리될 수 있고, 상층의 지방산 메틸에스테르 중 비누분의 함량을 낮추어 후속되는 용제 회수, 증류 등의 공정이 원활하게 이루어질 수 있다.When the lower layer liquid is separated from the first transesterification reaction product as described above, the sodium methylate used as a catalyst in the subsequent second transesterification reaction reacts with the free fatty acid and the soap produced is dissolved in the remaining glycerin and separated into the lower layer. In addition, by lowering the content of the soap content in the fatty acid methyl ester of the upper layer, subsequent processes such as solvent recovery and distillation can be smoothly performed.

상기 (c2) 단계(2차 에스테르교환 반응)에서, 상기 제2 촉매의 사용량은 0.1~0.5중량부, 바람직하게는, 0.1~0.3중량부, 더 바람직하게는, 0.15~0.2중량부일 수 있다.In the step (c2) (second transesterification reaction), the amount of the second catalyst may be 0.1 to 0.5 parts by weight, preferably 0.1 to 0.3 parts by weight, more preferably 0.15 to 0.2 parts by weight.

상기 (c2) 단계에서의 에스테르교환 반응은 반응 효율, 에너지 효율, 경제성 등을 고려하여 60~80℃, 바람직하게는, 65~75℃의 온도, 및 상압~2기압, 바람직하게는, 상압의 압력 조건 하에서 0.5~2시간, 바람직하게는, 0.8~1.5시간 동안 이루어질 수 있다.In the transesterification reaction in the step (c2), in consideration of reaction efficiency, energy efficiency, economy, etc., at a temperature of 60 to 80°C, preferably, 65 to 75°C, and an atmospheric pressure to 2 atmospheres, preferably, It may be made for 0.5 to 2 hours, preferably, 0.8 to 1.5 hours under pressure conditions.

에스테르교환 반응 종료 후 생성물을 0.5~2시간, 바람직하게는, 1~1.5시간 동안 정체시켜 하층액으로 분리된 제1 및 제2 알코올, 비누분을 포함하는 혼합물 중 적어도 일부, 바람직하게는, 전체를 제거할 수 있다.At least a portion of the mixture containing the first and second alcohols and soap powder separated into a lower layer by holding the product for 0.5 to 2 hours, preferably 1 to 1.5 hours after the end of the transesterification reaction, preferably all Can be removed.

상기 (c3) 단계에서 상기 (c2) 단계의 생성물, 즉, 상기 제2 상층액을 증류하여 지방산 메틸에스테르를 얻을 수 있다.In step (c3), the product of step (c2), that is, the second supernatant may be distilled to obtain fatty acid methyl ester.

상기 제2 상층액은 지방산 메틸에스테르와 제2 알코올을 포함하는 혼합물일 수 있다. 상기 제2 상층액을 교반하면서 90~120℃, 바람직하게는, 100~110℃로 가열하여 제2 알코올을 회수하고, 추가로 50~200torr, 바람직하게는, 80~120torr의 압력에서, 130~170℃, 바람직하게는, 140~160℃로 가열하여 제2 알코올을 추가로 회수한 후, 0~5torr, 바람직하게는, 1~3torr의 압력에서, 210~250℃, 바람직하게는, 220~230℃로 가열하여 지방산 메틸에스테르를 회수할 수 있다.The second supernatant may be a mixture containing a fatty acid methyl ester and a second alcohol. While stirring the second supernatant, the second alcohol is recovered by heating to 90 to 120° C., preferably 100 to 110° C., and further at a pressure of 50 to 200 torr, preferably 80 to 120 torr, 130 to After further recovering the second alcohol by heating to 170° C., preferably 140 to 160° C., at a pressure of 0 to 5 torr, preferably 1 to 3 torr, 210 to 250° C., preferably 220 to The fatty acid methyl ester can be recovered by heating to 230°C.

여기에 회수된 지방산 메틸에스테르 100중량부에 대해 수세수 5~15중량부, 바람직하게는, 8~12중량부를 투입하여 교반하면서 지방산 메틸에스테르, 글리세린 및 모노글리세라이드를 수세수에 용해하여 분리하고, 10~50torr, 바람직하게는, 20~30torr의 압력에서, 90~130℃, 바람직하게는, 100~110℃로 가열하여 수분을 탈수, 제거하여 순수한 지방산 메틸에스테르를 회수할 수 있다.5 to 15 parts by weight, preferably 8 to 12 parts by weight of washing water is added to 100 parts by weight of the recovered fatty acid methyl ester, and while stirring, the fatty acid methyl ester, glycerin and monoglyceride are dissolved in water and separated. , 10 to 50 torr, preferably, at a pressure of 20 to 30 torr, heated to 90 to 130°C, preferably 100 to 110°C to dehydrate and remove moisture to recover pure fatty acid methyl ester.

상기 (d) 단계에서, 액상 솔비톨을 탈수한 후, 제3 촉매 존재 하에서 상기 (c) 단계의 생성물과 반응시켜 본 발명의 최종 생성물인 솔비탄 지방산 에스테르를 얻을 수 있다.In the step (d), after dehydrating the liquid sorbitol, it is reacted with the product of step (c) in the presence of a third catalyst to obtain a sorbitan fatty acid ester as the final product of the present invention.

상기 액상 솔비톨은 솔비톨의 농도가 40~90중량%, 바람직하게는, 50~80중량%, 더 바람직하게는, 60~80중량%인 수용액으로 제공될 수 있으며, 이를 적절히 탈수하여 상기 (c) 단계의 생성물과 에스테르교환 반응시킬 수 있다.The liquid sorbitol may be provided as an aqueous solution having a sorbitol concentration of 40 to 90% by weight, preferably, 50 to 80% by weight, more preferably, 60 to 80% by weight, and appropriately dehydrate it to the above (c) It can be transesterified with the product of the step.

이러한 탈수는 상기 액상 솔비톨 100중량부에 대해 색상안정제인 차인산 0.1~0.5%, 바람직하게는, 0.2~0.4%를 투입한 후 서서히 교반하면서 불활성 기체인 질소를 불어 넣어주어 공기와의 접촉을 피하면서 120~160℃, 바람직하게는, 130~150℃의 온도에서 상압~400torr, 바람직하게는, 상압에서 2~5시간, 바람직하게는, 3~4시간 동안 교반하면서 이루어질 수 있다.In this dehydration, 0.1 to 0.5% of hypophosphorous acid, preferably 0.2 to 0.4% of the color stabilizer is added to 100 parts by weight of the liquid sorbitol, and then gradually stirred while blowing nitrogen as an inert gas to avoid contact with air. While stirring at a temperature of 120 to 160°C, preferably 130 to 150°C at normal pressure to 400 torr, preferably, at normal pressure for 2 to 5 hours, preferably 3 to 4 hours.

탈수된 상기 액상 솔비톨 100중량부에 대해 상기 (c) 단계에서 얻은 지방산 메틸에스테르 100~300중량부, 바람직하게는, 130~250중량부를 투입하여 냉각시키고, 상기 지방산 메틸에스테르 100중량부에 대해 상기 제3 촉매 0.5~5중량부, 바람직하게는, 1~3중량부, 및 색상안정제인 차인산소다 0.05~1중량부, 바람직하게는, 0.05~0.5중량부를 투입한 후, 에스테르교환 반응시킬 수 있다.100 to 300 parts by weight of fatty acid methyl ester obtained in step (c), preferably 130 to 250 parts by weight of the dehydrated liquid sorbitol is added to cool, and the fatty acid methyl ester is 100 parts by weight. After adding 0.5 to 5 parts by weight of the third catalyst, preferably 1 to 3 parts by weight, and 0.05 to 1 parts by weight of sodium hypophosphate, preferably 0.05 to 0.5 parts by weight of the color stabilizer, the transesterification reaction can be carried out. have.

상기 제3 촉매는 칼륨메틸레이트, 나트륨메틸레이트, 리튬메틸레이트, 칼륨에틸레이트, 나트륨에틸레이트, 리튬에틸레이트, 칼륨프로필레이트, 나트륨프로필레이트, 리튬프로필레이트, 칼륨부틸레이트, 나트륨부틸레이트, 리튬부틸레이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 나트륨메틸레이트, 더 바람직하게는, 미리 정해진 농도의 나트륨메틸레이트 용액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The third catalyst is potassium methylate, sodium methylate, lithium methylate, potassium ethylate, sodium ethylate, lithium ethylate, potassium propylate, sodium propylate, lithium propylate, potassium butyrate, sodium butyrate, lithium It may be one selected from the group consisting of butyrate and a combination of two or more of them, preferably, sodium methylate, more preferably, a sodium methylate solution having a predetermined concentration, but is not limited thereto.

상기 (d) 단계에서의 에스테르교환 반응은 반응 효율, 에너지 효율, 경제성 등을 고려하여 200~260℃, 바람직하게는, 230~250℃의 온도, 및 상압~400torr, 바람직하게는, 상압의 압력 조건 하에서 4~10시간, 바람직하게는, 5~7시간 동안 이루어질 수 있다.In the transesterification reaction in step (d), in consideration of reaction efficiency, energy efficiency, economy, etc., a temperature of 200 to 260°C, preferably 230 to 250°C, and a pressure of atmospheric pressure to 400 torr, preferably atmospheric pressure It can be made for 4 to 10 hours, preferably, 5 to 7 hours under conditions.

상기 (d) 단계는 계면활성제(또는 유화제) 존재 하에서 이루어지고, 상기 계면활성제의 사용량은 상기 (c) 단계의 생성물 100중량부에 대해 1~20중량부, 바람직하게는, 5~20중량부, 더 바람직하게는, 5~10중량부일 수 있다.The step (d) is performed in the presence of a surfactant (or emulsifier), and the amount of the surfactant is 1 to 20 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the product of step (c). , More preferably, it may be 5 to 10 parts by weight.

상기 계면활성제는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온 계면활성제, 천연 계면활성제 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.The surfactant may be one selected from the group consisting of cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, natural surfactants, and combinations of two or more of them.

상기 양이온 계면활성제는 4급(quaternary) 암모늄 화합물, 벤즈알코늄클로라이드, 세틸트리메틸암모늄브로마이드, 키토산, 라우릴디메틸벤질암모늄클로라이드, 아실카르니틴히드로클로라이드, 알킬피리디늄할라이드, 세틸피리디늄클로라이드, 양이온성 지질, 폴리메틸메타크릴레이트트리메틸암모늄브로마이드, 술포늄화합물, 폴리비닐피롤리돈-2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트디메틸술페이트, 헥사데실트리메틸암모늄브로마이드, 포스포늄 화합물, 벤질-디(2-클로로에틸)에틸암모늄브로마이드, 데실트리에틸암모늄클로라이드, 데실디메틸히드록시에틸암모늄클로라이드브로마이드, (C12-C15)디메틸히드록시에틸암모늄클로라이드, (C12-C15)디메틸히드록시에틸암모늄클로라이드브로마이드, 미리스틸트리메틸암모늄메틸술페이트, 라우릴디메틸벤질암모늄클로라이드, 라우릴디메틸벤질암모늄브로마이드, 라우릴디메틸(에테녹시)4암모늄클로라이드, 라우릴디메틸(에테녹시)4암모늄브로마이드, N-알킬(C12-C18)디메틸벤질암모늄클로라이드, N-알킬(C14-C18)디메틸-벤질암모늄클로라이드, N-테트라데실디메틸벤질암모늄클로라이드, 이들의 유도체 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The cationic surfactant is a quaternary ammonium compound, benzalkonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, chitosan, lauryldimethylbenzyl ammonium chloride, acylcarnitine hydrochloride, alkylpyridinium halide, cetylpyridinium chloride, cationic lipid , Polymethyl methacrylate trimethyl ammonium bromide, sulfonium compound, polyvinylpyrrolidone-2-dimethylaminoethyl methacrylate dimethyl sulfate, hexadecyl trimethyl ammonium bromide, phosphonium compound, benzyl-di (2-chloroethyl )Ethylammonium bromide, decyltriethylammonium chloride, decyldimethylhydroxyethylammonium chloride bromide, (C12-C15)dimethylhydroxyethylammonium chloride, (C12-C15)dimethylhydroxyethylammonium chloride bromide, myristyltrimethylammonium methyl Sulfate, lauryldimethylbenzyl ammonium chloride, lauryldimethylbenzylammonium bromide, lauryldimethyl (ethenoxy) tetraammonium chloride, lauryldimethyl (ethenoxy) tetraammonium bromide, N-alkyl (C12-C18) dimethyl Benzyl ammonium chloride, N-alkyl (C14-C18) dimethyl-benzyl ammonium chloride, N-tetradecyldimethylbenzyl ammonium chloride, derivatives thereof, and combinations of two or more thereof may be one selected from the group consisting of, but are limited thereto. no.

상기 음이온 계면활성제는 암모늄라우릴설페이트, 소듐1-헵탄설포네이트, 소듐헥산설포네이트, 소듐도데실설페이트, 트리에탄올암모늄도데실벤젠설페이트, 칼륨라우레이트, 트리에탄올아민스테아레이트, 리튬도데실설페이트, 소듐라우릴설페이트, 소듐라우레스설페이트, 소듐헵타노에이트, 소듐글루코네이트, 소듐세틸설페이트, 소듐티오설페이트, 소듐콘드로이틴설페이트, 소듐폴리옥시에틸렌라우릴에텔설페이트, 알킬폴리옥시에틸렌설페이트, 소듐알기네이트, 디옥틸소듐술포숙시네이트, 디소듐라우레스술포숙시네이트, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜이노시톨, 포스파티딜세린, 포스파티드산 및 그의 염, 글리세릴에스테르, 소듐카르복시메틸셀룰로즈, 담즙산 및 그의 염, 콜산, 데옥시콜산, 글리코콜산, 타우로콜산, 글리코데옥시콜산, 알킬술포네이트, 아릴술포네이트, 알킬포스페이트, 알킬포스포네이트, 스테아르산 및 그의 염, 칼슘스테아레이트, 포스페이트, 카르복시메틸셀룰로스나트륨, 디옥틸술포숙시네이트, 소듐술포숙신산의 디알킬에스테르, 인지질 및 칼슘카르복시메틸셀룰로즈소듐설페이트, 이들의 유도체 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The anionic surfactants are ammonium lauryl sulfate, sodium 1-heptane sulfonate, sodium hexane sulfonate, sodium dodecyl sulfate, triethanol ammonium dodecylbenzene sulfate, potassium laurate, triethanolamine stearate, lithium dodecyl sulfate, sodium. Uryl sulfate, sodium laureth sulfate, sodium heptanoate, sodium gluconate, sodium cetyl sulfate, sodium thiosulfate, sodium chondroitin sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, alkyl polyoxyethylene sulfate, sodium alginate, dioctyl Sodium sulfosuccinate, disodium laureth sulfosuccinate, phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, phosphatidic acid and salts thereof, glyceryl ester, sodium carboxymethylcellulose, bile acids and salts thereof, cholic acid, deoxycholic acid , Glycocholic acid, taurocholic acid, glycodeoxycholic acid, alkylsulfonate, arylsulfonate, alkylphosphate, alkylphosphonate, stearic acid and salts thereof, calcium stearate, phosphate, sodium carboxymethylcellulose, dioctylsulfosuccinate Nate, dialkyl esters of sodium sulfosuccinic acid, phospholipids and calcium carboxymethylcellulose sodium sulfate, derivatives thereof, and a combination of two or more of them may be one selected from the group, but the present invention is not limited thereto.

상기 비이온 계면활성제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 벤질알코올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 트리메틸올프로판, 솔비톨, 자이리톨, 글리세린, 디글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜페닐에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 디부틸디글리콜, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌경화피마자유, 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방알코올, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리솔베이트, 솔비탄올레이트, 솔비탄라우레이트, 솔비탄스테아레이트, 젖산, 글루코스, 라우릴글루코사이드, BrijTM, SolsperseTM, TritonTM X-100, 이들의 유도체 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The nonionic surfactant is methanol, ethanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-propanediol, 1 ,3-propanediol, trimethylolpropane, sorbitol, xylitol, glycerin, diglycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol phenyl ether, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol , Polypropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol phenyl ether, dibutyldiglycol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 2-(2-butoxyethoxy)ethanol, polyoxyethylene alkyl ether, poly Oxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty alcohol, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polysorbate, sorbitanolate, sorbitan laurate, sorbitan stearate, lactic acid, glucose, la Uryl glucoside, Brij TM, Solsperse TM, Triton TM X-100, derivatives thereof, and may be one selected from the group consisting of a combination of two or more of them, but is not limited thereto.

상기 양쪽성 계면활성제는, 아세테이트(계), 이미다졸(계), 베타인(계), 포스파티드(계) 화합물, EDTA(ethylene diamine tetra acetic acid), 이들의 유도체 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The amphoteric surfactant is an acetate (based), imidazole (based), betaine (based), phosphatide (based) compound, EDTA (ethylene diamine tetra acetic acid), derivatives thereof, and combinations of two or more of them It may be one selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 천연 계면활성제는 효소, 소프넛, 옥수수전분, 감자전분, 쌀뜨물, 코코넛오일과 같은 식물유 및 이들 중 2 이상의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The natural surfactant may be an enzyme, a vegetable oil such as soft nut, corn starch, potato starch, rice water, coconut oil, and a combination of two or more of them, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(a) 탈검 반응(a) degumming reaction

2L 4구 플라스크에 다크유(식물유의 정제공정에서 발생하는 부산물) 1,000g, 탈검 촉매인 옥살산 2.5~15g 및 공정수 50~100g을 투입한 후 강하게 교반하면서 106℃, 상압에서 60분 간 다크유를 탈검하였다. 탈검이 완료된 용액을 분액깔대기에 옮기고 60℃에서 60분 간 정체하여 하층에 생성된 물을 분리하였다. 탈검 단계에서의 반응물 및 생성물의 양은 하기 표 1과 같다.In a 2L 4-neck flask, 1,000 g of dark oil (a by-product generated in the purification process of vegetable oil), 2.5 to 15 g of oxalic acid and 50 to 100 g of process water as a degumming catalyst are added, and then dark oil at 106°C for 60 minutes at normal pressure while stirring vigorously. Was degumming. The solution after degumming was transferred to a separatory funnel and held at 60° C. for 60 minutes to separate water generated in the lower layer. The amounts of reactants and products in the degumming step are shown in Table 1 below.

구분division 반응물Reactant 생성물product 다크유
(g)
Dark oil
(g)
옥살산
(g)
Oxalic acid
(g)
공정수
(g)
Process water
(g)
옥살산 농도
(%)
Oxalic acid concentration
(%)
탈검 다크유
(g)
Dark oil
(g)
분리수
(g)
Separation water
(g)
실시예 1Example 1 1,0001,000 2.52.5 5050 55 906.6906.6 139.2139.2 실시예 2Example 2 1,0001,000 3.83.8 7575 55 886.6886.6 189.1189.1 실시예 3Example 3 1,0001,000 55 100100 55 894.7894.7 199.4199.4 실시예 4Example 4 1,0001,000 55 5050 1010 921.8921.8 110.9110.9 실시예 5Example 5 1,0001,000 7.57.5 7575 1010 962.8962.8 115.5115.5 실시예 6Example 6 1,0001,000 1010 100100 1010 964.3964.3 137.0137.0 실시예 7Example 7 1,0001,000 7.57.5 5050 1515 900.5900.5 157.0157.0 실시예 8Example 8 1,0001,000 11.311.3 7575 1515 972.5972.5 110.6110.6 실시예 9Example 9 1,0001,000 1515 100100 1515 966.5966.5 142.2142.2

상기 표 1을 참고하면, 다크유를 일정 량의 옥살산과 공정수로 탈검한 경우, 탈검 다크유의 수율((탈검 다크유(g)/다크유(g))*100)은 88.6~97.3%로 나타나며, 특히, 다크유 100중량부에 대해 옥살산 및 공정수가 각각 11.3중량부 및 75중량부 사용된 실시예 8에서 탈검 다크유의 수율이 97.3%로 가장 높게 나타났다.Referring to Table 1, when dark oil is degumming with a certain amount of oxalic acid and process water, the yield of degumming dark oil ((degum dark oil (g)/dark oil (g)) * 100) is 88.6 to 97.3%. In particular, in Example 8 in which oxalic acid and process water were used at 11.3 parts by weight and 75 parts by weight, respectively, with respect to 100 parts by weight of dark oil, the yield of degumming dark oil was the highest at 97.3%.

(b) 에스테르화 반응: 글리세린 에스테르 생성(b) esterification reaction: glycerin ester production

2L 4구 플라스크에 다크유(실시예 8에서 얻은 탈검 다크유(실시예 8~10, 산가=95mgKOH/g), 미탈검 다크유(비교예 1~5, 산가=87mgKOH/g)), 글리세린 및 촉매를 투입한 후 불활성 기체인 질소를 불어 넣어주어 공기와의 접촉을 피해 강하게 교반하면서 200℃, 상압에서 6시간 동안 교반하면서 에스테르화 반응을 진행하였고, 생성물의 산가를 측정하였다. 에스테르화 반응에서의 반응물 및 생성물의 양과 산가는 하기 표 2와 같다.Dark oil (degum dark oil obtained in Example 8 (Examples 8 to 10, acid value = 95 mgKOH / g), mitigum dark oil (Comparative Examples 1 to 5, acid value = 87 mgKOH / g)), glycerin And after the catalyst was added, nitrogen, an inert gas, was blown to avoid contact with air, and the esterification reaction was carried out while stirring at 200° C. and normal pressure for 6 hours while strongly stirring, and the acid value of the product was measured. The amounts and acid values of reactants and products in the esterification reaction are shown in Table 2 below.

구분division 반응물Reactant 생성물product 다크유
(g)
Dark oil
(g)
글리세린
(g)
glycerin
(g)
촉매
(종류)
catalyst
(Kinds)
촉매
(g)
catalyst
(g)
생성물
(g)
product
(g)
산가
(mgKOH/g)
Acid
(mgKOH/g)
실시예 8Example 8 1,0001,000 9898 NaOHNaOH 1.41.4 989.2989.2 2.12.1 실시예 9Example 9 1,0001,000 9898 DBL-DLDBL-DL 0.20.2 981.6981.6 0.70.7 실시예 10Example 10 1,0001,000 9898 TnBTTnBT 0.20.2 1,0091,009 2.72.7 비교예 1Comparative Example 1 1,3001,300 9898 NaOHNaOH 2.82.8 1,2841,284 1.61.6 비교예 2Comparative Example 2 1,3001,300 9898 DBL-DLDBL-DL 0.50.5 1,2681,268 1.51.5 비교예 3Comparative Example 3 1,3001,300 9898 DBTODBTO 0.50.5 1,2731,273 3.13.1 비교예 4Comparative Example 4 1,3001,300 9898 TnBTTnBT 0.50.5 1,2771,277 2.82.8 비교예 5Comparative Example 5 1,3001,300 9898 TDOTDO 0.50.5 1,2781,278 4.54.5

-NaOH: 수산화나트륨(Sodium hydroxide)-NaOH: Sodium hydroxide

-DBT-DL: 디부틸틴디라우레이트(Dibutyltin dilaurate)-DBT-DL: Dibutyltin dilaurate

-DBTO: 디부틸틴옥사이드(Dibutyltin oxide)-DBTO: Dibutyltin oxide

-TnBT: 테트라-N-부틸티타네이트(Tetra-N-butyl titanate)-TnBT: Tetra-N-butyl titanate

-TDO: 티타늄다이옥사이드(Titanium dioxide)-TDO: Titanium dioxide

상기 표 2를 참고하면, 실시예 및 비교예에 따른 에스테르화 반응의 효율은 유사한 것으로 나타나지만, 실시예의 경우 비교예에 비해 적은 양의 다크유로 유사한 효율을 달성한 것으로 나타나, 실시예의 탈검 다크유가 경제성, 생산성 측면에서 유리함을 알 수 있다.Referring to Table 2, the efficiency of the esterification reaction according to the Examples and Comparative Examples is shown to be similar, but in the case of the Example, it was found that similar efficiency was achieved with a small amount of dark oil compared to the Comparative Example, and the degumming dark oil of the Example was economical. , It can be seen that it is advantageous in terms of productivity.

(c) 에스테르교환 반응: 지방산 메틸에스테르 생성(c) Transesterification reaction: production of fatty acid methyl ester

2L 4구 플라스크에 (b) 단계에서 산가를 낮춘 글리세린 에스테르 혼합물(저산가 유지), 메탄올, 에스테르교환 반응을 위한 촉매인 나트륨메틸레이트(SM, 30% 메탄올 용액)를 투입한 후 강하게 교반하면서 70℃, 상압에서 2.5시간 동안 1차 에스테르교환 반응을 진행한 후 교반을 멈추고 1시간 정체하여 하층에 생성된 글리세린과 메탄올을 포함하는 혼합물을 분리하였다.After adding the glycerin ester mixture (maintaining low acid value), methanol, and sodium methylate (SM, 30% methanol solution), which is a catalyst for the transesterification reaction, to a 2L four-neck flask with lowered acid value in step (b), and with strong stirring, 70℃ , After performing the first transesterification reaction at normal pressure for 2.5 hours, the stirring was stopped and the mixture was held for 1 hour to separate a mixture containing glycerin and methanol produced in the lower layer.

상층 및 하층의 미분리된 혼합물에 에스테르교환 반응을 위한 촉매로 나트륨메틸레이트(SM, 30% 메탄올 용액)를 투입한 후 강하게 교반하면서 70℃, 상압에서 1시간 동안 2차 에스테르교환 반응을 진행한 후 교반을 멈추고 1시간 정체하여 하층의 글리세린, 비누분 및 메탄올을 포함하는 혼합물을 분리하였다.After adding sodium methylate (SM, 30% methanol solution) as a catalyst for the transesterification reaction to the unseparated mixture of the upper layer and the lower layer, the secondary transesterification reaction was carried out at 70°C and normal pressure for 1 hour with strong stirring. After the stirring was stopped and the mixture was held for 1 hour to separate the lower layer of glycerin, soap and methanol.

여기서, 상기 1차 에스테르교환 반응 후 하층액을 분리한 이유는, 상기 2차 에스테르교환 반응에서 촉매로 투입한 나트륨메틸레이트가 유리 지방산과 반응하여 비누분이 발생하면 잔여 글리세린이 비누분을 용해하여 하층으로 분리되어 상층의 지방산 메틸에스테르(FAME)에 비누분 함유량을 낮추어 후공정인 용제 회수, 증류, 수세 및 탈수를 원활하게 할 수 있기 때문이다.Here, the reason for separating the lower layer liquid after the first transesterification reaction is that when sodium methylate introduced as a catalyst in the second transesterification reaction reacts with the free fatty acid to generate soap, the remaining glycerin dissolves the soap and This is because it is possible to smoothly recover the solvent, distillation, water washing and dehydration, which are the subsequent processes by lowering the soap content in the fatty acid methyl ester (FAME) in the upper layer.

상층의 지방산 메틸에스테르 및 메탄올을 포함하는 혼합물을 교반하면서 110℃까지 가열하여 잔류 메탄올을 회수하였고, 10torr에서 150℃까지 가열하여 잔류 메탄올을 회수한 후 3torr 이하의 압력에서 230℃까지 가열하여 지방산 메틸에스테르를 회수하였다. 증류된 지방산 메틸에스테르의 10%에 해당하는 수세수를 투입하여 60℃에서 10분 간 교반한 후 정체하여 수세수를 제거하였고, 10torr에서 110℃까지 승온하여 지방산 메틸에스테르에 포함된 수분을 제거함으로써 순수한 지방산 메틸에스테르를 회수하였다. 상기 1차 및 2차 에스테르교환 반응에서의 반응물과 생성물의 양은 하기 표 3과 같고, 증류에 따른 생성물의 양은 하기 표 4와 같다.The mixture containing fatty acid methyl ester and methanol in the upper layer was heated to 110°C while stirring to recover residual methanol, and the residual methanol was recovered by heating to 150°C at 10 torr, and then heated to 230°C at a pressure of 3 torr or less to obtain fatty acid methyl. The ester was recovered. Washing water corresponding to 10% of the distilled fatty acid methyl ester was added, stirred at 60°C for 10 minutes, and then stopped to remove the washing water, and the temperature was raised from 10 torr to 110°C to remove moisture contained in the fatty acid methyl ester. The pure fatty acid methyl ester was recovered. The amounts of reactants and products in the first and second transesterification reactions are shown in Table 3 below, and the amounts of products according to distillation are shown in Table 4 below.

구분division 1차 에스테르교환 반응1st transesterification reaction 2차 에스테르교환 반응Secondary transesterification reaction 저산가 유지
(g)
Keeping low acid prices
(g)
메탄올
(g)
Methanol
(g)
SM
(g)
SM
(g)
하층 분리
(g)
Lower layer separation
(g)
SM
(g)
SM
(g)
상층
(g)
Upper floor
(g)
하층
(g)
substratum
(g)
실시예 8Example 8 989.2989.2 250250 2323 120120 22 954.7954.7 49.949.9 실시예 9Example 9 981.6981.6 250250 2323 120120 22 952.4952.4 41.941.9 실시예 10Example 10 1,0091,009 250250 2323 120120 22 927.3927.3 102.4102.4 비교예 1Comparative Example 1 1,0001,000 250250 2323 120120 22 991.6991.6 -- 비교예 2Comparative Example 2 1,0001,000 250250 2323 120120 22 979979 -- 비교예 3Comparative Example 3 1,0001,000 250250 2323 120120 22 1,002.41,002.4 -- 비교예 4Comparative Example 4 1,0001,000 250250 2323 120120 22 983.7983.7 11.711.7 비교예 5Comparative Example 5 1,0001,000 250250 2323 120120 22 998.4998.4 4.84.8

구분division 2차 에스테르교환 반응의 생성물 중 상층 증류Upper distillation of products of secondary transesterification (FAME(g)/저산가 유지(g))*100
(%)
(FAME(g)/low acid price maintenance (g))*100
(%)
FAME
(g, %)
FAME
(g, %)
잔류물
(g, %)
Residue
(g, %)
메탄올 손실
(g, %)
Methanol loss
(g, %)
실시예 8Example 8 536.6
(56.2)
536.6
(56.2)
371.7
(38.9)
371.7
(38.9)
46.4
(4.9)
46.4
(4.9)
54.254.2
실시예 9Example 9 603.6
(63.4)
603.6
(63.4)
312.6
(32.8)
312.6
(32.8)
36.2
(3.8)
36.2
(3.8)
61.561.5
실시예 10Example 10 643.7
(69.4)
643.7
(69.4)
260.5
(28.1)
260.5
(28.1)
23.1
(2.5)
23.1
(2.5)
63.863.8
비교예 1Comparative Example 1 107.3
(10.8)
107.3
(10.8)
869.3
(87.7)
869.3
(87.7)
15
(1.5)
15
(1.5)
10.710.7
비교예 2Comparative Example 2 226.4
(23.1)
226.4
(23.1)
737.6
(75.3)
737.6
(75.3)
15
(1.5)
15
(1.5)
22.622.6
비교예 3Comparative Example 3 224.5
(2.4)
224.5
(2.4)
762.9
(76.1)
762.9
(76.1)
15
(1.5)
15
(1.5)
22.522.5
비교예 4Comparative Example 4 171.4
(17.4)
171.4
(17.4)
797.3
(81.1)
797.3
(81.1)
15
(1.5)
15
(1.5)
17.117.1
비교예 5Comparative Example 5 185.6
(18.6)
185.6
(18.6)
797.8
(79.9)
797.8
(79.9)
15
(1.5)
15
(1.5)
18.618.6

상기 표 4를 참고하면, 실시예에 따른 탈검 다크유로부터 생성된 중간체(글리세린 에스테르)에 대한 지방산 메틸에스테르(FAME)의 수율은 약 54.2~63.8%로 약 50% 이상인 반면에, 동일 조건에서 비교예에 따른 지방산 메틸에스테르의 수율은 약 10.7~22.6%로 나타나, 본 발명에 따른 탈검에 의한 반응성, 생산성, 경제성 개선 효과가 에스테르교환 반응에서 더 현저하게 나타났다.Referring to Table 4, the yield of fatty acid methyl ester (FAME) with respect to the intermediate (glycerin ester) produced from degumming dark oil according to the Example is about 54.2-63.8%, which is about 50% or more, whereas comparison under the same conditions The yield of the fatty acid methyl ester according to the example was about 10.7 to 22.6%, and the effect of improving reactivity, productivity, and economy by degumming according to the present invention was more remarkable in the transesterification reaction.

(d) 에스테르교환 반응: 솔비탄 지방산 에스테르 생성(d) transesterification reaction: sorbitan fatty acid ester production

1L 4구 플라스크에 액상 솔비톨(70% 수용액) 360g, 색상안정제로 차인산(HPA, 50% 수용액) 1.0g을 투입한 후 불활성 기체인 질소를 불어 넣어주어 공기와의 접촉을 피해 교반하면서 140℃, 상압에서 3시간 동안 탈수를 진행하였다. 여기에 상기 (c) 단계의 실시예 8에서 회수한 지방산 메틸에스테르(FAME) 500g을 투입하여 냉각시킨 후 솔비탄 모노올레이트(sorbitan monooleate, SMO) 0~50g 및 촉매로 나트륨 메틸레이트(SM, 30% 메탄올 용액) 9.1g 및 차인산소다(SHP) 0.5g을 투입한 후 강하게 교반하면서 230℃, 상압에서 6시간 동안 에스테르교환 반응을 진행하였다. 반응을 통해 유출되는 메탄올을 정량하여 반응 진행상태를 확인하였고, 에스테르교환 반응에서의 반응물과 생성물의 양은 하기 표 5와 같다.To a 1L 4-neck flask, add 360g of liquid sorbitol (70% aqueous solution) and 1.0g of hypophosphorous acid (HPA, 50% aqueous solution) as a color stabilizer, and then blow in nitrogen, an inert gas, at 140℃ while stirring to avoid contact with air. , Dehydration was performed at normal pressure for 3 hours. Here, 500 g of fatty acid methyl ester (FAME) recovered in Example 8 of step (c) was added and cooled, and then 0-50 g of sorbitan monooleate (SMO) and sodium methylate (SM, After adding 9.1 g of a 30% methanol solution) and 0.5 g of sodium hypophosphate (SHP), a transesterification reaction was performed at 230° C. and atmospheric pressure for 6 hours while vigorous stirring. Methanol flowing out through the reaction was quantified to check the reaction progress, and the amounts of reactants and products in the transesterification reaction are shown in Table 5 below.

솔비탄 지방산 에스테르의 제조에 지방산을 사용하는 경우 상기 지방산은 고유의 산가를 가지므로 산가 및 반응수 발생량으로 에스테르교환 반응의 진행상태를 파악할 수 있으나, 지방산 메틸에스테르를 사용하는 경우에는 산가가 약 0.5mgKOH/g로 매우 낮으므로 산가 측정으로는 에스테르교환 반응의 진행상태를 파악하기 어렵다.When a fatty acid is used in the manufacture of sorbitan fatty acid ester, since the fatty acid has an inherent acid value, the progress of the transesterification reaction can be grasped by the acid value and the amount of reaction water generated, but when using fatty acid methyl ester, the acid value is about 0.5 Since it is very low in mgKOH/g, it is difficult to determine the progress of the transesterification reaction by measuring the acid value.

구분division 실시예 8Example 8 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 실시예 14Example 14 솔비톨 탈수Sorbitol dehydration 액상 솔비톨
(g)
Liquid sorbitol
(g)
360360 360360 360360 360360 360360
HPA
(g)
HPA
(g)
1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0
탈수량
(mL)
Dehydration
(mL)
108108 108108 111111 111111 111111
에스테르교환
반응
Transesterification
reaction
FAME
(g)
FAME
(g)
500500 500500 500500 500500 500500
SMO
(g)
SMO
(g)
00 12.512.5 2525 37.537.5 5050
SM
(g)
SM
(g)
9.19.1 9.19.1 9.19.1 9.19.1 9.19.1
SHP
(g)
SHP
(g)
0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5
생성물product SMO
(g)
SMO
(g)
648.4648.4 656.8656.8 662.5662.5 672.4672.4 682.4682.4
메탄올
(mL)
Methanol
(mL)
8787 8787 8989 9494 107107
시간별
메탄올
발생량
(mL)
Hourly
Methanol
Generation
(mL)
0:000:00 2020 1919 1717 1818 1919
0:300:30 3232 2626 2929 3131 3737 1:001:00 4242 3737 4343 4848 5555 1:301:30 5252 4949 5858 5959 7171 2:002:00 6060 5959 6969 6868 8181 2:302:30 6767 6565 7676 7676 8888 3:003:00 7474 7171 7979 8282 9494 3:303:30 7878 7676 8181 8585 9898 4:004:00 8181 8080 8484 8888 100100 5:005:00 8585 8585 8888 9191 104104 6:006:00 8787 8787 8989 9494 107107

상기 표 5를 참고하면, 6시간 반응 후 생성된 메탄올은 87~107mL이며, 특히, 실시예 11~14에 따라 일정 량의 솔비탄 모노올레이트 존재 하에서 이루어진 에스테르교환 반응에서 실시예 8에 비해 상대적으로 많은 메탄올이 생성된 것으로 나타나, 계면활성제로 사용된 솔비탄 모노올레이트가 에스테르교환 반응의 반응성, 생산성, 경제성을 더 개선했음을 알 수 있다.Referring to Table 5, the amount of methanol produced after the reaction for 6 hours is 87 to 107 mL, and in particular, relative to Example 8 in the transesterification reaction conducted in the presence of a certain amount of sorbitan monooleate according to Examples 11 to 14. As a result, a lot of methanol was produced, indicating that sorbitan monooleate used as a surfactant further improved the reactivity, productivity, and economy of the transesterification reaction.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

(a) 유지 자원을 산(acid) 수용액으로 처리하여 탈검하는 단계;
(b) 제1 촉매 존재 하에서 탈검된 상기 유지 자원을 제1 알코올과 반응시키는 단계;
(c) 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시키는 단계; 및
(d) 액상 솔비톨을 탈수한 후, 제3 촉매 존재 하에서 상기 (c) 단계의 생성물과 반응시키는 단계;를 포함하고,
상기 산 수용액의 농도는 5~20중량%인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
(a) degumming by treating the oil and fat resources with an aqueous acid solution;
(b) reacting the degumming resource with a first alcohol in the presence of a first catalyst;
(c) reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of a second catalyst; And
(d) dehydrating the liquid sorbitol and reacting with the product of step (c) in the presence of a third catalyst; and
The concentration of the acid aqueous solution is 5 to 20% by weight, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 산의 사용량은 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.1~2중량부인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The amount of the acid used is 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the oil and fat resources, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 촉매는 각각 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화리튬, 과산화칼륨, 과산화나트륨, 과산화리튬, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산리튬, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소리튬, 칼륨메틸레이트, 나트륨메틸레이트, 리튬메틸레이트, 칼륨에틸레이트, 나트륨에틸레이트, 리튬에틸레이트, 칼륨프로필레이트, 나트륨프로필레이트, 리튬프로필레이트, 칼륨부틸레이트, 나트륨부틸레이트, 리튬부틸레이트, 보론트리플루오라이드, 티타늄아크릴레이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 티타늄이소프로폭사이드, 알루미늄이소프로폭사이드, 틴옥토에이트, 나트륨아세테이트, 칼슘아세테이트, 주석아세테이트, 아연아세테이트, 삼산화안티몬, 부틸스탄산, 모노부틸틴수화물, 모노부틸클로로틴디히드록사이드, 스테노스옥살레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디메톡사이드, 디부틸틴디부톡사이드, 티타늄다이옥사이드 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The first to third catalysts are respectively potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium peroxide, sodium peroxide, lithium peroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium methylate , Sodium methylate, lithium methylate, potassium ethylate, sodium ethylate, lithium ethylate, potassium propylate, sodium propylate, lithium propylate, potassium butyrate, sodium butyrate, lithium butyrate, boron trifluoride, Titanium acrylate, tetrabutyl titanate, tetrapropyl titanate, titanium isopropoxide, aluminum isopropoxide, tin octoate, sodium acetate, calcium acetate, tin acetate, zinc acetate, antimony trioxide, butylstannic acid, mono Butyl tin hydrate, monobutyl chloro tin dihydroxide, stenos oxalate, dibutyl tin diacetate, dibutyl tin oxide, dibutyl tin dilaurate, dibutyl tin dimethoxide, dibutyl tin dibutoxide, titanium dioxide and among them One selected from the group consisting of a combination of two or more, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 제1 촉매의 사용량은 탈검된 상기 유지 자원 100중량부에 대해 0.01~0.3중량부인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The amount of the first catalyst used is 0.01 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the degummed oil and fat resources, the method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 제1 알코올은 다가 알코올인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The first alcohol is a polyhydric alcohol, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 생성물의 산가는 3mgKOH/g 이하인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The acid value of the product of step (b) is 3mgKOH/g or less, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 (b) 단계의 생성물을 제2 알코올과 반응시켜 생성된 제1 혼합물을 제1 상층액 및 제1 하층액으로 분리한 후, 상기 제1 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계;
(c2) 추가의 상기 제2 촉매 존재 하에서 상기 제1 상층액을 반응시켜 생성된 제2 혼합물을 정체시켜 제2 상층액 및 제2 하층액으로 분리한 후, 상기 제2 하층액 중 적어도 일부를 제거하는 단계; 및
(c3) 상기 제2 상층액을 증류하는 단계;를 포함하는, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The step (c),
(c1) after separating the first mixture produced by reacting the product of step (b) with a second alcohol in the presence of the second catalyst into a first supernatant and a first lower liquid, at least one of the first lower liquid Removing some;
(c2) after the second mixture produced by reacting the first supernatant in the presence of the additional second catalyst is stagnated and separated into a second supernatant and a second lower liquid, at least part of the second lower liquid is Removing; And
(c3) distilling the second supernatant; containing, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제7항에 있어서,
상기 (c1) 및 (c2) 단계에서 상기 제2 촉매의 사용량은 각각 상기 (b) 단계의 생성물 100중량부에 대해 1~5중량부 및 0.1~0.5중량부인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 7,
In the steps (c1) and (c2), the amount of the second catalyst used is 1 to 5 parts by weight and 0.1 to 0.5 parts by weight, respectively, based on 100 parts by weight of the product of step (b).
제1항에 있어서,
상기 제2 알코올은 1가 알코올인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The second alcohol is a monohydric alcohol, a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는 계면활성제 존재 하에서 이루어지고,
상기 계면활성제의 사용량은 상기 (c) 단계의 생성물 100중량부에 대해 1~20중량부인, 솔비탄 지방산 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The step (d) is performed in the presence of a surfactant,
The amount of the surfactant used is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the product of step (c), a method for producing a sorbitan fatty acid ester.
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