NO134317B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til rensning av sukkerestere.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til rensning av sukkerestere.

Tidligere er forbindelser av sukker-estertypen blitt fremstillet under anvendelse av oppløsningsmiddelsystemer som er giftige. Dessuten byr disse systemer på en alvorlig fare for forurensning når sluttpro-duktet skal brukes som næringsmiddel. Som følge herav trenges det innviklet og dyr raffinering for å sikre at de fremstilte sukkerestere ikke bringer noen vesentlige mengder av giftige oppløsningsmidler med seg.

Oppfinnelsen består således i en fremgangsmåte til rensning av sukkerestere, som fremstilles ved at sukkeret oppløses i vann og oppløsningen gjøres alkalisk mens det langsomt tilsettes organisk syreklorid som stort sett er fritt for fosforforbindel-ser under turbulent omrøring og opprettholdelse av alkalisk miljø med pH 7—11, fortrinsvis 9—10, og en temperatur under 65° C, fortrinsvis 25—40° C, i blandingen hvorved rå sukkerester dannes.

Et kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen er at den rå ester vaskes med en elektrolytt, for eksempel natriumklorid, som er egnet til å bevirke utfelling av ester og såpe fra vandige oppløsninger, så at blandingen skiller seg i ett sjikt av eter og såpe og ett sjikt av elektrolytt og ureagert sukker, og at sjiktet av elektrolytt og sukker fjernes hvoretter sjiktet av ester og såpe tørkes, ekstraheres med aceton eller et annet organisk oppløsningsmiddel som er flyktig ved temperaturer under spaltningspunktet for produktet, hvoretter stort sett ren ester utvinnes fra ekstrakten.

Fortrinsvis hører det organiske oppløs-i- ningsmidlet til den klasse som består av monoalkoholer med 2—4 kullstoffatomer og hydrogencarboner med 2—7 kullstoffatomer eller klorerte hydrogencarboner med 2—4 kullstoffatomer og 1—4 kloratomer.

Det bør bemerkes at for den beste gjennomføring av denne rensningsprosess er det meget viktig at den rå blanding av ester og såpe tørkes til stort sett vannfri tilstand. Hvis vesentlige mengder vann eventuelt skulle være tilstede, vil ekstraksjonen med varm aceton bevirke at også vannet vil oppløses i acetonen og føre en del såpe med seg. Under disse forhold blir det nødvendig å destillere av acetonet meget omhyggelig inntil vannet skiller seg ut som et annet sjikt som fører med seg såpen. På dette tidspunkt må man la materialet stå til henstand slik at alt vannet og såpen vil føres ut av oppløsningen. Vannsjiktet trekkes av og resten filtreres og acetonet gjendestilleres for å oppnå den rene ester.

De rensete produkter finner utstrakt anvendelse som emulgatorer i næringsmiddelindustrien, farmasøytisk industri, medisinsk industri og kosmetisk industri.

I næringsmiddelindustrien er produktet egnet for anvendelse i margarin, som kort-ningsmidler, i iskrem, og på mange beslek-tete bruksområder såsom i konfektbelegg, bakervarer og liknende. De er emulgatorer, antisprutmidler, emulsj onsstabilisatorer, skumdannelsesmidler, glanstilsetninger og suspensjonsmidler og tykningsmidler. Også i den farmasøytiske industri er produktene fordelaktige ved å være ugiftige. På til-svarende måte har disse estere mange in-dustrielle bruksområder som for eksempel i tekstilindustrien, lærindustrien, papir-fremstilling og andre.'

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1.

I et kar hvor man kan ha god omrør-ing og turbulent blanding, ifylles det 175 kg sakkarose (maltose, laktose) og 100 kg vann. Til den homogene oppløsning blir det, mens denne underkastes turbulent om-røring, langsomt tilsatt en 50-prosentig natriumhydroksydoppløsning, sammen med 155 kg stearoylklorid. Natriumhydroksydet tilsettes med en slik hastighet at pH vil opprettholdes på mellom 9 og 10. Tilsetnin-gene tar omtrent 4 til 5 timer og omrørin-gen bibeholdes i en time etterat all tilset-ning er ferdig. Produktet blir deretter vasket med 15 pst. natriumkloridoppløs-ning ved en temperatur på omtrent 80 til 90° C. Sukkeresteren og såpen som er dannet, skilles fra ureagert sukker og alkalisk vann. Saltoppløsningssjiktet blir deretter trukket av og kastet. Denne syklus gjentas for å oppnå bedre utskillelse av esteren.

Estersjiktet blir deretter tørket langsomt under vakuum inntil det var fullstendig tørt og ble deretter ekstrahert med varm aceton ved en temperatur nær ved acetonets kokepunkt. Dette gir atskillelse av den rene sukkerester fra den dannete såpe som var et biprodukt i den opprinne-lige reaksjon. Ekstraksjonen gjentas inntil hovedparten av esteren er blitt utvunnet. Acetonet blir deretter destillert av for å utvinne den rene sukkerester, som kan males til pulver, omdannes til flak på en valse, eller opparbeides videre på en av de vanlige måter.

Eksevipel 2.

350 gram sukker ble oppløst i 200 gram vann i et blandekar utstyrt med et effek-tivt røreverk og ble nedkjølt til omtrent 20 til 25° C. Mens man bibeholdt omrøring og kjøling ble en liten mengde av 20-prosentig natriumhydroksydoppløsning tilsatt for

å bringe pH til omtrent 8, hvoretter 280 gram palmitoylklorid sammen med NaOH-oppløsning ble innført langsomt for å holde en pH på omtrent 9 til 10, over et tidsrom på omtrent 3 til 4 timer.

Temperaturen ved starten var omtrent 20—25° C og steg gradvis til 30—35° C på reaksjonens høydepunkt og falt gradvis til 25—30° C når reaksjonen var fullstendig. Massen ble omrørt en time etter at alle til-setninger var ferdig tilsatt, og sporene av fri syreklorid som måtte være tilstede, ble gitt leilighet til å reagere og å bli nøytrali-sert.

Det tykke sirupsaktige hvite bunnfall som ble oppnådd i den forannevnte første forestringsreaksjon ble deretter overført til en vaskebeholder hvor hele massen ble vasket med varm saltoppløsning (15 pst. NaCl-oppløsning ved 80—90° C). For å lette prosessen og å oppnå rask vasking ble det brukt like volumdeler. Imidlertid kan det brukes mindre mengder, og en, to eller tre gangers vask kan foretas for å sikre at alt ureagert sukker fjernes fra massen. Kon-sentrasjonen for saltoppløsningen kan va-riere, og det kan også brukes fast NaCl for å skille sjiktene.

Saltvaskingen skilte massen i to sjikt.

Toppsjiktet inneholdt en osteaktig masse av sakkaroseesteren og mulig såpe som ble dannet som en sidereaksjon. Bunnsjiktet inneholdt vann, alkali, salt og særlig ureagert sukker i chargen. For å hindre at det ble dannet mørkfarging, illeluktende stof-fer og smakstoffer ved spaltning av sukker, er det viktig å vaske ut sukkeret så fullstendig som mulig for å sikre at man får et sluttprodukt med høy renhetsgrad 0 ghøy kvalitet når det gjelder smak, duft og utseende.

Når den saltvaskete rå sakkaroseester var blitt fri for ureagert sukker, ble den plasert i en kjele utstyrt med røreverk, opp-varmingsorganer (indirekte) og vakuum-tilkobling. Under omrøring ble chargen langsomt oppvarmet og satt under vakuum for å trekke av alt vannet som var tilstede 1 massen, hvoretter massen ble nedkjølt mens den ennå ble omrørt og vakuumet bibeholdt, inntil temperaturen var redusert til 50° C, for å sikre god farge på produktet. Vakuumet ble gradvis opphevet og omtrent 3500 gram varm aceton gradvis inn-ført i massen og ekstrahert. Den varme ace-tonoppslemming, som inneholdt sukkerester i oppløsning og såpe og salter i sus-pensjon, ble filtrert ved de samme temperaturer, hvorved presskake av salter og såpe ble bygget opp, mens den klare aceton-oppløsning som inneholdt sukkeresteren strømmet gjennom og ble oppsamlet i en beholder. Acetonen ble destillert av fra sukkeresteroppløsningen og gjensirkulert så lenge som nødvendig for å sikre at all sukkerester var blitt ekstrahert fra presskaken. Sluttresten, oppnådd etter at alt destillatet var avdestillert fra destillasjons-kolben, var ren sukkerester.

Eksempel 3.

Eksempel 2 ble fulgt frem til vaskin-gen med natriumklorid. Etter saltvaskingen av den rå sakkaroseester ble massen med en gang ført gjennom en trykkfilter-presse og presset ut til så tørr kake som mulig. Presskaken ble deretter ekstrahert med varm aceton slik som foran. Det ekstraherte materiale inneholdt foruten sukkeresteren, også såpeforurensningen, som er oppløselig i den vandige aceton. Når acetonen fordampet, dannet det seg et vandig sjikt. Dette vandige sjikt inneholdt meste-parten av såpen, som ikke er oppløselig i vannfri aceton. Vannsjiktet ble trukket av fra bunnen av karet og acetonoppløsningen konsentrert til det punkt da det ikke dannet seg noe mere vannsjikt. Den ble deretter filtrert gjennom et fint filter for å sikre at mulige fine suspenderte partikler av såpe ble fjernet. Konsentratet var nå fullstendig fritt for aceton og ga en sukkerester fri for forurensninger.

Eksempel 4.

11.000 gram sakkar ose ble oppløst i 6.000 gram vann og nedkjølt til 10—12° C.

Til den forannevnte sukkeroppløsning ble det, mens man sørget for energisk om-røring og temperaturer under 20° C, tilsatt en oppløsning av 640 gram natriumhydr-oksyd oppløst i 2.200 gram vann i en lang-som strøm for å opprettholde pH for suk-keroppløsningen på 9—10. På samme tid ble 2.800 gram palmitoylklorid (99 pst. renhet) gradvis tilsatt til sukkeroppløsningen i løpet av tre timer. Temperaturen for chargen overskred aldri 18° C.

Når det siste av palmitoylkloridet var tilsatt, ble chargen straks saltvasket med mettet saltoppløsning ved 60—65° C. Salt-oppløsningen ble fraskilt og den gjen-værende vaskete sukkerester ekstrahert med aceton. Den ekstraherte acetonopp-løsning ble destillert for å fjerne acetonen, deretter filtrert for å utvinne den rene sukkerester som en hvit fast masse. Ut-byttet av ren sakkaroseester var 2,050 gram.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet

i samband med adskillige spesifikke ut-førelsesformer, kan det foretas visse end-ringer og variasjoner i detaljene. Ved å endre molforholdet for syrekloridet, kan det fremstilles sukkerestere fra mono- til okta-sakkaroseestere. Blandete estere av sukkerarter kan fremstilles ved å følge de foranstående fremgangsmåter. Det er viktig å bruke syreklorider av høy renhetsgrad.

Andre oppløsningsmidler enn aceton er egnet, såsom monoalkoholer med 2—4 kullstoffatomer, alkylendiklorider hvor al-kylengruppen har 2—4 kullstoffatomer, kullstofftetraklorid, kloroform, heksan og benzen. De kan karakteriseres som flyktige organiske oppløsningsmidler for sukkerestere, men ikke-oppløsere for såper. Al-kylradikalet i esterne kan ha fra 2 til 24 kullstoffatomer, men fortrinsvis har de fra 12 til 18 kullstoffatomer for mange bruks-formål; mettete og umettete fettsyreklori-der er velegnet. Produktene kan være vis-køse væsker eller svakt fargete sprø faste masser.

Ved oppfinnelsen er følgende betingelser viktige: (1) anvendelsen av et rent syreklorid, (2) en lav reaksjonstemperatur, (3) opprettholdelse av en moderat alkalisk pH, (4) effektiv omrøring under reaksjonen, og (5) rensningen av den rå ester med saltoppløsning og (6) deretter ekstraksjon med et organisk oppløsningsmiddel.

Forskjellige sukkerarter kan anvendes som utgangsmateriale for reaksjonen, særlig alle disakkarider, såsom maltose og laktose. Selvom man til nå har funnet at aceton er det mest effektive oppløsnings-middel for formålet kan de andre oppløs-ningsmidler som er nevnt også brukes men med mindre effektivitet; oppløsningsmid-lene bør være flyktige ved temperaturer under spaltningspunktet for produktene. Det er foretrukket å arbeide ved det lavere temperaturområde av det som er nevnt, men høyere temperaturer kan også brukes; selv om så høy temperatur som 65° C er funnet å være brukbar, oppnåes det bedre resultater ved å arbeide så nær ved 0° som praktisk mulig, men temperaturen bør være over smeltepunktet for det anvendte syreklorid. Fordi reaksjonen er eksoterm, er det tilrådelig å nedkjøle reaksjonsmassen. Under reaksjonen er det fordelaktig å ha et overskudd av sukker tilstede for å holde dannelsen av fri fettsyrer så lav som mulig. Ved\ å la reaksjonsmassen stå til henstand i minst en time etterat reaksjonen tilsynelatende er fullstendig, sikres at det ikke blir igjen noe spor av syreklorid.

Dersom syrekloridet ikke finner noe

egnet medium å reagere med og danne

sakkaroseester, vil det hydrolysere og danne

fri fettsyre, eller hvis det forøvrig er tilstrekkelig alkali tilstede til å danne såpe.

Begge disse sidereaksjoner må utelukkes

så meget som mulig. For å oppnå dette,

opprettholdes de mest egnete betingelser

for esterdannelse, det vil si tilstrekkelig

god omrøring, lave konsentrasjoner for

syreklorid på ethvert tidspunkt, lav kon-sentrasjon av alkali på etthvert tidspunkt,

og reaksjon ved den lavest mulige temperatur hvor sukkeret, syrekloridet og alkaliet

fremdeles er flytende.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til rensning av

sukkerestere, som fremstilles ved at sukkeret oppløses i vann og oppløsningen gjøres alkalisk mens det langsomt tilsettes organisk syreklorid som stort sett er fritt for fos-forforbindelser under turbulent omrøring og opprettholdelse av alkalisk miljø med pH 7—11, fortrinsvis 9—10, og en tempera tur under 65° C, fortrinsvis 25—40° C, i blandingen, hvorved rå sukkerester dannes, karakterisert ved at den rå ester vaskes med en elektrolytt, for eksempel natriumklorid, som er egnet til å bevirke utfelling av ester og såpe fra vandige oppløsninger, så at blandingen skiller seg ett sjikt av ester og såpe og ett sjikt av elektrolytt og ureagert sukker, og at sjiktet av elektrolytt og sukker fjernes, hvoretter sjiktet av ester og såpe tørkes, ekstraheres med aceton eller et annet organisk oppløsningsmiddel som er flyktig ved temperaturer under spaltningspunktet for produktet, hvoretter stort sett ren ester utvinnes fra ekstrakten.

2. Fremgangsmåte i samsvar med påstand 1, karakterisert ved at det organiske oppløsningsmidlet hører til den klasse som består av monoalkoholer med 2—4 kullstoffatomer og hydrogencarboner med 2—7 kullstoffatomer eller klorerte lydrogencarboner med 2—4 kullstoffatomer og 1—4 kloratomer.