Способ разделения смесей сложных эфиров жирных кислот

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ Зависимый от патента М Г 05606/23-4) М. Кл. С 07 с 69/30С 07 с 67/О С 11 Ь 7/00 аявлецо 30.Х 11,1970 Приоритет ЗО.Х.1970,Р 2053257.4, ФР Комитет по деламзобретений и открытийпри Совете Министров 1 Х.1972. Бюллетень2 ДК 665.1.035:3(088 пуолцкованоата опублико ия описания 27.Х.19 Авторыизобретения 1 ностранцы тманн и ВернРеспублика транная фирх ь унд Ко. ГмРеспублика Штейнрманпи) ельмут Хар едеративнаяИцосХенкел едеративная вит бХГермании) ОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕИ СЛ ЖИРНЫХ КИСЛОЫХ ЭФИРОВ Изобретение относится к усовершенствованию способа разделения смесей сложных эфиров жирных кислот, имеющих различные точки плавления и содержащихся в различного вида жирах, маслах и т. п.Известен способ разделения смесей сложных эфиров жирных кислот, имеющих различные точки плавления, на соответствующие компоненты.Способ заключается в том, что исходную смесь эфиров жирных кислот подвергают диспергированию в водном растворе, содержащем смачивающие агенты и/или электролиты. Затем образующуюся дисперсию центрифугируют и отделяют легкую и тяжелую фазы. В легкой фазе содержатся жидкие эфиры жирных кислот, вода и смачивающие агенты и/или электролиты, В тяжелой фазе - твердые эфиры жирных кислот, вода и смачивающие агенты и/или электролиты.Далее из тяжелой фазы отфильтровывают твердые частицы сложных эфиров, Полученный при этом водный раствор, содержащий смачивающие агенты, возвращают в цикл.Этот способ, получивший название пересхтачивация, позволяет разделить эфиры жирных кислот, имеющих различные точки плавления, цо степень разделения колеблется из-за различных своцств разделяемых смесей.Для повышения степени разделения (предотвращения нестабильных результатов) в предлагаемом способе процесс ведут с выводом из цикла водного раствора смачивающего агента в количестве от 10 до 70 вес. % и заменой последнего водой или свежим водным раствором, содержащим смачивающие агенты и/илп электролиты. Оптимальное ко лцчсство его зависит от свойств исходнойсмеси и определястся путем предварительных опытов или во время производственного процесса путем варьирования условий работы.Благодаря изобретению можно перерабаты вать исходные смеси, независимо от цхсвойств, с постояттными результатами.В качестве исходных смесей используютразличные сложные эфиры жирных кислот растительного, животного или синтетического 20 происхождения. К сложным эфирам жирныхкислот растительного происхождения отцо.сятся, например, масла кокосовое илп из семян масличной пальмы, пальмовое, хлопковое, оливковое, соевое, арахисовое, льняное, 25 рапсовое цлц касторовое и т. д. Сложнымиэфирами жирных кислот животного происхождения являются, например, сливочное масло, куриный жцр, гусиный жцр, топленое сало, 353410ба 11 ацнЙ илц ожЙ )кцр, Околоцочсчцый костцыс жиры, а так)кс многочисленные различныс жиры рыб, морских млекопитающих, в частности китовые, например, жир менхадсна, ссльдяеОй, цли спсрмацетовое масло, медицинские рыбис жиры и т. д. БольшинствоприродЕЕых сло)кпых эфиров жирных кислот, представляют собоц в основном сложе 1 е триглицсриды.Однако возможно разделение, например, спермацетового масла, в котором, кроме триглицеридов, содержатся и сложные эфиры спиртов жирного ряда и жирных кислот. Кроме нцх могут разделяться и смеси сложных эфиров жирных кислот с другими спиртами.Кроме природных триглицеридов можно перерабатывать и продукты переработки природных жиров, например частично или полностью гидрированные жиры, продукты переэтсрификации природных жиров или продукты этериф 11 кацин жцреЫх кислот и спиртов, причем жирные кислоты иили спирты жир- НОГО ряда л 10 гут Оыть 1 ак пр 11 родные, так ц сицтетцчсскис, Эти сложныс эфиры жирных кислот можно перерабатывать без предварительного рафинирования (очистки).Согласно изобрстению, исходная смесь мокст быть разделена в основном на две фракции с разлцчнымц температурами плавления; но можно так)кс выделять и небольшие количества твердых компонентов, содержащихся в выделенном масле или незначительные олцчества масла, содержащихся в основной фракции твердых компонентов. При этом масло и твердые компоцснты могут иметь различную илц одинаковую степень насыщения, Прпмсрями подобных разделений являются разделение сала плц придание морозостойкости пищевым маслам.Путем нескольких послсдоватсльских операций разделения возможно, например, из пальясла или прод 1 Ектов переэтерификации соответствующего состава получить жирные фракции, имеЕощцс свойства подобно какао-маслу, Сложные эфиры содержат предпочтитслыЕо б - 2 б, в частности 8 - 20 атомов углерода в жирной кислоте, могут иметь или циклическое строение (подобно цафтецовым ЕЛЕ СМОЛЯНЫМ ЕЕИСЛОТЯХ),Эффект разделения зависит, кроме прочего, От сВОЙстВ крпстяллОВ твердэх компОнснтов, ц поэтому целесообразно полностью расплавлять исходцыс смеси, а затем постепенно охлаждать до температуры, при которой должно происходить разделение. Для охлаждения расплавленной исходной смеси оказалось целесообразным использовать скребковьк охладитслц, Оци представляют собой трубы, сцаб)кснпыс охлаждающей рубашкой, внутрснцис поверхности которых очищаются вращаеощимися скребками от отделяющихся кристаллизацией твердых компонентов, Смеси сложных эфиров жирных кислот обычно имеют поцижсешую по сравнению с соответствую 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ЩЕЛеи сзСсяме 1 киреЕых кислот, скорость кристаллизации. Поэтому сложные эфиры жирных кислот чаще всего выходят цз скрсбкового охладителя в переохлаждснном состоянии, и поэтому целесообразно для переохлажденной исходной смеси давать время, необходимое для выделения (кристаллизации) высокоплавких твердых компонснтОВ. Эффи(- тивным оказался вариацт способа, в котором исходную смесь циркулируют от резервуара через скрсбковый охладитель обратно в резервуар до тех пор, пока цс охладится до температуры разделения все содержимое резервуара.В этом случае между выходящим из скребкового охладителя - охлажденным материалом и находящимся еще в резервуаре более теплым материалом происходит тсплообмен, способствующий получению лучших результатов разделения, чем непосредственное охлаждение исходной смеси в скрсбковом охладитсле сразу до темпсратуры разделения,Для выделения твердых компонентов кристаллизацией можно использовать и другие устройства, например стандартеЫе охлаждасмыс аппараты с еешалеой.Далее полученную таким образом смесь из масла и твердых компонентов диспергируют в растворе смачивающего агента в количестве 0,3 - 3, предпочтительно от 1 до 2 вес, ч, на каждую весовую часть охлажде 1 пой исходной смеси.ПрцГодцыми с 1)1 чивяЕОЩИ.ЕЕ а 1 ситами, кроме мыл, являются анионные или цсцоццыс водорастворимые вещества, которые уменьшают поверхностное напряжение водного раствора и аи Ооразоем удя,пяЕОТ жидкие КОЕ- поненты исходной смеси с поверхности твердых компонентов.В качестве смачцвающих агентов могут применяться, например, соединения, имеющие алкильпый радикал с 8 - 18, предпочтительно 0 - 1 б атомами углерода в молекуле, алкилбензолсульфонаты, алкилсульфонаты, сульфаты спиртов жирного ряда, сульфатированные продукты взаимодействия спиртов жирного ряда с 1 - 10, предпочтительно с 2 - 5 лОль окиси этилена и/или окиси прон- лена, сульфатами моееоглицеридов и т. д. Лционеые смачцвающие агенты используют в виде их натрисвьх солей, цо можно также применять в зиде калиевых, аммониевых, моно-, ди- или триэтацоламмониевых солец. Пр)1 годньвЕИ нецонными соединениями являются водорастворимые продукты присоединения окиси этилена к алкилфецолам или спирты жирного ряда. Целесообразно иопользовать такое количество смачивающсго агента, чтобы дисперсия непосредственно перед впуском в центробежный сепаратор содержала 0,05 - 2, предпочтительно 0,1 - 1 вес, ч. смачивающего агента на 100 вес. ч. раствора. Указанные количества смачивающего агсн га включают не голько фактически растворенный в водеой фазе смачцвающцй агент, цо5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 также растворенный в масле или поглощенный поверхностью твердых компонентов смачивающий агент. Действие раствора смачивающего агент з улучшается, если он содержит растворенные:поверхностно-активные, инертные к исходным смесям электролиты, К ним относятся водорастворимые хлориды, сульфаты или нитраты одно- до трехвалентных металлов, особенно щелочных, шелочноземельпых и редкоземельных, Особенно эффективными оказались добавки сульфата натрия или сульфата магния, Концентрация электролитов в разделяемой дисперсии составляет 0,1 и 10, предпочтительно 1 и 5 вес, %. Эти количества, как и в случае концентрации смачивающего агента, рассчитываются, исходя из общего содержания:в дисперсии электролитов по отношению к водной фазе в диеперсии. В качестве раствора смачивающего агента можно использовать раствор с содержанием электполитов. Кроме такого варианта разделения эфиров жирных кислот с разной точкой плавления, процесс можно вести путем последовательного контактирования охлажденной исходной смеси с высококонцентрированным раствором смачивающего агента с последующим постепенным оазбавлением водой до необходимой конечной концентрации.Так, целесообразно смешивать исходню смесь сначала с 5 - 50, предпочтительно 10 - 30 вес. % от общего количества раствора смачивающего агента, и затем добавлять воду до получения необходимой концентрации.Далее можно разделяемую исходную смесь и раствор смачивающего агента совместно охлаждать до температуры разделения. При использовании полностью расплавленной исходной смеси ее сначала охлаждают без раствопа смачивающего агента настолько, чтобы 30 - 85, преимущественно 40 - 70 вес. % общего количества выделяемых твердых компонентов, отделялось кристаллизацией. Затем добавляют раствор смачивающего агента и снова охлаждают,Полученную предварительно охлажденную исходную смесь, из которой выделена часть твердых компонентов, диспергируют сначала в высококонцентрированном растворе смачивающего агента с последующим последовательным разбавлением концентрированной дисперсии холодным разбавленным раствором смачивающего агента, холодной воды или холодным раствором электролитов, т. е. доведе-ия температуры смеси до температуры разделения и до необходимой концентрации смачивающего агента и электролитов. Для этой цели можно применять и лед. Для удаления воздуха диспергирование ведут при медленном перемешивании,Затем дисперсию подают в отстойные центрифуги, где она разделяется на две фазы различного удельного веса. Для этого годятся самые различные типы центрифуг, например с верхней разгрузкой с помощью отволягцих трубок, центрифуги, применяемые в жировой промышленности. Из центрифуги выолят лвс фазы. Одна - масло - состоит цз жилки компонентов исходной смеси, а другая является суспензией тверды компонентов в водном растворе смачивающего агента, После промывки и (в случае надобности) сушки масло может быть применено по своему назначению, или оно может быть также снова разделено по предлагаемому способу ц таким образом превращено в масло с соответственно пониженной температурой помутнения.Выодящую цз центрифуги суспецзцю тверды компонентов в растворе смачивающего агента можно перерабатывать разлцчнымц приемами.Так, твердые компоненты можно отделять от водного раствора смачцваюшего агента путем отфильтровыванця или центрифугирования или твердые компоненты расплавлять ло образования лву фаз, которые разделяют в центрифугах цли в отдельны приспособлениях.Определенную часть получаемого прц этом водного раствора смачцвающего агента удаляют и заменяют свежей водой, раствором электролита цли раствором смачцвающего агента. Раствор смачцвающего агента можно выводить из цикла в любом отдельном пункте или одновременно в нескольки пунктах цикла иили заменять свежей водной фазой. Раствор смачивающего агента предпочтительно отбирают после его отделения от расплавленных твердых компонентов,П р и м е р 1. Исодным материалом служит нейтрализованное перегонкой пальмовое масло (кислотное число 1,08; число омыления 201; йодное число 49), которое путем охлаждения ло 30 С превращено в кашеобразную смесь кристаллических компонсггтов и масла.А. Известный способ (для сравнения) .50 кг/час охлажденного до 30 С пальмового масла перерабатывают в смесителе, в который подают 40 кг.час свежего раствора смачивающего агента с температурой 31 С, содержащий 3 вес. % МАЗО и 0,35 вес. % лецилсульфата натрия. Далее полученную водную дисперсию разделяют в отстойной центрифуге налве фракции, одна цз которых представляет собой масло (легкую фракцию), а вторая - суспензию твердых компонентов в водном растворе смачцвающего агента (тяжелую фракцию). Последнюю нагревают до 80 С и разделяют в сепараторе на водный раствор смачцвающего агента ц расплавленные твердые компоценты.Получают следующие фракции:45,5 кг. час масла (температуре начала подъема в трубке при расплавлении 31 С; йолное число 53);4,5 кг/час твердых компонентов (температуре начала подъема в трубке прц расплавлении 52 С; йодное число 19,8).Получаемый в сепараторе очищенный оттвердых компонентов водный раствор смачпвяютцсго агента возвраттается пос:те ох:такдения при поддержании постоянного содержаттця и дсццлсульфата натрия в цикл.В течение процесса эффект разделения постепенно ухудтцястся и через 20 час пспрсрывцоц работы прц постоянных условиях получают слсдуютцие продукты разделения:40,2 кг/час масла (температура начала подъема в ттэубке прц расплавлении 31 С; йодцое число 53);9,8 кг/час твердых тслмплттетттов (тг ттпг 1 этттура начала подъема в трубке црц расплавлении 49 С; йодцле число 38).Б. Предложенный способ. Рябсэтяют вьттцеопттсаннызт методом, по цз цикла выводят (/; рстсупсрцрованпых в сепаратопс) 40 лтчпс водного тэаствора смачивающсгл агента и заменяют их свежим 3%-ным тэяствопом Мсг 0., причем содержание депцлсульсэата натрия в растворе плддетэкттвастся птэи 0,35 вес. %. Птэи этом не наблюдястся никакого ухудшеция результатов разделения; даже после ттепрепывттой;работы в течение 20 чпс получатот следующие результаты:45,5 кг/чпс масла (температура цячяла подъема в то бе при расплавлении 31 С; йочнос тисло 53);4,5 кг/час твердых компонентов (температура начала подъема в ттэчбтсс при расплавлении 52 С; йодттое число 9,6).Описываемые в примерах 2 - 5 опттттт проводятся, в основном, аналогично прттчср 1.П р и м е р 2. Ис.содная стссь - получсттпьтс в ттримсрс 1 ттизтсоплявтсие комплттспты цз пальмового масла (темпсрятупа цячала подъема в трмбкс при расплавлецни 31 Г; йодцое число 53) лхлаждатотгя чо тсмпепятуры разделения 20 С. Диспепсито пллучатлт из потока 50 кг/чпс исходной смеси, 40 кг/час возвратттеттного тэяствлра смячивающгго агента и0 кг/чпс свежего раствора.Состав раствора гттятттттатотттсго агсцтя: 0.3 вес. % децилсульфата натрия, 3 всс. % МГЯОэ. Вт.твгдгпттьтй из цикла раствор смаччвающгго агента 10 кг/час заменяют свежим раствором смачивяющего агстття при постоянном содержании децилсульфата натрия и МАЗО, Получают следуюштте продукты разделения:38 кг/час при 20 С жидтслго масла (йодттое число 58,5);12 кггчас твердых компонентов (йоднос число 34, тгпсратура ттятяла подъема в трубке при расттлавлссции 36 С), имеющих в осттовцом свойства какао-масла),П р и м с р 3. Исходная смесь: нс нейтрализованное сырое тсокосовое масло (кислотное число 259: йодног число 9,8; температура начала подъема в трубке при расплавлении 23 С). Эту полностью расплявлсттттмто исходную смесь лхлаждатот при пгрсмгшцваццц постепенно чл 22 Г; при этом получается стцг текучая и сцлгллцяя к цсргкячкс смесь цз жидких;т отдел цвцшхся крцсталлцзаццсй 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 компонентов. Смесь применяется при приготовлении дисперсии, Диспсрсттто получают цз 50 кг/час предварительно кристаллизовавшейся исходной смеси, 52 кг/час возвращецпого ц охлажденного до 15 С водного раствора смачивающсго ягсцта ц 8 кг/час охлажденного;то 15 С 4%-ттого 1 эастворя сульфата натрия.Состав раствора смачивающсго агента: 0,5 вес. % мттля (ттолучснцого цз свободной жирной кислоты исходной гмссц и цсзцачитглт.ттлгл кол ццггтвя прцбявлсццого пятровогл тттгллка) ц 4 вес. % тХтЯЯОь8 кгчас вьтвгдгццогл пз цикла раствора смачц;.яюцтего ттгетття заменяются раствором МяЯОэ при поддержании постоянного содер-, жания Ха 50 т и мыла.Получают продутсты:37 кг/час при 22 С еще жидкого масла Гкиглотнос число 12,6; число омыления=255; йл.тттле число 10.4);13 кгтчпс твср;тьтх компонентов (кислотное число 10,3. число омылснття 270; йодное число 7,9; темпеоят пя начала подъема в трубке пртт и ягил авлетт итт 27,0 С) .Этот резмльтят ттг цзметтяется ц при чепре пьтвнлй раллтг в тгчспцс 5 дней.П р ц м с р 4. Исходная смесь - масло сеттятт масличной пялт,мы Гтсттслотттое число 10,7; число л.ттттлсттття 251; йодцос число 17,7; тсмцсратура начала подъеэтя в трубке прп раоплавлгтттттт 28,1 Г). 1 Лс содцую смесь охлаждают сначала до 24,5 С, причем часть смеси выпадает в виде кристаллов и получаемая ттцтт этом катца диспергируется в водттом пяствлпе смачивятощегл агента техтпсратуртт 22 Г. Темпсрату 1 эа дисперсии 23.2 С.Получаемые ттпотгс тстьт;35 кг/чпс мягла (кислотное число 13; число лмылгция 244; цодцлс чигло 22 5);5 кг/час твердых клмпоцсчтлв (тсцглотцсп число 6,2; тцглл омылштпя 262; йодцос число 7,8; тгэтттгпятуря начала подъема в ттэубтсс прц расплавлении 32,4 С). Твердые коэтплттгпты сухтте наощупь и резко трещат при разоьтве.Пример 5. 1 Лсходцая смесь - сырое спермацетовое масло (йодчое цисло 75; темпера= тура начала подъема в трубке при расплавлении 26,7 С),Полностью расплавленная исходная смесь при тэазмсшиваттитт охлаждается постепенно до 10 С и дцспергцпуется в водном пастворс смтачттватощего агента температуры 5 С. Лттсперсия температуры 7,3 С получается из 50 кг/час спсрмяцгтового мягла, 60 кгчас возвращенного, охлажденного до 5 С раствора смациватошггл агента и 20 кг/час охлакдецттого до 5 С, содержаттего Ма.80 и додецилбсцзллсульфоцат натрия свежего раствора смачцватлщегл аггцта.Состав рягтвлря гмячцватощего агента: 0,13 цсг, % длдт ццчбгцзл,тсульфлцата, 2 вег. % хттт 80 т.20 кгчас вывсдстттотто цз цикла раствораЗаказ 3573/15 Изд. Ль 1398 Тираж 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 смачивающего агента заменяются соответствующим количеством свежего раствора, содержащего Ха,304, и додецилбензолсульфонат натрия, при поддержании постоянного содержания смачивающего агента и Ха 504.Получают продукты:42 кг/час масла (йодное число 83; температура помутнения 7 С);8 кг/час твердых компонентов (йодное число 32; температура начала подъема в трубке при расплавлении 40 С).При непрерывной работе и через неделю не наступает ухудшение результата разделения. Предмет изобретения1. Способ разделения смесей сложных эфиров жирных кислот, имеющих различные точки плавления, путем диспергирования смеси сложных эфиров жирнь 1 х кислот с применением водного раствора смачивающего агента, отделения легкой фазы от тяжелой, например, отстойным центрифугированием, с последующим разделением тяжелой фазы на твердые частицы сложных эфиров жирных кислот и водный раствор смачивающего агента, который возвращают в цикл, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения, процесс ведут с выводом из цикла 10 водного раствора смачивающего агента в количестве от 10 до 70 вес. ,4 и заменой последнего водой или свежим водным раствором смачивающего агента и/или электролита,2, Способ по и, 1, отличающийся тем, что 15 в качестве исходной смеси применяют не рафинированные жиры.3, Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем,что, с целью более тонкого разделения, процесс неоднократно повторяют.