Способ получения липидов и воска

 

Изобретение относится к масложировой и парфюмерно-косметической промышленностям и касается получения восков и липидов. Сущность: измельченную кору деревьев хвойных пород подвергают экстракции углеводородным растворителем, экстракт упаривают до концентрации сухих веществ 6 - 10%, выпавший воск отфильтровывают, промывают углеводородным растворителем, сушат, из концентрата отгоняют остатки растворителя, а летучие терпеновые соединения удаляют с острым паром. 2 табл.

Изобретение относится к парфюмерно-косметической промышленности, конкретно к получению липидов и воска для косметики из коры деревьев хвойных пород.

Липиды это вещества, которые содержатся в живых организмах. Под это определение попадает большое число соединений, включая высшие углеводороды, спирты, альдегиды, жирные кислоты, каротиноиды, стерины, жирорастворимые витамины, воски.

Воски сложные эфиры жирных кислот и жирных спиртов, жирных кислот и стеринов.

Известно, что воск и липиды широко применяют в качестве полупродуктов для косметических изделий. Применяемое в настоящее время сырье для получения воска и липидов /пчелиный воск, розовый воск, спермацет/ труднодоступно. Привлечение новых источников сырья в производстве этих продуктов является задачей актуальной. Использование в качестве такого источника отходов лесопромышленного комплекса коры хвойных пород деревьев позволит получать их в больших масштабах.

Для извлечения липидов из растительных тканей применяют метод Блайя и Дайэра, включающий измельчение растительного сырья, экстракцию его смесью хлороформ-метанол /1:2/ при обычных условиях, гидромодуле 7, экстракт фильтруют, к нему добавляют смесь хлороформа и воды, затем органический и водный слои разделяют, в хлороформенный слой добавляют бензол и концентрируют в вакууме. В других случаях в качестве экстрагента липидов используют изопропанол, этанол, бензол или смеси органических растворителей. Однако использование сложных экстрагирующих смесей требует сложной технологии их последующего разделения, присутствующий в смеси метанол создает опасность в работе.

Известен еще один способ извлечения липидов из коры деревьев хвойных пород бензином.

Авторы этого способа не приводят качество получаемых липидов, так как целью изобретения являлось увеличение выхода дубильных экстрактов, что достигалось предварительным извлечением гидрофобных компонентов (липидов) и это улучшало условия экстракции гидрофильных компонентов (дубильных веществ) водой. Таким образом, липиды являлись побочным продуктом в описании процессе, но может предложить, что липиды, полученные по этому способу в своем составе содержат бензин, монотерпеновые углеводороды и спирты, которые придают неприятный смолистый запах, поэтому этот продукт не может применяться в косметической промышленности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является метод получения липидов и воска из хвойной древесной зелени путем измельчения древесной зелени, экстракции ее бензином БР-1 при температуре 80^oC, продолжительность экстракта оборота составляет 5,5 6 ч. После окончания экстракции, экстракт перекачивают в отстойники, где происходит осаждение воскообразных продуктов. Продолжительность осаждения восков 24 ч. После осаждения воска бензиновый экстракт фильтруют и направляют в перегонный куб, где происходит отгонка бензина от жирорастворимых веществ (липидов) сначала глухим паром, а затем для удаления "хвостовых" фракций бензина и эфирных масел в перегонный куб подают острый пар. Отгонку продолжают до появления следов масла в отгоне.

Кубовый остаток жирорастворимых веществ (липидов) используют для получения хлорофилло-каротиновой пасты.

Технология получения хвойного воска заключается в следующем. Один раз в 5 суток производят очистку отстойников от воскообразных веществ, оседающих на стенке. Для этого в отстойник подают острый пар и воскообразные вещества в расплавленном виде направляют в перегонный куб для отгонки бензина. После отгонки бензина расплав в горячем виде фильтруют от механических примесей, разливают в формы и отправляют на склад готовой продукции. Указанный способ имеет недостатки.

1. Способ не позволяет получить липиды как товарный продукт, а только как сырье для дальнейшей переработки, так как по применяемой технологии из липидов отгоняют легкие эфирные масла с плотностью 0,815-0,875 г/см³ и коэффициентом рефракции n²_д⁰ 1,4640-1,4720. Эти показатели свидетельствуют о том, что в состав эфирных масел входят терпеновые углеводороды ( α-пинен, Δ³ карен, дипентен), a терпинеол. Высококипящие терпеновые соединения (сесквитерпены, спирты) с плотностью более 0,875 г/см³ и n²_д⁰ 1,4930 и более остаются в липидах, придают продукту резкий смолистый запах и ограничивают сферу их применения в косметике.

2. Технология получения воска имеет ряд отрицательных моментов: во-первых, данный процесс может быть только периодическим, а следовательно энергоемким; во-вторых, высаживание воска проводят из низкоконцентрированного раствора (0,3%-ный раствор воска в бензине), т.е. раствор находится в метастабильной области (область ненасыщенных растворов. Как известно границы метастабильной области зависят от скорости охлаждения, испарения и др. факторов. При относительно небольшом снижении температуры (как в прототипе) система медленно переходит в лабильную область пересыщенного раствора, где происходит выделение твердой фазы. Этот процесс многоступенчатый и проходит во времени. В прототипе выделение воска осуществляется 126 ч от момента начала переработки древесной зелени; в-третьих, длительность процесса резко снижает коэффициент использования оборудования.

в-четвертых, многократный контакт воска с периодически сливаемым, свежим экстрактом липидов приводит к значительному накоплению хлорофилла, каротина, их производных и других компонентов липидов в воске, что приводит к ухудшению качества воска и ограничению применения в косметике; В пятых, очистку воска проводят фильтрацией только от механических примесей, что является недостаточной мерой для получения высококачественного продукта, не содержащего производных хлорофилла и каротина.

Цель изобретения: получение высококачественных полупродуктов для косметических изделий из коры деревьев хвойных пород: липидов, воска.

Поставленная цель достигается тем, что: Кору измельчают, экстрагируют углеводороднм растворителем, экстракт упаривают до содержания нелетучих компонентов 6-10% раствор охлаждают до температуры 15-20 ^oC, выпавший воск отфильтровывают, промывают неполярным углеводородным растворителем, сушат. От фильтрата отгоняют растворитель, а остатки растворителя и высококипящие терпеновые соединения отгоняют с острым водяным паром.

Отличительными особенностями способа являются: 1. Использование коры деревьев хвойных пород в качестве исходного сырья для получения полупродуктов косметической промышленности.

2. Отделение высококипящих терпеновых соединений отгонкой с острым паром.

3. Осаждение воска из предварительно сконцентрированного и охлажденного экстракта липидов.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В экстрактор загружают 50 г измельченной (2-10 мм) коры лиственницы влажностью 10% которая содержит 3% липидов и воска, заливают бензином марки Нефрас A 65/75 в количестве 280 г (гидромодуль 1:5,6). Экстракцию ведут при температуре 65^oC в течение 3 ч. Экстракт отфильтровывают от взвешенных частиц и упаривают при температуре 65^oC до концентрации сухих веществ 6% охлаждают до температуры 15^oC. В полученном концентрате выпадает воск, который отфильтровывают и отмывают бензином марки Нефрас A 65/75. Воск сушат, а промывные фильтраты объединяют, отгоняют растворитель, повышая температуру в массе до 102^oC, затем с помощью острого пара отгоняют летучие компоненты при температуре 120^oC. Выход воска составляет 0,13 г (0,30% от а.с. коры). Выход (липидов) составляет 0,174 г (2,6% от а.с. коры). Общий коэффициент извлечения 96,6% Полученные липиды имеют следующие показатели: кислотное число 90 мг КОН/г, эфирное число 30 мг КОН/г,
бромное число 80 мг Br/г,
гидроксильное число 100 мг КОН/г,
температура каплепадения 45-50^oC.

Полученный воск имеет следующие показатели:
кислотное чило 55 мг КОН/г,
эфирное число 95 мг КОН/г,
бромное число 40 мг Br/г,
гидроксильное число 210 мг КОН/г,
температура каплепадения 65-75^oC.

Выход летучих высококипящих терпеновых углеводородов составляет 0,02 г (0,04% к а.с. к). Плотность d 0,910 г/см³.

Пример 2. В экстрактор загружают 50 г измельченной (2-10 мм) коры ели влажностью 10% которая содержит 4,0% липидов и воска, заливают бензином марки Нефрас A 65/75 в количестве 210 г (гидромодуль 4,2). Экстракцию ведут при температуре 65^oC в течение 2 ч. Экстракт отфильтровывают от взвешенных частиц, коровой пыли и отгоняют растворитель при температуре 65^oC до концентрации сухих веществ в экстракте 8% охлаждают до температуры 18^oC.

В полученном концентрате выпадает воск, который отфильтровывают и промывают бензином марки Нефрас A 65/75. Воск сушат, а промывные фильтраты объединяют, отгоняют растворитель, повышая температуру до 102^oC, затем с помощью острого пара отгоняют летучие компоненты при температуре 130^oC.

Выход липидов 1,583 г (3,4% от а.с. коры). Выход воска 0,19 г (0,42% от а.с. коры). Общий коэффициент извлечения 96%
Полученные липиды имеют следующую характеристику:
кислотное число 74,5 мг КОН/г,
эфирное число 53,0 мг КОН/г,
бромное число 83,6 мг Br/г,
гидроксильное число 74,5 мг КОН/г,
температура каплепадения 34-40^oC.

Полученный воск имеет следующие характеристики:
кислотное число 57,5 мг КОН/г,
эфирное число 56,2 КОН/г,
бромное число 68,4 мг Br/г,
гидроксильное число 178,5 мг КОН/г,
температура каплепадения выше 200^oC.

Выход летучих высококипящих терпеновых соединений 0,02 г (0,05% от а.с. к.) с плотностью 0,900 г/см³.

Пример 3. В экстрактор загружают 50 г измельченной (2-10 мм) коры сосны влажностью 10% которая содержит 4,5% липидов и воска, закаливают бензином марки Нефрас A 65/75 в количестве 400 г (гидромодуль 1:8). Экстракцию ведут при температуре 65^oC в течение 4 ч. Экстракт отфильтровывают от взвешенных частиц коровой пыли и отгоняют растворитель при температуре 65^oC до концентрации сухих веществ в экстракторе 10% охлаждают до температуры 20^oC. B полученном экстракте выпадает воск, который отфильтровывают и промывают бензином марки Нефрас A 65/75. Воск сушат, а промывные фильтраты объединяют, отгоняют растворитель, повышая температуру в массе до 102^oC, затем с помощью острого пара отгоняют летучие компоненты при температуре 140^oC до удаления смолистого запаха.

Выход липидов составляет 1,8 г (4,0% от а.с. коры). Выход воска составляет 0,16 г (0,36% от а.с. коры). Общий коэффициент извлечения 96,6%
Полученные липиды имеют следующие показатели:
кислотное число 60,0 мг КОН/г,
эфирное число 60,0 мг КОН/г,
бромное число 55,0 мг Br/г,
гидроксильное число 55,0 мг КОН/г,
температура каплепадения 45,0^oC
Полученный воск имеет следующие показатели:
кислотное число 92,0 мг КОН/г,
эфирное число 61,1 мг КОН/г,
гидроксильное число 160 мг Br/г.

Выход летучих высококипящих терпеновых соединений 0,027 г (0,06% а.с.к.) с плотностью 0,897 г/см³. Сравнение параметров технологического процесса предлагаемого способа и прототипа представлено в табл.1
Качество липидов и воска представлено в табл.2.

В научно-исследовательском институте синтетических и натуральных душистых веществ (ВНИИСНДВ) проведены испытания липидов и воск.

Из результатов испытаний следует, что липиды и воск, полученные из коры деревьев различных хвойных пород, являются высококачественными полупродуктами для изделий парфюмерно-косметической промышленности: зубные пасты, шампуни.

Таким образом предлагаемый способ позволит:
1. Улучшить качество воска по сравнению с прототипом, так как по предлагаемому способу производится очистка воска от хлорофилла и его производных промывкой углеводородным растворителем.

2. Упростить технологический процесс получения воска и увеличить коэффициент использования оборудования в 15 раз по сравнению с прототипом, так исключаются многочасовая стадия отстаивания липидов и многосуточная стадия сбора воска.

3. Расширить сырьевую базу по сравнению с аналогами и ассортимент продуктов парфюмерно-косметической промышленности.

4. Увеличить коэффициент использования биомассы хвойных деревьев на 2 - 4,5% так как в настоящее время кора деревьев многотонажный отход лесоперерабатывающей промышленности.

Предлагаемый способ получения липидов и воска из коры деревьев хвойных пород освоен на Опытном заводе ЦНИЛХИ, промышленное внедрение предлагается на предприятиях, перерабатывающих древесину хвойных пород.

Формула изобретения

Способ получения липидов и воска экстракцией растительного сырья неполярным углеводородным растворителем, упаривание экстракта, отделением воска и отгонкой растворителя, летучих с паром, отличающийся тем, что экстракции подвергают кору деревьев хвойных пород, экстракт упаривают до концентрации сухих веществ 6 10% концентрированный раствор охлаждают до 15 20^oС, выпавший воск отфильтровывают, промывают неполярным углеводородным растворителем, сушат, а фильтрат упаривают, остатки растворителя и летучие примеси отгоняют с водяным паром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2