Способ получения эфиров полиглицерина из отходов производства растительных масел

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот из отходов производства растительных масел, которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в средствах бытовой и автомобильной химии, косметике и т.д. Способ получения эфиров полиглицерина из отходов производства растительных масел включает выдерживание смеси полиглицерина и жирных кислот в вакууме в присутствии катализатора в течение 4 часов, причем используют жирные кислоты формулы RCOOH, где R - остатки жирных кислот, содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, мольное соотношение реагентов полиглицерин:жирные кислоты 1:(1-7), выдерживание смеси проводится при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С, в качестве катализатора используют фосфористую кислоту в количестве 1% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот, а после окончания реакции проводят нейтрализацию гидроксидом кальция в количестве 1,4% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот. Технический результат заключается в получении сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел простым и технологичным способом из полиглицерина со средней степенью полимеризации, равной 5, и смеси жирных кислот, выделенной из отходов производства растительных масел, при нагревании без растворителя. 4 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к получению сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот из отходов производства растительных масел, и могжет найти применение в средствах бытовой и автомобильной химии, косметике и т.д.

Эфиры жирных кислот и полиолов проявляют свойства эмульгаторов, загустителей, пластификаторов и структурообразователей и используются во многих отраслях промышленности от пищевой и косметической до текстильной и горно-перерабатывающей.

Эфиры полиглицерина и жирных кислот используются как в пищевой промышленности в качестве эмульгаторов, аэраторов, структурных модификаторов, так и в фармацевтической, косметической, текстильной промышленности и т.д. [RU 2244427 (2005 г.); Saitou К. [et al] J. Am. Oil. Chem. Soc. 2014 r. V. 91. P. 1087-1089; Corma A., Iborra S., Velty A. Chem. Rev. 2007 r. V. 107: P. 2411-2502]. Такие эфиры получают из триглицеридов жирных кислот [ЕР 0070080 (1983 г.); CN 104531365 (2015 г.); WO 0236534 (2002 г.)] или переэтерификацией низших алкиловых эфиров жирных кислот полиглицерином в присутствии основных катализаторов [FR 2972191 (2012 г.); US 4517360 (1985 г.); FR 2804432 (2001 г.); CN 102559390 (2012 г.)].

Однако наиболее распространенным и широко описанным способом получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот является реакция полиглицерина непосредственно с жирными кислотами. При этом этерификация - каталитический процесс, в котором в качестве катализаторов можно использовать различные основания [СА 1195610 (1985 г.)], в том числе карбонат калия [ЕР 0758641 (1997 г.)], гидроксиды щелочных металлов [JPH 08217725 (1996 г.); JPH 08217723 (1996 г.)]. Описан способ переработки некондиционного кулинарного жира в высококачественные эмульгаторы -эфиры полиглицерина при проведении последовательных стадий гидролиза триглицеридов и этерификации полученных жирных кислот в условиях основного катализа [CN 103172851 (2013 г.)].

Несмотря на ряд преимуществ твердофазного катализа: простота удаления и регенерации катализатора, возможность использования большего количества катализатора для увеличения его эффективности и т.д., при получении эфиров полиглицерина его использование имеет ряд ограничений, связанных с высокой вязкостью получаемых продуктов, поэтому примеры такого рода единичны [JPH 04145046, (1992 г.)]. Так же редко используется ферментативный катализ подобных процессов [JPS 61187795, (1986 г.)].

Проведение процессов этерификации в отсутствии катализаторов сопровождается использованием сложного специального оборудования [JPH 08198811 (1996 г.); JPS 6323837 (1988 г.); JPH 06223C52 (1994 г.)].

Чаще всего в реакциях ацилирования полиглицерина жирными кислотами используют кислотный катализ. Так, полиглицерин получают из глицерина и этерифицируют жирными кислотами в присутствии сильных кислот, таких как додецилбензолсульфокислота, гипофосрорная кислота и др. с образованием соответствующих сложных эфиров [ЕР 0582246 (1994 г. ); JPH 0578279 (1993 г. )]. Смесь полиглицерина и жирной кислоты в присутствии катализатора выдерживают в течение 3-х часов при температуре 155°С и вакууме от 400 до 40 мбар, воду при этом отгоняют. Далее избыток полиглицерина удаляют, а оставшийся продукт подвергают очистке. Для этого реакционную массу растворяют в этилацетате и экстрагируют примеси водой, затем для удаления катализатора промывают раствором соды и еще раз водой. Этилацетат упаривают и получают эфиры полиглицерина. Отличительной особенностью данного подхода является получение сложных эфиров с высоким значением (выше 8) гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). К недостаткам данного способа можно отнести необходимость проведения дополнительной стадии очистки продуктов с использованием органических растворителей.

Аналогичная стратегия была использована авторами патента US 5424469 (1995 г.) на способ получения смесей сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот определенного состава, который выбран в качестве прототипа. Стадию этерификации полиглицерина и жирных кислот осуществляют в инертной атмосфере при температуре 145-165°С в вакууме 20-500 мбар в присутствии додецилсульфобензойной кислоты и гипофосфорной кислоты в качестве катализатора в течение 3-4 часов. Для очистки продуктов реакционную массу растворяют в этилацетате и трижды промывают водой. При первой промывке используемый кислотный катализатор нейтрализуют эквимольным количеством гидроксида натрия. Затем органическую фазу высушивали в вакууме. Полученные таким образом эфиры полиглицерина могут быть использованы в фармацевтической, косметической и др. промышленности. К недостаткам данного метода относится необходимость проведения дополнительной многостадийной очистки продуктов с использованием органических растворителей.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел с различной степенью этерификации и широким спектром значений гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ).

Технический результат заключается в получении эфиров полиглицерина с широким интервалом значений гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) где R - водород или остатки жирных кислот, n = 3, простым и технологичным способом.

Технический результат достигается взаимодействием полиглицерина со средней степенью полимеризации, равной 5 (значение гидроксильного числа равно 1169±50 мг КОН/г, показатель преломления 1,4890-1,4905), и смеси жирных кислот растительных масел формулы RCOOH, где R - остатки жирных кислот, содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, при мольном соотношении реагентов полиглицерин: жирные кислоты = 1: 1; 1: 2; 1: 3,5; 1: 7, выдерживанием смеси полиглицерина, жирных кислот и катализатора - фосфористой кислоты в количестве 1% от общей массы загрузки без растворителя при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С в течение 4 часов, последующей нейтрализацией катализатора гидроксидом кальция в количестве 1% от общей массы загрузки.

Приведена таблица результатов анализа физико-химических свойств эфиров полиглицерина на основе отходов производства растительных масел с различной степенью этерификации.

Синтез эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел осуществляют выдерживанием смеси полиглицерина со средней степенью полимеризации равной 5, жирных кислот из отходов производства растительных масел и катализатора - фосфористой кислоты при мольном соотношении реагентов полиглицерин: жирные кислоты = 1: 1; 1: 2; 1: 3,5; 1: 7, без растворителя при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С в течение 4 часов, последующей нейтрализацией катализатора гидроксидом кальция. Процесс проводят по следующей схеме:

Технический результат подтверждают проведенные исследования с выявлением высокого эмульгирующего действия полученных эфиров полиглицерина и жирных кислот с различной степенью этерификации и широким спектром значений ГЛБ.

Ниже представлены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения.

ПРИМЕР 1

Жирные кислоты выделяли из отходов производства растительных масел последовательным добавлением раствора гидроксида калия и серной кислоты и отделением целевого продукта.

Синтез полиглицерина осуществляли путем полимеризации глицерина в инертной атмосфере при перемешивании в вакууме 0,6 мбар при температуре 240°С в присутствии гидроксида калия в качестве катализатора до достижения значения показателя преломления 1,4890-1,4905 и гидроксильного числа 1169±50 мг КОН/г [Production and Emulsifying Effect of Polyglycerol and Fatty Acid Esters with Varying Degrees of Esterification/ Kh. S. Shikhlaliev, N.. Stolpovskaya M. Yu. Krysin, A.V. Zorina, D. V. Lyapun, F.I Zubkov, K.Yu. Yankina // Journal of the American Oil Chemists' Society. - 2016. - V. 93. - Is. 10. - pp. 1429-1440].

Синтез эфиров полиглицерина и жирных кислот, полученных из отходов производства подсолнечного масла (соотношение полиглицерин: жирные кислоты = 1:1).

Смесь 100 г полиглицерина, 90 г жирных кислот (из отходов производства подсолнечного масла) и 1,9 г катализатора (фосфористой кислоты) нагревали до 230°С при перемешивании в вакууме 100 мбар и выдерживали в данных условиях в течение 4-х часов, удаляя выделяющуюся воду. Затем охлаждали до 90°С, добавляли 2,6 г гидроксида кальция и выдерживали в данных условиях при перемешивании в течение 1 часа.

Для полученных эфиров определяли значения кислотного числа по ГОСТ Р 52110-2003), эфирного числа по ГОСТ 5478-90, числа омыления по ГОСТ 5478-90, йодного числа по ГОСТ 5475-69, а также эмульгирующей способности.

Оценку эмульгирующей способности проводили визуально по времени самопроизвольного расслоения (разрушения) столба эмульсии в высоком сосуде после проведения эмульгирования [Gad El-Karim IA, Amine MS, Mahmoud AA, Gouda AS (2014) Fatty acids in heterocyclic synthesis. Part XIV: Synthesis of surface active agents from some novel class of oxadiazole, thiadiazole and triazole derivatives having microbiological activities. J Surf Deterg 17: 509-523; Jean-Marc C, Catherine BH, Marie-Georgette N (1988) Solubility and emulsifying properties of caseins and whey proteins modified enzymatically by trypsin. J Agric Food Chem 36: 883-892]. Объем отделенной дисперсной фазы фиксировался через равные промежутки времени. За меру устойчивости эмульсии принимали «полупериод жизни» - время, в течение которого отделяется 50% дисперсной фазы.

Жировой фазой служило жидкое растительное масло: подсолнечное рафинированное дезодорированное, водной фазой - дистиллированная вода. В 96 мл масла растворяли 1,2 г соответствующего эмульгатора при температуре 60°С и перемешивании со скоростью 700 оборотов в минуту, затем добавляли 24 мл воды и выдерживали в течение 15 мин для получения эмульсии при соотношении масло: вода = 4:1.

Расчет гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) осуществляли по Гриффину [Griffin W (1954) Calculation of FILB values of non-ionic surfactants J Soc Cosmet Chem 5: 249-256].

ПРИМЕР 2

Синтез эфиров полиглицерина и жирных кислот, полученных из отходов производства подсолнечного масла (соотношение полиглицерин: жирные кислоты = 1:2), проводили согласно способу, описанному в примере 1, добавляя 50 г полиглицерина, 90 г жирных кислот, 1,4 г фосфористой кислоты и 1,9 г гидроксида кальция.

ПРИМЕР З

Синтез эфиров полиглицерина и жирных кислот, полученных из отходов производства подсолнечного масла (соотношение полиглицерин: жирные кислоты = 1: 3,5), проводят согласно способу, описанному в примере 1, добавляя 50 г полиглицерина, 160 г жирных кислот, 2,1 г фосфористой кислоты и 2,84 г гидроксида кальция.

ПРИМЕР 4

Синтез эфиров полиглицерина и жирных кислот, полученных из отходов производства подсолнечного масла (соотношение полиглицерин: жирные кислоты = 1:7), проводят согласно способу, описанному в примере 1, добавляя 25 г полиглицерина, 190 г жирных кислот, 2,15 г фосфористой кислоты и 2,9 г гидроксида кальция.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭФИРОВ ПОЛИГЛИЦЕРИНА ИЗ ОТХОДОВ

ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Способ получения эфиров полиглицерина из отходов производства растительных масел, включающий выдерживание смеси полиглицерина и жирных кислот в вакууме в присутствии катализатора в течение 4 часов, отличающийся тем, что используют жирные кислоты формулы RCOOH, где R - остатки жирных кислот, содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, мольное соотношение реагентов полиглицерин : жирные кислоты 1:(1-7), выдерживание смеси проводится при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С, в качестве катализатора используют фосфористую кислоту в количестве 1% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот, а после окончания реакции проводят нейтрализацию гидроксидом кальция в количестве 1,4% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел (подсолнечного, соевого, пальмового, гидрогенизированного пальмового и кокосового), которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в пищевой и косметической продукции.

Изобретение относится к комплексной переработке масличных культур, а также получению биодизельного топлива из них и может быть использовано в пищевой, топливной промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к способу получения биодизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания дизельного типа. В основе способа лежит реакция переэтерификации триглицеридов при температуре 20-80°С.

Изобретение относится к производству продуктов диетического профилактического питания и касается функциональной триглицеридной композиции для производства пищевых продуктов.

Изобретение относится к способу получения алкиловых эфиров жирных кислот (АЭЖК) и может быть использовано в нефтехимической, топливной и других отраслях промышленности.

Группа изобретений относится к ферментативному способу получения сложных алкилэфиров жирных кислот для применения в областях производства биотоплива, продуктов питания и детергентов и системе для осуществления такого способа.

Настоящее изобретение относится к способу выделения питательных микроэлементов из дистиллята дезодоратора, содержащего свободные жирные кислоты. Способ включает следующие стадии: (i) обработка дистиллята дезодоратора на стадии этерификации глицерином, причем данная стадия этерификации является автокаталитической, получение исходного материала в виде ацилглицеридов и выпуск избытка глицерина и образующейся воды; (ii) перенос исходного материала в виде ацилглицеридов, в котором содержание воды составляет менее чем 1500 частей на миллион, а содержание свободной жирной кислоты составляет менее чем 3 мас.%, на стадию переэтерификации и обработка исходного материала в виде ацилглицеридов метанолом с получением неочищенного биодизельного продукта; и (iii) очистка неочищенного биодизельного продукта на стадии дистилляции, и разделение неочищенного биодизельного продукта на три фракции: 1) метиловые эфиры жирных кислот, 2) обогащенный питательными микроэлементами продукт, содержащий токоферол, и 3) легкие углеводороды, и при этом дистиллят дезодоратора перед поступлением на стадию этерификации (i) предварительно нагревают до температуры в интервале от приблизительно 50 до приблизительно 90°С.

Изобретение относится к способу обработки смолы таллового масла. Способ обработки смолы таллового масла, содержащей стероловые спирты и, возможно, древесные спирты жирных кислот и смоляных кислот, источником которых является талловое масло, отличается тем, что: по меньшей мере часть жирных кислот и смоляных кислот высвобождают из стероловых эфиров и эфиров древесных спиртов и преобразуют в низшие алкиловые эфиры; полученные таким образом алкиловые эфиры удаляют путем испарения из смолы, затем конденсируют и полученный конденсат гидрируют.
Изобретение относится к производству биодизельного топлива из возобновляемых источников сырья и направлено на повышение качества биодизельного топлива как альтернативного источника энергии.
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для получения дизельного топлива из сырья, содержащего триглицериды жирных кислот. Данный способ заключается в нанесении на носитель - аморфный оксид алюминия - методом пропитки с последующим просушиванием и прокаливанием последовательно водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из первой группы, включающей титан, олово, цирконий, затем водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из второй группы, включающей молибден, вольфрам, и после этого водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из третьей группы, включающей кобальт, никель.

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел (подсолнечного, соевого, пальмового, гидрогенизированного пальмового и кокосового), которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в пищевой и косметической продукции.

Настоящее изобретение относится к ароматическим полиэфирам формулы: , где z=30-100. Технический результат – получение ароматических полиэфиров, характеризующихся повышенными показателями тепло-, термо-, огнестойкости, а также механическими характеристиками.

Настоящее изобретение относится к новым полиглицериновым олигоэфирам, полученным посредством реакции полиглицерина со смесью алифатических насыщенных моно- и дикарбоновых кислот.

Изобретение относится к высокомолекулярным соединением, в частности к ароматическим блок-сополиэфирсульфонам формулы: где n=1-20; m=2-50; z=2-10. .

Изобретение относится к получению фторсодержащих поверхностно-активных веществ и может найти применение в составе моющих средств для очистки от загрязнений органической и неорганической природы нефтеналивного оборудования любых форм и размеров.

Изобретение относится к антифрикционной композиции, используемой для получения покрытий и смазок. .

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, в частности к ароматическим олигоэфирам, которые могут быть использованы в качестве олигомеров для получения поликонденсационных полимеров.

Изобретение относится к способу получения полиариленэфиркетонов, находящих широкое применение в химической промышленности. .

Изобретение относится к термопластичной полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, один ароматический полимер или их смесь и, по меньшей мере, один сшивающий компонент.

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел (подсолнечного, соевого, пальмового, гидрогенизированного пальмового и кокосового), которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в пищевой и косметической продукции.

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот из отходов производства растительных масел, которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в средствах бытовой и автомобильной химии, косметике и т.д. Способ получения эфиров полиглицерина из отходов производства растительных масел включает выдерживание смеси полиглицерина и жирных кислот в вакууме в присутствии катализатора в течение 4 часов, причем используют жирные кислоты формулы RCOOH, где R - остатки жирных кислот, содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, мольное соотношение реагентов полиглицерин:жирные кислоты 1:, выдерживание смеси проводится при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С, в качестве катализатора используют фосфористую кислоту в количестве 1 от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот, а после окончания реакции проводят нейтрализацию гидроксидом кальция в количестве 1,4 от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот. Технический результат заключается в получении сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел простым и технологичным способом из полиглицерина со средней степенью полимеризации, равной 5, и смеси жирных кислот, выделенной из отходов производства растительных масел, при нагревании без растворителя. 4 пр., 1 табл.

Наверх