Способ получения эфиров сорбитана и жирных кислот
Владельцы патента RU 2636743:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к способу получения сложных эфиров сорбитана, являющихся поверхностно-активными веществами, который может быть использован в химической промышленности. В предложенном способе получения сложных эфиров жирных кислот и сорбитана растительные масла взаимодействуют непосредственно с сорбитом в присутствии каталитической системы, состоящей из оксикислоты и гидроксида натрия при их молярном соотношении 0,8:1,2-1:2 и при концентрации каталитической системы 2-4 мас. % в расчете на сорбит. Предложен новый эффективный способ получения эфиров сорбитана и жирных кислот с цветностью по шкале Гарднера не выше 5,5. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 32 пр.
Изобретение относится к способам получения сложных эфиров, а именно к эфирам сорбитана и жирных кислот, которые могут быть использованы в качестве поверхностно-активных веществ в народном хозяйстве.
Известен способ получения эфиров сорбитана переэтерификацией метиловых эфиров жирных кислот. В качестве карбоновых кислот используют жирные кислоты соевого, кукурузного, подсолнечного или оливкового масел (Low calorie fat substitute US 5458910, A23D 9/007, Oct. 17, 1995).
Однако в процессе переэтерификации образуется побочный продукт - метанол.
Известен двухстадийный синтез эфиров жирных кислот с использованием кислотного катализатора на стадии дегидратации сорбита и щелочного катализатора на стадии этерификации (Process for preparing sorbitan esters. US 4297290, C09F 5/08, Oct. 27, 1981).
Недостатком этого метода является то, что жирные кислоты, например такие, как лауриновая, пальмитиновая, стеариновая кислота, при высоких температурах (при которых обычно проводится процесс этерификации) дистиллируются вместе с водой из реакционной смеси и оседают на конденсаторах, что может привести к порче реакционных установок. К тому же требуется стадия осветления продукта.
Наиболее близким к заявленному является одностадийный способ получения эфиров сорбитана с жирными кислотами, такими как олеиновая и лауриновая в присутствии каталитической системы, состоящей из фосфорсодержащей кислоты и щелочи (Manufacture of fatty acid esters of sorbitan as surfactants, US 6362353, C11c 3/00, Mar. 26, 2002).
Недостатком этого способа получения является то, что для улучшения цвета продукта требуется введение специальных добавок на стадии синтеза. Этот показатель очень важен, а именно цветность не должна быть выше 5,5 по шкале Гарднера, поскольку при использовании синтезированных эфиров в качестве эмульгаторов, смазок или пластификаторов в полимерах более темный цвет эфиров может сказаться на цветности конечных продуктов.
Задача изобретения - усовершенствование синтеза получения сложных эфиров сорбитана и жирных кислот, повышение качества продукта.
Поставленная задача решается тем, что способ получения сложных эфиров жирных кислот и сорбитана с цветностью по шкале Гарднера не выше 5,5 предусматривает взаимодействие растительных масел непосредственно с сорбитом в присутствии каталитической системы, состоящей из оксикислоты и гидроксида натрия при их молярном соотношении 0,8:1,2-1:2 и при концентрации каталитической системы 2-4 мас. % в расчете на сорбит.
В качестве жирных кислот используют жирные кислоты гидрированного пальмового или подсолнечного масел. В качестве оксикислот каталитической системы применяют фосфористую, или лимонную, или аскорбиновую кислоты.
Сущность изобретения заключается в том, что в процессе получения сложных эфиров сорбитана, а именно при переэтерификации триглециридов (растительных масел), не происходит улетучивание жирных кислот из реакционной смеси. Использование каталитической системы, содержащей щелочь и оксикислоты, которые являются антиоксидантами, позволяет получить продукты с улучшенным цветом.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (по изобретению)
В круглодонную колбу, снабженную подводом азота, термометром, механической мешалкой, вакуумным насосом, загружают гидрированное подсолнечное масло 884 г (1 моль) и катализатор 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь фосфористой кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота: основание 0,8:1), смесь продувают азотом и повышают температуру до 120°С, затем вносят сорбит 223 г (1,2 моль) и повышают температуру до 220°С при вакууме 600 мбар. По ходу реакции периодически отбирают пробы на определение гидроксильного числа. Синтез продолжают вести до уменьшения значения гидроксильного числа в пределах 66-88 мг/гКОН. Затем реакционную смесь фильтруют.
Примеры 2. Повторяют пример 1, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 3. Повторяют пример 1, применяют каталитическую смесь в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 4. Повторяют пример 3, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 5. Повторяют пример 1, добавляют катализатор в количестве 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь фосфористой кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота : основание 1,2:1).
Пример 6. Повторяют пример 5, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 7. Повторяют пример 5, применяют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 8. Повторяют пример 7, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 9. Повторяют пример 1, добавляют катализатор 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь лимонной кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота: основание 0,8:1)
Пример 10. Повторяют пример 9, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 11. Повторяют пример 9, применяют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 12. Повторяют пример 11, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 13. Повторяют пример 9, добавляют катализатор в количестве 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь лимонной кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота: основание 1,2:1).
Пример 14. Повторяют пример 13, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 15. Повторяют пример 13, добавляют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 16. Повторяют пример 15, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 17. Повторяют пример 9, добавляют катализатор в количестве 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь лимонной кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота: основание 1:2).
Пример 18. Повторяют пример 17, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 19. Повторяют пример 17, применяют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 20. Повторяют пример 19, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 21. Повторяют пример 1, добавляют катализатор 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь аскорбиновой кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношении кислота: основание 0,8:1)
Пример 22. Повторяют пример 21, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 23. Повторяют пример 21, применяют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 24. Повторяют пример 23, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 25. Повторяют пример 21, добавляют катализатор в количестве 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь аскорбиновой кислоты и гидроксида натрия и в молярном соотношении кислота: основание 1,2:1).
Пример 26. Повторяют пример 25, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 27. Повторяют пример 25, применяют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 28. Повторяют пример 27, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 29. Повторяют пример 21, добавляют катализатор в количестве 4,46 г (2 мас. % от сорбита; смесь аскорбиновой кислоты и гидроксида натрия в молярном соотношение кислота: основание 1:2).
Пример 30. Повторяют пример 29, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Пример 31. Повторяют пример 29, добавляют катализатор в количестве 8,92 г (4 мас. % от сорбита).
Пример 32. Повторяют пример 31, используют гидрированное пальмовое масло вместо подсолнечного масла.
Для определения результата испытаний: цвет измерен с помощью колориметра Гарднера; результаты выражены в единицах Гарднера (GU);
гидроксильное число измерено по методу ASTM Е326-85; результаты выражены в мг (КОН эквивалента) ⋅ г (пробы)-1;
число омыления - измерено по методу CAPAR4/1; результаты выражены в мг (КОН эквивалента) г (пробы)-1.
Как видно из таблицы по показателям качества (гидроксильное число, число омыления и цветность), полученные эфиры не уступают прототипу.
1. Способ получения сложных эфиров сорбитана и жирных кислот с цветностью по шкале Гарднера не выше 5,5, предусматривающий взаимодействие растительных масел непосредственно с сорбитом в присутствии каталитической системы, состоящей из оксикислоты и гидроксида натрия при их молярном соотношении 0,8:1,2-1:2 и при концентрации каталитической системы 2-4 мас. % в расчете на сорбит.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жирных кислот используют жирные кислоты гидрированного пальмового или подсолнечного масла.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве оксикислот каталитической системы применяют фосфористую, или лимонную, или аскорбиновую кислоты.
