СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Советский патент 1972 года по МПК C07C69/30 C07C67/48 C11B7/00 

Изобретение относится к усовершенствованию способа разделения смесей сложных жирных кислот, имеюпдих 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, аюлучивщий название «пересмачивания, позволяет разделить эфиры жирных кислот, имеющих различные точки плавления, 1Ю степень разделения колеблется

из-за различных свойств разделяемых смесей.

Для повыщения 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/или электролиты. Оптимальное количество его зависит от свойств исходной CMCcii 1 определяется нутем предварительных опытов или во время производственного процесса лутем варьирования ус.товий работы.

Благодаря изобретению можно перерабатывать исходные смеси, независимо от их свойств, с постоянными результатами.

В качестве исходных смесей используют различные сложные эфиры жирных кислот растительного, животного или синтетического происхончдения. К сложным эфира.м жирных кислот растительного происхол дения относятся, напрпмер, масла кокосовое или из се.мян масличной пальмы, пальмовое, хлопковое, оливковое, соевое, арахисовое, льняное, рапсовое или касторовое и т. д. Сложными эфирами жирных кислот животного происхождения являются, например, сливочное масло, куриньп жир, г сипый жир, топленое сало,

бараний или говяжий жир, околопочечиый и костные жиры, а также миогочислеииые различные жиры рыб, морских млекоиитающих, в частности китовые, например, жир менхадена, сельдяной, или спермацетовое маело, медицинские рыбие жиры и т. д. Большинство этих нриродных сложных эфиров жирных кислот, цредставляют собой в основном сложные трнглицериды.

Однако возможно разделение, нанример, онермацетового масла, в котором, кроме триглицеридов, содержатся и сложные эфиры сниртов жирного ряда и жирных кислот. Кроме них могут разделяться и смеси сложных эфиров жирных кислот с другими спиртами.

Кроме нриродных триглицеридов можно перерабатывать и продукты переработки природных жиров, нанример частично или полностью гидрированные жиры, нродукты нереэтерифнкации природных жиров или продукты этернфикацин жпрных кислот и спиртов, нричем жирные кислоты и/нли спирты жирного ряда могут быть как природные, так и синтетические. Эти сложные эфнры жирных кислот можно перерабатывать без нредваритсльного рафинирования (очистки).

Согласно изобретению, исходная смесь может быть разделена в основном на две фракции с различными те тературами нлавления; но можно также выделять и небольшие количества твердых компонентов, содержашихся в выделенпол масле или незначительные количества масла, содержашихся в основной фракции твердых компонентов. При этом масло и твердые компоненты могут иметь различную или одинаковую етепень насыщения, Прнмерами нодобных разделений являются разделение сала или придание морозостойкости пищевым маслам.

Путем неекольких последовательеких операций разделения воз.можно, например, из пальмового масла или продуктов нареэтерификации соответствующего состава получить жирные фракции, имеющие свойства подобно какао-маслу. Сложные эфиры содержат предпочтительно 6-26, в частностн 8-20 атомов углерода в жирно11 киело.те, могут иметь или циклическое строение (нодобно нафтеновым или смоляным кислотам).

Эффект разделения завиеит, кроме прочего, от свойств кристаллов твердых компонентов, и поэтому целееообразно полностью раеплавлять исходные емеен, а затем постенеино охлаждать до температуры, при которой доллшо происходить разделение. Для охлаждения расплавленной нсходной смеси оказалось целесообразным использовать скребковые охладители. Они представляют собой трубы, снабженные охлаждающей рубашкой, внутренние поверхности которых очищаются вращающимися ск1ребками от отделяющихся кристаллизацией твердых компонентов. Смеси сложных эфиров жирных кислот обычно имеют пониженную по сравнению с соответствующими смесями жирных кислот, скорость кристаллизации. Поэтому сложные эфнры жирных кислот чаще всего выходят из скребкового охладителя в переохлажденном состояНИИ, и поэтому целесообразно для переохлажденной исходной смеси давать время, необходимое для выделения (кристаллизации) выеокоплавких твердых компонентов. Эффективным оказался вариант снособа, в котором

исходную смесь циркулируют от резервуара через скребковый охладитель обратно в резервуар до тех пор, пока -не охладится до температуры разделения нее содержимое резервуара.

В этом случае между выходящим из скребкового охладителя - охлажденным материалом и находящимся еще в резервуаре более тенлым материалом происходит теплообмен, способствующий получению лучших результатов разделения, чем непосредствениое охлаждение исходной емесн в скребковом охладителе еразу до тем1пературы разделения.

Для выделеиия твердых компонентов кристаллизацией можно использовать и другие

устройства, например стандартные охлаждаемые анпараты с мешалкой.

Далее нолученную таким образом смесь из масла и твердых компонентов диспергируют в растворе смачивающего агента в количестве

0,3-3, предпочтительно от 1 до 2 все. ч. на каждую вееовую часть охлажденной иеходной смеси.

Прнгодными смачнвающимн агентами, кроме мыл, являются анионные или неионные

водораетворимые вегцества, которые уменьшают поверхностное напряжение водного раствора и таким образом удаляют жидкие компонепты исходной смеси с поверхности твердых компонентов.

В качестве емачивающих агентов лгогут нрименятьея, например, соедипения, и.меющие алкильный радикал с 8-18, нредпочтитель} 0 10-16 атома.ми углерода в .молекуле, алкилбензолеульфонаты, алкилсульфонаты, еульфаты епиртов жирного ряда, сульфатированные продукты взаимодействия епиртов жирного ряда с 1 -10, предпочтительно с 2-5 моль окиси этилепа и/или окиси нропилена, сульфатами мопоглицеридов и т. д.

Анионные емачнвающие агенты используют в виде их натриевых еолей, но можно также применять в виде калиевых, аммониевых, моНО-, ди- или триэтаполаммониевых солей. Пригодны1ми неионными соединениями являются водорастворимые продукты присоединепия окиси этилена к алкилфенолам или спирты жирного ряда. Целесообразно использовать такое количество смачивающего агента, чтобы дисперсия непосредственно перед

впуском в центробежный сепаратор содержала 0,05-2, предпочтительно 0,1 - 1 вес. ч. емачивающего агепта на 100 вес. ч. раствора. Указанные количества смачивающего агента включают не только фактически растворентакже растворенный в масле или иоглощенный поверхностью твердых компонентов смачивающий агент. Действие раствора смачивающего агент. 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, щелочноземельных 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 электро-литов по отношению к водной фазе в дисперсии. В качестве раствора смачивающего агента можно использовать раствор с содержанием электоолитов. Кроме такого варианта разделения эфнров жирных кислот с разной точкой плавления, процесс можно вести путем последовательного контактирования охлажденной исходной смеси с высококонцентриравапным раствором смачивающего агента с последующим постепенным оазбавлением водой до необходимой конечной -концентрации.

Так, целесообразно смешивать ИСХОДНУЮ 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 :ПОЛ|Ностью расплавленной «сходной омеси ее сначала охлаждают без раствора 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. доведе1ия 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 перемещивании.

Затем дисперсию 1подают в отстойные центрифуги, где она разделяется на две фазы различного удельного веса. Для этого годятся самые различные тины центрифуг, например с верхней разгрузкой с помощью отводящих

трубок, центрифуги, применяемые в жировой промышленности. 11з центрифуги выходят две фазы. Одна - масло - состоит из жидких компонентов исходной смеси, а другая является суспензией твердых компонентов в водном растворе смачивающего агента. После промывки и (в слзчае надобности) сушки масло может быть применено по своему назначению, или оно oжeт быть также спова разделено

по предлагаемому способу и таким образо;М превращено в масло с соответственно пониженной температурой иомутнения.

Выходящую из центрифуги суспензию твердых компонентов в растворе смачивающего

агента можно перерабатывать различными приемами.

Так, твердые компоненты можно отделять от водного ipacTBOpa смачивающего агента путем отфильтровывания или центрифугирования или твердые компоненты расплавлять до образования двух фаз, которые разделяют в центрифугах или в отдельных приспособлениях.

Определенную часть получаемого при этом

водного раствора смачивающего агента удаляют и заменяют свежей водой, растворо.м электролита или 1раствором смачивающего агента. Раствор смачивающего агента можно выводить из цикла в любом отдельном пункте

или одновременно в нескольких пунктах цикла и/или заменять водной фазой. Раствор смачивающего агента предпочтительно отбирают после его отделения от расплавленных твердых компонентов.

Пример 1. Исходны1М материалом служит нейтрализованное перегонкой пальмовое масло (кислотное число 1,08; число омыления 201; йодное число 49), которое путем охлал-сдения до 30°С превращено в кашеобразную смесь кристаллических коМ|Понснтов и масла.

А. Известный способ (для сравнения). 50 кг/час охлажденного до 30°С пальлювого масла перерабатывают в смесителе, в который подают 40 кг/час раствора смачивающего агента с температурой 31 °С, содерл-сащий 3 вес. % MgSOj и 0,35 вес. % децилсульфата натрия. Далее полученную водную дисперсию разделяют в отстойной

центрифуге на две фракции, одна из которых представляет собой масло (легкую фракцию), а вторая - суспензию твердых компонентов в водном растворе смачивающего агента (тяжелую фракцию). Последнюю напревают до

80°С и разделяют в сепараторе на водный раствор смачивающего агента и расплавленные твердые ком1попенты.

Получают следующие фракции:

45,5 кг/час масла (температуре начала

подъеЯа в трубке при расплавлении 31 °С; йодное число );

4,5 кг/час твердых компонентов (температуре начала подъема в трубке прп :расплавлении 52°С; йодное число 19,8).

твердых компонентов водный раствор смачнвающего агента возвращается после охлаждения при поддержании постоянного содержания и децилсульфата натрия в цикл.

В течение нроцесса э,ффект разделения постепенно ухудшается и через 20 час непрерывной работы тари постоянных условиях получают следующие продукты разделения:

40,2 масла (температура начала подъема в трубке при расплавлении 31 °С; йодное число 53);

9,8 кг/час твердых КОМ П011еитов (температура начала подъема в трубке при расплавлении 49°С; йодное число 38).

Б. Предложеппый способ. Работают вышеопиеанным методом, пО из никла выводят (/л рекуперированных в cenaipaTOpe) 40 водного раствора смачивающего агента и заменяют их свежим 3%-ным паствОром MoSO;, -причем содержание .депилсульсЬата натрия в растворе поддеоживается при О.,35 вес. %. Пои этом не наблюдается никакого ухудше-ния результатов разделепия; даже после непрерывной |работьт в течение 20 час получают следующие результаты:

45,5 кг/час масла (тем пература начала подъема в тпубе при расплавлении йолное чИСло 53);

4,5 кг/час твердых компштентов (температура начала подъема в трубке при расплавлении 52°С: йодное число 19,6).

Описываемые в примерах 2-5 проводятся, в основном, аналогично примеру 1.

Пример 2. Исходная смесь - полученные в примере 1 низконлавкие компоиенты из пальмового масла (температура начала подъема в трубке при расплавлении 31°С; йодное число 53) охлаждаются до температуры разделения 20°С. Диспепсию получают из потока 50 кг/час исходной смеси. 40 кг/час возврагценного раствора омачиваютнсго агента и 10 кг/час свежего раствора.

Состав раствора смачивающего агента: 0.3 вес. % децилсульфата натрия, 3 все. % MsSO-i. Вывсдегитый из цикла раствор смачивающего агента 10 кг/час заменяют свежим раствором смачивающего агента при поетояином еодержапии децилсульфата иатрия и MgSO.t. Получают следующие иродукты разделения:

38 кг1час при 20°С жидкого масла (йодное число 58,5);

12 кг/час твердых компонентов (йодное число 34, температура начала подъема в трубке при раеплавлеиии 36°С), имеюпгих в основном свойства какао-масла).

Пример 3. Исходная смесь: не нейтрализованное сырое кокосовое масло (кислотное чИСло 259; йодное число 9,8; температура начала но.т;ъема в трубке при расплавлении 23°С). Эту иолностыо расплавленную исходную емесь охлаждают при перемешивании постепенно до при этом получается епю текучая и с1И)собная к перекачке смесь из жидких п отделивпшхся кристаллизацией

компонентов. Смесь примсНяется п-ри приготовлении дисперсии. Дисперсию получают из 50 кг/час предварительно кристаллизовавшейся исходной смеси, 52 кг/час возвранденного н охлажденного до 5°С водного раствора смачивающего агента и 8 кг/час охлаждепного до 15°С 4%-пого раствора еульфата натрия. Состав раствора с ачивающего агента:

мыла (полученного из свободной

0,5 вес.

жирной кислоты исходной смеси и незначительного количества прибавленного натрового щелока) и 4 вес. % NajSOi.

8 кгчас выведенного з цикла раствора смачивающего агента заменяются раствором NagSO.i при поддержапии поетоянного содер; жапия NfajSO. и мыла. Получают продукты:

37 кг/час при 22°С еще жидкого масла (кислотное число 12,6; число омыления 255; йотпое число 10.4);

13 кг./час твердых компонентов (кислотное число 10.3. число омыления 270; йодное число 7,9; температура начала подъем а Б трубке при расплавлении 27,0°С).

Этот результат не изменяется и при непрерывной работе в течение 5 дней.

Пример 4. Исходная смесь - масло семян лтасличной пальлгы (кислотное число 10,7; число омылеиия 251; йодное чпсло 17,7; температура начала подъема в трубке при распл:а1влении 28,1°С). Исходную смесь охлаждают сначала до 24,5°С, причем часть смесн выпадает в виде кристаллов и получаемая П1РИ этом каша диспергируется в вoднo растворе смачиваюи1.его агента температуры 22°С. Температура дисперсии 23,2°С. Получаемые продукты;

35 кг/час масла (кислотное число 13; число олгылепия 244; йодное число 22,5);

15 кг/час твердых компонентов (кислотное число 6,2; число омыления 262; йодное число 7,8; те итература начала подъема Б трубке при расплавлении 32,4°С). Твердые компотгепты сухне naoniynb и резко трещат при разрыве.

Пример 5. Исходная смесь - сырое спермацетовое масло (йодгое число 75; температура начала подъема в трубке при расплавлении 26,7°С).

Полностью расилавленная нсходная смесь при размещивапии охлаждается постепенно до 10°С и диспергируется в водиом растворе смачивающего агента температуры 5°С. ДисПерсия температуры 7,3°С получается из 50 кг/час спермацетового масла, 60 кгчас возвраи1еиного, охлажденного до 5°С раствора смачивающего агента и 20 кг/час охлажденного до 5°С, содержащего Маз504 и додецилбензолсульфонат патрия свежего раствора сМачИВающего аге}{та.

Состав раствора смачиваюп1его агента; 0,13 нес. % додецилбопзолеульфопата, 2 вее. % Na,SO,. 20 КС/час выведенного из цпкла раствора

смачивающего агента заменяются соответствующим количеством свежего ipacTBOpa, содержащего Na2S04, и додецилбензолсульфонат «атрия, при Поддержании постоянного содержания смачивающего агента и Na2SO4.

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 иепрерывной работе и через неделю не наступает ухудшение результата разделения.

Предмет изобретейия

1. Способ разделения смесей сяожных эфиров жирных кислот, имеющих |различные точки плавления, путем диспергирования смеси слоЖНЫх эфиров жирных ккслот 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 водпого раствора смачивающего агента в количестве от 10 до 70 вес. % и заменой последнего водой или свежим водным раствором смачивающего агента и/или электролита.

2.Способ по :п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходной смеси применяют не рафинированные жиры.

3.С:пособ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью более тонкого разделения, процесс неоднократно повторяют.