Sabunlaşma – Ultrasoniklərlə Sabun Hazırlama Prosesi

Sabunlaşma sabun istehsalının kimyəvi prosesidir. Yağların və ya yağların (triqliseridlərin) xammalının sabun əmələ gətirmək üçün qələvi reaksiyaya girdiyi reaksiyadır. Ultrasonication artan reaksiya sürəti, daha tam çevrilmə ilə nəticələnən faza ötürmə katalizini yaxşılaşdırır və kalium hidroksid (KOH) və ya natrium hidroksid (NaOH) kimi əsas reagentlərin həddindən artıq istifadəsinin qarşısını alır. Ultrasonik olaraq başlanan qələvi hidroliz kommersiya sabun istehsalında asanlıqla həyata keçirilə bilər. Sabunlaşma üçün ultrasəs reaktorları heç bir katalizatordan istifadə etmədən və ya istifadə olunan katalizatorun miqdarını azaltmadan daha qısa müddətdə daha yüksək məhsul verir.

Ultrasonik Təşviq Sabunlaşma

Ultrasonik Sabunlaşmanın Tədqiqatları

Müxtəlif tədqiqatlar göstərir ki, sonikasiya trigliseridlərin sabuna sabunlaşmasına kömək edir. Ultrasonik sabunlaşma sürətləndirir və katalizatorun istifadəsinə qənaət edərkən və ya ondan qaçarkən çevrilməni artırır. Bu, ultrasəs sabunlaşmanı yüksək səmərəli istehsal üsulu edir.

Faza katalizatoru olmadan trigliseridlərin qələvi hidrolizinin ultrasəslə başlanması (sabunlaşma)

Mercantili et al. (2013) sabunlaşma kimi tanınan trigliseridlərin qələvi hidrolizinə ultrasəsləşdirmənin təsirini öyrənmişdir. Onlar günəbaxan yağının qələvi hidrolizinə başlamaq üçün sonikasiyadan istifadə etdilər. Kalium hidroksid (KOH) qələvi əsas kimi istifadə edilmişdir. Göstərilmişdir ki, ultrasəs reaksiyanı başlatmaq və idarə etmək üçün enerji mənbəyi kimi effektivdir, ətraf mühitin temperaturunda işləyərkən ümumi enerji tətbiqinin cəmi 15 dəqiqəsində yüksək reaksiya məhsuldarlığına nail olmaq mümkündür və proses zamanı aşkar edilə bilən əlavə məhsullar əmələ gəlmir. reaksiya. Ultrasəs vannası və zond tipli ultrasonokatorun müqayisəsi ultrasəs probun üstün texnika olduğunu göstərir. Tədqiqat göstərir ki, ultrasəs sabunlaşma artıq qələvi və ya faza transfer katalizinə ehtiyac olmadan yaxşı bir çevrilmə verir.

Triasilgliserolun qələvi hidrolizi

Sabunlaşma üçün Ultrasonik Təşviq Faza Transfer Reaksiyası

Bhatkhande və başqaları. (1998) göstərdi ki, soya yağı kimi bitki yağlarının sonikasiyası otaq temperaturunda sulu KOH və müxtəlif PTC-lərdən istifadə etməklə səmərəli şəkildə sabunlaşdırıla bilər. Sabunlaşmanın dərəcəsi istinad kimi sabunlaşma dəyərindən istifadə edilərək öyrənilmişdir. Zaman, faza köçürmə katalizatorlarının seçimi, istifadə olunan katalizatorun miqdarı, KOH miqdarı və suyun miqdarı kimi müxtəlif parametrlərin optimallaşdırılması sonikasiya və qarışdırma üsulu ilə aparılmışdır. Ultrasəsin təsirini öyrənmək üçün sabunlaşma da 35ºC-də müxtəlif şərtlərdə, yəni qarışdırma, sonikasiya, qarışdırma və sonikasiya və 100ºC-də qızdırıldı. Müəyyən edilmişdir ki, müxtəlif bitki yağlarının sulu KOH/CTAB istifadə edərək heterojen maye-maye fazalı sabunlaşması 35ºC-də sonikasiya və qarışdırma altında əhəmiyyətli dərəcədə sürətlənmişdir.

Yüksək Performanslı Ultrasonikatorlar

Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic equipment for lab, pilot and industrial production. The robust and reliable ultrasonicators are used for various sonochemical reactions such as saponification. Hielscher’s probe-type ultrasonicators can be used in batch and inline mode. All important process parameters – amplituda, təzyiq, temperatur – dəqiq idarə oluna bilər və təkrarlanan nəticələri təmin edə bilər.
Rəqəmsal idarəetmə avtomatik olaraq proses parametrlərini qeyd edir və onları inteqrasiya olunmuş SD-kartda saxlayır. Əvvəlcədən parametrlər və uzaqdan brauzer nəzarəti sonication prosesini çox sadə və istifadəçi dostu edir.
For many sonochemical reactions a certain temperature must be maintained, so temperature control is important. Hielscher’s digital ultrasonicators come with a thermo-couple and temperature control. Jacketed flow cell allow for heat dissipation.
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:

• Bhatkhande, BS; Samant, Shriniwas D. (1998): Ultrasəs yardımı ilə PTC sulu qələvi istifadə edərək bitki yağlarının sabunlaşmasını katalizlədi. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 5, Sayı 1, 1998. 7-12.
• Mercantili, Laura; Séamus, Frank Davis; Higson, PJ (2014): Faza katalizsiz trigliseridlərin qələvi hidrolizinin (sabunlaşma) ultrasəslə başlanması. Səthi Aktiv Maddələr və Yuyucu Maddələr Jurnalı Cilt. 17, Sayı 1, Yanvar 2014. 133-141.

Bilməyə Dəyər Faktlar

Sonokimya

Güclü ultrasəs reaksiyanı başlatmaq və gücləndirmək üçün sintez və kataliz kimi kimyəvi proseslərə (müvafiq olaraq sono-sintez və sono-kataliz də deyilir) tətbiq edilir. Üzvi sintezdə ultrasəs şüalanmasının müxtəlif tətbiqləri dərindən araşdırılmış və sənaye istehsalı üçün hazırlanmışdır. Sonokimyəvi müalicələr əhəmiyyətli dərəcədə yumşaq şəraitdə istənilən məhsulların reaksiya sürətini, məhsuldarlığını və seçiciliyini artıra bilər. Bu, ultrasəs müalicəsini effektiv və ekoloji cəhətdən təmiz bir emal texnikasına çevirir. Ultrasonik yardımlı faza köçürmə katalizinin (PTC) sükut şəraitində eyni reaksiya ilə müqayisədə üzvi reaksiyalar üçün kəskin şəkildə daha səmərəli və təsirli bir üsul olduğu sübut edilmişdir. Məsələn, ultrasəs yardımlı faza ötürmə katalizi ilə kataliz edilən Cannizarro reaksiyası əhəmiyyətli dərəcədə sürətlənir və nəticədə sürətli çevrilmə baş verir. Digər görkəmli nümunə trigliseridlərin (yəni bitki yağları, heyvan yağları) və metanolun katalizator və güc ultrasəsi kimi KOH iştirakı ilə transesterifikasiyasıdır. Ultrasəs transesterifikasiyası yüksək keyfiyyətli biodizeldə sürətli çevrilmə və çox səmərəli, qənaətcil bir proseslə əldə edilir.

Ultrasonik ekstraksiya akustik kavitasiya və onun hidrodinamik kəsmə qüvvələrinə əsaslanır

Sabunlaşma

Sabunlaşma sabun istehsal edən kimyəvi reaksiyanı təsvir edir. Sabunlaşma prosesində bitki yağları və ya heyvan mənşəli yağlar yağ turşusu duzlarına çevrilir – The “sabun” – və spirt olan qliserin. Reaksiya suda qələvi əsasın (məsələn, NaOH və ya KOH) məhlulunu və həmçinin reaksiyanın başlaması üçün istilik tələb edir.
Sabunlaşmanın reaksiya mərhələləri aşağıdakılardır:

1. Yağ turşusu efirlərinin hidroksid tərəfindən nukleofil hücumu
2. Qrup silinməsini tərk edir
3. Deprotonasiya

Sabunlaşma reaksiyası sabun və sürtkü yağları istehsal etmək üçün ticari olaraq istifadə olunur.
Natrium hidroksid sərt sabunu və kalium hidroksid yumşaq sabunu gündəlik təmizlik üçün istifadə edilərkən, digər metal hidroksidlərdən istifadə edərək istehsal olunan xüsusi sabunlar da var. Məsələn, litium sabunları və kalsium sabunları sürtkü yağları kimi istifadə olunur. Həmçinin var “kompleks sabunlar” metal sabunların qarışığından ibarətdir.

hidroliz

Hidroliz iki və ya daha çox yeni maddə əmələ gətirmək üçün üzvi kimyəvi maddənin su ilə reaksiyasını əhatə edir və adətən suyun əlavə edilməsi ilə kimyəvi bağların parçalanması deməkdir. Esterlər su və əsasla reaksiya verərək yenidən karboksilik turşuya və spirtə parçalana bilər. Sabun yağ və ya yağın efirlərinin hidrolizi ilə istehsal olunur.

Qələvi əsas

Yağların və piylərin sabunlaşması üçün qələvi əsas reaktivləri (lyes) tələb olunur. Trigliseridlər əsasla reaksiya verir – natrium və ya kalium hidroksid – in order to produce glycerol and a fatty acid salt, the so-called “sabun”. Potassium hydroxide is an inorganic compound with the formula KOH, and is commonly called caustic potash. Sodium hydroxide (NaOH) is another prototypical strong base. When sodium hydroxide is used, a hard soap is produced, whilst the use of potassium hydroxide results in a soft soap.

Reaktiv vs Reagent

Reaktiv bir kimyəvi reaksiya zamanı istifadə olunan və ya istehlak edilən bir maddədir. Bir reagentlə müqayisədə reaktiv daha böyük miqdarda tələb olunur. Reagent, reaksiyaya başlamaq, reaksiyanı dəstəkləmək üçün istifadə olunan və reaksiyada istehlak edilməyən katalizatorlardan fərqli olaraq reaksiyada istehlak edilən bir maddədir.

Sabunlaşma – Tez-tez soruşulan suallar

• Sabunlaşma prosesi nədir? Sabunlaşma, yağların və ya yağların sabun və qliserol istehsal etmək üçün qələvi (adətən natrium hidroksid) ilə reaksiya verdiyi kimyəvi prosesdir. Bu reaksiya trigliseridlərin yağ turşusu duzlarına və qliserinə hidrolizindən ibarətdir.
• Sabunlaşma hansı reaksiya növüdür? Sabunlaşma, yağlar və ya yağlardakı ester bağlarının qələvi tərəfindən parçalandığı bir hidroliz reaksiyasının bir növüdür.
• Niyə sabunlaşma adlanır? Bu, son məhsulu olan sabun və trigliseridlərdə ester bağlarının hidrolizi vasitəsilə sabun yaratmaq qabiliyyətinə görə adlandırılmışdır.
• Sabunlaşmanın məqsədi nədir? Əsas məqsəd təmizləmə və yuyulma üçün geniş istifadə olunan səthi aktiv maddə olan sabun istehsal etməkdir.
• Sabunlaşma hidrolizdirmi? Bəli, sabunlaşma piylərin və ya yağların qələvi tərəfindən qliserin və yağ turşusu duzlarına (sabun) parçalanmasını əhatə edən xüsusi bir hidroliz növüdür.
• Sabunlaşma mexanizmi nədir? Bu, trigliseridlərdəki ester bağının karbonil karbonuna hidroksid ionlarının nukleofil hücumunu əhatə edir, spirt (qliserin) və sabunun meydana gəlməsinə səbəb olur.
• Sabunlaşma üçün qarışdırma niyə vacibdir? Səmərəli qarışdırma reaktivlər arasında hərtərəfli təması təmin edir, daha tam və vahid reaksiyanı təşviq edir, optimal məhsuldarlığa nail olmaq üçün çox vacibdir. Hielscher ultrasəs mikserləri sıx kavitasiya və kəsmə qüvvələri vasitəsilə bu prosesi gücləndirə bilər.
• Sabunlaşma nümunəsi nədir? Sabun və qliserol istehsal etmək üçün Hielscher ultrasəs reaktorunun iştirakı ilə kokos yağı ilə natrium hidroksidin qarışdırılması sabunlaşmaya nümunədir.
• Sabunlaşmanın əsas məhsulu hansıdır? Əsas məhsullar sabun (yağ turşularının natrium və ya kalium duzları) və qliserindir.
• Sabunlaşma dəyəri niyə vacibdir? Sabunlaşma dəyəri müəyyən miqdarda yağ və ya yağı sabunlaşdırmaq üçün lazım olan qələvi miqdarını göstərir və tərkibindəki yağ turşularının molekulyar çəkisini təyin etməyə kömək edir.
• Sabunlaşma geri çevrilirmi? Tipik şəraitdə sabunlaşma əmələ gələn sabunun sabit təbiətinə görə geri dönməzdir.
• Sabunlaşmanın əksi nədir? Su və spirtlərin karboksilik turşularla reaksiyaya girərək esterlər və su əmələ gətirdiyi esterləşmə əks prosesdir.
• Sabunlaşma istilik tələb edirmi? Tələb edilməsə də, istilik molekulyar hərəkəti və reaksiya sürətini artıraraq sabunlaşma prosesini sürətləndirə bilər.
• Sabunlaşma ekzotermikdir, yoxsa endotermik? Sabunlaşma ekzotermik reaksiyadır və davam edərkən istilik buraxır.
• Sabunlaşma əsasdır, yoxsa turşudur? Bu, əsas reaksiyadır, çünki əsasın (qələvi) efirə (yağ/yağ) təsirini nəzərdə tutur.
• Sabunlaşmanı necə dayandırmaq olar? Qələvi neytrallaşdırmaq üçün bir turşu əlavə etmək, sabunlaşma prosesini effektiv şəkildə dayandıraraq reaksiyanı dayandırır.
• Sabunlaşmadan sonra nə baş verir? Tam reaksiyadan sonra qarışıq adətən sabun və qliserindən ibarətdir ki, bu da nəzərdə tutulan istifadədən asılı olaraq təmizlənə və ya daha sonra emal oluna bilər.
• Sabunlaşma təbiidir? Bəli, təbii sabunlaşma müəyyən geoloji şəraitdə yağın qələvi torpaq metalları ilə təmasda olması və ya qədim insanların ənənəvi sabunqayırma üsullarında heyvan yağlarını küllə qarışdırması zamanı baş verə bilər.
• Sabunlaşmada niyə zeytun yağı istifadə olunur? Zeytun yağı, yaxşı təmizləyici xassələrə və sabit köpüyə malik yumşaq, nəmləndirici sabun verən zəngin olein turşusuna görə sabunlaşmada üstünlük təşkil edir.
• Yağı sabuna necə çevirmək olar? Yağlar güclü qələvi məhlulu ilə, adətən, yağları yağ turşusu duzlarına (sabun) və qliserinə parçalayan natrium hidroksid ilə qızdırılaraq sabunlaşma yolu ilə sabuna çevrilir.
• Hansı yağ yüksək sabunlaşma dəyərinə malikdir? Hindistancevizi yağı yüksək sabunlaşma dəyərinə malikdir, daha kiçik yağ turşusu molekullarının daha yüksək nisbətini göstərir və sabun istehsal etmək üçün onu qələvi ilə çox reaktiv edir.
• Sabunlaşma zamanı yağlarla nə baş verir? Sabunlaşma zamanı yağlar qələvilər tərəfindən qliserin və yağ turşusu duzlarına hidrolizə olunur, sonuncular sabunu əmələ gətirir.
• Sabun üçün ən yaxşı yağ hansıdır? Donuz yağı (mal əti yağı) və hindistan cevizi yağı, son sabun məhsulunda köpüklənmə və sərtləşdirmə xüsusiyyətlərinə görə sabun hazırlamaq üçün ən yaxşı yağlardan bəziləri hesab olunur.
• Yağları lye olmadan necə sabunlaşdırmaq olar? Ənənəvi sabun istehsalı üçün lye olmadan sabunlaşdırıcı yağlar mümkün deyil; lakin sabuna bənzər təmizləyicilər lye əsaslı sabunlaşma əvəzinə səthi aktiv maddələr və emulqatorlardan istifadə etməklə hazırlana bilər.