Ultralyds forsæbning
- Forsæbning er en almindeligt anvendt kemisk reaktion til at producere sæbe fra olier eller fedtstoffer og en base.
- Ultralydbehandling intensiverer forsæbning reaktion, hvilket resulterer i en hurtigere reaktion og en mere komplet konvertering.
- Ved at undgå overdreven brug af katalysator og være en energieffektiv forarbejdningsmetode, sonikering er en miljøvenlig forarbejdningsteknik.
Ultrasonisk forfremmet forsæbning
Forsæbning er ved den kemiske proces sæbefremstilling. Det er reaktionen, hvor råmaterialet af fedtstoffer eller olier (triglycerider) reagerer med en alkaliske reaktant for at danne sæbe. Ultralydbehandling fremmer fase overførsel katalyse resulterer i øget reaktionshastighed, mere komplet konvertering og undgår overdreven brug af base reagenser såsom kaliumhydroxid (KOH) eller natriumhydroxid (NaOH). Den ultrasonisk initierede alkalisk hydrolyse kan nemt gennemføres i kommerciel Sæbeproduktion til at producere højere produktion i kortere tid uden at bruge nogen katalysator eller reducere mængden af katalysator anvendes.
- Hurtigere reaktion
- Højere konvertering
- Ingen overdreven brug af basis reagenser
- Ingen overdreven brug af katalysator
- Mere komplet reaktion
- grøn proces
Casestudier af ultralyd Saponificering
Forskellige undersøgelser har vist, at sonikering fremmer forsæbning af triglycerider i sæbe. Ultralyd forsæbning accelererer og øger konverteringen samtidig spare eller undgå brugen af katalysator. Dette gør ultralyd forsæbning en yderst effektiv produktionsmetode.
UIP2000hdT (2kW) til forsæbning
Ultralydinitiering af alkalisk hydrolyse af triglycerider (forsæbning) uden fase katalysator
Mercantili et al. (2013) studerede virkningerne af ultralydbehandling på alkalisk hydrolyse af triglycerider, kendt som forsæbning. De brugte sonikering til at initiere alkalisk hydrolyse af solsikkeolie. Kaliumhydroxid (KOH) blev anvendt som alkali base. Det blev påvist, at ultralyd er effektiv som en strømkilde til at initiere og drive reaktionen, at en høj reaktionskapacitet er opnåelig i kun 15 minutter af den samlede effekt anvendelse, mens du arbejder ved omgivelsestemperatur, og at ingen detekterbare biprodukter genereres under reaktionen. Sammenligningen af en ultralydbad og en sonde-type ultrasonocator viser ultralydssonden til at være den overlegne teknik. Undersøgelsen viser, at ultralyd saponificering udbytter i en god omdannelse uden behov for overskydende alkali eller fase overførsel katalyse.
Alkalisk hydrolyse af triacylglycerol
Ultrasonisk forfremmet fase overførsel reaktion for forsæbning
Bhatkhande et al. (1998) viste, at sonikering af vegetabilske olier såsom sojaolie effektivt kunne forsæres ved hjælp af vandige KOH og forskellige Ptc'er ved stuetemperatur. Omfanget af forsæbning blev undersøgt ved hjælp af saponificerings værdien som reference. Optimeringer af forskellige parametre såsom tid, udvælgelse af fase overførsel katalysatorer, mængden af katalysator anvendes, mængden af KOH og mængden af vand blev udført ved hjælp af sonikering og omrøring. At studere effekten af ultralyd, forsæbning blev også udført ved 35 º C under forskellige betingelser, nemlig omrøring, sonikering, omrøring og sonikering, og opvarmning ved 100 º C. Det konstateredes, at den heterogene væske-væskefase forsæbning af forskellige vegetabilske olier ved hjælp af vandig KOH/CTAB blev signifikant accelereret ved 35 º C under sonikering og omrøring.
Højtydende Ultrasonicators
Hielscher Ultrasonics leverer højtydende ultralyds udstyr til laboratorie-, pilot-og industriproduktion. De robuste og pålidelige Ultralydapparater bruges til forskellige sonochemical reaktioner såsom forsæbning. Hielscher's sonde-type ultrasonicators kan bruges i batch og inline-tilstand. Alle vigtige procesparametre – amplitude, tryk, temperatur – kan kontrolleres præcist og sikre reproducerbare resultater.
Den digitale styring registrerer automatisk procesparametrene og opbevarer dem på det integrerede SD-kort. Pre-indstillinger og Remote browser kontrol gør sonikering processen meget enkel og brugervenlig.
For mange sonochemical reaktioner skal en bestemt temperatur opretholdes, så temperaturkontrol er vigtig. Hielscher's digitale Ultralydapparater kommer med et termo-par og temperaturkontrol. Jacketed flowcelle giver mulighed for varmeafledning.
Robustheden af Hielscher s ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- Bhatkhande, B.S.; Samant, Shriniwas D. (1998): ultralyd assisteret PTC katalyseret forsæbning af vegetabilske olier ved hjælp af vandig alkali. Ultrasonics Sonochemistry vol. 5, Issue 1, 1998. 7-12 af
- Mercantili, Laura; Séamus, Frank Davis; Higson, P. J. (2014): Ultrasonic indledning af alkalisk hydrolyse af triglycerider (Saponificering) uden fase katalyse. Tidsskrift for overfladeaktive stoffer og rengøringsmidler vol. 17, isssue 1, Jan 2014. 133-141 af
Fakta Værd at vide
sonochemistry
Power ultrasound is applied to chemical processes such as synthesis and catalysis (also called sono-synthesis and sono-catalysis, respectively) in order to initiate and intensify the reaction. Various applications of ultrasonic irradiation in organic synthesis have been in depth investigated and developed for industrial production. Sonochemical treatments can increase the rate of reaction, yield and selectivity of desired products under significantly milder condition. This makes the ultrasonic treatment an effective and environmental-friendly processing technique. Ultrasonically assisted phase transfer catalysis (PTC) is proven to be a drastically more efficient and effective method for organic reactions compared to the same reaction at silence condition. For example, the Cannizarro reaction catalyzed by an ultrasonically-assisted phase transfer catalysis is significantly sped up resulting in a rapid conversion. Another prominent example is the transesterification of triglycerides (i.e. vegetable oils, animal fats) and methanol in presence of KOH as catalyst and power ultrasound. The ultrasonic transesterification yields in high-quality biodiesel produced in a rapid conversion and a very efficient, economical process.
Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter
Forsæbning
Saponificering beskriver den kemiske reaktion, der producerer sæbe. Ved forsæbning omdannes vegetabilske olier eller animalske fedtstoffer til fedtsyre salte – "sæbe" – og glycerol, som er en alkohol. Reaktionen kræver en opløsning af en alkali base (f. eks., NaOH eller KOH) i vand og også varme for at initiere reaktionen.
Reaktions trinnene for forsæbning er følgende:
- Nukleofile anfald af fedtsyre estere ved hydroxid
- Forlader gruppe fjernelse
- Deprotoneringsligevægten
Forsæbning reaktion anvendes kommercielt til at producere sæber og smøremidler.
Mens natriumhydroxid hård sæbe og kaliumhydroxid blød sæbe anvendes til daglig rengøring, er der også særlige sæber fremstillet ved hjælp af andre metal hydroxider. For eksempel anvendes lithiumsæber og kalcium sæber som smørefedt. Der er også “komplekse sæber” bestående af en blanding af metalliske sæber.
hydrolyse
Hydrolyse indebærer en reaktion af et organisk kemikalie med vand til at danne to eller flere nye stoffer og normalt betyder spaltning af kemiske obligationer ved tilsætning af vand. Estere kan kløvet tilbage i en carboxylsyre og en alkohol ved reaktion med vand og en base. Sæbe fremstilles ved hydrolyse af estere af fedt eller olie.
Alkalisk base
Alkaliske base reaktanter (lyer) er nødvendige for forsæbning af olier og fedtstoffer. Triglycerider er reageret med en base – natrium-eller kaliumhydroxid – for at producere glycerol og en fedtsyre salt, den såkaldte "sæbe". Kaliumhydroxid er en uorganisk forbindelse med formlen KOH, og kaldes almindeligvis kaustisk kaliumchlorid. Natriumhydroxid (NaOH) er en anden prototypiske stærk base. Når natriumhydroxid anvendes, en hård sæbe er produceret, mens brugen af kaliumhydroxid resulterer i en blød sæbe.
Reaktant vs reagens
En reaktant er et stof, der bruges op eller forbruges i en kemisk reaktion. I sammenligning med et reagens kræves der en reaktant i større mængder. Et reagens er et stof, der bruges til at initiere en reaktion, til at understøtte reaktionen og forbruges i en reaktion, i kontraster til katalysatorer, som ikke indtages i en reaktion.