Σαπωνοποίηση – Σαπούνι κάνοντας διαδικασία με υπερήχους
Η σαπωνοποίηση είναι η χημική διαδικασία της παρασκευής σαπουνιού. Είναι η αντίδραση στην οποία η πρώτη ύλη των λιπών ή των ελαίων (τριγλυκερίδια) αντιδρούν με αλκαλικό αντιδραστικό για να σχηματίσουν σαπούνι. Υπερήχους βελτιώνει την κατάλυση μεταφοράς φάσης με αποτέλεσμα την αυξημένη ταχύτητα αντίδρασης, πληρέστερη μετατροπή και αποφεύγει την υπερβολική χρήση βασικών αντιδραστηρίων όπως το υδροξείδιο του καλίου (KOH) ή υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). Η υπερηχητικά ξεκίνησε αλκαλική υδρόλυση μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί στην εμπορική κατασκευή σαπουνιού. Υπερήχων αντιδραστήρες για σαπωνοποίηση παράγουν υψηλότερη παραγωγή σε μικρότερο χρονικό διάστημα χωρίς τη χρήση οποιουδήποτε καταλύτη ή τη μείωση των ποσοτήτων του καταλύτη που χρησιμοποιείται.
Υπερήχων προωθείται σαπωνοποίηση
- Ταχύτερη αντίδραση
- Υψηλότερη μετατροπή
- Δεν υπάρχει υπερβολική χρήση των βασικών αντιδραστηρίων
- Δεν υπάρχει υπερβολική χρήση του καταλύτη
- Πιο ολοκληρωμένη αντίδραση
- πράσινο διαδικασία
Μελέτες περιπτώσεων υπερήχων σαπωνοποίησης
Διάφορες ερευνητικές μελέτες έχουν δείξει ότι η κατεργασία με υπερήχους προωθεί τη σαπωνοποίηση των τριγλυκεριδίων σε σαπούνι. Υπερήχων σαπωνοποίηση επιταχύνει και αυξάνει τη μετατροπή, ενώ εξοικονομώντας ή αποφεύγοντας τη χρήση του καταλύτη. Αυτό κάνει υπερήχων σαπωνοποίηση μια εξαιρετικά αποδοτική μέθοδο παραγωγής.
Υπερήχων έναρξη της αλκαλικής υδρόλυσης των τριγλυκεριδίων (σαπωνοποίηση) χωρίς καταλύτη φάσης
Η μερτίλι et al. (2013) μελέτησε τις επιδράσεις της υπερήχων στην αλκαλική υδρόλυση των τριγλυκεριδίων, γνωστή ως σαπωνοποίηση. Χρησιμοποίησαν υπερήχους για να ξεκινήσει η αλκαλική υδρόλυση του ηλιέλαιο. Υδροξείδιο του καλίου (KOH) χρησιμοποιήθηκε ως αλκαλική βάση. Αποδείχθηκε ότι ο υπέρηχος είναι αποτελεσματικός ως πηγή ενέργειας για να ξεκινήσει και να οδηγήσει την αντίδραση, ότι μια υψηλή απόδοση αντίδρασης είναι εφικτή σε μόλις 15 λεπτά της συνολικής εφαρμογής ισχύος ενώ λειτουργεί σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, και ότι δεν δημιουργούνται ανιχνεύσιμα από ‐ προϊόντα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Η σύγκριση του ένα λουτρό υπερήχων και ένα καθετήρα τύπου υπερήχων δείχνει το υπερήχων καθετήρα να είναι η ανώτερη τεχνική. Η μελέτη καταδεικνύει ότι η υπερήχων σαπωνοποίηση αποδόσεις σε μια καλή μετατροπή χωρίς την ανάγκη για περίσσεια αλκαλική ή φάση μεταφοράς κατάλυση.
Αλκαλική υδρόλυση τριακυλογλυκερόλης
UIP2000hdT (2kW) υπερηχητικός αντιδραστήρας δεξαμενών για την σαπωνοποίηση
- Ultrasonication οδηγεί σε μια ταχύτερη αντίδραση σαπωνοποίησης και σε μια πιο ολοκληρωμένη μετατροπή.
- Σαπωνοποίηση με υπερήχους είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη χημική διαδικασία για την παραγωγή σαπουνιού από έλαια ή λίπη και μια βάση.
- Υπερήχων υποβοηθούμενη σαπωνοποίηση αποφεύγει την υπερβολική χρήση του καταλύτη βελτιώνει τη συνολική ενεργειακή απόδοση
Υπερήχων προωθείται αντίδραση μεταφοράς φάσης για την σαπωνοποίηση
Bhatkhande et al. (1998) έδειξε ότι η κατεργασία με υπερήχους των φυτικών ελαίων όπως το σογιέλαιο θα μπορούσε να είναι αποτελεσματικά σαπονοποιημένα χρησιμοποιώντας υδατικό KOH και διαφορετικά PTCs σε θερμοκρασία δωματίου. Η έκταση της σαπωνοποίησης μελετήθηκε χρησιμοποιώντας την τιμή της σαπωνοποίησης ως αναφορά. Βελτιστοποιήσεις διαφόρων παραμέτρων όπως ο χρόνος, επιλογή καταλυτών μεταφοράς φάσης, ποσότητα του χρησιμοποιηθείσα καταλύτη, ποσότητα KOH και ποσότητα νερού πραγματοποιήθηκαν με κατεργασία με υπερήχους και ανάδευση. Για να μελετήσει την επίδραση του υπερήχων, η σαπωνοποίηση πραγματοποιήθηκε επίσης σε 35 º C υπό διαφορετικές συνθήκες, δηλαδή ανάδευση, κατεργασία με υπερήχους, ανάδευση και κατεργασία με υπερήχους, και θέρμανση σε 100 º C. Διαπιστώθηκε ότι η ετερογενή υγρή-υγρή φάση σαπωνοποίηση των διαφόρων φυτικών ελαίων με τη χρήση υδατικού KOH/CTAB επιταχύνθηκε σημαντικά σε 35 º C υπό κατεργασία με υπερήχους και ανάδευση.
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Υπερήχων υψηλής απόδοσης
Hielscher υπέρηχοι παρέχει υψηλής απόδοσης υπερήχων εξοπλισμό για εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική παραγωγή. Οι εύρωστες και αξιόπιστες υπερήχων χρησιμοποιούνται για διάφορες sonochemical αντιδράσεις όπως η σαπωνοποίηση. Υπερήχων τύπου καθετήρα Hielscher μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε παρτίδα και ενσωματωμένη λειτουργία. Όλες οι σημαντικές παράμετροι διεργασίας – πλάτος, πίεση, θερμοκρασία – μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια και να εξασφαλίσουν αναπαραγώγιμα αποτελέσματα.
Το ψηφιακό στοιχείο ελέγχου καταγράφει αυτόματα τις παραμέτρους της διεργασίας και τις αποθηκεύει στην ενσωματωμένη κάρτα SD. Προ-ρυθμίσεις και απομακρυσμένο έλεγχο του προγράμματος περιήγησης κάνει τη διαδικασία υπερήχων πολύ απλή και φιλική προς το χρήστη.
Για πολλές sonochemical αντιδράσεις πρέπει να διατηρηθεί μια ορισμένη θερμοκρασία, έτσι ώστε ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι σημαντικός. Οι ψηφιακοί Υπερήχων Hielscher έρχονται με ένα Θέρμο-ζευγάρι και τον έλεγχο της θερμοκρασίας. Το κύτταρο ροής επιτρέπει την απαγωγή θερμότητας.
Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 σε βαριά και απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Μαζική Όγκος | Ρυθμός ροής | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200 ml / λεπτό | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 έως 20 λίτρα | 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10 λίτρα / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100 λίτρα / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερος | σύμπλεγμα UIP16000 |
Υψηλής ισχύος υπερήχων επεξεργαστές από το εργαστήριο σε πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Λογοτεχνία / Αναφορές
- Bhatkhande, μαλακίες. Samant, ο Σινινιάν D. (1998): υπερήχων υποβοηθούμενη PTC καταλυτική σαπωνοποίηση των φυτικών ελαίων χρησιμοποιώντας υδατικά αλκαλικά. Υπέρηχοι sonochemistry vol. 5, Τεύχος 1, 1998. το 7-12.
- Η μερτίλι, η Λόρα. Σεντόν, Φρανκ Ντέιβις. Higson, P. J. (2014): υπερήχων έναρξη της αλκαλικής υδρόλυσης των τριγλυκεριδίων (σαπωνοποίηση) χωρίς κατάλυση φάσης. Εφημερίδα επιφανειοδραστικής ουσίας και απορρυπαντικών vol. 17, isssue 1, 2014 Ιαν. το 133-141.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε
sonochemistry
Ο υπέρηχος ισχύος εφαρμόζεται σε χημικές διεργασίες όπως η σύνθεση και η κατάλυση (που ονομάζεται επίσης ηχοσύνθεση και η sono-catalysis, αντίστοιχα) προκειμένου να ξεκινήσει και να ενταθεί η αντίδραση. Διάφορες εφαρμογές της υπερηχητικής ακτινοβολίας στην οργανική σύνθεση έχουν διερευνηθεί σε βάθος και έχουν αναπτυχθεί για τη βιομηχανική παραγωγή. Οι sonochemical επεξεργασίες μπορούν να αυξήσουν το ποσοστό αντίδρασης, παραγωγής και επιλεκτικότητας των επιθυμητών προϊόντων κάτω από το σημαντικά ηπιότερο όρο. Αυτό καθιστά την υπερηχητική επεξεργασία μια αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον τεχνική επεξεργασίας. Η εξαιρετικά υποβοηθούμενη φάση ς της κατάλυσης (PTC) αποδεικνύεται ότι είναι μια δραστικά πιο αποτελεσματική και αποτελεσματική μέθοδος για οργανικές αντιδράσεις σε σύγκριση με την ίδια αντίδραση σε κατάσταση σιωπής. Για παράδειγμα, η αντίδραση Cannizarro καταλύεται από μια υπερηχητικά υποβοηθούμενη φάση μετάθεση μεταφοράς επιταχύνθηκε σημαντικά με αποτέλεσμα την ταχεία μετατροπή. Ένα άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η μετεστεροποίηση των τριγλυκεριδίων (π.χ. φυτικά έλαια, ζωικά λίπη) και η μεθανόλη παρουσία koh ως καταλύτη και υπερηχογράφημα ισχύος. Η υπερηχητική μετεστεροποίηση αποδίδει σε υψηλής ποιότητας βιοντίζελ που παράγεται σε μια ταχεία μετατροπή και μια πολύ αποτελεσματική, οικονομική διαδικασία.
Υπερήχων εκχύλιση βασίζεται στην ακουστική Σπηλαίωση και τις υδροδυναμικές δυνάμεις διάτμησης της
Σαπωνοποίηση
Η σαπωνοποίηση περιγράφει τη χημική αντίδραση που παράγει σαπούνι. Στη διαδικασία της σαπωνοποίησης, τα φυτικά έλαια ή τα ζωικά λίπη μετατρέπονται σε άλατα λιπαρών οξέων – το "σαπούνι" – και γλυκερόλη, η οποία είναι ένα αλκοόλ. Η αντίδραση απαιτεί διάλυμα αλκαλικών βάσεων (π.χ. NaOH ή KOH) στο νερό και επίσης θερμότητα για την έναρξη της αντίδρασης.
Τα βήματα αντίδρασης της σαπωνοποίησης είναι τα ακόλουθα:
- Πυρόφιλη επίθεση των εστέρες του λιπώδους οξέος από το υδροξείδιο
- Αφήνοντας την απομάκρυνση της ομάδας
- Αποπρωτονίωση
Η αντίδραση της σαπωνοποίησης χρησιμοποιείται εμπορικά για την παραγωγή σαπουνιών και λιπαντικών.
Ενώ το νάτριο υδροξείδιο σκληρό σαπούνι και υδροξείδιο του καλίου μαλακό σαπούνι χρησιμοποιούνται για τον καθημερινό καθαρισμό, υπάρχουν επίσης ειδικά σαπούνια που παράγονται με τη χρήση άλλων μεταλλικών υδροξίδη. Για παράδειγμα, τα σαπούνια λιθίου και τα σαπούνια ασβεστίου χρησιμοποιούνται ως λιπαντικές γράσες. Υπάρχουν επίσης “σύνθετα σαπούνια” αποτελούνται από ένα μίγμα μεταλλικών σαπουνιών.
υδρόλυση
Η υδρόλυση περιλαμβάνει την αντίδραση ενός οργανικού χημικού με νερό που σχηματίζει δύο ή περισσότερες νέες ουσίες και συνήθως σημαίνει τη διάσπαση των χημικών ομολόγων με την προσθήκη νερού. Εστέρες μπορεί να σχίσει πίσω σε ένα καρβοξυλικό οξύ και μια αλκοόλη με αντίδραση με το νερό και μια βάση. Το σαπούνι παράγεται από την υδρόλυση των εστέρες του λίπους ή του πετρελαίου.
Αλκαλική βάση
Η αλκαλική βάση αντιδρώντα (lyes) απαιτούνται για την σαπωνοποίηση των ελαίων και των λιπών. Τα τριγλυκερίδια αντιδρούν με μια βάση – υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου – για την παραγωγή γλυκερίνης και άλατος λιπαρών οξέων, το λεγόμενο «σαπούνι». Το υδροξείδιο του καλίου είναι μια ανόργανη ένωση με τη φόρμουλα KOH, και συνήθως ονομάζεται καυστική ποτάσα. Το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) είναι μια άλλη πρωτότυπη ισχυρή βάση. Όταν χρησιμοποιείται υδροξείδιο του νατρίου, παράγεται ένα σκληρό σαπούνι, ενώ η χρήση του υδροξείδιο του καλίου οδηγεί σε ένα μαλακό σαπούνι.
Αντιδραστηριο vs αντιδραστήριο
Ένα αντιδραστό είναι μια ουσία που χρησιμοποιείται ή καταναλώνεται σε χημική αντίδραση. Σε σύγκριση με ένα αντιδραστήριο, απαιτείται αντίδραση σε μεγαλύτερες ποσότητες. Ένα αντιδραστήριο είναι μια ουσία που χρησιμοποιείται για την έναρξη μιας αντίδρασης, για την υποστήριξη της αντίδρασης και καταναλώνεται σε μια αντίδραση, σε αντιθέσεις σε καταλύτες που δεν καταναλώνονται σε μια αντίδραση.