סיבון – תהליך ייצור סבון עם אולטרסוניקה
סאפוניפיקציה היא התהליך הכימי של ייצור סבון. זוהי התגובה שבה חומר הגלם של שומנים או שמנים (טריגליצרידים) מגיב עם מגיב אלקלי על מנת ליצור סבון. Ultrasonication משפר את קטליזה העברת שלב וכתוצאה מכך מהירות תגובה מוגברת, המרה מלאה יותר ומונע שימוש מופרז של ריאגנטים בסיס כגון אשלגן הידרוקסיד (KOH) או נתרן הידרוקסיד (NaOH). הידרוליזה אלקליין ביוזמת אולטרסאונד ניתן ליישם בקלות בייצור סבון מסחרי. כורים אולטרה סאונד עבור saponification לייצר תפוקה גבוהה יותר בזמן קצר יותר מבלי להשתמש בכל זרז או הפחתת כמויות של זרז בשימוש.
העלאה באולטרסאונד
- תגובה מהירה
- המרה גבוהה יותר
- אין שימוש מוגזם של ריאגנטים בסיס
- אין שימוש מוגזם בזרז
- תגובה מלאה יותר
- תהליך ירוק
לימודי מקרה של השלכה
מחקרים שונים הראו כי sonication מקדמת את הסאפפיקציה של טריגליצרידים לתוך סבון. מאיצה ומגביר את ההמרה תוך שמירה או הימנעות מהשימוש בזרז. זה הופך את האולטרסאונד לשיטת ייצור מאוד יעילה.
אולטרה סאונד של הידרוליזה אלקליין של טריגליצרידים (סיאוניפיקציה) ללא Catalyst פאזה
Mercantili et al. (2013) למד את ההשפעות של ultrasonication על הידרוליזה אלקליין של טריגליצרידים, המכונה סאפוניפיקציה. הם השתמשו בsonication ליזום את. ההידרוליזה האלקליין של שמן החמניות אשלגן הידרוקסידי (KOH) שימש בסיס אלקלי. הוכח כי אולטרסאונד יעיל כמו מקור כוח ליזום ולכונן את התגובה, כי תשואה תגובה גבוהה היא השגה רק 15 דקות של יישום כוח מוחלט תוך כדי עבודה בטמפרטורת הסביבה, וכי לא ניתן לגילוי על ידי מוצרים ‐ נוצרים במהלך התגובה. השוואה של אמבטיה אולטראסוניות ובדיקת ultrasonocator סוג בדיקה מראה את הבדיקה אולטרסאונד להיות טכניקה מעולה. המחקר מדגים כי אולטרסאונד התשואות בהמרה טובה ללא צורך עודף אלקליות או העברת הפאזה השלב.
הידרוליזה בסיסית של טרילגליצרול
UIP2000hdT (2kW) כור טנק קולי למען סיבון
- תוצאות Ultrasonication בתגובה saponification מהירה יותר בהמרה מלאה יותר.
- Saponification על ידי ultrasonication הוא תהליך כימי בשימוש נרחב כדי לייצר סבון משמנים או שומנים ובסיס.
- saponification בסיוע Ultrasonically מונע שימוש מוגזם של זרז משפר את יעילות האנרגיה הכוללת
תגובת העברת פאזה באולטרסאונד לשלב הקודם
בהאחאנדה ואח ' (1998) הראו כי הsonication של שמנים צמחיים כגון שמן סויה יכול להיות ביעילות באמצעות קו מימית ולפטין שונים בטמפרטורת החדר. מידת הסאפוניפיקציה נחקרה באמצעות ערך הסאפפיקציה כהפניה. אופטימיזציות של פרמטרים שונים כגון זמן, בחירה של זרזים העברת פאזה, כמות של catalyst בשימוש, כמות של KOH וכמות המים בוצעו באמצעות sonication ו ערבוב. כדי ללמוד את ההשפעה של אולטרסאונד, הסאפפיקציה בוצע גם ב 35 º C בתנאים שונים, כלומר ערבוב, sonication, זע ו sonication, וחימום ב 100 º C. התגלה כי השלב הנוזלי נוזל הטרוגנית הנוזלים של שמנים צמחיים שונים באמצעות KOH/CTAB מימית הואץ באופן משמעותי ב 35 º C תחת sonication ו ערבוב.
תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!
Ultrasonicators ביצועים גבוהים
הירושר אולטרה סוניק מספק ציוד אולטרה סאונד ביצועים גבוהים עבור המעבדה, פיילוט וייצור תעשייתי. הultrasonicators החזקים והאמינים משמשים לתגובות סונאוכימיות שונות כגון סאפוניפיקציה. ניתן להשתמש בultrasonicators סוג הבדיקה של hielscher באצווה ובמצב מוטבע. כל פרמטרי התהליך החשובים – משרעת, לחץ, טמפרטורה – ניתן לשלוט בדיוק ולהבטיח תוצאות מיונות.
הפקד הדיגיטלי מקליט באופן אוטומטי את פרמטרי התהליך ומאחסן אותם בכרטיס SD המשולב. טרום הגדרות ושליטה בדפדפן מרחוק להפוך את תהליך sonication פשוט מאוד ידידותי למשתמש.
עבור תגובות sonochemical רבים בטמפרטורה מסוימת יש לשמור, כך בקרת טמפרטורה חשוב. הultrasonicators הדיגיטליים של הירושר מגיעים עם בקרת הזוגיות והטמפרטורה. תא זרימה מכיסה מאפשר פיזור חום.
החוסן של ציוד אולטרסוני של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 ב כבד חובה בסביבות תובעניים.
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:
| נפח תצווה | קצב זרימה | התקנים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL / min | מעלהay |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 ל 20L | 0.2 ל 4 ליטר / דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10L / min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 עד 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | יותר גדול | אשכול UIP16000 |
מעבדי אולטרה סאונד בעלי עוצמה גבוהה מהמעבדה לטייס ולקנה מידה תעשייתי.
ספרות / הפניות
- בהאטקאנדה, בולשיט; סמאנט, מרין (1998): אולטראסאונד בסיוע PTC מזרז סאפניפיקציה של שמנים צמחיים באמצעות אלקליות מימית. אולטרסונים Sonochemistry כרך 5, גיליון 1, 1998. 7-12.
- Mercantili, לאורה; סקאמוס, פרנק דיוויס; היגיסון, פ. ג. (2014): בדיקת אולטרה סאונד של הידרוליזה אלקליין של טריגליצרידים (סיאוניפיקציה) ללא הפאזה זרז. כתב העת לחומרי ניקוי כרך יז, יצחק 1, ינואר 2014. 133-141.
עובדות שראוי לדעת
סונוכימיה
אולטרסאונד כוח מוחל על תהליכים כימיים כגון סינתזה ו מזרז (נקרא גם sono סינתזה ו sono-זרז, בהתאמה) על מנת ליזום ולהעצים את התגובה. יישומים שונים של הקרנה אולטרה סאונד בסינתזה אורגנית כבר נחקר לעומק ופיתח עבור ייצור תעשייתי. טיפולים sonochemical יכולים להגדיל את שיעור התגובה, תשואה בסלקטיביות של המוצרים הרצויים במצב מתון משמעותית. הדבר הופך את הטיפול האולטרא-קולי לטכניקת עיבוד יעילה וידידותית לסביבה. באופן אולטרסאונד בסיוע להעברת שלב העברת הפאזה (PTC) הוכח להיות שיטה דרסטית יעילה ויעילה יותר לתגובות אורגניות לעומת תגובה זהה במצב שתיקה. לדוגמה, התגובה Cannizarro מזרז על ידי באמצעות באולטרסאונד העברת הפאזה בשלב הזרז מזרז באופן משמעותי וכתוצאה מכך המרה מהירה. דוגמה בולטת נוספת היא transesterification של טריגליצרידים (כלומר שמנים צמחיים, שומנים בעלי חיים) ו מתנול בנוכחות של KOH כמו זרז ואולטרסאונד כוח. התפוקה אולטרה סאונד התשואות באיכות גבוהה ביודיזל המיוצר המרה מהירה ויעיל מאוד, תהליך חסכוני.
הפקת אולטרה סאונד מבוססת על הדרכה אקוסטית וכוחות ההידרודינמיים שלו
סיבון
סאפוניפיקציה מתארת את התגובה הכימית המייצרת סבון. בתהליך הסיפיקציה, שמנים צמחיים או שומנים בעלי חיים מומרים למלחים בחומצות שומן – "הסבון" – וגליצרול, שהוא אלכוהול. התגובה דורשת פתרון של בסיס אלקלי (למשל, NaOH או KOH) במים וגם חום ליזום את התגובה.
פעולות התגובה של הסאפיוניפיקציה הן:
- התקפה נוקלאופילית של אסטרים חומצות שומן על ידי הידרוקסיד
- השארת הסרת קבוצה
- דה-פרוטונציה
תגובת הסיפיקציה משמשת מסחרית להפקת סבונים וחומרי סיכה.
בעוד הידרוקסידי סבון קשה הידרוקסידי סבון רך משמשים ניקוי יומיומי, יש גם סבונים מיוחדים המיוצרים באמצעות הידרוקסידס מתכת אחרים. לדוגמה, סבונים ליתיום וסבונים סידן משמשים כגריסים שימון. יש גם “סבונים מורכבים” המורכב מתערובת של סבונים מתכתיים.
הִידרוֹלִיזָה
הידרוליזה כרוכה בתגובה של כימיה אורגנית עם מים כדי ליצור שני חומרים חדשים או יותר, בדרך כלל פירושו המחשוף של איגרות חוב כימיות על ידי הוספת מים. אסטרים יכול להיות ביקע חזרה לתוך חומצה קרבוקסילית אלכוהול על ידי תגובה עם מים בסיס. סבון מופק על ידי הידרוליזה של אסטרים של שומן או שמן.
בסיס אלקליין
המגיבים בסיס אלקליין (lyes) נדרשים עבור סאפפיקציה של שמנים ושומנים. הטריגליצרידים הם הגיבו עם בסיס – נתרן או אשלגן הידרוקסיד – כדי לייצר גליצרול ומלח חומצת שומן, מה שמכונה "סבון". אשלגן הידרוקסידי הוא תרכובת אורגנית עם הנוסחה KOH, והוא נקרא בדרך כלל אשלג העוקצני. סודיום הידרוקסיד (NaOH) היא עוד בסיס מאוד חזק. כאשר הידרוקסיד נתרן משמש, סבון קשה מופק, בעוד השימוש של אשלגן הידרוקסיד תוצאות סבון רך.
מגיב לעומת המגיבים
מגיב הוא חומר שנעשה בו שימוש או נצרך בתגובה כימית. בהשוואה לחומרים מגיב, נדרש מגיב בכמויות גדולות יותר. מגיב הוא חומר המשמש ליזום תגובה, כדי לתמוך בתגובה והוא נצרך בתגובה, בניגוד לזרזים אשר אינם צורכים בתגובה.