ヒールシャー超音波技術

超音波サポニケーション

  • サポニゼーションは、油脂や塩基から石鹸を生成するために広く使用されている化学反応です。
  • 超音波は、より速い反応とより完全な変換をもたらすサポニゼーション反応を強化します。
  • 触媒の過度の使用を回避し、エネルギー効率の良い処理方法であることによって、超音波処理は環境にやさしい処理技術である。

 

超音波的に促進されたサポニゼーション

サポニゼーションは石鹸製造の化学プロセスです。これは、油脂(トリグリセリド)の原料が石鹸を形成するためにアルカリ反応剤と反応する反応です。超音波は、反応速度の増加、より完全な変換をもたらす相転写触媒を促進し、水酸化カリウム(KOH)または水酸化ナトリウム(NaOH)などの塩基試薬の過度の使用を回避する。超音波で開始されたアルカリ加水分解は、触媒を使用したり、使用する触媒の量を減らすことなく、より短い時間でより高い出力を生成するために、商業石鹸製造で容易に実装することができます。

超音波サポニケ化の利点

  • より速い反応
  • より高い変換
  • ベース試薬の過度の使用なし
  • 触媒の過度の使用なし
  • より完全な反応
  • グリーンプロセス

超音波サポニケ化の事例研究

様々な研究は、超音波処理が石鹸にトリグリセリドのサポニゼーションを促進することを示しています。超音波サポニゼーションは、触媒の使用を保存または回避しながら、変換を加速し、増加させます。これにより、超音波サポニゼーションは非常に効率的な製造方法になります。

UIP2000hdT - 液体処理のための2kW超音波装置。

UIP2000hdT(2kWの) サポニゼーション用

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相触媒を用いたトリグリセリドのアルカリ加水分解(サポニゼーション)の超音波開始

バッチ超音波処理のためのUP400St超音波ホモジナイザー400ワットメルカンチリら(2013)は、サポニゼーションとして知られているトリグリセリドのアルカリ加水分解に対する超音波処理の影響を研究した。彼らはヒマワリ油のアルカリ加水分解を開始するために超音波処理を使用しました。水酸化カリウム(KOH)をアルカリ塩基として用いった。超音波は、反応を開始し、駆動する電源として有効であり、周囲温度で作業しながら、総電力アプリケーションのわずか15分で高い反応収率を達成できること、および製品によって検出可能な生成が行われな力がないことが示されました。反応の間に。超音波浴とプローブ型超音波式超音波ノケータの比較は、優れた技術である超音波プローブを示しています。この研究は、超音波サポニゼーションが、過剰なアルカリまたは位相転写触媒を必要とせずに良好な変換で得るであることを示している。

超音波サポニケーションは、反応を加速し、変換を改善する緑色の音響化学プロセスです。

トリアシルグリセロールのアルカリ加水分解

超音波昇型サポニゼーション相転写反応

Bhatkhande et al. (1998) は、大豆油などの植物油の超音波処理が、室温で水性KOHと異なるPTCを使用して効率的に樹液化できることを示した。サポニゼーションの程度を参考にサポニゼーション値を用いて検討した。時間、位相転写触媒の選択、使用する触媒の量、KOHの量および水の量などの様々なパラメータの最適化は、超音波処理および撹拌を用いて行った。超音波の効果を研究するために、サポニゼーションはまた、異なる条件下で35ºCで行われました, すなわち、攪拌, 超音波処理, 攪拌と超音波処理, そして100ºCで加熱.水性KOH/CTABを用いた異種植物油の異種液液相サポニゼーションは、超音波処理および撹拌の下で35ºCで有意に加速されたことが判明した。

高性能超音波装置

ヒールシャー超音波は、ラボ、パイロット、工業生産のための高性能超音波機器を供給します。堅牢で信頼性の高い超音波装置は、サポニファイドなどの様々な音響化学反応に使用されます。ヒールシャーのプローブ型超音波装置は、バッチおよびインラインモードで使用できます。すべての重要なプロセスパラメータ – 振幅、圧力、温度 – 正確に制御され、再生可能な結果を保障することができる。
ヒールシャーの産業ultrasonicatorsの新しいHDTシリーズのカラータッチディスプレイデジタルコントロールは自動的にプロセスパラメータを記録し、統合されたSDカードに保存します。事前設定とリモートブラウザコントロールは、超音波処理を非常にシンプルでユーザーフレンドリーにします。
多くの無化学反応では、一定の温度を維持する必要があるため、温度制御が重要です。ヒールシャーのデジタル超音波装置は熱カップルおよび温度制御と来る。ジャケットの流れセルは放熱を可能にする。
ヒールシャーの超音波機器の堅牢性はヘビーデューティでかつ厳しい環境で24/7の操作が可能になります。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量 流量 推奨デバイス
500mLの1〜 200mL /分で10 UP100H
2000mlの10〜 20 400mLの/分 Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ 04L /分の0.2 UIP2000hdT
100Lへ10 10L /分で2 UIP4000hdT
N.A。 10 100L /分 UIP16000
N.A。 大きな のクラスタ UIP16000

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ヒールシャー超音波は、音響化学用途のための高性能超音波装置を製造しています。

ラボからパイロットおよび工業規模に高出力超音波プロセッサ。

文学/参考文献

  • バトカンデ、B.S.サマント、シュリニワスD.(1998):超音波は、水性アルカリを使用して植物油の植物油の触媒PTC触媒を支援しました。超音波ソノケミストリー第5巻、第1号、1998年。7 -12
  • メルカンティリ、ローラ;セアムス、フランク・デイビス;ヒグソン、P.J.(2014):相触媒なしトリグリセリドのアルカリ加水分解(サポニゼーション)の超音波開始。界面活性剤と洗剤のジャーナル Vol.17, Isssue 1, 2014年1月.133 -141


知る価値のある事実

ソノケミストリー

パワー超音波は、反応を開始し、強化するために、合成および触媒(それぞれソノ合成およびソノ触媒とも呼ばれる)などの化学的プロセスに適用されます。有機合成における超音波照射の様々な用途は、工業生産のために深く調査され、開発されてきた。ソノケミカル処理は、著しく穏やかな条件下での目的の製品の反応、収量および選択性の速度を増加させることができます。これにより、超音波処理は、効果的で環境に優しい処理技術になります。超音波アシスト相転移触媒(PTC)は、無音状態での同じ反応と比較して、有機反応に対して劇的により効率的かつ効果的な方法であることが証明されています。例えば、超音波アシスト相転移触媒によって触媒されたカニザロ反応は、急激な変換をもたらす著しくスピードアップされる。もう一つの顕著な例は、触媒およびパワー超音波としてのKOHの存在下でのトリグリセリド(すなわち植物油、動物性脂肪)およびメタノールのエステル交換である。超音波エステル交換は、迅速な変換と非常に効率的な、経済的なプロセスで生産高品質のバイオディーゼルでの利回り。

超音波/音響キャビテーションは、リシスとして知られている細胞壁を開く非常に強烈な力を作成します(クリックすると拡大!

超音波抽出は、音響キャビテーションとその流体力学的せん断力に基づいています

鹸化

サポニゼーションは、石鹸を生成する化学反応を表します。サポニゼーションプロセスでは、植物油または動物性脂肪は脂肪酸塩に変換されます。 – 「石鹸」 – アルコールであるグリセロール。この反応は、水中のアルカリ塩基(例えば、NaOHまたはKOH)の溶液を必要とし、また反応を開始するために熱する。
サポニゼーションの反応ステップは以下の通りです。

  1. 水酸化物による脂肪酸エステルのヌクレオフィル攻撃
  2. グループの削除を残す
  3. デプロトネーション

サポニゼーション反応は、石鹸や潤滑剤を製造するために商業的に使用されます。
水酸化ナトリウムハード石鹸と水酸化カリウムソフト石鹸は、日常の洗浄に使用されますが、他の金属水酸化物を使用して製造された特別な石鹸もあります。例えば、リチウム石鹸やカルシウム石鹸は、潤滑グリースとして使用されます。また、 “複雑な石鹸” 金属石鹸の混合物から成っている。

加水分解

加水分解は、2つ以上の新しい物質を形成するために水と有機化学物質の反応を伴い、通常、水の添加による化学結合の切断を意味します。エステルは、水と塩基との反応によってカルボキシ酸とアルコールに戻すことができます。石鹸は、油脂のエステルの加水分解によって生成されます。

アルカリベース

アルカリ塩基反応物(ライズ)は、油脂のサポニゼーションに必要です。トリグリセリドは塩基と反応する – 水酸化ナトリウムまたはカリウム – グリセロールと脂肪酸塩を製造するために、いわゆる「石鹸」。水酸化カリウムは、式KOHを有する無機化合物であり、一般に苛性カリと呼ばれる。水酸化ナトリウム(NaOH)は、もう一つの原型的な強塩基である。水酸化ナトリウムを使用すると、硬い石鹸が生成され、水酸化カリウムを使用すると、柔らかい石鹸が生成されます。

反応剤と試薬

反応物は、化学反応で使い古されたり消費されたりする物質です。試薬と比較して、より多くの量で反応剤が必要です。試薬は、反応を開始するために使用される物質であり、反応をサポートし、反応で消費される物質であり、反応で消費されない触媒とは対照的に。