Verzeping – Zeepbereiding met Ultrasoonprocédé
Verzeping is het chemische proces van zeep maken. Het is de reactie waarbij de grondstof van vetten of oliën (triglyceriden) reageren met een alkalireagens om zeep te vormen. Ultrasoonbehandeling verbetert de fase-overdrachtskatalyse, wat resulteert in een hogere reactiesnelheid, een vollediger omzetting en een vermijding van het overmatig gebruik van basische reagentia zoals kaliumhydroxide (KOH) of natriumhydroxide (NaOH). De ultrasoon geïnitieerde alkalische hydrolyse kan gemakkelijk worden toegepast bij de commerciële zeepproductie. Ultrasone reactoren voor verzeping produceren een hoger rendement in kortere tijd zonder gebruik van enige katalysator of vermindering van de gebruikte hoeveelheden katalysator.
Ultrasonically Promotie van de Verzeping
- snellere Reactie
- Hogere conversie
- Geen overmatig gebruik van basisreagentia
- Geen overmatig gebruik van katalysator
- Meer volledige reactie
- groen proces
Casestudies van ultrasone verzeping
Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat sonificatie de verzeping van triglyceriden tot zeep bevordert. Ultrasone verzeping versnelt en verhoogt de conversie en bespaart of vermijdt het gebruik van een katalysator. Dit maakt ultrasone verzeping tot een zeer efficiënte productiemethode.
Ultrasone initiatie van de alkalische hydrolyse van triglyceriden (verzeping) zonder fasekatalysator
Mercantili et al. (2013) bestudeerden de effecten van ultrasone trillingen op de alkalische hydrolyse van triglyceriden, bekend als verzeping. Ze gebruikten sonatie om de alkalische hydrolyse van zonnebloemolie op gang te brengen. Kaliumhydroxide (KOH) werd gebruikt als alkalibasis. Er werd aangetoond dat ultrasoon geluid effectief is als energiebron om de reactie op gang te brengen en aan te drijven, dat een hoog reactierendement haalbaar is in slechts 15 min. van het totale vermogensaanbod tijdens het werken bij omgevingstemperatuur en dat er geen detecteerbare bijproducten worden gegenereerd tijdens de reactie. De vergelijking van een ultrasoon bad en een sonde-type ultrasonocator toont aan dat de ultrasone sonde de superieure techniek is. De studie toont aan dat ultrasone verzeping een goede conversie oplevert zonder dat er een overmaat aan alkali- of fasekatalyse nodig is.
Alkalische hydrolyse van triacylglycerol
UIP2000hdT (2kW) ultrasone tankreactor voor verzeping....
- Ultrasoon is de oorzaak van een snellere verzepingsreactie en van een meer volledige conversie.
- Verzeping door middel van ultrasoonbehandeling is een veel gebruikt chemisch proces om zeep te produceren uit oliën of vetten en een basis.
- Ultrasonisch geassisteerde verzeping vermijdt het overmatig gebruik van katalysatoren en verbetert de algemene energie-efficiëntie.
Ultrasonically Promoted Phase Transfer Reactie voor verzuring
Bhatkhande et al. (1998) toonden aan dat de sonificatie van plantaardige oliën zoals sojaolie efficiënt kan worden verzeept met behulp van waterige KOH en verschillende PTC's bij kamertemperatuur. De mate van verzeping werd bestudeerd met behulp van de verzepingswaarde als referentie. Optimalisaties van verschillende parameters zoals tijd, selectie van fase transfer katalysatoren, hoeveelheid gebruikte katalysator, hoeveelheid gebruikte katalysator, hoeveelheid KOH en hoeveelheid water werden uitgevoerd door middel van sonificatie en roeren. Om het effect van ultrageluid te bestuderen, werd de verzeping ook uitgevoerd bij 35 ºC onder verschillende omstandigheden, namelijk roeren, soneren, roeren, roeren en geluidsgolven, en verhitten bij 100 ºC. Er werd vastgesteld dat de heterogene vloeistof-vloeistoffase verzeping van verschillende plantaardige oliën met behulp van waterige KOH/CTAB aanzienlijk werd versneld bij 35ºC onder sonering en roeren.
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Hoogwaardige ultrasoonapparatuur met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige ultrasone apparatuur voor laboratorium-, pilot- en industriële productie. De robuuste en betrouwbare ultrasoonapparaten worden gebruikt voor diverse sonochemische reacties zoals verzeping. Hielscher's ultrasone ultrasoonapparatuur van het sonde-type kan zowel in batch- als inline modus worden gebruikt. Alle belangrijke procesparameters – amplitude, druk, temperatuur – kan nauwkeurig worden gecontroleerd en zorgt voor reproduceerbare resultaten.
De digitale besturing registreert automatisch de procesparameters en slaat ze op de geïntegreerde SD-kaart op. Vooraf ingestelde instellingen en browserbesturing op afstand maken het geluidsproces zeer eenvoudig en gebruiksvriendelijk.
Voor veel sonochemische reacties moet een bepaalde temperatuur worden aangehouden, dus is temperatuurbeheersing belangrijk. Hielscher's digitale ultrasoonapparatuur wordt geleverd met een thermokoppel en temperatuurregeling. De flowcel met mantel zorgt voor warmteafvoer.
De robuustheid van ultrasone apparatuur Hielscher's zorgt voor 24/7 gebruik in zware en in veeleisende omgevingen.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Bhatkhande, B.S.; Samant, Shriniwas D. (1998): Echografie geassisteerde PTC gekatalyseerde verzeping van plantaardige oliën met behulp van waterige alkali. Ultrasone Sonochemie deel 5, nummer 1, 1998. 7-12.
- Mercantili, Laura; Séamus, Frank Davis; Higson, P.J. (2014): Ultrasone initiatie van de alkalische hydrolyse van triglyceriden (verzeping) zonder fasekatalyse. Tijdschrift van Oppervlakteactieve stoffen en Wasmiddelen Deel 17, Uitgave 1, januari 2014. 133-141.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
sonochemistry
Power ultrasound wordt toegepast op chemische processen zoals synthese en katalyse (ook wel sonosynthese en sonokatalyse genoemd) om de reactie in gang te zetten en te intensiveren. Verschillende toepassingen van ultrasone bestraling in organische synthese zijn diepgaand onderzocht en ontwikkeld voor industriële productie. Sonochemische behandelingen kunnen de reactiesnelheid, het rendement en de selectiviteit van de gewenste producten verhogen onder significant mildere omstandigheden. Dit maakt de ultrasone behandeling tot een effectieve en milieuvriendelijke verwerkingstechniek. Ultrasoon geassisteerde faseovergangskatalyse (PTC) is bewezen een drastisch efficiëntere en effectievere methode te zijn voor organische reacties in vergelijking met dezelfde reactie bij stilzwijgende toestand. Zo wordt bijvoorbeeld de Cannizarro reactie gekatalyseerd door een ultrasoon geassisteerde faseovergangskatalyse aanzienlijk versneld, wat resulteert in een snelle conversie. Een ander prominent voorbeeld is de transesterificatie van triglyceriden (d.w.z. plantaardige oliën, dierlijke vetten) en methanol in aanwezigheid van KOH als katalysator en power ultrasound. De ultrasone transesterificatie levert biodiesel van hoge kwaliteit op die snel wordt omgezet in een zeer efficiënt en economisch proces.
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de hydrodynamische afschuifkrachten.
Verzeping
Verzeping beschrijft de chemische reactie die zeep produceert. Bij de verzeping worden plantaardige oliën of dierlijke vetten omgezet in zouten van vetzuren. – de "zeep" – en glycerol, dat is een alcohol. De reactie vereist een oplossing van een alkalibasis (bv. NaOH of KOH) in water en ook warmte om de reactie te starten.
De reactiestappen van verzeping zijn de volgende:
- Nucleofiele aantasting van de vetzuuresters door de hydroxide van de vetzuuresters
- Groepsverwijdering verlaten
- Deprotonatie
De verzepingsreactie wordt commercieel gebruikt voor de productie van zepen en smeermiddelen.
Terwijl natriumhydroxide harde zeep en kaliumhydroxide zachte zeep worden gebruikt voor de dagelijkse reiniging, worden er ook speciale zepen geproduceerd met behulp van andere metaalhydroxiden. Zo worden bijvoorbeeld lithium- en calciumzepen als smeervet gebruikt. Er zijn ook “complexe zepen” bestaande uit een mengsel van metalen zepen.
hydrolyse
Hydrolyse is de reactie van een organische chemische stof met water om twee of meer nieuwe stoffen te vormen en betekent meestal de splitsing van chemische bindingen door toevoeging van water. Esters kunnen worden gesplitst in een carboxylzuur en een alcohol door te reageren met water en een base. Zeep wordt geproduceerd door de hydrolyse van de esters van vet of olie.
Alkalische Basis
Alkalische basisreactanten (logen) zijn nodig voor de verzeping van oliën en vetten. De triglyceriden worden gereageerd met een base – natrium- of kaliumhydroxide – om glycerol en een vetzuurzout, de zogenaamde "zeep", te produceren. Kaliumhydroxide is een anorganische verbinding met de formule KOH, en wordt meestal bijtende kaliloog genoemd. Natriumhydroxide (NaOH) is een andere prototypische sterke basis. Bij gebruik van natriumhydroxide wordt een harde zeep geproduceerd, terwijl het gebruik van kaliumhydroxide resulteert in een zachte zeep.
Reactant vs. reagens
Een reactant is een stof die wordt verbruikt of verbruikt bij een chemische reactie. In vergelijking met een reagens is een reactant in grotere hoeveelheden nodig. Een reagens is een stof die gebruikt wordt om een reactie op gang te brengen, om de reactie te ondersteunen en wordt verbruikt in een reactie, in tegenstelling tot katalysatoren die niet in een reactie worden verbruikt.