Saponificação – Processo de fabricação de sabão com ultrassônicos
Saponificação é o processo químico da fabricação de sabão. É a reação em que a matéria-prima de gorduras ou óleos (triglicérides) reage com um reagente alcalino a fim de formar sabão. A ultrassonização melhora a catalise de transferência de fase, resultando em aumento da velocidade de reação, conversão mais completa e evita o uso excessivo de reagentes de base, como hidróxido de potássio (KOH) ou hidróxido de sódio (NaOH). A hidrólise alcalina ultrasonicamente iniciada pode ser facilmente implementada na fabricação de sabão comercial. Reatores ultrassônicos para saponificação produzem maior produção em menor tempo sem usar nenhum catalisador ou reduzir as quantidades de catalisador usado.
Saponificação ultrassonicamente promovida
- Reação mais rápida
- Maior conversão
- Nenhum uso excessivo de reagentes de base
- Nenhum uso excessivo de catalisador
- Reação mais completa
- processo de verde
Estudos de caso da saponificação ultra-sônica
Vários estudos de pesquisa mostraram que sonication promove a saponificação de triglicérides em sabão. A saponificação ultra-sônica acelera e aumenta a conversão enquanto economiza ou evita o uso de catalisador. Isso torna a saponificação ultra-sônica um método de produção altamente eficiente.
Iniciação ultra-sônica da hidrólise alcalina de triglicérides (saponificação) sem catalisador de fase
Mercantili et al. (2013) estudaram os efeitos do ultrasonication na hidrólise alcalina de triglicerídeos, conhecido como saponificação. Eles usaram sonication para iniciar a hidrólise alcalina de óleo de girassol. O hidróxido de potássio (KOH) foi utilizado como base alcalina. Mostrou-se que o ultra-som é eficaz como uma fonte de energia para iniciar e conduzir a reação, que um rendimento elevado da reação é realizável em somente 15 minutos da aplicação total do poder ao trabalhar na temperatura ambiental, e que nenhum por ‐ produto detectável é gerado durante a reação. A comparação de um banho ultra-sônico e um ultrasonocator sonda-tipo mostra a sonda ultra-sônica para ser a técnica superior. O estudo demonstra que o saponificação ultra-sônico rende em uma boa conversão sem a necessidade para a catálise adicional do alcalóide ou da transferência de fase.
Hidrólise alcalina de triacilglicerol
Reator de tanque ultrassônico UIP2000hdT (2kW) para saponificação
- A ultrassonação resulta em uma reação de saponificação mais rápida e em uma conversão mais completa.
- A saponificação por ultrassônica é um processo químico amplamente utilizado para produzir sabão a partir de óleos ou gorduras e uma base.
- A saponificação ultrasonicamente assistida evita o uso excessivo de catalisador melhora a eficiência energética global
Reação de transferência de fase ultrassonicamente promovida para saponificação
Bhatkhande et al. (1998) mostraram que a sonicação de óleos vegetais como o óleo de soja poderia ser eficientemente saponificada usando KOH aquoso e diferentes PTCs à temperatura ambiente. A extensão da saponificação foi estudada utilizando-se o valor de saponificação como referência. Otimizações de vários parâmetros como tempo, seleção de catalisadores de transferência de fase, quantidade de catalisador usado, quantidade de KOH e quantidade de água foram realizadas usando sonicação e agitação. Para estudar o efeito da ultrassonografia, a saponificação também foi realizada a 35 º C em diferentes condições, nomeadamente agitação, sonicação, agitação e sonicação, e aquecimento a 100 º C. Verificou-se que a saponificação da fase líquida-líquida heterogênea de diferentes óleos vegetais utilizando KOH/CTAB aquoso foi significativamente acelerada a 35 º C sonicação e agitação.
Contate-Nos! / Pergunte-nos!
Ultrasonicators de alto desempenho
Hielscher ultrasonics fornece equipamentos ultra-sônicos de alto desempenho para a produção de laboratório, piloto e industrial. Os ultrasonicators robustos e de confiança são usados para várias reações sonoquímica tais como o saponification. Hielscher sonda-tipo ultrasonicators pode ser usado em lote e em modo inline. Todos os parâmetros importantes do processo – amplitude, pressão, temperatura – pode ser controlada com precisão e garantir resultados reprodutíveis.
O controle digital registra automaticamente os parâmetros do processo e os armazena no cartão SD integrado. Pré-configurações e controle remoto do navegador fazer o processo sonication muito simples e fácil de usar.
Para muitas reações sonoquímicas uma determinada temperatura deve ser mantida, assim que o controle de temperatura é importante. Ultrasonicators digitais Hielscher vêm com um termo-casal e controle de temperatura. A célula de fluxo Jacketed permite a dissipação de calor.
A robustez do equipamento de ultra-sons de Hielscher permite a operação 24/7 de serviço pesado e em ambientes exigentes.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
| Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
| n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
| n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
Processadores ultra-sônicos de alta potência do laboratório à escala piloto e industrial.
Literatura / Referências
- Bhatkhande, B.S.; Samant, Shriniwas D. (1998): ultra-som assistido PTC catalisou saponificação de óleos vegetais usando álcali aquoso. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 5, edição 1, 1998. 7-12.
- Gomes, Ana Maria; Silva, José Francisco de; Higson, P. J. (2014): iniciação ultra-sônica da hidrólise alcalina de triglicérides (saponificação) sem catálise de fase. Journal of surfactant and detergentes Vol. 17, isssue 1, Jan 2014. 133-141.
Fatos, vale a pena conhecer
sonoquímica
O ultrassom de energia é aplicado a processos químicos como a síntese e a catálise (também chamada sono-síntese e sono-catálise, respectivamente) para iniciar e intensificar a reação. Várias aplicações de irradiação ultrassônica em síntese orgânica foram aprofundadas e desenvolvidas para a produção industrial. Tratamentos sonoquímicos podem aumentar a taxa de reação, rendimento e seletividade dos produtos desejados em condições significativamente mais brandas. Isso torna o tratamento ultrassônico uma técnica de processamento eficaz e ambientalmente correta. A catálise de transferência de fase ultrassonicamente assistida (PTC) é comprovadamente um método drasticamente mais eficiente e eficaz para reações orgânicas em comparação com a mesma reação em condição de silêncio. Por exemplo, a reação de Cannizarro catalisada por uma catálise de transferência de fase assistida ultrassonicamente é significativamente acelerada resultando em uma conversão rápida. Outro exemplo proeminente é a transesterificação de triglicérides (ou seja, óleos vegetais, gorduras animais) e metanol na presença de KOH como catalisador e ultrassom de potência. A transesterificação ultrassônica produz em biodiesel de alta qualidade produzido em uma conversão rápida e um processo econômico muito eficiente.
A extração ultra-sônica é baseada em cavitação acústica e suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas
Saponificação
A saponificação descreve a reação química que produz sabão. No processo de saponificação, óleos vegetais ou gorduras animais são convertidos em sais de ácidos graxos – o "sabão" – e glicerol, que é um álcool. A reação exige uma solução de uma base do alcalóide (por exemplo, NaOH ou KOH) na água e igualmente calor para iniciar a reação.
As etapas de reação da saponificação são as seguintes:
- Ataque nucleofílico dos ésteres de ácidos graxos pelo hidróxido
- Deixando a remoção do grupo
- Deprotonação
A reação de saponificação é usada comercialmente para produzir sabonetes e lubrificantes.
Quando o sabão duro do hidróxido de sódio e o sabão macio do hidróxido de potássio forem usados para a limpeza diária, há também uns sabonetes especiais produzidos usando outros hydroxides do metal. Por exemplo, sabonetes de lítio e sabonetes de cálcio são usados como Graxas lubrificantes. Há também “sabonetes complexos” composto por uma mistura de sabonetes metálicos.
hidrólise
A hidrólise envolve a reacção de um produto químico orgânico com água para formar duas ou mais substâncias novas e geralmente significa a clivagem de ligações químicas pela adição de água. Os ésteres podem ser clivados de volta em um ácido carboxílico e um álcool por reação com água e uma base. O sabão é produzido pela hidrólise dos ésteres de gordura ou óleo.
Base alcalina
Os reagentes alcalinos de base (lyes) são necessários para a saponificação de óleos e gorduras. Os triglicerídeos reagem com uma base – hidróxido de sódio ou potássio – a fim de produzir glicerol e um sal de ácidos graxos, o chamado "sabão". O hidróxido de potássio é um composto inorgânico com a fórmula KOH, e é comumente chamado de potassa cáustica. O hidróxido de sódio (NaOH) é outra base forte prototípica. Quando o hidróxido de sódio é usado, um sabão duro é produzido, enquanto o uso de hidróxido de potássio resulta em um sabão mole.
Reagente reactant vs
Um reagente é uma substância que é usada para cima ou consumida em uma reação química. Em comparação com um reagente, um reagente é exigido em quantidades maiores. Um reagente é uma substância que é usada para iniciar uma reação, para suportar a reação e é consumida em uma reação, em contrastes com catalisadores que não são consumidos em uma reação.