Сапонификација – Процес прављења сапуна помоћу ултразвука

Сапонификација је хемијски процес прављења сапуна. То је реакција у којој сирови материјал масти или уља (триглицериди) реагују са алкалним реактантом како би се формирао сапун. Ултразвучна обрада побољшава катализу фазног трансфера што резултира повећаном брзином реакције, потпунијом конверзијом и избегава прекомерну употребу базних реагенаса као што су калијум хидроксид (КОХ) или натријум хидроксид (НаОХ). Ултразвучно покренута алкална хидролиза може се лако применити у комерцијалној производњи сапуна. Ултразвучни реактори за сапонификацију дају већи учинак за краће време без употребе било каквог катализатора или смањења количине коришћеног катализатора.

Ултразвучно промовисано сапонификација

Студије случаја ултразвучног сапонификације

Разне истраживачке студије су показале да соникација промовише сапонификацију триглицерида у сапун. Ултразвучно сапонификација убрзава и повећава конверзију уз уштеду или избегавање употребе катализатора. Ово чини ултразвучну сапонификацију високо ефикасним производним методом.

Ултразвучно иницирање алкалне хидролизе триглицерида (сапонификација) без фазног катализатора

Мерцантили и др. (2013) проучавали су ефекте ултразвучне обраде на алкалну хидролизу триглицерида, познату као сапонификација. Користили су соникацију да иницирају алкалну хидролизу сунцокретовог уља. Као алкална база коришћен је калијум хидроксид (КОХ). Показало се да је ултразвук ефикасан као извор енергије за иницирање и покретање реакције, да се висок принос реакције постиже за само 15 минута укупне примене енергије док се ради на температури околине и да се током рада не стварају нуспроизводи који се могу детектовати. реакција. Поређење ултразвучне купке и ултрасонокатора типа сонде показује да је ултразвучна сонда супериорна техника. Студија показује да ултразвучно сапонификација даје добру конверзију без потребе за вишком алкалне или фазне катализе.

Алкална хидролиза триацилглицерола

Ултразвучно промовисана реакција преноса фазе за сапонификацију

Бхаткханде и др. (1998) су показали да соникација биљних уља као што је сојино уље може бити ефикасно сапонификована коришћењем воденог КОХ и различитих ПТЦ на собној температури. Степен сапонификације је проучаван користећи вредност сапонификације као референцу. Оптимизације различитих параметара као што су време, избор катализатора фазног трансфера, количина коришћеног катализатора, количина КОХ и количина воде су спроведене коришћењем соникације и мешања. Да би се проучавао ефекат ултразвука, сапонификација је такође спроведена на 35ºЦ под различитим условима, односно мешањем, соникацијом, мешањем и соникацијом, и загревањем на 100ºЦ. Утврђено је да је хетерогена течна-течна фаза сапонификације различитих биљних уља коришћењем воденог КОХ/ЦТАБ значајно убрзана на 35ºЦ под соникацијом и мешањем.

Ултрасоникатори високих перформанси

Хиелсцхер Ултрасоницс снабдева ултразвучну опрему високих перформанси за лабораторијску, пилотску и индустријску производњу. Робусни и поуздани ултрасоникатори се користе за различите сонохемијске реакције као што је сапонификација. Хиелсцхер-ови ултрасоникатори типа сонде могу се користити у пакетном и инлине режиму. Сви важни параметри процеса – амплитуда, притисак, температура – могу се прецизно контролисати и осигурати поновљиве резултате.
Дигитална контрола аутоматски снима параметре процеса и чува их на интегрисаној СД картици. Предподешавања и даљинска контрола претраживача чине процес ултразвука веома једноставним и лаким за коришћење.
За многе сонохемијске реакције мора се одржавати одређена температура, тако да је контрола температуре важна. Хиелсцхер-ови дигитални ултрасоникатори долазе са термо-паром и контролом температуре. Проточна ћелија са омотачем омогућава дисипацију топлоте.
Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:

• Бхаткханде, БС; Самант, Схринивас Д. (1998): Уз помоћ ултразвука ПТЦ катализована сапонификација биљних уља коришћењем водене алкалије. Ултрасоницс Соноцхемистри Вол. 5, број 1, 1998. 7-12.
• Мерцантили, Лаура; Сеамус, Френк Дејвис; Хигсон, ПЈ (2014): Ултразвучно покретање алкалне хидролизе триглицерида (сапонификација) без фазне катализе. Јоурнал оф Сурфацтант анд Детергентс Вол. 17, број 1, јануар 2014. 133-141.

Чињенице које вреди знати

Соноцхемистри

Снажни ултразвук се примењује на хемијске процесе као што су синтеза и катализа (такође назване соно-синтеза и соно-катализа, респективно) да би се покренула и интензивирала реакција. Различите примене ултразвучног зрачења у органској синтези су детаљно истражене и развијене за индустријску производњу. Сонохемијски третмани могу повећати брзину реакције, принос и селективност жељених производа под знатно блажим условима. Ово чини ултразвучни третман ефикасном и еколошком техником обраде. Ултразвучно потпомогнута катализа фазног трансфера (ПТЦ) је доказано драстично ефикаснија и ефикаснија метода за органске реакције у поређењу са истом реакцијом у условима тишине. На пример, Цаннизарро реакција катализована катализом фазног трансфера уз помоћ ултразвука је значајно убрзана што резултира брзом конверзијом. Други истакнути пример је трансестерификација триглицерида (тј. биљна уља, животињске масти) и метанола у присуству КОХ као катализатора и ултразвука. Ултразвучна трансестерификација даје висококвалитетни биодизел произведен у брзој конверзији и веома ефикасном, економичном процесу.

Ултразвучна екстракција се заснива на акустичној кавитацији и њеним хидродинамичким смичним силама

Сапонификација

Сапонификација описује хемијску реакцију која производи сапун. У процесу сапонификације, биљна уља или животињске масти се претварају у соли масних киселина – сапун" – и глицерол, који је алкохол. Реакција захтева раствор алкалне базе (нпр. НаОХ или КОХ) у води и такође загревање да би се реакција покренула.
Кораци реакције сапонификације су следећи:

1. Нуклеофилни напад естара масних киселина хидроксидом
2. Уклањање групе
3. Депротонација

Реакција сапонификације се комерцијално користи за производњу сапуна и мазива.
Док се тврди сапун натријум хидроксид и меки сапун калијум хидроксида користе за свакодневно чишћење, постоје и специјални сапуни који се производе коришћењем других металних хидроксида. На пример, литијумски сапуни и калцијумски сапуни се користе као масти за подмазивање. Постоје “сложени сапуни” који се састоји од мешавине металних сапуна.

хидролиза

Хидролиза укључује реакцију органске хемикалије са водом да би се формирале две или више нових супстанци и обично значи цепање хемијских веза додавањем воде. Естри се могу поново одцепити у карбоксилну киселину и алкохол реакцијом са водом и базом. Сапун се производи хидролизом естара масти или уља.

Алкална база

Реактанти алкалне базе (лужине) су потребни за сапонификацију уља и масти. Триглицериди реагују са базом – натријум или калијум хидроксид – да би се произвео глицерол и со масних киселина, такозвани „сапун“. Калијум хидроксид је неорганско једињење са формулом КОХ и обично се назива каустична поташа. Натријум хидроксид (НаОХ) је још једна прототипична јака база. Када се користи натријум хидроксид, производи се тврди сапун, док употреба калијум хидроксида доводи до меког сапуна.

Реактант против реагенса

Реактант је супстанца која се троши или троши у хемијској реакцији. У поређењу са реагенсом, реактант је потребан у већим количинама. Реагенс је супстанца која се користи за покретање реакције, за подршку реакцији и која се троши у реакцији, за разлику од катализатора који се не троше у реакцији.

Сапонификација – Често постављана питања

• Шта је процес сапонификације? Сапонификација је хемијски процес где масти или уља реагују са алкалијом (обично натријум хидроксидом) да би се произвео сапун и глицерол. Ова реакција укључује хидролизу триглицерида у соли масних киселина и глицерол.
• Која врста реакције је сапонификација? Сапонификација је врста реакције хидролизе где се естарске везе у мастима или уљима разлажу алкалијом.
• Зашто се то зове сапонификација? Име је добио по свом крајњем производу, сапуну, и његовој способности да ствара сапун хидролизом естарских веза у триглицеридима.
• Која је сврха сапонификације? Примарна сврха је производња сапуна, сурфактанта који се широко користи за чишћење и прање.
• Да ли је сапонификација хидролиза? Да, сапонификација је специфична врста хидролизе која укључује разлагање масти или уља помоћу алкалија у глицерол и соли масних киселина (сапун).
• Који је механизам сапонификације? Укључује нуклеофилни напад хидроксидних јона на карбонил угљеник естарске везе у триглицеридима, што доводи до стварања алкохола (глицерола) и сапуна.
• Зашто је мешање важно за сапонификацију? Ефикасно мешање обезбеђује темељан контакт између реактаната, промовишући потпунију и равномернију реакцију, кључну за постизање оптималних приноса. Хиелсцхер ултразвучни миксери могу побољшати овај процес кроз интензивну кавитацију и силе смицања.
• Шта је пример сапонификације? Мешање натријум хидроксида са кокосовим уљем у присуству Хиелсцхер ултразвучног реактора за производњу сапуна и глицерола представља пример сапонификације.
• Шта је главни производ сапонификације? Главни производи су сапун (натријумове или калијумове соли масних киселина) и глицерол.
• Зашто је важна вредност сапонификације? Вредност сапонификације указује на количину алкалија која је потребна за сапонификовање одређене количине масти или уља, помажући у одређивању молекулске тежине масних киселина које садржи.
• Да ли је сапонификација реверзибилна? У типичним условима, сапонификација није реверзибилна због стабилне природе формираног сапуна.
• Шта је супротно од сапонификације? Естерификација, где вода и алкохоли реагују са карбоксилним киселинама дајући естре и воду, је обрнут процес.
• Да ли сапонификација захтева топлоту? Иако није потребна, топлота може убрзати процес сапонификације повећањем молекуларног кретања и брзине реакције.
• Да ли је сапонификација егзотермна или ендотермна? Сапонификација је егзотермна реакција, која ослобађа топлоту док се одвија.
• Да ли је сапонификација базична или кисела? То је основна реакција, јер укључује дејство базе (алкалије) на естар (маст/уље).
• Како зауставити сапонификацију? Додавање киселине за неутрализацију алкалије зауставља реакцију, ефективно заустављајући процес сапонификације.
• Шта се дешава након сапонификације? Након потпуне реакције, смеша се обично састоји од сапуна и глицерола, који се могу пречистити или даље обрадити у зависности од намераване употребе.
• Да ли је сапонификација природна? Да, до природног сапонификације може доћи када маст дође у контакт са земноалкалним металима у одређеним геолошким окружењима или када су стари народи мешали животињске масти са пепелом у традиционалним методама прављења сапуна.
• Зашто се маслиново уље користи у сапонификацији? Маслиново уље је омиљено у сапонификацији због богатог садржаја олеинске киселине, која даје благи, хидратантни сапун са добрим својствима чишћења и стабилном пеном.
• Како претворити маст у сапун? Масти се претварају у сапун сапонификацијом загревањем са јаким раствором алкалије, обично натријум хидроксидом, који разлаже маст у соли масних киселина (сапун) и глицерол.
• Које уље има високу вредност сапонификације? Кокосово уље има високу вредност сапонификације, што указује на већи удео мањих молекула масних киселина, што га чини веома реактивним са алкалијама за производњу сапуна.
• Шта се дешава са уљима током сапонификације? Током сапонификације, уља се хидролизују од стране алкалија у глицерол и соли масних киселина, при чему ове последње формирају сапун.
• Која је најбоља маст за сапун? Лој (говеђа маст) и кокосово уље сматрају се једним од најбољих масти за прављење сапуна због својих својстава пене и стврдњавања у финалном производу сапуна.
• Како сапонификовати уља без лужине? Сапонификујућа уља без лужине нису могућа за традиционално прављење сапуна; међутим, средства за чишћење налик сапуну могу се направити коришћењем сурфактаната и емулгатора уместо сапонификације на бази лужине.