Омилення – Процес миловаріння за допомогою ультразвуку

Омилення - це хімічний процес миловаріння. Це реакція, в якій сировина жирів або масел (тригліцериди) реагує з лужним реагентом з утворенням мила. Ультразвук покращує каталіз переносу фази, що призводить до збільшення швидкості реакції, більш повного перетворення та дозволяє уникнути надмірного використання основних реагентів, таких як гідроксид калію (KOH) або гідроксид натрію (NaOH). Лужний гідроліз, ініційований ультразвуком, може бути легко реалізований у комерційному виробництві мила. Ультразвукові реактори для омилення виробляють більш високу продуктивність за більш короткий час без використання будь-якого каталізатора або зменшення кількості використовуваного каталізатора.

Омилення за допомогою ультразвуку

Приклади ультразвукової омилення

Різні дослідження показали, що ультразвукове дослідження сприяє омилюванню тригліцеридів в мило. Ультразвукове омилення прискорює і збільшує конверсію, зберігаючи або уникаючи використання каталізатора. Це робить ультразвукове омилення високоефективним методом виробництва.

Ультразвукова ініціація лужного гідролізу тригліцеридів (омилення) без фазового каталізатора

Mercantili et al. (2013) вивчали вплив ультразвуку на лужний гідроліз тригліцеридів, відомий як омилення. Вони використовували ультразвук, щоб ініціювати лужний гідроліз соняшникової олії. В якості лужної основи використовувався гідроксид калію (KOH). Було показано, що ультразвук ефективний як джерело живлення для ініціації та приводу реакції, що високий вихід реакції досягається лише за 15 хв загального споживання енергії при роботі при температурі навколишнього середовища, і що під час реакції не утворюється виявлених побічних продуктів. Порівняння ультразвукової ванни та ультрасонокатора зондового типу показує, що ультразвуковий зонд є найкращою технікою. Дослідження демонструє, що ультразвукове омилення дає хороше перетворення без необхідності надлишку лугу або каталізу з фазовим переносом.

Лужний гідроліз триацилгліцерину

Ультразвукова реакція перенесення фаз для омилення

Bhatkhande et al. (1998) показали, що ультразвукування рослинних олій, таких як соєва олія, може бути ефективно омилене за допомогою водного KOH та різних PTC при кімнатній температурі. Ступінь омилення вивчали за допомогою значення омилення як орієнтир. Оптимізація різних параметрів, таких як час, вибір каталізаторів фазопереносу, кількість використовуваного каталізатора, кількість КОН і кількість води, проводилася за допомогою звукового звуку і перемішування. Для вивчення дії ультразвуку також проводили омилення при 35ºC в різних умовах, а саме перемішування, ультразвукове дослідження, перемішування і ультразвук, нагрівання при 100ºC. Встановлено, що гетерогенне омилення рідко-рідкої фази різних рослинних олій за допомогою водного КОН/КТАБ значно прискорювалося при 35ºС при ультразвуковому дослідженні та перемішуванні.

Високоефективні ультразвукові апарати

Hielscher Ultrasonics поставляє високопродуктивне ультразвукове обладнання для лабораторного, дослідного та промислового виробництва. Міцні та надійні ультразвукові апарати використовуються для різних сонохімічних реакцій, таких як омилення. Ультразвукові апарати зондового типу Hielscher можуть використовуватися в пакетному і вбудованому режимі. Всі важливі параметри процесу – амплітуда, тиск, температура – можуть бути точно контрольовані та забезпечувати відтворювані результати.
Цифровий пульт управління автоматично записує параметри процесу і зберігає їх на вбудованій SD-карті. Попередні налаштування та віддалене керування браузером роблять процес ультразвуку дуже простим та зручним для користувача.
Для багатьох сонохімічних реакцій необхідно підтримувати певну температуру, тому контроль температури важливий. Цифрові ультразвукові апарати Hielscher оснащені термопарою і регулятором температури. Проточна комірка з сорочкою забезпечує розсіювання тепла.
Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах і в складних умовах.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:

• Бхаткханде, Б.С.; Самант, Шрінівас Д. (1998): Ультразвуковий PTC каталізував омилення рослинних олій за допомогою водного лугу. Ультразвукова сонохімія Том 5, випуск 1, 1998. 7-12.
• Меркантилі, Лаура; Сеамус, Френк Девіс; Хігсон, П. Дж. (2014): Ультразвукова ініціація лужного гідролізу тригліцеридів (омилення) без фазового каталізу. Журнал поверхнево-активних речовин і миючих засобів Том 17, випуск 1, січень 2014 р. 133-141.

Факти, які варто знати

Сонохімія

Енергетичний ультразвук застосовується до хімічних процесів, таких як синтез і каталіз (також званий соносинтезом і соно-каталізом відповідно) з метою ініціації та посилення реакції. Для промислового виробництва глибоко досліджені і розроблені різні сфери застосування ультразвукового опромінення в органічному синтезі. Сонохімічна обробка може збільшити швидкість реакції, вихід і селективність бажаних продуктів при значно м'якших умовах. Це робить ультразвукову обробку ефективним і екологічно чистим методом обробки. Доведено, що каталіз з ультразвуковим переносом фази (PTC) є значно ефективнішим і результативнішим методом органічних реакцій у порівнянні з тією ж реакцією в умовах мовчання. Наприклад, реакція Каннізарро, що каталізується каталізом фазового перенесення за допомогою ультразвуку, значно прискорюється, що призводить до швидкого перетворення. Іншим яскравим прикладом є переетерифікація тригліцеридів (тобто рослинних олій, тваринних жирів) та метанолу в присутності KOH як каталізатора та енергетичного ультразвуку. Ультразвукова переетерифікація дає високоякісний біодизель, вироблений у швидкому перетворенні та дуже ефективному, економічному процесі.

Ультразвукова екстракція заснована на акустичній кавітації та її гідродинамічних силах зсуву

Омилення

Омилення описує хімічну реакцію, в результаті якої утворюється мило. У процесі омилення рослинні олії або тваринні жири перетворюються на солі жирних кислот – «Мило» – і гліцерин, який є спиртом. Для реакції потрібен розчин лужної основи (наприклад, NaOH або KOH) у воді, а також тепло для ініціації реакції.
Етапи реакції омилення наступні:

1. Нуклеофільна атака ефірів жирних кислот гідроксидом
2. Виїзд з групи видалення
3. Депротонування

Реакція омилення використовується в комерційних цілях для виробництва мила і мастил.
У той час як тверде мило гідроксид натрію та м'яке мило гідроксид калію використовуються для щоденного прибирання, існують також спеціальні мила, виготовлені з використанням інших гідроксидів металів. Наприклад, літієве мило та кальцієве мило використовуються як мастильні мастила. Також є “складні мила” що складається з суміші металевих мил.

Гідролізу

Гідроліз включає реакцію органічної хімічної речовини з водою з утворенням двох або більше нових речовин і зазвичай означає розщеплення хімічних зв'язків шляхом додавання води. Ефіри можуть розщеплюватися назад на карбонову кислоту і спирт шляхом реакції з водою і підставою. Мило виробляється шляхом гідролізу ефірів жиру або масла.

Лужна основа

Реагенти лужної основи (луги) необхідні для омилення масел і жирів. Тригліцериди вступають в реакцію з основою – гідроксид натрію або калію – Для того щоб виробляти гліцерин і сіль жирних кислот, так зване «мило». Гідроксид калію є неорганічною сполукою з формулою KOH, і його прийнято називати їдким калієм. Гідроксид натрію (NaOH) є ще одним прототипом сильної основи. Коли використовується гідроксид натрію, виробляється тверде мило, тоді як використання гідроксиду калію призводить до м'якого мила.

Реагент проти реагенту

Реагент - це речовина, яка витрачається або витрачається в хімічній реакції. У порівнянні з реагентом, реагент потрібен у більших кількостях. Реагент - це речовина, яка використовується для ініціації реакції, для підтримки реакції і споживається в реакції, на відміну від каталізаторів, які не використовуються в реакції.

Омилення – Поширені запитання

• Що таке процес омилення? Омилення — це хімічний процес, під час якого жири або олії реагують з лугом (зазвичай гідроксидом натрію) з утворенням мила та гліцерину. Ця реакція включає гідроліз тригліцеридів на солі жирних кислот і гліцерин.
• До якого типу реакції відноситься омилення? Омилення - це тип реакції гідролізу, коли ефірні зв'язки в жирах або оліях розщеплюються лугом.
• Чому його називають омиленням? Він названий на честь свого кінцевого продукту, мила, і його здатності створювати мило шляхом гідролізу ефірних зв'язків у тригліцеридах.
• З якою метою проводиться омилення? Основним призначенням є виробництво мила, поверхнево-активної речовини, яка широко використовується для чищення та миття.
• Чи є омилення гідролізом? Так, омилення – це специфічний вид гідролізу, що передбачає розкладання жирів або олій лугом на гліцерин і солі жирних кислот (мило).
• Який механізм омилення? Він включає нуклеофільну атаку гідроксид-іонів на карбонільний вуглець ефірного зв'язку в тригліцеридах, що призводить до утворення спирту (гліцерину) і мила.
• Чому змішування важливе для омилення? Ефективне перемішування забезпечує ретельний контакт між реагентами, сприяючи більш повній і рівномірній реакції, що має вирішальне значення для досягнення оптимальних виходів. Ультразвукові змішувачі Hielscher можуть посилити цей процес за рахунок інтенсивних сил кавітації та зсуву.
• Що таке приклад омилення? Змішування гідроксиду натрію з кокосовою олією в присутності ультразвукового реактора Hielscher для виробництва мила та гліцерину є прикладом омилення.
• Що є основним продуктом омилення? Основними продуктами є мило (натрієві або калієві солі жирних кислот) і гліцерин.
• Чому цінність омилення важлива? Значення омилення вказує на кількість лугу, необхідного для омилення певної кількості жиру або олії, допомагаючи визначити молекулярну масу жирних кислот, які він містить.
• Чи є омилення оборотним? У типових умовах омилення не є оборотним через стабільний характер утворюваного мила.
• Що є протилежністю омилення? Етерифікація, коли вода і спирти реагують з карбоновими кислотами з утворенням складних ефірів і води, є зворотним процесом.
• Чи потрібне омилення тепло? Хоча це не потрібно, тепло може прискорити процес омилення, збільшуючи рух молекули та швидкість реакції.
• Омилення – це екзотермічне чи ендотермічне? Омилення є екзотермічною реакцією, що виділяє тепло під час свого протікання.
• Омилення – це основне чи кисле? Це базова реакція, оскільки вона включає дію основи (лугу) на ефір (жир/олія).
• Як зупинити омилення? Додавання кислоти для нейтралізації лугу зупиняє реакцію, фактично припиняючи процес омилення.
• Що відбувається після омилення? Після завершення реакції суміш зазвичай складається з мила і гліцерину, які можуть бути додатково очищені або оброблені в залежності від передбачуваного використання.
• Чи є омилення природним? Так, природне омилення може відбуватися, коли жир вступає в контакт з лужноземельними металами в певних геологічних умовах або коли стародавні люди змішували тваринні жири з попелом у традиційних методах миловаріння.
• Чому оливкова олія використовується для омилення? Оливкова олія сприяє омилюванню завдяки багатому вмісту олеїнової кислоти, яка дає м'яке зволожуюче мило з хорошими очисними властивостями та стабільною піною.
• Як перетворити жир в мило? Жири перетворюють на мило шляхом омилення шляхом їх нагрівання з міцним розчином лугу, зазвичай гідроксидом натрію, який розщеплює жир на солі жирних кислот (мило) та гліцерин.
• Яке масло має високе число омилення? Кокосова олія має високе значення омилення, що вказує на більшу частку менших молекул жирних кислот, що робить її дуже реакційною здатністю з лугом для виробництва мила.
• Що відбувається з оліями під час омилення? Під час омилення олії гідролізуються лугом до солі гліцерину та жирних кислот, останні утворюють мило.
• Який жир для мила найкращий? Сало (яловичий жир) і кокосова олія вважаються одними з найкращих жирів для миловаріння завдяки своїм пінильним і застигаючим властивостям у кінцевому мильному продукті.
• Як омилити олії без лугу? Омилення олій без лугу неможливе для традиційного миловаріння; Однак милоподібні миючі засоби можуть бути виготовлені з використанням поверхнево-активних речовин та емульгаторів замість омилення на основі лугу.