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"Perfectionnement au raffinage des graisses et huiles grasses brutes"
Cette invention est relative au raffinage des graisses et huiles grasses brutes, par exemple de l'huile de lin, de coton, d'arachides, de palmiste, de baleine et huiles analogues ; elle a notamment pour but d'en éliminer des impuretés indésirables telles que les acides gras libres, les matières colorantes et les matières résineuses ou végétales.
Le raffinage industriel des graisses et huiles grasses brutes, tel qu'on le pratique habituellement, consiste d'ordinaire à faire subir d'abord à la graisse ou huile grasse un traitement préalable (breaking) par des alcalis, des acides
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ou certains sels en vue d'éliminer de la matière brute le mucilage, etc., à faire ensuite subir à la graisse ou huile ainsi traitée un blanchiment en employant par exemple un agent absorbant tel que la terre à foulon ou le charbon actif, et à désodoriser finalement l'huile par distillation dans la vapeur, avec ou sans emploi de vide.
Pour les produits de première qualité on pratique presqu'universellement le traitement préalable à l'alcali et on emploie habituellement un excédent d'alcali, c'est-à-dire une quantité suffisante pour neutraliser les acides gras libres contenus dans la graisse ou huile et pour éliminer le mucilage. On emploie rarement d'autres procédés pour dissocier les graisses ou huiles comestibles de première qualité ou les huiles siccatives ; outre, quand le raffinage est opéré à l'acide, on considère généralement comme essentiel de le faire suivre d'un traitement à l'alcali pour éliminer l'acide employé pour le raffinage et certains ou la totalité des acides gras de la graisse ou huile.
Jusqu'ici il n'était pas possible d'éliminer par un procédé distillatoire les impuretés indésirables des graisses et huiles grasses brutes, étant donné que les graisses et huiles raffinées qu'on veut obtenir se décomposent aux températures requises pour la distillation même quand on opère la distillation dans le vide par les moyens techniques usuels.
La demanderesse a constaté que lorsqu'on emploie la distillation dite "moléculaire", qui est une distillation exécutée à des pressions extrêmement faibles, où les surfaces de distillation et de condensation sont écartées entre elles d'une distance du même ordre que le trajet libre moyen des molécules de la substance qu'on distille sous une pression particulière considérée, on arrive à produire par distillation une certaine
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séparation, mais que les résultats ne sont pas entièrement satisfaisants vu qu'une notable proportion de la graisse ou huile brute passe dans les produits de tête ou reste dans le résidu, ce qui constitue un inconvénient dans l'un et l'autre cas, tandis que la fraction principale laisse également à désirer au point de vue de la qualité.
La demanderesse a trouvé qu'on obtient des produits de première qualité avec un excellent rendement en opérant le traitement préalable de la graisse ou huile par tout procédé connu approprié à l'alcali, à l'acide ou autre, et en faisant ensuite subir à la graisse ou huile traitée une distillation sur un court trajet dans un vide poussé. Par "vide poussé" on entend un vide de l'ordre de 10-2 à 10-5 mm. de mercure et par "distillation sur un court trajet" on entend une distillation exécutée dans des conditions telles que l'huile distille sans ébullition depuis une surface chauffée et se condense sur une surface de condensation située à une très petite distance de la surface de chauffage, savoir à une distance d'environ 1,5 cm.
Quand l'écartement entre les surfaces de condensation et de chauffage est inférieur au trajet libre moyen des molécules de la substance à distiller, on appelle parfois la distillation "distillation moléculaire" et dans ces conditions la vitesse de distillation est plus grande que dans le cas où cet écartement dépasse le trajet libre moyen. En général des impuretés telles que les acides gras libres, les matières colorantes, etc. distillent les premières, à une température notablement moins élevée que les triglycérides, et quand c'est nécessaire, on peut distiller ces derniers, à une température plus élevée, pour les séparer des autres impuretés, par exemple des matières résineuses ou végétales.
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Le procédé suivant l'invention dispense de certaines des opérations employées dans le technique existante du raffinage et permet de produire une épuration par distillation sans décomposer les triglycérides. En outre, on peut employer un procédé de traitement préalable relativement peu onéreux, étant donné que lorsqu'on traite à l'acide on n'a pas besoin d'employer la lessive alcaline usuelle et que, lorsqu'on traite à l'alcali, il suffit d'employer une très faible quantité d'alca- li, requise seulement pour opérer l'élimination du mucilage et de matières analogues, c'est-à-dire que si on le désire on peut omettre l'excédent usuel destiné à neutraliser, en outre, les acides gras libres.
Le traitement préalable est nécessaire avant la distillation d'une part parce qu'il évite les dérangements mécaniques qui pourraient être provoqués par la présence du mucilage et de matières analogues dans l'alambic à court trajet de distillation, mais plus encore parce qu'il semble aider la distillation d'une certaine façon non encore complètement expliquée, dont témoignent le meilleur rendement et la meilleure qualité du produit final. Ceci constitue un effet remarquable, étant donné qu'on peut employer de très petites quantités de substances de traitement préalable.
EXEMPLE 1.
On traite préalablement une huile de coton égyptien brute au moyen de 0,1% en poids de solution de NaOH à 50%, pendant une heure, à 80 C, en remuant. Après refroidissement on laisse reposer l'huile pendant 6 heures pour permettre au mucilage de se déposer. Cette durée peut être abrégée par centrifugation ou filtration.
On prend l'huile claire séparée du mucilage par filtration ou décantation et on la distille dans un alambic à
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court trajet de distillation, dans un vide de 10 -3 , à 10 -4 mm. de mercure, l'écartement entre les surfaces de chauffage et de condensation étant de 1,5 cm. Le produit de tête, distillé à environ.800 à 220 C, contient plutôt moins de 5% de la totalité de l'huile distillée; cette fraction est de couleur foncée et contient en outre les acides gras libres de l'huile de départ. Le restant de l'huile distille à 250-260 C. et à cette température l'huile distille complètement sauf environ 5% de résidu poisseux foncé.
Environ 90% de l'huile sont contenus dans cette fraction principale qui est une huile de la couleur de l'eau, presqu'insipide et inodore, ayant un indice d'acide de 0,1 à 0,2.
Evidemment, au lieu de produire par ce moyen un seul distillat principal, on peut aussi exécuter la distillation en produisant un certain nombre de fractions quand on veut obtenir des fractions ayant des propriétés spéciales, par exemple, au point de vue de la viscosité, de la température de fusion, des qualités siccatives ou sous d'autres rapports.
Quand on distille l'huile brute sans traitement préalable, la première fraction décolorée est beaucoup plus considérable, de l'ordre de 15 à 20%, tandis que la fraction principale, outre qu'elle constitue une proportion moindre correspondante de la totalité de l'huile distillée, est en plus sensiblement inférieure, au point de vue de la couleur, du goût et de l'odeur, à celle produite au moyen d'une huile traitée préalablement. En outre, la séparation du mucilage dans l'alambic peut donner lieu à des difficultés opératoires, par exemple à des projections..
EXEMPLE 2.
On traite préalablement une huile de coton égyptien brute au moyen de 0,1% en poids d'acide sulfurique à 98%, pendant une heure, à 70 C., en remuant. On élimine le mucilage
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comme dans l'Exemple précédent et on envoie l'huile ainsi traitée à l'alambic à court trajet de distillation et à vide poussé.
La première fraction, environ 7%,.distille à environ 210 C. La fraction principale, éliminée à 250-260 C et contenant environ 90% de la totalité de l'huile envoyée à l'alambic, a des propriétés analogues à celles de la fraction correspondante décrite à l'Exemple précédent.
EXEMPLE 3.
On traite préalablement une huile de lin indienne brute, ayant un indice d'iode d'environ 180 , au moyen de 0,1% en poids d'alcali, on élimine le mucilage et on distille l'huile comme à l'Exemple 1 ou 2. Après élimination des matières colorantes et des acides gras libres dans la première fraction, à 200-220 C., on obtient comme fraction principale, distillant à 240-260 C., une huile jaune très pâle ayant des qualités siccatives excellentes.
EXEMPLE 4.
On traite préalablement une huile de baleine brute au moyen de 0,1% en poids de solution de soude caustique, on élimine le mucilage et les matières analogues et on distille l'huile dans un alambic à court trajet de distillation et à vide poussé. Après élimination des matières colorantes et des acides gras dans une première fraction constituant plutôt moins de 10% de l'huile, à 200-210 C., on obtient comme fraction principale, distillant à 225-260 C., une huile presqu'incolore dépourvue de l'odeur et du goût désagréables de l'huile brute et représentant environ 85% de l'huile de départ.
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"Improvement in the refining of crude fats and fatty oils"
This invention relates to the refining of crude fats and fatty oils, for example linseed, cottonseed, peanuts, palm kernel, whale and similar oils; its particular purpose is to eliminate therefrom undesirable impurities such as free fatty acids, coloring matters and resinous or vegetable matters.
The industrial refining of crude fats and fatty oils, as is usually practiced, usually consists in first subjecting the fat or fatty oil to a preliminary treatment (breaking) with alkalis, acids
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or certain salts with a view to removing mucilage, etc. from the raw material, to subsequently subject the fat or oil thus treated to bleaching, for example using an absorbent such as fuller's earth or activated carbon, and finally deodorizing the oil by steam distillation, with or without the use of vacuum.
For first-class products, the pre-treatment with alkali is practiced almost universally and an excess of alkali is usually used, that is to say an amount sufficient to neutralize the free fatty acids contained in the fat or oil. and to remove mucilage. Rarely are other methods used to dissociate premium edible fats or oils or drying oils; In addition, when the refining is carried out with acid, it is generally considered essential to follow it with an alkali treatment to remove the acid used for the refining and some or all of the fatty acids from the fat or oil.
Hitherto it was not possible to remove by a distillation process the undesirable impurities of crude fats and fatty oils, since the refined fats and oils which one wants to obtain decompose at the temperatures required for the distillation even when they are operates vacuum distillation by the usual technical means.
The Applicant has found that when using the so-called "molecular" distillation, which is a distillation carried out at extremely low pressures, where the distillation and condensation surfaces are spaced from each other by a distance of the same order as the free path by means of the molecules of the substance which one distils under a particular pressure considered, one manages to produce by distillation a certain
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separation, but the results are not entirely satisfactory since a significant proportion of the crude fat or oil passes into the overheads or remains in the residue, which is a disadvantage in both cases, while the main fraction also leaves something to be desired from the point of view of quality.
The Applicant has found that first quality products are obtained with excellent yield by carrying out the preliminary treatment of the fat or oil by any known process suitable for alkali, acid or the like, and then subjecting to the treated fat or oil distilled over a short path in a high vacuum. By "high vacuum" is meant a vacuum of the order of 10-2 to 10-5 mm. of mercury and by "short path distillation" is meant distillation carried out under conditions such that the oil distills without boiling from a heated surface and condenses on a condensing surface located a very small distance from the heating surface , namely at a distance of about 1.5 cm.
When the spacing between the condensing and heating surfaces is less than the average free path of the molecules of the substance to be distilled, distillation is sometimes called "molecular distillation" and under these conditions the rate of distillation is greater than in the case of where this spacing exceeds the average free path. Usually impurities such as free fatty acids, coloring matters, etc. the former distil at a significantly lower temperature than the triglycerides, and when necessary, the latter can be distilled at a higher temperature to separate them from other impurities, for example resinous or vegetable matter.
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The process according to the invention dispenses with some of the operations employed in the existing refining technique and makes it possible to produce purification by distillation without decomposing the triglycerides. In addition, a relatively inexpensive pretreatment process can be employed, since when treating with acid there is no need to employ the usual alkaline solution and when treating with alkali , it suffices to use a very small quantity of alkali, required only for effecting the removal of the mucilage and the like, that is to say that if desired, the usual excess intended for to neutralize, in addition, the free fatty acids.
Pretreatment is necessary before distillation on the one hand because it avoids the mechanical disturbances which could be caused by the presence of mucilage and similar materials in the still with a short distillation path, but even more because it seems to help the distillation in some way not yet fully explained, evidenced by the better yield and the best quality of the final product. This is a remarkable effect, since very small amounts of pretreatment substances can be used.
EXAMPLE 1.
A crude Egyptian cottonseed oil is pretreated with 0.1% by weight of 50% NaOH solution for one hour at 80 ° C., with stirring. After cooling, the oil is left to stand for 6 hours to allow the mucilage to settle. This period can be shortened by centrifugation or filtration.
The clear oil separated from the mucilage by filtration or decantation is taken and it is distilled in a still at
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short distillation path, in a vacuum of 10 -3, to 10 -4 mm. of mercury, the distance between the heating and condensing surfaces being 1.5 cm. Rather, the overhead product, distilled at about 800 to 220 ° C, contains less than 5% of the total distilled oil; this fraction is dark in color and additionally contains the free fatty acids of the starting oil. The remainder of the oil distils at 250-260 ° C and at this temperature the oil distills completely except about 5% dark tacky residue.
About 90% of the oil is contained in this main fraction which is a water-colored oil, almost tasteless and odorless, having an acid number of 0.1 to 0.2.
Obviously, instead of producing by this means a single main distillate, one can also carry out the distillation by producing a number of fractions when it is desired to obtain fractions having special properties, for example, from the point of view of viscosity, melting temperature, siccative qualities or in other respects.
When the crude oil is distilled without prior treatment, the first decolorized fraction is much larger, of the order of 15 to 20%, while the main fraction, in addition to constituting a corresponding smaller proportion of the whole of the oil. The distilled oil is also significantly inferior in color, taste and odor to that produced by means of a previously treated oil. In addition, the separation of the mucilage in the still can give rise to operational difficulties, for example to projections.
EXAMPLE 2.
A crude Egyptian cottonseed oil is pretreated with 0.1% by weight of 98% sulfuric acid for one hour at 70 ° C., with stirring. Mucilage is removed
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as in the previous example and the oil thus treated is sent to the still with a short distillation path and high vacuum.
The first fraction, about 7%, distills at about 210 C. The main fraction, removed at 250-260 C and containing about 90% of all the oil sent to the still, has properties similar to those of the corresponding fraction described in the previous example.
EXAMPLE 3.
A crude Indian linseed oil, having an iodine number of about 180, is pretreated with 0.1% by weight of alkali, the mucilage is removed and the oil is distilled as in Example 1. or 2. After removing the coloring matters and the free fatty acids in the first fraction at 200-220 ° C., as the main fraction, distilling at 240-260 ° C., a very pale yellow oil is obtained having excellent drying qualities.
EXAMPLE 4.
A crude whale oil is pretreated with 0.1% by weight of caustic soda solution, the mucilage and the like are removed, and the oil is distilled in a still with a short distillation path and high vacuum. After removal of the coloring matters and fatty acids in a first fraction constituting rather less than 10% of the oil, at 200-210 C., the main fraction is obtained, distilling at 225-260 C., an almost colorless oil. devoid of the unpleasant odor and taste of crude oil and making up about 85% of the starting oil.