ES2828751T3

ES2828751T3 - Procesamiento corriente abajo de composiciones de alcohol graso producidas por células huésped recombinantes

Info

Publication number: ES2828751T3
Application number: ES14717901T
Authority: ES
Inventors: Myong K Ko; Haibo Wang; Patricia J Cole; Perry Y Liao; Simon Li
Original assignee: Genomatica Inc
Current assignee: Genomatica Inc
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: BR112015021763A2; CN105324358A; AU2014225436B2; KR102271255B1; JP2016510761A; KR20150125711A; MX2020002127A; KR20220143966A; JP6933971B2; US12516007B2; KR20210080610A; EP2964598B1; EP3770142A1; JP2022045359A; JP6335934B2; JP7330907B2; WO2014138590A3; SI2964598T1; US20210323900A1; BR112015021763A8

Abstract

Un método de purificación de un alcohol graso (FALC) con al menos cinco átomos de carbono, que comprende: (a) producir un material de partida que comprende FALC e impurezas saponificables mediante la fermentación de un microorganismo cultivado en un caldo de fermentación; (b) añadir una base fuerte a dicho material de partida para generar una primera mezcla; y (c) evaporar dicha primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC.

Description

DESCRIPCIÓN

Procesamiento corriente abajo de composiciones de alcohol graso producidas por células huésped recombinantes

Campo

La divulgación se refiere al procesamiento corriente abajo de alcoholes grasos. En el presente documento, la divulgación abarca un novedoso método de purificación que proporciona alcoholes grasos con alta pureza y rendimiento.

Antecedentes

Los alcoholes grasos tienen muchos usos comerciales. Los alcoholes grasos de cadena más corta se usan en las industrias cosmética y alimentaria como emulsionantes, emolientes y espesantes. Debido a su naturaleza anfífila, los alcoholes grasos se comportan como tensioactivos no iónicos, que son útiles en productos de cuidado personal y para el hogar, tales como, por ejemplo, detergentes y composiciones de limpieza. Además, se usan alcoholes grasos en ceras, gomas, resinas, ungüentos y lociones farmacéuticas, aditivos de aceite lubricante, antiestáticos textiles y agentes de acabado, plastificantes, cosméticos, disolventes industriales y disolventes para grasas. El alcohol graso (FALC, por sus siglas en inglés) se puede obtener a partir de aceite de palma, aceite de grano de palma, aceites vegetales, soja o cebo, no obstante a costes financieros y ambientales considerables. Cuando FALC se deriva de fuentes convencionales (p. ej., aceite vegetal, aceite de palma, etc.), la mezcla inicial contiene numerosas impurezas que incluyen ácidos grasos libres, éster metílico de ácidos grasos (FAME, por sus siglas en inglés), ésteres grasosgrasos pesados (es decir, moléculas de cadena larga que incluyen C20 a C30) así como otras impurezas.

FALC también puede obtenerse a partir de la fermentación (cultivo) de un microorganismo, que se ha modificado para producir FALC que tiene una longitud de cadena de C6 a C18. En determinadas condiciones de cultivo, FALC crudo que se produce a partir de un caldo de fermentación microbiana puede contener, además de FALC, determinadas impurezas. Tales impurezas incluyen, pero no se limitan a, ácidos grasos libres (FFA, por sus siglas en inglés); ésteres grasos-grasos (FFE, por sus siglas en inglés); aldehídos grasos, cetonas grasas y compuestos que contienen carbonilo; compuestos de azufre y metálicos; agua e impurezas adicionales. Las impurezas se eliminan normalmente de FALC para cumplir con las especificaciones del producto final. La eliminación de FFA (desacidificación) se lleva a cabo comúnmente mediante métodos de refinación alcalina (es decir, a través de métodos químicos) y métodos de refinación física (es decir, a través de la evaporación del FFA), tales como en las operaciones comerciales. Los métodos convencionales de refinación alcalina no están exentos de defectos; particularmente son propensos a experimentar dificultades cuando se intenta separar el jabón finamente dispersado y parcialmente solubilizado (p. ej., C8-C18 de longitud de cadena) lejos de FALC, que ocurre durante la centrifugación seguida por lavado con agua. Generalmente, los métodos de refinación alcalina están afectados por una pérdida de alcohol inaceptablemente alta y contaminación de FFE, que han de reducirse a través de una etapa de procesamiento separada. Además, la refinación física es casi imposible puesto que FALC, FFA y FFE tienen puntos de ebullición similares. Por otra parte, FFA tiene una distribución de longitud de cadena similar a FALC y algunas de FFE se superponen en longitud de cadena con FALC. Por tanto, a escala comercial, los métodos de refinación alcalina y física no son adecuados para la eliminación de FFA y FFE que están presentes en FALC crudo. Por tanto, se necesitan métodos nuevos y mejores que produzcan FALC con características (p. ej., pureza) necesarios para cumplir con las especificaciones necesarias para el uso en productos particulares.

Sumario

Un aspecto de la divulgación proporciona un método de purificación de un alcohol graso (FALC) con al menos cinco átomos de carbono, que incluye (a) proporcionar un material de partida que incluye FALC e impurezas saponificables; (b) añadir una base fuerte al material de partida para generar una primera mezcla; y (c) evaporar la primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC. El FALC se produce mediante la fermentación de un microorganismo cultivado en un caldo de fermentación. En una realización, las impurezas saponificables incluyen ácido graso libre (FFA), éster graso-graso (FFE), y compuestos que contienen carbonilo. En otra realización, la base fuerte comprende 0,3 a 0,6 por ciento en peso de exceso de hidróxido de sodio (NaOH). En otra realización, la base fuerte reduce el FFA y el FFE mediante la neutralización del FAA y la saponificación del FEE, en donde la saponificación del FEE genera FFA adicional para la neutralización y el FALC adicional. La base fuerte reduce además los compuestos que contienen carbonilo. En todavía otra realización, la neutralización y la saponificación se pueden llevar a cabo a una temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 130 °C, a presión ambiente a vacío parcial de aproximadamente 80 torr (10,66 kPa). Aún en otra realización más, la neutralización y la saponificación se llevan a cabo durante aproximadamente 2 a 4 horas. En todavía otra realización, la cantidad de FFA en la segunda mezcla es inferior a aproximadamente 0,03 mg KOH/g de muestra y la cantidad de FFE en la segunda mezcla es inferior a aproximadamente 0,4 mg KOH/g de muestra. En otra realización, la cantidad de jabón de sodio en la segunda mezcla es inferior a aproximadamente 20 ppm. El FALC obtenido en la segunda mezcla tiene por lo general una pureza de aproximadamente 98 %.

Otro aspecto de la divulgación proporciona un método de purificación de FALC, que incluye (a) proporcionar un material de partida que incluye FALC e impurezas saponificables; (b) añadir una base fuerte al material de partida para generar una primera mezcla; (c) evaporar la primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC; y (d) blanquear la segunda mezcla con un agente blanqueador para generar FALC blanqueado. En una realización, el agente blanqueador incluye, pero no se limita a, hipoclorito, un peróxido, una arcilla blanqueadora, y un absorbente. En otra realización, el agente blanqueador es eficaz para eliminar los compuestos metálicos; cuerpos de color; niveles de trazas de impurezas adicionales que incluyen compuestos grasos oxidados o compuestos grasos con radicales libres, o combinaciones de los mismos.

Otro aspecto de la divulgación proporciona un método de purificación de FALC, que incluye (a) proporcionar un material de partida que incluye FALC e impurezas saponificables; (b) añadir una base fuerte al material de partida para generar una primera mezcla; (c) evaporar la primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC; (d) blanquear la segunda mezcla con un agente blanqueador para generar FALC blanqueado; y (e) hidrogenar la segunda mezcla con hidrógeno y un catalizador para generar FALC hidrogenado. En una realización, el hidrogenante incluye, pero no se limita a, una reacción de suspensión en un recipiente único, una reacción de suspensión seguida por una reacción en lecho compacto y dos reacciones en lecho compacto en serie. En otra realización, el método incluye además el fraccionamiento del FALC hidrogenado de acuerdo con el punto de ebullición, en donde FALC que tiene una diferencia en la longitud de cadena de dos o más carbonos están separados. En otra realización, el FALC hidrogenado comprende al menos aproximadamente 50 por ciento de alcohol graso C¹²a C¹⁸.

Otro aspecto de la divulgación proporciona un método de purificación de FALC, en donde el material de partida comprende al menos 0,1 a 0,5 por ciento en peso de FFA y/o al menos 0,1 a 0,5 por ciento en peso de FFE. El material de partida puede incluir además al menos 0,1 a 0,5 por ciento en peso de compuestos que contienen carbonilo. Además, el material de partida puede incluir además menos de 1 por ciento en peso de compuestos de dialcohol. El material de partida puede incluir además azufre o al menos un compuesto que contiene azufre y/o agua. En una realización, el material de partida es un producto de un caldo de fermentación. En otra realización, el caldo de fermentación es un caldo de fermentación de E. coli. En aún otra realización, el material de partida abarca un valor de saponificación (SAP) de aproximadamente 20 mg KOH/g o menos.

Otro aspecto de la divulgación proporciona un método de purificación de FALC, que incluye (a) proporcionar un material de partida que incluye FALC e impurezas saponificables; (b) añadir una base fuerte al material de partida para generar una primera mezcla; y (c) evaporar la primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC, en donde la evaporación se lleva a cabo a una temperatura inferior a aproximadamente 150 °C a aproximadamente 1 torr (0,133 kPa). En otra realización, la evaporación se lleva a cabo a una temperatura inferior a aproximadamente 187 °C a aproximadamente 5 torr (0,66 kPa). En todavía otra realización, la evaporación se lleva a cabo a una temperatura que corresponde a una presión de vapor de un alcohol C¹⁸.

Descripción detallada

El desarrollo de un nuevo método de purificación proporciona un rendimiento de alcohol graso significativamente mayor sobre los métodos conocidos de refinación alcalina y se usa para producir alcohol graso con características necesarias para cumplir con las especificaciones para productos particulares que incluyen una mayor pureza. El nuevo método implica la neutralización y saponificación de un material de partida. Como tal, el nuevo método incluye la adición de una base fuerte a un material de partida que incluye alcohol graso (FALC) e impurezas saponificables. Tales impurezas incluyen, por ejemplo, ácidos grasos libres (FFA), ésteres grasos-grasos (FFE), y compuestos que contienen carbonilo. El material de partida se deriva por lo general de un microorganismo cultivado en un caldo de fermentación. Cuando se añade la base fuerte al material de partida, se reducen el FFA y FFE por neutralización del FFA y saponificación del FFE en la mezcla. Además, la base fuerte oxida algunos compuestos que contienen carbonilo en la mezcla en FFA, y reduce otros compuestos que contienen carbonilo en aldehídos y cetonas, que dividen aún más en FFA. La saponificación de FFE da como resultado la generación de FFA adicional y FALC, en donde el FFA se neutraliza de nuevo y de este modo se saponifica. En un momento determinado, todos los FFA que han sido convertidos a jabón y el FALC se enriquece. Por lo tanto, la saponificación de FFE y la neutralización de FFA usando un exceso de base fuerte convierte casi todo el FFA y casi todo el FFE en jabones, dando como resultado una solución altamente enriquecida con FALC. El uso posterior de evaporación de alcohol graso produce un FALC de alta pureza casi libre de FFA, FFE, y sales. Sorprendentemente, los solicitantes han descubierto que este método simple de dos etapas da como resultado un FALC con una pureza del 98 %. Por consiguiente, la divulgación proporciona un nuevo y mejor método de purificación de FALC partir de un material de partida que comprende FALC e impurezas saponificables. La mezcla final se enriquece con FALC, en donde la cantidad de jabón (es decir, la sal de FFA) en la mezcla final es inferior a 20 ppm. El nuevo método produce un producto de FALC que está casi libre de FFA y FFE, en donde FFA son aproximadamente 0,1 % (p. ej., aproximadamente 0,05 %, aproximadamente 0,03 %, o aproximadamente 0,01 %), y en donde FFE tienen aproximadamente un valor de saponificación (SAP) de 0,5 (p. ej., aproximadamente 0,4, aproximadamente 0,3 o aproximadamente 0,2).

El material de partida puede comprender cualquier combinación de FALC e impurezas saponificables, incluyendo, FFA, FFE, y/o compuestos que contienen carbonilo en un determinado porcentaje en peso (% en peso). En una realización preferida, el material de partida comprende al menos aproximadamente 0,5 (% en peso) (p. ej., al menos 1,0 % en peso) de FFE y/o al menos aproximadamente 0,5 % en peso (p. ej., al menos 1,0 % en peso) de FFA y/o al menos aproximadamente 0,5 % en peso (p. ej., al menos 1,0 % en peso) de compuestos que contienen carbonilo. El material de partida comprenderá normalmente menos de aproximadamente 5 % (p. ej., menos de 4 % en peso, menos de 3 % en peso, menos de 2 % en peso, y/o menos de 1 % en peso) de compuestos que contienen carbonilo. El material de partida también puede incluir otros componentes y/o impurezas, tal como menos de aproximadamente 1 % en peso (p. ej., menos de 0,5 %) de compuestos de dialcohol, azufre, al menos un compuesto que contiene azufre, y/o agua a menos de aproximadamente 5 % en peso (p. ej., menos de 3,5 % en peso). Preferentemente, el material de partida comprende un valor de saponificación (SAP) de aproximadamente 20 mg (p. ej., 15 mg, 10 mg, 5 mg, o 2 mg) KOH/g o menos. Un ejemplo de un material de partida comprende menos de aproximadamente 10 % de FFA, menos de aproximadamente 5 % en peso de FFE, menos de aproximadamente 2 % en peso de compuestos que contienen carbonilo, aproximadamente 250 ppm de azufre, aproximadamente 3,5 % en peso de agua, y una porción restante que contiene alcoholes grasos que van de C6 a C¹⁸. En una realización de la divulgación, el material de partida es un producto de un caldo de fermentación. El caldo de fermentación puede ser, por ejemplo, un caldo de fermentación microbiana, tal como un caldo de fermentación de E. coli. La célula microbiana está modificada preferentemente por ingeniería genética para optimizar la producción de FALC. Los métodos y composiciones para optimizar la producción de FALC en células microbianas modificadas por ingeniería genética se describen, por ejemplo, en las publicaciones de solicitudes de patente estadounidenses 2012/0142979, 2011/0256599, 2011/0250663, y 2010/0105963. El documento WO98/37045 divulga una purificación alcalina de alcoholes grasos.

Una base fuerte es cualquier base que hidroliza (p. ej., hidroliza completamente) y puede neutralizar el FFA y saponificar el FFE. Normalmente, dicha base fuerte es un hidróxido de un metal alcalino del Grupo I o Il. Las bases fuertes incluyen, por ejemplo, hidróxido de potasio, hidróxido de bario, hidróxido de cesio, hidróxido de sodio, hidróxido de estroncio, hidróxido de calcio, hidróxido de litio e hidróxido de rubidio. En una realización preferida, la base fuerte es hidróxido de sodio. La base fuerte se puede usar en cualquier concentración adecuada para neutralizar el FFA y saponificar el FFE. En general, se usará un exceso de una base fuerte, tal como aproximadamente 0,01 % en peso o más (p. ej., 0,05 % en peso o más, 0,1 % en peso o más, 0,2 % en peso o más, 0,3 % en peso o más, 0,4 % en peso o más, o 0,5 % en peso o más exceso de base al valor SAP total relativo al material de partida). Como alternativa (o adicionalmente), el exceso de la base fuerte usada puede ser de aproximadamente 1,0 % en peso o menos, (p. ej., 0,9 % en peso o menos, 0,8 % en peso o menos, 0,7 % en peso o menos, 0,6 % en peso o menos, 0,5 % en peso o menos, o 0,4 % en peso o menos exceso de base al valor SAP total relativo al material de partida). Por tanto, el exceso de la base fuerte puede ser en una cantidad limitada por dos cualesquiera de los criterios de valoración anteriores (p. ej., 0,1-0,5 % en peso, 0,3-0,6 % en peso, 0,5-1,0 % en peso, 0,6-0,8 % en peso, o 0,05-1,0 % en peso). Por ejemplo, la saponificación de FFE en FFA y alcohol graso y la neutralización de FFA en general se ha logrado de manera efectiva en el presente documento usando el exceso de 0,2-0,5 % en peso de NaOH. La cantidad teórica de NaOH representa FFA, FFE, y carbonilo en el alcohol graso crudo. La base fuerte normalmente se usará en forma de una mezcla acuosa que comprende al menos aproximadamente 1 % en peso (p. ej., al menos 5 % en peso, al menos 10 % en peso, al menos 15 % en peso, al menos 20 % en peso, al menos 25 % en peso, al menos 30 % en peso, al menos 40 % en peso, al menos 50 % en peso, y al menos 60 % en peso de base). El jabón (es decir, la sal de FFA) es el subproducto de la reacción de saponificación entre el FFA y la base fuerte. El jabón depende de la naturaleza del álcali usado para la base fuerte e incluye, por ejemplo, miembros del Grupo I (p. ej., Li, Na, K, etc.) y/o el Grupo II (p. ej., Mg, Ca, etc.). En una realización preferida, el jabón es un jabón de sodio.

Las condiciones típicas del proceso de saponificación/neutralización incluyen una temperatura de funcionamiento en el intervalo de 110 °C-140 °C, un tiempo de reacción de al menos 1 hora, y/o presiones que van desde la presión ambiente a vacío parcial de 360 torr (48 kPa). En una realización de la divulgación, la generación de la primera mezcla (p. ej., la neutralización de FFA y la saponificación FFE) se puede llevar a cabo, por ejemplo, a aproximadamente 80 °C-180 °C durante aproximadamente 0,5-4 horas con un exceso de aproximadamente 0,05-1,0 % en peso de base al valor SAP total relativo al material de partida. A medida que el FFA se neutraliza, la viscosidad del alcohol graso crudo aumenta sustancialmente. Normalmente, un alcohol graso crudo neutralizado puede ser solidificado a temperaturas por debajo de aproximadamente 110 °C cuando la humedad se elimina por completo. A una temperatura superior a aproximadamente 130 °C, el alcohol graso crudo neutralizado y deshumectado, que tiene niveles de FFA hasta aproximadamente 10 %, se observa que está en la fase líquida.

Normalmente, el material de partida contiene humedad (p. ej., al menos 1 % en peso, al menos 2 % en peso, al menos 3 % en peso, al menos 4 % en peso, y al menos 5 % en peso; pero menos de 10 % en peso, menos de 8 % en peso, y menos de 6 % en peso). Por ejemplo, un material de partida puede comprender aproximadamente 3,5 % en peso de agua. La humedad adicional, por la adición de 20 %-50 % de solución de base y la generación de humedad durante la neutralización de FFA, provoca una formación de espuma significativa durante la evaporación de alcohol graso. Un proceso de secado por humedad (p. ej., con temperaturas de funcionamiento de aproximadamente de 130 °C y 80 torr (10,6 kPa)) se puede instalar ya sea antes o después de la reacción de reducción de SAP, que normalmente se realiza a 130 °C y 360 torr (48 kPa) durante 2 horas. Se puede aplicar un vacío parcial para reducir la oxidación del producto graso de alcohol en ambas etapas de secado y reacción de reducción de SAP. Una pequeña cantidad de hexanol presentado en el alcohol graso crudo es un componente de subproducto indeseable, y se puede eliminar de forma simultánea durante la etapa de secado por humedad para alcanzar el nivel deseado para el posterior procesamiento corriente abajo. La etapa de neutralización del FFA y saponificación del FFE (es decir, hidrolización) con una base fuerte puede incluir la reducción de la cantidad de compuestos que contiene carbonilo (p. ej., aldehídos grasos y cetonas grasas). Por ejemplo, la concentración de compuestos que contienen carbonilo se reduce en al menos 1 %, al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 20 %, al menos 25 %, al menos 30 %, al menos 40 %, al menos 50 %, al menos 60 %, al menos 70 %, al menos 80 %, o al menos 90 %. La evaporación puede llevarse a cabo a una temperatura de vapor de aproximadamente 155 °C a 1 torr (0,133 kPa), 187 °C a 5 torr (0,666 kPa), o a una temperatura que corresponde a la presión de vapor de un alcohol C¹⁸. La temperatura del vapor se mide normalmente en la parte superior de un separador de arrastre. Un gráfico VLE de alcoholes normales de parafina se puede usar para determinar la temperatura del vapor y el nivel de vacío. Cuando se completa la evaporación, el fondo del evaporador altamente viscoso contiene alcohol graso (en su mayoría C¹⁸OH), sales, y el exceso de base. Para mantener un estado líquido o de gel en el fondo del evaporador, la temperatura se mantiene normalmente alrededor de 130 °C o superior. La temperatura del fondo del evaporador es normalmente 10-50 °C más alta que la temperatura de vapor correspondiente, que está determinada por la caída de presión de la superficie de evaporación respecto al punto de condensación completa. La temperatura de fondo del evaporador, por lo tanto, depende del equipo empleado. El destilado de la evaporación de FALC crudo se denomina "EC-FALC", en donde la producción de EC-FALC es opcional (véase el Ejemplo 3). SAP total de EC-FALC es de aproximadamente 6.5 mg KOH/g (2,5 % de FFA equivalente).

Como se ha indicado anteriormente (supra), las condiciones típicas de saponificación/neutralización incluyen una temperatura de funcionamiento en el intervalo de aproximadamente 110°C-140 °C (p. ej., 100-130 °C), un tiempo de reacción de al menos 1 hora (p. ej., 2-4 horas), y/o presiones que van desde la presión ambiente a vacío parcial de 360 torr (48 kPa) (p. ej., 80 torr (10,66 kPa)). En un ejemplo específico, un proceso de neutralización y saponificación se lleva a cabo a aproximadamente 130 °C durante aproximadamente 2 horas que emplea 0,3-0,5 % en peso de exceso de NaOH produce sales de sodio y alcohol graso con un nivel no detectable de FFA, valor SAP inferior a 0,2 y reduce significativamente la concentración de carbonilo. En otro ejemplo específico, un proceso de neutralización y saponificación se lleva a cabo a aproximadamente 130 °C durante aproximadamente 4 horas a aproximadamente 80 torr que emplea aproximadamente 0,4 % en peso de exceso de NaOH produce sales de sodio y alcohol graso con un nivel de manera similar no detectable de FFA, inferior a 0,2 de valor SAP y concentración de carbonilo significativamente reducida. La evaporación de alcohol graso neutralizado/saponificado se lleva a cabo a aproximadamente 155 °C de la temperatura de vapor a 1 torr (0,133 kPa), aproximadamente 187 °C a 5 torr (0,66 kPa), o a una temperatura que corresponde a la presión de vapor de un alcohol C¹⁸elimina todas las sales de sodio y reduce la concentración de azufre en el destilado a 20-30 ppm. El rendimiento de destilado de alcohol graso puede ser de aproximadamente 98 % o más de contenido de alcohol graso en el alcohol graso crudo que contiene aproximadamente 5 % de FFA y un valor SAP global superior a 20 mg KOH/g.

El método puede comprender además (d) acidular el fondo de destilación de la primera mezcla (alcohol graso neutralizado/saponificado) para generar un fondo acidulado. Puede usarse cualquier ácido adecuado, tal como un ácido mineral o un ácido orgánico (p. ej., ácido sulfónico, ácido carboxílico). Los ejemplos de ácidos minerales incluyen, pero no se limitan a, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico, ácido yodhídrico, ácido hipocloroso, ácido cloroso, ácido clórico, ácido perclórico, ácido sulfúrico, ácido fluorosulfónico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido hexafluorofosfórico, ácido crómico, y ácido bórico. Los ejemplos de ácidos orgánicos incluyen, pero no se limitan a, ácido metansulfónico, ácido p-toluensulfónico, ácido acético, ácido cítrico, ácido láctico, ácido glucónico, y ácido fórmico. En una realización preferida, el ácido es un ácido mineral (p. ej., ácido sulfúrico). El ácido se puede usar en cualquier concentración adecuada para acidular la primera mezcla (alcohol graso neutralizado/saponificado). Por ejemplo, el ácido puede ser una mezcla acuosa que comprende al menos aproximadamente 1 % en peso (p. ej., al menos 5 % en peso, al menos 10 % en peso, al menos 15 % en peso, al menos 20 % en peso, y al menos 25 % en peso) de ácido. Un proceso de acidulación in situ puede llevarse a cabo para simular un proceso comercial, en el que la descarga de los fondos de un evaporador de película barrida por debajo de 240 °C puede ser acidulada a través de un intenso mezclador en línea o en un tanque de mezcla por lotes. En un ejemplo particular, se usó un exceso estequiométrico al 20 % de 20 % en peso de solución de ácido sulfúrico para reaccionar con el jabón de sodio y NaOH residual para formar FFA, Na2SO4, y agua. Este proceso se llevó a cabo manteniendo la temperatura del fondo del evaporador a 130 °C y bajo presión ambiente. La adición de 20 % en peso de solución de ácido sulfúrico se introdujo lentamente para no causar humos de vapor de agua excesivos. A medida que aumentaba la dosis de ácido, la temperatura del fondo del evaporador se redujo a aproximadamente 100 °C. El fondo del evaporador resultante se licuó completamente después de 10 minutos de tiempo de reacción a 100 °C. En esta etapa, se añadió aproximadamente un volumen igual de agua desionizada al fondo del evaporador completamente licuado para fines de limpieza y para diluir la mezcla acidulada. Una vez que se ha apagado el calor, la mezcla resultante se mezcló durante la noche para limpiar a fondo la configuración de la evaporación.

Un material de partida puede comprender hasta 40-90 % de alcohol graso monoinsaturado de varias longitudes de cadena. En determinadas realizaciones, el FALC tiene al menos 5, al menos 6, al menos 7, al menos 8, al menos 9, al menos 10, al menos 11, al menos 12, al menos 13, al menos 14, al menos 15, al menos 16, al menos 17, al menos 18 o al menos 19, carbonos de longitud. Como alternativa, o además, el FALC tiene 20 o menos, 19 o menos, 18 o menos, 17 o menos, 16 o menos, 15 o menos, 14 o menos, 13 o menos, 12 o menos, 11 o menos, 10 o menos, 9 o menos, 8 o menos, 7 o menos, o 6 o menos átomos de carbono de longitud. Por tanto, el FALC puede tener una longitud de cadena limitada por dos cualesquiera de los criterios de valoración anteriores. Por ejemplo, el grupo R puede tener 6-16 átomos de carbono de longitud, 10-14 átomos de carbono de longitud, o 12-18 átomos de carbono de longitud. En algunas realizaciones, el FALC es un FALC de C6, C⁷, Cs, C⁹, C¹⁰, C¹¹, C¹², C¹³, C¹⁴, C¹⁵, C¹⁶, C¹⁷, C¹⁸, C¹⁹, C²⁰, C²¹, C²², C²³, C²⁴, C²⁵o C²⁶. En determinadas realizaciones, el FALC es un FALC de C¹², C¹³, C¹⁴, C¹⁵, C¹⁶, C¹⁷o Ci8. El material de partida puede comprender FALC de cualquiera de las longitudes de cadena anterior en cualquier cantidad. Un material de partida también puede comprender FALC ramificado o no ramificado. Las cadenas ramificadas pueden tener más de un punto de ramificación y pueden incluir ramificaciones cíclicas. En algunas realizaciones, el FALC es un FALC ramificado de C6, C⁷, C8, C⁹, C¹⁰, C¹¹, C¹²C¹³, C¹⁴, C¹⁵, C¹⁶, C¹⁷, C¹⁸, C¹⁹, C²⁰, C²¹, C²², C²³, C²⁴, C²⁵, o C²⁶. En una realización, el FALC ramificado es un FALC ramificado de C6, C8, C¹⁰, C¹², C¹³, C¹⁴, C¹⁵, C¹⁶, C¹⁷, o C¹⁸. En otra realización, el grupo hidroxilo del FALC ramificado está en la posición primaria (C¹). En otra realización, el FALC ramificado es un alcohol iso-graso, o un alcohol antesio-graso. En todavía otra realización, el FALC ramificado incluye, pero no se limita a, alcohol graso ramificado iso-C7:0, iso-C^8:0, iso-C9:0, iso-Cmü, iso-Cn ^:0, iso-C^12:0, iso-C13:0, iso-C14:0, iso-C15:0, iso-C^16:0, iso-C17:0, iso-C^18:0, iso-C19:0, anteiso-C7:0, anteiso-C^8:0, anteiso-C9:0, anteiso-C^10:0, anteiso-Cn ^:0,anteiso-C^12:0, anteiso-C13:0, anteiso-C14:0, anteiso-C15:0, anteiso-C^16:0, anteiso-C17:0, anteiso-C¹⁸⁰, y anteiso-C190. Es más, un material de partida puede comprender FALC saturado o insaturado. Si está insaturado, el FALC puede tener uno o más de un punto de insaturación. En una realización, el FALC insaturado es un FALC monoinsaturado. En otra realización, el FALC insaturado incluye, pero no se limita a, FALC insaturado C6:1, C7:1, C8:1, C9:1, C10:1, C11:1, C12:1, C13:1, C14:1, C15:1, C16:1, C17:1, C18:1, C19:1, C20:1, C21:1, C22:1, C23:1, C24:1, C25:1, y C26:1. En determinadas realizaciones, el FALC insaturado es C10:1, C12:1, C14:1, C16:1 o C18:1. En otras realizaciones, el FALC insaturado está insaturado en la posición omega-7. En otras realizaciones más, el FALC insaturado comprende un enlace doble cis.

El FALC insaturado se puede convertir para completar o casi completar la saturación. Por consiguiente, el método puede comprender además (d) hidrogenar la segunda mezcla con hidrógeno y un catalizador para generar FALC hidrogenado. La etapa de hidrogenación se puede realizar usando métodos conocidos en la técnica, incluyendo una reacción de suspensión en un recipiente único, una reacción de suspensión seguido por una reacción en lecho compacto, dos reacciones en lecho compacto en serie, o una combinación de estas técnicas. El FALC hidrogenado comprende al menos aproximadamente 50 % (p. ej., al menos 55 %, al menos 60 %, al menos 65 %, al menos 70 %, al menos 75 % y al menos 80 %) alcohol graso C¹²a C¹⁸. En general, el FALC hidrogenado comprenderá hasta aproximadamente 100 % (p. ej., hasta 99 %, hasta 97 %, hasta 95 %, hasta 93 %, hasta 91 %, hasta 88 % y hasta 85 %) de alcohol graso C¹²a C¹⁸. El FALC hidrogenado puede comprender cualquier intervalo en cualquier combinación de los valores anteriores, tal como 50-99 %, 55-97 %, y similares, de alcohol graso C¹²a C¹⁸. Los parámetros clave que determinan la estequiometría de la reacción de hidrogenación y la cinética son nivel de saturación del alcohol graso de alimentación (conforme lo determinado por el valor de yodo (IV, por sus siglas en inglés)), la densidad de alcohol graso, la solubilidad de hidrógeno en el alcohol graso, la carga del catalizador, y la temperatura de reacción y/o la presión. Además de realizar la titulación IV, el nivel de saturación también se puede determinar a través de análisis GC o GC-MS. Se puede usar un catalizador para dirigir la reacción de hidrogenación. En la primera etapa de reacción, un alcohol graso térmica y/o cinéticamente insaturado comienza a girar bajo las condiciones de reacción para reformarse de la posición cis a la posición trans. Los alcoholes grasos trans generalmente son favorecidos por reacciones de hidrogenación debido a su estado de menor energía. El hidrógeno se añade luego a través del doble enlace en la superficie del catalizador para formar alcoholes grasos saturados. La completud de la reacción de hidrogenación depende de la elección del catalizador, carga del catalizador, condiciones de reacción, y tiempo. Una serie de catalizadores se puede usar para el proceso de hidrogenación de alcohol graso. Los catalizadores comercialmente disponibles incluyen zinc, níquel, paladio, platino, y cobre-cromo. Los catalizadores a base de níquel tienen menor coste, sin embargo las cinéticas de la reacción pueden ser más lentas, la selectividad puede ser inferior y el catalizador puede ensuciarse más fácilmente. El níquel puede ser usado como un reactor inicial que proporciona una mayor reducción en la insaturación, conforme lo medido por la titulación IV. Se sabe que los catalizadores de paladio y a base de platino tienen una mejor cinética de la reacción de saturación y una mejor selectividad. El coste de estos catalizadores es sustancialmente mayor que el níquel, y pueden ser mejor usados en una etapa de hidrogenación de pulido con el fin de obtener la saturación completa (es decir, IV <0,1). También se puede usar un catalizador de cobre-cromo. En un ejemplo específico, el níquel se usa como un catalizador. La carga del catalizador y el tiempo de vida útil del catalizador son altamente dependientes de la completud de saturación, la cinética de reacción e impurezas potenciales en la corriente de alimentación. Las cantidades típicas de catalizador son al menos aproximadamente 0,01 % en peso (p. ej., al menos 0,02 % en peso, al menos 0,03 % en peso, al menos 0,05 % en peso, al menos 0,08 % en peso, al menos 0,1 % en peso, al menos 0,2 % en peso, al menos 0,5 % en peso, al menos 1 % en peso, y al menos 1,5 % en peso). Habitualmente, la cantidad de catalizador es menos de aproximadamente 10 % en peso (p. ej., menos de 8 % en peso, menos de 5 % en peso, menos de 3 % en peso, menos de 2 % en peso, menos de 1 % en peso, menos de 0,5 % en peso, menos de 0,1 % en peso, menos de 0,08 % en peso, y menos de 0,05 % en peso). La cantidad de catalizador también puede comprender cualquier intervalo en cualquier combinación de los valores anteriores, tales como 0,01-10 % en peso. Generalmente, los catalizadores pueden ser un contribuyente importante en el coste del proceso de hidrogenación. Como resultado, se deben adoptar medidas para eliminar las impurezas en la alimentación de alcohol graso que potencialmente podrían inactivar el catalizador y acortar su ciclo de vida útil. Las impurezas tales como azufre, fósforo, selenio, sodio, magnesio, potasio, calcio, sílice, y compuestos de nitrógeno (p. ej., aminoácido, péptidos, proteínas, y aminas) se sabe que tienen algún impacto perjudicial sobre catalizadores. La evaporación puede reducir significativamente estas impurezas, así como la eliminación de antiespumante (en caso presente), cuerpos de color y ácidos grasos libres (FFA).

En cualquiera de los métodos anteriores, la etapa de hidrogenación es una reacción de suspensión en un recipiente único, y la etapa de hidrogenación se lleva a cabo con 1-3 % en peso de catalizador de níquel a 100-135 °C a 100 500 psi (690-3447 kPa) durante aproximadamente 4-8 horas, dando como resultado un producto de FALC que es al menos aproximadamente 97 % (p. ej., al menos 98 % o al menos 99 %) puro con un rendimiento de producto total de FALC de al menos aproximadamente 90 %, en donde el producto de FALc tiene un valor de yodo ("IV") de menos de aproximadamente 0,3 y un nivel de carbonilo de menos de aproximadamente 150 ppm. Como alternativa, la etapa de hidrogenación es una reacción de suspensión seguido por una reacción en lecho compacto, en donde la reacción de suspensión se lleva a cabo con 0,03-0,05 % en peso de catalizador de níquel a aproximadamente 100-135 °C y aproximadamente 100-500 psi (690-3447 kPa) durante aproximadamente 0,5-2 horas, y la reacción en lecho compacto se lleva a cabo durante un tiempo de residencia de 4-8 horas equivalente usando un catalizador de níquel granulado a 100-135 °C y aproximadamente 100-500 psi (690-3447 kPa) resultando en un producto de FALC que es al menos aproximadamente 97 % (p. ej., al menos 98 % o al menos 99 %) puro con un rendimiento de producto total de FALC de al menos aproximadamente 90 %, en donde el producto de FALC tiene un valor de yodo ("IV") de menos de aproximadamente 0,3 y un nivel de carbonilo de menos de aproximadamente 150 ppm. Además, la etapa de hidrogenación puede ser dos reacciones en lecho compacto en serie con un tiempo de residencia de 0,5-1 horas equivalente usando níquel para un primer reactor en lecho compacto seguido de un tiempo de residencia de 4-8 horas equivalente usando un catalizador de níquel granulado a 100-135 °C y aproximadamente 100-500 psi resultando en un producto de FALC que es al menos aproximadamente 97 % (p. ej., al menos 98 % o al menos 99 %) puro con un rendimiento de producto total de FALC de al menos aproximadamente 90 %, en donde el producto de FALC tiene un valor de yodo ("IV") de menos de aproximadamente 0,3 y un nivel de carbonilo de menos de aproximadamente 150 ppm. Antes de la hidrogenación en la etapa (d), el método puede comprender además blanqueamiento de la segunda mezcla (p. ej., destilado de FALC neutralizado/saponificado) con un agente blanqueador. El agente blanqueador es cualquier material adecuado, tal como un hipoclorito, un peróxido, una arcilla blanqueadora, un material absorbente eficaz para eliminar los compuestos metálicos (p. ej., azufre, fósforo, sodio, calcio, magnesio, etc.), cuerpos de color, y/o niveles de trazas de otras impurezas. El agente blanqueador también puede comprender una combinación de cualquiera de los materiales anteriores. En una realización de la divulgación, se usa una arcilla blanqueadora, tal como F-160 (BASF) o Biosil (Süd Chemie). La arcilla blanqueadora gastada puede ser eliminada a través de filtración MF (microfiltro). Cualquier cantidad adecuada de agente blanqueador se puede usar siempre y cuando la cantidad sea eficaz para la eliminación de impurezas, tales como compuestos metálicos y cuerpos de color. Las cantidades típicas incluyen al menos 0,1 % en peso, al menos 0,2 % en peso, al menos 0,3 % en peso, al menos 0,4 % en peso, al menos 0,5 % en peso, al menos 0,6 % en peso, al menos 0,8 % en peso, al menos 1 % en peso, y al menos 2 % en peso. Los ejemplos de las condiciones usadas para la etapa de blanqueamiento se describen en el presente documento, pero normalmente la temperatura variará de aproximadamente 80-120 °C (p. ej., 105-115 °C) y/o aproximadamente 60-100 torr (8-13,32 kPa) (p. ej., 60 torr, 70 torr, 80 torr, 90 torr, o 100 torr). El período de tiempo para el blanqueamiento dependerá de la concentración de los componentes en el material de partida, y el tipo y cantidad de agente blanqueador. Un ejemplo de un período de tiempo de blanqueamiento es al menos aproximadamente 15 min (p. ej., al menos 20 min, al menos 30 min, al menos 45 min, al menos 60 min, al menos 90 min, y al menos 120 min). El método puede comprender además (e) fraccionar el FALC hidrogenado bajo condiciones en las que el FALC que tiene una diferencia en la longitud de cadena de dos o más carbonos están separados. En un proceso ejemplar, un material de partida que comprende FALC crudo se somete a las siguientes etapas de proceso, como se describe en el presente documento: (A) evaporación de FALC, (B) una saponificación consecutiva y evaporación, (C) blanqueamiento, (D) hidrogenación en un recipiente único, y (E) al menos destilación fraccionada en dos fases.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente la divulgación pero, por supuesto, no deben interpretarse de ninguna manera como limitantes de su alcance. La Tabla 1 a continuación describe algunos términos usados en el presente documento.

Ejemplo 1

Este ejemplo demuestra la purificación del FALC crudo usando la neutralización y la saponificación seguido por la evaporación de alcohol graso.

El material de partida comprendió, entre otras cosas, 88,6 % de FALC crudo, 12,8 mg KOH/g de muestra de FFA, 7,3 mg KOH/g de muestra de FFE, 1800 ppm de compuestos que contienen carbonilo, y 3 % de humedad. Se añadió un total de 2,23 % en peso de NaOH (con un exceso de 0,61 % en peso de NaOH) al material de partida a 110 °C y 480 mbar y se agitó durante 2 horas. La mezcla se evaporó a continuación a 240 °C de temperatura del fondo y 2-4 torr (0,266-0,533 kPa) para generar SE-FALC enriquecido con FALC. La composición de la mezcla se expone en la Tabla 2.

El SE-FALC (destilado de FALC neutralizado/saponificado) incluye un FALC intermedio donde impurezas de FFA y FFE (que cumplen con las especificaciones de detergente o de la materia prima de alimentación) se pueden eliminar a través del proceso saponificación/evaporación (SAP/EVAP). Otras impurezas (carbonilo, azufre y de insaturación) se pueden reducir a través de etapas de proceso posteriores, por ejemplo, blanqueo, hidrogenación y destilación fraccionada.

Tabla 2

Ejemplo 2

Este ejemplo demuestra los resultados de tres análisis de hidrogenación de un material de partida que comprende el BF-FALC (SE-FALC blanqueado y filtrado) y un catalizador de níquel. La alimentación representa el material de partida antes de la hidrogenación. Se analizaron tres temperaturas diferentes a 100 psig de presión usando 0,27 gramos de Pricat 9910, un catalizador a base de níquel. Los resultados se exponen en la Tabla 3.

Tabla 3

Tanto los datos de IV y de GC en los Análisis 1 y 2 muestran una reducción significativa de insaturación. Aunque los datos del Análisis 3 no están disponibles, el consumo de hidrógeno sugiere que el grado de conversión es comparable. El valor de hidroxilo (HV) es un índice del número del grupo hidroxilo intacto. Una reducción en el número HV indicaría una reacción lateral de estos grupos a alcanos. Dado que no hubo reducción en e1HV, era factible una temperatura de funcionamiento de 170 °C.

Ejemplo 3

Este ejemplo demuestra la purificación del FALC crudo en una realización de la divulgación. Se proporcionaron varias muestras de FALC crudo que tienen 1-2 % de FFA de fermentaciones piloto (1 m3) o fórmica (20 m3). Se empleó una etapa inicial de evaporación de FALC para reducir sustancialmente el contenido de FFA y FFE del FALC crudo para proporcionar "EC-FALC". Para recuperar cerca del 100 % de FALC con una reducción máxima de FFA y FFE, la temperatura de vapor de evaporación era 187 °C a 5 torr o 155 °C a 1 torr (0,133 kPa), medido en la parte superior del separador de arrastre. Las características del EC-FALC se proporcionan en la Tabla 4. La etapa de evaporación adicional para generar EC-FALC es opcional y solo es necesaria si el material de partida contiene altos niveles de FFA y FFE ya que tales altos niveles de f Fa y FFE pueden causar dificultades de procesamiento durante el procedimiento de saponificación/evaporación (SAP/EVADP).

Tabla 4

El EC-FALC tenía un SAP total de aproximadamente 6,5 (~2,5 % de FFA equivalente).

Seguidamente, el EC-FALC se sometió a un proceso de saponificación/evaporación consecutiva (CSEP), que incluye saponificación, secado por humedad, eliminación de C6OH y evaporación del FALC saponificado para formar "SE-FALC", (p. ej., segunda mezcla de FALC). Un 0,2 % en peso-0,4 % en peso de exceso de NaOH al valor total de SAP usando un 50 % de solución de NaOH se añadió a EC-FALC para neutralizar por completo y para saponificar el FFE. El FFE saponificado se dividió en FFA y FALC. Algunos compuestos que contienen carbonilo se oxidaron para generar FFA, compuestos saponificables y compuestos de cadena larga que tienen un punto de ebullición más alto que el C¹⁸OH saturado e insaturado. Todo el FFE en el reactor de saponificación se convirtió a jabón de sodio. La saponificación se llevó a cabo a 110-130 °C y 60 torr (8 kPa) durante 2 horas. Posteriormente, la humedad se eliminó mediante la reducción del vacío a 20-30 torr (2,66-4 kPa) durante 1 hora. Al final del secado, el contenido de humedad esperado del EC-FALC saponificado está por debajo de 1000 ppm. El agua condensada contenía una cantidad significativa de hexanol (C6OH), pero en estas condiciones, el C6OH se eliminó solo parcialmente del EC-FALC saponificado. El EC-FAl C saponificado se evaporó a 155 °C a 1 torr (0,133 kPa) o 187 °C a 5 torr (0,666 kPa). El destilado de la primera mezcla (FALC neutralizado/saponificado) de evaporación se denomina como "SE-FALC", (p. ej., segunda mezcla de FALC). Una temperatura del fondo del evaporador de 215 °C a 5 torr (0,66 kPa) puede proporcionar un rendimiento deseable. La fase de jabón en el evaporador también puede ser razonablemente seco.

El valor de jabón del SE-FALC debe ser inferior a 30 ppm (0,01 n.° de ácido equivalente) cuando una columna de arrastre o de destilación adecuada está equipada en la parte superior del evaporador. Con el fin de lograr una eliminación continua de jabón y un rendimiento máximo de FALC, se puede usar una evaporación de dos fases para un sistema comercial. La unidad de evaporación comercial de dos fases consistiría en una película descendente, película ascendente o evaporador de circulación forzada con columna de relleno en la parte superior del evaporador seguido de evaporador de película barrida (WFE) con un separador de arrastre en la parte superior de WFE. En este ejemplo, se empleó un evaporador por lotes para generar el SE-FALC. El evaporador tiene una capacidad de calentamiento efectiva desde el lado y el fondo de las camisas del reactor y está equipado con un mezclador con múltiples cuchillas para romper una espuma estable formada por jabón y un separador de arrastre en la parte superior del evaporador. Un separador de arrastre también está encamisado para el calentamiento de aceite o vapor caliente a 190 °C.

Las características de SE-FALC se proporcionan en la Tabla 5 a continuación.

Tabla 5

Después de la terminación de la etapa del proceso de saponificación/evaporación, el SE-FALC no tiene ácido detectable, < 0,4 del valor de SAP, < 1 ppm de Na, 50-100 ppm de Si, 7-20 ppm de azufre, un color amarillo pálido a muy claro, e IV aproximadamente el mismo que el FALC crudo. También se eliminó antiespumante y la mayoría de los cuerpos de color del EC-FALC. También se ha observado la reducción parcial de carbonilo a través de la etapa de saponificación/evaporación.

Después de completar la evaporación del EC-FALC neutralizado/saponificado, el jabón generado permaneció en el fondo del evaporador para el proceso de evaporación por lotes. La fase de jabón contenía aproximadamente la misma cantidad de jabón y FALC. La acidulación del jabón en el evaporador se llevó a cabo para recuperar especies grasas y CIP (limpieza en sitio) del evaporador usando H²SO⁴a 100-130 °C durante 1 hora. Se usó un exceso del 20 % de H²SO⁴(10 % de solución). La CIP completa se logra a través de una hora adicional de cocción con una cantidad igual adicional de agua DI. La adición de agua se hizo para humedecer completamente la superficie del recipiente de reacción revestida con jabón.

Se empleó una operación de la unidad de blanqueamiento para proteger el catalizador de hidrogenación. El blanqueamiento puede reducir cantidades sustanciales de impurezas de azufre, metálicas, cuerpos de color, y otras impurezas mínimas del SE-FALC. El blanqueamiento se llevó a cabo a 115 °C y 80 torr con 0,5 % de arcilla blanqueadora (F160 de BASF) durante 1 hora de tiempo de adsorción. Después, la mezcla se enfrió a 60 °C antes de filtrarse. El SE-FALC blanqueado y filtrado se refiere como "BE-FALC". Normalmente, los niveles de azufre y sodio después de blanqueamiento son <5 ppm y <1 ppm, respectivamente. De color amarillo pálido puede intensificarse minuciosamente debido a la oxidación en condiciones de temperatura de reacción empleada a vacío parcial. Las características de BE-FALC se proporcionan en la Tabla 6 a continuación.

Tabla 6

Como se observa en la Tabla 6, los compuestos que contienen carbonilo son la impureza restante de BF-FALC. El nivel de compuestos insaturados era el mismo que el FALC crudo inicial (expresado como IV). En el mejor de los casos, a través de la hidrogenación, los compuestos que contienen carbonilo e IV se reducen por debajo de 150 ppm y 0,15, respectivamente. PRICAT™ 9910 (Johnson Matthey, Billingham, Inglaterra), un catalizador de níquel activo al 22 % en soporte de sílice que se recubre con un recubrimiento C¹⁶OH/C¹⁸OH completamente saturado o un recubrimiento de aceite vegetal completamente endurecido (TAG) como un medio de protección, se puede usar como un catalizador para una hidrogenación de suspensión por lotes. El níquel granulado soportado sobre sílice o alúmina puede usarse como un catalizador para la hidrogenación en lecho compacto. Se puede usar una hidrogenación de dos fases (es decir, una hidrogenación IV de suspensión por lotes seguido de hidrogenación de carbonilo en lecho compacto y pulido IV). Las condiciones del proceso de hidrogenación en un recipiente único se pueden aplicar para cubrir tanto IV como la hidrogenación de carbonilo.

Las condiciones de hidrogenación en un recipiente único normalmente pueden ser 5-13 % de catalizador PRICAT™ 9910 (1,1-2,86 % de Ni activo), 100-130 °C, 100-300 psi (689-2068 kPa) (p. ej., 250 psi o 1723 kPa) H², y tiempo de reacción de 4-8 horas. N²se usa para limpiar con chorro de agua el reactor. Después de completarse la hidrogenación, el FALC hidrogenado se enfría a 60 °C para la filtración del catalizador. La filtración tipo sparkler (filtro MF de 1 pm) puede usarse para la filtración del catalizador PRICAT™ 9910. Cuando se usa Pricat9910 recubierto con TAG, el TAG (recubrimiento de aceite vegetal protector sobre el catalizador) permanecerá en el filtrado del FALC completamente hidrogenado. El FALC completamente hidrogenado/filtrado se llama "HF-FALC". El TAG se puede eliminarse antes de la destilación fraccionada empleando una etapa de evaporación o eliminado como un residuo de destilación final. El destilado de la HF-FALC se denomina como "HFE-FAl C". El HFE-FALC ha de tener IV <0,15, carbonilo <150 ppm, y alcano insignificante. Las características de HF-FALC se proporcionan en la Tabla 7 a continuación.

Tabla 7

(continuación)

La Tabla 8 presenta las características de un corte de CsOH.

Tabla 8

La Tabla 9 presenta las características de un corte de C¹⁰OH.

Tabla 9

La Tabla 10 presenta las características de un FALC de corte medio.

Tabla 10

(continuación)

La Tabla 11 presenta las características de FALC de corte pesado.

Tabla 11

(continuación)

La Tabla 12 resume las condiciones del proceso como se describe en este ejemplo.

Tabla 12

Las condiciones de destilación fraccionada habitualmente dependen del tipo de equipo de destilación y un experto puede emplearlas según sea necesario. El rendimiento de cada etapa de procesamiento se controla para asegurar la calidad de los productos intermedios y productos finales de FALC. El requisito analítico de FALC crudo, productos intermedios y productos finales se resumen en la Tabla 13 a continuación.

Tabla 13

(continuación)

Ejemplo 4

Este ejemplo demuestra la purificación de FALC en otra realización más de la divulgación. En este ejemplo, la purificación de FALC se llevó a cabo sin el empleo de la etapa de evaporación adicional para generar una forma de FALC crudo (es decir, EC-FALC; véase el Ejemplo 3). Además, este ejemplo muestra la alta pureza que se puede lograr cuando FALC se enriquece con el presente método a través de la neutralización y saponificación con una base fuerte para generar la primera mezcla, y luego se evapora para generar la segunda mezcla.

El material de partida incluyó aproximadamente 89,95 % de FALC de cadena par, 0,78 % de FALC de cadena impar, 1,28 mg KOH/g de muestra de FFA, 13,71 mg KOH/g de muestra de FFE, 2061 ppm de compuestos que contienen carbonilo, y 2,99 % de humedad. Se añadió un total de 1,47 % en peso de NaOH (con un exceso de 0,4 % en peso de NaOH) al material de partida a 130 °C y 360 torr (48 kPa) y se agitó durante 2 horas para ir a través del proceso de neutralización y saponificación para obtener una primera mezcla. La primera mezcla (destilado de FALC neutralizado/saponificado) incluyó un FALC intermedio, donde las impurezas de FFA y FFE (que cumplen con las especificaciones de detergente o de la materia prima de alimentación) se eliminan a través de la evaporación. En el presente documento, la primera mezcla se evapora a 240 °C de temperatura de fondo de evaporación y 2 torr para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC. La composición de la segunda mezcla se muestra en la Tabla 14 a continuación. Especialmente, la composición de la segunda mezcla incluyó FALC de aproximadamente 98,5 % de pureza. La alta pureza de la mezcla de FALC enriquecido fue sorprendente, ya que se consigue mediante un procedimiento de dos etapas relativamente simple (es decir, saponificación y evaporación (SAP/EVAP)). El 98,5 % de FALC puro aún contenía pequeñas cantidades de algunas impurezas tales como 600 ppm de carbonilo y 7,8 ppm de azufre. Estas impurezas son tan pequeñas que no interfieren con el uso de 98,5 % de FALC para los productos comerciales. Sin embargo, cualquier impureza dejada se puede eliminar a través de blanqueo, pulido y destilación fraccionada. Además, la insaturación de FALC se puede reducir a través de una etapa de hidrogenación posterior.

Para ensayar la eliminación de pequeñas impurezas, se usaron las siguientes condiciones para el blanqueo a 115 °C a 80 torr (10,66 kPa) durante 1 hora de tiempo de reacción usando 0,5 % en peso de arcilla blanqueadora F-160 (BASF). Se empleó una etapa de hidrogenación de suspensión por lotes en un recipiente único para reducir FALC insaturado a 130 °C, 450 psi (3102 kPa) de H2, 4 horas de tiempo de reacción usando 1,5 % de níquel activo ((PRICAT™ 9910 de Johnson Matthey). Después del blanqueo y la hidrogenación, la pureza del FALC aumentó a aproximadamente 98,8 %. Para demostrar la calidad de FALC de corte medio (MC-FALC) generado a través de las nuevas etapas del proceso de la invención actual, la fracción ligera (LC-FALC) se eliminó primero a 83 °C de temperatura de vapor y 2 torr con relación de reflujo de 2:1 seguido por destilación de MC-FALC a 168 °C de temperatura de vapor y 2 torr con relación de reflujo de 2:1. Aunque la distribución de longitud de cadena de MC-FALC generada no está cumpliendo con exactamente MC-FALC comercial, está lo suficientemente cerca para demostrar todas las demás especificaciones excepto el valor de hidroxilo.

Tabla 14

(continuación)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de purificación de un alcohol graso (FALC) con al menos cinco átomos de carbono, que comprende: (a) producir un material de partida que comprende FALC e impurezas saponificables mediante la fermentación de un microorganismo cultivado en un caldo de fermentación;

(b) añadir una base fuerte a dicho material de partida para generar una primera mezcla; y

(c) evaporar dicha primera mezcla para generar una segunda mezcla enriquecida con FALC.

2. El método de la reivindicación 1, en donde dichas impurezas saponificables comprenden ácido graso libre (FFA), éster graso-graso (FFE), y compuestos que contienen carbonilo.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde dicha base fuerte comprende 0,3 a 0,6 por ciento en peso de exceso de hidróxido de sodio (NaOH).

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la base fuerte reduce el FFA y el FFE mediante la neutralización del FAA y la saponificación del FEE, en donde la saponificación del FEE genera FFA adicional para la neutralización y FALC adicional, y en donde dicha base fuerte reduce además los compuestos que contienen carbonilo.

5. El método de la reivindicación 4, en donde dicha neutralización y saponificación se puede llevar a cabo a una temperatura de 100 °C a aproximadamente 130 °C, a presión ambiente a un vacío parcial de 10.666 Pa (80 torr), preferentemente en donde dicha neutralización y saponificación se lleva a cabo durante 2 a 4 horas.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde una cantidad de FFA en dicha segunda mezcla es inferior a 0,03 mg KOH/g de muestra y una cantidad de FFE en dicha segunda mezcla es inferior a 0,4 mg KOH/g de muestra.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde una cantidad de jabón de sodio en dicha segunda mezcla es inferior a 20 ppm.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el FALC en la segunda mezcla es 98 % puro.

9. El método de la reivindicación 1, que comprende además blanquear la segunda mezcla con un agente blanqueador para generar FALC blanqueado, preferentemente en donde el agente blanqueador se selecciona entre el grupo que consiste en un hipoclorito, un peróxido, una arcilla blanqueadora, y un absorbente.

10. El método de la reivindicación 9, en donde dicho agente blanqueador es eficaz para eliminar los compuestos metálicos; cuerpos de color; niveles de trazas de impurezas adicionales que incluyen compuestos grasos oxidados o compuestos grasos con radicales libres, o combinaciones de los mismos.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende además hidrogenar la segunda mezcla con hidrógeno y un catalizador para generar FALC hidrogenado, preferentemente en donde dicha hidrogenación se selecciona entre el grupo que consiste en una reacción de suspensión en un recipiente único, una reacción de suspensión seguida por una reacción en lecho compacto y dos reacciones en lecho compacto en serie.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende además el fraccionamiento del FALC hidrogenado de acuerdo con el punto de ebullición, en donde FALC que tiene una diferencia en la longitud de cadena de dos o más carbonos están separados.

13. El método de la reivindicación 11, en donde el FALC hidrogenado comprende al menos 50 por ciento de alcohol graso C¹²a C¹⁸.

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 2-13, en donde el material de partida comprende al menos (a) 0,1 a 0,5 por ciento en peso de dicho FFA;

(b) 0,1 a 0,5 por ciento en peso de dicho FFE; o

(c) 0,1 a 0,5 por ciento en peso de dichos compuestos que contienen carbonilo.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 2-14, en donde el material de partida comprende además (a) menos de 1 por ciento en peso de compuestos de dialcohol;

(b) azufre o al menos un compuesto que contiene azufre; o

(c) agua.

16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 2-15, en donde el material de partida es un producto de un caldo de fermentación de E. coli.

17. El método de la reivindicación 5, en donde el material de partida comprende un valor de saponificación (SAP) de 20 mg KOH/g o menos.

18. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-17, en donde dicha evaporación se lleva a cabo a una temperatura

(a) de menos de 150 °C a 133 Pa (1 torr);

(b) de menos de 187 °C a 667 Pa (5 torr); o

(c) que corresponde a una presión de vapor de un alcohol C¹⁸.