JPH0114901B2 - - Google Patents

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JPH0114901B2
JPH0114901B2 JP56083688A JP8368881A JPH0114901B2 JP H0114901 B2 JPH0114901 B2 JP H0114901B2 JP 56083688 A JP56083688 A JP 56083688A JP 8368881 A JP8368881 A JP 8368881A JP H0114901 B2 JPH0114901 B2 JP H0114901B2
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reaction mixture
reaction
tubular reactor
temperature
glycerin
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JP56083688A
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JPS5724327A (en
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Demerinku Gyuntaa
Efuai Guntaa
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Henkel AG and Co KGaA
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Henkel AG and Co KGaA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/06Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils with glycerol
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • B01J19/243Tubular reactors spirally, concentrically or zigzag wound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/03Preparation of carboxylic acid esters by reacting an ester group with a hydroxy group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
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    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脂肪酸モノグリセリドの連続的製造法
に関する。
脂肪酸モノグリセリド、特にグリセリンモノス
テアレート(GMS)の工業的製造法は脂肪また
はトリグリセリドを原料として、これにグリセリ
ンを反応させてモノグリセリドとジグリセリドと
の混合物とする。この場合、通常は撹拌釜内にお
いて触媒の存在下220〜235℃で不連続的におこな
うのが工業的で、滞留時間は数時間のオーダーに
なるのが普通である。モノエステル含量が40〜45
%のエステル交換混合物が得られるのが一般的
で、モノグリセリド含量45〜50%はかなり高いも
のと考えられている。
エステル交換反応の平衡は反応温度がより高く
なるとモノグリセリドの生成方向へ移動する。例
えば「ヘミー−テヒニーク(Chemie−
Technik)」第343〜345頁(1979年)を参照され
たい。モノグリセリドの生成が反応温度に依存す
るという認識のもとに、反応温度を高くすること
によつてGMS濃度を高めようとする試みが再三
再四おこなわれた。温度が240℃以上になると逆
反応がおこり、反応成分は特にたいていのアルカ
リ反応性触媒の存在下では温度の影響を受けやす
いので、このような試みは常に悪い結果に導い
た。反応生成物中のモノグリセリド含量は45%以
下で、色および臭いも相当悪くなる。
本発明の課題は、改良された方法によりトリグ
リセリドまたは脂肪とグリセリンとのエステル交
換反応によつて特に高収率で脂肪酸モノグリセリ
ドを生成させる処理条件を見出すことである。本
発明はさらに例えば色を悪くする反応副生成物を
実質上生成させることなく価値の高い特に高純度
の脂肪酸モノグリセリドの製造を可能にするもの
である。さらに本発明の課題はエステル交換され
る反応混合物を比較的短い滞留時間で連続的に通
過させる方法を見出すことである。
従つて本発明の目的はアルカリ性触媒の存在下
200℃以上の温度でトリグリセリドとグリセリン
とをエステル交換反応させることによる脂肪酸モ
ノグリセリドの連続的製造法である。本発明方法
は、反応成分の反応を静的混合エレメントを有す
る管状リアクター内で反応混合物を渦乱流状にし
て温度280℃以上、平均滞留時間0.5〜5分間の条
件下でおこなうことを特徴とする。本発明方法は
ステアリン酸を主成分とする脂肪とグリセリンと
の反応によるグリセリンモノステアレートの製造
に特に適している。
自体周知のエステル交換を実施するのに本発明
によつて選択された管状リアクターを用いること
により多くの点で驚くべき改良された処理結果が
得られる。脂肪酸モノグリセリドの可能な収率の
改良が特に顕著である。この目的とする反応成分
の収率は反応混合物中で明らかに50重量%以上を
越え、本発明方法の好ましい実施態様におけるモ
ノグリセリドの収率は60重量%以上、例えば60〜
65重量%になる。この収率改良は反応温度を非常
に高く(280℃以上)することによつて達成され
る。これにもかかわらず、本発明方法による生成
物は反応混合物の望ましくない分解生成物を含ま
ず、色の点でも申し分がない。この結果は、管状
リアクター内の反応混合物をきわめてよい渦巻状
のグラフト流(Pfropfenstro¨mung)またはピス
トン流(Kolbenstro¨mung)にして、高い反応温
度と短い平均滞留時間の条件下で可能となる。
両反応成分トリグリセリドとグリセリンは反応
温度においては明らかに密度の異なつた相互に混
合しないか、混合が限定された2液相を形成して
分離する傾向がある。しかしながら本発明では反
応成分がきわめてよく混合した反応混合物が管状
リアクターを通過するように配慮されている。こ
のため一方では反応混合物が確実に渦流になるよ
うな速度で管状リアクターを作動させる。このた
めに反応混合物のレイノルズ数は3000以上にする
のが有効である。混合状態を改良するためにリア
クター内部に静的な混合エレメントをさらに設置
し、該エレメントによつて反応混合物成分の半径
方向の混合を促進させる。このような静的混合エ
レメントは管状リアクターに連続的に設置しても
よいが、混合エレメント部分と混合エレメント部
分を配置しない管状リアクター部分とを交互に繰
返して設置するのが好ましい。
管状リアクターの形成および渦巻状の管状流に
おけるその駆動に関しては当該技術分野の一般的
な報告が適用される。例えば「フエアフアーレン
ステヒニーク(Verfahrenstechnik)」第538〜
543頁(1970年)を参照されたい。管状リアクタ
ーの直径に対する長さの比は好ましくは100〜
1000の範囲で選択し、この場合、管状リアクター
の絶対的な長さは50mまでの範囲とするが、所望
により100mまたはそれ以上にしてもよい。本発
明方法による所望の変換を達成するためにはこの
種の管状リアクターを渦巻流領域のReを3000以
上、密度の異なつた流体の混合を特徴づける修正
フルード数(modifizierten Froude−Zahl)を
0.01以上にして駆動させる修正フルード数の定義
と計算方法については前記引用文献「フエアフア
ーレンステヒニーク」(1970年)の特に第542頁、
右欄を参照されたい。
流動する流体混合物の半径方向の混合を改良
し、好ましくは同時に望ましくない逆混合
(Ru¨ckmischung)を発生させない静的な混合エ
レメントは文献に記載され実際に知られている。
例えば「Chem.−Ing・−Tech.」第52巻(1980
年)、第285〜291頁を参照されたい。
管状リアクター内部の反応温度はとりわけ280
〜330℃、特に290〜310℃である。リアクター内
の反応混合物および反応条件の平均滞留時間はと
りわけ1〜3分間である。グリセリンに対するト
リグリセリドの混合比はグリセリン2〜10モルに
対してトリグリセリド(脂肪)1モルにするのが
有効である。特に好ましい混合比は1/2.5〜
1/5モル/モルである。
本発明方法においてはアルカリ性エステル交換
触媒を併用するのが好ましいが、本発明条件下に
おいては管状リアクター内に触媒が存在しなくて
もかなりの変換が達成される。触媒としては当該
技術分野で用いられている化合物が挙げられる。
例えばアルカリ水酸化物、アルカリ土類酸化物ま
たはアルカリアルコラートが適当である。触媒濃
度は使用する反応混合物に基づいて好ましくは
0.5重量%以下、特に0.1重量%以下である。触媒
量は通常0.05〜0.1%である。
本発明の好ましい実施態様では、触媒は前加熱
された反応混合物に添加する。この場合触媒は、
反応混合物を管状リアクターへ導入する直前、ま
たは導入する際に加えるか、あるいは管状リアク
ター内の反応混合物の初期相へ加えるのが有効で
ある。この場合の目的は高い反応温度条件下での
触媒の作用時間を出来るだけ短く保つことであ
る。触媒は反応温度または200℃以上、好ましく
は240℃で添加してもよい。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、
管状リアクターを出た反応混合物を出来るだけ早
く冷却する。あらゆる任意の冷却方式を選んでも
よい。過剰のグリセリンの一部を気化させるフラ
ツシユ冷却によつて特に効果的に冷却される。リ
アクターを出た直後の冷却は100℃以下に導くの
が有効である。リアクターを出た後の反応混合物
中の触媒成分は周知の方法によつてできるだけす
ばやく中和することが本発明方法においてはさら
に好ましい。鉱酸、例えば燐酸の使用がこの場合
適当である。本発明方法の範囲内においては冷却
と中和を一緒におこなうことも可能である。自発
的な冷却と触媒作用の遮断によつて脂肪酸モノグ
リセリドのジグリセリドおよびトリグリセリドへ
の可能な逆反応および反応生成物の分解が避けら
れる。
以下の実施例は第1図に示す試験装置を用いて
おこなつた。
試験装置のエレメントは混合成分槽1、撹拌器
2、輸送ポンプ3、加熱器4、触媒受容器5、触
媒添加ポンプ6、管状リアクター7、熱移送装置
8、冷却器9および生成物受容器10である。
管状リアクターの寸法は長さが6m、内径が
22.3mmである。直径2mmの水圧式静的混合エレメ
ントを設けた。リアクターの加熱は二重被筒管中
の熱移送オイルによつておこなつた。
実施例 1 硬化牛脂(SZ4、JZ1.2)10部をグリセリン
(99.5%)4部と90℃で前混合した。
1時間ごとの混合物50Kgと熱交換器(240℃)
の後でのNaOH(20%)触媒150gとの混和に際
してはリアクター内容物の温度を300℃にする。
不溶の含水グリセリンを分離した後以下の特性
値を有する反応生成物が得られた。
モノエステル:60重量% ジエステル:24重量% トリエステル:3重量% 遊離グリセリン:13重量% SZ:0.8 色数(Farbzahl)5 1/4″:4g/0.6r 反応生成物の処理(本発明範囲においては一般
的である)は自体周知の方法、例えば過剰のグリ
セリンと生成したモノエステルの蒸留分離によつ
ておこなうが、所望によつて生成エステル混合物
をそのまま使用してもよい。
実施例 2 大豆油(SZ0.4)10部をグリセリン(99.5%)
4.5部と90℃で前混合した。1時間ごとの混合物
80Kgとナトリウムメチラート(30%)触媒200g
とを反応温度290℃で混和することによつて反応
をおこなつた。
不溶性グリセリンを分離し、燐酸を用いて中和
した後、以下の特性値を有する粗製モノグリセリ
ドが得られた。
モノエステル:57重量% ジエステル:26重量% トリエステル:4重量% グリセリン:13重量% SZ:0.2 色数5 1/4″:3g/0.5r
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための装置の一
態様を示すフローシートである。 1は混合成分槽、2は撹拌器、3は輸送ポン
プ、4は加熱器、5は触媒受容器、6は触媒添加
ポンプ、7は管状リアクター、8は熱移送装置、
9は冷却管、10は生成物受容器を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルカリ性触媒の存在下200℃以上の温度で
    トリグリセリドとグリセリンとをエステル交換反
    応させることによる脂肪酸モノグリセリド、特に
    グリセリンモノステアレートの連続的製造法にお
    いて、該反応を静的混合エレメントを有する管状
    リアクター内で反応混合物を渦乱流状にして温度
    280℃以上、平均滞留時間0.5〜5分間の条件下で
    おこなうことを特徴とする脂肪酸モノグリセリド
    の連続的製造法。 2 反応温度が280〜330℃、特に290〜310℃であ
    る第1項記載の方法。 3 管状リアクター内での反応混合物の平均滞留
    時間が1〜3分間である第1項または第2項記載
    の方法。 4 触媒を前加熱された反応混合物が管状リアク
    ター内へ導入される好ましくは直前または導入の
    際に該反応混合物と混合する第1項から第3項い
    ずれかに記載の方法。 5 リアクターから出た直後の反応混合物を100
    ℃以下に冷却する第1項から第4項いずれかに記
    載の方法。 6 リアクターから出た直後の反応混合物の触媒
    成分の中和を該反応混合物の冷却と共におこなう
    第1項から第5項いずれかに記載の方法。 7 長さ/直径比が100〜1000の管状リアクター
    をレイノルズ数3000以上、修正フロード数0.01以
    上の条件下で使用する第1項から第6項いずれか
    に記載の方法。 8 脂肪/グリセリン混合比を1/2〜1/10モ
    ル/モル、特に1/2.5〜1/5モル/モルとす
    る第1項から第7項いずれかに記載の方法。
JP8368881A 1980-05-30 1981-05-30 Continuous manufacture of fatty acid monoglyceride Granted JPS5724327A (en)

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DE19803020566 DE3020566A1 (de) 1980-05-30 1980-05-30 Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von fettsaeuremonoglyzeriden

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JPS5724327A JPS5724327A (en) 1982-02-08
JPH0114901B2 true JPH0114901B2 (ja) 1989-03-14

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JP (1) JPS5724327A (ja)
DE (2) DE3020566A1 (ja)

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