способ получения эмульгатора для жирующих композиций

Формула изобретения

1. Способ получения эмульгатора для жирования кож, включающий сульфирование рыбьего жира концентрированной серной кислотой, промывку, отстой и слив кислой воды, нейтрализацию гидроксидом натрия получаемых сульфоэфиров, отличающийся тем, что сульфируют смеси рыбьего жира с растительными маслами или с метиловыми эфирами жирных кислот этих масел.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растительного масла используют горчичное, рапсовое, соевое и подсолнечное масла при соотношении с рыбьим жиром от 1 : 9 до 1 : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству жирующих материалов, используемых в кожевенной промышленности.

Одним из основных компонентов жирующих композиций для кожи является эмульгатор. Поскольку при жировании жирующие композиции используют в виде водной эмульсии, то роль эмульгатора заключается в обеспечении высокой устойчивости таких эмульсий.

Наиболее широко в качестве эмульгаторов в кожевенной промышленности используют продукты сульфирования или сульфитирования рыбьего жира.

Известен /1/ способ получения эмульгаторов сульфированием рыбьих жиров концентрированной серной кислотой при температуре не выше 30-35^oC с последующим отделением ее избытка и нейтрализацией щелочью получаемых сульфоэфиров. Недостатком способа является относительно низкие степень сульфирования и эмульгирующая способность получаемого продукта. В процессе сульфирования за счет быстро нарастающей вязкости сульфомассы наблюдаются серьезные трудности тепло- и массообмена, что приводит к увеличению длительности процесса, развитию параллельно протекающих побочных реакций окислительно-восстановительного характера с образованием побочных продуктов и даже газовых выбросов - сернистого ангидрида.

Наиболее близким к предлагаемому является способ /2/ получения эмульгатора для жирования кож, по которому сульфирование рыбьего жира проводят концентрированной серной кислотой в количестве 23-25% от массы исходного жира в присутствии 7-8 мас.% мочевины, промывку ведут в присутствии сульфата алюминия в количестве 2-3 мас.%, после отстоя и отделения кислой и сульфатной воды сульфоэфиры нейтрализуют растворами гидроксида натрия.

Данный способ позволяет улучшить качество эмульгатора в сравнении с традиционным способом /1/, однако имеет аналогичный ряд недостатков, процесс длителен, в конечном продукте накапливаются примеси за счет параллельно протекающих побочных реакций и т.д.

Цель изобретения - упрощение процесса получения эмульгатора, увеличение производительности оборудования и глубины сульфирования при одновременном улучшении качества готовой продукции.

Поставленная цель достигается тем, что сульфируют концентрированной серной кислотой рыбий жир в смесях с растительными маслами или метиловыми эфирами жирных кислот этих масел при соотношении от 9:1 до 1:1.

Достигаемый при этом положительный эффект заключается в следующем. При сульфировании предлагаемых смесей наблюдаемый рост вязкости реакционной среды существенно ниже, чем в известных способах, что позволяет увеличить скорость подачи серной кислоты и при этом удерживать температуру в оптимальных для сульфирования жиров диапазоне - не выше 33^oC за счет существенно лучших условий тепло- и массообмена. В целом сокращается длительность сульфирования, снижается выход побочных продуктов, снижающих обычно эмульгирующую способность готового эмульгатора.

При промывке реакционной массы от избытка серной кислоты улучшается отстой и сокращается его длительность. Сульфирование предлагаемых смесей позволяет получать эмульгаторы с большим содержанием связанного SO₃ и высокой эмульгирующей способностью.

Применение получаемых эмульгаторов улучшает качество жирующих композиций и условия жирования кож за счет более равномерного распределения жира по толщине кож, улучшается выбираемость жира из жирующей ванны, сокращаются потери жирующего материала и облегчаются технологические проблемы очистки сточных вод, что в целом решает комплекс проблем процесса жирования кож /3/.

Получение эмульгатора для жирования кож предлагаемым способом заключается в следующем.

Смесь рыбьего жира с растительным маслом при соотношениях от 9:1 до 1:1 сульфируют концентрированной (выше 96%) серной кислотой при эффективном перемешивании. Скорость подачи серной кислоты регулируют таким образом, чтобы температура реакционной среды не превышала 33^oC, т.к. известно, что более высокие температуры сульфирования жиров резко снижают глубину сульфирования готового эмульгатора и увеличивают содержание побочных продуктов, снижающих его потребительские свойства.

После подачи всего объема серной кислоты, обычно 20 мас.% от массы сульфируемой смеси, реакционную массу выдерживают при перемешивании еще 0,5 часа. Затем приступают к операции промывки сульфомассы от не вступившей в реакцию серной кислоты. В реактор загружают 3 мас.% от массы жира хлорида натрия и подают 10%-ный раствор гидроксида натрия в количестве 100% к массе жира. Скорость подачи раствора регулируют таким образом, чтобы температура реакционной среды не превышала 65^oC. После подачи всего объема раствора гидроксида натрия при необходимости доводят pH среды реакционной массы до pH3 . Дают реакционной массе отстояться в течение 2-3 часов. Сливают промывные воды. Полученные сульфоэфиры нейтрализуют 20%-ным раствором гидроксида натрия до pH 7-7,5 при эффективном перемешивании.

Ниже приведены примеры реализации данного способа в лабораторных условиях. Использовали следующие масла: рыбий жир по ГОСТ 1304-76, рапсовое масло по ГОСТ 8988-77, горчичное масло по ГОСТ 8807-74, соевое масло по ГОСТ 7825-76, подсолнечное масло по ГОСТ 1129-73. Определение содержания в сульфированных продуктах сульфата натрия и связанного SO₃ проводили общепринятыми методами /1/. Для оценки эмульгирующей способности использовали методику ЦНИИКП, приготавливали 5% эмульсию сульфированных продуктов в воде (температура 60^oC, перемешивание осуществляли в стеклянном стакане палочкой в течение 30 секунд). Устойчивость эмульсии определяли визуально в цилиндре на 100 мл и характеризовали временем до начала расслоения эмульсии.

Пример 1. 140 г смеси рыбьего жира и горчичного масла при массовом соотношении 1: 1 загружают в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и капельной воронкой для подачи серной кислоты (98%-ной). При перемешивании подают 28 г серной кислоты в течение 1 часа со скоростью, чтобы температура реакционной среды не превышали 33^oC, обычно 25-30^oC. Наблюдаемое нарастание вязкости невелико. После подачи всей кислоты реакционную среду при перемешивании выдерживают еще 0,5 часа. Вносят 4 г хлорида натрия и при перемешивании приливают 140 г 10%-ного раствора гидроксида натрия, причем со скоростью, чтобы температура реакционной массы не повышалась выше 65^oC. При необходимости корректируют pH среды до 3. Отключают перемешивание и отстаивают реакционную массу 2-3 часа, которая разделяется на два слоя - нижний водный слой и верхний сульфоэфиров. Отделяют нижний водный слой, оставшиеся в колбе сульфоэфиры нейтрализуют 20%-ным раствором гидроксида натрия до pH 7-7,5.

Готовый продукт - текучая прозрачная коричневая вязкая масса с содержанием связанного SO₃ - 4,2%, сульфата натрия - 2,7%, дает устойчивые более 24 часов 5%-ные водные микроэмульсии. Приготовленные на полученном эмульгаторе жирующие композиции имеют высокие технические и качественные показатели.

Пример 2. 140 г смеси рыбьего жира и метиловых эфиров жирных кислот подсолнечного масла при массовом соотношении 9:1 загружают в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и капельной воронкой для подачи серной кислоты. При перемешивании постепенно подают 28 г серной кислоты (98%-ной) в течение 1 часа при температуре реакционной массы 25-30^oC. Наблюдаемое нарастание вязкости незначительно. Реакционную массу выдерживают при перемешивании еще 0,5 часа. Вносят 4 г хлорида натрия и при перемешивании приливают 140 г 10%-ного раствора гидроксида натрия при температуре не выше 65^oC. При необходимости корректируют pH среды до 3.

Отключают перемешивание и отстаивают реакционную массу 1-1,5 часа. Отделяют водный слой. Слой сульфоэфиров нейтрализуют 20%-ным раствором до pH 7-7,5.

Готовый продукт - текучая прозрачная коричневая вязкая жидкость с содержанием связанного SO₃ - 3,9%, сульфата натрия - 2,0%, дает устойчивые более 24 часов 5%-ные водные микроэмульсии.

Результаты получения в описанных условиях эмульгаторов на смесях рыбьего жира с другими растительными маслами и при иных соотношениях приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице и примерах 1, 2, наглядно показывают преимущества заявляемого способа в сравнении с аналогом (пример 10) и прототипом (пример 11). Содержание связанного SO₃ существенно ниже, чем по заявляемому способу, полученные на их основе эмульсии характеризуются относительно низкой устойчивостью.

Соотношение рыбий жир - различные растительные масла (примеры 1-8) согласно заявляемому способу позволяет получать продукты с высоким содержанием активного вещества (связанного SO₃ - от 3,6 до 4,0 мас.%), низким содержанием сульфата натрия (не более 3 мас.%) и имеющие высокую устойчивость образуемых эмульсий.

При уменьшении количества растительных масел (пример 9) получаются продукты с относительно низким содержанием связанной серы и вследствие этого эмульсии на их основе недостаточно стабильны.

Превышение количества растительных масел выше заявляемого соотношения 1: 1 нецелесообразно по экономическим и технологическим причинам. При превышении данного соотношения получается продукт с высоким содержанием эмульгатора, но использование его при жировании приводит к потере эластичности кожи.

Таким образом, приведенные примеры полностью подтверждают сущность заявляемого изобретения.

Заявляемый способ проверен в опытно-промышленном масштабе и положен в основу проектирования промышленного производства.

Использованнная литература

1. Джильберт Э. Е. Сульфирование органических соединений.- Химия. М., 1969.

2. Авт. св. СССР 1227624,1986.

3. Левенко П.И. Жирование и свойства кож.- Легкая индустрия. М., 1970.