Obtinerea Sapunurilor

OBTINEREA SAPUNURILOR

A.   Metode de obtinere

Sapunurile se pot obtine prin mai multe metode, astfel avem:

     a)       Transesterificarea

           Cand esterii sunt incalzitii cu alcooli acizi sau alti esteri in prezenta unui catalizator se poate schimba gruparea alcool sau cea acid. Acest proces se numeste transesterificarea, el este acelerat de   prezenta unor cantitati mici de acid sau de baza . Sunt cunoscute trei tipuri de  transesterificare:

-          alcooliza – schimbarea gruparilor alcool;

-          acidoliza – schimbarea gruparilor acid

-          schimbarea gruparilor intre doi esteri .

Alcooliza sia cidoliza sunt procese importante utilizate in procese preparative. Toate cele  trei reactii sunt reversibile si pentru deplasarea echilibrului  este nevoie de indepartarea unuia din produsi. Catalizatori cei mai folositi pentru transesterificarea grasimilor  sunt metalele alcaline, oxiziimetalelor alcaline si sarurilor de zinc.Au mai fost folositi recent si titanatii  organici.

Enzimele pot di si ele utilizate daca se doreste obtinerea de compusi optic activi.

          Prin transesterificare se obtin cativa compusii importantii:

-          esterii metilici ai acizilor grasi se obtin prin alcoliza grasimilor animale;

-          dimetiltereftalatul poate fi obtinut din deseurile de polietilentereftalat

-          alcoolul polivinilic este obtinut prin cataliza bazica a poliacetatului de vinil

-          polivinilbutiratul este obtinut prin acidoliza poliacetatului de vinil cu acid butiric

b). Hidroliza grasimilor si uleiurilor

Pentru hidroliza grasimilor sau uleiurilor cu apa este nevoie de o agiatare foarte buna a acestora doua faze nemiscibile. Reactia este desfasurata in astfel de conditii incat sa existe o solubilitate apreciabila a apei in faza de ulei (10-25%). Pentru aceasta se lucreaza sub presiune mare (40-55 at)

in coloane de otel inox cu inaltimea de 24-31 m si diametrul de 50-130 cm Oxidul de zinc se adauga uneori drept catalizator .

     Grasimile sunt injectate la partea inferioara a solventului de hidroliza iar apa la varful lui

Tunrnul de hidroliza poate fi gol sau poate fi prevazut cu sicane pt a asigura o curgere turbulenta, in coloana se infiltreaza si abur in partea superioara se aspira astfel o curgere in contracurent a apei  si a grasimilor.In conditiile de temperatura si presiune are  loc hidroliza esterilor.

Acizi liberi sunt antrenati in curentul ascendent in timp ce glicerina este dizolvata in apa si antrenata descendent. Concentratiile de glicerina si gliceride sunt din ce in ce mai mici  spre varful coloanei.Etapa determinanta de viteza a procesului este eliminarea glicerinei din amestecul de acizi  grasi . Sapunul de zinc format prin reactia oxidului de zinc cu acizii grasi actioneaza ca un catalizator de transfer de faza inbunatatind transferul glicerinei  din faza organica in faza apoasa.

Prin separarea glicerineide acizii grasii se previne reactia inversa de esterificare. La un timp de stationare de 90 de min se obtine o conversie  a grasimilor de peste 99%

   Acizii grasi obtinutii la varful coloanei de hidroliza mai contin apa, grasime partial hidrolizata si sapun de zinc. Indepartarea apei se realizeaza mai intai intr-un evaporator cu detenta si apoi intr-un  

uscator de vacuum. Produsul uscat este trecut apoi intrun sistem de distilare ce permite separarea acizilor grasii purificati (inodori si incolori) de produsii de hidroliza partiala si de sapunul de zinc. Separarea  se realizeaza la o temperatura de 200*C si la presiune scazuta (1-6mmHg)

Fractia de acizi grasi este separata,la randul ei  in trei fractii distincte. Cea mai usoara este de obicei indepartata deoarece are un miros neplacut.

    Aacizii grasi obtinuti pot fi utilizati  ca atare sau po fi supusi diverselor transformari.

Hidrogenarea a fost folosita mult timp indeosebi pentru a inbunatati culoarea si stabilitatea acizilor grasi prin eliminarea speciilor polinesaturate. Ulterior hidrogenarea a fost folosita si pentru modificarea propietatilor fizice ale aciziolr grasi (intarirea)

    Hidrogenarea are loc prin trecerea unui amestec de acizi grasi si hidrogen sub presiune peste un catalizator de nichel,  dupa hidrogenare se indeparteaza excesul de hidrogen si urmele de catalizator. Gradul de hidrogenare este determinat de raportul  hidrogen: acizi grasi, de temperatura, de presiune si de timpul de stationare in reactorul de hidrogenare.In timpul procesului de hidrogenare are loc si izomerizarea partiala a compusilor naturali nesaturati(cis) in forma trans.

Hidrogenarea este controlata pentru a se indeplini specificatiile de calitate dorite.

In etapa de neutralizare are loc reactia acizilor grasi cu cantitatea corespunzatoare de baza.

Reactia este extrem de rapida pentru cele mai multe baze (de ex. NaOH sau KOH) si necesita  cantitati stoechiometrice precum si o buna agitare . Pentru realizarea practica trebuie respectate urmatoarele conditii

-          un raport precis intre acizi liberi,soda,apa, si sare;

-          agitare eficienta pentru a asigura uniformitatea fazi de sapun;

-          mentinerea temperaturi intre anumite limite  ( reactia este exoterma ) pentru a evita fierberea sau spumarea.

    Sunt diverse procedee industriale pentru realizarea neutralizarii. Procedura generala este de amestecare a acizilor grasi preincalziti cu o solutie apoasa ce contine baza si sare. Acest amestec este pompat in neutralizator unde este recirculat fortat pentru mentinerea agitarii.Ulterior amestecul de reactie este transferat intr-un lat vas pentru separarea sapunului.

 c.)Sinteza surfactantilor

           In principiu  surfanctii se  impart in trei grupe: anionici, cationici si neionici.In prima grupa, de regula intra sapunul (CH3-(CH2)14-COONA) si un numar de surfancti sintetici cum sunt sulfantii (CH3)-(CH2)11OSO3NA  si solfantii R-C 6H4-SO3NA.

           Surfanctii cationici se refera in majoritatea cazurilor la sarurilor cuaternare de amoniu [CH3-(CH2)17]2N (CH3)2CL. Substantele superficial active de acest tip au o larga aplicatie la rezolvarea diferitelor probleme legate de udare: hidroliza suprafetelor formarea si distrugerea emulsiilor dispersarea cernelurilor,etc.

          Surfactantii neionici,cum rezulta si din denumirea lor, nu sunt electroliti in moleculele lor ca si in moleculele altor surfanctii ca: alcoolipolietoxilati........

  

B. .Comparatie intre diverse procese de obtinere a sapunului

    Saponificarea directa a grasimilor este bine cunoscuta, are avantajele unui echipament simplu si al unor costuri de operare mici.Dezavantajele metodei sunt date de randament scazut de recuperare a glicerinei, necesita materii prime de calitate pentru obtinerea unui sapun bun,flexibilitate scazuta la variatii ale materiei prime.

    Procesul de hidroliza/neutralizare este mult mai flexibil fata deutilizarea a diverse materii prime, permite hidrogenarea partiala a acizilor grasi si obtinerea de formulari complexe de sapunuri.