Oleochemie
Oleochemie ist ein Teilgebiet der chemischen Industrie, das sich mit der stofflichen Nutzung natürlicher Fette und Öle befasst. Als Rohstoffe dienen überwiegend pflanzliche Öle wie Palmöl, Palmkernöl, Rapsöl oder Sojaöl sowie tierische Fette. Oleochemische Prozesse ersetzen in vielen Anwendungen petrochemische Ausgangsstoffe.
Fette und Öle bestehen überwiegend aus Triglyceriden. Diese sind Ester aus Glycerin und langkettigen Fettsäuren. Typische Fettsäuren sind Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure oder Laurinsäure. Die chemische Zusammensetzung bestimmt die physikalischen und funktionellen Eigenschaften der Produkte.
Ein zentraler Prozess der Oleochemie ist die Spaltung von Triglyceriden. Sie erfolgt durch Hydrolyse oder Umesterung. Bei der Hydrolyse entstehen freie Fettsäuren und Glycerin. Die Reaktionsgleichung lautet vereinfacht:
Triglycerid + 3 H₂O → Glycerin + 3 Fettsäuren
Die Umesterung mit Alkoholen, meist Methanol, führt zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Dieser Prozess ist unter anderem Grundlage der Biodieselherstellung. Die Reaktion lässt sich schreiben als:
Triglycerid + 3 CH₃OH → Glycerin + 3 Fettsäuremethylester
Metallseifen sind Metallsalze langkettiger Fettsäuren. Sie entstehen durch Neutralisation freier Fettsäuren mit Metallhydroxiden oder Metalloxiden. Eine allgemeine Reaktionsgleichung lautet:
R–COOH + Me(OH)ₙ → Me(R–COO)ₙ + n H₂O
Aus Carbon-Fettsäure und Metallhydroxid entsteht das Metallsalz einer Fettsäure (Metallseife) und Wasser. Dabei steht R für den Kohlenwasserstoffrest der Fettsäure und Me für ein Metall wie Calcium, Magnesium, Zink, Aluminium oder Lithium.
Metallseifen auf Basis von Palmöl-Fettsäuren besitzen besondere wirtschaftliche Bedeutung. Palmöl ist weltweit verfügbar und weist eine konstante Fettsäurezusammensetzung auf. Dies erleichtert reproduzierbare Prozesse und gleichbleibende Produktqualität.
Metallseifen finden ein extrem breites Anwendungsfeld. Sie werden als Gleit- und Schmiermittel in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt. Sie wirken als Stabilisatoren in PVC. Sie dienen als Verdicker in Schmierfetten. Sie werden als Trennmittel, Entschäumer oder Hydrophobierungsmittel verwendet. In Farben und Lacken beeinflussen sie Trocknung, Rheologie und Oberflächenqualität. In der Bauchemie werden sie zur Wasserabweisung eingesetzt. Auch in der Kosmetik-, Pharma- und Waschmittelindustrie spielen oleochemische Derivate eine wichtige Rolle.
Die Herstellung von Metallseifen erfordert eine intensive Durchmischung der Reaktionspartner. Wärmeübertragung, Stofftransport und Reaktionskinetik sind eng miteinander gekoppelt. Die Reaktionen können diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Die Produktqualität hängt stark von Homogenität, Temperaturführung und Verweilzeit ab.
Für chemische Umsetzungen werden industrielle Mischer-Reaktoren eingesetzt. Sie sind hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Dazu zählen schnelle Druck-Vakuumwechsel sowie ausgeprägte Temperaturwechsel während der Prozessführung. Prozessapparate aus dem Hause amixon® haben sich unter diesen Bedingungen besonders bewährt. Sie sind für reaktive Feststoff- und Feststoff-Flüssig-Systeme ausgelegt. Sie benetzen die Feststoffe gleichmäßig. Sie erlauben eine kontrollierte und reproduzierbare Reaktionsführung und Vakuum-Trocknung. Gleichzeitig gewährleisten sie eine effiziente Wärmeabfuhr, auch bei exothermen Reaktionen.
Anschließend werden amixon®-Mischer zur Homogenisierung der Endprodukte eingesetzt. Die Mischwerkzeuge arbeiten mit niedrigen Drehzahlen und erzielen dennoch kurze Mischzeiten. Dadurch werden Scherkräfte, Staubfreisetzung und unerwünschte Erwärmung vermieden. Diese Eigenschaften sind wertvoll, da viele Endprodukte staubförmig vorliegen. Von ihnen geht eine hohe Explosions- und Entzündungsgefahr aus.
Oleochemische Produkte gelten als nachwachsend, biobasiert und in vielen Fällen biologisch abbaubar.