Oleochemia
Oleochemia to dziedzina przemysłu chemicznego zajmująca się wykorzystaniem naturalnych tłuszczów i olejów. Jako surowce wykorzystuje się głównie oleje roślinne, takie jak olej palmowy, olej z ziaren palmowych, olej rzepakowy lub olej sojowy, a także tłuszcze zwierzęce. Procesy oleochemiczne zastępują w wielu zastosowaniach surowce petrochemiczne.
Tłuszcze i oleje składają się głównie z trójglicerydów. Są to estry gliceryny i długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Typowe kwasy tłuszczowe to kwas palmitynowy, kwas stearynowy, kwas oleinowy lub kwas laurynowy. Skład chemiczny determinuje właściwości fizyczne i funkcjonalne produktów.
Centralnym procesem oleochemii jest rozkład trójglicerydów. Odbywa się to poprzez hydrolizę lub transestryfikację. W wyniku hydrolizy powstają wolne kwasy tłuszczowe i gliceryna. Uproszczone równanie reakcji wygląda następująco:
trigliceryd + 3 H₂O → gliceryna + 3 kwasy tłuszczowe
Transestryfikacja z alkoholami, najczęściej metanolem, prowadzi do powstania estrów metylowych kwasów tłuszczowych i gliceryny. Proces ten stanowi między innymi podstawę produkcji biodiesla. Reakcję tę można zapisać jako:
Trigliceryd + 3 CH₃OH → gliceryna + 3 estry metylowe kwasów tłuszczowych
Mydła metalowe są solami metalowymi długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Powstają one w wyniku neutralizacji wolnych kwasów tłuszczowych wodorotlenkami metali lub tlenkami metali. Ogólne równanie reakcji wygląda następująco:
R–COOH + Me(OH)ₙ → Me(R–COO)ₙ + n H₂O
Z kwasu tłuszczowego węgla i wodorotlenku metalu powstaje sól metalu kwasu tłuszczowego (mydło metalowe) i woda. R oznacza resztę węglowodorową kwasu tłuszczowego, a Me oznacza metal, taki jak wapń, magnez, cynk, aluminium lub lit.
Mydła metalowe na bazie kwasów tłuszczowych oleju palmowego mają szczególne znaczenie gospodarcze. Olej palmowy jest dostępny na całym świecie i ma stały skład kwasów tłuszczowych. Ułatwia to powtarzalne procesy i zapewnia stałą jakość produktu.
Mydła metalowe mają niezwykle szerokie zastosowanie. Są stosowane jako środki poślizgowe i smarujące w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Działają jako stabilizatory w PVC. Służą jako zagęszczacze w smarach. Są stosowane jako środki antyadhezyjne, przeciwpieniące lub hydrofobowe. W farbach i lakierach wpływają na schnięcie, reologię i jakość powierzchni. W chemii budowlanej są stosowane do hydrofobizacji. Pochodne oleochemiczne odgrywają również ważną rolę w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i detergentowym.
Produkcja mydeł metalowych wymaga intensywnego mieszania reagentów. Przenoszenie ciepła, transport substancji i kinetyka reakcji są ze sobą ściśle powiązane. Reakcje mogą być przeprowadzane w sposób nieciągły lub ciągły. Jakość produktu zależy w dużym stopniu od jednorodności, kontroli temperatury i czasu przebywania.
Do reakcji chemicznych stosuje się przemysłowe mieszalniki-reaktory. Są one narażone na duże obciążenia mechaniczne i termiczne. Należą do nich szybkie zmiany ciśnienia i próżni oraz znaczne zmiany temperatury podczas prowadzenia procesu. Urządzenia procesowe firmy amixon® sprawdziły się szczególnie dobrze w tych warunkach. Są one przeznaczone do reaktywnych układów ciało stałe-ciało stałe i ciało stałe-ciecz. Równomiernie zwilżają ciała stałe. Umożliwiają one kontrolowane i powtarzalne prowadzenie reakcji oraz suszenie próżniowe. Jednocześnie zapewniają one skuteczne odprowadzanie ciepła, nawet w przypadku reakcji egzotermicznych.
Następnie mieszalniki amixon® są wykorzystywane do homogenizacji produktów końcowych. Narzędzia mieszające pracują z niskimi prędkościami obrotowymi, a mimo to osiągają krótkie czasy mieszania. Pozwala to uniknąć sił ścinających, uwalniania pyłu i niepożądanego nagrzewania. Cechy te są cenne, ponieważ wiele produktów końcowych ma postać pyłu. Stanowią one wysokie zagrożenie wybuchem i zapaleniem.
Produkty oleochemiczne są uważane za odnawialne, pochodzenia biologicznego i w wielu przypadkach biodegradowalne.