×
20.04.2013
216.012.36bf

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ВАНИЛИНА ИЗ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ЛИГНИНОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Настоящее изобретение относится к способу выделения ванилина, который широко используется в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической отраслях, из продуктов окисления лигнинов взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия NaHSO. При этом используют растворы с концентрацией гидросульфита натрия 320-400 г/литр, а образующееся ванилин-гидросульфитное производное отделяют от избытка раствора гидросульфита натрия в виде осадка фильтрованием, центрифугированием или декантацией. Способ позволяет сократить расход гидросульфита натрия, а также повысить коэффициент распределения ванилина в осадок и водную фазу из органической фазы, что сокращает объемы экстрактов и реэкстрактов в процессе выделения ванилина. 3 пр.
Основные результаты: Способ выделения ванилина из продуктов окисления лигнинов взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия NaHSO, отличающийся тем, что используют растворы с концентрацией гидросульфита натрия 320-400 г/л, а образующееся ванилин-гидросульфитное производное отделяют от избытка раствора гидросульфита натрия в виде осадка фильтрованием, центрифугированием или декантацией.
Реферат Свернуть Развернуть

Заявляемое изобретение относится к способам выделения ванилина из лигнинсодержащего сырья и касается очистки и концентрирования экстрактов ванилина, получаемых окислением щелочных растворов лигнинов, с последующим выделением целевого продукта.

Ванилин (В, 4-гидрокси - 3-метоксибензальдегид) широко используется в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической отраслях.

Известен способ очистки экстрактов ванилина путем их перекристаллизации из водно-метанольных растворов [US 3049566, 1962]. Недостаток известного способа заключается в низкой степени очистки ванилина-сырца, что требует многократной перекристаллизации для достижения удовлетворительной очистки. Названный недостаток обусловлен низкими коэффициентами разделения системы ванилин - примеси при их кристаллизации из водно-метанольных растворов.

Известен способ выделения ванилина и сиреневого альдегида из раствора, полученного окислением лигнинсодержащего сырья, экстракцией высококипящими спиртами или сложными эфирами с температурой кипения более 130°С с дальнейшей реэкстракцией водно-щелочным раствором (щелочи или соды) при рН 10-14 и выделением ванилина и сиреневого альдегида подкислением серной кислотой до рН 5 (RU 2177935, опубл. 10.01.2002).

Недостатками способа являются высокое содержание смол в полученном концентрате - 33-44 мас.% и необходимость дальнейшей его очистки.

Известен способ очистки ванилина-сырца путем его экстракции углеводородными растворителями с последующей кристаллизацией целевого продукта охлаждением раствора [US 3686322, 1972].

Недостатки известного способа заключаются в низкой растворимости ванилина в неполярных углеводородах и необходимости использования последних в больших объемах.

Известен способ выделения ванилина из упаренного бензольного экстракта путем его взаимодействия с водным раствором гидросульфита натрия NaНSO3, применявшийся в полупромышленном масштабе на Сясьском ЦБК [Камалдина О.Д., Массов Я.А. Получение ванилина из лигносульфонатов. - М.: ЦБТИ ЦИНИС, 1959, 38 с.]. В соответствии с известным способом ванилин из упаренного экстракта реэкстрагируют водным раствором NaHSO3 концентрацией 29 мас.%. Гидросульфит натрия химически взаимодействует с карбонильной группой ванилина с образованием довольно прочного ванилин-гидросульфитного производного:

где Аr-СНО - ванилин.

Данный способ обладает двумя основными достоинствами: возможностью концентрирования ванилина на стадиях экстракции-реэкстракции и его очистки в процессе образования ванилин-гидросульфитного производного. Последнее связано с тем, что реакция протекает по карбонильной группе ванилина, а в сопровождающих примесях карбонильные группы практически отсутствуют. В результате подавляющая часть смол после бисульфитирования остается в органической фазе, а ванилин переходит в водную.

Однако основной недостаток известного способа заключается в большом расходе гидросульфита натрия (концентрат ванилина обрабатывается раствором гидросульфита два раза с общим расходом 11 кг 29% раствора NaHSO3 на килограмм ванилина, что соответствует 4,6-кратному избытку от стехиометрии). Второй недостаток известного способа связан с первым и заключается в большом расходе серной кислоты для выделения ванилина из полученного гидросульфитного производного. Третий недостаток известного способа заключается в низкой скорости взаимодействия водной и органической фаз (3 час) вследствие высокой вязкости последней.

Наиболее близким по существу к заявляемому способу является способ выделения ванилина из экстрактов (а не упаренных концентратов) путем их взаимодействия с водными растворами гидросульфита натрия NaHSO3 [Тарабанько В.Е., Челбина Ю.В., Кайгородов К.Л. Исследование экстракции ванилина. Химия растительного сырья, 2008 г., №4, с.89-94]. В соответствии с известным способом экстракт ванилина в октаноле реэкстрагируют водными растворами гидросульфита натрия концентрацией 50-120 г/л. Экстракт ванилина в октаноле имеет низкую вязкость, и поэтому известный способ лишен третьего недостатка предыдущего способа - реэкстракция ванилина протекает в течение 1-10 мин. Основной недостаток известного способа заключается в большом расходе гидросульфита натрия (8-13-кратный избыток от стехиометрии). Второй недостаток известного способа связан с первым и заключается в большом расходе серной кислоты для выделения ванилина из полученного гидросульфитного производного. Серная кислота необходима для разложения избыточного гидросульфита натрия в процессе кислотного разложения ванилин-гидросульфитного производного. Третий недостаток известного способа - невысокие коэффициенты распределения ванилина в водную фазу из органической (k=[Vanillin]aqua/[Vanillin]org=10-20).

Задачей заявляемого изобретения является сокращение расхода гидросульфита натрия и серной кислоты в процессе реэкстракции ванилина, а также повышение коэффициента распределения ванилина в водную фазу из органической. Последнее обеспечивает сокращение объемов экстрактов и реэкстрактов в процессе выделения ванилина.

Задача заявляемого изобретения достигается тем, что в способе выделения ванилина из продуктов окисления лигнинов взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия NaHSO3, согласно изобретению, используются его растворы с концентрацией 320-400 г/литр, а образующееся ванилин-гидросульфитное производное отделяют от избытка гидросульфита натрия в виде осадка фильтрованием, центрифугированием или декантацией.

Общие признаки заявляемого изобретения и прототипа - использование водных растворов гидросульфита натрия для извлечения ванилина из экстрактов.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является использование высоких концентраций гидросульфита натрия 320-400 г/литр. В этом интервале вследствие высаливающего эффекта высоких концентраций гидросульфита натрия ванилин-гидросульфитное производное практически не растворимо в водной фазе и выпадает в форме кристаллического осадка. Второй отличительный признак состоит в том, что образующееся ванилин-гидросульфитное производное отделяют от избытка раствора гидросульфита натрия в виде осадка фильтрованием, центрифугированием или декантацией.

Технические результаты заявляемого изобретения заключаются в сокращении расхода гидросульфита натрия и серной кислоты в процессе реэкстракции ванилина в 5-15 раз, а также повышении коэффициента распределения ванилина в осадок и водную фазу из органической на порядок, с 10-20 в прототипе до 200 согласно заявляемому изобретению. Последнее обеспечивает сокращение объемов экстрактов и реэкстрактов в процессе выделения ванилина.

Названные отличительные признаки обуславливают достижение технических результатов заявляемого изобретения, так как именно благодаря повышению концентрации гидросульфита натрия возрастает коэффициент распределения ванилина из органической фазы в водную и резко падает растворимость ванилин-гидросульфитного производного. Следовательно, технические результаты и отличительные признаки заявляемого способа находятся в причинно-следственной связи друг с другом.

Способ подтверждается конкретными примерами:

Пример 1. В перечисленных примерах использовали реакционную массу, получаемую окислением лигносульфонатов Сясьского ЦБК в растворе щелочи кислородом воздуха при 160°С. Содержание ванилина определяли методом газо-жидкостной хроматографии. Концентрация ванилина в используемой реакционной массе составила 7,2 г/л.

200 мл реакционной смеси подкисляли до рН 7,1 и дважды экстрагировали октанолом порциями по 200 мл. Объединенный экстракт содержал 3,53 г/л ванилина, т.е. степень извлечения составила 98%. Масса ванилина в экстракте составила 1,41 г.

Объединенный экстракт реэкстрагировали 40 мл раствора гидросульфита натрия концентрацией 350 г/л. Выпавший осадок отцентрифугировали и подкисляли серной кислотой с отдувкой выделяющегося диоксида серы потоком воздуха, а ванилин из полученного водного раствора кристаллизовали при 10°С.

Получено: кристаллического ванилина - 0,92 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,42 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,07 г. Наблюдаемый коэффициент распределения ванилина из октанола в раствор гидросульфита и кристаллическое ванилин-гидросульфитное производное

Dн={[mv aq+mv(в осадке))/Vaq}/{mv(в октаноле)/Vоктанол}=191.

Оставшийся раствор гидросульфита с ванилином довели до исходной концентрации добавкой 0,65 г гидросульфита натрия.

Объединенный рафинат (октанол) с остаточным ванилином разделили на две порции и последовательно экстрагировали ими новую порцию реакционной массы (200 мл, 7,2 г/л или 1,44 г ванилина), как описано выше. Объединенный экстракт содержал 3,59 г/л ванилина, т.е. степень извлечения составила 98%, с учетом оставшегося от предыдущей ступени экстракции ванилина. Масса ванилина в экстракте составила 1,44 г.

Объединенный экстракт реэкстрагировали 40 мл раствора гидросульфита натрия концентрацией 350 г/л и содержанием ванилина от предыдущей стадии экстракции 0,42 г. Выпавший осадок отцентрифугировали и подкисляли серной кислотой с отдувкой выделяющегося диоксида серы потоком воздуха, а ванилин из полученного водного раствора кристаллизовали при 10°С.

Получено: кристаллического ванилина - 1,44 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,41 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,06 г.

Для восстановления исходной концентрации гидросульфита натрия в отработанном растворе потребовалась добавка массой 1,1 г. Таким образом, расход гидросульфита натрия в расчете на килограмм выделенного ванилина составил 0,76 кг, а ванилин экстрагируется из реакционной массы на 98%.

Расход гидросульфита натрия в прототипе составляет 0,4-1,2 моля на 0,07 моля ванилина, т.е. на 1 кг ванилина в прототипе расходуется 3,9-11,7 кг гидросульфита натрия. Таким образом, согласно заявляемому способу расход гидросульфита натрия в 5-15 раз ниже по сравнению с прототипом. Расход серной кислоты пропорционален расходу гидросульфита, т.к. первая расходуется стехиометрически на подкисление и разложение второго.

Пример 2. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но использовали раствор гидросульфита натрия концентрацией 320 г/л, а осадок ванилин-гидросульфитного производного отделяли фильтрованием.

Получено на первой ступени экстракции - реэкстракции: кристаллического ванилина - 0,65 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,64 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,12 г.

Наблюдаемый коэффициент распределения ванилина из октанола в раствор гидросульфита и кристаллическое ванилин-гидросульфитное производное

Dн={[mv aq+mv(в осадке))/Vaq}/{mv(в октаноле)/Vоктанол}=107.

После второй ступени экстракции остаточное содержание ванилина в водном растворе реакционной массы возросло до 6% от исходного, т.е. степень извлечения ванилина снизилась с 98% в примере 1 до 94% в примере 2.

Получено на второй ступени: кристаллического ванилина - 1,36 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,65 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,14 г.

Для восстановления исходной концентрации гидросульфита натрия в отработанном растворе потребовалась добавка массой 1,35 г. Таким образом, расход гидросульфита натрия в расчете на килограмм выделенного ванилина составил 0,99 кг, а ванилин экстрагируется из реакционной массы на 94%.

Пример 3. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но использовали раствор гидросульфита натрия концентрацией 400 г/л, а осадок ванилин-гидросульфитного производного отделяли декантацией.

Получено на первой ступени экстракции - реэкстракции:

кристаллического ванилина - 1,13 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,23 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,05 г.

Наблюдаемый коэффициент распределения ванилина из октанола в раствор гидросульфита и кристаллическое ванилин-гидросульфитное производное

Dн={[mv aq+mv(в осадке))/Vaq}/{mv(в октаноле)/Vоктанол}=270.

После второй ступени экстракции остаточное содержание ванилина в водном растворе реакционной массы сохранилось на уровне 98%, как и в примере 1.

Получено на второй ступени: кристаллического ванилина - 1,42 г, ванилина в оставшемся растворе гидросульфита - 0,24 г, ванилина в растворе в октаноле - 0,05 г.

Для восстановления исходной концентрации гидросульфита натрия в отработанном растворе потребовалась добавка массой 1,48 г. Таким образом, расход гидросульфита натрия в расчете на килограмм выделенного ванилина составил 1,04 кг.

Таким образом, в предлагаемом способе выделения ванилина из продуктов окисления лигнинов сокращен расход гидросульфита натрия и серной кислоты в процессе реэкстракции ванилина в 5-15 раз, а также повышен коэффициент распределения ванилина в осадок и водную фазу из органической на порядок, с 10-20 в прототипе до 200 согласно заявляемому изобретению. Последнее обеспечивает сокращение объемов экстрактов и реэкстрактов в процессе выделения ванилина.

Способ выделения ванилина из продуктов окисления лигнинов взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия NaHSO, отличающийся тем, что используют растворы с концентрацией гидросульфита натрия 320-400 г/л, а образующееся ванилин-гидросульфитное производное отделяют от избытка раствора гидросульфита натрия в виде осадка фильтрованием, центрифугированием или декантацией.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
20.03.2013
№216.012.2f3c

Полимерный композиционный материал

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам с особыми свойствами, используемым в качестве медицинских имплантатов, трансформирующихся конструкций, термоактиваторов и других конструкций народно-хозяйственного назначения. Композиционный материал включает матрицу из полимера с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477627
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.310f

Способ получения 5-фторметилфурфурола

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно - к технологии получения 5-фторметилфурфурола, который можно использовать для получения фармацевтических препаратов, продуктов сельскохозяйственной химии. 5-Фторметил фурфурол получают взаимодействием 5-бромметилфурфурола с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478097
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.05.2013
№216.012.40b4

Биодеградируемые сополимеры на основе стирола и полиангеликалактона

Настоящее изобретение относится к области получения биоразлагаемых полимеров. Описаны биодеградируемые сополимеры стирола и полиангеликалактона, характеризующиеся тем, что они представляют собой стирол, модифицированный полиангеликалактоном, содержащим полиэфирные межзвенные связи, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482134
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4ca0

Термомеханическое устройство исполнительных механизмов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханическим исполнительным механизмам, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую. Заявлено термомеханическое устройство. Термомеханическое устройство содержит рабочий элемент, выполненный в виде одного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485198
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.09.2013
№216.012.6f12

Способ очистки ванилина, получаемого из продуктов окисления лигнинов

Изобретение относится к способу очистки ванилина, получаемого из продуктов окисления лигнинов, взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия с последующим разложением ванилин-гидросульфитного производного. Способ характеризуется тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494085
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.06.2014
№216.012.d213

Способ получения ванилина

Изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической отраслях промышленности. Способ заключается в окислении кислородом воздуха лигнина, полученного ферментативным гидролизом древесины хвойных пород или древесины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519550
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.08.2014
№216.012.e74a

Сплав на основе алюминида титана и способ обработки заготовок из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе алюминида титана TiAl, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей, силовых установок и агрегатов авиационного, топливно-энергетического и морского назначения. Сплав на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525003
Дата охранного документа: 10.08.2014
19.01.2018
№218.016.0822

Способ получения ванилина окислением лигнинсодержащего древесного сырья

Настоящее изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленности. Способ заключается в окислении лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631508
Дата охранного документа: 25.09.2017
13.02.2018
№218.016.2052

Способ получения высокопористого остеоинтегрирующего покрытия на имплантатах из титановых сплавов

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения имплантатов из титановых сплавов с остеоинтегрирующим покрытием. Способ получения высокопористого остеоинтегрирующего покрытия на имплантатах из титановых сплавов включает термодиффузионное водородное насыщение имплантата и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641594
Дата охранного документа: 18.01.2018
Показаны записи 1-10 из 68.
10.03.2013
№216.012.2dea

Способ получения 3-ацетата-28-сульфата бетулина

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения 3-ацетата-28-сульфата бетулина формулы I - биологически активного вещества, представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование 3-ацетата бетулина проводят в N,N-диметилформамиде комплексом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477285
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.310f

Способ получения 5-фторметилфурфурола

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно - к технологии получения 5-фторметилфурфурола, который можно использовать для получения фармацевтических препаратов, продуктов сельскохозяйственной химии. 5-Фторметил фурфурол получают взаимодействием 5-бромметилфурфурола с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478097
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.36d3

Способ получения динатриевой соли 3-сульфата бетулиновой кислоты

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения динатриевой соли 3-сульфата бетулиновой кислоты - биологически активного вещества, являющегося ингибитором комплемента и представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование бетулиновой кислоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479588
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.05.2013
№216.012.406f

Способ получения оксида палладия(ii) на поверхности носителя

Изобретение относится к области получения соединений платиновых металлов, в частности к способу получения оксида палладия(II) на поверхности носителя. Способ включает взаимодействие раствора азотнокислого палладия с NO путем пропускания оксида азота(II) в раствор азотнокислого палладия до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482065
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.40a9

Способ получения динатриевой соли 3-сульфата бетулиновой кислоты

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения динатриевой соли 3-сульфата бетулиновой кислоты - биологически активного вещества, являющегося ингибитором комплемента и представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование бетулиновой кислоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482123
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.40aa

Способ получения натриевой соли 3-ацетата-28-сульфата бетулина

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается улучшенного способа получения натриевой соли 3-ацетата-28-сульфата бетулина - биологически активного вещества, представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование 3-ацетата бетулина проводят в 1,4-диоксане...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482124
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.40ab

Способ получения натриевой соли 3-сульфата аллобетулина

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения натриевой соли 3-сульфата аллобетулина - биологически активного вещества, представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование аллобетулина проводят в 1,4-диоксане комплексом SO-диоксан при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482125
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.40ac

Способ получения натриевой соли 3-сульфата аллобетулина

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения натриевой соли 3-сульфата аллобетулина - биологически активного вещества, представляющего большой интерес для медицины. Сульфатирование аллобетулина проводят в N,N-диметилформамиде комплексом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482126
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.40b4

Биодеградируемые сополимеры на основе стирола и полиангеликалактона

Настоящее изобретение относится к области получения биоразлагаемых полимеров. Описаны биодеградируемые сополимеры стирола и полиангеликалактона, характеризующиеся тем, что они представляют собой стирол, модифицированный полиангеликалактоном, содержащим полиэфирные межзвенные связи, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482134
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4c99

Способ извлечения никеля (ii) из водных кислых растворов, содержащих другие металлы

Изобретение относится к извлечению никеля экстракцией из водных кислых растворов в присутствии железа или цветных металлов. В качестве экстрагента используют гидразиды на основе синтетических α-разветвленных третичных карбоновых кислот общей формулы CHRRCC(O)NHNH, где R и R - алкильные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485191
Дата охранного документа: 20.06.2013
+ добавить свой РИД