Спосіб отримання карбоксилатів харчових кислот з використанням нанотехнології

1. Спосіб отримання карбоксилатів харчових кислот з використанням нанотехнології, що заснований на взаємодії харчової кислоти з металами, оксидами металів, гідроксидами металів у водноорганічному середовищі при нагріванні і інтенсив 3 39392 При синтезі використовують розчинники, добавки води і каталізатори або синтез проводять в розплаві при високій температурі (200-240град. С). Використання високих температур призводить до отримання неякісного продукту у вигляді грудок. У зв'язку з цим методи синтезу карбоксилатів металів залишаються складними, енергоємними, екологічно небезпечними, характеризуються утворенням екологічно небезпечних мінералізованих стічних вод, мають малий вихід цільового продукту. Особливо великі труднощі виникають при отриманні карбоксилатів платинових металів, срібла, золота. Відома технологія отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) [Журнал неорганической химии, 1966, т.11, с.2583-2586] шляхом розчинення 1-2г H3RhCl6 в суміші 8-10мл концентрованої оцтової кислоти, 30-40мл води і 10-12мл етанолу і нагрівання протягом декількох годин. Розчин зеленого кольору, що утворився, фільтрують від металу, що виділився, і випарюють до невеликого об'єму, концентрат витримують в холодильнику, фільтрують кристали темно-зеленого кольору, промивають їх невеликою кількістю ацетону і висушують у вакуумі. Вихід: не більше 40%. Отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) за цим способом супроводжується виділенням металу, а при тривалому нагріванні - утворенням неідентифікованих сполук родію (III). Основними недоліками цієї технології є низький вихід цільового продукту. забруднення кінцевого продукту домішками металу і побічних продуктів, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок залежності результату реакції від цих параметрів. Відома технологія отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) (Inorganic Chemistry. 1963. v.2, p.960-962) шляхом розчинення суспензії 10,0г Rh(OH)3·Н2О в 400мл крижаної оцтової кислоти при тривалому кип'ятінні з одержанням розчину глибокого смарагдового кольору. Потім кислоту відганяють спочатку на водяній бані, потім при нагріванні до 120°С. Залишок кілька разів екстрагують киплячим ацетоном до припинення фарбування екстракту. Гарячий екстракт швидко фільтрують на скляному фільтрі і концентрують до 1,3 вихідного об'єму. Концентратор витримують у холодильнику. Темно-зелені кристали, що випали, відокремлюють фільтрацією, промивають охолодженим ацетоном. Отриманий аддукт [Rh(OCOCH3)2·(CH3)2CO] 2 суша ть при 110°С. Вихід [Rh(ОСОСН3)2]2 - близько 50%. Основними недоліками відомої технології є його багатостадійність, низький вихід цільового продукту і необхідність використання значних кількостей органічних реагентів, зокрема горючих і вибухонебезпечних, таких як ацетон. Відома технологія отримання кобальтових солей багатоатомних карбонових кислот включає взаємодію між водними розчинами натрієвої солі суміші багатоатомних карбонових кислот і кобальтовою сіллю мінеральної кислоти з подальшою фільтрацією і промивкою осаду, в якому після фільтрації первинного осаду у фільтрат вводять 4 осаджувач, вибраний з групи Н 2С2О4, Na2C2 O4, Na2CO3, NaOH в кількості 110-120% від стехіометрично необхідного. Отриманий об'єднаний осад піддають термообробці при температурі 180-220°С протягом 0,3-0,5 годин [Патент России №2194033. Способ получения кобальтовых солей многоатомных карбоновых кислот. МПК С07С53/126. Опубл. 2002.12.10]. Недоліком способу є низька продуктивність. Відома технологія отримання карбоксилатів металів взаємодією карбонових кислот і гідроксидів металів при нагріванні і інтенсивному перемішуванні, яка відрізняється тим, що ви щі карбонові кислоти або їх суміші піддають взаємодії з гідроксидами металів Ме2+ або їх сумішами при еквімольному співвідношенні при двоступінчатому підйомі температури у присутності 0,05-1,0мас.% (по відношенню до маси вищих карбонових кислот) лінійних або циклічних ацеталів, на першому ступені реакційну суміш нагрівають до температури не нижче 50°С і витримують не менше 30 хвилин, на другому ступені реакційну суміш нагрівають до температури не вище 75°С і витримують не більше 120 хвилин [Заявка России №2001120650. Способ получения карбоксилатов металлов. МПК С07С53/126. Опубл. 2003.06.20]. Недоліками цієї технології є низький вихід цільового продукту, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання через сильну залежність результату реакції від цих параметрів. Відома технологія отримання карбоксилатів металів взаємодією вищих карбонових кислот і оксидів металів при нагріванні і інтенсивному перемішуванні, при цьому процес проводять у присутності неіоногенних ПАР в кількості 0,05-0,1мас.% по відношенню до маси карбонової кислоти, після завантаження компонентів в реактор вводять паровий конденсат (воду) з температурою 90±5°С (46 кратний надлишок по масі до карбонової кислоти), після чого температуру реакційної маси піднімають не вище 70°С і процес ведуть не більше 120 хвилин. В якості оксидів металів використовують оксиди Са, Ва, Zn, Mg, Cd, Pb або їх суміші [Заявка России №2001120652. Способ получения карбоксилатов металлов. МПК С07С51/41. Опубл. 2004.02.20]. Недоліками цієї технології є низька продуктивність, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок сильної залежності результату реакції від цих параметрів. Найбільш близькою до тієї, що заявляється, є технологія отримання карбоксилатів металів взаємодією карбонової кислоти і гідроксиду металу у водно-органічному середовищі при нагріванні і інтенсивному перемішуванні. При цьому вищі насичені карбонові кислоти або їх суміші піддають взаємодії з гідроксидами або оксидами металів II, IV гр уп Періодичної системи елементів (Са, Ва, Zn, Cd, Mg, Pb) або їх сумішами в такому співвідношенні вихідних реагентів кислота:основа(оксид)=2:1моль/моль, і процес проводять на межі розділу фаз «тверде тіло - рідина» за два ступені у присутності спирту-диспергатора в 5 39392 кількості 0,1-1,0мас.% (по відношенню до маси насичених карбонових кислот) при двоступінчатому підйомі температури в реакційній зоні, на першій ступені реакційну суміш нагрівають до температури не вище 50°С і витримують не більше 30 хвилин, на другій ступені реакційну суміш нагрівають до температури не вище 70°С і витримують не більше 180 хвилин [Заявка России №2001120655. Способ получения карбоксилатов металлов. МПК С07С53/126. Опубл. 2003.06.27]. Основними недоліками цієї технології є низький вихід цільового продукту, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок сильної залежності результату реакції від цих параметрів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення продуктивності і отримання екологічно чистого продукту. Запропонована, як і відома технологія отримання карбоксилатів металів на основі харчових кислот заснована на взаємодії харчової кислоти з металами, оксидами металів. гідроксидами металів у водно-органічному середовищі при нагріванні і інтенсивному перемішуванні і, відповідно до цієї пропозиції, отримують колоїдний розчин наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів шляхом абляції електродів і металевих гранул у воді і додатково вводять в колоїдний розчин окислювач. При цьому в якості окислювача використовують повітря, або кисень, або озон, або перекис водню, а температуру колоїдного розчину встановлюють більше 40°С, переважно близько 70°С. У запропонованій нанотехнології отримують колоїдний розчин наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів. Це підвищує продуктивність способу за рахунок високої хімічної активності наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів. У запропонованій нанотехнології наночастинки отримують шляхом абляції електродів і металевих гранул у воді, наприклад, шляхом диспергування електродів і металевих гранул імпульсами електричного струму. Це підвищує екологічну чистоту карбоксилату і екологічну чистоту те хнології його отримання. У запропонованій нанотехнології додатково вводять в колоїдний розчин окислювач. Це підвищує продуктивність способу за рахунок прискорення процесу отримання карбоксилату. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 6 В якості окислювача використовують повітря, або кисень, або озон, або перекис водню. Це спрощує нанотехнологію і підвищує її екологічну чистоту. Температуру колоїдного розчину встановлюють більше 40°С переважно близько 70°С. Це підвищує продуктивність способу за рахунок прискорення процесу отримання карбоксилату. Спосіб отримання карбоксилатів харчових кислот реалізують таким чином. Спочатку отримують колоїдний розчин наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів. Колоїдний розчин наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів отримують в реакторі, заповненому водою, в якому розміщені електроди і металеві гранули [див. Патент Україні на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7]. Металеві гранули поміщають в судину для диспергування і рівномірно розміщують їх на дні судини між електродами. У судину наливають воду. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул одна з одною виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розплавлені нанокраплі металу, знаходячись у вільному польоті, набувають сферичної форми. Продукті руйнування охолоджуються у воді. У воді накопичуються частинки в зваженому стані, утворюючи колоїдний розчин наночастинок. У колоїдний розчин вводять окислювач, для цього використовують повітря, або кисень, або озон, або перекис водню. При цьому здійснюється утворення наночастинок оксиду металу і наночастинок гідроксиду металу. Температуру колоїдного розчину встановлюють більше 40°С, переважно близько 70°С. Це інтенсифікує процес отримання карбоксилатів. У колоїдний розчин наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів, що утворився, додають харчову кислоту. За рахунок високої хімічної активності наночастинок здійснюється утворення карбоксилатів металів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601