Ulei de ricin - Biologie
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
Antibiotice din bacterii
Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute
Busolă moleculară pentru alinierea celulelor
Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna
Democrația bibilicilor vultur
Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise
| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor
Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
ulei de ricin
ulei de ricin, din punct de vedere științific, de asemenea, uleiul de ricin (CAS nr. 08001-79-4), este un ulei vegetal care este extras din semințele copacului minune tropical (Ricinus communis), o plantă de lapte. Este un triglicerid și este utilizat și în farmacie Oleum Ricini s. Castoris, Oleum Ricini virgin și ulei de ricin, în zona de limbă engleză ulei de ricin, dar deasemenea ulei de ricinus sau ulei de Palma Christi numit.
Semințele copacului minune (Ricin comun)
incolor până la galben foarte deschis
caracteristici
Uleiul de ricin este incolor până la ușor gălbui, transparent, gros, inflamabil, are un miros slab, are un gust ușor, dar neplăcut și are un efect laxativ puternic (vezi și: Laxative). Mirosul este slab, dar caracteristic. Cu o densitate de 0,922 până la 0,938 g · cm −3, uleiul este unul dintre uleiurile cu cea mai mare densitate. Gama de solidificare este cuprinsă între -13 și -20 ° C, punctul de topire este dat ca -5 ° C. Nu poate fi distilat deoarece se descompune la temperaturi peste 250 ° C. Se îngroașă în aer, dar nu se întărește în pelicule subțiri, astfel încât este unul dintre uleiurile care nu se usucă. Datorită conținutului său ridicat de acizi grași hidroxi, uleiul de ricin este clar polar și diferă de alte uleiuri cu o solubilitate bună în etanol, dar doar o ușoară miscibilitate cu hidrocarburile alifatice. Numărul de saponificare este 186-203, numărul hidroxil 160-168, numărul de iod între 81 și 100 [2] [3]. Uleiul de ricin are o durată de valabilitate de aproximativ șase până la opt luni. Există patru standarde de calitate diferite pentru comerțul internațional, care sunt determinate de Asociația internațională a uleiului de ricin (ICOA).
Componente
Uleiul de ricin este format din 80% - 85% din trigliceridele acidului ricinoleic, numite și triricinoleină, pe lângă alte gliceride ale diferiților acizi grași C18 și mai mulți compuși volatili. Informațiile despre compoziție variază în funcție de origine și literatură. Compoziția esterilor glicerolici ai acidului gras este de aproximativ 77% - 83% acid ricinoleic, 3% - 5% acid linoleic, 4% - 9% acid oleic, 1% - 2% acid palmitic, 1% - 3% acid stearic și cantități mici de acid vaccenic, Acid alfa-linolenic, acid arahidic și acid eicosenoic. Proporția de acizi grași liberi este între 0,75% și 3,0%, conținutul de apă de la 0,25% la 0,5%, iar alte impurități sunt cuprinse între 0,01% și 0,2% în funcție de calitate. [1]
poveste
Uleiul plantei, care inițial era probabil originar din tropicele Etiopiei, era deja cunoscut în cele mai vechi timpuri. Cartea lui Iona (4: 6) din Vechiul Testament spune că Dumnezeu a lăsat un castor să crească peste noapte. A doua zi dimineață, „Dumnezeu a trimis un vierme să roască arborele de ricin, astfel încât să se ofilească”. În Egiptul antic, uleiul de ricin era un remediu bine cunoscut și versatil și combustibil pentru lămpile cu ulei. [4]
Tot în Grecia planta a fost numită sub numele Kiki cultivat; Teofrast le-a numit Croton, Dioscoride a folosit semințele ca laxativ și uleiul în exterior. Albertus Magnus a cultivat și pomul minune. [5] Mai târziu, planta a fost uitată din punct de vedere medical în Europa Centrală. Abia în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea uleiul a fost folosit din nou ca laxativ, începând din Indiile de Vest.
În anii 1960, producția de ulei de ricin din SUA a reînviat prin subvenții guvernamentale pentru a fi mai independentă de importurile de materii prime. Din 1990, cultivarea a încetat să mai fie de orice importanță în SUA, deși s-au depus eforturi pentru a crește forme pitice pentru cultivare pe platourile aride din Texas. La mijlocul anilor 1980, în Costa Rica a fost inițiat un program de reproducere pentru a îmbunătăți capacitatea de recoltare automată, care împiedică deschiderea prematură a păstăilor de semințe și căderea semințelor pe pământ. Cultivarea acestui soi a fost practicată pentru prima dată în Europa în 1990 în Franța. Un soi hibrid, numit H-22, a fost crescut de Institutul Israelian Weizmann și este acum utilizat pe scară largă în țările cu recoltare manuală.
Extracție/producție
Cultivare
Arborele minune este o plantă din zonele tropicale de ploaie de vară. În funcție de varietate, condițiile solului și climă, se extrag între 450 kg și 2000 kg de ulei la hectar. Semințele conțin 40% până la 50% ulei, 14% - 22% proteine, 15% - 18% fibre brute și 2% - 3% cenușă. De asemenea, conține două toxine, și anume aproximativ 3% din proteina ricină sensibilă la căldură, polară și foarte toxică și 0,03% - 0,15% din piridina alcaloid ricinină. Semințele conțin, de asemenea, alergenul CB-1A. 250 până la 1800 de semințe fac 1 kg. [6]
Presare
Calități de înaltă calitate se obțin prin presarea la rece a semințelor decojite. Pentru o presare la cald cu un randament mai ridicat, semințele sunt încălzite înainte de presare și apoi uleiul este separat în mod continuu de tortul de presare în presele cu șurub. Tortul de presare conține încă peste 10% ulei, care poate fi apoi extras cu hexan, heptan sau un amestec al ambelor. După îndepărtarea reziduurilor de solvent, reziduul de extracție conține încă aproximativ 1% ulei.
Rafinare
Pentru a elimina substanțele nedorite, uleiul este rafinat, adică degomat, deacidificat și tratat cu abur. Uleiul de ricin rafinat nu conține ricină. În așa-numita degumare, reziduurile de proteine sunt îndepărtate din ulei prin adăugarea de 3% - 5% apă, încălzirea la 70 ° C - 80 ° C și separarea apei prin centrifugare. Acizii grași liberi sunt eliminați prin tratament cu o soluție alcalină, tendința uleiului de ricin de a forma emulsii necesită proceduri speciale. Uleiul este luminat și decolorat prin adăugarea a câteva procente de minerale argiloase active la suprafață sau cărbune activ pentru calități mai întunecate și tratament la temperaturi de până la 80 ° C. Pentru a îndepărta majoritatea compușilor volatili și a substanțelor mirositoare, uleiul este încălzit în folii subțiri în vid (evaporator cu film subțire), până la scurt timp până la 230 ° C.
Apăsați tort
Reziduurile solide din presarea și extracția uleiului sunt de obicei procesate în îngrășăminte cu azot (făină de ricin). Tortul de presare conține substanțe otrăvitoare și alergeni din semințe, astfel încât reziduul de presă netratat nu este potrivit ca hrană pentru bovine, în ciuda conținutului ridicat de proteine. Metode pentru îndepărtarea toxinelor și alergenilor de pe tortul de presă sunt disponibile încă din anii 1960. În Thailanda există astăzi facilități de producție mai mari care produc materiale de calitate pentru hrană.
utilizare
Uleiul de ricin este esențial important ca materie primă pentru lubrifianți, vopsele, poliamidă-11, în sectoarele cosmetice și farmaceutice. În majoritatea cazurilor, uleiul de ricin nu este procesat direct, ci după reacții chimice.
Ulei de ricin nemodificat
Medicină și cosmetică
Uleiul de ricin rafinat (latin ricini oleum) este utilizat medicinal ca remediu pentru uz intern și extern. Una dintre cele mai frecvente utilizări medicinale este ca excipient pentru formulări farmaceutice precum hormoni sexuali sau pentru picături pentru ochi. Datorită polarității sale relativ ridicate, este utilizat ca solvent pentru numeroase medicamente.
Aplicat intern, uleiul de ricin acționează ca un laxativ, deoarece nu este absorbit prin intestine. Acidul ricinoleic liber, care este produs în intestinul subțire de sărurile biliare și de enzimele de divizare a grăsimilor din pancreas, este responsabil pentru efect. Uleiul de ricin este, de asemenea, administrat în obstetrică ca un așa-numit cocktail de muncă pentru a induce travaliul. Mecanismul de acțiune nu a fost cunoscut de mult [7], dar se bazează pe efectul acidului ricinoleic asupra receptorilor de prostaglandine. [8] [9] Greața și diareea sunt efecte secundare frecvente ale acestei aplicații, a cărei eficacitate a fost doar parțial cercetată. [10] [11] [12] [13]
Extern, uleiul de ricin este utilizat în principal pentru tratarea mătrii, cicatricilor, petelor de vârstă și hemoroizilor, deoarece funcționează bine în spațiile intercelulare, de ex. B. pătrunde din cornee. Uleiul formează o peliculă de protecție mecanică împotriva apei și a poluanților solubili în apă și poate contribui astfel la vindecarea fisurilor și fisurilor.
În industria cosmetică, uleiul de ricin este folosit pentru a face creme, mascaras, strălucitoare pentru păr, produse pentru îngrijirea părului și uleiuri de baie.
tehnologie
Datorită conținutului de aproximativ 5% grupe hidroxil din acidul ricinoleic, uleiul de ricin poate fi folosit ca materie primă pentru agenții de legare în vopselele de uscare la aer și vopselele de emulsie și este, de asemenea, prelucrat în compuși reactivi, cum ar fi acoperirile poliuretanice pentru diverse utilizări industriale în protecția împotriva coroziunii și construcții. Datorită grupărilor sale hidroxil, uleiul de ricin are o aderență excelentă la suprafețele metalice și, prin urmare, a fost utilizat într-un stadiu incipient ca lubrifiant pentru motoarele de înaltă performanță. Numele de marcă „Castrol” este derivat din denumirea în engleză pentru ulei.
Ulei de ricin deshidratat
În producția de ulei de ricin deshidratat (Ulei de ricină, de asemenea Ulei de ricin) o altă legătură dublă se adaugă acizilor grași. În acest scop, apa este separată de moleculă, de obicei prin cataliză a acidului sulfuric, dar și prin săruri de acid sulfuric și oxizi metalici. Legătura dublă se formează de obicei conjugată între al 11-lea și al 12-lea atom de carbon al moleculei de acid gras.
Conținutul crescut de legături duble transformă uleiul de ricin dintr-un ulei care nu se usucă într-un ulei de uscare oxidativă. Legăturile esterice cu glicerina sunt reținute. În funcție de condițiile de reacție și durată, se produc diferite calități, care diferă în principal prin vâscozitate. Acest lucru este cauzat de polimerizarea care are loc deja în timpul reacției. Produsul este similar cu uleiul de in și poate fi utilizat ca agent de legare de înaltă calitate pentru diferite vopsele și lacuri, lacuri, linoleum și cerneluri de tipărire. [14]
Prin saponificarea alcalină a uleiului de ricin deshidratat, acizii grași dublu nesaturați pot fi obținuți ca materii prime pentru prelucrare ulterioară după neutralizare și distilare în vid.
Ulei de ricin interesterificat ca combustibil (biodiesel)
Uleiul de ricin poate fi procesat în instalațiile de esterificare pentru a produce biocombustibil biodiesel. Glicerina trigliceridelor este separată și înlocuită cu resturi de metil pe acizi grași. Uleiul de ricin este utilizat pentru producția de biodiesel de către Petrobras în Brazilia, printre altele. Având în vedere prețul ridicat al pieței mondiale pentru uleiul de ricin în comparație cu uleiul de soia, uleiul de palmier și uleiul de rapiță și singura sa adecvare moderată pentru producția de biodiesel (vâscozitate, poluare, număr acid), prezența acestui ulei pe piața biocombustibililor se datorează, de asemenea, sprijinului politic. Uleiul de ricin este de obicei cultivat de micii fermieri. Prin urmare, utilizarea sa este menită să consolideze sustenabilitatea socială a producției de biodiesel. [15]
Ulei de ricin sulfonat (ulei roșu turcesc)
Una dintre primele modificări ale uleiului de ricin a fost tratarea cu acid sulfuric concentrat sau cu trioxid de sulf (SO3). Esterii acidului sulfuric se formează pe gruparea hidroxil, precum și produse de adiție pe legătura dublă și grupările acidului sulfonic (-SO3H). Produsul este ulei roșu turcesc (engl. ulei roșu de curcan) și conține 8% - 8,5% SO3, care include aritmetic o grupă de acid sulfuric per trigliceridă. În industria textilă, uleiul roșu turcesc este utilizat ca agent de vopsire (pata) datorită proprietăților sale de umectare și emulsifiabilitate.
Clivaj alcalin pentru materii prime chimice
Prin tratament cu hidroxid de sodiu sau potasiu la temperaturi ridicate în prezența alcoolilor cu lanț mai lung, cum ar fi 1- sau 2-octanol, în funcție de condițiile de reacție, metilhexil cetonă, acid 10-hidroxidecanoic, alcool caprilic (octanol) și acid sebacic sunt obținute ca materii prime chimice importante.
Descompunerea pirolitică în heptaldehidă și acid undecenoic
Scindarea termică (piroliza) uleiului de ricin la 350 ° C - 460 ° C are ca rezultat acidul heptanal și 10-undecenoic ca fiind cele mai importante produse. Heptanalul este utilizat în producția de arome și mirosuri, acidul undecenoic (C10H19COOH) - ca sare metalică cu zinc sau cupru - este utilizat în medicină pentru tratamentul extern al infecțiilor fungice și împotriva paraziților pielii.
Poliamidă 11
Din esterul metilic al acidului ricinoleic (ricinoleat de metil), produs prin reacția metanolului cu ulei de ricin, esterul acidului 10-undecenoic metilic și heptanalul pot fi obținute la 450 ° C - 500 ° C prin descompunere termică. Esterul acidului undecenoic este convertit în mai multe etape în acid 11-amino-n-undecanoic (numit și monomer Rilsan®), materia primă pentru producerea poliamidei-11 (Nylon® -11). Acesta este un poliamidă tehnică importantă ca plastic performant pentru fibre și diverse aplicații tehnice în acoperiri, cabluri și automobile. Producția de poliamidă-11 este, de asemenea, o utilizare importantă a uleiului de ricin în ceea ce privește cantitatea.
Ulei de ricin hidrogenat
În hidrogenare, hidrogenul este adăugat la dubla legătură a acidului ricinoleic folosind nichel Raney. Grupul hidroxil este reținut și se produce o grăsime (ceară de ricin) cu un punct de topire de 86 ° C, triglicerida acidului 12-hidroxistearic. Acesta din urmă este utilizat pentru producția de lubrifianți multifuncționali și pentru sectorul auto, dar și pentru săpunuri și produse cosmetice. Uleiul de ricin parțial hidrogenat are un domeniu de înmuiere mai mic și este, de asemenea, utilizat ca lubrifiant și ceară. Aproximativ 10% din producția mondială de ulei de ricin este utilizată pentru fabricarea lubrifianților.
Alcoxilare pentru surfactanți
Formarea eterilor pe grupul hidroxil al acidului ricinoleic prin reacția cu oxid de etilenă sau oxid de propilenă conduce la o serie de substanțe active de suprafață care sunt utilizate în tehnologie și produse cosmetice: detergenți, lubrifianți, fluide hidraulice, agenți antistatici, finisaje textile, emulgatori, solubilizanți și aditivi pentru ulei.
Ulei de ricin oxidat
Oxidarea prin aer sau oxigen pur în prezența catalizatorilor metalelor de tranziție duce la mase molare mai mari și vâscozități prin polimerizare. Oxidat (suflat) Uleiul de ricin nu migrează și, prin urmare, este utilizat ca plastifiant pentru diverși polimeri, cum ar fi derivați de celuloză, poliamide, cauciucuri naturale și sintetice. Este, de asemenea, utilizat ca rășină de umectare a pigmentului, pentru cerneluri de tipărire și ca aditiv pentru ulei.
Poliester fabricat din ulei de ricin
Monomerii acidului citric și uleiului de ricin reacționează între ei cu policondensare. Grupurile carboxi ale acidului citric se combină cu grupările hidroxil ale uleiului de ricin pentru a forma un ester, motiv pentru care produsul este și unul poliester se numește. În același timp, apa este separată ca urmare a formării esterului. Se obține o rășină maronie, lipicioasă, insolubilă în apă.
Piața mondială
Uleiul de ricin este comercializat în cantități mari ca materie primă pentru diverse utilizări și transformări chimice. India, Brazilia și China generează peste 80% din producția mondială. SUA nu a produs practic ulei de ricin din 1990. Consumul anual mondial de ulei de ricin este de aproximativ 0,6 milioane de tone, ceea ce corespunde la aproximativ 0,4% din consumul total de ulei vegetal. În 2008, 38.000 de tone au fost importate și consumate în Germania. [16]