Ricínový olej - biológia
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Antibiotiká z baktérií
Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu
Molekulárny kompas na zarovnanie buniek
Čo robí listy na jeseň starnúcimi
Demokracia perličiek
Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine
| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat
Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
ricínový olej
ricínový olej, vedecky tiež ricínový olej (CAS č. 08001-79-4), je rastlinný olej, ktorý sa extrahuje zo semien tropického zázračného stromu (Ricinus communis), rastlina mliečnych rastlín. Je to triglycerid a používa sa tiež vo farmácii Oleum Ricini, pozri Castoris, Oleum Ricini panenské a ricínový olej, v anglicky hovoriacej oblasti ricínový olej, ale tiež ricínový olej alebo olej Palma Christi zavolal.
Semená zázračného stromu (Spoločný ricín)
bezfarebný až veľmi svetlo žltý
charakteristiky
Ricínový olej je bezfarebný až slabo nažltlý, priehľadný, hustý, horľavý, má slabý zápach, chutí mierne, ale nepríjemne a má silné laxatívne účinky (pozri tiež: Laxatíva). Vôňa je slabá, ale charakteristická. S hustotou 0,922 až 0,938 g · cm −3 je olej jedným z olejov s najvyššou hustotou. Rozsah tuhnutia je medzi -13 a -20 ° C, teplota topenia sa uvádza ako -5 ° C. Nedá sa destilovať, pretože sa rozkladá pri teplotách nad 250 ° C. Na vzduchu sa zahusťuje, ale v tenkých vrstvách nestvrdne, takže patrí medzi nevysychajúce oleje. Vďaka svojmu jedinečnému vysokému obsahu hydroxymastných kyselín je ricínový olej zreteľne polárny a líši sa od ostatných olejov s dobrou rozpustnosťou v etanole, ale len s malou miešateľnosťou s alifatickými uhľovodíkami. Číslo zmydelnenia je 186–203, hydroxylové číslo 160–168, jódové číslo medzi 81 a 100 [2] [3]. Ricínový olej má trvanlivosť okolo šesť až osem mesiacov. Existujú štyri rôzne normy kvality pre medzinárodný obchod, ktoré určuje Medzinárodná asociácia pre ricínový olej (ICOA).
Komponenty
Ricínový olej pozostáva z 80% - 85% triglyceridu kyseliny ricínolejovej, nazývanej tiež triricinoleín, ako aj ďalších glyceridov rôznych C18 mastných kyselín a niekoľkých prchavých zlúčenín. Informácie o zložení sa líšia v závislosti od pôvodu a literatúry. Zloženie esterov glycerolu s mastnými kyselinami je približne 77% - 83% kyseliny ricínolejovej, 3% - 5% kyseliny linolovej, 4% - 9% kyseliny olejovej, 1% - 2% kyseliny palmitovej, 1% - 3% kyseliny stearovej a malé množstvo kyseliny vakcínovej, Kyselina alfa-linolénová, kyselina arachidová a kyselina eikozénová. Podiel voľných mastných kyselín je medzi 0,75% a 3,0%, obsah vody 0,25% až 0,5% a ďalšie nečistoty sú medzi 0,01% a 0,2%, v závislosti od kvality. [1]
príbeh
Olej z rastliny, ktorá bola pôvodne pravdepodobne pôvodom z trópov Etiópie, bol známy už v staroveku. Kniha Jonáša (4: 6) Starého zákona hovorí, že Boh nechal cez noc rásť ricínový strom. Nasledujúce ráno „Boh poslal červa, aby hryzol ricínový strom tak, že uschol.“ V starovekom Egypte bol ricínový olej známym a všestranným liekom a palivom pre olejové lampy. [4]
Aj v Grécku bola rastlina pomenovaná pod týmto menom Kiki kultivovaný; Teofrastos ich pomenoval Croton, Dioscorides používal semená ako preháňadlo a olej zvonka. Albertus Magnus tiež kultivoval zázračný strom. [5] Neskôr bola rastlina v strednej Európe medicínsky zabudnutá. Až v druhej polovici 18. storočia sa ropa opäť začala používať ako preháňadlo, počnúc západnou Indiou.
V 60. rokoch sa produkcia ricínového oleja v USA oživila prostredníctvom vládnych dotácií, aby bola nezávislejšia od dovozu surovín. Od roku 1990 prestala mať kultivácia v USA akýkoľvek význam, aj keď sa vynaložilo úsilie na šľachtenie trpasličích foriem na kultiváciu na suchých vysokých rovinách Texasu. V polovici 80. rokov sa v Kostarike začal šľachtiteľský program zameraný na zlepšenie schopnosti strojového zberu, ktorý zabraňuje predčasnému otvoreniu semenných toboliek a pádu semien na zem. Pestovanie tejto odrody sa po prvýkrát začalo v Európe v roku 1990 vo Francúzsku. Hybridná odroda s názvom H-22 bola vyšľachtená izraelským Weizmannovým inštitútom a v súčasnosti sa široko používa v krajinách s ručným zberom.
Extrakcia/výroba
Kultivácia
Zázračný strom je rastlina tropických letných dažďových oblastí. V závislosti od odrody, pôdnych podmienok a podnebia sa na hektár vyťaží od 450 kg do 2 000 kg oleja. Semená obsahujú 40% až 50% oleja, 14% - 22% bielkovín, 15% - 18% hrubej vlákniny a 2% - 3% popola. Obsahuje tiež dva toxíny, a to približne 3% tepelne citlivého, polárneho a vysoko toxického proteínu ricínu a 0,03% - 0,15% pyridínového alkaloidu ricinínu. Semená tiež obsahujú alergén CB-1A. 250 až 1 800 semien vyrobí 1 kg. [6]
Lisovanie
Vysoko kvalitné vlastnosti sa dosahujú lisovaním lúpaných semien za studena. Na lisovanie za tepla s vyšším výťažkom sa semená pred lisovaním zahrejú a potom sa olej kontinuálne oddeľuje od lisovacieho koláča v závitovkových lisoch. Lisovací koláč stále obsahuje viac ako 10% oleja, ktorý sa potom môže extrahovať hexánom, heptánom alebo ich zmesou. Po odstránení zvyškov rozpúšťadla obsahuje extrakčný zvyšok ešte asi 1% oleja.
Zušľachťovanie
Na odstránenie nežiaducich látok sa olej rafinuje, to znamená, že sa odmasťuje, odkysľuje a upravuje parou. Rafinovaný ricínový olej neobsahuje ricíny. Pri takzvanom odmasťovaní sa zvyšky bielkovín z oleja odstránia pridaním 3% - 5% vody, zohriatím na 70 ° C - 80 ° C a oddelením vody pomocou odstredenia. Voľné mastné kyseliny sa odstránia pôsobením alkalického roztoku, sklon ricínového oleja k tvorbe emulzií si vyžaduje špeciálne postupy. Olej je zosvetlený a sfarbený pridaním niekoľkých percent povrchovo aktívnych ílových minerálov alebo aktívneho uhlia pre tmavšie vlastnosti a ošetrenie pri teplotách do 80 ° C. Na odstránenie väčšiny prchavých zlúčenín a pachových látok sa olej zahrieva vo tenkých vrstvách vo vákuu (tenkovrstvová odparka), krátko na teplotu až 230 ° C.
Tlačová torta
Pevné zvyšky z lisovania a extrakcie oleja sa zvyčajne spracovávajú na dusíkaté hnojivá (ricínová múčka). Lisový koláč obsahuje jedovaté látky a alergény zo semien, takže neošetrené zvyšky lisu nie sú napriek vysokému obsahu bielkovín vhodné ako krmivo pre dobytok. Metódy odstraňovania toxínov a alergénov z lisovaného koláča sú dostupné od 60. rokov. Dnes sú v Thajsku väčšie výrobné zariadenia, ktoré vyrábajú krmivový materiál.
použitie
Ricínový olej je dôležitý hlavne ako surovina pre mazivá, laky, polyamid-11 v kozmetickom a farmaceutickom priemysle. Vo väčšine prípadov sa ricínový olej nespracováva priamo, ale po chemických reakciách.
Nezmenený ricínový olej
Lieky a kozmetika
Rafinovaný ricínový olej (latinsky ricini oleum) sa lekársky používa ako prostriedok na vnútorné a vonkajšie použitie. Jedným z najbežnejších liečebných použití je ako pomocná látka pre farmaceutické formulácie, ako sú pohlavné hormóny alebo pre očné kvapky. Pre svoju relatívne vysokú polaritu sa používa ako rozpúšťadlo mnohých liekov.
Pri vnútornom použití pôsobí ricínový olej ako preháňadlo, pretože sa neabsorbuje cez črevá. Za účinok je zodpovedná voľná kyselina ricínolejová, ktorá je produkovaná v tenkom čreve žlčovými soľami a enzýmami štiepiacimi tuky v pankrease. Ricínový olej sa v pôrodníctve podáva aj ako takzvaný pôrodný kokteil na vyvolanie pôrodu. Mechanizmus účinku nebol dlho známy [7], ale je založený na účinku kyseliny ricínolejovej na receptory prostaglandínov. [8] [9] Nevoľnosť a hnačka sú časté vedľajšie účinky tejto aplikácie, ktorých účinnosť je skúmaná iba čiastočne. [10] [11] [12] [13]
Z vonkajšej strany sa ricínový olej používa hlavne na ošetrenie lupín, jaziev, stareckých škvŕn a hemoroidov, pretože dobre účinkuje v medzibunkových priestoroch, napr. B. preniká z rohovky. Olej vytvára mechanický ochranný film proti vode a vo vode rozpustným znečisťujúcim látkam a môže tak prispievať k hojeniu trhlín a trhlín.
V kozmetickom priemysle sa ricínový olej používa na výrobu krémov, maskary, vlasových briliantov, výrobkov na starostlivosť o vlasy a olejov do kúpeľa.
technológie
Vďaka obsahu asi 5% hydroxylových skupín z kyseliny ricínolejovej sa ricínový olej môže používať ako surovina pre spojivá vo vzduchom schnúcich farbách a emulzných farbách a tiež sa spracováva v reaktívnych zlúčeninách, ako sú polyuretánové nátery, na rôzne priemyselné účely v ochrane proti korózii a v stavebníctve. Vďaka svojim hydroxylovým skupinám má ricínový olej vynikajúcu priľnavosť ku kovovým povrchom, a preto sa v ranom štádiu používal ako mazivo pre vysoko výkonné motory. Názov značky "Castrol" je odvodený z anglického názvu oleja.
Dehydrovaný ricínový olej
Pri výrobe dehydrovaného ricínového oleja (Ricínový olej, tiež Ricínový olej) k mastným kyselinám sa pridá ďalšia dvojitá väzba. Za týmto účelom sa voda oddeľuje z molekuly, zvyčajne katalýzou kyselinou sírovou, ale tiež soľami kyseliny sírovej a oxidmi kovov. Dvojitá väzba sa zvyčajne vytvára konjugovaná medzi 11. a 12. atómom uhlíka v molekule mastnej kyseliny.
Zvýšený obsah dvojitých väzieb premieňa ricínový olej z nevysychavého na oxidačne sušiaci olej. Esterové spojenia s glycerínom sa zachovajú. V závislosti na reakčných podmienkach a trvaní sa vyrábajú rôzne kvality, ktoré sa líšia hlavne viskozitou. Je to spôsobené polymerizáciou, ktorá už prebieha v priebehu reakcie. Výrobok je podobný ľanovému oleju a je možné ho použiť ako vysoko kvalitné spojivo pre rôzne farby a laky, laky, linoleum a tlačiarenské farby. [14]
Alkalickým zmydelnením dehydratovaného ricínového oleja je možné získať dvojnásobne nenasýtené mastné kyseliny ako suroviny na ďalšie spracovanie po neutralizácii a destilácii vo vákuu.
Interesterifikovaný ricínový olej ako palivo (bionafta)
Ricínový olej je možné spracovať v esterifikačných závodoch na výrobu bionafty z biopaliva. Glycerín triglyceridov je štiepený a nahradený metylovými zvyškami na mastných kyselinách. Ricínový olej používa na výrobu bionafty okrem iného spoločnosť Petrobras v Brazílii. Vzhľadom na vysokú cenu ricínového oleja na svetovom trhu v porovnaní so sójovým, palmovým a repkovým olejom a na jeho jedinú miernu vhodnosť na výrobu bionafty (viskozita, znečistenie, číslo kyslosti) je prítomnosť tohto oleja na trhu s biopalivami spôsobená aj politickou podporou. Ricínový olej zvyčajne pestujú malí poľnohospodári. Jeho použitie je preto určené na posilnenie sociálnej udržateľnosti výroby bionafty. [15]
Sulfonovaný ricínový olej (turecký červený olej)
Jednou z prvých modifikácií ricínového oleja bolo ošetrenie koncentrovanou kyselinou sírovou alebo oxidom siričitým (SO3). Na hydroxylovej skupine sa tvoria estery kyseliny sírovej, ako aj adičné produkty na skupinách s dvojnou väzbou a skupinami kyseliny sulfónovej (-SO3H). Produkt je turecký červený olej (angl. morčací-červený olej) a obsahuje 8% - 8,5% SO3, čo aritmeticky zahŕňa jednu skupinu kyseliny sírovej na triglycerid. V textilnom priemysle sa turecký červený olej používa ako pomocné farbivo (farbivo) pre svoje zmáčacie vlastnosti a emulgovateľnosť.
Alkalické štiepenie pre chemické suroviny
Spracovaním hydroxidom sodným alebo draselným pri vysokých teplotách v prítomnosti alkoholov s dlhším reťazcom, ako je 1- alebo 2-oktanol, sa v závislosti od reakčných podmienok získa metylhexylketón, kyselina 10-hydroxydekánová, kaprylalkohol (oktanol) a kyselina sebaková ako dôležité chemické suroviny.
Pyrolytický rozklad na heptaldehyd a kyselinu undecénovú
Výsledkom tepelného štiepenia (pyrolýzy) ricínového oleja pri teplote 350 ° C - 460 ° C je heptanal a kyselina 10-undecénová ako najdôležitejšie produkty. Heptanal sa používa na výrobu aróm a vôní, kyselina undecénová (C10H19COOH) - ako kovová soľ so zinkom alebo meďou - sa používa v medicíne na vonkajšie ošetrenie plesňových infekcií a proti parazitom kože.
Polyamid 11
Z metylesteru kyseliny ricínolejovej (metyl-ricinoleátu), ktorý sa vyrobí reakciou metanolu s ricínovým olejom, je možné tepelným rozkladom získať ester kyseliny metyl-10-undecénovej a heptanal. Ester kyseliny undecénovej sa prevádza v niekoľkých stupňoch na kyselinu 11-amino-n-undekánovú (tiež nazývanú Rilsan® monomér), surovinu na výrobu polyamidu-11 (Nylon®-11). Jedná sa o dôležitý technický polyamid ako vysokovýkonný plast pre vlákna a rôzne technické aplikácie v náteroch, kábloch a automobiloch. Výroba polyamidu-11 je tiež dôležitým využitím ricínového oleja z hľadiska množstva.
Hydrogénovaný ricínový olej
Pri hydrogenácii sa vodík pridá k dvojnej väzbe kyseliny ricínolejovej pomocou Raneyovho niklu. Hydroxylová skupina sa zachová a vytvorí sa tuk (ricínový vosk) s teplotou topenia 86 ° C, triglycerid kyseliny 12-hydroxystearovej. Posledne uvedené sa používa na výrobu viacúčelových mazív a pre automobilový priemysel, ale tiež na mydlá a kozmetické výrobky. Čiastočne hydrogenovaný ricínový olej má nižší rozsah mäknutia a používa sa tiež ako mazadlo a vosk. Asi 10% svetovej produkcie ricínového oleja sa používa na výrobu mazív.
Alkoxylácia pre povrchovo aktívne látky
Tvorba éterov na hydroxylovej skupine kyseliny ricínolejovej reakciou s etylénoxidom alebo propylénoxidom vedie k mnohým povrchovo aktívnym látkam, ktoré sa používajú v technológii a kozmetike: detergenty, mazivá, hydraulické kvapaliny, antistatické látky, textilné povrchové úpravy, emulgátory, solubilizátory a aditíva do oleja.
Oxidovaný ricínový olej
Oxidácia vzduchom alebo čistým kyslíkom v prítomnosti katalyzátorov na báze prechodných kovov vedie k vyššej molárnej hmotnosti a viskozite polymerizáciou. Oxidovaný (fúkané) Ricínový olej nemigruje, a preto sa používa ako plastifikátor rôznych polymérov, ako sú deriváty celulózy, polyamidy, prírodné a syntetické gumy. Používa sa tiež ako živica zmáčajúca pigment, na tlačiarenské farby a ako prísada do oleja.
Polyester vyrobený z ricínového oleja
Monoméry kyselina citrónová a ricínový olej navzájom reagujú s polykondenzáciou. Karboxylové skupiny kyseliny citrónovej sa spoja s hydroxylovými skupinami ricínového oleja za vzniku esteru, a preto je produkt tiež jedným polyester sa volá. Zároveň sa v dôsledku tvorby esteru odštiepi voda. Získa sa hnedastá lepkavá vo vode nerozpustná živica.
Svetový trh
Ricínový olej sa predáva vo veľkých množstvách ako surovina na rôzne použitie a chemické transformácie. India, Brazília a Čína vytvárajú viac ako 80% svetovej produkcie. USA od roku 1990 neprodukovali prakticky žiadny ricínový olej. Celosvetová ročná spotreba ricínového oleja je približne 0,6 milióna ton, čo zodpovedá približne 0,4% z celkovej spotreby rastlinného oleja. V roku 2008 sa v Nemecku doviezlo a spotrebovalo 38 000 t. [16]