Blog

Aug 05, 2023

Production de monolaurate de saccharose à partir d'acide laurique par le biais d'un système à deux

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 11218 (2023) Citer cet article 362 Accès 6 Détails des métriques Altmetric Ce travail a représenté la première étape vers l'utilisation pionnière d'un modèle en deux étapes.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11218 (2023) Citer cet article

362 accès

6 Altmétrique

Détails des métriques

Ce travail a représenté la première étape vers l’utilisation pionnière d’un procédé en deux étapes pour la production de monolaurate de saccharose (ester de saccharose) à partir d’acide laurique avec une productivité et une sélectivité élevées. Dans la première étape, l'acide laurique a d'abord été converti en laurate de méthyle par estérification, suivi de la transestérification du laurate de méthyle en ester de saccharose dans la deuxième étape. Dans cette recherche, la première étape du processus a été principalement ciblée et minutieusement évaluée. Le laurate de méthyle a été produit en continu via de l'acide laurique et du méthanol dans un mini réacteur à lit fixe. Amberlyst 15 a été utilisé comme catalyseur. Les variables de fonctionnement ont été minutieusement étudiées et optimisées. Les conditions optimales pour atteindre un rendement de 98 % en poids (pureté de 99 %) étaient les suivantes : température de 110 °C, temps de séjour de 5 min et concentration de la charge de 94 g/L. Une stabilité catalytique élevée a été observée pendant une durée de fonctionnement de 30 h. Ce procédé a fourni une bonne productivité par rapport aux autres procédés. Le laurate de méthyle obtenu lors de la première étape pourrait être utilisé comme matière première pour la deuxième étape afin de produire de l'ester de saccharose, ce qui a été démontré expérimentalement. La sélectivité élevée de 95 % en monolaurate de saccharose a été obtenue. La production continue d'ester de saccharose à partir d'acide laurique pourrait être réalisée.

L'ester de sucre (ester d'acide gras à base de sucre ; SE), constitué de groupes hydrophiles (sucre) et lipophiles (acide gras), est un tensioactif non ionique, non toxique et biodégradable. L'ester de sucre est considéré comme l'un des composés biosourcés les plus remarquables utilisés dans les applications alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques1. Cependant, l'attention portée à l'ester de sucre a été gênée par son prix. Par exemple, le prix des esters de sucre était d’environ 2 à 10 $/kg (2017)2, tandis que le prix des tensioactifs généraux et non d’origine biologique (tels que les éthoxylates d’alkylphénol : APE) n’était que de 0,9 à 1,8 $/kg (2017). 2. L’un des principaux obstacles réside dans les performances insuffisantes de la production d’esters de sucre (faible capacité de production et pureté du produit), qu’il convient de développer.

Il existe deux voies conventionnelles pour la production d'esters de sucre. La première voie est appelée réaction d'estérification [voir Fig. 1 (réaction (1))]. Le sucre réagit avec l’acide gras libre sous un catalyseur acide homogène pour produire de l’ester de sucre et de l’eau. La deuxième voie implique la transestérification de l'ester d'acide gras et du sucre en présence d'un catalyseur basique homogène [voir Fig. 1 (réaction (2))]. Les deux voies sont généralement réalisées sous pression réduite (< 3 kPa) et dans des conditions anhydres dans un procédé discontinu3,4. Le défi majeur est le faible rendement/sélectivité du monoester de sucre dû aux réactions secondaires (hydrolyse et saponification [voir Fig. 1 (réactions (3) à (5))]. La limitation du transfert de masse causée par une incompatibilité entre les réactifs est un autre problème qui doit être résolu. Plusieurs solvants organiques ont été recherchés pour remplacer l'eau afin d'éviter les réactions secondaires et de faciliter le transfert de masse (dissolution des deux réactifs en tant que système monophasique). Le diméthylformamide (DMF) et le diméthylsulfoxyde (DMSO) sont couramment utilisés. comme solvant. Malheureusement, leur solubilité limite la charge maximale de réactifs.5. Récemment, le système sans solvant a été développé et mis en œuvre pour éviter l'utilisation de solvant, réduisant ainsi les coûts et simplifiant le traitement en aval.6. Bien que le rendement ait été amélioré, un une température élevée (130-180 °C) était nécessaire pour faire fondre le sucre et accélérer les réactions.7 La diminution du rendement due à la décomposition du sucre était également un sujet de préoccupation. Le recyclage des catalyseurs et la séparation des catalyseurs sont les facteurs critiques qui nécessitent à considérer pour la durabilité économique. Par conséquent, une méthode hétérogène prometteuse susceptible d’améliorer la capacité de production (via un processus continu) et le rendement en ester de sucre nécessite des recherches plus approfondies.