Research Collection
Doctoral Thesis
Untersuchungen über die Bestimmung des Fettsäuregehaltes von Seifen
Author(s):
Comte, Frédéric Publication Date:
1915
Permanent Link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-000104557
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Untersuchungen über die Bestimmung
des Fettsäuregehaltes von Seifen.
D D
Von der
Eidgenössischen Technischen Hochschule
in
Zürich
zur Erlangung der
Würde eines Doktors der technischen Wissenschaften
genehmigtePromotionsarbejt
vorgelegt von
Frédéric
Comte, dipl.
techn. Chemikeraus
Payerne (Waadt).
Referent: Herr Prof. Dr. E. BOSSHAKD Korreferent: Herr Prof. Dr. F. P. TKF.ADWKLL.
BEX
BUCHDKUCKERFI F. OPPLIGER i91ö
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MEINEN LIEBEN ELTERN
In
Dankbarkeit gewidmet
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Diese
Untersuchungen
wurden im technisch-chemischen Laboratorium derEidg.
Technischen' Hochschule in den Jahren1912/14 ausgeführt.
Meinem hochverehrten Lehrer
Herrn Prof. Dr. E.
BOSSHARD
möchte ich auch an dieser Stelle für das wahre
Interesse,
mitwelchem er
jederzeit
meineArbeit unterstützt undgefördert hat,
meinen herzlichsten Dank
aussprechen.
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Einleitung.
Ein
wichtiger
Faktor für dieBeurteilung
einer Seife ist ihrGesamtfettgehalt.
Darunter versteht man die Summe aller fettŠhnlichen
Substanzen,
d.h.Fettsäuren, Harzsäuren,
unverseiftesNeutralfett, unverseifbare,
fettähnlicheBestandteile,
u. a. m.In einer
guten, richtig präparierten
Seife ist dieMenge
des unverseiften Neutralfettes sogering,
dass esvernachlässigt
werden kann. Die meisten Oele und
Fette,
die für die Seifen¬fabrikation in Betracht
kommen,
enthalten im natürlichen Zu¬stande
geringe Mengen
unverseifbarer Substanzen. Dieses Un¬verseifbare
gelangt
in die Seifen undkann,
wenn ihrBetrag
die natürlich vorkommende
Menge
nichtüberschreitet,
un¬berücksichtigt
bleiben.Es stimmt also die
Bestimmung
des Gesamtfettes einer Seife in den meisten Fällen mitderjenigen
der Fettsäuren überein.Ueber die Methoden zur
Bestimmung
desGesamtfettgehaltes
herrscht noch keine
völlige Klarheit,
wie die vielen Versuchebeweisen,
die in den letzten Jahrengemacht wurden,
um be¬reits vorhandeneMethodenzuverbessern oderneue zu erfinden.
Um die
lästigen
Differenzen zubeseitigen,
die bei der Unter¬suchungeiner
Seife dadurchentstehen,
dass die Chemiker nach verschiedenen Methodenarbeiten,
hat der Verband der Seifen- Fabrikanten Deutschlands die bekannten «Einheitsmethoden zurUntersuchung
vonFetten,
Oelen undGlycerinen»
im Jahre1910 veröffentlicht. Dass damit bei der
Seifenuntersuchung, speziell
bei derFettsäurebestimmung
inKokos- und Palmkern¬seifen nicht viel gewonnen
wird,
haben Fendler und Frank in einer umfassenden Arbeitnachgewiesen.
Wir kommen auf dieseVerhältnisse
später
zurück undgehen
zur
Besprechung
der vorhandenen Methoden der Fettsäure-besümmung
über. Die vielen bekannten Methoden zerfallen in2 grosse
Kategonen
A Die volwnetnschen
Methoden,
bei denen das Volumen der Fettsaurenabgelesen
wird.B. Die
gewichtsanalytischen Methoden,
bei welchen die Fettsauren alssolche,
oder in Form von Salzen zurWagung
kommen.A. Velu metrische Metboden.
Diese Methoden können keinen
Anspruch
auf grosse Ge¬nauigkeit
machen. Fur eine schnelleBetnebskontrolle,
wo esnur darauf
ankommt,
eine annäherndeBestimmung
des Gesamt¬fettgehaltes auszufuhren,
können sie von grossem Wert sein.Die
schwierige Ablesung infolge
der Unscharfe des Meniskus und dieWassermenge,
welche in der Fettsaureschicht enthaltenist,
verursachen grosse FehlerDie
Anwendung
solcher Methoden setzt die Kenntnis des spez. Gewichtes der Fettsauren voraus Nur wenn dieses be¬kannt ist, fuhren sie schnellerzum Ziel als die
gewichtsanalyti¬
schen. Bei der Betriebskontrolle kann man,
solange
dergleiche
Fettansatz zurVerarbeitung kommt,
auch mit demgleichen
einmal bestimmten spez. Gewichte rechnenBuchner')
zersetzt die Seife mit Saure in einem Kolben mitgraduiertem
Hals. Um das Volumen derabgeschiedenen
Fettsauren ablesen zu
können,
werden letztere durch Nach- giessen von heissem Wasser in den Halsgetrieben
Das Volu¬men
multipliziert
mit einem mittleren spez Gewichtgibt
das Gewicht der Fettsauren.Um den Meniskus scharfer zu
gestalten,
hatCaüleiet"1)
denZusatz von 10 cem Benzol oder
Terpentinöl empfohlen.
i) Wagners Jahresbericht(1860) S 248 ) Polyt Centralblatt(1855) S 667
— 9 —
Lüring')
bestimmt das Volumen der Fettsäuren bei einerTemperatur
von 99° in einer besonderen Bürette. Diese bestehtaus einem
Stehkolben,
dessen Hals in ccmeingeteilt
ist undin einem Schnabel endet. Der Kolben besitzt einen seitlichen
Tubus,
in welchem einbeweglicher
Trichtereingeführt
werdenkann.
Die Seife wird ausserhalb des Kolbens in einer Porzellan¬
schale mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt. Sobald die Fett¬
säuren klar
abgeschieden sind, giesst
man den Inhalt in den Kolben und erhitzt bis zum Sieden. Daraufgibt
man durch den Trichter solange
siedendesWasser,
bis die Fettsäuren in deneingeteilten
Kolbenhalsgetrieben
sind. Dasabgelesene
Volu¬men,
multipliziert
mit dem spez. Gew. bei99°, gibt
das Gewicht der Fettsäuren.Das spez. Gew. der aus einer
beliebigen
Seife erhaltenen Fettsäuren bestimmt man mit einemPyknometer.
Dominikiewicz*)
hat einen einfachenApparat konstruiert,
welchen demButyrometer
zurFettsäurebestimmung
der Milch imPrinzip
ähnlich ist. Dasverjüngte,
die Scalatragende
Endedes
Apparates
wird mit einem aufschraubbaren Metallhütchen verschlossen. Der erweiterte Teil besitzt einenAnsatz,
welchermit einem
Gummistopfen
verschlossen werden kann. Die Scala ist in7
loo ccmeingeteilt.
Zur
Fettsäurebestimmung
werden 40—60g Seife in Wassergelöst
und auf 1 Laufgefüllt.
Mangibt
in denApparat
zuerst10 ccm Salzsäure und
vorsichtig
10 ccmSeifenlösung,
sodass beideFlüssigkeiten
sich imverjüngten
Teil nicht vermischen können. Dann schliesst man dieOeffnung
mit demStopfen,
dreht den erweiterten Teil nach unten und mischt den Inhalt desFettsäureprüfers
leicht durch. Darauf wird er in einem Kolben mit kochendem Wassereingestellt
und 5 Minutenlang zentrifugiert.
Durch Einschieben desGummistopfens
bewirktman eine
Verschiebung
der Fettsäureschicht nach der Scala hin. Das Volumen der Fettsäuren wird bei 99°abgelesen
undaus dem mittleren spez. Gew. derFettsäuren den
Prozentgehalt
berechnet.
i) Chem. Ztg. Hep. (1906)236.
2) Chem.Ztg.80(1909)728.
Hat man keine
Zentrifuge
zurVerfügung,
so dauert dieAbscheidung
wesentlichlänger.
Man muss dann im kochenden Wasserbade solange erhitzen,
bis die Fettsäuren sich an der Oberfläche klarabgeschieden
haben.Schütte')
beschreibt einevolumetrische SchnellmethodezurBestimmung
desFettsäuregehaltes, speziell
bei Schmierseifen.Sein
Apparat,
welcherdemjenigen
von Dominikiewicz ähnlichist,
besteht auseinem Rohrmit 3Erweiterungen.
In derunteren, 30 ccmfassenden,
wird dieabpipettierte Seifenlösung
mitSäurezersetzt. Oberhalb und unterhalb der mittleren
Aufblasung
istdas Rohr stark
verjüngt
und besitzt eineTeilung
in '/"» ccm.Das ganze Rohrkommt in ein siedendes Wasserbad und wird in einer
Zentrifuge geschleudert.
Einevollständige Trennung
von
wässeriger
Schicht und Fettsäure ist auf diese Weise in kurzer Zeitherbeigeführt.
Das Volumenwird,
ohne denAppa¬
rat aus dem Wasserbade
herauszunehmen,
bei Siedehitze ab¬gelesen.
B. Gewicbtsanalytiscfre Methoden.
Bei diesen Methoden kommen die Fettsäuren als
solche,
oder in Form von Salzen zurWägung. Bequem
in der An¬wendung
sind dieAusschüttelungsmethoden,
bei welchen mandie
abgeschiedenen
Fettsäuren in Aether oder in Petrolätherlöst,
dasLösungsmittel
verdunstet und nach dem Trocknen den Rückstandwägt.
Wachskuchenmethode.
Diese ist die älteste Methode der
Fettsäurebestimmung.
DieSeife wird in einer Porzellanschale mit Säure zersetzt. Man erwärmt auf dem
Wasserbade,
bis die Fettsäuren klargeschmol¬
zen sind. Durch
Zugabe
vonWachs, Stearinsäure,
oder festen Kohlenwasserstoffen werden dieFettsäuren,
wenn sie bei ge¬wöhnlicher
Temperatur flüssig sind,
zum Erstarrengebracht.
i) Seifensieder-Ztg.und Rev.40(1913) 551.
— 11 —
Die saure
Flüssigkeit
wirdabgegossen
und der harte Kuchenso
lange
mit Wasserumgeschmolzen,
bis das letztere neutralreagiert.
Der Fettsäurekuchen wird dann im Wassertrocken- schrankgetrocknet,
am besten unterZugabe
von etwasAlkohol,
der das
Verdampfen
des Wassersbegünstigt.
Diese Methode ist sehr umständlich und mit
groben
Fehler¬quellen
behaftet. Durch dielange
Trockendauer müssen Ver¬luste
entstehen,
daflüchtige
Fettsäuren eineTemperatur
von100° nicht
vertragen
können. Der Fettsäurekuchen istschwierig
zu trocknen und
schliesst,
besonders beigefüllten Seifen,
fremde Substanzen mitein,
welche das Resultat erheblich er¬höhen. Bei Kokos- und
Palmkernfettsäuren,
welche lösliche Säurenenthalten,
ist daslange
Waschenbedenklich,
indem diese derBestimmung entgehen
und zuniedrige
Resultateliefern müssen.
Will man, wie öfters
vorgeschlagen wird,
den Fettkuchennur mit
Fliesspapier abtrocknen,
so sind die Fehler vielgrösser,
indem bedeutendeWassermengen eingeschlossen
undgelöst
bleiben können.Stiepel1)
hat eine Modifikation der Wachskuchenmethodeangegeben,
die bei der Betriebskontrollegute
Dienste leisten kann. DerStiepel'sche «Seifenanalysator»
besteht aus einemErlenmeyer
Kolben miteingeschmolzenem Rohr,
durch welchesman von aussen Wasser in den Kolben einführen kann. Am Hals des Kolbens ist ein
zylindrisches
Röhrcheneingeschliffen.
Die klar
geschmolzenen,
wennnötig
mit Wachs versetzten Fett¬säuren werden mit heissem Wasserin das Rohr
hineingedrückt.
Nach dem Erstarren werden sie mit dem
Zylinder
gewogen.Eine
Trocknung
der Fettsäuren findet bei dieser Methode nicht statt. IhrWassergehalt,
wenn sie klargeschmolzen sind, beträgt
im Durchschnitt0,5%.
Der dadurch bewirkte Fehler kann bei der Betriebskontrollevernachlässigt
werden.Hehner'sche Methode.
Diese Methode bestimmt nur die in Wasser unlöslichen Fettsäuren, einschliesslich des Unverseifbaren. Die als klares Oel auf der Oberfläche der sauren
Flüssigkeit
schwimmenden i)DieGrundzüged.allg.Cn.u.d. Technik...Augsburg, Verlagf. ehem. Ind.(1907) 190.Fettsäuren werdendurch
eingewogenes,
mitWasserangefeuch¬
tetes Filter filtriert. Man wäscht auf dem Filter so
lange
mit heissemWasser,
bis dasWaschwasser,
miteinigen Tropfen Methylorange versetzt,
keineRötung
mehrgibt.
Um das Arbeiten mit gewogenem Filter zu
umgehen,
kannman auch die Fettsäuren in Aether oder Petroläther
lösen,
umsie nach dem Verdunsten des
Lösungsmittels
zu trocknen undzu wägen.
Diese Methode ist keine sehr
praktische.
Zum Entfernender etwa vorhandenen Laurinsäure ist ein
langes
Waschen not¬wendig.
Trotz aller Vorsicht kann es auch vorkommen, dass Fettsäuren durchs Filtergehen.
IhreVerteilung
auf dem ganzen Filter bewirkt eineverhältnismässig
leichteOxydation
und fallssie weiter untersucht werden
sollen,
sind sie in einer sehr um¬handlichen Form vorhanden.
Max
Saupe1)
hat dieAetherausschüttelungsmethode,
wiesie in der
Milchuntersuchung
seitlanger
ZeitAnwendung
fin¬det,
in etwasabgeänderter
Form auf Seifenausgedehnt.
Seine Arbeitsweise wird nicht mehr verwendet; heute verfährt manfolgendermassen
:Die Seife wird in einer Porzellanschale mitheissem Wasser
gelöst
und die lauwarmeLösung
in einem Scheidetrichter mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt. Dieausgeschiedenen
Fett¬säuren werden in Petroläther
gelöst.
Lässt man über Nachtstehen,
so trennen sich die Schichtenvollständig.
Die saureFlüssigkeit
wird nun in einBecherglas,
die ätherische Schicht in einen gewogenenErlenmeyerkolben abgelassen.
Darauf wird diewässerige
Schicht noch einmal im ScheidetrichtermitPetrolŠther
ausgeschüttelt.
SindOxyfettsäuren
in der Seifeenthalten,
so
empfiehlt
es sich Aether alsLösungsmittel
zu verwenden.Daaber Aetherin Wasserbeteutend löslicher ist als
Petroläther,
so ist ein
dreimaliges
Ausschütteln bei genauenAnalysen
not¬wendig.
Der Aether wird auf dem Wasserbade vertrieben und die Fettsäurengetrocknet
und gewogen.Pineäe-) schlägt
dieAnwendung
eitler Scheidebürette vor, die aus derMilchfettbestimmung
stammt. Diese besitzt eineni) Pharm. Zentralhalle 31 (1890) 314.
4 Chem.Ztg. 14(1890) 1442.
13 -
seitlichen
Hahn,
eineneingeschliffenen
Hahn und ist in halbeccm
eingeteilt.
Die inwässerigem
Alkoholgelöste
Seife wirdmit normaler Schwefelsäure in die Bürette selbst zersetzt. Als
Lösungsmittel
verwendet Pinette eineMischung
von Aether und Petroläther(1
:1).
Für dieFettsäurebestimmung
wird nachdem Ablesen ein bestimmtes Volumen
abpipettiert.
Ed.
Spaeth')
zersetzt die in 50prozentigem
Alkoholgelöste
Seife mit normaler Schwefelsäure im Scheidetrichter. Die Fett¬säuren löst er in Petroläther und
pipettiert,
wenn die beidenSchichten sich nach
einigem
Stehengetrennt haben,
ein be¬stimmtes Volumen der ätherischen
Lösung
in ein gewogenes Kölbchen. Der Petroläther wird im Wasserbade unterDarüber¬leiten eines Stromes
gewaschenen
undgetrockneten
Wasser¬stoffgases vollständig verjagt.
Wenn dasLösungsmittel
entfernt ist, leitet man noch 10 Minutenlang
Wasserstoffdurch,
lässt denKolben
eine Stunde über Schwefelsäure stehen undwägt.
Diese Methode
gibt
beiungesättigten Fettsäuren,
die sich sehr leichtoxydieren, richtige Resultate
und ist daher beiSchiedsanalysen,
oderArbeiten,
welche höchsteGenauigkeit erfordern,
sehrempfehlenswert.
DieAnwendung
des Wasser¬stoffgases kompliziert
aber die Methode bedeutend.Spaeth findet,
dass der leicht siedende Petroläther daszweckmässigste Lösungsmittel sei,
da erkein Wasser aufnimmt.BlindeVersuche mit
abgewogenen
Fettsäuren imScheidetrichter mit Petroläthergelöst,
haben ihm wieder genau die theoreti¬schen
Mengen gegeben,
einBeweis, sagt
er, dass sämtliche Fettsäuren leicht undvollständig
vom Petroläthergelöst
werden.
Das magbeiseinen Versuchen
zutreffen,
alleinHefelmann2)
kann die
Anwendung
des Petroläthers nichtempfehlen,
weiler bei Kokosfettsäuren keine vollkommene
Lösung
erhielt. Einegeringe Menge
einerinweissen Blättchen kristallisierenden Säure— vermutlich eine
Oxysäure
— bliebungelöst. Ulzer3) findet,
dass déni Verfahren von
Spaeth
eineFehlerquelle anhaftet,
diedurch die
geringe
Löslichkeit des Petroläthers in der alkoholi- i) Z. f. ang. Ch. 1 (1906) 5.-') Z. f. öff. Ch. 4(1898) 393.
'")BenedigtUlzer's HandbuchS.265.
sehen
wässrigen Flüssigkeit bedingt
wird.Hefelmann1)
hat abernachgewiesen,
dass leicht siedender Petroläthermit50prozenti-
gem Alkohol absolut nicht mischbar ist.
Fahrion2)
untersuchtebenfalls die Löslichkeit des Petroläthers im
wässrigen
Alkoholund
bestätigt
dieAngabe
Hefelmann's. Nur wenn Seife imwässrigen
Alkohol enthaltenist,
wird Petroläther etwasgelöst.
Besson3)
schliesst auseigenen Versuchen,
dass diegrössere
Wasserlöslichkeit desAethers,
beiFettsäurebestimmungen,
nicht in Betracht
kommt,
und dass mit Petroläther beträchtlichniedrigere
Werte erhaltenwerden,
als mit Aether. Die höheren Werte desletztgenannten Lösungsmittels
scheinen auch nachdiesem
Forscher,
dierichtigeren
zu sein.Haggenberg4)
hat eine Bürette konstruierenlassen,
welche eine sehrbequeme
Arbeitsweisegestattet.
Durch eine sinnreicheEinteilung
desApparates
kommt einaliquoter
Teil der Fett¬säurelösung
zurWägung,
was dieAnalyse
bedeutend abkürzt.Das Instrument fasst ca. 160 cem und
hat,
um nicht zu um¬fangreich
zuwerden,
3birnenförmige Erweiterungen.
Die Ein¬teilungen,
die sich nur an denverengten
Partien der Bürettebefinden,
erlauben ein sehr genaues Ablesen.Zur
Ausführung
derFettsäurebestimmung
wird die Seifeausserhalb des
Apparates
in heissem Wassergelöst
und dieLösung
inden,
vorher miteinerabgemessenen Menge
normaler Schwefelsäure beschicktenApparat
gegossen. Durch leichtes Umschwenken wird eine schnelleZersetzung
der Seife bewirkt.Die Fettsäuren werden mit
wasserhaltigem-
Aethergelöst.
Dereingeschliffene Glasstöpsel
besitzt seitlich eineOeffnung,
diemit einer solchen des Hahnes
korrespondiert,
sodass der Gas¬druck im Innern des
Apparates
leicht und ohne Verluste aus¬geglichen
werden kann. Nun wird diesaurewässrige Flüssigkeit
in ein
Becherglas abgelassen,
denApparat
mit Aether bis zurobersten
Einteilung aufgefüllt
undvon dieser ätherischenLösung
einenaliquoten
Teil auf dem Wassertrockenschrank verdunstet und bis zur Gewichtskonstanzgetrocknet.
i) Pharm. Zentralhalle 37 683(1896).
-')Z. f. ang. Ch. (1898)269.
=) Chern. Ztg.61 (1914)645.
-i) Z. f. üff. Ch. 4(1898) 164.
— 15 —
Bei
gefüllten
Seifen sammeln sich unlösliche Substanzenan der
Berührungstelle
von Wasser undAether,
sodass dieTrennungsfläche
beiderFlüssigkeiten
nicht sehr scharfbegrenzt
ist. Insolchen Fällen
empfiehlt Huggenberg nachträglich einige
ccm Wasser
zuzugeben.
Die
Raumverhältnisse
dieser Bürettezwingen
mit sehr klei¬nen
Mengen
Seife zu arbeiten. Diegemeinsame
Ausfluss¬öffnung
derwässrigen
und ätherischen Schichtbedingt
beigefüllten
Seifen und bei solchen die starkverunreinigt sind,
einlängeres
Auswaschen des ätherischenFlüssigkeit,
sehr oftein
Verstopfen
desAusflusspitze.
DieseUebelstände sind beimneuen
Sapometer
vonHuggen- berg-Stadlinger1)
durch den seitlichen Hahn vollkommen be¬seitigt.
DieTeilung
erstreckt sich bis auf 200ccm und erlaubtdie
Untersuchung
von bedeutendgrösseren Einwagen.
Sehrzweckmässig
ist auch dasAnbringen
eines Einfülltrichters mitStopfenventil
undrillenförmigen Lüftungsschlitz.
Durch dieseVerbesserungen
ist das Arbeiten mit dem neuen Instrument rechtpraktisch
undangenehm geworden.
A.
Hildebrand*)
hat auch dieursprüngliche Huggenberg'-
sche Bürette
abgeändert
; fürNäheres darüber sei auf die Litte- ratur verwiesen. Die Raumverhältnisse sind meiner Ansicht nach etwasübertrieben, diejenigen
des neuenSapometers
ge¬nügen ja
vollkommen.A.
Goske'3)
beschreibt einen von ihmgebrauchten Apparat
zur
Bestimmung
der Fettsäuren in Seifen undWaschpulvern.
Er besteht aus einem Kolben mit einer
eingeschliffenen,
untendurch einen Hahn
abgeschlossenen
Bürette. Diese ist in '/">ccm
eingeteilt.
DerKolben besitzt einen seitlichenTubus,
durch welchen ein Rohr bis an den Bodengeht.
Das Rohr steht inVerbindung
mit einer Druckflasche.Die
Zersetzung
der Seife oder desSeifenpulvers erfolgt
hier im Kolben selbst mit verdünnter Säure. Die ätherische
Fettsäurelösung
wird mittels der Druckflasche in die Bürettehineingepresst
undnach demAblesen in einem tarierten Kolbenabgelassen.
DieserApparat
istunpraktisch.
i) Chem.Ztg. 99(1912)938.
-') Chem.Ztg.73(1912)«87.
:'Ztsclu. f. Unters. Nähr,undGenussm. 13(1907)490.
Apparat
vonRöhrig.
Bei der
ursprünglichen Huggenberg'schen
Bürette wird dieätherische
Fettsäurelösung
durch dengleichen
Hahnabgelassen,
durch welchen vorher die saure
Flüssigkeit
floss. Dadurch istein
Uebergang
vonWassertropfen
in die ätherische Fettsäure¬lösung
fast unvermeidlich. Beimdarauffolgenden
Trocknenmuss eine höhere
Temperatur
verwendetwerden,
wodurch leicht Verluste entstehen können. Um diesem Uebelstand vor¬zubeugen,
hatnunRöhrig")
dengleichen Apparat,
dener schonfrüher2)
in dieMilchfettbestimmung einführte,
auf die Seifen¬analyse
in etwasabgeänderter
Formübertragen.
Der
Apparat
besteht aus einemRundkolben,
oder neuer¬dings
aus einemErlenmeyerkolben,
dessen Hals eineeinge¬
teilte Bürette bildet. Das Ablassen eines bestimmten
Quantums
derFettsäurelösung erfolgt
mit Hilfe eines seitlichen Hahnes.Die Bürette wird mit einem
eingeschliffenen Glasstopfen
ver¬schlossen.
Röhrig
verwendet alsLösungsmittel
ein Gemischvon
gleichen
Teilen Aether mit Petroläther. Wasser ist darinpraktisch unlöslich,
sodass einvollständiges
rasches Entfernen desLösungsmittels
beiniedriger Temperatur ermöglicht
wird.Um die
Schwierigkeiten
zuumgehen,
die durch dieFlüchtig¬
keit der
Kokos-
und Palmkernölfettsäurenentstehen,
verkürzter die Trockendauer bei einer
Temperatur
von 50° auf 10 Mi¬nuten und
bringt
durch wiederholtesAliquotisieren
nur kleineMengen
Fettsäuren zurWägung.
Fettsäurebestimmungen
in diesemApparat ausgeführt,
fielen nicht sogünstig
aus, wiediejenigen
welche mittelst desSapo-
meters erzielt wurden. Der Grund ist darin zu
suchen,
dass die roheEinteilung
derBürette eingenaues Ablesen der ätherischen Schicht nichtgestattet.
Auch halten wir dasFassungsvermögen
der Bürette imVergleich
zumwässrigen
Teil{ür
etwaszu klein.Methoden zur
Bestimmung
der Fettsäuren in Kokos- und Palmkernölseifen.Um ein genaues Resultat bei der
Fettsäurebestimmung
zuerzielen,
ist esnotwendig,
dass dieabgeschiedenen
Fettsäureni)Z. f. ang. Ch.(1910) 21C2.
-) Z. f. Unters derNähr. u.Genussm, 9(1905)531.
— 17 -
während des
Trocknens,
oder des Vertreibens desLösungs¬
mittels keine
Veränderung
erleiden. Nun wird ein Trocknen bei höhererTemperatur
nie eine Gewichtskonstanzergeben,
weil zweiFehlerquellen
vorhanden sind. Die einebewirkt eine Gewichtszunahme durchOxydation
der anwesendenungesät¬
tigten Fettsäuren,
die andere eine Gewichtsabnahme durch dieFlüchtigkeit
niederer Fettsäuren. Es muss zwar nicht vergessenwerden,
dass bei vielenFettsäuregemischen
diese Fehler sichgegenseitig kompensieren
können und oftgeringer sind,
als die Differenzen zweier auch sosorgfältig ausgeführten
Parallel¬bestimmungen
dergleichen Durchschnittsprobe.
Ganz anders verhalten sich die Kokos- undPalmkernölfett- säuren. Es ist das Verdienstvon Hefelmann und
Steiner')
dieseVerhältnisse klar erkannt zu haben. Sie
fanden,
dass der Ver¬lust dieser Fettsäuren beim Trocknen im Trockenschranke schon nach 5 Stunden '/» ihres Gewichtes
betrug.
Daher neu¬tralisieren sie die
Aetherfettsäurelösung
mit absolut alkoholi¬scher
Kalilauge
undPhenolphtalein
als Indikator. Die entstan¬denen Alkalisalze werden über Sand verdunstet und bei 100°
bis zur Gewichtskonstanz
getrocknet,
wasje
nach der Art der Fettsäuren.und des zur Neutralisation verwendeten Alkalis 2—6 Stunden dauerte.Saupe*)
trocknet die Fettsäuren bei etwa 55° auf dem auf100°
geheitzten
Trockenschrank. Hefelmann undSteinerschlies-sen aus ihren
Versuchen,
dass beim Trocknen der Fettsäuren des Kokosöles nach derSaupe'schen
Vorschriftrichtige
Resul¬tate erhalten werden.
Fendler und
Frank3)
beweisenaber,
dass auch bei niedererTemperatur
eine Gewichtskonstanz bei Kokos- und Palmkem- fettsäuren nichtmöglich
ist.Wegen
dieserFlüchtigkeit folgen
sie dem
Vorschlag
von Hefelmann undSteiner,
die Fettsäuren als Alkalisalze zurWägung
zubringen.
Nach diesen Forschern sindBechergläser
und Schalen für dasEindampfen
sehr unge¬eignet
; sie arbeiten daher mitPhilippsbechern
von 300 ccm') Z. f. off. Ch. 4(1898; 393.
-') Pharm.Zentralhalle 31 (1890)314.
••) Z. f. ang. Ch. 22(1909)255.
Inhalt.Als
Aufsaugungsmittel empfehlen
sieneutralen,
carbonat- freienBimstein,
da Sand starkes StossenundSpritzen
veranlasst.Ihre Arbeitsweise ist
folgende
:Die
wässrige Seifenlösung
wird in einem Scheidetrichter mittelst Schwefelsäurezersetzt,
die Fettsäuren mit Aether ge¬löst und die ätherische
Lösung
mit Wasserausgewaschen.
Diese wird in einem
Philippsbecher
auf dem Wasserbade biszur Hälfte des Volumens
eingedampft,
mit Alkohol versetzt und mit alkoholischerKalilauge
beiGegenwart
von Phenol-phtalein
neutralisiert. Die so erhalteneLösung
wird auf dem Wasserbadeeingedampft,
derRückstand
imGlycerintrocken-
schrank bei 103°
getrocknet.
Sehr
lästig
bei dieser Methode ist dielange Trockendauer,
denn erst nach 24stündigem
Trocknen wurde Gewichtskon¬stanz erreicht. Sie liefert bei
Kokos-
und Palmkernfettsäurenrichtige
Resultate.Dagegen
erleiden die Alkalisalze der starkungesättigten
Fettsäuren des Leinöls bei Luftzutritt auch eine Gewichtszunahme. Sie dürfen daher nurim indifferenten Gas¬strom
getrocknet
werden.P.
Simmich')
bestimmt die Fettsäuren in einemApparat,
welcher grosse Aehnlichkeit mit dem von
Röhrig zeigt.
Die Neutralisation der Fettsäuren und das Abdestillieren des Lö¬sungmittels besorgt
erin einem besonderenKolben,
mitkonischeingeschliffenem Gaszuleitungsrohr,
untergleichzeitigem
Durch¬leiten eines trockenen Kohlensäure- oder Wasserstoffstromes.
Ist die Destillation
beendigt,
so wird der Kolben bis auf etwa100 mm evakuiertund noch eine V» Stunde auf dem siedenden Wasserbade
gelassen.
Um eine schnellere undvollständigere Trennung
der beiden Schichten zuerzielen,
ist die Anwesen¬heit von Alkohol
notwendig.
DerAlkoholgehalt
derwässrigen Flüssigkeit
darfjedoch
nach Simmich 10%nichtüberschreiten,
weil sonst niedere Fettsäuren sich in derwässrigen
Schicht lösen würden.Sehr
unangenehm
ist dieAnwendung
eines indifferentenGases,
welche einekompliziertere Apparatur verlangt.
DieNachteile der
langen
Trockendauer bestehen auch bei dieser i;Z. f. Unters, der Nähr.u.Genussm. 21 (1911)38.Ref.:Chem.Ztg. Rep.(1911) 190.
— 19 -
Methode,
obwohl in vielgeringerem Masse,
als bei derArbeits¬
weise von Fendler und Frank. Die Alkaliseifen haltenAlkohol und Wasser sehr
hartnäckig
zurück und lassen sich sehr schwer trocknen.Goldschmidt1)
ermittelt denFettsäuregehalt
einer Seife auftitrimetrischem
Wege.
Zuerst bestimmterdasMolekulargewicht
der Fettsäuren der zu untersuchenden Seife. Die aus einem
grösseren
Stück mit verdünnter Schwefelsäure in Freiheit ge¬setzten Fettsäuren werden in Aether
gelöst
und die ätherischeLösung
bis zum Verschwinden der Schwefelsäurereaktion aus¬gewaschen.
Sind wasserlösliche Fettsäurenvorhanden,
so wäscht manzweckmässig
mitKochsalzlösung
aus. Nach dem Trocknen mittelstgeschmolzenen
Chlorcalziums oder Natrium¬sulfats wird der Aether bei niederer
Temperatur
unter Durch¬leiten eines Luftstromes
verjagt.
Darauf ermittelt man durch Titration die Anzahl ccmLauge,
die von 1 g dieser Fettsäuren verbraucht werden.Zur
eigentlichen Seifenanalyse
wird eine kleinere ProbeSeife im Scheidetrichter mit Säure zersetzt und die
abgeschie¬
denen Fettsäuren in Aether
gelöst.
Die mit Wasser ausgewa¬schene
Fettsäurelösung
wird beiGegenwart
von Alkohol mitLauge
titriert. Es ist nichtnotwendig
eineeingestellte Lauge
zu verwenden. Ausdenverbrauchten ccm lässt sich ohne weite¬
res der
Fettsäuregehalt
berechnen.Diese Methode ist sehr
kompliziert
; zur Betriebskontrolle kannallerdings,
bei bekanntenSeifensorten,
ein mittleres Mole¬kulargewicht
der Fettsäuren angenommen werden. Die Methode wird dadurch wesentlichvereinfacht,
ohne dass derbedingte
Fehler einen
allzugrossen
Einfluss auf das Resultat hätte.Streng
genau sind sie dann natürlich nicht.
K-
Braun*)
fällt die fettsauren Alkalien mit Chlorcalzium-lösung,
wäscht die Kalksalze auf dem gewogenen Filter mit kaltem Wasser bis zum Verschwinden der Chlorreaktion und trocknet sie bei 100° bis zur Gewichtskonstanz. Bei Kokos- und Palmkernfettsäurengibt
dieseMethode,
wie Fendler undi) Seifenfabrikant(1904) 201.
2) Seifeniabrikant(1906)6.
Frank1) nachgewiesen haben,
zu kleineResultate,
da die Cal- ziumsalze der niederen Fettsäuren in Wasser beträchtlich lös¬lich sind.
Th.
Budde*)
fällt die Fettsäuren mitKupfersulfatlösung,
filtriert die
ausgeschiedenen Kupfersalze
durch ein gewogenes Filter und trocknet sie bei 105°. Um das Gewicht der Fett¬säuren zu
ermitteln,
nimmt er an, dass derNiederschlag
107«Cu enthält. Die
Verluste,
die bei den Kokos- und Palmkernfett¬säuren
entstehen,
werden dadurchausgeglichen,
dass der Pro¬zentgehalt
ihrerKupfersalze
anKupfer
etwasgrösser
als 10";»ist. Dieser schwankt beiden
übrigen Fetten,
die für die Seifen¬fabrikation in Betracht
kommen,
zwischen9,17—10,3 %,
sodass bei allen Fettsäuren brauchbare Resultate erhalten werden sollen.Man kann
auch,
anstattdiefettsaurenKupfersalze
zuwägen,
das nicht verbrauchte
Kupfer
im Filtratmassanalytisch
be¬stimmen.
Gegen
dieFällung
derSeifenlösung
mittelstwässriger Metallsalzlösungen,
wie dies bei den zwei letzten Methodenvorkommt,
sindunsere Bedenken sehr beträchtlich.Abgesehen
von den Verlusten die durch die Löslichkeit dieser Metallseifen
entstehen,
ist diequantitative Ueberführung
dieserklebrigen
Masse auf's Filter
gewiss
keineangenehme analytische
Arbeit.Niederschläge
dieser Beschaffenheit okkludieren leicht Metall¬salze und lassen sich demnach sehr schwer auswaschen.
Methoden,
bei denen die Resultate von solchenZufälligkeits¬
fehlern
abhängen,
müssen miteiniger
Vorsicht verwendetwerden.
H.
Dubovitz3)
ermittelt mit derWijs'schen Lösung
— einerLösung
von Jodmonochlorid inEisessig
— die Jodzahl der Seife unddiejenige
der darausabgeschiedenen
Fettsäuren.Aus diesen zwei Daten berechnet er den
Gesamtfettgehalt
der Seife.
Die Jodzahl der Seife Js ist
proportional
der in ihr enthal¬tenen Fettsäure M und der Jodzahl der Fettsäure Jf •
i;Z.f. ang. Ch. 22(1909)256.
s)Veröffentl.Oeb. Mil. Sanitätswesen 45(1911)86.
*) SeifensiederZtg.u.Rev. 36(1909)657.
Ref. :Z. f. Unters. Nähr.u. Genussm.(1910)608.
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Js^.M.Jf
woraus der
Prozentgehalt
der Fettsäure :M = 100 •
J
lautet. — Diese Methode zeichnet sich nicht durch Einfachheit
aus und wir
bezweifeln,
dass sierichtige
Resultate liefern kann.Richtlinien zur
Aufstellung
einer neuen Methode.Wie diese kurze
Zusammenstellung zeigt,
steht eine schöne Auswahl Methoden derFettsäurebestimmung
zurVerfügung.
Jeder
aber,
der sich mit einergrösseren
Anzahl von Seifen¬untersuchungen beschäftigen
muss, hat bereits den Nachteilempfunden,
dass zur Zeit noch keine schnell ausführbare ein¬wandfreie Methode besteht. Bei den verschiedenen Fettsäure¬
gemischen
sindFlüchtigkeit, Oxydierbarkeit,
Löslichkeit und Verhalten beim Trocknen Faktoren mitdenenstreng gerechnet
werden muss und welche bald die eine, bald die andere Me¬
thode unbrauchbar machen. Die Fette sind so
gründlich
unter¬sucht,
dass eseinem nicht schwer seinwird,
diezweckmässigste
Methode ihrer
Analyse
herauszufinden. Bei Seifenhingegen
wird man über die Natur der darin enthaltenden Fettsäuren selten unterrichtet sein und die Resultate mit einer
gewissen
Unsicherheitansehen müssen.Es handelt sich also
darum,
eine Methodeaufzustellen,
die unbekümmert der Art der
Fettsäuren, richtige Resultate
liefert. Eine solche Methode kann
aber,
aus schon erörtertenGründen,
keine volumetrische sein. Die Wachskuchen- urid die Hehner'sche Methode sind mit so vielenFehlerquellen verbunden,
dass eineVerbesserung derselben,
von unseremStandpunkte
aus,unmöglich
erscheint. Bei derAusschüttelungs-
methode sind die Aussichten besser und wirbesitzen im neuen
Sapometer
nachHuggenberg-Stadlinger
einenso vortrefflichenApparat,
dass wir diesemdenVorzug geben
mussten. Versuchemit chemisch reinen Seifen werden
zeigen,
dass dieserAppa¬
rat einwandfreie Resultate liefert.
Die Art des Trocknens ist bei den
gewichtsanalytischen
Methoden von dergrössten Bedeutung.
Nachdemfestgestellt
war, dass die
Bestimmung
der Fettsäuren durchWägen
alsfreie Säuren nicht überall zum Ziel
führt,
entschlossen wir uns, sie auch als Seifen zurWägung
zubringen.
DieUeberführung
in Alkalisalze hat den grossen
Nachteil,
dass das Verdunsten desLösungsmittels (Alkoholäther)
und das darauffolgende
Trocknen sehr viel Zeit in
Anspruch
nehmen.Angeregt
durch dieseBeobachtungen
untersuchten wir das Verhalten von verschiedenenMetalloxyden
auf die ätherischeFettsäurelösung.
Liessen sich die freien Fettsäuren auf diese Art als Salzebinden,
so wäre einebequeme
Arbeitsweiseerfunden,
um diese verlustlos zurWägung
zubringen.
Ver¬suche mit
Bleioxyd
haben dieseVermutung
vollkommen bestä¬tigt
und zu einer neuen Methodegeführt.
Bleioxydmethode.
Es wird im
Folgenden
das Verhalten ätherischerLösungen
von verschiedenen chemisch reinen Fettsäuren zu chemisch reinem
Bleioxyd
untersucht. Es werden in erster Liniediejeni¬
gen Fettsäuren
berücksichtigt,
welche natürliche Bestandteile der Seifen bilden. Wir verwenden bei unserenUntersuchungen Erlenmeyerkolben
von 100 ccm Inhalt miteingeschliffenem Glashahn,
die von Firma Dr. Bender & Dr. Hobein in Zürich in zufriedenstellender Weisehergestellt
wurden. Um ein rasches Eindunsten desLösungmittels
zuermöglichen,
werden die Kolben mit derWasserstrahlpumpe
bis auf einen Druck von12 mm evakuiert. Ein Stossen des Kolbeninhaltes
erfolgt
nicht Bei allen Fettsäuren und wird sichervermieden,
wenn man amAnfang
nicht beiallzugrossem
Unterdrucke arbeitet. Um noch sicherervorzugehen, empfiehlt
essicheinige
bei 100°getrock¬
nete Bimsteinstücke
hineinzufügen,
die einruhiges
Sieden desAethers
bedingen.
Ist allesLösungsmittel entfernt,
so wird der Kolbeninhaltuntergleichzeitigem
Evakuieren bei höherer Tem¬peratur getrocknet.
Um dieInnehaltung
konstanterTempera¬
turen zu
ermöglichen,
liessen wir einen ViktorMeyer'schen
«Tiegeltrockner»
vongrösserer
Dimension konstruieren. Ver¬suche wurden bei 60° mit
Chloroformfüllung
und bei 107°mitToluolfüllung angestellt.
DieAnwendung
des Vakuums ver-— 23 —
kürzt die
Trockendauer wesentlich,
schon nach 20 Minuten wurde meistenspraktische
Gewichtskonstanzerreicht,
einerlei ob bei 107° oder bei 60°gearbeitet
wird. DieErgebnisse
mitden verschiedenen Fettsäuren seien im
Folgenden angeführt.
A. Versuche
mitchemisch reinen Fettsäuren.
Alle in
vorliegender
Arbeit verwendetenFettsäuren,
— von den Firmen Kahlbaum und Schuchardt(in Görlitz) geliefert,
—werden als
100D/0ig angesehen.
Nurwenige,
wie die Eruca- säure, dieEssigsäure,
dieButtersäure,
welchegrössere
Ab¬weichungen
von den theoretischen Wertenergaben,
wurdenauf titrimetrischem
Wege analysiert.
Die neue Methode wurdefolgendermassen ausgeführt
: In den mit ca. 5 gBleioxyd
undBimsteinstücken beschickten
Erlenmeyerkolben
wurden ca.1,0
g Fettsäure und 30 ccm Aether oder Petroläthergegeben.
Nacheinigem tüchtigen
Umschütteln wurde dasLösungsmittel
imVakuum
verdunstet,
und der Kolbeninhaltbei 107° untergleich¬
zeitigem
Evakuieren bis zur Gewichtskonstanzgetrocknet.
Oleinsäure.
Angewandte Menge
1 '
Wiedergef.l In % der
i Trocken-
Menge angew.Menge' dauer Temp. Bemerkungen
Versuch 1 a = 1,5781
1,5786 76 73 74
| 100,03 20'
99,97 I 50' 99,95 11 St. 10' 99,95 11St. 35'
-
107°
107o 107»
107»
Lösungsmittel: Aether-Petroläther.
Druck 12 mm.
Versuch 2 a=1,2710
1,2722
22 20
100,09 20' 100,09 40' 100,08 ,1St. 10'
107°
107»
107°
Aether-Petroläther gleicheTeile.
Diese erhaltenen Werte
zeigen
untereinander und mit dem theoretischen Gehalte von100%
eine serirgute
Ueberein-stimmung.
Die Versuchezeigen ebenfalls,
dass das Bleioleatim Vakuum bei dieser Trockendauer keine
Oxydation
erleidet.Es findetbeim Schütteln einer ätherischen
Oleinsäurelösung
mit
Bleioxyd folgende Reaktion
statt:2
C18H3 A +
PbO=(C1SH3 A),Pb
+H20
Nach dieser
Gleichung
ist leichtersichtlich,
dass die Ge¬wichtszunahme des Kolbeninhaltes uns
gerade
den Gehalt anOleinsäureanhydrid angibt.
Daraus lässt sich derSäuregehalt
berechnen:
Oleinsäureanhydrid (Gewichtszunahme) -|- H20
=2Oleinsäure546,528 18,016
18,016.100
Die Gewichtszunahmealsoum:
3,30
7»546,528
vermehrt, gibt
denOleinsäuregehalt
desbetreffendenVersuches an. Beijeder
Fettsäure und beijedem beliebigem
Fettsäure¬gemisch
lässt sich dieser Faktor aus demMolekulargewicht,
bezw. aus dem mittleren
Molekulargewicht
berechnen.Erucasäure.
Als zweiter Vertreter der Oleinsäurereihe wurde die Eruca¬
säure
gewählt,
eineungesättigte,
einbasische Säure der FormelC22Hl202.
Diepetrolätherische Lösung,
mitBleioxyd einige
Minutengeschüttelt, reagiert
rasch und scheidet beieinigem
Stehen das imLösungsmittel
schwer lösliche Bleisalz aus. Eine Titration der Säure in alkohol-ätherischerLösung
mit 7*° n.alkoholischer
Natronlauge, ergab
ein Gehalt von99,87
7» an Erucasäure.Angewandte 'Wiedergef.
Menge Menge
In»A,*der angew.Menge
Trocken¬
dauer Temp. Bemerkungen
Versuch 1 a=1,3103
1,8021 16 11 09 08
99,37
34 30 28 27
20' 30' 50' 1St. 15' 1 St. 30'
107"
107»
107»
107°
107»
Aether-Petroläther.
Geschüttelt.
Ohne Stehen.
Versuch 2 a=0,8476
0,8457 56 56
99,78
76 76
20' 40' ISt.—
10' 20' 40' ist.—
20' 40' ist.—
1 St. 20' 107°
107»
107o
107°
107»
107»
107°
30 ccm Aether 10 ccm Alkohol über Nacht gestanden.
Versuch 3 0,6571
a=0,6577 59
, 42
;
4i99,91 73 47 45
30 ccm Aether überNacht gestanden.
Versuch 4 a= 0,4837
0,4849 28 26 25 25
100,25 99,81
77 75 75
15"
6u»
60"
6ii"
60"
Aether-Petroläther über Nachtgestanden.
- 25 -
Beim ersten Versuch wurde die ätherische
Fettsäurelösung einige
Minutenlang
mitBleioxyd geschüttelt
und ohne Stehen¬lassen das
Lösungsmittel
im Vakuumverjagt.
Beim Versuch 2wurden noch 10ccm Alkohol zurätherischen
Lösung gegeben,
von Zeit zu Zeit
kräftig geschüttelt
und über Nacht stehengelassen.
Die Resultate stimmen sehrgut
mit dem theoreti¬schen Wert von
99,87
% überein.Die
Anwendung
von Alkohol erschwert aber bedeutend das Verdunsten desLösungsmittels.
Man muss den Kolben-inhalt anwärmen, was im Vakuum leicht ein Stossen verursacht.
Der Versuch 3
zeigt,
dass auch ohneAlkohol,
wenn man über Nacht stehenlässt,
brauchbareResultate
erzielt werden können.Der Versuch 4 wurde bei 60°
angestellt.
EinProzentgehalt
von100,25
beim Trocknen im Vakuum beigewöhnlicher Tempe¬
ratur
beweist,
dass zwischenBleioxyd
und Erucasäure eine Reaktioneingetreten
ist. Wäre dasrichtige Ergebnis
bei hö¬herer
Temperatur
auf dieFlüchtigkeit
dieser Säure zurückzu¬führen,
so müsste sich vor dem Erhitzen eine vielgrössere
Prozentzahl
ergeben.
Linolsäure.
Diese Säure von der Formel
G,8Hsi04
ist einHauptbestand¬
teil aller trocknenden und halbtrocknenden Oelen und kommt
hauptsächlich
im Leinöl und im Baumwollsamenöl vor. Die ätherischeLösung reagiert
mit demBleioxyd
sehr rasch unterBildung
einer dicken Masse.Wichtig
ist es bei allen den¬jenigen Fettsäuren,
welche in ätherischerLösung
mit demBleioxyd
einedickflüssige Mischung bilden,
dass vonAnfang
an