регулирование состава и содержания твердых триглицеридов в

XVII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 9: Контроль и управления качеством
РЕГУЛИРОВАНИЕ СОСТАВА И СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДЫХ ТРИГЛИЦЕРИДОВ
В ПРОДУКТАХ ГИДРИРОВАНИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА
Абдуллина Р.М., Воропаев И.Н.
Научные руководители: Романенко А.В. д.х.н., в.н.с., Чумаченко В..А., к.т.н., с.н.с.
Институт Катализа им. Борескова СО РАН, 630090, Россия, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 5
E-mail: [email protected]
Каталитическое гидрирование растительБыл
составлен
план
эксперимента
по
ных масел используется для повышения стойкогидрированию ПМ (Таблица 1).
Таблица 1. Условия процесса гидрирования
сти природных масел и жиров к окислению при
подсолнечного масла на катализаторе 1%Pd/С.
хранении и переработке путем изменения консистенции и повышения температуры плавления
масса
Скорость
Р,
продукта, и для получения саломасов с заданкат-ра, перемешивания,
№ п/п
Т, оС
бар
ным жирнокислотным составом. В настоящее
мг
об/мин.
время в масложировой промышленности в каче1
2
180
20
1500
стве катализаторов гидрирования используют
2
2
180
20
700
никелевые системы.
3
2
180
5
1500
Продукты, получаемые на никелевых ката4
2
180
5
700
лизаторах, содержат большое количество транс5
2
120
20
1500
изомеров жирных кислот (ТЖК). ТЖК являются
6
2
120
20
700
потенциально опасными для здоровья человека
1
7
2
120
5
1500
[ ]. В продуктах присутствуют токсичные соли
8
2
120
5
700
никеля, которые обладают канцерогенным дей2
9
5
180
20
1500
ствием [ ]. В связи с этим, в последние годы
10
5
180
20
700
проводятся исследования, направленные на по11
5
180
5
1500
иск эффективных, и в то же время безопасных в
использовании катализаторов гидрирования
12
5
180
5
700
растительных масел. Анализ литературных дан13
5
120
20
1500
ных показал, что нанесенные палладиевые ката14
5
120
20
700
лизаторы являются хорошей альтернативой ни15
5
120
5
1500
келевым [3, 4, 5, 6, 7].
16
5
120
5
700
Комплексной характеристикой продуктов
Триглицериды жирных кислот переводили в
гидрирования является содержание в них тверметиловые эфиры жирных кислот [9], после чего
дых триглицеридов (ТТГ) при разных темперажирнокислотный состав продуктов гидрироватурах. Авторами работы [8] показано, что по
ния и исходных масел определяли методом гаформе кривых ТТГ можно сделать вывод не
зовой хроматографии.
только о физических свойствах продуктов гидСостав основных компонентов исходного
рирования, но и о компонентном составе. Так,
подсолнечного масла и продуктов его гидрирочем больше в саломасе ТЖК, тем больше угол
вания приведены в таблице 2.
наклона кривой. При высоком содержании
Изменение в компонентном составе ведет к
триглицеридов насыщенных кислот в продукте,
изменению и физических свойств продуктов
тем выше проходит кривая.
гидрирования. Во всех продуктах гидрирования
Целью работы является изучение возможПМ было определено содержание ТТГ при темности целенаправленного регулирования компературах 10-35оС (рис. 1) методом ядерного
понентного состава продуктов гидрирования
магнитного резонанса. Анализ проводился по
масла и формы кривой содержания в них ТТГ
методике, описанной в [10].
путем изменения температуры процесса, давлеПолученные кривые ТТГ продуктов можно
ния водорода, содержания катализатора в сисусловно разделить на две группы. У саломасов
теме и скорости перемешивания.
первой группы наблюдается большое содержаКаталитическое гидрирование подсолнечние твердой фазы при низких температурах (10ного масла (ПМ) проводили в статическом реак25оС), у второй – низкое. При сопоставлении
торе. Навеску катализатора и 50 г подсолнечноприведенных данных с табл. 1, видно, что перго масла загружали в реактор, продували систевая группа образцов была получена при 180оС,
му азотом, устанавливали требуемую темперавторая - 120оС. Видно, что из всех варьируемых
туру. При достижении заданной температуры
параметров именно температура оказывает наиподавали водород, включали мешалку и фиксибольшее влияние на форму кривых ТТГ
ровали начало реакции. Эксперимент заканчиТаблица 2. Компонентный состав (вес. %)
вали после поглощения расчетного количества
подсолнечного масла и продуктов гидрироваводорода, которое обеспечивало получение
ния.
продукта с йодным числом 73-80. В работе
№
IV
C18:0 C18:1 C18:1 C18:2 С18:2
использовался нанесенный катализатор 1%Pd/С.
97
XVII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 9: Контроль и управления качеством
с
t
c
t
ПМ 132.6 5.79
17.86 0.65
67.10 0.07
1
74.5
8.60
36.42 42.79 1.24
2.29
2
74.1
8.21
35.77 43.23 1.01
2.46
3
74.3
9.75
36.48 40.54 1.56
2.99
4
73.9
10.72 34.62 42.13 1.57
2.84
5
79.8
10.23 44.88 25.99 6.54
4.20
6
78.6
9.64
44.51 28.94 4.62
4.14
7
79.0
10.62 44.85 24.48 6.79
4.33
8
75.9
10.74 45.01 25.91 4.76
3.77
9
74.6
10.32 37.44 39.19 1.87
3.03
10
74.7
10.44 36.33 40.14 1.86
3.13
11
79.8
10.23 44.88 25.99 6.54
4.20
12
74.7
12.01 36.03 37.24 2.99
3.59
13
75.5
12.00 45.62 26.62 4.76
2.77
14
78.6
11.36 45.70 25.36 6.98
2.93
15
76.1
11.88 44.08 21.97 7.77
3.27
16
79.4
11.89 44.04 23.70 8.69
3.32
С18:0 – стеариновая кислота; С18:1с – цисизомер олеиновой кислоты; С18:1t – трансизомер олеиновой кислоты; С18:2с – цис-изомер
линолевой кислоты; С18:2t – транс-изомер линолевой кислоты.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
70
60
ТТГ, вес. %
50
40
30
20
10
0
10
15
20
25
30
35
o
T,(C)
98
Рис. 1. Содержания ТТГ в образцах, полученных в разных условиях (см. табл. 1)
Было показано, что регулирование состава
продуктов гидрирования ПМ и формы кривой
содержания в них ТТГ возможно. Из всех варьируемых параметров наибольшее влияние на
содержание С18:1 оказывает давление водорода,
а на форму кривых ТТГ – температура процесса.
Список литературы:
1. Mozaffarian D., Martijn M., Katan, B., Ascherio
A., Stampfer M. J., Willett W. C. Trans Fatty Acids
and Cardiovascular Disease // N. Engl. J. Med. – V.
354. – 2006 – P. 1601-1613
2
. Savchenko V.I. Makaryan I.A. Palladium for the
production of pure margarine // Platinum Metals
Review – V. 43 – N. 2 – 1999 – P. 74-82
3
. Santacesaria E., Parrella P.. Serio M. D., Borrelli
G. Role of mass transfer and kinetics in the hydrogenation of rapeseed oil on a supported palladium
catalyst // Appl. Catal. A: Gen. – N 116. – 1994. –
P. 269-294
4
. Grothues B.G.M. Hydrogenation of palm and
lauric oils // JAOCS - V. 62 – N.2 – 1985 – P. 390398, Belkacemi K., Boulmerka A., Arul J., Hamoudi S.Hydrogenation of vegetable oils with minimum
trans and saturated fatty acid formation over a new
generation of Pd-catalyst // Topics in Catalysis - V.
37 - N. 2–4 – 2006 – P. 113-120
5
. Belkacemi K., Hamoudi S. Low Trans and Saturated Vegetable Oil Hydrogenation over Nanostructured Pd/Silica Catalysts: Process Parameters and
Mass-Transfer Features Effects // Ind. Eng. Chem.
Res. 2009, 48, 1081–1089
6
Fernandez M. B., Sanchez M. J. F., Tonetto G.
M., Damiani D. E. Hydrogenation of sunflower oil
over different palladium supported catalysts: Activity and selectivity // Chem. Eng. J. – V. 155 – 2009.
– P. 941–949,
7
. Ray J.D., Behavior catalysist Behavior of
hydrogenation catalysts. I. Hydrogenation of
soybean oil with palladium // J. of the Amer. Oil
Chemists' Soc. –V. 62 – N. 8 – P. 1213-1217
8
. Fernandez M. B., Tonetto G. M., Damiani D.
E.Revisiting the hydrogenation of sunflower oil
over a Ni catalyst // J. of Food Eng. – V. 82 – 2007
– P. 199–208
9
. ГОСТ 30418-96 Масла растительные. Метод
определения жирнокислотного состава
10
. ГОСТ Р 53158-2008 Масла растительные,
жиры животные и продукты их переработки.
Определение содержания твердого жира
методом
ядерно-магнитного
резонанса.