Изменение жирнокислотного состава подсолнечного масла в процессе гидрирования
| Йодное число, г I 2/100 | Жирнокислотный состав, % | Температура плавления, 0С | |||||
| C 18:2 | С 18:1 | Сумма (С18:2; С18:1) | С 16:0 | С 18:0 | Сумма (С16:0; С 18:0) | ||
| 134.1 | 68.4 | 18.7 | 87.1 | 7.9 | 12.9 | < 20 | |
| 113.4 | 44.1 | 87.1 | 7.5 | 5.4 | 12.9 | ||
| 102.5 | 54.8 | 86.8 | 7.6 | 5.6 | 13.2 | ||
| 85.5 | 13.6 | 85.6 | 8.2 | 6.2 | 14.4 | ||
| 74.5 | 2.5 | 81.6 | 84.1 | 8.5 | 7.4 | 15.9 | |
Рис. 15. График изменения жирных кислот подсолнечного масла в процессе гидрирования
Селективность (избирательность) процесса гидрирования сильно зависит от природы и вида катализатора. Для гидрирования применяют никелевые и никель-медные катализаторы двух видов: дисперсные (порошкообразные) и стационарные (сплавные – в форме гранул или пористой массы). Достоинством дисперсных катализаторов является высокая селективность (94-97%) и стабильность хода процесса гидрирования, недостатком – необходимость отделения катализатора из наработанного саломаса. Стационарные катализаторы закреплены в аппаратуре неподвижно и поэтому не требуют по окончании процесса гидрирования специального отделения от саломаса. Недостатками таких катализаторов являются сложность их восстановления и низкая селективность [5].
Условия проведения реакции
Основными технологическими параметрами, определяющими течение процесса гидрирования жиров являются температура, давление водорода, смешивание (интенсивность перемешивания).
Температура.Повышение температуры жиров от точки их плавления до 180°С и выше приводит к резкому снижению их вязкости и, соответственно, к повышению скорости взаимодействия реагирующих компонентов, что в целом приводит к увеличению скорости протекания реакции гидрогенизации. Максимальная скорость и селективность процесса гидрирования наблюдаются в интервале температур от 180°С до 200°С, при которых и проводится получение пищевого саломаса. Дальнейшее повышение температуры реакции приводит к образованию побочных продуктов, которые могут осаждаться на активной поверхности катализатора и снижать скорость гидрирования жиров.
Давление водорода.С повышением давления водорода увеличивается скорость гидрирования жиров, но при этом падает селективность процесса. Для обеспечения высокой селективности процесса при получении пищевых саломасов гидрирование обычно проводят при пониженном давлении водорода. Реакцию гидрирования жиров при повышенном давлении водорода более целесообразно проводить при наработке глубоко гидрированных саломасов, для которых селективность реакции значения не имеет.
Смешивание (интенсивность перемешивания). С увеличением интенсивности перемешивания скорость реакции возрастает, пока не достигнет определенного предела.
Если скорость подвода молекул реагента к катализатору ниже скорости присоединения водорода к связи С=С, то повышение интенсивности перемешивания приводит к увеличению скорости реакции гидрирования. Если же скорость подвода реагирующих веществ и отвода образующихся продуктов выше скорости присоединения водорода, то дальнейшая интенсификация перемешивания не влияет на ее скорость. Для селективного гидрирования необходимо интенсивное перемешивание реагирующих компонентов мешалкой и постоянная подача водорода.
Качество исходного сырья
Важность влияния очистки сырья на степень, скорость и стоимость гидрирования не может быть переоценена. Даже умеренное улучшение качества гидрируемого сырья поразительно уменьшает расход катализатора - основную затрату при гидрировании.
Качество водорода
Так как водород является одним из участников реакции гидрогенизации, то к его качеству предъявляются высокие требования. Для снижения степени отравления никелевого катализатора в процессе гидрирования, водород должен быть очищен от С02, СО, Н2О, с содержанием воды не более 2—5 г/м3. Содержание кислорода в техническом водороде не должно превышать 3%.
Водород, получаемый в цехе по производству водорода компании ЭФКО имеет чистоту 99,9 ± 0,1 % объемных долей в пересчете на сухой газ. В газе практически отсутствуют посторонние примеси, не считая паров воды и кислорода.
Изомеризация
ИЗОМЕРИЯ (от изо. и греч. meros - доля, часть) химических соединений, явление, заключающееся в существовании изомеров - соединений, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, следовательно, по свойствам.
Изомеризация – сопутствующая реакция гидрогенизации.
В условиях селективного гидрирования изменение консистенции исходных масел вызвано геометрической и позиционной изомеризацией остатков ненасыщенных жирных кислот.
1. Позиционная изомеризация заключается в перемещении этиленовых связей вдоль углеродной цепи кислоты
2. Геометрическая цис-транс-изомеризация выражается в накоплении трансизомеров ненасыщенных кислот.
В цис-изомерах атомы и группы при двойной связи располагаются по одну сторону плоскости связи, а в транс-изомерах – по разные стороны. Цис-измеры ненасыщенных жирных кислот менее энергетически устойчивы, благодаря чему они активно вступают в различные реакции и функционально более активны. Транс-конфигурация энергетически более выгодна, и транс-изомеры более устойчивы, чем цис-изомеры. Молекулы жирных кислот в пространстве образуют изогнутые структуры определенного вида. Молекулы цис-изомеров занимают больший объем, при кристаллизации упаковываются не так плотно, как транс-изомеры.