CC BY
26УДК 665.335
Саттаров К.К.
кандидат технических наук, заведующий кафедрой, кафедра технологии пищевых производств, Гулистанский государственный университет, Гулистан, Республика збекистан Sattarov K.K.
Candidate of Technical Sciences, Head of the department, Department of Food Production Technology, Gulistan State University, Gulistan, Republic of Uzbekistan E-mail: doctor-sattarov@mail.ru
Катализаторы гидрогенизации хлопкового масла Catalysts for hydrogénation of cottonseed oil
Аннотация: В промышленной практике наиболее распространенным способом каталитической модификации растительных масел и жиров является технология гидрогенизации с использованием различных видов катализаторов.
Несмотря на многочисленность катализаторов, предложенных в технологии каталитической модификации хлопкового масла до настоящего времени отсутствуют конкретные рекомендации по выбору наиболее эффективного катализатора, позволяющего значительно повысить качество и обеспечить пищевую безопасность выпускаемых пищевых жиров. Поэтому продолжаются широкомасштабные исследования в области разработки новых технологий и катализаторов гидрирования, главным преимуществом которых является обеспечение высокого качества и пищевой безопасности каталитически модифицированных жиров.
В работе исследован подбор высокоэффективных катализаторов, позволяющих снизить содержание транс изомеризированных жирных кислот и регулировать необходимое расположение жирных кислот в триацилглицеридах пищевых жиров.
Объектом исследования являлись рафинированное хлопковое масло, новые каталитические системы на основе никеля, меди и различных промотирующих добавок, обладающие высокими гидрирующими свойствами. Исследования по каталитической гидрогенизации масла и изучение основных кинетических закономерностей процесса
проведены в проточных условиях в присутствии новых эффективных катализаторов. Для этого использована установка высокого давления с реакторами колонного типа.
Abstract: In industrial practice, the most common method for the catalytic modification of vegetable oils and fats is the hydrogenation technology using various types of catalysts.
Despite the large number of catalysts proposed in the technology of catalytic modification of cottonseed oil, there are still no specific recommendations for choosing the most effective catalyst that can significantly improve the quality and ensure food safety of produced edible fats. Therefore, large-scale research continues in the field of developing new technologies and catalysts for hydrogenation, the main advantage of which is to ensure high quality and food safety of catalytically modifiedfats.
The work investigated the selection of highly effective catalysts allowing to reduce the content of trans isomerized fatty acids and to regulate the required arrangement of fatty acids in the triacylglycerides of edible fats.
The object of the study was refined cottonseed oil, new catalytic systems based on nickel, copper and various promoting additives with high hydrogenating properties. Studies on the catalytic hydrogenation of oil and the study of the main kinetic regularities of the process were carried out under flow conditions in the presence of new effective catalysts. For this, a high-pressure unit with column-type reactors was used.
Ключевые слова: модификации; компонентный состав; сплавы; физико-химические свойства; стационарный; никосел-800.
Keywords: modifications; composition; alloys; physical and chemical properties; stationary; nikosel-800.
Для анализа и оценки качества, физико-химической характеристики, пищевой безопасности сырья, промежуточных материалов, гидрогенизированных жиров и продуктов на их основе использованы современные физические, химические и физико-химические, методы [3, 8].
В исследованиях по каталитической гидрогенизации хлопкового масла использованы различные каталитические системы новой модификации. Исследованы стационарные сплавные и порошкообразные катализаторы на основе никеля, меди и промотирующих добавок. Исследованы стационарные сплавные катализаторы, содержащие одну и две промотирующие добавки.
Компонентный состав исследованных стационарных сплавных катализаторов приведен в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 — Компонентный состав новых видов никель-медь-алюминиевых сплавных стационарных катализаторов
Сплавы, катализаторы промоторы Соотношение компонентов
Исходные
Никель-медь-алюминий 25:25:50 *
Никель-медь-алюминий 37,5:12,5:50 **
Промотированные
Палладием 0,10
Родием 0,50
Рутением 0,15
Рением 1,50
Германием 1,50
Оловом 1,50
Ванадием 1,50
Примечание (*,**): промотор введен взамен части алюминия
В качестве наиболее эффективного порошкообразного катализатора использован - катализатор "Нисосел-800" производимый фирмой Энгельхард в Голландии [1, 2, 4, 5, 6].
Таблица 2 — Компонентный состав новых видов никель-медь-родий (0,5%)-алюминиевых сплавов, промотирированными добавками
Добавка Содержание, %
Палладий 0,50
Рутений 0,50
Рений 2,00
Германий 1,50
Олово 1,50
Ванадий
2,00
В исследованиях изучены никель-медь-алюминиевые
(25,0:25,0:46,0...48,5) сплавы с комбинированным сочетанием двух промотирующих добавок (таблица 3).
Таблица 3 — Компонентный состав новых видов никель-медь-алюминиевых сплавов, с комбинированным сочетанием двух промотирующих добавок
Добавки Содержание, %
Рений + Германий 2,0-2,0
Рений + Ванадий 2,0-2,0
Рений + Олово 2,0-1,0
Германий + Олово 2,0-1,0
Германий + Ванадий 2,0-2,0
Родий + Ванадий 0,5-1,0
Каталитические гидрирование хлопкового масла осуществлялись в идентичных технологических режимах (табл.4), при которых установлены основные свойства стационарных сплавных катализаторов.
Таблица 4 — Условия оценки гидрирующих свойств новых видов сплавных стационарных катализаторов
Параметры условий гидрирования Единица измерения Значение
Температура 0С 200
Давление кПа 300
Объемная скорость подачи сырья -1 ч 1
Объемная скорость подачи водорода -1 ч 60
Объем катализатора мл 1000
Средний размер частиц катализатора мм 6
Высота слоя катализатора мм 765
Диаметр реактора мм 50
Основные физико-химические характеристики катализатора "Нисосел-800" приведены в табл.5 и 6.
Таблица 5 — Компонентный состав катализатора "Нисосел-800"
Компонент Процентное соотношение
Никель 7440-02-0 15
Алюминат никеля 12004-35-2 10
Сульфид никеля 12035-72-2 2
Гидрогенизированное растительное масло 68334-28-1 Не устанавливается
Таблица 6 — Физико-химические свойства катализатора "Нисосел-800"
Физическое состояние Твердое, гранулы
Цвет Черный
Запах Не имеет
Температура плавления около 60 0С
Температура распада выше 300 0С
Объемная плотность 700-800 кг/м
Растворимость Не растворяется
Температура самовозгорания 350 0С
Изучение влияния температуры на скорость насыщения хлопкового масла в присутствии непромотированного и промотированных никель-медь-алюминиевых катализаторов проводили при давлении 300 кПа, скорости подачи водорода 60 мл ч-1, объемной скорости подачи масла 1,2 ч-1. Результаты исследования представлены в табл. 7.
Таблица 7 — Зависимость скорости насыщения хлопкового масла от температуры на стационарных катализаторах
Температура,
Катализатор, №
0С 2 5 20 21
Д И.ч. % I2 Д И.ч. % I2 Д И.ч. % I2 Д И.ч. % I2
120 19 25 27 28
140 27 32 40 42
160 33 38 42 43
180 38 40 45 46
200 44 46 53 54
220 47 49 57 59
Как видно из табл. 7, с повышением температуры скорость насыщения увеличивается, при этом интенсивный рост скорости наблюдается при 200иС, даже в области 120-180°С. Кажущаяся энергия активации равна примерно 15 кДж/моль. При более высоких температурах эта величина еще более резко снижается, что указывает на лимитирование процесса диффузией водорода [7]. Заключение:
Установлено, что наиболее оптимальными каталитическими системами для гидрогенизации хлопкового масла являются порошкообразные и новые стационарные сплавные катализаторы на основе никеля, меди и промотирующих добавок. Такие каталитические системы характеризуются высокой гидрирующей активностью и селективностью процесса.
Наиболее приемлемыми технологическими режимами производства высококачественных гидрированных жиров являлись температура 180°С, давление 100 кПа и объемная скорость подачи масла 1,2-1,5 ч-1.
Список литературы
1. Адлер, Ю.П., Маркова, Е.В., Грановский, Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976.
2. Акрамов, О.А. Модификация хлопкового масла на эффективных катализаторах. — Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. наук. — Ташкент., ТашХТИ, 2008, — 26 с.
3. Арутюнян, Н.С. Технология переработки жиров. / Н.С.Арутюнян [и др.] -М.: Пищепромиздат, 1999. - 452 с.
4. Мажидова, Н.К. Повышение качества и обеспечение пищевой безопасности саломасов, получаемых гидрогенизацией хлопкового масла / Н.К. Мажидова: дисс.... канд. техн. наук. — Ташкент: ТашХТИ, 2010. — 26 с.
5. Мажидова, Н.К., Акрамов, О.А., Хужанов, И.Х., Мажидов, К.Х. Совершенствование технологии каталитической модификации хлопкового масла / Сборник трудов Республиканской научно-технической конференции, Ташкент, 2007, 279 — 281 с.
6. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства масложировой промышленности. — Л.: т. ¡-VI, кн.1-2, 1967 — 1989 гг.
7. Саттаров, К.К. Исследование и разработка технологии непрерывного гидрирования жиров с использованием стационарного катализатора в качестве форконтакта / Автореферат дис.. канд. техн. наук. — Ленинград: СПб.,ВНИИЖ,1993. — 27 с.
8. Товбин, И.М., Меламуд, Н.Л., Сергеев, А.Г. Гидрогенизация жиров. — М. Легкая и пищевая промышленность, 1981, — 246 с.
