CC BY
34
0 it & I U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 1 (117)
УДК (664.34 + 666) : 544-931.2
М.П. Разговорова, A.B. Селявин, П.Б. Разговоров
Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ ГЛИН РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
The basic structural elements of a solid phase of clay materials of various colors are revealed. It is found, that the pink clay including to 15 % of kaolinite with exchange aluminium cation possesses the best sorption properties concerning sour impurities of crude mustard oil (free fatty acids, peroxides).
Выявлены основные структурные элементы твердой фазы глинистых материалов различного цвета. Установлено, что наилучшими сорбционными свойствами в отношении кислых сопутствующих веществ неочищенного горчичного масла (СЖК, перекисных соединений) обладает розовая глина, включающая до 15% каолинита, обменным катионом для которого является ион алюминия.
Разработка теоретических положений сорбции сопутствующих веществ растительных масел на природных глинах требует тщательного анализа хи-мического состава приметаемых неорганических материалов. В первую очередь, это важно с точки зрения прогнозирования характера возможных взаимодействий между активными центрами на поверхности глины и компонентами маслосодержащих сред. Также представляет практический интерес выбор наиболее дешевого и доступного глинистого материала, способного к выделению из маслосодержащих систем избыточных свободных жирных кислот (СЖК) и перекисных соединений (ПС). В настоящей работе рассмотрены аспекты выделения сопутствующих веществ из горчичного и кукурузного масел на голубой, зеленой, черной и розовой глинах, имеющих различный химический состав. Применение указанных неорганических материалов объясняется их распространен-ностью на территории России и стран ближнего зарубежья.
Логично полагать, что сорбционная способность глин определяется особенностями состояния их поверхности (границ излома структуры), а емкость катиоиного обмена будет зависеть от величины частиц минерала [1]. Очевидно, что и фракционный состав таких материалов будет различным. С этой целью на приборе «ДРОН-3 М» снимали дифрактограммы объектов (Си Ка-излучение, X = 1,54 Ä; напряжение на трубке 40 кВ, силе тока 20 мА, скорость сканирования 1 град./мин). Выявлено, что голубая глина преимущественно включает ß-кварц и монтмориллонит, черная глина - гидромусковит и ß-кварц, а розовая - наряду, с 70 % ß-кварца, содержит сапонит, каолинит и гидромусковит в равных пропорциях. Согласно данным, полученным на приборе Fritisch Particle Sizer analysette 22', почти 80 % частиц черной глины имеют размер 0,5-5,0 мкм, тогда как число аналогичных частиц для голубой глины составляет около 70 %, а розовой - 60 %. Казалось бы, черная глина, вследствие высокой дисперсности, в отношении поглощения кислых ингредиентов растительных масел (СЖК, ПС) должна превосходить голубой глинистый материал и тем более - розовый. Однако установ-
О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 1 (117)
лено, что большую сорбционную активность в отношении указанных сопут-ствую-щих веществ нерафинированного горчичного масла (к.ч. = 0,98 мг КОН/г) проявляет именно розовая глина: при расходе ее всего 5 г/кг масла выделяется 0,25 ммоль СЖК и 2,5 ммоль ПС. Компоненты пигментного комплекса КПК) масел и восковые соединения нерафинированного горчичного масла лучше сорбируются на зеленой и голубой глинах; в последнем случае добав-ка глинистого материала в количестве 0,25-0,50% от массы масла (0,13-0,25 г/50 г навески) способна выделить до 0,25-0,30 г восков. Полученные данные находятся в корреляции с результатами квантово-механических расчетов методом РМЗ систем «глинистый материал - восковые примеси масла», согласно которым одна или две ОН-группы на поверхности природного алюмосиликата взаимодействует по донорно-акцепторному типу с атомом кислорода карбонильной группы молекулы восков [2].
Опыты по выделению на глинистых материалах примесей из нерафинированного горчичного масла проводили при комнатной температуре; продолжительность контакта фаз составляла 1 ч, а расход сорбента варьировали в диапазоне 5-20 г/кг масла.
Табл. 1. Показатели нерафинированного горчичного масла после обработки глинами
Показатели масла Образец сравнения Расход голубой глины, г/кг Расход зеленой глины, г/кг Расход розовой глины, г/кг Расход черной глины, г/кг
5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20
П.Ч., ммоль !/2 О/кг 0,15 0,14 0,15 - 0,12 0,12 0,10 0,10 0,11 0,11 0,13 0,13 0,12
К.Ч., мг КОН/г 0,98 0,92 0,86 — — 0,92 0,84 — 0,86 0,87 0,87 0,82 0,68
Содержание восков, % 0,50 0,005 0,005 0,07 0,05 0,04 0,05 0,04 0,04 0,045 0,06 0,08 0,06
ц.ч., мг Х/100 мл 103,8 - - - 95,3 95,3 95,3 99,5 99,5 100,7 - - -
Результаты исследований представлены в таблице 1. Лучшие результаты по выделению кислых ингредиентов горчичного масла получены на розовой глине. В ее состав входит до 15 % каолинита, который, как известно, включает ионы алюминия, обладающие высокой способностью к катионно-му обмену.
При выделении примесей кукурузного масла, уже прошедшего этапы рафинации, значимую роль играет фактор дисперсности глинистого материала; заряд его атомов, склонных к катионному обмену, на данном этапе второстепенен. Поэтому повышенные, в сравнении с другими, сорбционные свойства черной глины не вызывают удивления. 80 % ее частиц имеют раз-
С й 6 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 1 (117)
мер меньше 2,5 мкм. Она проявляет высокую сорбционную способность и в отношении КПК рафинированного кукурузного масла (снижение цветного числа составляет до 20 мг и в отношении восков; установлено, что из 50 г масла на черной глине возможно выделить до 300 мг восков при концентрации глинистого материала в системе 0,5 %.
Сводные результаты по выделению биоактивных веществ из рафинированного кукурузного масла на различных глинах при комнатной температуре представлены в таблице 2.
Табл. 2. Показатели рафинированного кукурузного масла после обработки глинами
Показатели масла Образец сравнения Расход голубой глины, г/кг Расход зеленой глины, г/кг Расход розовой глины, г/кг Расход черной глины, г/кг
5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20
И.Ч., ммоль !/2 О/кг 0,13 - 0,12 0,08 0,08 0,09 0,08 0,08
К.Ч., мг КОН/г 0,37 — 0,32 0,33 — 0,35 0,37
Содержание восков, % 0,5 0,015 0,015 0,010 0,02 0,04 0,05 0,025 0,03 0,035 0 0 0
ц.ч., мг Х/100 мл 4,0 - 1,3 1,9 - 2,2 2,5 - - - 0,3 0,3 0,2
Динамика изменения во времени обработки кислотных и перекис-ных чисел горчичного и кукурузного масел показывает: для нерафинированных систем за 6 ч контакта фаз кислотное число удается снизить вдвое по сравнению с обработкой в течение 1 ч, а перекисное число за то же время - на 30-50 %.
Таким образом, выявлены основные структурные элементы твердой фазы глинистых материалов различного цвета. Установлено, что наилучшими сорбционными свойствами к кислым сопутствующим веществам неочищенного горчичного масла обладает розовая глина, включающая до 15 % каолинита, обменным катионом для которого является ион алюминия. При обработке рафинированного масла (в частности, кукурузного) важную роль играет фактор дисперсности приметаемого глинистого материала.
Библиографические ссылки
1. Разговоров, П.Б. / П.Б. Разговоров [и др.]; //Химия высоких энергий, 2007. Т. 41. №4. С. 291-295.
2. Разговоров, П.Б. / П.Б. Разговоров [и др.]; //Изв. вузов. Химия и хим. Технология, 2002. Т. 45. Вып. 1. С. 34-37.
