Научная статья на тему 'Применение концентратов жирных кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ'

Применение концентратов жирных кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
266
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЖИРОВЫЕ ОТХОДЫ / FATTY WASTE / РЫБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ / НИЗКОСОРТНЫЕ РЫБНЫЕ ЖИРЫ / LOW-GRADE FISH FATS / КОНЦЕНТРАТЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ / CONCENTRATES OF FAT ACIDS / THE FISH-PROCESSING ENTERPRISES

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Петров Б. Ф.

В статье рассмотрена возможность использования концентратов жирных кислот из жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий и низкосортных рыбных жиров в качестве основы для получения поверхностно-активных и пленкообразующих веществ. С целью получения концентратов жирных кислот жировые отходы и низкосортные рыбные жиры предложено подвергать гидролизу и тепловому обезвоживанию. Полученные концентраты жирных кислот успешно апробированы в производстве технического мыла и солевой олифы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Application of concentrates of fat acids from a fatty waste and low-grade fish fats as surface-active substances

In article possibility of use of concentrates of fatty acids from a fatty waste of the fish-processing enterprises and low-grade fish oils as a basis for reception of surface-active and film-forming substances is considered. For the purpose of reception of concentrates of fatty acids it is offered to subject a fatty waste and low-grade fish fats to hydrolysis and thermal dehydration. The received concentrates of fatty acids are successfully approved in manufacture of technical soap and salt drying oil.

Текст научной работы на тему «Применение концентратов жирных кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ»

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ

thermisches Verfahren. Dokt.-Ing./N.A. Schmid. - München, 2002. - 191 s.

2. Meier, J. Filtration und Stabilisierung. Praxishandbuch der Brauerei - Hamburg/J. Meier//Behr's Verlag. - 2000. - S. 43-46.

3. Russ, W. Kieselguhr sludge from the deep bed filtration of beverages as a source for silicon in the production of calcium silicate bricks/W. Russ, H. Mörtel, R. Meyer-Pittroff, A. Babeck// Journal of the European Ceramic Society. - 2006. - V. 26. - P. 25472559.

4. Meier, J. Moderne Filtration/J. Meier//Brauwelt. - 1993. - №. 20. -S. 856-862.

5. Flynn, P.T. Nutritional benefits of spent filter cake in agricultural applications/P.T. Flynn,//Adv. Filtr. Sep. Technol. - 2003. - V. 16. - P. 585-593.

6. Hagemann, S. Problemstoff kieselgur/S. Hagemann//Brauin-dustrie. - 1997. - №. 12. - S. 34-35.

7. Ru, W. Rechtliche Vorschriften fur Kieselgur/W. Ru, R. Meyer-Pittroff// Brauwelt. - 2001. - №. 9/10. - S. 343-346.

8. Hodenberg, G.W. Kieselgurentsorgung auf landwirtschaftliche Flachen/G.W. Hodenberg, K. Sulke, H. Rasp, M. Glauchau//Brauwelt.-1987. - №. 23. - S. 1046-1080.

9. Schildbach, R. Ein neues Bio-FilterKieselgur-Entsorgungssystem/R. Schildbach//Brauwelt. - 1988. - №. 50/51. - S. 2370-2378.

10. Penschke, A. Konservierung von Trebern und Kieselgurschlamm fur einen Einsatz in Ziegeln und Kalksandsteinen. Dokt.-Ing/A. Penschke. - Munchen. Techn. Univ. Munchen, Munchen, 1998. - 130 s.

11. Патент № 3128673 Германия, МПК C02F11/18; C05D3/02; C09K17/ 04; C02F11/18; C05D3/00; C09K17/ 02. Process and unit for the production of a sewage-sludge-based soil conditioner /Gustav R. - №19810720; заявл. 20.07.81; опубл. 18.03.82.

12. Патент № 2144520 Россия, МПК C04B28/04, C04B28/04, C04B22:08. Бетонная смесь/Б.С. Ли-сюк, В.С. Кононенко, Г.Н. Савилова, Н.Е. Кручинина, В. Ким. -№ 99111164; заявл. 02.06.99; опубл. 20.01.00.

13. Knirsch, M. Die Entsorgungssituation fur Brauereiabfalle in Deutschland/M. Knirsch, A. Penschke, R. Meyer-Pittroff//Brauwelt. -1997. - №. 33/34. - S. 1322-1326.

14. Removal of basic dye (methylene blue) from wastewaters utilizing beer brewery waste/W.-T. Tsai [et al.]//J. of Hazardous Materials. - 2008. - V. 154. - P. 73-78.

15. Патент № 6261604 США, МПК A01N 59/00. Soil amendment with insect control capabilities/G. R. Teufel. - № 08/163902; заявл. 06.12.93; опубл. 17.07.01.

16. Патент № 2223327 Россия, МПК A23K1/06. Способ кормления сельскохозяйственной птицы/А.Г. Сенке-вич, С.Г. Солодский.-№ 2004132763/13; заявл. 11.11.04; опубл. 10.08.06.

17. Руденко, Е.Ю. Влияние отработанного кизельгура на нефтезагряз-ненную черноземную почву/Е.Ю. Ру-денко//Экология урбанизированных территорий. - 2009. - № 4.-С. 79-83.

18. Sommer, G. Die nasse Aufbereitung der gebrauchten Kieselgur in der Brauerei/G. Sommer// Brauwelt. - 1988. - №. 17. - S. 666669.

19. Finis, P. Recycling von BrauereiFilterhilfsmittel - Tremonis-Verfahren bewahrt sich in NRW, Dusseldorf/ Dortmund/P. Finis, H. Galaske// Brauwelt. - 1988. - №. 49. - S. 23322336.

20. Maiwald, R. Neues Verfahren zur thermischen Regenerierung von Kieselgur, Freiberg (Sachsen)/R. Maiwald, K. Hebmulle, K. Bohm, F. Jurgen//Brauwelt. - 1999. -№ 44. - S. 2044-2051.

УДК [664.959.5:665.213]:61.185

Применение концентратов жирных кислот

из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ

Б.Ф.Петров, канд. техн. наук, доцент Мурманский государственный технический университет

Жирные кислоты, выделенные из растительных масел или жиров животного происхождения, довольно часто находят применение в производстве поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения. Так, хозяйственное жидкое мыло для технических целей (техническое мыло) представляет собой продукт нейтрализации жирных кислот гидроксидом или карбонатом калия [1]. Производство солевой олифы основано на реакции нейтрализации жирных кислот гид-

Ключевые слова: жировые отходы; рыбообрабатывающие предприятия; низкосортные рыбные жиры; концентраты жирных кислот

Key words: fatty waste; the fish-processing enterprises; low-grade fish fats; concentrates of fat acids

роксидом кальция. Продукты реакции - кальциевые соли жирных кислот, представляющие собой пленко-

образующую основу, которую растворяют в уайт-спирите (или другом растворителе) с добавлением сиккатива [2].

Цель настоящего исследования -апробация в качестве источника жирных кислот для получения поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий и низкосортных рыбных жиров.

Жировые отходы представляют собой пенные продукты, образующие-

COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS

ся при флотационной очистке сточных вод рыбообрабатывающих предприятий и содержащие в среднем 50 % липидов, 45 % воды, остальная часть приходится на минеральные, азотистые вещества и мыла. Фракционный состав липидов в значительной части представлен свободными жирными кислотами, содержание которых варьирует от 28 до 58 %. Жирнокислотный состав липидов характеризуется высокой степенью ненасыщенности и включает: от 23 до 32 % насыщенных, от 35 до 38 % мононенасыщенных и от 30 до 41 % полиненасыщенных жирных кислот.

Наличие в жировых отходах большого количества гидролизованных липидов позволяет рекомендовать использовать их в качестве источника свободных жирных кислот для различных технических направлений (например, в производстве технического мыла, олифы, антиадгезионных и антифрикционных смазок, флотационных реагентов и т. д.). Такое использование жирных кислот, как правило, не требует их глубокой очистки от сопутствующих примесей (глицеридов, оксикислот и т.д.). В то же время, присутствие в кислотах значительного количества воды снижает их реакционную способность. Поэтому с целью удаления избытка воды жировые отходы нагревали до 90...95 °С, выдерживали при данной температуре от 30 до 40 мин и отделяли жировую фазу от водной. Полученный продукт представлял собой концентрат жирных кислот (КЖК) с содержанием воды от 15 до 20 % и кислотным числом от 115 до136 мг-КОН/г. При этом фракционный и жирнокислотный состав липидов менялся незначительно.

Низкосортный рыбный жир также может быть использован для получения жирных кислот. Однако липи-ды данного объекта в значительной степени представлены три- и дигли-церидами (в среднем 73 %), которые необходимо подвергать гидролизу с целью извлечения жирных кислот.

В ходе исследования низкосортный рыбный жир гидролизовали ферментативным способом с использованием панкреатической липазы, иммобилизованной на поливиниловом спирте, при соотношении жир:вода 1:0,5, температуре смеси 37 оС и рН 7,0. После гидролиза с целью удаления избытка воды водно-жировую смесь нагревали до температуры 90.95 оС, выдерживали при данной температуре 20 мин и отделяли жировую фазу от водной.

Гидролизованный рыбный жир представлял собой КЖК с содержанием воды не более 5 % и кислотным числом порядка 180 мгКОН/г. Фракционный состав липидов продукта в основном был представлен свободными жирными кислотами (72%) и диглицеридами (20%); жирнокислотный состав характеризовался высокой степенью ненасыщенности и включал 22 % насыщенных, 34 % мононенасыщенных и 44 % полиненасыщенных жирных кислот.

КЖК из жировых отходов и низкосортного рыбного жира апробировали в качестве основы для изготовления технического мыла и солевой олифы.

При изготовлении технического мыла КЖК нейтрализовали 20 %-ным раствором гидроксида калия при непрерывном перемешивании и температуре реакционной смеси 90.95 оС. Требуемое для нейтрализации количество гидроксида калия рассчитывали исходя из кислотного числа исходного сырья с учетом необходимого 1 %-ного избытка щелочи. Омыление считали законченным, если концентрация щелочи в реакционной смеси не превышала 0,10,2 %. Продолжительность процесса составила порядка 0,5 ч.

Готовый продукт содержал не менее 40 % омыленных жирных кислот (мыла), что отвечает требованиям к хозяйственному жидкому мылу для технических целей.

Опытное мыло было апробировано в производственной лаборатории АО Комбинат «Стройконструкция» (г. Мурманск) в качестве компонента антиадгезионной смазки блок-форм при изготовлении железобетонных изделий. Смазка представляла собой прямую эмульсию, состоящую из эмульсола ЭКС (смесь веретенного масла и синтетических жирных кислот), воды и мыла. Расход мыла для приготовления 1 т смазки составил 50 кг (5 %). Полученная эмульсия была однородной и стабильной; расслаивание композиции не наблюдалось.

Другим направлением использования КЖК рассматривалось получение солевой олифы. Расчет требуемого для нейтрализации жирных кислот красталлического гидроксида кальция (Х, (кг) производили по формуле [2]:

Х= (А^74тЧ000Ч,15)/(56^2Ч06),

где А - кислотное число исходного сырья, мгКОН/г; 74- относительная молекулярная масса гидроксида кальция; т - масса исходного сырья, взятого для нейтрализации, кг; 1000 - коэффициент пересчета килограммов исходного сырья в граммы;

1,15 - коэффициент, учитывающий необходимый 15 %-ный избыток гидроксида кальция; 56 - относительная молекулярная масса гидро-ксида калия; 2 - коэффициент, учитывающий эквивалентность количества гидроксида калия количеству гидроксида кальция в реакции нейтрализации; 106 - коэффициент пересчета миллиграммов гидроксида калия в килограммы.

Перед нейтрализацией КЖК медленно нагревали в термостойком стакане на песчаной бане до температуры 100.105 оС и выдерживали при данной температуре до полного обезвоживания, о чем свидетельствовало прекращение вспенивания реакционной среды. После этого в обезвоженные кислоты при непрерывном перемешивании небольшими порциями вносили гидроксид кальция в кристаллическом виде. Смесь выдерживали на бане при температуре реакционной среды 100.120 оС и непрерывном перемешивании до готовности продукта. Нейтрализацию считали законченной, если кислотное число реакционной смеси не превышало 24 мгКОН/г. Продолжительность процесса составила 5 ч.

Полученная в результате нейтрализации КЖК солевая основа представляла собой в основном смесь кальциевых мыла (37 %) и липидов (49 %).

Солевую основу, охлажденную до температуры 90.95 оС, растворяли в скипидаре в соотношении 65:35. Количество жидкого сиккатива, вводимого в олифу, составило 5 %.

Время высыхания полученного продукта при температуре 20±2оС и относительной влажности воздуха 65±5 % составило 24 ч, что отвечает требованию, предъявляемому к солевой олифе.

Таким образом, в ходе экспериментов удалось установить, что КЖК из жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий и низкосортного рыбного жира могут быть использованы для получения поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. IV. - Л.: ВНИИЖ, 1975. - 544 с.

2. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. IV. - Л.: ВНИИЖ, 1981. - 295 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.