Возможность использования глин Краснодарского края и южных регионов России в масло-жировой промышленности Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

665.3:66.067

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ глин КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ И ЮЖНЫХ РЕГИОНОВ РОССИИ В МАСЛО-ЖИРОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

И.И. НОВОШИНСКИЙ . !

Кубанский государственный технологический университет

За последние годы значительно возрос интерес к получению высококачественных рафинированных масел. Одной из важных стадий процесса рафинации является отбелка масел специальными адсорбентами, в качестве которых обычно используются активированные глины на основе природных бентонитов и монтмориллонитов, производимые в США, Словакии, Германии и закупаемые по импорту. В Недавнем прошлом в отечественной промышленности широко применялся Саригюх-ский бентонит из Армении, производство которого в Настоящее время практически прекращено.

Основная задача исследования — поиск альтернативных источников отбельных глин. При этом главное внимание уделялось месторождениям, расположенным в южных регионах России и на Украине, так как в этих областях сконцентрировано большинство маслоперерабатывающих предприятий.

Для проведения эксперимента были взяты глины следующих месторождений: Черноморского Ч, Миллеровского М, Дашуковского Д, Нальчикского Н, Воронежского В, Герпегежского Г и Кабардино-Балкарского КБ (табл. 1). Каждый образец высушивали 24 ч при 50-60°С, размалывали и просеивали. Для дальнейших исследований отбирали фракцию с размером зерен <0,15 мм.

1

Месторождение образца рн суспензни(10%) 5уд, м2/г

Ч 8,8 28

Н 8,3 42

д 8,2 12 ;

м 6,6 8

КБ 8,0 20

Навеску образца, 7-8 г, помещали в коническую колбу и приливали 70-80 мл горячего (80°С) раствора серной кислоты. Концентрацию кислоты варьировали э пределах от 2 до 8 н. Полученную суспензию, помещали в термостат. Активацию проводили при постоянном перемешивании в течение 2 ч при 80°С. Затем образец отфильтровывали, промывали 'дистиллированной водой до нейтральной реакции (pH 5,5-6) промывных вод. После этого навеску сушили в сушильном шкафу 5 ч при 120°С, размалывали и отбирали фракцию, с размером зерен <0,15 мм.

Кроме кислотной активации для части образцов была проведена активация с использованием хлорида аммония. Навеску образца, 7-8 г, помещали в коническую колбу и приливали 70-80 мл горячего (80°С) раствора хлорида аммония с концент-

рацией 2М. Полученную суспензию помещали в термостат. Активацию проводили при постоянном перемешивании в течение 2. ч при 80°С. Затем образец отфильтровывали и. промывали 10-кратным избытком 2М раствора хлорида аммония. После этого навеску сушили в сушильном шкафу 5 ч при 120°С, прокаливали на воздухе 3 ч при 30Р°С, размалывали и отбирали фракцию с размеров зерен <0,15 мм.

Кислотность образцов характеризовали двумя величинами: pH 10%-й водной суспензии и мэкв МаОН/100 г образца. Количество щелочи определяли1 методом обратного титрования, конечную точку титрования — потенциометрически. Удельную поверхность образцов измеряли по низкотемпературной адсорбции азота.

Пробное отбеливание и определение цветного числа масла проводили по методике [1]. Цветное число исходного подсолнечного масла равнялось 80.

Полученные данные по кислотности и удельной поверхности глин некоторых месторождений приведены в табл. 2.

' Таблица 2

Образец Концентрация Н2504. экв/л рн суспен- зии(10%) Кислот- ность мэкв, КОН/ЮОг 5уд, м2/ г

Ч-З 3 3,1 22,1 54

4-8 8 3,1 23,4 22

Н-3 3 3,7 36,0 36

Н-8 8 3,3 17,1 26

Д-3 3 4,2 53,7 158

Д-8 8 •3,6 65,0 173

М-3 3 3,8 26,2 73

М-8 8 . 4.0 26,3 70 ...

Кислотная активация приводит к увеличению удельной поверхности всех образцов, кроме глины Нальчикского месторождения. Наиболее значительное увеличение удельной поверхности (на порядок) наблюдалось для глин Дашуковского и Миллеровского месторождений. Максимальное значение удельной поверхности — 173 м2/г — у глины Дашуковского месторождения (Д-8). Для всех образцов характерен значительный рост удельной поверхности, происходящий при обработке раствором кислоты с концентрацией 2-3 н. При дальнейшем увеличении концентрации кислоты удельная поверхность образцов растет незначительно. Аналогичным образом изменяется и кислотность образца, увеличиваясь в интервале концентраций 3-8 н, всего на 11 мэкв КОН/100 г.

Известно, что удельная поверхность слоистых глин при обработке кислотой сначала увеличива-

ется, с ной пс слоев щих с, мости ченны

НЄВЄЛ]

ограш

внутрі

чение

Лабив

леров<

тем, 1

обмен

но. Ві

суспеї

а зате

длите.

темпе

быть

увели

этом :

карка*

туры,

дит к

[2-4].

вации

цией

Обр

В-2

в-т

КБ-',

КБ-1

Д-2

Д-И

Г-2

Г- N1

Про

Во личес пытка ном с ция г

ВЛИЯЇ

и ки<

СОСТО]

66.067

Щ

цали в >янном Затем 0-крат-мония. шкафу ч при разме-

двумя и мэкв треде-!ечную Удель-■котем-

етного

ветное

нялось

льной й при-

тению глины значи-на по-Мил-значе-глины ех об-льной аство-1ьней-льная , Ана-ть об-раций

истых

1чива-

ется, а затем быстро уменьшается. Падение удельной поверхности образцов связано с удалением из слоев глины ионов А13+ [2]. Для глин, не обладающих слоистой структурой, экстремальной зависимости обнаружено не было. Следовательно, в изученных нами образцах доля слоистых включений невелика. Наличие каналов в структуре может ограничить адсорбционные свойства глин из-за . внутридиффузионных затруднений. Слабое увеличение или постоянное значение кислотности глин Лабинского, Черноморского, Дашуковского и Мил-леровского месторождений, вероятно, связано с тем, что около устья пор противоионы решетки обмениваются быстро, а в глубине пор — медленно. Видимо, по этой причине pH 10%-й водной суспензии сначала уменьшается на 2,8-5 единиц, а затем остается практически постоянной. Более длительная обработка кислотой или увеличение температуры кислотной активации здесь не может быть использовано для развития поверхности и увеличения кислотности образцов, так как при этом значительно разрушается алюмосиликатный каркас глин. Разрушение кристаллической структуры, связанное с вымыванием ионов АГ+, приводит к сильному уменьшению кислотности глин [2-4]. Поэтому в дальнейшем для кислотной активации использовали только растворы с концентрацией 2 н.

Таблица 3

Образец pH суспен- зии(10%) Кислот- ность, мэкв КОН/ЮОг Цветное число масла 5уд, м2/ г

, М2/г

В-2 3,61 37 28 160

54 B-NH4 3,41 39 23 110

22 КБ-2 3,00 29 9 108

36 КБ-Ш± 5,92 12 22 89

26 Д-2 3,75 38 12 150

158 д-т\ 3,15 31 8 102

173 Г-2 3,45 15 32 115

73 Г- nh4 8,31 - 23 76

70 Пром. 3,87 34 7 , 330

Во избежание частичного разрушения кристаллической структуры глины была предпринята попытка активировать образцы глин ионным обменом с раствором ЫН4С1. Установлено, что активация глин хлоридом аммония оказывает такое же влияние на величину удельной поверхности, как и кислотная активация. Отличие между ними состоит в том, что активация хлоридом аммония

меньше увеличивает удельную поверхность глин (табл. 3).

Проведенные испытания отбеливающей способности образцов показали, что все они уменьшают цветное число масла (табл. 3). Видно, что кислотность глин не является единственным параметром, определяющим их отбеливающую способность. Образец Г-NH4 после активации хлоридом аммония не проявлял кислотных свойств. Степень же осветления масла этим образцом сопоставима с 'образцами В-2 и fi-NH4, у которых кислотные свойства ярко выражены. Наилучшие результаты осветления были достигнуты на образцах Д-ИН4 и КБ-2. Их отбеливающая способность сопоставима с отбеливающей способностью импортной глины (образец Пром.). Уменьшение цветного числа на других образцах несколько ниже. Вероятно, отрицательную роль играет здесь малый радиус пор образцов и большой размер адсорбируемых молекул (хлорофилл, /?-каротиноиды). По-видимому, для образцов Д-2, Д-NH4 и Пром. помимо высокого значения удельной поверхности характерны большие меж-плоскостные расстояния, а также наличие крупных транспортных пор.

Таким образом, исследование широкого спектра глин различных месторождений показывает, что кислотность глины и величина удельной поверхности не являются единственными параметрами, определяющими отбеливающую способность. Наиболее перспективными для дальнейших экспериментов являются образцы Дашуковского и Кабардино-Балкарского месторождений, но рекомендовать их для практического применения преждевременно, так как не выяснен до конца оптимальный режим активации и отбеливания.

Автор выражает признательность канд. хим. наук П.В. Рябченко за помощь в обсуждении полученных результатов, а также за ценные советы и замечания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масло-жировой промышленности. Т. 3 / Под ред. В.П. Ржехина, А.Г. Сергеева.

— Л., 1964. — 496 с.

2. Kumar P., Jasra P.V., Bhat T.S.G Evolution of Porosity and Surface Acidity in Montmorillonite Clay on Acid Activation // Ind. Eng. Chem. Res. — 1995, — 43. — P. 1440-1448.

3. Richardson L.L. Use of Bleaching Clays in Processing Edible Oils // J. American Oil Chemists- Society, — 1978.

— 55. — P. 777-780.

4. Morgan D.A., Shaw D.B., Sidebottom M.J., Soon T.C., Taylor R.S. The Function of Bleaching Earths in the Processing of Palm, Palm Kernel and Cocount Oil / / Ibid.

— 1985. — 62. — P. 171.

Кафедра неорганической химии

Поступила It.01.2000 г.