CC BY
54
№ 3 (33)
март, 2017 г.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СОЗДАНИЕ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ЩЕЛОЧНОЙ РАФИНАЦИИ ХЛОПКОВЫХ МАСЕЛ
Пардаев Гуломназар Эшбоевич
стажёр-исследователь, Ташкентский химико-технологический институт, 100011, Узбекистан, г. Ташкент, Шайхонтохурский район, ул. Навоий, д. 32
E-mail: salihanova [email protected]
CREATION OF COMPOSITIONS FOR ALKALI REFINING OF COTTON OILS
Gulomnazar Pardaev
Research Assistant, Tashkent Chemical-Technological Institute, 100011, Uzbekistan, Tashkent, Shayhontohursky District, Navoi Street, 32
АННОТАЦИЯ
В настоящее время на всех масложировых предприятиях Узбекистана щелочную рафинацию хлопковых масел, полученных прессовым и экстракционным способами, осуществляют водным раствором NaOH. Многолетняя практика применения каустической соды (NaOH) в процессе рафинации хлопковых масел показала значительное омыление триацилглицеридов за счет его высокого избытка в реакционной среды и низкой избирательности. Из анализа литературных и патентных материалов по отбелке и обесцвечиванию жидкостей была выбрана нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТМФК), которая широко используется в целлюлозно-бумажной и нефтедобывающей промышленности, строительстве, а также в других отраслях. Учитывая вышеотмеченные характеристики НТМФК, мы использовали её в качестве второго компонента создаваемых композиций для щелочной рафинации хлопковых масел. При этом её долю с основным щелочным реагентом изменяли от 10 до 30 % от общей массы.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что введение C3Hi2NO9P3 в состав композиции позволяет увеличить выход рафинированного хлопкового масла за счет уменьшения его перехода в состав соап-стока. При этом оптимальной температурой экспозиции рафинируемого хлопкового масла является 70о С.
ABSTRACT
Currently, alkali refining of cotton oils, obtained by pressing and extraction processes, is carried out with the aqueous solution NaOH at all fat and oil refining enterprises of Uzbekistan. Many years of using caustic soda (NaOH) in the process of refining cotton oils has shown significant saponification of triacylglycerides due to its high excess in the reaction medium and low selectivity. Nitrilotrimethylenephosphornic acid (NTMPA) has been selected from the analysis of literature and patent materials on bleaching and decoloring liquids; it is widely used in pulp and paper and oil industry, construction, and other industries. Considering the above-mentioned characteristics of NTMPA, we have used it as a second component of created compositions for alkali refining of cotton oils. Thus, its ratio with basic alkaline reagent is varied from 10 to 30% by total weight.
Carried out research allows making conclusion that introduction of C3H12NO9P3 into the composition increases the output of refined cotton oil by reducing its transition into the composition of soap stock. This optimum temperature of refining cotton oil exposure is 70 ° C.
Ключевые слова: хлопковое масло; рафинация; кислотное число; гидротация; перекисное число; цветность масла; соапсток.
Keywords: cotton oil; refinement; acid number; hydration; peroxide number; oil colority; soap stock..
Введение
Хлопковые масла, полученные как прессовым, так и экстракционным способом, содержат кроме триацилглицеридов сопутствующие вещества: свободные жирные кислоты, госсипол и его производные, которые необходимо удалить щелочными реагентами.
Многолетняя практика применения каустической соды (NaOH) в процессе рафинации хлопковых
масел показала значительное омыление триацилгли-церидов за счет его высокого избытка в реакционной среде и низкой избирательности. В отличие от NaOH силикат натрия (№^Ю3) преимущественно реагирует со свободными жирными кислотами, мало затрачивая липиды (триацилглицериды и фосфоли-пиды) хлопковых масел. При этом осветление хлопкового масла происходит менее эффективно, чем при использовании NaOH.
Библиографическое описание: Пардаев Г.Э. Создание композиций для щелочной рафинации хлопковых масел // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2017. № 3(33). URL: http://7universum.com/ru/ nature/archive/item/4432
№ 3 (33)
Au NT'
ЛЛЛ, хим
7universum.com
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
март, 2017 г.
С целью устранения этих недостатков исследователями [1] проведена щелочная рафинация хлопкового масла на №0Н с добавкой карбамида. Выбор последнего обосновывается тем, что карбамид, образуя новые соединения с госсиполом, переходит в со-апсток, и тем самым снижается цветность рафинированного хлопкового масла.
Недостатком данного способа является образование густого, плотного, труднотранспортируемого со-апстока, разделение которого от рафинированного масла создает ряд затруднений в отстойнике и транспортируемых трубах и арматурах.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследования использовано хлопковое масло с кислотным числом К.ч. - 3,35 и 5,37 мг КОН/г, цветностью 45 и 70 кр. при 3,5 и 5,5 синих ед. при 35 желтых. Цветность масла определяли на цветомере Ловибонда [3], а кислотное число - методом титрования [2].
Полученные научные результаты и их обсуждение
На основе анализа литературных и патентных материалов по отбелке и обесцвечиванию жидкостей нами была выбрана нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТМФК), которая широко используется в целлюлозно-бумажной и нефтедобывающей промышленности, строительстве и других отраслях. Особенными свойствами НТМФК являются регулирующие воздействия на свойства водных растворов, ингибирующие воздействия на солеотложение, отбеливающие свойства, отложения карбонатных солей и выступает в качестве показателя вязкости растворов.
НТМФК получают путем взаимодействия соединений фосфора (фосфористой кислоты, треххлори-стого фосфора или монометилфосфита) с аммиаком и формальдегидом в водной среде [4]:
[КНз]+3СН2 О+3РС1+6Н2О=М (СН2 Р0зН2)з+9НС1
Создание НТМФК представляет следующий процесс. К раствору концентрированной соляной кислоты при энергичном перемешивании и температуре 40о С прибавляем одновременно по каплям смесь треххлористого фосфора, 37 %-ного раствора форма-
лина и аммиачной воды, поддерживая заданную температуру определенной скоростью прибавления реагентов и внешним охлаждением. По окончании прибавления реакционную массу нагреваем до 100° С и выдерживаем при этой температуре в течение одного часа для более полного удаления выделяющегося хлористого водорода. Далее, раствор упариваем, охлаждаем и отфильтровываем осадок. Полученная НТМФК является сильной шестиосновной кислотой.
Она образует соли как с неорганическими, так и с органическими основаниями. Окисляется пероксидами в М-оксид. В широком интервале рН она образует устойчивые комплексы с катионами металлов. Значение рН (1 % раствора НТМФК при 20о С) не более 2.
Химическая формула НТМФК имеет вид [5]:
Молекулярная масса НТМФК равна 229,07 г/моль, плотность - 1,33 г/см3. Температура плавления -НГМФК разлагается при 200о С и термически устойчива до температуры 125о С.
В настоящее время на всех масложировых предприятиях Узбекистана щелочную рафинацию хлопковых масел, полученных прессовым и экстракционным способами, осуществляют водным раствором №ОН с концентрацией 150-250 г/л и избытком 150200 % (более 20 кр. ед. при 35 желтых) от его теоретического расчета [6]. При этом выход рафинированного хлопкового масла низок (87-88 %), а цветность высока.
Учитывая вышеотмеченные характеристики НТМФК, мы использовали её в качестве второго компонента создаваемых композиций для щелочной рафинации хлопковых масел. При этом её долю с основным щелочным реагентом изменяли от 10 до 30 % от общей массы.
В таблице 1 представлены составы и содержания исследованных композиций для щелочной рафинации хлопковых масел.
Таблица 1.
Составы и содержания композиций для щелочной рафинации хлопковых масел
Условное наименование композиций Содержание композиций, % от общей массы
NaOH nNaiOnSiOi C3H12NO9P3
КШЗХМ-1 90 - 10
КШЗХМ-2 80 - 20
КШЗХМ-З 70 - 30
КШЗХМ-4 - 90 10
КШЗХМ-5 - 80 20
КШЗХМ-6 - 70 30
КШЗХМ-7 34 33 33
КШЗХМ-8 50 50 -
№0Н-1 (контроль) 100 - -
№ 3 (33)
март, 2017 г.
Из таблицы 1 видно, что содержание создаваемых композиций для щелочной рафинации хлопковых масел подбирали с учетом индивидуальных свойств каждого компонента и его влияния на количественные и качественные показатели получаемых масел и соапстоков.
В лабораторных условиях нами проведены опыты по щелочной рафинации сырых хлопковых масел, полученных прессовых и экстракционным способами на созданных композициях.
Результаты анализов прессового и экстракционного хлопковых масел представлены в таблицах 2 и 3, соответственно.
Данные таблицы 2 свидетельствуют, что с добавлением в состав композиции CзHl2NO9Pз (10 до 30 % от массы композиций) кислотное число и цветность рафинированных прессовых масел значительно снижается, а выход - повышается. Это достигается тем, что добавление CзH12NO9Pз в состав композиции способствует более четкому разделению фаз системы «нейтрализованное масло - соапсток» при температурах 60-70° C, а процесс фильтрации интенсифицируется примерно в 1,5-2 раза.
Таблица 2.
Основные показатели щелочной рафинации прессового хлопкового масла с К.ч. - 3,35 мг КОН/г, цветностью 45 кр. и 3,5 синих ед. при 35 желтых на созданных композициях
Наименование композиции К.ч., масла, мг КОН/г Цветность п ри 35 желтых Выход рафинированного масла, %
NaOH-1 (контроль) 0,31 24 1,5 86,7
КЩРХМ-1 0,28 20 1,1 87,5
КЩРХМ-2 0,26 18 0,7 88,1
КЩРХМ-3 0,25 17 отс 89,9
КЩРХМ-4 0,29 21 1,0 89,8
КЩРХМ-5 0,27 19 0,6 90,4
КЩРХМ-6 0,25 16 отс 91,1
КЩРХМ-7 0,24 15 отс 92,6
КЩРХМ-88 0,26 18 0,3 88,0
По качественным показателям экстракционное необходимо подобрать эффективные композиции хлопковое масло хуже, чем прессовое, поэтому для его щелочной рафинации [7].
Таблица 3.
Основные показатели щелочной рафинации экстракционного хлопкового масла с К.ч. - 5,37 мг КОН/г, цветностью 70 кр. и 5,5 синих ед. при 35 желтых на созданных композициях
Наименование композиции К.ч., масла, мг КОН/г Цветность пр )и 35 желтых Выход рафинированного масла, %
NaOH-1 (контроль) 0,33 26 2,4 84,4
КЩРХМ-1 0,31 25 2,2 85,0
КЩРХМ-2 0,32 23 2,0 85,5
КЩРХМ-3 0,30 21 1,9 85,9
КЩРХМ-4 0,33 20 2,0 86,3
КЩРХМ-5 0,31 19 1,8 86,9
КЩРХМ-6 0,28 18 1,5 87,1
КЩРХМ-7 0,27 17 1,3 87,5
КЩРХМ-8 0,32 22 2,0 86,1
В таблице 3 представлены результаты исследования щелочной рафинации экстракционного хлопкового масла с К.ч. - 5,37 мг КОН/г, цветность 70 кр. и 55,5 синих ед. при 35 желтых на разработанных композициях. По данным таблицы 3 можно сделать вывод, что выходы рафинированного экстракционного хлопкового масла ниже, чем выходы прессовых масел. При этом цветность рафинированных экстракционных хлопковых масел выше, чем у прессовых. Это диктует необходимость их отбелки эффективными адсорбентами.
Эффективность использования CзH12NO9Pз в составе композиции связана с её высокой поверхностной активностью, обусловленной сочетанием в ней большого числа основных и кислотных донорских центров, позволяющих образовывать комплексные соединения со свободными жирными кислотами, фосфолипидами и катионами металлов. Это позволило понизить вязкостные свойства системы «соапсток - нейтральное масло» до 22,7 Па-с, а поверхностное натяжение - до 22,5 мН/м.
№ 3 (33)
Au NT'
ЛЛЛ, хим
7universum.com
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
март, 2017 г.
Таблица 4.
Содержание нейтрального жира в соапстоке, полученного после рафинации экстракционного хлопкового
масла с добавкой СзНпК09Рз и без него
Температура экспозиции оС
Содержание нейтрального жира в соапстоке, полученного после рафинации экстракционного хлопкового масла, %
м о
CS
Z
■а Ч о а
н =
о
и
50
31
29
28
29
27
27
26
28
35
60
28
26
25
26
23
24
24
26
32
70
26
24
20
24
21
20
21
23
30
80
29
27
26
27
26
25
24
23
31
Из таблицы 4 видно, что с добавлением С3Н12Ш9Р3 в состав рафинируемой хлопковое масло композиции содержание нейтрального масла в соап-стоке уменьшается. Причем наилучшие результаты достигаются при использовании КЩРХМ-6 и КЩРХМ-8. При этом повышение температуры экспозиции до 70о С благоприятно влияет на образование крупных хлопьев соапстока, что подтверждается наименьшим содержанием нейтрального масла в последнем. Дальнейшее повышение температуры выше
70о С приводит к повышению содержания нейтрального масла в полученных соапстоках.
Вывод
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что введение С3Н12М09Р3 в состав композиции позволяет увеличить выход рафинированного хлопкового масла за счет уменьшения его перехода в состав соапстока. При этом оптимальной температурой экспозиции рафинируемого хлопкового масла является 70о С.
Список литературы:
1. ГОСТ-05-446. Метод определения кислотного числа. - Ташкент, 2013. - С. 3.
2. Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. - М.: Химия, 1988. -544 с.
3. Ильясов А.Т., Ураков Р.М. Решение актуальных проблем рафинации и демаргаринизации хлопкового масла.
- Ташкент: ТГТУ, 1996. - 85 с.
4. Киншаков К.Д. Совершенствование технологии рафинации растительных масел и создание новых эмульсионных продуктов: Автореф. дис. канд. техн. наук. - М.: МГУТУ, 2013. - 26 с.
5. РСТ Уз 624-94. Масло хлопковое. Метод измерения цветности. - Ташкент: Госстандат, 1994. - С. 7.
6. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / под ред. А.Г. Сергеева
- Л.: ВНИИЖ, 1973. - Т. II. - 350 с.
7. ТУ O'zDSt 816:2015. Масло хлопковое рафинированное. Технические условия. - Г.Ташкент, 2015. - 29 с.
