 |
|
ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРИРОВАННЫХ ЖИРОВ
Для производства таких продуктов, как маргарин, кондитерские и кулинарные жиры, мыла, стеарин, технологические смазки различного назначения, необходимы пластичные, высокоплавкие и твердые (при комнатной температуре) жиры. Они могут быть получены из жидких растительных масел путем гидрогенизации. Задача гидрогенизации масел и жиров – целенаправленное изменение жирнокислотного, а следовательно, и ацилглицеринового состава исходного жира в результате присоединения водорода в присутствии катализатора к ненасыщенным остаткам жирных кислот, входящим в состав ацилглицеринов подсолнечного, хлопкового, соевого, рапсового и других жидких масел.
Основная химическая реакция, протекающая при гидрогенизации, – присоединение водорода к двойным связям непредельных жирных кислот:
Гидрирование остатков полиненасыщенных жирных кислот, входящих в триацилглицерины, происходит ступенчато, т. е. более ненасыщенные последовательно превращаются в менее ненасыщенные:
Селективность (избирательность) гидрирования объясняется большей скоростью гидрирования более ненасыщенных кислот, например линолевой, по сравнению с менее ненасыщенной олеиновой. Одновременно с основной химической реакцией изменяется пространственная конфигурация остатков жирных кислот, входящих в состав ацилглицеринов (цис-транс-изомеризация).
Изменение пространственной конфигурации, появление транс-изомеризованных кислот (в отдельных случаях до 40 %) связано с особенностями механизма гидрирования линолевой кислоты, основного структурного компонента большинства природных растительных масел.
Гидрирование жиров проводят при участии катализаторов, важнейшими из которых являются никелевый катализатор на кизельгуре, выпускаемый промышленностью в виде таблеток, измельчаемых перед использованием, или в виде порошка, и никель-медный катализатор, выпускаемый под названиями ВНИИЖ-1 и ВНИИЖ-2. Для получения пищевых гидрированных жиров – саломасов применяют никелевый катализатор на кизельгуре. Никель-медные катализаторы используют в основном для получения саломасов технического назначения.
В настоящее время большинство гидрогенизационных заводов снабжаются готовыми катализаторами. После использования отработанный катализатор регенерации не подвергают, а направляют Вторцветмету. Это позволило исключить из схемы гидрогенизационного завода операции, связанные с производством катализаторов.
Стационарные катализаторы – наиболее совершенные, позволяющие исключить операции приготовления суспензии катализатора в масле и фильтрования саломаса для отделения катализатора.
Технологическая схема гидрогенизации масел и жиров представлена на рисунке 28.
Рисунок 28 – Технологическая схема получения гидрогенизированных жиров
Наиболее распространенный метод получения водорода для гидрирования – электролитический, который позволяет получить наиболее чистый водород. Электролизу практически подергают не воду, а слабые водные растворы щелочей и кислот в электролизерах. Хранят водород в газгольдерах. На гидрирование поступает тщательно отрафинированное масло, так как примеси способны снизить активность катализаторов.
В промышленности в основном применяют непрерывный процесс гидрирования. Для непрерывного гидрирования масел на суспензированных катализаторах применяют последовательно работающие реакторы с турбинными мешалками (рисунок 29).
Реактор – цилиндрический аппарат 1 из кислотоупорной стали со сферическим дном и крышкой, внутри которого находятся турбинная мешалка 4, работающая с частотой вращения 59 мин-1, барботер 5 для подачи водорода, расположенный ниже мешалки, и шесть змеевиков 2 для подогрева и охлаждения масла. Обычно в схеме установлено три последовательно работающих реактора. Частично прогидрированное масло по переливным патрубкам 3 поступает из первого реактора во второй, а затем в третий. Температура масла при гидрировании 210–230 ºС (для пищевого саломаса) и 240–250 °С (для технического саломаса). Количество катализатора составляет от 0,5 до 2 кг (в пересчете на никель) на 1 т масла. Давление водорода в реакторе 0,5 МПа.
Для гидрирования масла со стационарным катализатором применяют колонные реакторы (рисунок 30).
Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр 1 высотой 10 м, внутри которого установлены корзины для катализатора 2, занимающие высоту около 7 м. Над катализатором находится газовое пространство (1–1,5 м). В нижней части расположены змеевик 3 дляподачи греющего пара и устройство для подвода водорода. Обычно колонные реакторы устанавливаются в батареи из двух-трех аппаратов, особенно в том случае, если колонные реакторы работают не на стационарном, а на суспензированном катализаторе.
Гидрирование на стационарном катализаторе применяют главным образом при получении технических саломасов. По мере использования стационарный катализатор теряет гидрирующую активность (через 1–3 мес. работы), после этого его необходимо регенерировать.
Контрольные вопросы для самопроверки
1. Какие основные виды сырья применяют для производства масел и жиров?
2. Какие особенности химического состава ацилглицеринов?
3. Какова пищевая ценность жиров и масел?
4. Какие основные приемы подготовки масличного сырья к извлечению масла?
5. Какие методы рафинации Вы знаете?
6. Как протекает процесс гидрогенизации масел и жиров?
7. Какие особенности и основные этапы производства маргаринов?
Литература
1. Технология пищевых производств / Л.П. Ковальская, И.С. Шуб и др.; под ред. Л.П. Ковальской.– М.: Колос, 1997. –С. 430–480.
2. Липатов, Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств.–М.: Экономика,1987. –272 с.
3. Производственные технологии / Д.П.Лисовская, Е.В. Рощина, Л.А. Галун [ и др.]; под ред. Д.П. Лисовской. –Минск: Высшая школа, 2010. – 280 с.