Контактная очистка смеси жирных кислот хлопкового соапстока на термоактивированном каолиновом адсорбенте

АННОТАЦИЯ

В данной работе показана возможность контактной очистки смеси жирных кислот хлопкового соапстока на термоактивированном каолиновом адсорбенте. Установлено, что что компоненты сырых жирных кислот хлопкового соапстока сорбируются на термоактивированном каолиновом адсорбенте Ангренского месторождения в следующем порядке убывания: фосфатидилхолины > фосфатидилэтаноламины > фосфатидилсерины > фосфатидные кислоты и т.д.

ABSTRACT

This work reveals the possibility of contact cleaning of a mixture of the fatty acids of cottonseed oil soapstock on a thermally activated kaolin adsorbent. It was established that the components of crude fatty acids of cottonseed oil soapstock are adsorbed on the thermally activated kaolin adsorbent of the Angren in the following descending order: phosphatidylcholines> phosphatidylethanolamines> phosphatidylserines> phosphatidic acids, etc.

Ключевые слова: жирные кислоты, очистка, каолин, термоактивация, фосфалипиды, госсипол, соапсток, отбелка, адсорбция.

Keywords: fatty acids, purification, kaolin, thermal activation, phospholipids, gossypol, soapstock, bleaching, adsorption.  

Жирные кислоты широко используются в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности в качестве сырья для получения поверхностно-активных веществ (ПАВ), пластификаторов, эмульгаторов и других химических реагентов [1].

Сырые жирные кислоты получаемые из хлопкового соапстока – отхода производства рафинированных масел содержат значительное количество сопутствующих и красящих веществ т.е. фосфатидов, госсипола, хлорофилла и их производных, которые ухудшают товарные свойства получаемых кислот.

С целью снижения содержания нежелательных веществ сырые жирные кислоты хлопкового соапстока подвергаются дистилляции, где образуются кубовые остатки т.е. госсиполовая смола, которую используют в различных отраслях экономики [2].

К сожалению не всегда жирные кислоты хлопкового соапстока отвечают требованиям стандарта, особенно по содержанию красящих пигментов и др.

Их остаток в жирных кислотах снижает скорость гидрогенизации ненасыщенных кислот, ухудшает белизну получаемых ПАВ и ускоряет процесс их окисления активным кислородом, что создает неприятный запах и порчу получаемых косметических средств [3].

Нами контактным методом исследована очистка смеси жирных кислот хлопкового соапстока термоактивированным каолиновым адсорбентом, полученным из обогащенного каолина Ангренского месторождения на специальной лабораторной установке [2].

В первых опытах мы изучали сорбционную способность подобранного адсорбента основных компонентов сырых жирных кислот хлопкового соапстока при 70°С, интенсивности перемешивания фаз равном 200 об/мин. Количество введенного адсорбента составляло 3% от общей массы жирных кислот.

Результаты опытов представлены на рис. 1.

Рисунок 1. Изменение сорбционной активности компонентов сырых жирных кислот в зависимости от времени контактной очистки: 1-пальмитиновая кислота; 2-линолевая кислота; 3-госсипол и его производные; 4-фосфолипиды

Из рис. 1 видно, что наибольшую сорбционную активность проявляют (кривая 4) фосфолипиды, которые относятся к неионогенным ПАВ. Напротив, наименьшую проявляют (кривая 3) госсипол и его производные. Промежуточное положение занимает пальмитиновая и линолевая кислоты, которые имеются в больших количествах в хлопковом соапстоке.

Отсюда, компоненты сырых жирных кислот хлопкового соапстока по сорбционной активности располагаются в следующий ряд убывания: фосфолипиды > пальмитиновая кислота > линолевая кислота > госсипол и его производные.

Известно, что природа фосфолипидов также влияет на адсорбционную активность глинистых, в частности каолиновых адсорбентов.

Учитывая это, нами изучена кинетика сорбции различных видов фосфолипидов термоактивированными каолиновыми адсорбентами Ангренского месторождения. Опыты проводили при 70°С и интенсивности перемешивания фаз равном 200 об/мин. При этом количество вводимого адсорбента составляло 3% от массы сырых жирных кислот.

На рис. 2 иллюстрированы полученные результаты исследования.

Рисунок 2. Изменение сорбционной активности каолинового адсорбента в зависимости от природы фосфолипидов: 1-фосфатидхолин; 2-фосфатидилэтаноламин; 3-фосфатидилинозитол; 4-фосфатидные кислоты

Из рис. 2 видно, что наибольшую сорбционную активность проявляют фосфатидилхолин (кривая 1) и фосфатидилэтаноламин (кривая 2), которые на порядок больше поглощаются термоактивированным каолиновым адсорбентом Ангренского месторождения. Напротив, наименщую – фосфатидилинозитол (кривая 3) и фосфатидные кислоты (кривая 4), которые слабо поглощаются выше отмеченным адсорбентом.

Безусловно, кинетика сорбции жирных кислот зависит от температуры данного процесса, которая с повышением снижает их вязкость и поверхностное натяжение, а также повышает сорбционную активность используемого адсорбента. При этом, не следует забывать и о границах температурного диапазона. Повышение температуры выше 80°С сильно увеличивает перекисные числа жирных кислот. И наоборот, снижение температуры ниже 50°С способствует образованию мазеобразной массы, трудно поддающейся сорбционной очистке.

Поэтому выбор оптимальной температуры процесса очистки сырых жирных кислот на термоактивированном каолиновом адсорбенте считается важным как с точки зрения экономики, так и для обеспечения качества получаемого продукта.

Нами в лабораторных условиях были изучены изменения сорбционной активности компонентов сырых жирных кислот хлопкового соапстока в зависимости от температуры процесса их очистки. При этом количество каолинового адсорбента составляло 3% от общей массы сырых жирных кислот, а время очистки равнялось 60 минутам. Интенсивность перемешивания фаз равнялось 200 об/мин.

Полученные результаты опытов проиллюстрированы на рис. 3.

Рисунок 3. Изменение сорбционной активности термоактивированного каолинового адсорбента Ангренского месторождения в зависимости от температуры процесса очистки компонентов сырых жирных кислот хлопкового соапстока: 1-пальмитиновая кислота; 2-линолевая кислота; 3-госсипол и его производные; 4-фосфолипиды

Из рис. 3 видно, что с повышением температуры процесса очистки сырых жирных кислот хлопкового соапстока сорбционная активность практически всех компонентов увеличивается. При этом, наиболее интенсивно поглощаются фосфолипиды (кривая 4) на каолиновом адсорбенте. По влиянию температуры на сорбцию компонентов сырых жирных кислот хлопкового соапстока можно составить следующий ряд убывания: фосфолипиды > пальмитиновая кислота > линолевая кислота > госсипол и его производные.

Температура влияет на сорбционную активность фосфолипидов по разному, что связано с их стружкой и молекулярным строением. В хлопковом масле содержатся до 50% фосфатидилхолинов, до 27% фосфатидилсеринов, до 31% фосфатидилэтаноламинов и до 16% фосфатидной кислоты. Все эти фосфолипиды отличаются между собой структурой и молекулярными свойствами.

Нами изучено изменение сорбционной активности фосфолипидов в зависимости от температуры процесса их очистки. Условия опытов соответствовали предыдущем исследованиям. Результаты опытов представлены на рис. 4.

Рисунок 4. Изменение сорбционной активности фосфолипидов в зависимости от температуры процесса очистки сырых жирных кислот хлопкового соапстока на каолиновом адсорбенте Ангреского месторождения: 1-фосфатидхолин; 2-фосфатидилэтаноламин; 3-фосфатидилинозитол; 4-фосфатидные кислоты

Из рис. 4 видно, что с повышением температуры практически во всех исследованных фосфолипидах увеличивается сорбционная активность. После 70°С рост активности начинает несколько стабилизироваться. По сорбционной активности фосфолипиды с повышением температуры процесса очистки сырых жирных кислот хлопкового соапстока располагаются в следующий ряд убывания: фосфатидилхолины > фосфатидилсерины > фосфатидилэтаноламины >фосфатидные кислоты и др.

Таким образом, проведенные исследования показали, что компоненты сырых жирных кислот хлопкового соапстока сорбируются на термоактивированном каолиновом адсорбенте Ангренского месторождения в следующем порядке убывания: фосфатидилхолины > фосфатидилэтаноламины > фосфатидилсерины > фосфатидные кислоты и т.д. Насыщенные жирные кислоты (например, пальмитиновая - С_16:0 и стеаринованя - С_18:0) адсорбируются больше, чем ненасыщенные (линолевая – С_18:2, линоленовая – С_18:3 и олеиновая – С_18:1) кислоты. Все это следует учитывать при разработке технологии адсорбционной очистки сырых жирных кислот на глинистых адсорбентах.

ВЫВОД

1. Адсорбционная очистка сырых жирных кислот хлопкового соапстока относится к сложным химико-технологическим процессам, где протекают сорбционно-десорбционные явления с различными скоростями как в самих фосфолипидах, так и в сопутствующих им веществах (госсипол и его производные).
2. Кинетика процесса очистки сырых жирных кислот хлопкового соапстока на термоактивированных каолиновых адсорбентах Ангренского месторождения показывает, что наибольшую сорбционную активность имеют фосфолипиды, далее жирные кислоты, госсипол и его производные.
3. Как и следовало ожидать повышение температуры до 70°С ускорило сорбцию жирных кислот, фосфолипидов, госсипола и его производных на термоактивированном каолиовом адсорбенте Ангренского месторождения и далее, стабилизировало достигнутые ими значения.
4. Показано перспективность процесса адсорбционной очистки сырых жирных кислот хлопкового соапстока на термоактивированном каолиновом адсорбенте т.к. в нём достигаются наименьшие потери сырья и повышается качество получаемых продуктов.

Список литературы:
1. Таран Н.Г. Адсорбенты и иониты в пищевой промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 248 с.
2. Арутюнян Н.С. Рафинация масел и жиров // Н.С.Арутюнян, Е.П.Корнена, Е.П.Нестерова. – СПб.: ГИОРД, 2004. – 280 с.
3. Салиханова Д.С., Агзамходжаев А.А. Исследование каолинитовых адсорбентов при очистке хлопковых масел. // Композиционные материалы, 2007. №4. – С. 45-47.
4. Салиханова Д.С., Пардаев Г.Э., Эшметов И.Д., Агзамходжаев А.А. Комплексная очистка хлопковых масел на угольных и глинистых адсорбентах. –Т.: Навруз, 2016. – 160 с.