ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ОТБЕЛИВАНИЕ ГЛИЦЕРИНА

АННОТАЦИЯ

Целью данного исследования было изучение повышения эффективности адсорбентов в процессе отбеливания глицерином в зависимости от их индивидуальных свойств. Природа и строение окрашивающих веществ в глицеринах различны, однако они все обладают определенной степенью полярности, поэтому для адсорбционной очистки обычно применяются полярные адсорбенты, обладающие достаточной избирательностью и активностью. Для этой цели используют специально активированные угли, реже – активированные отбеливающие глины, получаемые из природных бентонитовых глин – алюмосиликатов. Активированные угли хорошо удаляют из глицерина каротиноиды и плохо – хлорофиллы. Они трудно отделяются при фильтровании. Поэтому рекомендуется использовать для отбелки смеси активированный уголь и глину. Установлено, что использование активированного угля с отбельными глинами в виде смеси в соотношении 70:30 оказывает эффективное влияние на процесс отбеливания глицерином.

ABSTRACT

The aim of this research work was to study the increase in the efficiency of adsorbents in the process of bleaching with glycerol, depending on their individual properties. The nature and structure of the coloring substances in glycerols are different, but they all have a certain degree of polarity, therefore, polar adsorbents with sufficient selectivity and activity are usually used for adsorption purification. For this purpose, specially activated carbons are used, less often - activated bleaching clays obtained from natural bentonite clays - aluminosilicates. Activated carbons remove carotenoids from glycerin well and chlorophylls poorly. They are difficult to separate when filtered. Therefore, it is recommended to use activated carbon and clay for bleaching the mixture. It has been established that the use of activated carbon with bleaching clays in the form of a mixture in a ratio of 70:30 has an effective effect on the bleaching process with glycerol.

Ключевые слова: глицерин, адсорбент, активированный уголь, отбельная глина, зольность.

Keywords: glycerin, adsorbent, activated carbon, bleaching clay, ash content.

История глицерина тесно связана с историей производства мыла, потому что одним из первых коммерческих источников глицерина было извлечение из мыльного щелока, а мыльный щелок и сегодня остается обычным сырьем для извлечения глицерина. В начале 1870-х годов был выдан первый патент США на «извлечение глицерина из мыльного щелока перегонкой». В последующие десятилетия мыловаренная промышленность начала извлекать глицерин из «потоков отходов» своих операций по производству мыла в относительно больших масштабах, что сделало глицерин легкодоступным товаром[1,2].

Основным источником глицерина являются сладкие воды разложения жира, первоначально полученные при производстве стеарина для изготовления свечей [2]. Знаменитый процесс Твичелла для расщепления жира был разработан на рубеже веков. Твичелл разработал процесс расщепления жира с использованием катализатора и разбавленной серной кислоты, в результате чего был получен приемлемый продукт [4]. За этим последовало автоклавное расщепление под высоким давлением, в котором для гидролиза жира использовался пар высокого давления, что позволило получить превосходный продукт. Современные установки для расщепления жира, использующие колонны из нержавеющей стали с противотоком жирной кислоты и сладкой воды, являются последним достижением в процессе расщепления. Полученная сладкая вода высокого качества позволяет эффективно перерабатывать глицерин высокой степени чистоты, используемый сегодня.

Натуральный глицерин, по сути, является побочным продуктом определенных процессов, выполняемых с животными или растительными жирами и маслами[3,4]:

1. Расщепление жира под высоким давлением и температурой в присутствии воды с получением жирных кислот и пресноводного глицерина. Процесс расщепления жира, используемый для получения большей части глицерина в Узбекистане. Обработка сплиттера «сладкой воды» требует менее интенсивной обработки и меньших затрат на оборудование, поскольку содержание солей невелико, а в качестве материала конструкции можно использовать обычные нержавеющие стали.

2. Омыления жиров с едким натром (едким натром, NaOH) с получением отработанных щелоков, содержащих глицерин, воду, хлорид натрия (NaCl) и другие примеси; в зависимости от процесса мытья сока и мыла концентрация глицерина сильно различается. Присутствие высокого уровня солей требует более дорогостоящих металлургических производств, как обсуждается далее в этой статье.

3. Переэтерификация жиров, обычно с метанолом, с использованием метоксида натрия в качестве катализатора с получением метиловых эфиров и глицерина.

Дистиллированный глицерин требует одного заключительного этапа обработки перед окончательным хранением и отправкой. Завершающим этапом является обработка через колонки с активированным углем. Этап процесса адсорбции углерода удаляет любые следы запаха и цвета из дистиллированного глицерина и повышает стабильность, чтобы обеспечить продукт глицерина, который не будет разлагаться в резервуарах для окончательного хранения [4]. Типичное использование активированного угля находится в диапазоне 0,5–1,0%. Это может варьироваться в зависимости от количества примесей запаха и цвета в дистиллированном глицерине. Типичная конфигурация угольной колонки состоит из трех последовательно соединенных угольных колонок с резервной угольной колонкой, заполненной свежим углеродом. Колонна заполняется сухим активированным углем любым из нескольких способов, включая сброс мешков, супер мешки или пневматическую транспортировку. Затем колонку заполняют водой или нагретым (75–85 ∘C) конечным продуктом глицерином для насыщения угля и вытеснения воздуха из угольных гранул. Заполненная колонка должна осесть во время выхода в атмосферу. Это обеспечивает полное насыщение угольного слоя, удаление всего воздуха и предотвращение прохождения глицерина через угольный слой. Направление в угольном слое приводит к повышенному использованию углерода и некачественному глицерину, который не соответствует требуемым спецификациям. Подогретый (75–85 ∘C) глицерин перекачивается в систему угольной колонны из резервуара для хранения перегнанного глицерина. Для процесса адсорбции очень важно избегать «ударов» угольных слоев внезапным выбросом глицерина, поскольку это разрушает слои и может вызвать ухудшение качества запаха и цвета готового глицерина. Иногда при центробежном насосе может происходить «ударение» угольного слоя. Для подачи глицерина с постоянной скоростью рекомендуется использовать поршневой насос, предпочтительно оснащенный частотно-регулируемым приводом. Фильтр используется после угольных колонн для удаления любых угольных частиц из глицерина. Фильтр обычно мешочного типа с использованием мешков из ткани из полипропилена или ПТФЭ с размером пор 5–10 мкм. Отбеленный и дезодорированный глицериновый продукт затем отправляется на окончательное хранение для отгрузки.

Природа и строение окрашивающих веществ в глицеринах различны, однако они все обладают определенной степенью полярности, поэтому для адсорбционной очистки обычно применяются полярные адсорбенты, обладающие достаточной избирательностью и активностью. Для этой цели используют специально активированные угли, реже – активированные отбеливающие глины, получаемые из природных бентонитовых глин – алюмосиликатов [5,6].

Активированные угли хорошо удаляют из глицерина каротиноиды и плохо – хролофиллы. Они трудно отделяются при фильтровании. Поэтому рекомендуется использовать для отбелки смеси активированный уголь и глину [7]. Но, высокая маслоемкость приводит к необходимости по возможности снижать количество отбельной глины [8].

На основе анализов промышленно доступных адсорбентов нами изучены следующие составы смесей детоксикантов (СД) предствленные в табл. 1

Таблица 1.

Состав и содержание смесей адсорбентов

Отбеливание глицерина проводилось при температуре 80⁰С. Смеси адсорбентов вводился в количестве 0,8% от массы глицерина. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Влияние состава СА на процесса гидрогенизации

Как видно из табл. 2 наибольший эффект проявляют СА-3, СА-4, СА-5 и СА-6. Причина эффективного действия СА в том, что она как адсорбент поглощает слизистые вещества сырья. На сильно развитой поверхности СА адсорбируются примеси, сопутствующие жирам. Установлено, что при применении композиции 70:30% достигается норма по требованиям ГОСТа. Это объясняется тем, что отбельная глина в смеси способствует снижению цветности глицерина за счет удаления остатков частицы угля.

Одновременно за счет осадки глину на поверхности фильтра введенный в продукт отбельная глина является вспомогательным фильтрующим средством при отделении угля от глицерина.

Установлено, что при использовании смеси адсорбентов из угольных и глинистых адсорбентов при в соотношении 70:30% достигаются значения, установленные ГОСТом.

Список литературы:

1. Rowell, W.I. (1987). FatSplitting and Glycerine Recovery. Champaign, IL: AOCS.
2. Woollatt, E. (1985). TheManufacture of Soaps, Other Detergents and Glycerine. Chichester, United Kingdom: Elliss Horwood Ltd.
3. Radhakrishnan, K.P. (1990). In: Soap Technology for the 1990’s—Glycerine Processing from Spent Lye and Sweet Water (ed. L. Spitz), 128. Champaign, IL: AOCS.
4. César A.G. Quispe, Christian J.R. Coronado and João A. Carvalho. Glycerol: Production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013, vol. 27, issue C, 475-493
5. Ачилова С. С., Рузибаев А. Т., Абдурахимов С. А., Ходжаев С. Ф. Рафинация пищевых саломасов полученных из темного и светлого растительных масел водным раствором силиката натрия // Universum: Технические науки: 2020. №3(72). с. 21-25. 
6. Ruzibayev A. T., Kadirov Y. K., Rahimov D. P. Intensification of the hydrogenation process of vegetable oils with effective methods of detoxication of catalyst //Europaische Fachhochschule. – 2015. – №. 5. – С. 58-61.
7. Рузибаев А. Т., Кадиров Ю. К. Интенсификация процесса гидрогенизации растительных масел //Химия и химическая технология. – 2015. – №. 4. – С. 74-78.
8. Рузибаев А. Т. и др. Нетрадиционный подход к деметаллизации саломаса для маргариновой промышленности //Universum: технические науки. – 2021. – №. 5-3 (86). – С. 83-86.