ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ГИДРИРОВАННЫХ ЖИРОВ

АННОТАЦИЯ

В результате исследований, направленных на разработку катализаторов гидрогенизации масел и жиров, предложены порошкообразные и стационарные катализаторы, полученные путем модификации различных каталитических систем. Целью исследования является изучение основ совершенствования и моделирования процесса гидрогенизации растительных масел на катализаторах с добавками на никель-медной основе. В производственных условиях достигнуто получение пищевых и высокотвёрдых гидрированных жиров с содержанием 5,0 – 7,0% транс-изомеризованных жирных кислот в присутствии стационарного порошкообразного катализатора. В результате новых технологических разработок обеспечено повышение качества и пищевой безопасности гидрогенизированного хлопкового масла.

ABSTRACT

As a result of research aimed at developing catalysts for the hydrogenation of oils and fats, powdered and stationary catalysts obtained by modifying various catalytic systems have been proposed. The purpose of the study is to study the basics of improving and modeling the process of hydrogenation of vegetable oils on catalysts with nickel-copper additives. The production of edible and highly solid hydrogenated fats with a content of 5.0 – 7.0% trans-isomerized fatty acids in the presence of a stationary powdered catalyst has been achieved in production conditions. As a result of new technological developments, the quality and food safety of hydrogenated cottonseed oil have been improved.

Ключевые слова: селективность, катализатор, условия гидрирования, йодное число, кислотное число, промотированный, пищевой саломас.

Keywords: selectivity, catalyst, hydrogenation conditions, iodine number, acid number, promoted, food lard.

Введение

В настоящее время в мире растёт потребность в растительных маслах и продуктах их переработки, в частности, гидрированных жирах [1, 2]. Производство растительных масел в 2023 году составило в США – 15,0, России - 3,5, Китае –36,0, Средней Азии, в том числе в Узбекистане – 70,0, в Европе – 26,0 млн. тн Индонезия и Малайзия являются основными экспортёрами растительного масла (пальмового и пальмоядрового), которое используется, в основном, в производстве маргариновой продукции и кондитерских жиров.

В мире всё больше внимания уделяется исследовательским работам по каталитической модификации растительных масел и жиров, моделированию технологических процессов модернизации производственной технологии с использованием новых видов каталитических систем и методов математического моделирования процессов [3, 4]. В связи с этим значительное количество научных работ направлено на совершенствование технологии гидрогенезации жиров и процессов моделирования с использованием различных видов оптимизированных катализаторов [5-7]. Создание катализаторов нового поколения для производства гидрированных жиров с минимальным содержанием транс-изомеризированных жирных кислот, оптимизации и моделирования их компонентного состава является актуальной проблемой.

В промышленной практике наиболее распространенным способом каталитической модификации растительных масел и жиров является технология гидрогенизации с использованием различных видов катализаторов. В научных исследованиях и практике каталитической модификации хлопкового масла, являющегося главным видом растительного масла республик Центральноазиатского региона, рекомендованы катализаторы на основе никеля и меди с использованием различных промоторов, используемых в качестве факторов, изменяющих гидрирующие свойства исходных катализаторов. Поэтому продолжаются широкомасштабные исследования в области разработки новых катализаторов гидрирования, оптимизации и моделирования их компонентного состава главным преимуществом которых является обеспечение высокого качества и пищевой безопасности каталитически модифицированных жиров. Целью исследования является моделирование процесса гидрогенизации растительных масел на катализаторах с добавками на никель-медной основе.

Материалы и методы

Методологическую основу исследования составляет гидрирование хлопкового масла на нетренированном и тренированном катализаторе.

Методика гидрирования хлопкового масла включает следующие этапы [8]:

1. Подготовка масла:

Сырое хлопковое масло очищают от примесей и подвергают нейтрализации для удаления свободных жирных кислот.

2. Подготовка катализатора:

Обычно используется никелевый/никель-медный катализатор, который активируется перед началом процесса.

3. Гидрирование:

Процесс проводится в реакторе, обычно в непрерывном режиме. Масло и водород смешиваются и подаются на катализатор. Реакция гидрирования протекает при определенной температуре и давлении, обычно 170-182°C и 6 атм соответственно.

4. Охлаждение и фильтрация:

После гидрирования масло охлаждают и фильтруют для удаления катализатора.

5. Дополнительная обработка:

В зависимости от конечного продукта, масло может подвергаться дополнительной обработке, такой как отбеливание и дезодорация.

Результаты и обсуждение

Следует, однако подчеркнуть, что промотированный родием катализатор обладает необходимой селективностью только при повышенных температурах (не ниже 180⁰С) и лишь после указанной непродолжительной тренировки, что видно из таблиц 1 и 2.

Таблица 1.

Гидрирование хлопкового масла на нетренированном сплавном катализаторе, промотированном родием

Примечание: каждый последующий образец получен через 5 часов непрерывной работы в данном режиме.

Таблица 2.

Характеристика саломасов, полученных гидрированием на тренируемом катализаторе

Как видно из таблиц 1,2 уже в самом начале тренировки повышается селективность процесса и резко снижается температура плавления саломаса при данном йодном числе, хотя специально повышали рабочее давление с целью донасыщения катализатора водородом и получения максимальной производительности.

При более низких температурах и меньших объёмных скоростях по водороду и маслу стабилизация активности и селективности катализатора резке замедляется.

Заключение

После непродолжительной тренировки промотированный родием катализатор показал высокую селективность при 180-200⁰С и давлениях водорода 300 кПа. О последней можно лишь судить по соотношению между твердостью и температурой плавления саломаса, имеющего данное йодное число. При соблюдении этого условия наибольшее влияние на селективность процесса оказывает сочетание повышенных температур с достаточно высокой объемной скоростью по маслу или при температуре порядка 200 ⁰С-сочетание давления водорода (скорости его подачи) с объемной скоростью процесса по маслу. Таким образом, данная технологическая разработка обеспечивает повышение качества и пищевую безопасность гидрогенизированного хлопкового масла.

Список литературы:

1. Терещук Л. В., Старовойтова К. В. Высокоэффективные методы модификации жиров для применения в составе молокосодержащих продуктов //Техника и технология пищевых производств. – 2018. – Т. 48. – №. 3. – С. 115-123.
2. Zbikowska A. et al. Trends in fat modifications enabling alternative partially hydrogenated fat products proposed for advanced application //Gels. – 2023. – Т. 9. – №. 6. – С. 453.
3. Саттаров К. К. и др. Транс-изомеризующая способность некоторых катализаторов в технологии гидрогенизации растительных масел //Scientific progress. – 2022. – Т. 3. – №. 3. – С. 97-104.
4. Hájek M. et al. The catalysed transformation of vegetable oils or animal fats to biofuels and bio-lubricants: a review //Catalysts. – 2021. – Т. 11. – №. 9. – С. 1118.
5. Spiekermann M. L., Seidensticker T. Catalytic processes for the selective hydrogenation of fats and oils: reevaluating a mature technology for feedstock diversification //Catalysis Science & Technology. – 2024. – Т. 14. – №. 16. – С. 4390-4419.
6. Sattarov K. K. Hydrogenation technology and chemistry of cottonseed oil and fats //SABRAO Journal of Breeding & Genetics. – 2023. – Т. 55. – №. 3.
7. Lee W. J., Wang Y. Blending, hydrogenation, fractionation and interesterification processing //Recent Advances in Edible Fats and Oils Technology: Processing, Health Implications, Economic and Environmental Impact. – Singapore : Springer Singapore, 2022. – С. 189-234.
8. Киличов А.А., Шингисов А.У. Исследование улучшения процессов гидрирования масел и жиров, современные технологии и методы // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 2(119). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16942 (дата обращения: 19.08.2025).