Como resultado de la hidrogenación de grasas líquidas. Controladores lógicos programables - hidrogenación (hidrogenación) de grasas
Introducción
Parte principal
Grasas
a) Historial de descubrimiento y recepción
b) La composición de la molécula, su estructura. tipos de grasas
c) Propiedades físico-químicas
d) El papel de las grasas en el organismo.
e) Aplicación en tecnología
Jabón y SMS
a) Definición de jabón y SMS, composición, estructura.
b) Historia de la producción de jabón (fabricación de jabón)
c) Tipos de jabón, mecanismo de acción limpiadora del jabón y SMS.
d) SMS: ventajas y desventajas
e) Consecuencias ambientales del uso de SMS
Conclusión
Bibliografía
Introducción
Grasas o Triglicéridos- compuestos orgánicos naturales, ésteres completos de glicerol y ácidos grasos monobásicos; Pertenecen a la clase de los lípidos.
Jabón- un producto líquido o sólido que contiene tensioactivos, en combinación con agua, utilizado como producto cosmético - para la limpieza y el cuidado de la piel (jabón de tocador); o como producto químico doméstico: detergente (jabón para lavar ropa).
Detergentes sintéticos- se trata de sales sódicas de ésteres ácidos de alcoholes superiores y ácido sulfúrico:
Los jabones, las grasas y los SMS son parte integral de la vida humana, porque... encuentran aplicación en diferentes áreas de la vida. Han sido utilizados por la gente durante muchos años. Ahora es difícil imaginar nuestra vida sin sustancias como jabones, grasas y SMS.
Parte principal
Grasas
a) Historial de descubrimiento y recepción
Allá por el siglo XVII. Científico alemán, uno de los primeros químicos analíticos. Otto Tacheny(1652-1699) sugirieron por primera vez que las grasas contenían un "ácido oculto".
En 1741 el químico francés Claude Joseph Geoffroy(1685-1752) descubrieron que cuando el jabón (que se preparaba hirviendo grasa con álcali) se descompone con ácido, se forma una masa grasosa al tacto.
El hecho de que las grasas y los aceites contengan glicerina fue descubierto por primera vez en 1779 por el famoso químico sueco. Karl Wilhelm Scheele.
La composición química de las grasas fue determinada por primera vez por un químico francés a principios del siglo pasado. Michel Eugène Chevreul, fundador de la química de las grasas, autor de numerosos estudios sobre su naturaleza, resumidos en la monografía de seis volúmenes "Estudios químicos de los cuerpos de origen animal".
1813 E. Chevreul Estableció la estructura de las grasas, gracias a la reacción de hidrólisis de las grasas en un ambiente alcalino. Demostró que las grasas se componen de glicerol y ácidos grasos, y esto no es solo una mezcla de ellos, sino un compuesto que, al agregar agua, se descompone en glicerol y ácidos.
b) La composición de la molécula, su estructura. tipos de grasas
Componente principal de las grasas. son el glicerol y los ácidos grasos. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados. Los ácidos grasos saturados son utilizados por el organismo como material energético. El cuerpo puede sintetizarlos parcialmente a partir de carbohidratos y proteínas. Entre los ácidos grasos insaturados, los ácidos grasos poliinsaturados tienen especial importancia. No pueden sintetizarse en el cuerpo humano y por tanto son esenciales, al igual que algunos aminoácidos y vitaminas son esenciales. Los ácidos grasos poliinsaturados se encuentran en los aceites de girasol, soja, oliva, maíz, melocotón, sésamo, mostaza y otros aceites vegetales.
Grasas naturales Se dividen en grasas animales y vegetales. La consistencia de las grasas y su sabor se deben a la proporción desigual de ácidos grasos saturados e insaturados. Cuanto más ácidos grasos saturados, mayor es el punto de fusión de la grasa (aumenta la "dureza"), más difícil es descomponerla en el cuerpo por las enzimas digestivas. Grasas vegetales, por regla general, en condiciones normales permanecen líquidos, contienen principalmente ácidos grasos insaturados (linoleico, linolénico, araquidónico) y tienen un punto de fusión bajo. La fuente de grasas vegetales son los aceites vegetales, las nueces, la soja, los frijoles, la avena, el trigo sarraceno y otros. Grasas animales(de consistencia mayoritariamente densa) es mucho más rico en ácidos grasos saturados (butírico, palmítico...). La fuente de grasas animales es la manteca de cerdo, la manteca de cerdo, la mantequilla, la crema agria y la nata.
Tipos de grasas:
· Grasas ricas en ácidos grasos saturados.
· Grasas con alto contenido de ácidos grasos insaturados inferiores (aceite de oliva, aceite de maní).
· Grasas con un contenido relativamente alto en ácidos grasos insaturados superiores (aceite de bardana, soja, maíz y girasol).
c) Propiedades físico-químicas
Propiedades físicas de las grasas:
A temperatura ambiente, las grasas (mezclas de triglicéridos) son sustancias sólidas, parecidas a ungüentos o líquidas. Como cualquier mezcla de sustancias, no tienen un punto de fusión claro. Sólo los triglicéridos individuales se caracterizan por un determinado punto de fusión.
La consistencia de las grasas depende de su composición:
- en las grasas sólidas predominan los triglicéridos con residuos de ácidos saturados, que tienen puntos de fusión relativamente altos;
- Las grasas líquidas (aceites), por el contrario, se caracterizan por un alto contenido en triglicéridos de ácidos insaturados con bajos puntos de fusión.
La razón de la disminución en el punto de fusión de los triglicéridos con residuos de ácidos insaturados es la presencia de dobles enlaces en ellos con cis- configuración. Esto conduce a una curvatura significativa de la cadena de carbono, lo que altera el apilamiento ordenado (paralelo) de radicales ácidos de cadena larga.
Las grasas son prácticamente insolubles en agua, pero cuando se les añade jabón u otros tensioactivos (emulsionantes), pueden formar emulsiones acuosas estables. Las grasas son poco solubles en alcohol y muy solubles en muchos disolventes no polares y poco polares: éter, benceno, cloroformo y gasolina.
Propiedades químicas:
hidrólisis de grasas
La hidrólisis es típica de las grasas, ya que son ésteres. Se lleva a cabo bajo la influencia de ácidos minerales y álcalis cuando se calienta. La hidrólisis de las grasas en los organismos vivos se produce bajo la influencia de enzimas. El resultado de la hidrólisis es la formación de glicerol y los ácidos carboxílicos correspondientes: C 3 H 5 (COO) 3 -R + 3H 2 O ↔ C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH
La descomposición de las grasas en glicerol y sales de ácidos carboxílicos superiores se lleva a cabo tratándolas con álcali (sosa cáustica), vapor sobrecalentado y, a veces, con ácidos minerales. Este proceso se llama saponificación de grasas.
C 3 H 5 (COO) 3 -(C 17 H 35) 3 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
triestearina (grasa) + hidróxido de sodio → glicerina + estearato de sodio (jabón)
Hidrogenación de grasas
Los aceites vegetales contienen residuos de ácidos carboxílicos insaturados, por lo que pueden sufrir hidrogenación. El hidrógeno pasa a través de una mezcla calentada de aceite con un catalizador de níquel finamente molido, que se agrega en el sitio de los dobles enlaces de los radicales hidrocarbonados insaturados. Como resultado de la reacción, el aceite líquido se convierte en grasa sólida. Esta grasa se llama salomas o grasa combinada. CH2-O-CO-C 17 H 33 CH2-O-CO-C 17 H 35
CH-O-CO-C17H33 + 3H2 → CH-O-CO-C 17 H 35
CH2-O-CO-C 17 H 33 CH2-O-CO-C 17 H 35
trioleína tristearina
d) El papel de las grasas en el organismo.
Las grasas en los organismos vivos son el principal tipo de sustancias de reserva y la principal fuente de energía. En los vertebrados y los humanos, aproximadamente la mitad de la energía consumida por las células vivas en reposo se genera por la oxidación de los ácidos grasos que se encuentran en las grasas.
1. La grasa forma capas protectoras para los órganos internos: corazón, hígado, riñones, etc.
2. La membrana de todas las células del cuerpo se compone aproximadamente de un 30% de grasa.
3. Las grasas son necesarias para la producción de muchas hormonas. Desempeñan un papel importante en el funcionamiento del sistema inmunológico, que, como se sabe, es el sistema interno de autocuración del cuerpo.
4. Las grasas aportan al cuerpo las vitaminas liposolubles A, D, E y K.
Desarrollo de métodos
El método de hidrogenación de grasas fue propuesto por Norman y S.A. Fokin en 1902-03; utilizado por primera vez en la industria en Rusia.
Aplicación de la hidrogenación de grasas.
Fundación Wikimedia. 2010.
Vea qué es "Hidrogenación de grasas" en otros diccionarios:
hidrogenación de grasas- riebalų hidrinimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skystųjų riebalų pavertimas kietaisiais prijungiant vandenilį prie riebalų molekulės dvigubųjų ryšių. atitikmenys: inglés. hidrogenación de grasas; endurecimiento de grasas rus. hidrogenación de grasas;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Se realiza con el objetivo de reducir la insaturación de los ácidos grasos que forman parte de los triglicéridos. aceites (principalmente girasol, soja, semilla de algodón) y grasas de animales marinos (principalmente aceite de ballena). G. zh. heterogéneo. catalítico proceso (gato.... ... Enciclopedia química
hidrogenación de grasas- endurecimiento de grasas... Diccionario de sinónimos químicos I.
La hidrogenación de grasas es la adición catalítica de hidrógeno a ésteres de glicerol y ácidos grasos insaturados. Desarrollo del método El método de hidrogenación de grasas fue propuesto por Norman y S.A. Fokin en 1902 03; utilizado por primera vez en la industria en 1908... ... Wikipedia
- (hidrogenación) la reacción de agregar hidrógeno en un enlace múltiple, generalmente en presencia de catalizadores: la extracción de hidrógeno de los compuestos se llama deshidrogenación. La hidrogenación y la deshidrogenación están relacionadas por equilibrio dinámico. La mayoría... Wikipedia
Adición catalítica de hidrógeno a ésteres de glicerol y ácidos grasos insaturados; el método de hidrogenación de grasas fue propuesto por Norman y S. A. Fokin en 1902 03; Utilizado por primera vez en la industria en 1908 en Rusia. Hidrogenación... ... Gran enciclopedia soviética
Hidrogenación- 4) la hidrogenación es el proceso de saturación parcial o completa con hidrógeno de los ácidos grasos insaturados de los triacilglicéridos que forman parte de los aceites y (o) grasas vegetales;...
Las grasas nocivas y sus efectos negativos en el cuerpo humano son el tema de nuestro artículo. Nos gustaría señalar de inmediato que las grasas no solo causan daño: son un componente extremadamente importante y necesario de la dieta, son extremadamente nutritivos y vitales para nuestros órganos y tejidos.
El valor energético de las grasas es el doble que el de las proteínas y los carbohidratos. Las grasas mejoran el sabor de los alimentos. Promueven la absorción de varios alimentos y son fuente de ácidos grasos poliinsaturados, fosfolípidos y vitaminas liposolubles. Las grasas ayudan en la absorción y transporte de vitamina A, vitamina D, vitamina E y vitamina K. Por supuesto, si consumes las grasas “correctas” en las cantidades adecuadas. Las grasas y aceites "correctos" son compuestos naturales que se encuentran en tejidos, semillas y frutas de animales y plantas. Las grasas más valiosas para el organismo se encuentran en los aceites vegetales sin refinar (oliva, girasol, maíz, cáñamo, linaza, soja, maní), nueces, semillas, aguacates y pescados grasos (caballa, arenque, salmón).
Existen aproximadamente 1.300 tipos de grasas en la naturaleza, pero su composición elemental es bastante similar: carbono (76-79%), hidrógeno (11-13%) y oxígeno (10-12%). El espectro de ácidos grasos es diverso. Una molécula de grasa vegetal o animal es un éster mixto de glicerol y varios ácidos grasos. Todos los ácidos grasos se dividen en saturados, cuyas moléculas no contienen dobles enlaces entre átomos de carbono (palmítico, esteárico) e insaturados, cuyas moléculas contienen dichos enlaces (linoleico, linolénico, araquidónico). Las grasas animales son sólidas y se componen principalmente de ácidos grasos saturados. Contienen manteca de cerdo (90-92% de grasa), mantequilla (72-82%), carne de cerdo (hasta un 49%), salchichas (20-40% según la variedad), crema agria (20-30%), queso ( 15-treinta%). Las grasas vegetales son líquidas (excepto el aceite de palma) y contienen una cantidad importante de ácidos grasos poliinsaturados, que no se sintetizan en el cuerpo humano, pero que son necesarios para muchos procesos bioquímicos. Por eso son productos alimenticios indispensables. Las fuentes de grasas vegetales son los aceites (99,9% de grasa), los frutos secos (53-60%), la avena (6,1%) y el trigo sarraceno (3,3%). Hasta el 50% de las grasas se acumulan en las semillas de lino, girasol, colza y calabaza.
¿Qué es la hidrogenación de grasas?
Para aumentar la vida útil y la estabilidad, así como reducir el costo de los productos alimenticios, la industria utiliza el proceso de hidrogenación, que convierte los aceites vegetales líquidos en grasas sólidas.
La hidrogenación es la saturación de petróleo con átomos de hidrógeno durante varias horas a una temperatura de 200 a 300 °C en presencia de catalizadores de níquel o platino. En el sitio de los dobles enlaces, los átomos de hidrógeno se combinan con los ácidos grasos insaturados, convirtiéndolos en grasas saturadas y las grasas líquidas en sólidas. Durante el proceso de hidrogenación, la forma natural de la molécula de ácido graso cambia y se altera su configuración espacial. Las moléculas con configuración cis se convierten en moléculas con configuración trans.
La hidrogenación se utiliza para la producción de grasas para cocinar: margarina, sucedáneos de la mantequilla (untables), etc. En todo el mundo, la presencia de grasas trans está necesariamente indicada en el empaque del producto (“grasas trans”), pero en nuestro país la etiqueta Puede decir grasa vegetal “hidrogenada”. Recuerda: ¡estas son grasas trans que son extremadamente dañinas para tu cuerpo!
Las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, el cáncer, los trastornos del sistema inmunológico y otras enfermedades suelen estar asociadas con el consumo excesivo de alimentos grasos. Estas enfermedades sólo pueden ser provocadas por grasas "incorrectas" y dañinas en cantidades excesivas.
Los científicos recomiendan consumir no más de 2 g de grasas trans al día. Por cierto, una porción de patatas fritas contiene esta cantidad de grasas trans. La grasa en la que se han frito los productos alimenticios durante 24 horas es dañina. Contiene hasta un 32,5% de isómeros de ácidos grasos trans. ¡Cuidado con las frituras callejeras!
¿Por qué son peligrosas las grasas trans?
Las moléculas de grasas trans interrumpen el proceso de secreción de enzimas digestivas en el cuerpo, que activan el mecanismo de absorción de alimentos. Una vez en la sangre, las moléculas de grasas trans se incrustan en las membranas celulares, desplazando a los ácidos grasos omega-6 y omega-3 que son valiosos para el cuerpo. Como resultado de este proceso, cambia la estructura de la membrana celular. Deja de permitir que los nutrientes esenciales entren en la célula y los productos de desecho salgan. El metabolismo celular está alterado. Las células de los órganos vitales experimentan falta de energía y acumulan toxinas. La percepción de señales por parte de las células nerviosas se altera y esto conduce a la inhibición de la función cerebral. El consumo regular de grasas tan dañinas afecta el proceso de envejecimiento, el desarrollo de la perplejidad senil, la baja inteligencia en los niños y, por lo tanto, la disminución de la inteligencia en toda la nación.
Las personas que abusan de alimentos que contienen grasas trans dañinas aumentan el riesgo de sufrir trastornos neuropsiquiátricos graves. Se ha comprobado que cuando las grasas trans ingresan al cerebro, disminuye la actividad de la enzima que asegura la respiración celular. Esto conduce a una desaceleración de los procesos metabólicos en el cerebro y a un aumento de la tensión nerviosa, la ansiedad y trastornos neuropsiquiátricos graves. A menudo, las personas ni siquiera se dan cuenta de que la causa de su estado deprimido o irritado, o de su mala salud, es una violación de los procesos metabólicos a nivel celular debido al consumo de grasas trans. Los nutricionistas llaman a las grasas trans una "excavadora" que destruye nuestras células, provoca sus mutaciones y acelera el envejecimiento. ¡Evita las grasas trans!
Numerosos estudios de clínicas mundiales han confirmado que el consumo regular de grasas trans tiene un efecto perjudicial sobre el organismo, especialmente en niños y adolescentes, que están en crecimiento y formación. Debe leer las etiquetas que indican la composición del producto; esto debería convertirse en una norma de vida. Si consumimos grasas trans con regularidad, tarde o temprano el cuerpo fallará.
¿Cómo eliminar las grasas trans del cuerpo?
Las células tienen la capacidad de renovarse y eliminar las grasas trans dañinas del cuerpo. Elimina de tu dieta los alimentos que contengan grasas hidrogenadas y aumenta el consumo de ácidos grasos saludables omega-3, que se encuentran en grandes cantidades en los aceites de linaza (58%) y calabaza (1-15%), y en las nueces (40%). Si está acostumbrado al aceite de girasol y de oliva, agregue aceites que contengan ácidos grasos omega-3. También se encuentran en pescados de mar, como el arenque, la caballa, el salmón, el atún y el caviar. Al consumir diariamente alimentos que contengan al menos una cucharadita de estos aceites, se puede restaurar la estructura de las membranas celulares, mejorar el funcionamiento del organismo y reducir el riesgo de diversas enfermedades.
Para reducir el coste de producción, se añade a las barras de chocolate grasa de palma o residuos de granos de cacao en lugar de granos de cacao de alta calidad. Este engaño está endulzado con azúcar. La calidad del chocolate (o del caramelo) puede determinarse por su apariencia, olor y sabor. Huele el chocolate. Si huele a grasa, no la comas. Frotarlo. Si tienes las manos manchadas como plastilina, no es chocolate. Prueba el chocolate real y recordarás su sabor único.
- Consume la cantidad adecuada de grasas para tu edad. Consuma grasas saludables: dos tercios de su dieta deben consistir en grasas insaturadas y un máximo de un tercio (preferiblemente menos) deben ser grasas saturadas.
- Consumir más grasas vegetales, reducir el número de animales.
- Evite las grasas no saludables y los sustitutos de grasas hidrogenados y parcialmente hidrogenados.
- Da ejemplo a tus hijos: no compres comida en establecimientos de comida rápida. (“Si esta comida es perjudicial para mi salud, ¿por qué la comen mis padres?”) No anime ni recompense a los niños con comida chatarra. (“Si es perjudicial, ¿por qué se promete como recompensa?”)
- Para reducir el contenido calórico de la repostería casera, sustituir las cremas grasas por purés de frutas (manzanas, ciruelas pasas, calabaza, etc.) y purés de frutos secos (orejones, manzanas, melocotones) diluidos en agua.
- Recuerda: la alimentación sana es la clave de tu salud. Cuide su dieta y cumpla con los principios de una alimentación saludable.
¿Qué necesita saber sobre las fuentes de grasas trans dañinas?
Estos productos contienen grasas trans: margarina, cremas para untar, mayonesa y salsas a base de mayonesa, ketchup, comida rápida, patatas fritas, patatas fritas.
En los productos de confitería (gofres, galletas saladas, rosquillas, bizcochos, pasteles, caramelos, helados, cobertura de chocolate) el contenido de grasas trans nocivas oscila entre un tercio y la mitad de la cantidad total de grasas. Los concentrados secos de sopas, salsas, postres, cremas, polvos para “blanquear” el café, productos semiacabados y pan horneado con margarina son ricos en grasas trans.
Las grasas trans son dañinas y tóxicas. Al acumularse en el cuerpo, provocan enfermedades del sistema cardiovascular, aumentan el riesgo de paro cardíaco repentino, diabetes mellitus, obesidad, cáncer, enfermedades del hígado y enfermedades del sistema nervioso. El consumo de grasas trans reduce la cantidad de testosterona (hormona sexual masculina), aumenta la viscosidad de la sangre y provoca desequilibrios hormonales y trastornos metabólicos.
HIDROGENACIÓN DE GRASAS, la transformación de aceites líquidos en grasas sólidas mediante la adición de hidrógeno a glicéridos insaturados. Químicamente, todas las sustancias grasas son glicéridos de ácidos grasos, es decir, ésteres de glicerol con los ácidos mencionados. La diferencia entre grasas sólidas y aceites líquidos es que en la composición de las primeras predominan los glicéridos de ácidos saturados de fórmula general C n H 2 n O 2 (esteárico C 18 H 36 O 2 y palmítico C 16 H 32 O 2). , mientras que en líquido En los aceites predominan los glicéridos de ácidos insaturados con las fórmulas generales C n H 2 n-2 O 2, C n H 2 n-4 O 2, C n H 2 n-6 O 2, etc. (oleico C 18 H 34 O 2 y etc.). Dado que con el crecimiento de la población y el desarrollo de la tecnología, el consumo de grasas sólidas aumentó enormemente y ya no eran suficientes para la fabricación de jabón, producción de estearina, etc., y dado que la expansión del cultivo de oleaginosas es una tarea que puede resolverse antes que la tarea de una cría de ganado más intensiva, entonces Está claro que la idea de obtener grasas sólidas a partir de aceites vegetales líquidos mediante hidrogenación interesó a muchos químicos destacados. Esta idea fue implementada brillantemente por el químico francés Sabatier (ver Hidrogenación). El hidrógeno para la hidrogenación de grasas se obtiene a partir de agua gaseosa o electrolíticamente (ver Hidrógeno).
La hidrogenación de aceites vegetales a escala industrial fue realizada por primera vez en 1905 por Norman en Joseph Crossfield a. Hijos en Warrington. En Alemania, bajo la patente de Norman, la planta de Germania en Emmerich comenzó a funcionar en 1908. Ese mismo año, bajo el liderazgo de Vilbushevich, se inauguró una planta de hidrogenación en la fábrica de aceite Persitsa en Nizhny Novgorod, ampliada en 1909 para producir 50 toneladas de producto terminado por mes. Las numerosas modificaciones que aparecieron posteriormente de los métodos de hidrogenación de grasas, según Ubbelohd, se reducen a tres tipos: 1) el catalizador se suspende en aceite y a través de esta suspensión se hace pasar hidrógeno en forma de pequeñas burbujas (método de Norman); 2) el catalizador, distribuido sobre una superficie muy grande en una atmósfera saturada de hidrógeno, se rocía con aceite (método de Erdmann); 3) el catalizador está en forma de suspensión de aceite, y esta suspensión en forma de pequeñas gotas pasa a través de una atmósfera de hidrógeno. En la mayoría de las fábricas, incluidas las rusas, funcionan de tal manera que el metal molecular Ni, depositado en la superficie del suelo del infusor, se muele en un molinillo de pintura con una pequeña cantidad de aceite; esta mezcla se coloca en un autoclave que contiene el aceite a hidrogenar, se calienta a una temperatura determinada (190-220°) y se hace pasar una corriente de hidrógeno a través del autoclave. Así, la producción se divide en dos etapas: preparación del catalizador y la propia hidrogenación.
Preparación del catalizador.. El material de partida es sulfato de níquel NiSO 4 · 7H 2 O. Se disuelve en agua hasta 14 ° Ве y se agrega a la solución una cantidad doble de tierra para infusor finamente molida; la mezcla se coloca en una tina revestida de plomo y el carbonato de níquel se precipita con sosa, que se forma según la siguiente ecuación:
NiSO 4 + Na 2 CO 3 = NiCO 3 + Na 2 SO 4.
La tierra ciliada con carbonato de níquel depositado se filtra con un filtro prensa, se lava a fondo con agua hasta que desaparece la reacción con el ácido sulfúrico, luego se seca, se calcina y el óxido de níquel resultante se reduce en una corriente de hidrógeno a níquel metálico:
NiCO 3 = NiO + CO 2 Y NiO + H2 = Ni + H2O.
El secado, la calcinación y la restauración se llevan a cabo en un aparato de Vilbushevich (Fig. 1), que es una retorta cilíndrica horizontal B, que gira lentamente sobre rodillos M.
La retorta está rodeada por una carcasa O; Se colocan boquillas de aceite en Y en el espacio entre la retorta y la carcasa, calentando la retorta a 500°. El hidrógeno ingresa a la retorta a través del tubo A; El exceso de hidrógeno con vapor de agua formado durante la reacción sale de la retorta a través del colector de polvo C, refrigerador F, recipientes: G con H 2 SO 4 y NaOH, y finalmente, a través de la bomba H, el hidrógeno nuevamente ingresa a la retorta. La reducción del níquel en la retorta Vilbushevich dura de 8 a 12 horas, luego se enfría la retorta y, para evitar la oxidación del níquel, que en ocasiones va acompañada de una explosión, se pasa por la retorta durante 5 minutos. una corriente de dióxido de carbono. Después de esto, el catalizador se conserva bien.
Preparar aceite para hidrogenación.. Para que el proceso de hidrogenación de grasas se produzca de forma rápida y completa, es necesario que el aceite a procesar esté lo más libre posible tanto de impurezas mecánicas como de proteínas disueltas en él, sustancias resinosas, mucosas y colorantes, así como libre ácidos grasos. Los más contaminados son el aceite de linaza y el aceite de camelina (Camelina sativa), que deben purificarse agitando con H 2 SO 4 (1 1/4 - 1/2%) y NaOH (1,5-2% a 17° Ве); los aceites restantes se suelen purificar con tierra infusoria y diversas arcillas (floridina, caolín).
Proceso de hidrogenación. El aceite purificado se calienta en calderas a 190-220° y se transfiere a un autoclave; esta última (Fig. 2) es una caldera de hierro cilíndrico vertical, remachada o soldada, con fondo cónico, dotada de grifos para el llenado y vaciado, boca de hombre para la limpieza, manómetro con válvula de seguridad, termómetro y tuberías para el entrada de hidrógeno H y para la eliminación de su exceso H 1 .
Suelen existir instalaciones de 2, 3 o 4 autoclaves. En este caso, el hidrógeno que no reaccionó en el primer autoclave pasa al 2º autoclave, del 2º al 3º, etc. La tubería de suministro de hidrógeno del autoclave suele bifurcarse; Las ramas están equipadas con una serie de pequeños orificios, gracias a los cuales el hidrógeno entrante agita el aceite hidrogenado y no es necesario utilizar un agitador mecánico. Después de llenar el autoclave (a través del tubo A) con aceite calentado, se baja el catalizador preparado, como se mencionó anteriormente (las bombas B 1, B 2, B 3 bombean la masa de un autoclave a otro) y comienzan a pasar hidrógeno. La reacción de hidrogenación es exotérmica y la temperatura del aceite puede superar los 300°, lo que, sin embargo, se elimina (para evitar la deshidrogenación y la descomposición de los glicéridos) pasando vapor calentado a una temperatura de 120-150° a la carcasa que rodea el autoclave. Normalmente, se fabrica un autoclave de 1 metro de diámetro y aproximadamente 4,5 m de altura; los aceites ganan alrededor de 2000 kg y el catalizador (níquel + tierra infusoria) alrededor de 30-35 kg, es decir, 1,5%; por lo tanto, el níquel representa aproximadamente el 0,5% en peso del aceite.
La duración de la hidrogenación y el consumo de catalizador dependen de la actividad del catalizador, el grado de pureza del aceite y el grado de saturación de sus ácidos grasos. Es suficiente un catalizador activo con un 0,2% en peso de aceite. Los aceites puros de semilla de algodón y girasol se hidrogenan durante 2 a 2,5 horas; La hidrogenación de la linaza requiere de 5 a 6 horas. Además, la duración de la hidrogenación depende del grado de saturación al que se desea llevar el aceite. Si la hidrogenación se lleva a cabo hasta el final, todos los ácidos insaturados se convertirán en ácido esteárico, pero es posible (por ejemplo, para las grasas utilizadas para preparar productos alimenticios) realizar la hidrogenación de forma incompleta y obtener grasas que sean similares en sus propiedades a Grasas animales naturales. El grado de hidrogenación se controla determinando el título, es decir, la temperatura de solidificación de los ácidos grasos aislados de la grasa y su índice de yodo. A medida que avanza la hidrogenación, el título aumenta y el número de yodo disminuye. La siguiente tabla muestra datos sobre la hidrogenación de aceite de girasol con un título inicial de 17,6 y un índice de yodo de 123, tomados de la práctica de una de las fábricas rusas.
El aceite de girasol, hidrogenado a un título de 60°, se vuelve quebradizo y se muele fácilmente hasta convertirlo en polvo. Las grasas con un título de hasta 35° tienen una consistencia similar a un ungüento, con un título de hasta 45° son similares a la manteca de cerdo. Varias fábricas producen grasas hidrogenadas con distintos nombres y diferentes consistencias. Por ejemplo, la planta alemana de Emmerich produce los siguientes productos:
De estas cifras se desprende claramente que el talgol tiene un punto de fusión cercano al de las grasas animales comestibles y que la candelita es adecuada para fines técnicos. Las fábricas rusas también producen grasas hidrogenadas con varios nombres (salolin, salomas, grasa de algodón), que tienen diferentes propiedades.
En cuanto a los procesos químicos que ocurren durante la hidrogenación, según investigaciones recientes, no son tan simples como se pensaba: aquí no solo se produce la conversión de ácidos insaturados en ácido esteárico, sino que también surgen otros ácidos, por ejemplo, los isómeros del ácido oleico. ácidos elaídico e isooleico; probablemente se formen debido a ácidos con mayor insaturación; Al parecer, también se producen procesos asociados con el movimiento de dobles enlaces.
Regeneración de catalizador. A medida que el catalizador funciona, inevitablemente se “envenena”, pierde su actividad y tiene que ser regenerado. Los venenos especialmente peligrosos para el catalizador son: H 2 S, Cl, SO 2, HCN, CS 2, CO y sustancias proteicas. Estos compuestos pueden ingresar al medio hidrogenado en forma de impurezas en aceite e hidrógeno. Al regenerar el catalizador, después de filtrarlo en un filtro prensa, se extrae con gasolina en un extractor Merz para liberarlo del aceite; luego el catalizador exento de grasa se disuelve en H 2 SO 4 calentado con vapor hasta ebullición; la solución de NiSO 4 se filtra, se mezcla con una nueva porción de suelo infusorio y se precipita con soda, como se describe anteriormente.
El consumo de hidrógeno para la hidrogenación de grasas depende del grado de insaturación de los ácidos grasos, del título al que se quiere llevar la grasa y de la viabilidad de los dispositivos para mezclar hidrógeno con aceite. Si J denota el número de yodo, es decir, el % de yodo añadido, M es el peso parcial del ácido graso, m es el número de átomos de carbono y n es el número de átomos de hidrógeno, entonces, tomando el peso atómico del yodo como 127, obtenemos que
2m-n es igual al número de átomos de yodo añadidos mediante dobles enlaces. Por tanto, la cantidad de hidrógeno
Al calcular con estas fórmulas, Barnitz descubrió que se necesitan entre 1,5 y 2,5 m 3 de hidrógeno para saturar 100 kg de aceite de coco, entre 12 y 12,5 m 3 para el aceite de semilla de algodón y entre 12 y 15 m 3 para la grasa.
Propiedades de las grasas hidrogenadas. Durante la hidrogenación, el coeficiente de saponificación disminuye ligeramente, la acidez permanece casi sin cambios (aumenta con el calentamiento), el índice de refracción disminuye, la gravedad específica aumenta y la solubilidad en disolventes (gasolina, éter, benceno) disminuye. El olor característico de algunas grasas, por ejemplo la grasa, desaparece durante la hidrogenación, lo que se explica por la fácil reducción del ácido clupanodónico C 18 H 28 O 2 con cinco dobles enlaces, cuya presencia determina el olor a grasa.
No se puede argumentar nada contra el uso de grasas hidrogenadas en los alimentos, ya que sus constantes son cercanas a las de las grasas alimentarias: los temores asociados con la presencia de Ni en ellas son infundados: varios estudios realizados con aceites hidrogenados han demostrado que el Ni El contenido en ellos alcanza 0,02-0,675 mg por 1 kg de grasa, mientras que en 1 kg de verduras, cuando se hierven en una cacerola de níquel, se encuentran hasta 127,4 mg de Ni. La importancia económica de las grasas hidrogenadas es muy grande. En Europa existen actualmente hasta 80 plantas de hidrogenación, con una capacidad de hasta 1,5 millones de toneladas (en la URSS, 7 plantas). Además, en América, rica en grasas animales, hay 15 plantas con una capacidad de hasta 142.000 toneladas.
El método de Lesh. Los métodos descritos de hidrogenación de grasas tienen las siguientes desventajas importantes: 1) alto costo de preparación, 2) duración de las operaciones de regeneración (filtración de aceite, etc.), 3) intermitencia del proceso, 4) hidrólisis del aceite causada por suelo infusorio. Todas estas deficiencias se eliminan mediante el método de Lesh propuesto en 1923 y que atrajo la atención general. Este método aún no se ha aplicado a gran escala, pero Loders & Nucoline Ltd ya cuenta con una importante instalación. Silvertown, Londres, 2. El método consiste en hacer pasar el aceite en flujo continuo a través de una serie de cilindros llenos de níquel activado en forma de virutas; Una corriente de hidrógeno fluye hacia el movimiento del aceite. La peculiaridad del método es la activación de virutas de níquel. Estos últimos se colocan en cestas de alambre en cilindros. Para activar, las cestas se retiran de los cilindros y se sumergen en una solución de Na 2 SO 4 al 5%, a través de la cual pasa una corriente eléctrica (Ni - ánodo, solución - cátodo). Se produce oxidación anódica del Ni, y este último se cubre con una fina capa de peróxido; este último se reduce fácilmente mediante hidrógeno a baja temperatura hasta formar una superficie muy activa de Ni metálico. La hidrogenación en un aparato de Lesch puede realizarse de forma continua durante tres semanas; La regeneración del catalizador requiere dos días.
Esta importante rama de la industria procesadora de grasas se ha desarrollado ampliamente en nuestro tiempo debido a que para la producción de margarina y grasas para cocinar se necesitan principalmente grasas sólidas, así como algunos otros productos técnicos. La creciente necesidad de estos últimos se satisface en gran medida mediante el uso de grasas líquidas endurecidas obtenidas por hidrogenación.
En la industria, para la hidrogenación se utilizan aceites de semilla de algodón, girasol, soja y otros vegetales, que contienen ácidos grasos oleico, linoleico, linolénico y otros ácidos grasos insaturados y pequeñas cantidades de ácidos saturados en forma de glicéridos. Entre las grasas de animales marinos, el aceite de ballena, que contiene glicéridos de ácidos grasos con cuatro y cinco dobles enlaces, es el más hidrogenado. El producto de hidrogenación curado se llama salomas.
La preparación de grasas para la hidrogenación se reduce a refinarlas para liberarlas de ácidos grasos libres y diversas impurezas naturales que afectan negativamente la actividad del catalizador y alteran el régimen tecnológico de hidrogenación.
Como catalizador para acelerar el proceso de saturación, la industria utiliza sales de níquel y cobre-níquel en forma de polvos altamente dispersos que aumentan la superficie de contacto de la grasa con el hidrógeno. El proceso de saturar la grasa con hidrógeno se produce a una temperatura de 190-220 ° C para obtener manteca de cerdo comestible. La esencia del proceso de endurecimiento de las grasas es que los glicéridos de ácidos grasos insaturados que forman parte de las grasas líquidas se saturan con hidrógeno y se convierten en glicéridos sólidos de ácidos saturados. La reacción se desarrolla de tal manera que a cada doble enlace se le añade una molécula de hidrógeno.
La naturaleza de la reacción de adición de hidrógeno en presencia de catalizadores determina su reversibilidad, es decir, junto con el proceso de hidrogenación, puede ocurrir un proceso inverso: la deshidrogenación.
La reacción de adición de hidrógeno ocurre en un ambiente heterogéneo donde las sustancias reaccionantes se encuentran en tres estados de agregación (líquido - aceite, sólido - catalizador y gaseoso - hidrógeno). La saturación ocurre en lugares donde estas tres sustancias chocan simultáneamente. La reacción puede ir en dirección opuesta si no hay hidrógeno en los puntos de contacto entre la grasa y el catalizador. En tales condiciones, se produce la deshidrogenación.
La hidrogenación técnica es básicamente un proceso selectivo, ya que su velocidad es diferente y depende del número de dobles enlaces y de su posición en los glicéridos de la grasa hidrogenada. Se produce una saturación selectiva con hidrógeno de los radicales de los ácidos grasos más insaturados contenidos en esta grasa. Primero se hidrogenan más ácidos grasos insaturados en comparación con los menos insaturados. Así, el ácido linoleico, que contiene dos dobles enlaces, se hidrogena en ácido oleico más rápidamente que el ácido oleico en ácido esteárico saturado. En el ácido linolénico, el doble enlace en la posición 15-16 se hidrogena más rápido que en la posición 12-13, y el doble enlace en la posición 9-10 se hidrogena más lentamente. En las grasas de animales marinos y peces, los ácidos insaturados con cuatro y cinco dobles enlaces están saturados principalmente con hidrógeno sin que se note una formación de ácidos saturados. Los ácidos palmítico y esteárico comienzan a formarse solo después de que la cantidad de yodo en la grasa alcanza 84-85. Los glicéridos de ácidos grasos con pesos moleculares más altos y el mismo grado de insaturación se hidrogenan más lentamente que los glicéridos con pesos moleculares más bajos.
Durante la hidrogenación de grasas naturales, existe un patrón interesante en el orden de saturación de los ácidos en los glicéridos con diferentes ácidos. Por ejemplo, en el aceite de semilla de algodón, la sustitución completa por triestearina se produce sólo después de la saturación de los glicéridos que contienen ácido palmítico. Esto indica que el ácido esteárico, en comparación con el palmítico y otros ácidos de menor peso molecular, reduce la tasa de saturación del ácido oleico. El lento proceso de hidrogenación del aceite de colza se explica, entre otras razones, por el efecto inhibidor del ácido erúcico de alto peso molecular sobre la hidrogenación del ácido linoleico contenido en este aceite en forma de glicéridos multiácidos.
La selectividad de la hidrogenación de grasas depende de la naturaleza de la grasa y de las condiciones del proceso. En este caso prácticamente no se observa selectividad absoluta. La selectividad de la hidrogenación de grasas aumenta al aumentar la temperatura, lo que se refleja en un aumento en la tasa de saturación de los glicéridos del ácido linoleico y una disminución de los glicéridos del ácido oleico.
Un aumento de presión durante la hidrogenación va acompañado de una aceleración de la reacción en proporción a la presión del hidrógeno. Al aumentar la presión, la selectividad de la hidrogenación disminuye y la saturación de los glicéridos del ácido linoleico aumenta en menor medida que la de los glicéridos del ácido oleico.
El aumento de la actividad del catalizador acelera la reacción de hidrogenación, pero reduce su selectividad. Esto afecta principalmente a la disminución de la tasa de saturación de los glicéridos de ácido linoleico y al aumento de la tasa de saturación de los glicéridos de ácido oleico.
Con una alta intensidad de suministro de hidrógeno al catalizador, especialmente bajo presión, la hidrogenación se produce con una desviación significativa de la selectividad absoluta.
Durante la hidrogenación de grasas, junto con el proceso de saturación de dobles enlaces, se produce simultáneamente la formación de isómeros posicionales y geométricos de ácidos insaturados debido tanto a la elidación como a la migración de dobles enlaces.
Básicamente, la migración se produce con un desplazamiento de los dobles enlaces en un lugar y, en mucha menor medida, dos lugares a la derecha o izquierda de su posición original. La isomerización de radicales de ácidos grasos durante la hidrogenación conduce a la formación de ácidos dienoicos isooleicos, isoelaidínicos, conjugados y no conjugados, configuraciones cis-, trans-, trans-cis- y trans-trans. La cantidad de ácidos trans aumenta al aumentar la temperatura de hidrogenación y los ácidos dienoicos conjugados disminuyen. Cuanto mayor es la temperatura de hidrogenación, más ácidos isooleicos se forman. Un aumento de presión conduce a una disminución en la acumulación de ácidos isooleicos debido al suministro de más hidrógeno a la superficie del catalizador. Por esta razón, se observa el mismo efecto al aumentar la intensidad de la mezcla de los componentes de la reacción.
Durante la hidrogenación, además de los principales procesos de endurecimiento de las grasas, también se producen reacciones secundarias que provocan algunas pérdidas de producción. Así, durante la degradación térmica de las grasas, se pueden formar ácidos grasos libres, acroleína y cetonas. La acroleína reacciona fácilmente con el agua para formar aldehído hidracrílico. A alta temperatura de hidrogenación, este último, al interactuar con el agua, produce acetaldehído, formaldehído, ácido fórmico y metanol. La entrada de humedad posibilita la degradación hidrolítica de las grasas con formación de ácidos grasos libres y glicerol. Las impurezas de hidrógeno suministradas para la hidrogenación, CO 2 y CO, se reducen a metano y agua en presencia de un catalizador.
Durante el proceso de hidrogenación técnica, debido a la adición de hidrógeno a los radicales insaturados de los ácidos grasos, se produce un ligero aumento de la masa grasa del 0,05 al 0,20%. Sin embargo, la cantidad total de pérdida de aceite durante el refinado y la hidrogenación excede el aumento de peso de la reacción de adición de hidrógeno. Al mismo tiempo, durante la hidrogenación de grasas, se producen las siguientes pérdidas: con sustancias volátiles formadas como resultado de la descomposición térmica e hidrolítica de las grasas; con agua que deja trampas de grasa; con servilletas de filtro prensa; durante la regeneración del catalizador; mecánico.
