Menü
itthonSmink

Folyékony zsírok hidrogénezésének eredményeként. Programozható logikai vezérlők - zsírok hidrogénezése (hidrogénezése).

Bevezetés

Fő rész

Zsírok

a) Felfedezés és átvétel története

b) A molekula összetétele, szerkezete. A zsírok fajtái

c) Fizikai-kémiai tulajdonságok

d) A zsírok szerepe a szervezetben

e) Alkalmazás a technológiában

Szappan és SMS

a) A szappan és SMS meghatározása, összetétele, szerkezete

b) A szappangyártás története (szappankészítés)

c) A szappan fajtái, a szappan és az SMS tisztító hatásának mechanizmusa

d) SMS: előnyei és hátrányai

e) Az SMS használatának környezeti következményei

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

Zsírok vagy Trigliceridek- természetes szerves vegyületek, glicerin és egybázisú zsírsavak teljes észterei; a lipidek osztályába tartoznak.

Szappan- felületaktív anyagokat tartalmazó folyékony vagy szilárd termék, vízzel kombinálva, akár kozmetikai termékként is használható - bőrtisztításra és -ápolásra (vécészappan); vagy háztartási vegyszerként - mosószerként (mosószappan).

Szintetikus mosószerek- ezek a magasabb szénatomszámú alkoholok és a kénsav savas észtereinek nátriumsói:

A szappanok, zsírok és SMS az emberi élet szerves részét képezik, mert... az élet különböző területein találnak alkalmazást. Hosszú évek óta használják az emberek. Ma már nehéz elképzelni az életünket olyan anyagok nélkül, mint a szappanok, zsírok és SMS-ek.

Fő rész

Zsírok

a) Felfedezés és átvétel története

Még a 17. században. Német tudós, az egyik első analitikus kémikus Tacheny Ottó(1652–1699) először javasolták, hogy a zsírok „rejtett savat” tartalmaznak.

1741-ben francia vegyész Claude Joseph Geoffroy(1685–1752) felfedezte, hogy amikor a szappan (amelyet a zsír lúggal való forralásával készült) savval bomlik, zsíros tapintású massza képződik.

A tényt, hogy a zsírok és olajok glicerint tartalmaznak, először 1779-ben fedezte fel a híres svéd vegyész. Karl Wilhelm Scheele.

A zsírok kémiai összetételét először egy francia vegyész határozta meg a múlt század elején. Michel Eugene Chevreul, a zsírok kémiájának megalapítója, számos tanulmány szerzője a zsírok természetéről, amelyeket a „Chemical Studies of Bodies of Animal Origin” című, hat kötetes monográfiában foglalt össze.

1813 E. Chevreul a zsírok lúgos környezetben végbemenő hidrolízis reakciójának köszönhetően kialakította a zsírok szerkezetét. Kimutatta, hogy a zsírok glicerinből és zsírsavakból állnak, és ez nem csak ezek keveréke, hanem egy vegyület, amely víz hozzáadásával glicerinné és savakká bomlik.

b) A molekula összetétele, szerkezete. A zsírok fajtái

A zsírok fő összetevője glicerin és zsírsavak. A zsírsavakat telített és telítetlenekre osztják. A telített zsírsavakat a szervezet energiaanyagként használja fel. Ezeket a szervezet részben szintetizálhatja szénhidrátokból és fehérjékből. A telítetlen zsírsavak közül a többszörösen telítetlen zsírsavak különösen fontosak. Az emberi szervezetben nem szintetizálódnak, ezért esszenciálisak, mint ahogy egyes aminosavak és vitaminok is esszenciálisak. A többszörösen telítetlen zsírsavak a napraforgó-, szója-, olíva-, kukorica-, őszibarack-, szezám-, mustár- és más növényi olajokban találhatók.

Természetes zsírokállati és növényi zsírokra osztják. A zsírok állaga és íze a telített és telítetlen zsírsavak egyenlőtlen arányának köszönhető. Minél több a telített zsírsav, annál magasabb a zsír olvadáspontja (növekszik a „keménység”), annál nehezebben bontják le a szervezetben az emésztőenzimek hatására. Növényi zsírok Normál körülmények között általában folyékony marad, főleg telítetlen zsírsavakat (linolsav, linolén, arachidonsav) tartalmaz, és alacsony olvadáspontú. A növényi zsírok forrása a növényi olajok, diófélék, szójabab, bab, zabpehely, hajdina és mások. Állati zsírok(többnyire sűrű állagú) telített zsírsavakban (vajsav, palmitin...) sokkal gazdagabb. Az állati zsírok forrása a disznózsír, disznózsír, vaj, tejföl, tejszín.

A zsírok fajtái:

· Magas telített zsírsavtartalmú zsírok.

· Magas alacsonyabb telítetlen zsírsavtartalmú zsírok (olívaolaj, földimogyoró olaj).

· Viszonylag magas magasabb telítetlen zsírsav tartalmú zsírok (bojtorján-, szója-, kukorica- és napraforgóolaj).

c) Fizikai-kémiai tulajdonságok

A zsírok fizikai tulajdonságai:
Szobahőmérsékleten a zsírok (trigliceridek keverékei) szilárd, kenőcsszerű vagy folyékony anyagok. Mint minden anyagkeveréknek, nincs egyértelmű olvadáspontjuk. Csak az egyes triglicerideket jellemzi bizonyos olvadáspont.
A zsírok konzisztenciája összetételüktől függ:

  • szilárd zsírokban a telített savmaradékokat tartalmazó trigliceridek dominálnak, amelyek olvadáspontja viszonylag magas;
  • A folyékony zsírokat (olajokat) ezzel szemben az alacsony olvadáspontú telítetlen savak magas trigliceridtartalma jellemzi.

A telítetlen savmaradékokat tartalmazó trigliceridek olvadáspontjának csökkenésének oka a kettős kötések jelenléte. cisz- konfigurációt. Ez a szénlánc jelentős meggörbüléséhez vezet, ami megzavarja a hosszú láncú savgyökök rendezett (párhuzamos) halmozódását.



A zsírok gyakorlatilag nem oldódnak vízben, de szappan vagy egyéb felületaktív anyagok (emulgeálószerek) hozzáadásával stabil vizes emulziókat képezhetnek. A zsírok rosszul oldódnak alkoholban, és jól oldódnak számos apoláris és alacsony poláris oldószerben - éterben, benzolban, kloroformban, benzinben.

Kémiai tulajdonságok:

Zsírok hidrolízise

A hidrolízis jellemző a zsírokra, mivel ezek észterek. Melegítéskor ásványi savak és lúgok hatására végzik. Az élő szervezetekben a zsírok hidrolízise enzimek hatására megy végbe. A hidrolízis eredménye a glicerin és a megfelelő karbonsavak képződése: C 3 H 5 (COO) 3 -R + 3H 2 O ↔ C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH

A zsírok glicerinné és magasabb szénatomszámú karbonsavak sóira történő lebontása lúggal (nátronlúg), túlhevített gőzzel és néha ásványi savakkal való kezeléssel történik. Ezt a folyamatot ún zsírok elszappanosítása.
C 3 H 5 (COO) 3 -(C 17 H 35) 3 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
trisztearin (zsír) + nátrium-hidroxid → glicerin + nátrium-sztearát (szappan)

Zsírok hidrogénezése

A növényi olajok telítetlen karbonsav-maradványokat tartalmaznak, így hidrogénezésen mennek keresztül. A hidrogént finomra őrölt nikkel-katalizátorral felmelegített olajkeveréken vezetik át, amelyet a telítetlen szénhidrogén gyökök kettős kötéseinek helyén adnak hozzá. A reakció eredményeként a folyékony olaj szilárd zsírrá alakul. Ezt a zsírt salomának vagy kombinált zsírnak nevezik. CH2-O-CO-C17H33CH2-O-CO-C17H35

CH-O-CO-C17H33 + 3H2 → CH-O-CO-C17H35

CH2-O-CO-C17H33CH2-O-CO-C17H35

triolein-trisztearin

d) A zsírok szerepe a szervezetben

Az élő szervezetekben lévő zsírok a tartalék anyagok fő típusai és a fő energiaforrások. Gerinceseknél és embereknél az élő sejtek nyugalmi állapotban fogyasztott energiájának körülbelül a felét a zsírokban található zsírsavak oxidációja állítja elő.

1. A zsír védőrétegeket képez a belső szervek számára: szív, máj, vese stb.

2. A test összes sejtjének membránhéja körülbelül 30%-ban zsírból áll.

3. A zsírok sok hormon termeléséhez szükségesek. Fontos szerepet játszanak az immunrendszer működésében, ez pedig, mint ismeretes, a szervezet belső öngyógyító rendszere.

4. A zsírok zsírban oldódó A-, D-, E- és K-vitamint juttatnak a szervezetbe.

Módszer fejlesztés

A zsírok hidrogénezésének módszerét Norman és S. A. Fokin javasolta 1902-2003-ban; Először Oroszországban használták az iparban.

A zsírhidrogénezés alkalmazása


Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „zsírok hidrogénezése” más szótárakban:

    zsírok hidrogénezése- riebalų hidrinimo statusas T terület chemija definis Skystųjų riebalų pavertimas kietaisiais prijungiant vandenilį prie riebalų molekulės dvigubųjų ryšių. atitikmenys: engl. zsírok hidrogénezése; zsírok keményedése rus. zsírok hidrogénezése; Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    Ennek célja a trigliceridek részét képező zsírsavak telítetlenségének csökkentése. olajok (főleg napraforgó, szója, gyapotmag) és tengeri állati zsírok (főleg bálnaolaj). G. zh. heterog. katalitikus folyamat (macska ...... Kémiai enciklopédia

    zsírok hidrogénezése- zsírok keményedése... Kémiai szinonimák szótára I

    A zsírok hidrogénezése a hidrogén katalitikus hozzáadása a glicerin és a telítetlen zsírsavak észtereihez. A módszer kidolgozása A zsírok hidrogénezésének módszerét Norman és S. A. Fokin javasolta 1902 03-ban; először 1908-ban használták az iparban... ... Wikipédia

    - (hidrogénezés) hidrogén hozzáadásának reakciója többszörös kötésnél, általában katalizátorok jelenlétében: A hidrogénnek a vegyületekből történő elvonását dehidrogénezésnek nevezzük. A hidrogénezést és a dehidrogénezést a dinamikus egyensúly kapcsolja össze. A legtöbb... Wikipédia

    Hidrogén katalitikus addíciója glicerin és telítetlen zsírsavak észtereihez; a zsírok hidrogénezésének módszerét Norman és S. A. Fokin javasolta 1902 03-ban; 1908-ban használták először az iparban Oroszországban. Hidrogénezés...... Nagy Szovjet Enciklopédia

    Hidrogénezés- 4) a hidrogénezés a növényi olajok és (vagy) zsírok részét képező triacilgliceridek telítetlen zsírsavainak hidrogénnel történő részleges vagy teljes telítési folyamata;...

Cikkünk témája a káros zsírok és negatív hatásaik az emberi szervezetre. Szeretnénk azonnal megjegyezni, hogy a zsírok nemcsak ártalmasak, hanem rendkívül fontos és szükséges összetevői az étrendnek, rendkívül táplálóak és létfontosságúak szerveink és szöveteink számára.

A zsírok energiaértéke kétszerese a fehérjéknek és a szénhidrátoknak. A zsírok javítják az étel ízét. Elősegítik számos élelmiszer felszívódását, és többszörösen telítetlen zsírsavak, foszfolipidek és zsírban oldódó vitaminok forrásai. A zsírok segítik az A-, D-, E- és K-vitamin felszívódását és szállítását. Természetesen, ha a „megfelelő” zsírokat megfelelő mennyiségben fogyasztod. A „helyes” zsírok és olajok természetes vegyületek, amelyek állati és növényi szövetekben, magvakban és gyümölcsökben találhatók. A szervezet számára legértékesebb zsírok a finomítatlan növényi olajokban (olíva, napraforgó, kukorica, kender, lenmag, szójabab, földimogyoró), diófélékben, magvakban, avokádóban és zsíros halakban (makréla, hering, lazac) találhatók.

A természetben megközelítőleg 1300 féle zsír található, de elemi összetételük meglehetősen hasonló: szén (76-79%), hidrogén (11-13%) és oxigén (10-12%). A zsírsav spektruma változatos. A növényi vagy állati zsírmolekula glicerin és különféle zsírsavak vegyes észtere. Minden zsírsav telített, amelyek molekulái nem tartalmaznak kettős kötést a szénatomok között (palmitinsav, sztearinsav) és telítetlen, amelyek molekulái ilyen kötéseket tartalmaznak (linolsav, linolénsav, arachidonsav). Az állati zsírok szilárdak és főként telített zsírsavakból állnak. Tartalmaznak disznózsírt (90-92% zsír), vajat (72-82%), sertéshúst (legfeljebb 49%), kolbászt (fajtától függően 20-40%), tejfölt (20-30%), sajtot ( 15 -harminc%). A növényi zsírok folyékonyak (kivéve a pálmaolajat) és jelentős mennyiségű többszörösen telítetlen zsírsavat tartalmaznak, amelyek az emberi szervezetben nem szintetizálódnak, de számos biokémiai folyamathoz szükségesek. Ezért nélkülözhetetlen élelmiszerek. A növényi zsírok forrásai az olajok (99,9% zsír), a diófélék (53-60%), a zabpehely (6,1%) és a hajdina (3,3%). A zsírok akár 50%-a felhalmozódik a len-, napraforgó-, repce- és tökmagban.

Mi az a zsírhidrogénezés?

Az eltarthatóság és a stabilitás növelése, valamint az élelmiszerek költségeinek csökkentése érdekében az ipar hidrogénezési eljárást alkalmaz - a folyékony növényi olajokat szilárd zsírokká alakítja.

A hidrogénezés az olaj több órán át tartó hidrogénatomokkal való telítése 200-300°C hőmérsékleten nikkel vagy platina katalizátorok jelenlétében. A kettős kötések helyén a hidrogénatomok telítetlen zsírsavakkal egyesülnek, így telített zsírokká, a folyékony zsírokból szilárd zsírsavakra alakulnak át. A hidrogénezés során a zsírsavmolekula természetes alakja megváltozik, térbeli konfigurációja felborul. A cisz konfigurációjú molekulák transz konfigurációjú molekulákká alakulnak.

A hidrogénezést főzőzsírok előállítására használják: margarin, vajpótló (kenhető) stb. Világszerte a transzzsírok jelenlétét feltétlenül feltüntetik a termék csomagolásán („transzzsír”), de nálunk a címke „hidrogénezett” növényi zsírt mondhat. Ne feledd: ezek olyan transzzsírok, amelyek rendkívül károsak a szervezetedre!

Szív- és érrendszeri betegségek, cukorbetegség, rák, immunrendszeri rendellenességek és más betegségek gyakran társulnak a zsíros ételek túlzott fogyasztásához. Ezeket a betegségeket csak túlzott mennyiségben „rossz”, káros zsírok válthatják ki.

A tudósok azt javasolják, hogy naponta legfeljebb 2 g transzzsírt fogyasszunk. Egyébként egy adag sült krumpli ilyen mennyiségű transzzsírt tartalmaz. Az a zsír, amelyben az élelmiszereket 24 órán keresztül sült, káros. Legfeljebb 32,5% transz-zsírsav-izomert tartalmaz. Óvakodj az utcai sült ételektől!

Miért veszélyesek a transzzsírok?

A transzzsírok molekulái megzavarják az emésztőenzimek kiválasztódási folyamatát a szervezetben, amelyek beindítják az élelmiszer-felszívódás mechanizmusát. A vérbe kerülve a transzzsírmolekulák a sejtmembránokba ágyazódnak, kiszorítva a szervezet számára értékes omega-6 és omega-3 zsírsavakat. Ennek a folyamatnak a hatására megváltozik a sejtmembrán szerkezete. Leállítja az alapvető tápanyagok sejtbe jutását és a salakanyagok kijutását. A sejtek anyagcseréje megszakad. A létfontosságú szervek sejtjei energiaéhezést tapasztalnak és méreganyagokat halmoznak fel. Az idegsejtek jeleinek észlelése megzavarodik, és ez az agyműködés gátlásához vezet. Az ilyen káros zsírok rendszeres fogyasztása befolyásolja az öregedési folyamatokat, a szenilis zavartság kialakulását, a gyermekek alacsony intelligenciáját, és ezáltal az egész nemzet intelligencia csökkenését.

Azok az emberek, akik visszaélnek káros transzzsírokat tartalmazó élelmiszerekkel, növelik a súlyos neuropszichiátriai rendellenességek kockázatát. Bebizonyosodott, hogy amikor a transzzsírok bejutnak az agyba, csökken a sejtlégzést biztosító enzim aktivitása. Ez az agy anyagcsere-folyamatainak lelassulásához, fokozott idegi feszültséghez, szorongáshoz és súlyos neuropszichiátriai rendellenességekhez vezet. Az emberek gyakran észre sem veszik, hogy depressziós vagy irritált állapotuk, rossz egészségi állapotuk oka a transzzsírok fogyasztása miatti sejtszintű anyagcsere-folyamatok megsértése. A táplálkozástudósok a transzzsírokat „buldózernek” nevezik, amely elpusztítja sejtjeinket, mutációikat okozza, és felgyorsítja az öregedést. Kerüld a transzzsírokat!

A világ klinikáinak számos tanulmánya megerősítette, hogy a transzzsírok rendszeres fogyasztása káros hatással van a szervezetre, különösen a gyermekekre és serdülőkre, amelyek növekednek és formálódnak. El kell olvasnia a címkéket, amelyek jelzik a termék összetételét - ennek életnormává kell válnia. Ha rendszeresen fogyasztunk transzzsírokat, előbb-utóbb a szervezet tönkremegy.

Hogyan távolítsuk el a transzzsírokat a szervezetből?

A sejtek képesek megújulni és eltávolítani a káros transzzsírokat a szervezetből. Távolítsa el étrendjéből a hidrogénezett zsírokat tartalmazó élelmiszereket, és növelje az egészséges omega-3 zsírsavak fogyasztását, amelyek nagy mennyiségben megtalálhatók a lenmag- (58%) és a sütőtök- (1-15%) olajban, valamint a dióban (40%). Ha hozzászokott a napraforgó- és olívaolajhoz, adjon hozzá omega-3 zsírsavat tartalmazó olajokat. A tengeri halakban is megtalálhatók, például heringben, makrélában, lazacban, tonhalban és kaviárban. Napi, legalább egy teáskanálnyi ilyen olajat tartalmazó élelmiszer elfogyasztásával helyreállíthatja a sejthártyák szerkezetét, javíthatja a szervezet működését és csökkentheti a különböző betegségek kockázatát.

Az előállítási költségek csökkentése érdekében a jó minőségű kakaóbab helyett pálmazsírt vagy kakaóbab hulladékot adnak a csokoládéba. Ezt a megtévesztést cukorral édesítik. A csokoládé (vagy cukorka) minőségét a megjelenése, illata és íze határozhatja meg. Szagold meg a csokit. Ha zsírszagú, ne edd meg. Dörzsölje. Ha úgy maszatos a kezed, mint a gyurma, az nem csokoládé. Próbálja ki az igazi csokoládét, és emlékezni fog az egyedi ízére.

  • Fogyassz az életkorodnak megfelelő mennyiségű zsírt. Fogyassz egészséges zsírokat: az étrended kétharmadának telítetlen zsíroknak, maximum egyharmadának (lehetőleg kevesebbnek) telített zsíroknak kell lennie.
  • Fogyassz több növényi zsírt, csökkentsd az állatok számát.
  • Kerülje a hidrogénezett és részben hidrogénezett egészségtelen zsírokat és zsírpótlókat.
  • Mutasson példát gyermekeinek: ne vegyen élelmiszert gyorséttermekből. ("Ha ez az étel káros az egészségemre, akkor miért eszik a szüleim?") Ne bátorítsd és ne jutalmazd a gyerekeket gyorsételekkel. ("Ha káros, miért ígérik jutalomként?")
  • A házi pékáruk kalóriatartalmának csökkentése érdekében a zsíros krémeket helyettesítsük vízzel hígított gyümölcspürével (alma, aszalt szilva, sütőtök stb.) és aszalt gyümölcspürével (aszalt sárgabarack, alma, őszibarack).
  • Ne feledje: az egészséges táplálkozás az egészséged kulcsa. Ügyeljen az étrendre, és tartsa be az egészséges táplálkozás alapelveit.

Mit kell tudni a káros transzzsírok forrásairól?

Ezek a termékek transzzsírokat tartalmaznak: margarin, kenhető, majonéz és majonézes szószok, ketchup, gyorsétterem, sült krumpli, chips.

Az édesipari termékekben (ostya, keksz, fánk, sütemény, sütemény, cukorka, fagylalt, csokoládé bevonat) a káros transzzsírok tartalma a teljes zsírmennyiség harmadától a feléig terjed. Transzzsírokban gazdag levesek, szószok, desszertek, krémek, kávé „fehérítő” porok, félkész termékek, margarinnal sült kenyér száraz koncentrátumai.

A transzzsírok károsak és mérgezőek. A szervezetben felhalmozódva szív- és érrendszeri betegségekhez vezetnek, növelik a hirtelen szívleállás, cukorbetegség, elhízás, rák, májbetegségek, idegrendszeri betegségek kockázatát. A transzzsírok fogyasztása csökkenti a tesztoszteron (férfi nemi hormon) mennyiségét, növeli a vér viszkozitását, hormonális egyensúlyhiányhoz és anyagcserezavarokhoz vezet.

ZSÍROK HIDROGÉNEZÉSE, a folyékony olajok szilárd zsírokká történő átalakítása hidrogén hozzáadásával a telítetlen gliceridekhez. Kémiailag minden zsíros anyag zsírsavak gliceridjei, azaz a glicerinnek az említett savakkal alkotott észterei. A szilárd zsírok és a folyékony olajok közötti különbség az, hogy az előbbiek összetételében a telített savak C n H 2 n O 2 általános képletű gliceridjei dominálnak (sztearin C 18 H 36 O 2 és palmitin C 16 H 32 O 2) , míg folyadékban Az olajokban a telítetlen savak gliceridjei vannak túlsúlyban C n H 2 n-2 O 2, C n H 2 n-4 O 2, C n H 2n-6 O 2 stb. általános képletekkel (olajsav C 18 H 34 O 2 és stb.). Amióta a népesség növekedésével és a technológia fejlődésével a szilárd zsírok fogyasztása nagymértékben megnőtt, és már nem voltak elegendőek szappanfőzéshez, sztearingyártáshoz stb., az olajos magvak kultúrájának bővítése pedig olyan feladat, hamarabb megoldható, mint az intenzívebb állattenyésztés, akkor Nyilvánvaló, hogy a folyékony növényi olajokból hidrogénezéssel szilárd zsírok kinyerésének ötlete sok kiváló vegyészt érdekelt. Ezt az ötletet Sabatier francia kémikus zseniálisan megvalósította (lásd Hidrogénezés). A zsírok hidrogénezéséhez használt hidrogént vízgázból vagy elektrolitikus úton nyerik (lásd: Hidrogén).

A növényi olajok gyári léptékű hidrogénezését először Norman hajtotta végre 1905-ben a Joseph Crossfieldben a. Fiai Warringtonban. Németországban Norman szabadalma alapján 1908-ban kezdte meg működését az emmerichi Germania üzem. Ugyanebben az évben Vilbushevics vezetésével a Nyizsnyij Novgorodban található Perszitsa olajmalomban hidrogénező üzem indult, amelyet 1909-ben bővítettek ki, hogy havi 50 tonna készterméket állítsanak elő. Ubbelohd szerint a zsírhidrogénezési módszerek később megjelent számos módosítása három típusra redukálódik: 1) a katalizátort olajban szuszpendálják, és a hidrogént kis buborékok formájában vezetik át ezen a szuszpenzión (Norman módszere); 2) a hidrogénnel telített atmoszférában nagyon nagy felületen eloszlatott katalizátort olajjal leöntik (Erdmann-módszer); 3) a katalizátor olajszuszpenzió formájában van, és ez a szuszpenzió apró cseppek formájában hidrogénatmoszférán halad át. A legtöbb gyárban, beleértve az oroszokat is, úgy működnek, hogy az infúziós talaj felszínén lerakódott molekuláris fém Ni-t egy festékdarálóban kis mennyiségű olajjal megőrlik; ezt a keveréket egy autoklávba helyezzük, amely tartalmazza a hidrogénezendő olajat, bizonyos hőmérsékletre (190-220°) melegítjük, és hidrogénáramot vezetünk át az autoklávon. Így a gyártás két szakaszra oszlik: a katalizátor elkészítése és maga a hidrogénezés.

A katalizátor előkészítése. A kiindulási anyag nikkel-szulfát NiSO 4 · 7H 2 O. 14 ° C-ig vízben oldjuk, és kétszeres mennyiségű finomra őrölt infuzorföldet adunk az oldathoz; a keveréket ólommal bélelt kádba helyezzük, és nikkel-karbonátot szódával kicsapunk, amelyet a következő egyenlet szerint alakítunk ki:

NiSO 4 + Na 2 CO 3 = NiCO 3 + Na 2 SO 4.

A rárakódott nikkel-karbonátos csillós földet szűrőpréssel leszűrjük, vízzel alaposan mossuk, amíg a kénsavas reakció megszűnik, majd szárítjuk, kalcináljuk és a keletkező nikkel-oxidot hidrogénáramban fémnikkellé redukáljuk:

NiCO 3 = NiO + CO 2És NiO + H 2 = Ni + H 2 O.

A szárítást, a kalcinálást és a helyreállítást Vilbushevich készülékben (1. ábra) végezzük, amely egy hengeres vízszintes B retorta, amely M görgőkön lassan forog.

A retortát egy O burok veszi körül; A retorta és a ház közötti térbe Y olajfúvókákat helyeznek el, amelyek a retortát 500°-ra melegítik. A hidrogén az A csövön keresztül jut a retortába; hidrogénfelesleg a reakció során képződő vízgőzzel a C porgyűjtőn, F hűtőszekrényen, edényeken: G H 2 SO 4-gyel és NaOH-val hagyja el a retortát, végül a H szivattyún keresztül a hidrogén ismét belép a retortába. A Vilbushevich-retortában a nikkel redukciója 8-12 óráig tart, majd a retortát lehűtik, és az esetenként robbanással járó nikkeloxidáció elkerülése érdekében 5 percig a retortán engedik át. szén-dioxid-áram. Ezt követően a katalizátor jól megőrződik.

Olaj előkészítése hidrogénezéshez. A zsírok hidrogénezési folyamatának gyors és teljes végbemeneteléhez szükséges, hogy a feldolgozandó olaj a lehető legmentes legyen mind a mechanikai szennyeződésektől, mind a benne oldott fehérjéktől, gyanta-, nyálka- és színezőanyagoktól, valamint mentes legyen. zsírsavak. A legszennyezettebb a lenmagolaj és a teveolaj (Camelina sativa), amelyeket H 2 SO 4-gyel (1 1/4 - 1/2%) és NaOH-val (1,5-2% 17° C-on) való rázatással kell tisztítani; a megmaradt olajokat általában infuzoriális földdel és különféle agyagokkal (phloridin, kaolin) tisztítják.

Hidrogénezési folyamat. A tisztított olajat kazánokban 190-220 °C-ra melegítjük, és egy autoklávba visszük át; ez utóbbi (2. ábra) egy függőleges, hengeres szegecselt vagy hegesztett vaskazán, kúp alakú fenekű, fel- és ürítésre szolgáló csapokkal, aknával a tisztításhoz, nyomásmérővel biztonsági szeleppel, hőmérővel és csövekkel felszerelt. a hidrogén H beáramlását és a H 1 feleslegének eltávolítását.

Gyakran 2, 3 vagy 4 autoklávból álló berendezések vannak. Ebben az esetben az első autoklávban nem reagáló hidrogén a 2. autoklávba kerül, a 2. autoklávból a 3. stb. Az ágak számos apró lyukkal vannak ellátva, amelyek miatt a beáramló hidrogén felkavarja a hidrogénezett olajat, és felesleges a mechanikus keverő használata. Az autokláv (A csövön keresztül) felmelegített olajjal való feltöltése után a fent említett módon elkészített katalizátort beleengedik (a B 1, B 2, B 3 szivattyúk a tömeget egyik autoklávból a másikba pumpálják), és megkezdik a hidrogén áteresztését. A hidrogénezési reakció exoterm, az olajhőmérséklet 300° fölé emelkedhet, amit azonban (a dehidrogénezés és a gliceridek bomlásának elkerülése végett) 120-150°-os hőmérsékletre felmelegített gőzt az autoklávot körülvevő burkolatba vezetve kiküszöbölünk. Általában egy autokláv 1 méter átmérőjű és körülbelül 4,5 m magas; az olajok kb. 2000 kg-ot, a katalizátor (nikkel+infuzoriális föld) pedig kb. 30-35 kg-ot, azaz 1,5%-ot, tehát az olaj tömegének kb. 0,5%-a nikkel.

A hidrogénezés időtartama és a katalizátor felhasználás a katalizátor aktivitásától, az olaj tisztasági fokától és zsírsavainak telítettségi fokától függ. 0,2 tömeg% olajat tartalmazó aktív katalizátor elegendő. A tiszta gyapotmag- és napraforgóolajat 2-2,5 órán keresztül hidrogénezzük; A lenmag hidrogénezése 5-6 órát igényel. Ezenkívül a hidrogénezés időtartama attól függ, hogy az olajat milyen telítési fokra kívánják elérni. Ha a hidrogénezést a végére hajtjuk végre, akkor minden telítetlen sav sztearinsavvá alakul, de előfordulhat (például élelmiszerek készítéséhez használt zsírok esetében) a hidrogénezés hiányos végrehajtása, és olyan zsírok nyerhetők, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak a hidrogénezéshez. természetes állati zsírok. A hidrogénezés mértékét a zsírból izolált zsírsavak titerének, azaz a megszilárdulási hőmérsékletének és jódszámának meghatározásával szabályozzuk. A hidrogénezés előrehaladtával a titer növekszik és a jódszám csökken. Az alábbi táblázat a 17,6-os kezdeti titerrel és 123-as jódértékkel rendelkező napraforgóolaj hidrogénezésének adatait mutatja, amelyek az egyik orosz gyár gyakorlatából származnak.

A 60°-os titerre hidrogénezett napraforgóolaj törékennyé válik és könnyen porrá őrölhető. A legfeljebb 35°-os titerű zsírok kenőcsszerű állagúak, 45°-os titerükkel a disznózsírhoz hasonlóak. Különböző gyárak különböző néven és különböző konzisztenciával állítanak elő hidrogénezett zsírokat. Például az emmerichi német üzem a következő termékeket gyártja:

Ezekből az ábrákból egyértelműen kitűnik, hogy a talgol olvadáspontjában közel áll az állati ehető zsírokhoz, a kandelit pedig műszaki célokra alkalmas. Az orosz gyárak különféle néven (szalolin, szalomas, gyapotzsír) is gyártanak hidrogénezett zsírokat, amelyek eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

Ami a hidrogénezés során lezajló kémiai folyamatokat illeti, a legújabb kutatások szerint nem olyan egyszerűek, mint korábban gondolták: itt nemcsak a telítetlen savak alakulnak át sztearinsavvá, hanem más savak is keletkeznek, például az olajsav izomerjei - elaidin- és izooleinsavak; valószínűleg nagyobb telítetlenségű savak hatására keletkeznek; Nyilvánvalóan a kettős kötések mozgásával kapcsolatos folyamatok is előfordulnak.

Katalizátor regenerálás. A katalizátor működése során elkerülhetetlenül „megmérgeződik”, elveszti aktivitását, és regenerálni kell. A katalizátorra különösen veszélyes mérgek: H 2 S, Cl, SO 2, HCN, CS 2, CO és fehérjeanyagok. Ezek a vegyületek olajban és hidrogénben lévő szennyeződések formájában bejuthatnak a hidrogénezett közegbe. A katalizátor regenerálásakor szűrőprésen történő szűrést követően Merz extraktorban benzinnel extrahálják, hogy megszabadítsák az olajtól; majd a zsírmentes katalizátort gőzzel forrásig melegített H 2 SO 4-ben oldjuk; a NiSO 4-oldatot leszűrjük, összekeverjük egy új adag infuzoriális talajjal és szódával kicsapjuk a fent leírtak szerint.

A hidrogén felhasználása a zsírok hidrogénezéséhez a zsírsavak telítetlenségi fokától, attól a titertől, amelyre a zsírt be kívánja vinni, valamint a hidrogén olajjal való keverésére szolgáló eszközök megvalósíthatóságától függ. Ha J jelöli a jódszámot, azaz a hozzáadott jód %-át, M a zsírsav résztömege, m a szénatomok száma és n a hidrogénatomok száma, akkor a jód atomtömegét vesszük 127, azt kapjuk

2m-n egyenlő a kettős kötéseken keresztül hozzáadott jódatomok számával. Tehát a hidrogén mennyisége

Barnitz ezekkel a képletekkel számolva azt találta, hogy 100 kg kókuszolaj telítéséhez 1,5-2,5 m 3 hidrogénre van szükség, gyapotmagolajhoz 12-12,5 m 3 , a zsírhoz pedig 12-15 m 3 hidrogénre van szükség.

A hidrogénezett zsírok tulajdonságai. A hidrogénezés során az elszappanosítási együttható enyhén csökken, a savasság szinte változatlan marad (melegítéssel nő), csökken a törésmutató, nő a fajsúly, csökken az oldhatóság az oldószerekben (benzin, éter, benzol). Egyes zsírokra, például a zsírra jellemző szag eltűnik a hidrogénezés során, ami azzal magyarázható, hogy a C 18 H 28 O 2 clupanodonsav öt kettős kötéssel könnyen redukálható, amelyek jelenléte meghatározza a zsírszagot.

Semmi sem vitatható a hidrogénezett zsírok élelmiszerekben való felhasználása ellen, mivel állandóik közel állnak az élelmiszer zsírokéhoz: a nikkel való bennük való jelenlétével kapcsolatos félelmek alaptalanok: a hidrogénezett olajokon végzett számos tanulmány kimutatta, hogy a Ni tartalom bennük eléri a 0,02-0,675 mg/1 kg zsírt, míg 1 kg zöldségben nikkelserpenyőben főzve akár 127,4 mg Ni is található. A hidrogénezett zsírok gazdasági jelentősége igen nagy. Európában jelenleg akár 80 hidrogénező üzem működik, amelyek kapacitása legfeljebb 1,5 millió tonna (a Szovjetunióban - 7 üzem). Továbbá az állati zsírokban gazdag Amerikában 15 növény található, amelyek kapacitása elérheti a 142 000 tonnát.

Lesh módszere. A leírt zsírok hidrogénezési módszereinek a következő jelentős hátrányai vannak: 1) magas előállítási költség, 2) a regenerációs műveletek időtartama (olajszűrés stb.), 3) a folyamat szakaszossága, 4) az infuzorális talaj okozta olajhidrolízis. Mindezeket a hiányosságokat az 1923-ban javasolt Lesh-módszer megszünteti, amely általános figyelmet keltett. Ezt a módszert még nem alkalmazták széles körben, de a Loders & Nucoline Kft.-nél már jelentős telepítés folyik. Silvertown, London, 2. A módszer abból áll, hogy az olajat folyamatos áramban vezetik át egy sor hengeren, amelyek forgács formájában vannak feltöltve aktivált nikkellel; Hidrogén áram folyik az olaj mozgása felé. A módszer sajátossága a nikkelforgács aktiválása. Ez utóbbiak hengeres huzalkosarakba kerülnek. Az aktiváláshoz a kosarakat kivesszük a hengerekből és 5%-os Na 2 SO 4 oldatba merítjük, amelyen elektromos áramot vezetünk át (Ni - anód, oldat - katód). A Ni anódos oxidációja következik be, és az utóbbit vékony peroxidréteg borítja; az utóbbit hidrogén alacsony hőmérsékleten könnyen redukálja a fémes Ni nagyon aktív felületévé. A hidrogénezés Lesch-készülékben három hétig folyamatosan végezhető; A katalizátor regenerálása két napot vesz igénybe.

A zsírfeldolgozó iparnak ez a fontos ága korunkban széles körben elterjedt annak köszönhető, hogy a margarin- és főzőzsírok, valamint néhány egyéb műszaki termék előállításához elsősorban szilárd zsírokra van szükség. Ez utóbbi iránti növekvő igényt nagyrészt a hidrogénezéssel nyert keményített folyékony zsírok használatával elégítik ki.

Az iparban gyapotmag-, napraforgó-, szója- és egyéb növényi olajokat használnak hidrogénezésre, amelyek olajsav, linolsav, linolén és egyéb telítetlen zsírsavakat, valamint kis mennyiségben telített savakat tartalmaznak gliceridek formájában. A tengeri állatok zsírjai közül a négy- és öt kettőskötésű zsírsavak gliceridjeit tartalmazó bálnaolaj a leginkább hidrogénezett. A kikeményedett hidrogénezési terméket szalomának nevezik.

A zsírok hidrogénezésre való előkészítése a finomításból áll, hogy megszabadítsák azokat a szabad zsírsavaktól és a különféle természetes szennyeződésektől, amelyek negatívan befolyásolják a katalizátor aktivitását és megzavarják a hidrogénezés technológiai folyamatát.

A telítési folyamat felgyorsítására katalizátorként az ipar nikkelt és réz-nikkel sókat használ erősen diszpergált porok formájában, amelyek növelik a zsír érintkezési felületét a hidrogénnel. A zsír hidrogénnel való telítésének folyamata 190-220 °C hőmérsékleten megy végbe, hogy étkezési disznózsírt kapjunk. A zsírok keményedési folyamatának lényege, hogy a folyékony zsírok részét képező telítetlen zsírsavak gliceridjei hidrogénnel telítődnek és telített savak szilárd gliceridjévé alakulnak. A reakció úgy megy végbe, hogy minden kettős kötéshez egy hidrogénmolekulát adunk.

A katalizátorok jelenlétében zajló hidrogénaddíciós reakció természete meghatározza annak reverzibilitását, azaz a hidrogénezési folyamattal együtt egy fordított folyamat - dehidrogénezés - is végbemehet.

A hidrogén addíciós reakció heterogén környezetben megy végbe, ahol a reagáló anyagok három halmazállapotban vannak (folyékony - olaj, szilárd - katalizátor és gáz halmazállapotú - hidrogén). A telítettség olyan helyeken következik be, ahol ez a három anyag egyidejűleg ütközik. A reakció az ellenkező irányba mehet, ha a zsír és a katalizátor érintkezési pontjain nincs hidrogén. Ilyen körülmények között dehidrogénezés megy végbe.

A technikai hidrogénezés alapvetően szelektív folyamat, mivel sebessége eltérő, és a kettős kötések számától és a hidrogénezett zsír gliceridjeiben elfoglalt helyzetétől függ. Ebben a zsírban a legtöbb telítetlen zsírsav gyökjei szelektíven telítődnek hidrogénnel. A több telítetlen zsírsavat először hidrogénezzük, mint a kevésbé telítetleneket. Így a két kettős kötést tartalmazó linolsav gyorsabban hidrogéneződik olajsavvá, mint az olajsav telített sztearinsavvá. A linolénsavban a 15-16. pozícióban lévő kettős kötés gyorsabban hidrogéneződik, mint a 12-13. pozícióban, a 9-10. pozícióban lévő kettős kötés pedig a leglassabban. A tengeri állatok és halak zsírjában a négy és öt kettős kötéssel rendelkező telítetlen savak elsősorban hidrogénnel vannak telítve anélkül, hogy észrevehetően telített savak képződnének. A palmitinsav és a sztearinsav csak akkor kezd kialakulni, ha a zsír jódszáma eléri a 84-85-öt. A nagyobb molekulatömegű és azonos telítetlenségi fokú zsírsav-gliceridek lassabban hidrogéneződnek, mint a kisebb molekulatömegű gliceridek.

A természetes zsírok hidrogénezése során érdekes mintázat figyelhető meg a savak telítettségi sorrendjében a gliceridekben különböző savakkal. Például a gyapotmagolajban a trisztearinnal való teljes helyettesítés csak a palmitinsavat tartalmazó gliceridek telítése után következik be. Ez azt jelzi, hogy a sztearinsav a palmitinsavhoz és más kisebb molekulatömegű savakhoz képest csökkenti az olajsav telítési sebességét. A repceolaj lassú hidrogénezési folyamatát néhány más ok mellett a nagy molekulatömegű erukasav gátló hatása magyarázza az olajban található linolsav hidrogénezésére, többsavas gliceridek formájában.

A zsírok hidrogénezésének szelektivitása a zsír természetétől és a folyamat körülményeitől függ. Ebben az esetben gyakorlatilag nem figyelhető meg abszolút szelektivitás. A zsírhidrogénezés szelektivitása a hőmérséklet emelkedésével nő, ami a linolsav-gliceridek telítési sebességének növekedésében és az olajsav-gliceridek csökkenésében mutatkozik meg.

A hidrogénezés során fellépő nyomásnövekedés a reakció hidrogénnyomásával arányos felgyorsulásával jár. A nyomás növekedésével a hidrogénezés szelektivitása csökken, és a linolsav-gliceridek telítettsége kisebb mértékben nő, mint az olajsav-glicerideké.

A katalizátor aktivitásának növelése felgyorsítja a hidrogénezési reakciót, de csökkenti a szelektivitását. Ez elsősorban a linolsav-gliceridek telítési sebességének csökkenését és az olajsav-gliceridek telítési sebességének növekedését érinti.

A katalizátor nagy intenzitású hidrogénellátása esetén, különösen nyomás alatt, a hidrogénezés az abszolút szelektivitástól jelentős eltéréssel megy végbe.

A zsírok hidrogénezése során a kettős kötések telítési folyamatával együtt a telítetlen savak helyzeti és geometriai izomerjei egyidejűleg keletkeznek a kettős kötések eliminációja és migrációja miatt.

A vándorlás alapvetően a kettős kötések egy hellyel, és sokkal kisebb mértékben két hellyel az eredeti helyzetüktől jobbra vagy balra eltolódásával történik. A zsírsav gyökök izomerizációja a hidrogénezés során izooleinsav, izoelaid, konjugált és nem konjugált dienonsav cisz-, transz-, transz-cisz- és transz-transz konfigurációk kialakulásához vezet. A transzsavak mennyisége a hidrogénezési hőmérséklet emelkedésével nő, a konjugált dienonsavak mennyisége pedig csökken. Minél magasabb a hidrogénezési hőmérséklet, annál több izooleinsav képződik. A nyomásnövekedés az izooleinsavak felhalmozódásának csökkenéséhez vezet, mivel több hidrogén jut a katalizátor felületére. Emiatt ugyanez a hatás figyelhető meg a reakciókomponensek keverésének növekvő intenzitásával.

A hidrogénezés során a zsírok keményedésének fő folyamatai mellett mellékreakciók is fellépnek, amelyek némi termelési veszteséget okoznak. Így a zsír termikus lebontása során szabad zsírsavak, akrolein és ketonok keletkezhetnek. Az akrolein könnyen reagál vízzel, hidrakril-aldehidet képezve. Magas hidrogénezési hőmérsékleten az utóbbi vízzel kölcsönhatásba lépve acetaldehidet, formaldehidet, hangyasavat és metanolt termel. A nedvesség bejutása lehetővé teszi a zsírok hidrolitikus lebontását szabad zsírsavak és glicerin képződésével. A hidrogénezéshez szállított hidrogénszennyezések, a CO 2 és CO katalizátor jelenlétében metánná és vízzé redukálódnak.

A technikai hidrogénezés folyamata során a zsírsavak telítetlen gyököihez hidrogén hozzáadása következtében a zsírtömeg enyhe, 0,05-0,20%-os növekedése következik be. A finomítás és hidrogénezés során keletkező teljes olajveszteség azonban meghaladja a hidrogénaddíciós reakcióból származó tömegnövekedést. Ugyanakkor a zsírok hidrogénezése során a következő veszteségek lépnek fel: a zsír termikus és hidrolitikus lebomlása következtében keletkező illékony anyagokkal; zsírfogókat elhagyó vízzel; szűrőprés szalvétával; a katalizátor regenerálása során; mechanikai.