Меню
ГлавнаяМакияж

В результате гидрирования жидких жиров. Программируемые логические контроллеры - гидрирование (гидрогенизация) жиров

Введение

Основная часть

Жиры

а) История открытия и получения

б) Состав молекулы, ее строение. Виды жиров

в) Физико-химические свойства

г) Роль жиров в организме

д) Применение в технике

Мыла и СМС

а) Определение мыла и СМС, состав, строение

б) История получения мыла (мыловарение)

в) Разновидности мыла, механизм моющего действия мыла и СМС

г) СМС: преимущества и недостатки

д) Экологические последствия использования СМС

Заключение

Список литературы

Введение

Жиры или Триглицериды - природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов.

Мы́ло - жидкий или твёрдый продукт, содержащий поверхностно-активные вещества, в соединении с водой используемое либо как косметическое средство - для очищения и ухода за кожей (туалетное мыло); либо как средство бытовой химии - моющего средства (мыло хозяйственное).

Синтетические моющие средства - это натриевые соли кислых сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты:

Мыла, жиры и СМС являются неотъемлемой частью жизни человека, т.к. они находят применение в разных сферах жизни. Они используются человек на протяжении многих лет. Теперь нашу жизнь трудно представить без таких веществ, как мыла, жиры и СМС.

Основная часть

Жиры

а) История открытия и получения

Еще в 17 в. немецкий ученый, один из первых химиков-аналитиков Отто Тахений (1652–1699) впервые высказал предположение, что жиры содержат «скрытую кислоту».

В 1741 французский химик Клод Жозеф Жоффруа (1685–1752) обнаружил, что при разложении кислотой мыла (которое готовили варкой жира со щелочью) образуется жирная на ощупь масса.

То, что в состав жиров и масел входит глицерин, впервые выяснил в 1779 знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле.

Впервые химический состав жиров определил в начале прошлого века французский химик Мишель Эжен Шеврёль , основоположник химии жиров, автор многочисленных исследований их природы, обобщенных в шеститомной монографии "Химические исследования тел животного происхождения".

1813 г Э. Шеврёль установил строение жиров, благодаря реакции гидролиза жиров в щелочной среде. Он показал, что жиры состоят из глицерина и жирных кислот, причем это не просто их смесь, а соединение, которое, присоединяя воду, распадается на глицерин и кислоты.

б) Состав молекулы, ее строение. Виды жиров

Основным компонентом жиров являются глицерин и жирные кислоты. Жирные кислоты делятся на насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные жирные кислоты используются организмом как энергетический материал. Они могут частично синтезироваться организмом из углеводов и белков. Среди ненасыщенных жирных кислот особое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты. Они не могут синтезироваться в организме человека и поэтому являются незаменимыми, как являются незаменимыми некоторые аминокислоты и витамины. Полиненасыщенные жирные кислоты встречаются в подсолнечном, соевом, оливковом, кукурузном, персиковом, кунжутном, горчичном и других растительных маслах.

Природные жиры подразделяются на животные и растительные жиры. Консистенция жиров и их вкус обусловлены неодинаковым соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Чем больше насыщенных жирных кислот, тем выше температура плавления жира (увеличивается «твердость»), тем труднее он расщепляется в организме пищеварительными ферментами. Растительные жиры , как правило, в обычных условиях остаются жидкими, содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты (линолевую, линоленовую, арахидоновую), имеют низкую температуру плавления. Источником растительных жиров являются растительные масла, орехи, соя, бобы, овсяные, гречневые крупы и другие. Жиры животного происхождения (преимущественно плотной консистенции) значительно богаче насыщенными жирными кислотами (масляной, пальмитиновой...). Источником животных жиров - сало, смалец, сливочное масло, сметана, сливки.

Виды жиров:

· Жиры с высоким содержанием насыщенных жирных кислот.

· Жиры с высоким содержанием низших ненасыщенных жирных кислот (оливковое масло, арахисовое масло).

· Жиры с относительно высоким содержанием высших ненасыщенных жирных кислот (репейное, соевое, кукурузное и подсолнечное масло).

в) Физико-химические свойства

Физические свойства жиров:
При комнатной температуре жиры (смеси триглицеридов) – твердые, мазеобразные или жидкие вещества. Как любая смесь веществ, они не имеют четкой температуры плавления. Определенной температурой плавления характеризуются лишь индивидуальные триглицериды.
Консистенция жиров зависит от их состава:

  • в твердых жирах преобладают триглицериды с остатками насыщенных кислот, имеющие относительно высокие температуры плавления;
  • для жидких жиров (масел), напротив, характерно высокое содержание триглицеридов ненасыщенных кислот с низкими температурами плавления.

Причиной снижения температуры плавления триглицеридов с остатками ненасыщенных кислот является наличие в них двойных связей с цис- конфигурацией. Это приводит к существенному изгибу углеродной цепи, нарушающему упорядоченную (параллельную) укладку длинноцепных радикалов кислот.



Жиры практически не растворимы в воде, но при добавлении мыла или других поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), они способны образовывать стойкие водные эмульсии. Жиры ограниченно растворимы в спирте и хорошо растворимы во многих неполярных и малополярных растворителях – эфире, бензоле, хлороформе, бензине.

Химические св-ва:

Гидролиз жиров

Гидролиз для жиров характерен, так как они являются сложными эфирами. Он осуществляется под действием минеральных кислот и щелочей при нагревании. Гидролиз жиров в живых организмах происходит под влиянием ферментов. Результат гидролиза - образование глицерина и соответствующих карбоновых кислот: С 3 H 5 (COO) 3 -R + 3H 2 O ↔ C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH

Расщепление жиров на глицерин и соли высших карбоновых кислот проводится обработкой их щёлочью - (едким натром), перегретым паром, иногда - минеральными кислотами. Этот процесс называется омыление жиров.
С 3 H 5 (COO) 3 -(C 17 H 35) 3 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
тристеарин (жир) + едкий натр → глицерин + стеарат натрия (мыло)

Гидрирование (гидрогенизация) жиров

В составе растительных масел содержатся остатки ненасыщенных карбоновых кислот, поэтому они могут подвергаться гидрированию. Через нагретую смесь масла с тонко измельченным никелевым катализатором пропускают водород, который присоединяется по месту двойных связей ненасыщенных углеводородных радикалов. В результате реакции жидкое масло превращается в твёрдый жир. Этот жир называется саломасом, или комбинированным жиром. CH 2 -O-CO-C 17 H 33 CH 2 -O-CO-C 17 H 35

CH-O-CO-C17H33 + 3H2 → CH-O-CO-C 17 H 35

CH 2 -O-CO-C 17 H 33 CH 2 -O-CO-C 17 H 35

триолеин тристеарин

г) Роль жиров в организме

Жиры в живых организмах являются главным типом запасных веществ и основным источником энергии. У позвоночных животных, и у человека, примерно половина энергии, которая потребляется живыми клетками в состоянии покоя, образуется за счёт окисления жирных кислот, входящих в состав жиров.

1. Жир образует защитные прослойки для внутренних органов: сердца, печени, почек и так далее.

2. Оболочка мембран всех клеток в организме примерно на 30% состоит из жира.

3. Жиры необходимы для выработки многих гормонов. Они играют важную роль в деятельности иммунитета, а это, как известно, является внутренней системой самоисцеления организма.

4. Жиры доставляют в организм жирорастворимые витамины А, D, E и К.

Разработка метода

Метод гидрогенизации жиров предложен Норманом и С.А.Фокиным в 1902-03; впервые в промышленности применен в в России .

Применение гидрогенизации жиров


Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Гидрогенизация жиров" в других словарях:

    гидрогенизация жиров - riebalų hidrinimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skystųjų riebalų pavertimas kietaisiais prijungiant vandenilį prie riebalų molekulės dvigubųjų ryšių. atitikmenys: angl. fats hydrogenation; hardening of fats rus. гидрирование жиров;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    Осуществляется с целью снижения ненасыщенности жирных к т, входящих в состав триглицеридов растит. масел (гл. обр. подсолнечного, соевого, хлопкового) и жиров морских животных (преим. китового жира). Г. ж. гетерог. каталитич. процесс (кат.… … Химическая энциклопедия

    гидрогенизация жиров - отверждение жиров … Cловарь химических синонимов I

    Гидрогенизация жиров каталитическое присоединение водорода к сложным эфирам глицерина и ненасыщенных жирных кислот. Разработка метода Метод гидрогенизации жиров предложен Норманом и С.А.Фокиным в 1902 03; впервые в промышленности применен в 1908… … Википедия

    - (гидрирование) реакция присоединения водорода по кратной связи, обычно в присутствии катализаторов: Отщепление водорода от соединений называется дегидрогенизацией. Гидрогенизация и дегидрогенизация связаны динамическим равновесием. Наиболее … Википедия

    Каталитическое присоединение водорода к сложным эфирам глицерина и ненасыщенных жирных кислот; метод гидрогенизации жиров предложен Норманом и С. А. Фокиным в 1902 03; впервые в промышленности применен в 1908 в России. Гидрогенизация… … Большая советская энциклопедия

    Гидрогенизация - 4) гидрогенизация процесс частичного или полного насыщения водородом непредельных связей ненасыщенных жирных кислот триацилглицеридов, входящих в состав растительных масел и (или) жиров;...

Вредные жиры и их негативное воздействие на организм человека – такова тема нашей статьи. Сразу хотим заметить, что жиры приносят не только вред – это крайне важный и необходимый компонент пищевого рациона, они чрезвычайно питательны и жизненно необходимы нашим органам и тканям.

Энергетическая ценность жиров вдвое больше, чем у белков и углеводов. Благодаря жирам улучшаются вкусовые качества пищи. Они способствуют усвоению ряда продуктов питания, являются источником полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов. Жиры помогают усвоению и транспортировке витамина A , витамина D , витамина E и витамина K . Конечно, если потреблять „правильные” жиры в соответствующем количестве. „Правильные” жиры и масла – природные соединения, содержащиеся в тканях животных и растений, в семенах и плодах. Самые ценные для организма жиры есть в нерафинированных растительных маслах (оливковом, подсолнечном, кукурузном, конопляном, льняном, соевом, арахисовом), орехах, семенах, авокадо, жирной рыбе (скумбрии, сельди, лососе).

В природе есть приблизительно 1300 видов жиров, но их элементный состав довольно похож: углерод (76–79%), водород (11–13%) и кислород (10–12%). Жирно-кислотный спектр разнообразен. Молекула растительного или животного жира – это смешанный эстер глицерина и различных жирных кислот. Все жирные кислоты делятся на насыщенные, молекулы которых не содержат двойных связей между атомами углерода (пальмитиновая, стеариновая), и ненасыщенные, молекулы которых содержат такие связи (линолевая, линоленовая, арахидоновая). Жиры животного происхождения твёрдые и состоят в основном из насыщенных жирных кислот. Их содержат сало (90–92% жира), сливочное масло (72–82%), свинина (до 49%), колбасы (20–40% в зависимости от сорта), сметана (20–30%), сыр (15–30%). Растительные жиры жидкие (кроме пальмового масла) и содержат значительное количество полиненасыщенных жирных кислот, которые не синтезируются в организме человека, но необходимы для многих биохимических процессов. Именно поэтому они являются незаменимыми продуктами питания. Источниками растительных жиров служат масла (99,9% жира), орехи (53–60%), овсяная (6,1%) и гречневая (3,3%) крупы. До 50% жиров накапливается в семенах льна, подсолнечника, рапса, тыквы.

Что такое гидрогенизация жиров?

Чтобы увеличить срок хранения и устойчивость, а также удешевить пищевые продукты, в промышленности применяют процесс гидрогенизации – превращения жидких растительных масел в твёрдые жиры.

Гидрогенизация – это насыщение масла атомами водорода на протяжении нескольких часов при температуре 200–300°С в присутствии никелевых или платиновых катализаторов. В месте двойных связей атомы водорода соединяются с ненасыщенными жирными кислотами, превращая их в насыщенные, а жидкие жиры – в твёрдые. В процессе гидрогенизации изменяется природная форма молекулы жирной кислоты, нарушается её пространственная конфигурация. Молекулы с цис-конфигурацией превращаются в молекулы с транс-конфигурацией.

Гидрогенизацию применяют для изготовления кулинарных жиров: маргарина, заменителей сливочного масла (спрэда) и т. д. Во всём мире наличие транс-жиров обязательно указывают на упаковках продуктов („trans-fat”), а у нас на маркировке может быть написано „гидрогенизированный растительный жир”. Помните: это и есть чрезвычайно вредные для вашего организма транс-жиры!

Сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет , рак, расстройства иммунной системы и другие болезни часто связывают с чрезмерным употреблением чересчур жирных продуктов. Эти заболевания могут спровоцировать только „неправильные”, вредные жиры в чрезмерном количестве.

Учёные рекомендуют потреблять не более 2 г транс-жиров в сутки. Кстати, такое количество транс-жиров содержит одна порция картофеля фри. Вреден жир, на котором обжаривали пищевые продукты на протяжении 24 часов. Он содержит до 32,5% транс-изомеров жирных кислот. Остерегайтесь уличных жареных изделий!

Почему транс-жиры опасны?

Молекулы транс-жиров нарушают в организме процесс выделения пищеварительных ферментов, которые запускают механизм усвоения пищи. Попадая в кровь, молекулы транс-жиров встраиваются в мембраны клеток, вытесняя из них ценные для организма омега-6 и омега-3 жирные кислоты. Вследствие этого процесса изменяется структура клеточной мембраны. Она перестает пропускать необходимые питательные вещества внутрь клетки, а продукты жизнедеятельности – наружу. Нарушается клеточный метаболизм. Клетки жизненно важных органов испытывают энергетический голод, накапливают токсины. Нарушается восприятие сигналов нервными клетками, а это приводит к торможению работы головного мозга. Регулярное употребление таких вредных жиров влияет на процессы старения, развитие старческого недоумия, низкий интеллект у детей, а значит, падение интеллекта у всей нации.

У людей, злоупотребляющих продуктами, которые содержат вредные транс-жиры, повышается риск тяжёлых психоневрологических расстройств. Доказано, что при поступлении транс-жиров в головной мозг уменьшается активность фермента, обеспечивающего клеточное дыхание. Это приводит к замедлению обменных процессов в мозгу и повышению нервного напряжения, тревожности, серьёзным психоневрологическим расстройствам. Часто люди даже не догадываются, что причиной их угнетённого или раздражённого состояния, плохого самочувствия является нарушение обменных процессов на клеточном уровне вследствие потребления транс-жиров. Диетологи называют транс-жиры „бульдозером”, разрушающим наши клетки, вызывающим их мутации, ускоряющим старение. Избегайте транс-жиров!

Многочисленные исследования мировых клиник подтвердили, что регулярное потребление транс-жиров оказывает губительное влияние на организм, особенно детский и подростковый, который растёт и формируется. Следует читать этикетки, на которых указан состав продукта – это должно стать жизненной нормой. Если мы будем регулярно употреблять транс-жиры, рано или поздно организм даст сбой.

Как вывести транс-жиры из организма?

Клетки имеют способность обновляться и выводить вредные транс-жиры из организма. Исключите из рациона продукты, содержащие гидрогенизированные жиры, и увеличьте потребление полезных омега-3 жирных кислот, которые в больших количествах содержатся в льняном (58%) и тыквенном (1–15%) маслах, грецких орехах (40%). Если вы привыкли к подсолнечному и оливковому маслу, добавляйте в них масла, содержащие омега-3 жирные кислоты. Они также есть в морской рыбе, например, селёдке, скумбрии, лососе, тунце, в икре. Потребляя ежедневно пищу, содержащую не меньше чайной ложки этих масел, можно восстановить структуру клеточных мембран, улучшить работу организма и уменьшить риск различных заболеваний.

Чтобы удешевить производство, в шоколадные плитки вместо качественных какао-бобов добавляют пальмовый жир или отходы какао-бобов. Этот обман подслащивают сахаром. Качество шоколада (или конфет) можно определить по виду, запаху и вкусу. Понюхайте шоколад. Если он пахнет жиром, не ешьте. Потрите его. Если руки вымазываются, как пластилином, это не шоколад. Попробуйте настоящий шоколад , и вы запомните его неповторимый вкус.

  • Потребляйте соответствующее вашему возрасту количество жиров. Употребляйте полезные жиры: две трети рациона должны составлять ненасыщенные жиры, а максимум одну треть (а лучше меньше) – насыщенные.
  • Потребляйте больше растительных жиров, уменьшайте количество животных.
  • Избегайте гидрогенизированных и частично гидрогенизированных вредных жиров, заменителей жира.
  • Подавайте детям пример: не покупайте пищу в заведениях быстрого питания. („Если эта пища вредит моему здоровью, то почему её употребляют родители?”) Не поощряйте и не награждайте детей вредной пищей. („Если она вредная, почему её обещают в награду?”)
  • Чтобы уменьшить калорийность домашней выпечки, заменяйте жирные кремы фруктовыми пюре (из яблок, чернослива, тыквы и т. п.) и разведёнными водой пюре из сухофруктов (кураги, яблок , персиков).
  • Помните: полезная пища – залог вашего здоровья. Следите за рационом, придерживайтесь принципов здорового питания.

Что надо знать об источниках вредных транс-жиров?

Эти продукты содержат транс-жиры: маргарин, спрэд, майонезы и соусы на основе майонеза, кетчупы, фаст-фуд, картофель фри, чипсы.

В кондитерских изделиях (вафлях, крекерах, пончиках, печенье, тортах, конфетах, мороженом, шоколадной глазури) содержание вредных транс-жиров составляет от трети до половины общего количества жира. Богаты транс-жирами сухие концентраты супов, соусы, десерты, кремы, порошки для „забеливания” кофе , полуфабрикаты, хлеб, испечённый на маргарине.

Транс-жиры вредны и токсичны. Накапливаясь в организме, они приводят к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, повышают риск внезапной остановки сердца, сахарного диабета , ожирения, онкологических заболеваний, заболеваний печени, нервной системы. Употребление транс-жиров понижает количество тестостерона (мужского полового гормона), увеличивает вязкость крови, приводит к гормональным сбоям и нарушению обмена веществ.

ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ ЖИРОВ , превращение жидких масел в твердые жиры путем присоединения водорода к непредельным глицеридам. Все жировые вещества в химическом отношении представляют собою глицериды жирных кислот, т. е. сложные эфиры глицерина с упомянутыми кислотами. Разница между твердыми жирами и жидкими маслами заключается в том, что в составе первых преобладают глицериды насыщенных кислот с общей формулой С n Н 2 n O 2 (стеариновой С 18 Н 36 O 2 и пальмитиновой С 16 Н 32 O 2), в жидких же маслах преобладают глицериды ненасыщенных кислот с общими формулами C n Н 2 n-2 O 2 ,C n H 2 n-4 O 2 ,C n H 2n-6 O 2 и т. д. (олеиновой C 18 H 34 O 2 и др.). Так как с приростом населения и с развитием техники потребление твердых жиров сильно возросло и их уже не хватало для мыловарения, производства стеарина и т. п. и так как расширение культуры масличных растений является задачей, разрешимой скорее, чем задача более усиленного разведения скота, то понятно, что идея получения твердых жиров из жидких растительных масел путем гидрогенизации заинтересовала весьма многих выдающихся химиков. Эта идея была блестяще осуществлена французским химиком Сабатье (см. Гидрирование). Водород для гидрогенизации жиров получают или из водяного газа или электролитическим путем (см. Водород).

Гидрогенизацию растительных масел в заводском масштабе впервые осуществил в 1905 г. Норман на заводе Joseph Crossfield a. Sons в Варрингтоне. В Германии по патенту Нормана в 1908 году стал работать завод «Germania» в Эммерихе. В этом же году под руководством Вильбушевича была пущена гидрогенизационная установка на маслобойном заводе Персица в Н. Новгороде, расширенная в 1909 году до выпуска 50 т готового продукта в месяц. Появившиеся затем многочисленные видоизменения способов гидрогенизации жиров, по Уббелоде, сведены к трем типам: 1) катализатор суспендирован в масле, и водород пропускается через эту суспензию в виде мелких пузырьков (способ Нормана); 2) катализатор, распределенный на очень большой поверхности в атмосфере, насыщенной водородом, обливают маслом (способ Эрдмана); 3) катализатор находится в виде масляной суспензии, и эта суспензия в виде мельчайших капель проходит через атмосферу водорода. На большинстве заводов, в том числе и русских, работают таким образом, что молекулярный металлический Ni, осажденный на поверхности инфузорной земли, растирают в краскотерке с небольшим количеством масла; эту смесь помещают в автоклав, в котором находится подлежащее гидрированию масло, нагретое до определенной температуры (190-220°), и через автоклав пропускают струю водорода. Таким образом, производство распадается на два этапа: приготовление катализатора и собственно гидрогенизацию.

Приготовление катализатора . Исходным материалом является сернокислый никель NiSО 4 ·7Н 2 О. Его растворяют в воде до 14° Вè и к раствору прибавляют двойное количество мелко измолотой инфузорной земли; смесь помещают в обложенный свинцом чан и осаждают содой углекислый никель, образующийся по следующему уравнению:

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

Инфузорную землю с осажденным на ней углекислым никелем отфильтровывают при помощи фильтр-пресса, тщательно промывают водой до исчезновения реакции на серную кислоту, затем высушивают, прокаливают и образовавшуюся окись никеля восстанавливают в струе водорода в металлический никель:

NiCО 3 = NiO + СО 2 и NiO + Н 2 = Ni + Н 2 О .

Высушивание, прокаливание и восстановление производят в аппарате Вильбушевича (фиг. 1), представляющем собой цилиндрическую горизонтальную реторту В, медленно вращающуюся на роликах М.

Реторта окружена кожухом О; в пространстве между ретортой и кожухом помещены нефтяные форсунки Y, нагревающие реторту до 500°. Водород входит в реторту через трубу А; избыток водорода с образующимися при реакции парами воды выходит из реторты через пылеуловитель С, холодильник F, сосуды: G с H 2 SO 4 и с NaOH, и, наконец, через насос H водород снова поступает в реторту. Восстановление никеля в реторте Вильбушевича длится 8-12 ч., затем реторту охлаждают и, во избежание окисления никеля, которое иногда сопровождается взрывом, через реторту пропускают в течение 5 мин. струю углекислого газа. После этого катализатор хорошо сохраняется.

Подготовка масла для гидрогенизации . Для того чтобы процесс гидрогенизации жиров происходил быстро и совершенно, необходимо, чтобы подлежащее обработке масло было по возможности свободно как от механических примесей, так и от растворенных в нем белков, смолистых, слизистых и красящих веществ, а равно и свободных жирных кислот. Наиболее загрязненными являются льняное масло и масло рыжика (Camelina sativa), которые приходится очищать взбалтыванием с H 2 SО 4 (1 1 / 4 - 1 / 2 %) и NaOH (1,5-2% в 17° Вè); остальные масла обычно очищают инфузорной землей и различными глинами (флоридин, каолин).

Процесс гидрогенизации . Очищенное масло подогревают в котлах до 190-220° и переводят в автоклав; последний (фиг. 2) представляет собой вертикальный цилиндрический клепаный или сваренный железный котел с конусообразным днищем, снабженный кранами для наполнения и опоражнивания, лазом для чистки, манометром с предохранительным клапаном, термометром и трубами для притока водорода Н и для отвода его избытка H 1 .

Часто встречаются установки и из 2, 3 или 4 автоклавов. В этом случае не вошедший в реакцию в первом автоклаве водород поступает во 2-й автоклав, из 2-го - в 3-й, и т. д. Приводящая водород труба в автоклаве обычно разветвляется; ответвления снабжены рядом мелких отверстий, благодаря чему поступающий водород производит размешивание гидрируемого масла, и применение механической мешалки оказывается ненужным. После наполнения автоклава (по трубе А) подогретым маслом в него спускают приготовленный, как сказано выше, катализатор (насосы В 1 , В 2 , В 3 перекачивают массу из одного автоклава в другой) и начинают пропускать водород. Реакция гидрирования экзотермическая, и температура масла может подняться выше 300°, что, однако, устраняют (во избежание дегидрирования и разложения глицеридов), пропуская в окружающий автоклав кожух пар, нагретый до температуры 120-150°. Обычно автоклав делают в 1 метр диаметром и около 4,5 м высотой; масла набирают около 2000 кг, а катализатора (никель + инфузорная земля) около 30-35 кг, т. е. 1,5%, - следовательно, никеля около 0,5% по весу масла.

Продолжительность гидрирования и расход катализатора зависят от активности катализатора, от степени чистоты масла и степени насыщенности входящих в его состав жирных кислот. Активного катализатора достаточно 0,2% по весу масла. Чистое хлопковое и подсолнечное масла гидрируют в течение 2-2,5 ч.; для гидрирования льняного требуется 5-6 часов. Кроме того, продолжительность гидрирования зависит от степени насыщения, до которой желают довести масло. Если вести гидрирование до конца, то все ненасыщенные кислоты превратятся в стеариновую кислоту, но можно (например, для жиров, идущих для приготовления пищевых продуктов) производить гидрирование не полностью и получать жиры, близкие по своим свойствам к натуральным животным жирам. Степень гидрирования контролируется определением титра , т. е. температуры отверждения жирных кислот, выделенных из жира, и его йодного числа. По мере гидрирования титр повышается, а йодное число уменьшается. В приведенной таблице указаны данные гидрирования подсолнечного масла с начальным титром 17,6 и йодным числом 123, взятые из практики одного из русских заводов.

Подсолнечное масло, гидрированное до титра в 60°, делается хрупким, легко растирающимся в порошок. Жиры с титром до 35° имеют мазеподобную консистенцию, с титром до 45° - схожи с салом. Различные заводы выпускают гидрированные жиры под разнообразными названиями и различной консистенции. Так, например, немецкий завод в Эммерихе выпускает следующие продукты:

Из этих цифр видно, что тальгол по температуре плавления близок к животным пищевым жирам, а канделит пригоден для технических целей. Русские заводы также выпускают под различными наименованиями гидрированные жиры (салолин, саломас, хлопкожир), обладающие различными свойствами.

Что касается химических процессов, совершающихся при гидрировании, то, согласно последним исследованиям, они не так просты, как это предполагалось прежде: здесь происходит не только превращение непредельных кислот в стеариновую кислоту, но возникают и другие кислоты, например, изомеры олеиновой - элаидиновая и изоолеиновая кислоты; образуются они, вероятно, за счет кислот с большей непредельностью; происходят, по-видимому, и процессы, связанные с перемещением двойных связей.

Регенерация катализатора . По мере работы катализатор неизбежно «отравляется», теряет свою активность, и его приходится регенерировать. Особенно опасными для катализатора ядами являются: H 2 S, Cl, SО 2 , HCN, CS 2 , СО и белковые вещества. Указанные соединения могут попасть в гидрируемую среду в виде примесей к маслу и к водороду. При регенерации катализатора, после отфильтровывания на фильтр-прессе, его экстрагируют бензином в экстракторе Мерца с целью освобождения от масла; затем обезжиренный катализатор растворяют в H 2 SО 4 , нагретой паром до кипения; раствор NiSО 4 отфильтровывают, смешивают с новой порцией инфузорной земли и осаждают содой, как это было описано выше.

Расход водорода на гидрогенизацию жиров зависит от степени ненасыщенности жирных кислот, от титра, до которого желают довести жир, и от целесообразности приспособлений для смешивания водорода с маслом. Если J обозначает йодное число, т. е. % присоединяющегося йода, М - частичный вес жирной кислоты, m - количество атомов углерода и n - количество атомов водорода, то, приняв атомный вес йода за 127, получим, что

2m-n равно числу атомов йода, присоединяющихся по двойным связям. Отсюда, количество водорода

Рассчитывая по этим формулам, Барниц нашел, что для насыщения 100 кг кокосового масла требуется 1,5-2,5 м 3 водорода, для хлопкового 12-12,5 м 3 и для ворвани 12-15 м 3 .

Свойства гидрированных жиров . При гидрировании коэффициент омыления уменьшается незначительно, кислотность почти не изменяется (увеличивается при нагревании), показатель преломления понижается, удельный вес увеличивается, растворимость в растворителях (бензин , эфир, бензол) уменьшается. Запах, свойственный некоторым жирам, например, ворвани, при гидрировании исчезает, что объясняется легкой восстановляемостью клупанодоновой кислоты С 18 Н 28 O 2 с пятью двойными связями, присутствие которой обусловливает запах ворвани.

Против употребления гидрированных жиров в пищу ничего возразить нельзя, т. к. константы их приближаются к константам пищевых жиров: опасения, связанные с присутствием в них Ni, не имеют оснований: ряд исследований, произведенных над гидрогенизированными маслами, показал, что содержание Ni в них достигает 0,02-0,675 мг на 1 кг жира, тогда как в 1 кг овощей, при варке их в никелевой кастрюле, находится до 127,4 мг Ni. Хозяйственное значение гидрированных жиров очень велико. В Европе теперь насчитывается до 80 гидрогенизационных заводов, с производительностью до 1,5 млн. тонн (в СССР - 7 заводов). Далее в богатой животными жирами Америке имеется 15 заводов, с производительностью до 142000 т.

Способ Леша . Описанные способы гидрогенизации жиров обладают следующими существенными недостатками: 1) дороговизна приготовления, 2) длительность операций регенерации (фильтрование масла и т. д.), 3) прерывистость процесса, 4) гидролиз масла, вызываемый инфузорной землей. Все эти недостатки устраняются предложенным в 1923 г. и привлекшим к себе общее внимание способом Леша. В большом масштабе этот способ еще не применяется, но значительная установка уже имеется на заводе Loders & Nucoline Ltd. Silvertown, London, 2. Способ заключается в том, что масло непрерывным потоком проходит через ряд цилиндров, наполненных активированным никелем в виде стружек; навстречу движению масла идет ток водорода. Особенность способа заключается в активировании никелевых стружек. Последние помещаются в проволочных корзинах в цилиндры. Для активирования корзины вынимают из цилиндров и погружают в 5%-ный раствор Na 2 SО 4 , через который пропускают электрический ток (Ni - анод, раствор - катод). Происходит анодное окисление Ni, причем последний покрывается тонким слоем перекиси; последняя легко восстанавливается водородом при низкой температуре в очень активную поверхность металлического Ni. Гидрирование в аппарате Леша может производиться непрерывно в течение трех недель; регенерация катализатора требует двух суток.

Эта важная отрасль жироперерабатывающей промышленности получила в наше время широкое развитие в связи с тем, что для производства маргарина и кулинарных жиров, а также некоторых других технических продуктов требуются в основном твердые жиры. Растущая потребность в последних большей частью удовлетворяется путем применения отвержденных жидких жиров, получаемых путем гидрогенизации.

В промышленности для гидрогенизации применяют хлопковое, подсолнечное, соевое и другие растительные масла, в которых содержатся в виде глицеридов олеиновая, линолевая, линоленовая и другие ненасыщенные жирные кислоты и в небольших количествах насыщенные кислоты. Из жиров морских животных больше других гидрируют китовый жир, содержащий глицериды жирных кислот с четырьмя и пятью двойными связями. Отвержденный продукт гидрогенизации называют саломасом.

Подготовка жиров к гидрогенизации сводится к проведению рафинации для освобождения их от свободных жирных кислот и различных природных примесей, отрицательно влияющих на активность катализатора и нарушающих технологический режим гидрогенизации.

В качестве катализатора для ускорения процесса насыщения в промышленности применяют никелевые и медно-никелевые соли в виде высокодисперсных порошков, увеличивающих поверхность соприкосновения жира с водородом. Процесс насыщения жира водородом происходит при температуре 190-220 °С для получения пищевого саломаса. Сущность процесса отверждения жиров заключается в том, что глицериды ненасыщенных жирных кислот, входящие в состав жидких жиров, насыщаются водородом и переходят в твердые глицериды насыщенных кислот. Реакция протекает таким образом, что на каждую двойную связь присоединяется одна молекула водорода.

Характер реакции присоединения водорода в присутствии катализаторов обусловливает ее обратимость, т. е. наряду с процессом гидрогенизации может возникнуть обратный процесс - дегидрогенизация.

Реакция присоединения водорода протекает в гетерогенной среде, где реагирующие вещества находятся в трех агрегатных состояниях (жидкое - масло, твердое - катализатор и газообразное - водород). Насыщение идет в местах одновременного столкновения этих трех веществ. Реакция может идти в обратную сторону, если в местах контакта жира и катализатора не будет водорода. При таких условиях возникает дегидрогенизация.

Техническая гидрогенизация в своей основе является процессом селективным, так как скорость ее различна и зависит от числа двойных связей и их положения в глицеридах гидрируемоего жира. Происходит избирательное насыщение водородом радикалов наиболее ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в данном жире. В первую очередь гидрируются более ненасыщенные жирные кислоты по сравнению с менее ненасыщенными. Так, линолевая кислота, содержащая две двойные связи, гидрируется в олеиновую кислоту быстрее, нежели олеиновая кислота в насыщенную стеариновую. У линоленовой кислоты двойная связь в положении 15-16 гидрируется быстрее, чем в положении 12-13, а двойная связь 9-10 гидрируется наиболее медленно. У жиров морских животных и рыб в первую очередь насыщаются водородом ненасыщенные кислоты с четырьмя и пятью двойными связями без заметного образования насыщенных кислот. Пальмитиновая и стеариновая кислоты начинают образовываться лишь после того, как йодное число жира достигнет 84-85. Глицериды жирных кислот с большей молекулярной массой и одинаковой степенью ненасыщенности гидрируются медленнее, чем глицериды с меньшей молекулярной массой.

При гидрировании природных жиров существует интересная закономерность в очередности насыщения кислот в разнокислотных глицеридах. Например, в хлопковом масле полное замещение до тристеарина происходит только после насыщения глицеридов, содержащих пальмитиновую кислоту. Это указывает на то, что стеариновая кислота по сравнению с пальмитиновой и другими более низкомолекулярными кислотами уменьшает скорость насыщения олеиновой кислоты. Замедленный процесс гидрогенизации рапсового масла объясняется наряду с некоторыми другими причинами тормозящим влиянием высокомолекулярной эруковой кислоты на гидрирование линолевой кислоты, содержащейся в этом масле в виде разнокислотных глицеридов.

Селективность (изберательность) гидрогенизации жиров зависит от природы жира и условий проведения процесса. Абсолютной селективности при этом практически не наблюдается. Селективность гидрогенизации жиров при повышении температуры возрастает, что отражается на увеличении скорости насыщения глицеридов линолевой кислоты и уменьшении у глицеридов олеиновой кислоты.

Повышение давления при гидрогенизации сопровождается ускорением реакции пропорционально давлению водорода. С увеличением давления селективность гидрогенизации уменьшается и насыщение глицеридов линолевой кислоты увеличивается в меньшей степени, чем глицеридов олеиновой кислоты.

Повышение активности катализатора ускоряет реакцию гидрогенизации, но снижает ее селективность. Это прежде всего влияет на уменьшение скорости насыщения глицеридов линолевой кислоты и на возрастание скорости насыщения глицеридов олеиновой кислоты.

При большой интенсивности подачи водорода на катализатор, особенно под давлением, гидрогенизация идет со значительным отклонением от абсолютной селективности.

При гидрогенизации жиров наряду с процессом насыщения двойных связей одновременно происходит образование позиционных и геометрических изомеров ненасыщенных кислот как за счет элаидирования, так и за счет миграции двойных связей.

В основном миграция проходит со смещением двойных связей на одно место и в значительно меньшей мере на два места вправо или влево от их первоначального положения. Изомеризация жирноки-слотных радикалов в процессе гидрогенизации ведет к образованию изоолеиновых, изоэлаидиновых, сопряженных и несопряженных диеновых кислот цис-, транс-, транс-цис- и транс-трансконфигураций. Количество транскислот растет с увеличением температуры гидрогенизации, а сопряженных диеновых кислот - уменьшается. Чем выше температура гидрогенизации, тем больше образуется изоолеиновых кислот. Повышение же давления приводит к снижению накопления изоолеиновых кислот из-за подвода к поверхности катализатора большего количества водорода. По этой причине такой же эффект наблюдается и при увеличении интенсивности перемешивания компонентов реакции.

При гидрогенизации кроме основных процессов отверждения жира протекают и побочные реакции, обусловливающие некоторые производственные потери. Так, при термическом распаде жира могут образовываться свободные жирные кислоты, акролеин и кетоны. Акролеин легко реагирует с водой, образуя гидракриловый альдегид. При высокой температуре гидрирования последний, взаимодействуя с водой, дает ацетальдегид, формальдегид, муравьиную кислоту и метанол. Попадание влаги делает возможным гидролитическое расщепление жира с образованием свободных жирных кислот и глицерина. Примеси водорода, поступающего на гидрогенизацию, С0 2 и СО в присутствии катализатора восстанавливаются до метана и воды.

В процессе технической гидрогенизации вследствие присоединения водорода к ненасыщенным радикалам жирных кислот происходит некоторое увеличение массы жира на 0,05-0,20%. Однако общая величина потерь масла при рафинации и гидрогенизации перекрывает прирост массы от реакции присоединения водорода. В то же время при гидрогенизации жиров имеют место следующие потери: с летучими веществами, образующимися в результате термического и гидролитического расщепления жира; с водой, уходящей из жироловушек; с салфетками фильтр-прессов; при регенерации катализатора; механические.