Дослідження розчинності натрієвих солей жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину, що містить етанол і гліцерин
УДК 665.12
І. П. ПЕТІК, наук. співроб., УкрНДІОЖ;
Ф. Ф. ГЛАДКИЙ, д-р техн. наук, проф., НТУ «ХПІ»;
П. Ф. ПЕТІК, канд. техн. наук, директор УкрНДІОЖ;
З. П. ФЕДЯКІНА, нач. відділу, УкрНДІОЖ;
А. П. БЄЛІНСЬКА, канд. техн. наук, ст. викл, НТУ «ХПІ»
В статті отримано інформацію про розчинність солей жирних кислот (мил) триацилгліцеринів ряду олій в основі нейтралізуючого розчину обґрунтованого компонентного складу. Встановлено кількісні залежності граничної розчинності мил цих олій в основі нейтралізуючого розчину від температури. Запропоновано використовувати концентровані соапстоки в нейтралізуючому розчині обґрунтованого складу як рідке туалетне мило.
Ключові слова: солі жирних кислот, мильно-лужний розчин, поверхневий натяг, розчинність, рідке мило
Вступ
Олійно-жирова галузь у нашій країні працює в умовах зростання вартості сировинних та енергетичних ресурсів. Сформовані ринкові умови практично виключають реалізацію нерафінованих олій і жирів, тому актуальною є розробка пропозицій по інтенсифікації процесів рафінації.
Постановка проблеми у загальному вигляді
Процес рафінації олій та жирів у мильно-лужному середовищі поширений в промисловості і вважається ефективним. Однак дана технологія має ряд недоліків. Один з них пов’язаний з обмеженням загальної швидкості процесу стадією коалесценції крапель рафінованої олії (жиру) на межі розподілу фаз. Практично на межі розподілу рафінованої олії (жиру) та мильно-лужним розчином утворюється шар емульсії, і це змушує знижувати подачу олії (жиру), а для усунення емульсійного шару переривати процес для видалення цього шару. Ще один недолік методу нейтралізації в мильно-лужному середовищі – утворення розбавлених соапстоків, які потребують подальшого концентрування шляхом випарювання під вакуумом. Соапстоками в жиропереробній промисловості називають відстої, що утворюються в результаті лужного рафінування рослинних олій та жирів. Вміст загального жиру в соапстоках при безперервному способі нейтралізації олій та жирів в мильно-лужному середовищі становить 10 % і більше; нейтральні триацилгліцерини зазвичай становлять там до 70 % від загального вмісту жиру в соапстоці, тобто вміст власне мила в соапстоці складає близько 3 %.
У зв’язку з викладеним вище, є актуальним вирішення питань щодо раціональних шляхів отримання високоякісного продукту – нейтралізованої олії (жиру), максимального заощадження ресурсної бази виробництва і отримання концентрованих соапстоків, що практично не містять нейтрального жиру, переробку яких буде значно полегшено.
В роботах [1, 2] встановлено кількісні залежності поверхневого натягу та густини зразків основи нейтралізуючого розчину від концентрації компонентів (води, етанолу і гліцерину), а також обґрунтовано оптимальний склад відносно поверхневого натягу та густини основи нейтралізуючого розчину для олій (жирів). Дані розробки дозволять підвищити ефективність нейтралізації олій в мильно-лужному середовищі, а саме підвищити концентрацію соапстоків і практично виключити вміст в них нейтрального жиру.
Розроблена основа нейтралізуючого розчину окрім води містить етанол і гліцерин, що робить її значно дорожчою за воду, яка традиційно використовується в даній технології. Виходячи з цього, виникає питання визначення шляхів застосування соапстоків після нейтралізації олій (жирів) в основі нейтралізуючого розчину.
Мета і задачі дослідження
Відповідно до вищенаведеного, метою дослідження є отримання інформації про розчинність солей жирних кислот (мил) триацілгліцеринів ряду олій в основі нейтралізуючого розчину обґрунтованого компонентного складу (вода : етанол : гліцерин у співвідношенні 30 : 30 : 40), а також визначення ступеню збільшення даної розчинності в порівнянні з контрольним розчинником, що використовується в сучасній технології нейтралізації олій та жирів, – води.
Для досягнення мети досліджень необхідно вирішення наступних завдань: визначення граничної розчинності солей жирних кислот триацілгліцеринів ряду олій в нейтралізуючому розчині обґрунтованого складу від температури розчинення; пропозиція використання соапстоків після нейтралізації олій та жирів в нейтралізуючому розчині обґрунтованого складу.
Результати досліджень
Солі жирних кислот (мила) отримано шляхом омилення зразків рафінованих соняшникової, пальмоядрової та кокосової олій гідроксидом натрію, виділення жирних кислот з суміші та їх подальшого омилення. Досліджено розчинність отриманих натрієвих солей жирних кислот в трикомпонентному нейтралізуючому розчині при різних температурах. Результати даних досліджень представлено на рис. 1.
Рис. 1 – Залежність граничної розчинності мил стеаринової (1), пальмітинової (2), міристинової (3), лауринової (4), олеїнової (5), лінолевої (6) і ліноленової (7) жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину від температури
Залежність розчинності мил окремих жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину від температури описуються рівняннями другого ступеня. Отримано рівняння регресії залежності граничної розчинності мил вищевказаних жирних кислот в діапазоні заданих температур при величині достовірності апроксимації R >0,9.
Аналізуючи графічні описи залежностей граничної розчинності мил стеаринової, пальмітинової, міристинової, лауринової, олеїнової, лінолевої і ліноленової жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину від температури, можна дійти висновку, що вирішальне значення в характері розчинності солей жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину мають молекулярна маса жирної кислоти та ступінь ненасиченості її молекули.
Результати досліджень граничної розчинності натрієвих солей (мил) жирних кислот окремих олій в основі нейтралізуючого розчину від температури розчинення показано на рис. 2.
Рис. 2 – Залежність граничної розчинності мил пальмового стеарину (1), пальмової (2), кокосової (3), пальмоядрової (4) олій, пальмового олеїну (5), соняшникової (6) і соєвої (7) олій в основі нейтралізуючого розчину від температури
Вирішальне значення в ступені розчинності натрієвих солей жирних кислот окремих олій в основі нейтралізуючого розчину мають будова і співвідношення жирних кислот, що входять до складу олій, а, отже, і температура плавлення олій.
Виходячи з результатів досліджень, гранична розчинність мил жирних кислот дослідженого ряду олій в основі нейтралізуючого розчину при температурі 60-70°С коливається в межах від 25 % (для пальмової олії) до 47 % (для соняшникової та соєвої олій), що перевищує таку в воді в 2,5 – 4,7 рази.
Залежність розчинності мил окремих олій в основі нейтралізуючого розчину від температури описуються рівняннями другого ступеня. Отримано рівняння регресії залежності граничної розчинності мил вищевказаних олій в діапазоні заданих температур при величині достовірності апроксимації R >0,9. На підставі результатів досліджень обґрунтовано рекомендації щодо розчинності натрієвих солей жирних кислот та їх сумішей в нейтралізуючому розчині, а саме: гранична розчинність солей означених жирних кислот та їх сумішей, що мають місце в означених оліях, в нейтралізуючому розчині при температурі 60–65 °С коливається в межах від 25 до 47 %; гранична розчинність мил жирних кислот в заданому діапазоні температур в основі нейтралізуючого розчину перевищує таку в воді в 2,5 – 4,7 разів; запропоновано використовувати концентровані соапстоки після нейтралізації олій та жирів в нейтралізуючому розчині обґрунтованого складу після подальшої обробки як рідке туалетне мило. Причому концентрація соапстоку в ньому (в перерахунку на жирні кислоти) має складати близько 20 % (згідно з вимогами нормативної документації на рідке мило).
Висновки
Використання основи нейралізуючого розчину розробленого компонентного складу дозволить підвищити ефективність нейтралізації олій в мильно-лужному середовищі, а саме збільшити концентрацію соапстоку.
Список літератури:
1. Петік І. П. Вплив компонентного складу основи нейтралізуючого розчину на його характеристики [Текст] / І.П. Петік, Ф. Ф. Гладкий, З.П. Федякіна, А. П. Бєлінська, Л. М. Філенко // Вісник Національного технічного університету «Харківського політехнічного інституту». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2011. – № 58. – С. 31-35.
2. Петік І. П. Склад основи нейтралізуючого розчину як фактор ефективності рафінації олій та жирів [Текст]/ І. П. Петік, Ф. Ф. Гладкий, З. П. Федякіна, А. П. Бєлінська // Технічні науки: стан, досягнення і перспективи розвитку м′ясної, олієжирової та молочної галузей [Текст]: матеріали Міжнародної наук.-техн. конф., 22-23 березня, 2012 р. / оргкомітет: А. І. Українець (голова). – Київ: НУХТ. – 2012. – с. 108.
3. Обработка экспериментальных данных [Электронный ресурс] / Б. Д. Агапьев, В. Н. Белов, Ф. П. Кесаманлы и др. – Санкт-Петербург : Изд-во СПбГТУ, 2001. – Режим доступа : http://users.kpi.kharkov.ua/fmp/biblio/ BOOK1/ ref.html. – Последний доступ : 2010. – Название с экрана.
Надійшла до редколегії 20.11.2012
УДК 665.12
Дослідження розчинності натрієвих солей жирних кислот в основі нейтралізуючого розчину, що містить етанол і гліцерин / І. П. Петік Ф. Ф. Гладкий П. Ф. Петік З. П. Федякіна А. П. Бєлінська // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. – Х: НТУ «ХПІ», – 2012. – № 66 (972). – С. 138-141. – Бібліогр.:3 назв.
В статье получена информация о растворимости солей жирных кислот (мыл) триацилглицеринив ряда масел в основе нейтрализующего раствора обоснованного компонентного состава. Установлены количественные зависимости предельной растворимости мыл данных масел в основе нейтрализующего раствора от температуры. Предложено использовать концентрированный соапсток в нейтрализующем растворе обоснованного состава как жидкое туалетное мыло.
Ключевые слова: соли жирных кислот, мыльно-щелочной раствор, поверхностное натяжение, растворимость, жидкое мыло
In the article information is obtained on the solubility of salts of fatty acids (soaps), triacylglycerol oils based on a number of neutralizing solution sound component composition. The quantitative dependence of the maximum solubility of these oils, soaps based on neutralizing the solution with temperature. Proposed to use a concentrated soap stock in a neutralizing solution of sound as liquid soap.
Keywords: salts of fatty acids, soap-alkaline solution, surface tension, solubility, liquid soap
Стаття опублікована у Віснику НТУ «ХПІ» в 2012 році.