Способ получения адсорбента для очистки глицеридных масел

 

Изобретение относится сорбентов и может быть использовано для очистки глицеридных масел. Аморфную двуокись кремния обрабатывают борной кислотой, термообрабатывают при 400 - 700^oC и промывают горячей водой. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к получению адсорбентов для очистки жиров и масле и может быть использовано в масложировой промышленности.

Известен способ получения адсорбентов отбеливающих глин, предназначенных для удаления окрашенных соединений и фосфолипидов из масел и жиров, путем активации природных бентонитовых глин алюмосиликатов - последовательной обработкой вначале кислотой, а затем термической обработкой при температуре около 200^oC. (Арутюнян Н.С. и др. Технология переработки жиров. -М. Агропромиздат, 1985, с. 68-79). Отбеливающие глины, обычно используемые в промышленности для очистки масел и жиров, имеют ряд недостатков. Нарушение режима отбеливания, например, увеличение времени контакта адсорбента и масла, превышение количества адсорбента сверх обычно используемых 5% по отношению к количеству очищаемого масла; либо осуществление режима отбеливания в динамическом режиме, т.е. при пропускании масла через неподвижный слой адсорбента, может привести к окислению масла и, в связи с этим, приспособлению маслом землистого привкуса. Кроме того, использование отбеливающие глины не регенерируются, выбрасываются, при этом отработанные отбеливающие глины способны спонтанно самовозгораться.

В качестве прототипа выбран способ получения адсорбирующего материала для адсорбционной очистки жиров и масел, описанный в патенте США N 4877765 г, 1989 г. Способ заключается в следующем.

Аморфную двуокись кремния (в качестве нее используют силикагель, осажденную SiO₂, или смесь SiO₂ и Al₂O₃) с уд. поверхностью 200 м²/г обрабатывают кислотой (серной, фосфорной, соляной, толуолсульфоновой или трифторуксусной) или кислой солью MgSO₄ или AlCl₃ в течение 0,5 20 ч при непрерывном перемешивании. Затем кислотно-обработанную аморфную двуокись кремния отфильтровывают и высушивают. Полученная кислотно-обработанная SiO₂ содержит от 3 до 10 мас. наиболее предпочтительно 5 мас. свободной кислоты в пересчете на сухой аморфной SiO₂.

К недостаткам адсорбента относятся: наличие в аморфной SiO₂ свободной кислоты, которая имеет тенденцию переходить в масло, как, например, фосфорная кислота, что может быть нежелательным в определенных случаях. Кроме того, кислотно-обработанная аморфная двуокись кремния, также как и отбеливающие глины, способна окислять масло. При этом адсорбент, получаемый по прототипу, является нерегенерируемым.

Изобретение направлено на создание регенерируемого адсорбента для очистки масел, не содержащего в своем составе свободной кислоты, с пониженной способностью к окислению масел.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения адсорбента на основе аморфной двуокиси кремния, включающем обработку аморфной двуокиси кремния неорганической кислотой и последующую термическую обработку согласно которому аморфную мезо- и макропористую двуокись кремния обрабатывают борной кислотой, и кислотно-обработанный адсорбент подвергают термообработке при температуре 400 700^oC в течение от 1 до 14 ч.

Кислотно-обработанный адсорбент после термической обработки многократно промывают водой.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец аморфной двуокиси кремния (силикагель, ксерогель, аэросил) с удельной поверхностью 200 900м²/г измельчают до размера частиц, при котором фильтрующая способность адсорбента остается приемлемой (0,05 0,1 мм) и пропитывают при перемешивании раствором борной кислоты при соотношении Т Ж 1 0,5 ^oC 2. Концентрация борной кислоты может изменяться в широких пределах от 3% до 28,7% (насыщенный раствор H₃BO₃ при 100^oC). Затем взвесь высушивают при нагревании до воздушно-сухого состояния. Высушенный адсорбент подвергают термообработке при температуре 400 700^oC в течение от 1 до 14 ч. Наконец, термически обработанный адсорбент многократно промывают избытком горячей воды для удаления избыточного количества H₃BO₃. После чего адсорбент высушивают и используют для адсорбиционной очистки глицеридных масел.

В составе адсорбента, получаемого заявляемым способом, присутствует от 0,05 до 3 мас. B₂O₃. Концентрация борной кислоты (B₂O₃) в готовом адсорбенте определяется, в первую очередь, режимом температурной обработки, зависит от кратности промывки горячей водой, и, наконец, от концентрации раствора, которым пропитывают аморфную двуокись кремния.

Отношение двуокиси кремния к раствору борной кислоты (Т Ж), равное 1 0,5 ^oC 2, определяется концентрацией борной кислоты в пропитывающем растворе, а также временем, необходимым для высушивания пропитанного адсорбента доя воздушно-сухого состояния. Высушивание двуокиси кремния, обработанной более чем двумя объемами раствора борной кислоты требует значительных затрат энергии и времени. А в случае использования концентрированных растворов H₃BO₃ это связано также с перерасходом борной кислоты. В свою очередь, для равномерной пропитки двуокиси кремния необходимо не менее 0,5 объемов раствора H₃BO₃.

По способности удерживаться на двуокиси кремния борная кислота сравнима с фосфорной и способна переходить в масло. Дополнительная термическая обработка кислотно-обработанного адсорбента предназначена для "закрепления" H₃BO₃ в матрице двуокиси кремния. Температурный интервал термообработки 400 700^oC определяется свойствами системы "высокодисперсный SiO₂ B₂O₃". При температуре ниже 400^oC нет заметного растворения B₂O₃ в двуокиси кремния. При температуре выше 700^oC происходит сплавление двуокиси кремния с B₂O₃ с уменьшением пористой поверхности системы. Опытным путем показано, что процесс термообработки целесообразно проводить в течение 1 14 ч. Прокаливание менее 1 ч нецелесообразно из-за низкой скорости растворения B₂O₃ в поверхностном слое двуокиси кремния, свыше 14 ч из-за энергетических расходов.

Последующая многократная промывка термически обработанного адсорбента предназначена для удаления избытка нерастворенной в матрице борной кислоты.

С подготовленного таким образом адсорбента не происходит переход борной кислоты в очищаемое масло, что подтверждается результатами анализа очищенного масла.

В качестве силикатной матрицы предпочтительно использовать мезо- и макропористую аморфную двуокись кремния, поскольку наличие пор большого диаметра обеспечивает доступ фосфолипидов и молекул красящих веществ к поверхности адсорбента и определяет отбеливающую способность адсорбента и способность удалять фосфолипиды.

В сравнении с адсорбентом, полученным по прототипу, заявляемый адсорбент не содержит в своем составе свободной кислоты, остается эффективным в удалении окрашенных примесей и фосфолипидов. Кроме того, заявляемый адсорбент обеспечивает более полное удаление окисленных компонентов масла.

Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами реализации изобретения.

Пример 1. Получение адсорбента.

Образец силикагеля КСК (уд. поверхность 350 м²/г) массой 100 г измельчают до размера частиц 0,05 0,1 мм и пропитывают при перемешивании 200 мл горячего раствора борной кислоты с концентрацией 25% Затем взвесь высушивают при температуре 100.130^oC до воздушно-сухого состояния. Воздушно-сухой образец прокаливают при температуре 700^oC в течение 14 ч, охлаждают и многократно промывают горячей дистиллированной водой для удаления избыточного количества H₃BO₃. Промытый адсорбент высушивают при температуре 100.130^oC.

Содержание H₃BO₃ в конечном продукте составляет Пример 2. Получение адсорбента.

100 г силикагеля КСК обрабатывают 50 мл 3%-ной борной кислоты. Затем взвесь сушат, прокаливают при 400^oC в течение 1 ч, промывают и сушат, как в пр. 1.

Содержание H₃BO₃ в конечном продукте составляет Условия обработки различных образцов двуокиси кремния приведены в табл. 1.

Пример 8. Использование адсорбента для очистки подсолнечного масла.

В адсорбционную колонку с площадью сечения 0,5 см², снабженную нагревательной рубашкой и имеющую на дне сетку, загружают 4 г адсорбента, полученного по пр. 1 и нагревают до 60^oC. Неочищенное подсолнечное масло подают с помощью плунжерного насоса сверху в колонку со скоростью 0,2 мл/мин. Очищенное масло, прошедшее через слой адсорбента собирают по фракциям в приемники. В каждой фракции пропущенного через адсорбент масла определяют оптическую плотность при длине 364 нм, кислотное и перекисные числа по стандартной методике (Тютюнников Б.Н. Химия жиров.-М. Пищевая промышленность, 1966, с. 439,462).

Отработанный адсорбент регенерируют, для чего адсорбент сначала промывают гексаном (при отношении Т Ж 1 3), затем спиртом (Т Ж 1 5), далее смесью спирта и горячей воды (1 1) и окончательно промывают горячей водой. Промытый адсорбент сушат при 200^oC в течение 2 ч. Затем повторно используют для очистки подсолнечного масла.

Результаты испытаний адсорбентов для очистки масла приведены в табл. 2.

Формула изобретения

1. Способ получения адсорбента для очистки глицеридных масел на основе аморфной двуокиси кремния, включающий обработку аморфной двуокиси кремния неорганической кислотой, отличающийся тем, что обработку ведут борной кислотой, после чего продукт термообрабатывают при 400 700^oC и промывают водой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аморфной двуокиси кремния используют силикагель, ксерогель, аэросил с мезо- и макропористой структурой.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что термообработку ведут в течение 1 14 ч.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что продукт промывают горячей водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2