Физико-химические процессы, протекающие при введении каолиновых глин в растительные масла Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Прокофьев Валерий Юрьевич, Разговоров Павел Борисович

Показан характер взаимодействий сопутствующих веществ растительных масел с поверхностью каолиновых глин , вводимых с целью сорбционной очистки сырья от примесей при получении экологически безопасных пищевых продуктов и биологически активных сред. Поясняется роль льюисовских и бренстедовских центров на частицах каолинита, активированного кислым и щелочным агентом, при формировании композиций типа «масло-сорбент».

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Прокофьев Валерий Юрьевич, Разговоров Павел Борисович

Текст научной работы на тему «Физико-химические процессы, протекающие при введении каолиновых глин в растительные масла»

Химия растительного сырья. 2010. №2. С. 159-164.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ВВЕДЕНИИ КАОЛИНОВЫХ ГЛИН В РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА

© В.Ю. Прокофьев, П.Б. Разговоров

Ивановский государственный химико-технологический университет, пр. Ф. Энгельса, 7, Иваново, 153000 (Россия) е-mail: razgovorov@isuct.ru

Показан характер взаимодействий сопутствующих веществ растительных масел с поверхностью каолиновых глин, вводимых с целью сорбционной очистки сырья от примесей при получении экологически безопасных пищевых продуктов и биологически активных сред. Поясняется роль льюисовских и бренстедовских центров на частицах каолинита, активированного кислым и щелочным агентом, при формировании композиций типа «масло-сорбент».

Ключевые слова: растительные масла, каолиновая глина, сопутствующие вещества, льюисовские центры, бренсте-довские центры.

С целью очистки растительных масел от сопутствующих веществ, затрудняющих переработку указанного сырья в продукты с высокой энергетической и питательной ценностью, используют природные алюмоси-ликатные сорбенты, в том числе каолиновые глины. Введение каолиновых глин в растительные масла, с химических позиций, представляется обоснованным шагом, поскольку на их поверхности (а именно базальных гранях и ребрах частиц) имеются как кислотные, так и основные поверхностные центры [1]. При последующем выделении таких глин из жидкой фазы может быть извлечен весьма широкий спектр соединений различной природы, обладающих той или иной степенью сродства к основному компоненту маслосодержащих сред - триглицеридам жирных кислот. Так, например, свободные жирные кислоты характеризуются тем, что включают протон гидроксильной группы и координационно-насыщенный карбонильный атом кислорода; в активную часть пероксидных соединений входит электронодонорный атом кислорода, а молекулы примесных фосфатидов имеют двойные связи при атоме кислорода и аминогруппы.

Известно [1], что для изменения сорбционных свойств каолинита в отношении сопутствующих веществ растительных масел, как правило, используют процесс активации кислотами. Более «мягкая» активация обеспечивается действием на сорбенты органических кислот, в частности, уксусной кислоты (УК) [2-4]; щелочную же активацию отдельно от кислотной обработки проводят редко.

Цель настоящей работы - попытка научно обосновать характер взаимодействий между различными примесными ингредиентами масла и каолиновой глиной, активированной агентами как кислого, так и щелочного характера.

Опыты проводили на образцах подсолнечного (к.ч. = 5,3 мг КОН/г) и льняного масел (к.ч. = 3,2 мг КОН/г), в которые при 70 °С вводили глину Веселовского месторождения (Донецкая обл., Украина). Физико-химические показатели растительных масел после их обработки сорбентом в течение 30 мин определяли по методикам [5]. Дифрактограммы отмученного образца глины снимали на приборе «ДРОН-3 М» (Си Ка -излучение, X = 1,54 А; напряжение на трубке 40 кВ, сила тока 20 мА, скорость сканирования 1 град./мин).

* Автор, с которым следует вести переписку.

Методом рК-спектроскопии на поверхности частиц природного сорбента обнаружены протонные кислотные центры по Бренстеду, апротонные кислотные центры по Льюису и основные протоноакцепторные центры. Бренстедовские центры (17 ммоль/г) образованы поверхностными гидроксильными группами вблизи атома алюминия, связанного с двумя кремнийкислородными тетраэдрами решетки каолинита. Льюисовские центры (и 10 ммоль/г) включают координационно-ненасыщенные атомы А1). Основные центры (13 ммоль/г) представляют поверхностные атомы кислорода с заполненной электронной оболочкой. Качественную идентификацию структуры активированных сорбентов осуществляли на основании данных инфракрасной спектроскопии [6], количественную оценку их поверхностных групп получали согласно [7].

Анализ дифрактограмм природного образца сорбента показал, что основным его компонентом является каолинит. Согласно данным инфракрасной спектроскопии, при активации каолиновой глины уксусной кислотой наблюдается слабо выраженное деалюминирование кристаллической структуры алюмосиликата и появление карбоксилатных групп, причем эти процессы характерны для концентрации УК выше 50 мас. %. На рК-спектрах глины, активированной указанным агентом, обнаружена группа кислотных центров в области 4. 6 (140 ммоль/г), тогда как основные центры - отсутствовали.

Это дает основания полагать, что при взаимодействии каолинита и УК сначала, при незначительных (в пределах нескольких процентов) концентрациях кислоты, превалирующим является взаимодействие ее гидроксильной группы с основными протоноакцепторными центрами на поверхности каолинита, что приводит к нейтрализации последних: