РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ, МЕТОДИКИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Об'єкти дослідження та їх характеристика
У дослідженнях використано фуз (баковий відстій), гідрофуз (гідратаційний осад), кофос (фосфатидний концентрат), що утворюються при виробництві та рафінації рослинних олій на олійноекстракційних заводах, лецитинову та кефалінову фракції, що виділені з гідрофузу соняшникової олії, а також синтезовані поверхнево-активні речовини на основі ріпакової олії - катіонний жир та кофосу - фосфатидін. Ефективність цих ПАР оцінювали відносно загальновживаних традиційних нафтохімічних ПАР - емультал, нефтенол і нафтохім-3.
Фуз чи баковий відстій - осад, що утворюється у баках при зберіганні вичавлених рослинних олій. Він являє собою густу коричневу масу з запахом соняшникової олії з густиною 998 кг/м3, температурою замерзання мінус 8-10 оС і містить 51 % олії, 18 % фосфатидів, 31 % води.
Гідрофуз - відходи процесу рафінації, що утворюються при обробці, нагрітих до 45-55 оС, рослинних олій водяною парою. Вони являють собою стійку емульсію олії 22 % у воді 50 %, стабілізовану фосфатидами 28 %. За консистенцією гідрофуз мазеподібний продукт світло-коричневого кольору з запахом соняшникової олії, густиною 1100 кг/м3, температурою замерзання мінус 1-2 оС.
Кофос - висушений під вакуумом гідратаційний осад, до складу якого входять фосфатиди - 47 %, олія - 51 % та невелика кількість зв'язаної води - 2 %. Кофос - в'язкий продукт з густиною 1087 кг/м3 і температурою замерзання мінус 8 оС.
Для вивчення компонентного складу гідрофузу з нього вакуумною відгонкою відділяли воду (50 %), а екстракцією ацетоном за ГОСТ 11812-66 - рослинну олію (22 %). Виділений після висушування під вакуумом твердий залишок сіруватого кольору за смаковими якостями дещо нагадує горіхи, насправді ж має яскраво виражений запах і смак соняшникової олії. Встановлено, що до його складу входять лецитин, кефалін та домішки інших видів фосфатидів. Розділення лецитинової та кефалінової фракцій проводили з використанням органічних розчинників. Оскільки лецитинова фракція добре розчиняється у спиртах, лецитин екстрагували з суміші фосфатидів 95 %-вим етиловим спиртом при температурі 60-70 оС. При цьому кефалін залишався в осаді. Оскільки при нагріванні спирту екстрагується не лише лецитин, а й деяка частина інших фосфатидів, для більш повного їх вилучення, одержану спиртову місцелу охолоджували до кімнатної температури, а потім до мінус (5-10) оС. При цьому спостерігали додаткове відділення фосфатидів з лецитинової фракції. Її відфільтровували, а утворений осад приєднували до основної кефалінової фракції, який відразу висушували під вакуумом до сталої маси. Сумарний вміст кефалінової фракції становив 15 %.
Із спиртового розчину відгонкою етилового спирту з наступним висушуванням у вакуумі при температурі 55 оС виділили 13 % лецитинової фракції. Очищення фосфоліпідів проводили переосадженням ацетоном з 10 %-вих розчинів у хлороформі. Характеристика виділених лецитинової та кефалінової фракцій приведена у табл. 2.1. Співвідношення азоту і фосфору у них розраховували за сумарним вмістом насичених та ненасичених кислот, що містяться у фосфатидах соняшникової олії.
Таблиця 2.1
Характеристика лецитинової та кефалінової фракцій, виділених з
гідрофузу соняшникової олії
Назва фракціїБрутто
формулаВміст елементів, мас. %РозрахованоЗнайденоСНNРСНNРЛецитиноваC45 H87 NO9 P68,111,71,73,560,310,11,93,2КефаліноваС44 Н84 NO8 P67,210,81,83,958,19,42,03,0 За результатами елементного аналізу та ІЧ-спектроскопії встановлено, що, незалежно від виду рослинної олії, фуз, гідрофуз і кофос являють собою суміш тригліцеридів (1), води та фосфатидів (2):
де R1, R2, R3 - залишки кислот: пальмітинової (-C15H31), стеаринової (-C17H35), лінолевої (-C17H31), олеїнової (-C17H33); Х - коламін (-СН2СН2NH2),
холін (-СН2СН2N(ОН)(СH3)3), серин (-CH2CH(NH2)COOH),
інозит -С(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН).
Жир катіонактивний Р-1 - продукт оксиетилювання етилендіаміну з конденсацією його з кислотами соняшникової олії:
Утворений продукт являє собою мазеподібну масу коричневого кольору з густиною 970 кг/м3, температурою замерзання мінус 8 оС. При температурі 20 оС добре диспергується у вуглеводнях і слабо диспергується у воді.
Фосфатидін - продукт взаємодії жирних кислот фосфатидного концентрату з моноетаноламіном при температурі 90-110 оС:
Утворений продукт твердий, темно-коричневого кольору з температурою застигання 46 оС і густиною 925 кг/м3. Диспергується із значним розчиненням у рідких аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, легких нафтах, наф-
топродуктах, газоліні, газовому конденсаті, оливах.
Нефтенол НЗб (ТУ 2483-007-17197708-97) - складна суміш - 30 % (мас.), власне нефтенолу (солі алкілполіамінів і жирних кислот талової олії [77,78]:
R?NH2+(CH2)3)?n NH3+ ?R-COO-?n,
де R - C8-24, n=2-3, 11,5% полярного (суміш жирних спиртів С5-С8 - 5 % та 33%-го водного розчину хлориду кальцію - 6,5 %) і 52 % вуглеводневого розчинника з органобентонітовою глиною (6,5 %). Вуглеводневий розчин нефтенолу має густину 860 кг/м3 та температуру замерзання мінус 40 оС.
Алкілполіаміни утворюються шляхом приєднання до вищих амінів акрилонітрилу з наступним гідруванням алкіламінонітрилів. Алкілполіаміни являють собою прозорі, в'язкі рідини або кристалічні речовини білого кольору з запахом аміаку, температурою застигання 30 оС, температурою кипіння вище 300 оС, температурою спалаху вище 140 оС, густиною 850 кг/м3 при 60 оС; розчинні в спиртах, не розчинні у воді. Солі алкілполіамінів одержують взаємодією алкілполіамінів з таловою олією. Утворені солі є мастилоподібними речовинами темно-коричневого кольору з густиною 945 кг/м3. Добре розчиняються у вуглеводнях та утворюють в'язкі емульсії з водою.
Емультал (ТУ 6-14-1035-85) - складні