Применение концентратов жирных кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ

thermisches Verfahren. Dokt.-Ing./N.A. Schmid. - München, 2002. - 191 s.

2. Meier, J. Filtration und Stabilisierung. Praxishandbuch der Brauerei - Hamburg/J. Meier//Behr's Verlag. - 2000. - S. 43-46.

3. Russ, W. Kieselguhr sludge from the deep bed filtration of beverages as a source for silicon in the production of calcium silicate bricks/W. Russ, H. Mörtel, R. Meyer-Pittroff, A. Babeck// Journal of the European Ceramic Society. - 2006. - V. 26. - P. 25472559.

4. Meier, J. Moderne Filtration/J. Meier//Brauwelt. - 1993. - №. 20. -S. 856-862.

5. Flynn, P.T. Nutritional benefits of spent filter cake in agricultural applications/P.T. Flynn,//Adv. Filtr. Sep. Technol. - 2003. - V. 16. - P. 585-593.

6. Hagemann, S. Problemstoff kieselgur/S. Hagemann//Brauin-dustrie. - 1997. - №. 12. - S. 34-35.

7. Ru, W. Rechtliche Vorschriften fur Kieselgur/W. Ru, R. Meyer-Pittroff// Brauwelt. - 2001. - №. 9/10. - S. 343-346.

8. Hodenberg, G.W. Kieselgurentsorgung auf landwirtschaftliche Flachen/G.W. Hodenberg, K. Sulke, H. Rasp, M. Glauchau//Brauwelt.-1987. - №. 23. - S. 1046-1080.

9. Schildbach, R. Ein neues Bio-FilterKieselgur-Entsorgungssystem/R. Schildbach//Brauwelt. - 1988. - №. 50/51. - S. 2370-2378.

10. Penschke, A. Konservierung von Trebern und Kieselgurschlamm fur einen Einsatz in Ziegeln und Kalksandsteinen. Dokt.-Ing/A. Penschke. - Munchen. Techn. Univ. Munchen, Munchen, 1998. - 130 s.

11. Патент № 3128673 Германия, МПК C02F11/18; C05D3/02; C09K17/ 04; C02F11/18; C05D3/00; C09K17/ 02. Process and unit for the production of a sewage-sludge-based soil conditioner /Gustav R. - №19810720; заявл. 20.07.81; опубл. 18.03.82.

12. Патент № 2144520 Россия, МПК C04B28/04, C04B28/04, C04B22:08. Бетонная смесь/Б.С. Ли-сюк, В.С. Кононенко, Г.Н. Савилова, Н.Е. Кручинина, В. Ким. -№ 99111164; заявл. 02.06.99; опубл. 20.01.00.

13. Knirsch, M. Die Entsorgungssituation fur Brauereiabfalle in Deutschland/M. Knirsch, A. Penschke, R. Meyer-Pittroff//Brauwelt. -1997. - №. 33/34. - S. 1322-1326.

14. Removal of basic dye (methylene blue) from wastewaters utilizing beer brewery waste/W.-T. Tsai [et al.]//J. of Hazardous Materials. - 2008. - V. 154. - P. 73-78.

15. Патент № 6261604 США, МПК A01N 59/00. Soil amendment with insect control capabilities/G. R. Teufel. - № 08/163902; заявл. 06.12.93; опубл. 17.07.01.

16. Патент № 2223327 Россия, МПК A23K1/06. Способ кормления сельскохозяйственной птицы/А.Г. Сенке-вич, С.Г. Солодский.-№ 2004132763/13; заявл. 11.11.04; опубл. 10.08.06.

17. Руденко, Е.Ю. Влияние отработанного кизельгура на нефтезагряз-ненную черноземную почву/Е.Ю. Ру-денко//Экология урбанизированных территорий. - 2009. - № 4.-С. 79-83.

18. Sommer, G. Die nasse Aufbereitung der gebrauchten Kieselgur in der Brauerei/G. Sommer// Brauwelt. - 1988. - №. 17. - S. 666669.

19. Finis, P. Recycling von BrauereiFilterhilfsmittel - Tremonis-Verfahren bewahrt sich in NRW, Dusseldorf/ Dortmund/P. Finis, H. Galaske// Brauwelt. - 1988. - №. 49. - S. 23322336.

20. Maiwald, R. Neues Verfahren zur thermischen Regenerierung von Kieselgur, Freiberg (Sachsen)/R. Maiwald, K. Hebmulle, K. Bohm, F. Jurgen//Brauwelt. - 1999. -№ 44. - S. 2044-2051.

УДК [664.959.5:665.213]:61.185

Применение концентратов жирных кислот

из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве поверхностно-активных веществ

Б.Ф.Петров, канд. техн. наук, доцент Мурманский государственный технический университет

Жирные кислоты, выделенные из растительных масел или жиров животного происхождения, довольно часто находят применение в производстве поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения. Так, хозяйственное жидкое мыло для технических целей (техническое мыло) представляет собой продукт нейтрализации жирных кислот гидроксидом или карбонатом калия [1]. Производство солевой олифы основано на реакции нейтрализации жирных кислот гид-

Ключевые слова: жировые отходы; рыбообрабатывающие предприятия; низкосортные рыбные жиры; концентраты жирных кислот

Key words: fatty waste; the fish-processing enterprises; low-grade fish fats; concentrates of fat acids

роксидом кальция. Продукты реакции - кальциевые соли жирных кислот, представляющие собой пленко-

образующую основу, которую растворяют в уайт-спирите (или другом растворителе) с добавлением сиккатива [2].

Цель настоящего исследования -апробация в качестве источника жирных кислот для получения поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий и низкосортных рыбных жиров.

Жировые отходы представляют собой пенные продукты, образующие-

COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS

ся при флотационной очистке сточных вод рыбообрабатывающих предприятий и содержащие в среднем 50 % липидов, 45 % воды, остальная часть приходится на минеральные, азотистые вещества и мыла. Фракционный состав липидов в значительной части представлен свободными жирными кислотами, содержание которых варьирует от 28 до 58 %. Жирнокислотный состав липидов характеризуется высокой степенью ненасыщенности и включает: от 23 до 32 % насыщенных, от 35 до 38 % мононенасыщенных и от 30 до 41 % полиненасыщенных жирных кислот.

Наличие в жировых отходах большого количества гидролизованных липидов позволяет рекомендовать использовать их в качестве источника свободных жирных кислот для различных технических направлений (например, в производстве технического мыла, олифы, антиадгезионных и антифрикционных смазок, флотационных реагентов и т. д.). Такое использование жирных кислот, как правило, не требует их глубокой очистки от сопутствующих примесей (глицеридов, оксикислот и т.д.). В то же время, присутствие в кислотах значительного количества воды снижает их реакционную способность. Поэтому с целью удаления избытка воды жировые отходы нагревали до 90...95 °С, выдерживали при данной температуре от 30 до 40 мин и отделяли жировую фазу от водной. Полученный продукт представлял собой концентрат жирных кислот (КЖК) с содержанием воды от 15 до 20 % и кислотным числом от 115 до136 мг-КОН/г. При этом фракционный и жирнокислотный состав липидов менялся незначительно.

Низкосортный рыбный жир также может быть использован для получения жирных кислот. Однако липи-ды данного объекта в значительной степени представлены три- и дигли-церидами (в среднем 73 %), которые необходимо подвергать гидролизу с целью извлечения жирных кислот.

В ходе исследования низкосортный рыбный жир гидролизовали ферментативным способом с использованием панкреатической липазы, иммобилизованной на поливиниловом спирте, при соотношении жир:вода 1:0,5, температуре смеси 37 оС и рН 7,0. После гидролиза с целью удаления избытка воды водно-жировую смесь нагревали до температуры 90.95 оС, выдерживали при данной температуре 20 мин и отделяли жировую фазу от водной.

Гидролизованный рыбный жир представлял собой КЖК с содержанием воды не более 5 % и кислотным числом порядка 180 мгКОН/г. Фракционный состав липидов продукта в основном был представлен свободными жирными кислотами (72%) и диглицеридами (20%); жирнокислотный состав характеризовался высокой степенью ненасыщенности и включал 22 % насыщенных, 34 % мононенасыщенных и 44 % полиненасыщенных жирных кислот.

КЖК из жировых отходов и низкосортного рыбного жира апробировали в качестве основы для изготовления технического мыла и солевой олифы.

При изготовлении технического мыла КЖК нейтрализовали 20 %-ным раствором гидроксида калия при непрерывном перемешивании и температуре реакционной смеси 90.95 оС. Требуемое для нейтрализации количество гидроксида калия рассчитывали исходя из кислотного числа исходного сырья с учетом необходимого 1 %-ного избытка щелочи. Омыление считали законченным, если концентрация щелочи в реакционной смеси не превышала 0,10,2 %. Продолжительность процесса составила порядка 0,5 ч.

Готовый продукт содержал не менее 40 % омыленных жирных кислот (мыла), что отвечает требованиям к хозяйственному жидкому мылу для технических целей.

Опытное мыло было апробировано в производственной лаборатории АО Комбинат «Стройконструкция» (г. Мурманск) в качестве компонента антиадгезионной смазки блок-форм при изготовлении железобетонных изделий. Смазка представляла собой прямую эмульсию, состоящую из эмульсола ЭКС (смесь веретенного масла и синтетических жирных кислот), воды и мыла. Расход мыла для приготовления 1 т смазки составил 50 кг (5 %). Полученная эмульсия была однородной и стабильной; расслаивание композиции не наблюдалось.

Другим направлением использования КЖК рассматривалось получение солевой олифы. Расчет требуемого для нейтрализации жирных кислот красталлического гидроксида кальция (Х, (кг) производили по формуле [2]:

Х= (А^74тЧ000Ч,15)/(56^2Ч06),

где А - кислотное число исходного сырья, мгКОН/г; 74- относительная молекулярная масса гидроксида кальция; т - масса исходного сырья, взятого для нейтрализации, кг; 1000 - коэффициент пересчета килограммов исходного сырья в граммы;

1,15 - коэффициент, учитывающий необходимый 15 %-ный избыток гидроксида кальция; 56 - относительная молекулярная масса гидро-ксида калия; 2 - коэффициент, учитывающий эквивалентность количества гидроксида калия количеству гидроксида кальция в реакции нейтрализации; 106 - коэффициент пересчета миллиграммов гидроксида калия в килограммы.

Перед нейтрализацией КЖК медленно нагревали в термостойком стакане на песчаной бане до температуры 100.105 оС и выдерживали при данной температуре до полного обезвоживания, о чем свидетельствовало прекращение вспенивания реакционной среды. После этого в обезвоженные кислоты при непрерывном перемешивании небольшими порциями вносили гидроксид кальция в кристаллическом виде. Смесь выдерживали на бане при температуре реакционной среды 100.120 оС и непрерывном перемешивании до готовности продукта. Нейтрализацию считали законченной, если кислотное число реакционной смеси не превышало 24 мгКОН/г. Продолжительность процесса составила 5 ч.

Полученная в результате нейтрализации КЖК солевая основа представляла собой в основном смесь кальциевых мыла (37 %) и липидов (49 %).

Солевую основу, охлажденную до температуры 90.95 оС, растворяли в скипидаре в соотношении 65:35. Количество жидкого сиккатива, вводимого в олифу, составило 5 %.

Время высыхания полученного продукта при температуре 20±2оС и относительной влажности воздуха 65±5 % составило 24 ч, что отвечает требованию, предъявляемому к солевой олифе.

Таким образом, в ходе экспериментов удалось установить, что КЖК из жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий и низкосортного рыбного жира могут быть использованы для получения поверхностно-активных и пленкообразующих веществ технического назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. IV. - Л.: ВНИИЖ, 1975. - 544 с.

2. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. IV. - Л.: ВНИИЖ, 1981. - 295 с.