RU2105050C1 - Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat - Google Patents
Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105050C1 RU2105050C1 RU96112992A RU96112992A RU2105050C1 RU 2105050 C1 RU2105050 C1 RU 2105050C1 RU 96112992 A RU96112992 A RU 96112992A RU 96112992 A RU96112992 A RU 96112992A RU 2105050 C1 RU2105050 C1 RU 2105050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- palladium
- hydrogenation
- catalyst
- fat
- oil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fats And Perfumes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к масложировой промышленности, в частности к способу получения пищевого саломаса, предназначенного для изготовления маргариновой продукции. The invention relates to the oil industry, in particular to a method for producing edible salomas, intended for the manufacture of margarine products.
Известен ряд способов гидрирования растительных масел и жиров в присутствии катализаторов на основе переходных металлов (Mo, W, Rh, Ir, Ru, Os, Ti, Re, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Ga, Cd, In, Ge, Sn, Pb) [1]. Наибольшее распространение в промышленности получили никелевые и никель-медные катализаторы. Вместе с тем наиболее активным в гидрировании растительных масел из перечисленных выше металлов является палладий. Эффективность процесса (под понятием "эффективность" подразумеваются такие параметры процесса, как скорость гидрирования, селективность, степень образования нежелательных транс-изомеров, а также деструкция масла, приводящая к снижению потребительских свойств продукта) в присутствии палладиевых катализаторов в значительной мере определяется природой используемого носителя. В ряду исследованных носителей наименьшая скорость гидрирования растительных масел наблюдается при использовании палладиевых катализаторов на активном угле, наибольшая - для катализаторов на оксиде алюминия. A number of methods are known for hydrogenating vegetable oils and fats in the presence of transition metal catalysts (Mo, W, Rh, Ir, Ru, Os, Ti, Re, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Ga, Cd, In, Ge, Sn, Pb) [1]. The most widespread in industry are nickel and nickel-copper catalysts. However, palladium is the most active in the hydrogenation of vegetable oils from the above metals. Process efficiency (the term "efficiency" means process parameters such as hydrogenation rate, selectivity, the degree of formation of undesirable trans isomers, and also the degradation of oil, which leads to a decrease in the consumer properties of the product) in the presence of palladium catalysts is largely determined by the nature of the carrier used. Among the carriers studied, the lowest hydrogenation rate of vegetable oils is observed when using palladium catalysts on activated carbon, the highest - for catalysts based on alumina.
Известен способ получения пищевого саломаса гидрированием растительных масел в присутствии катализатора "палладий на оксиде алюминия", имеющего размер частиц 10 - 100 мкм при общей концентрации палладия в масле 0,001% [2]. Недостатками этого способа являются невысокая скорость реакции гидрирования и быстрая дезактивация катализатора, обусловленная блокировкой активных центров из-за адсорбции содержащихся в масле примесей натриевого мыла и полярных фосфатидов на гидрофильной поверхности оксида алюминия. A known method of producing edible salomas by hydrogenation of vegetable oils in the presence of a palladium on alumina catalyst having a particle size of 10-100 μm with a total concentration of palladium in oil of 0.001% [2]. The disadvantages of this method are the low speed of the hydrogenation reaction and the rapid deactivation of the catalyst due to the blocking of active centers due to the adsorption of impurities of sodium soap and polar phosphatides contained in the oil on the hydrophilic surface of aluminum oxide.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения саломасов (прототип), согласно которому растительные масла гидрируют при температуре 42 - 285oC, давление водорода 1 - 4 атм в присутствии катализаторов, содержащих от 0,5 до 5,0% палладия на активном угле с высокой удельной поверхностью при общей концентрации палладия в масле 0,0005 -0,02 мас.% [3].The closest in technical essence to the claimed is a method for producing salomas (prototype), according to which vegetable oils are hydrogenated at a temperature of 42 - 285 o C, a hydrogen pressure of 1 - 4 atm in the presence of catalysts containing from 0.5 to 5.0% palladium per activated carbon with a high specific surface at a total concentration of palladium in oil 0.0005 -0.02 wt.% [3].
Недостатками известного способа являются низкая скорость реакции гидрирования и повышенное содержание в продуктах гидрирования транс-изомеров. По этому способу для снижения содержания транс-изомеров авторы известного способа предлагают
а) проводить процесс гидрирования при низких температурах (40 - 80oC), что приводит к значительному увеличению продолжительности процесса и увеличению расхода катализатора;
б) проводить процесс при более высоких давлениях водорода (2 - 4 атм), что значительно усложняет технологию процесса;
в) модифицировать катализатор введением в его состав серебра (0,5 - 1,0%) и висмута (0,25 - 0,6%), что приводит к увеличению продолжительности процесса, а также к попаданию соединений висмута в пищевые продукты.The disadvantages of this method are the low hydrogenation reaction rate and the high content of trans isomers in the hydrogenation products. According to this method, to reduce the content of trans isomers, the authors of the known method propose
a) carry out the hydrogenation process at low temperatures (40 - 80 o C), which leads to a significant increase in the duration of the process and increase the consumption of catalyst;
b) carry out the process at higher hydrogen pressures (2 - 4 atm), which greatly complicates the process technology;
c) modify the catalyst by introducing silver (0.5 - 1.0%) and bismuth (0.25 - 0.6%) into its composition, which leads to an increase in the duration of the process, as well as to the ingress of bismuth compounds into food products.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса за счет улучшения качества получаемого саломаса, снижение энергозатрат и расхода катализатора. The objective of the invention is to increase the efficiency of the process by improving the quality of the resulting salomas, reducing energy and catalyst consumption.
Поставленная задача достигается тем, что процесс гидрирования растительных масел и жиров проводят в присутствии палладиевого катализатора, представляющего собой металлический палладий, нанесенный в количестве 0,1 - 4,0 мас. % на поверхность пор размером 2 - 20 нм. В применяемом катализаторе в качестве носителя используют углеродный материал с удельной поверхностью переходных пор 50 - 500 м2/г, объемом пор 0,2 - 1,7 см3/г, распределением пор по размерам, имеющим максимум в области 20 - 200 нм и дополнительный максимум в области 2 - 20 нм. Процесс гидрирования проводят при температуре от 80 до 200oC, давлении водорода от 1,0 до 2,0 атм и концентрации катализатора в пересчете на металлический палладий от 0,00015 до 0,0005% от массы масла.The problem is achieved in that the process of hydrogenation of vegetable oils and fats is carried out in the presence of a palladium catalyst, which is a metal palladium deposited in an amount of 0.1 to 4.0 wt. % on the surface of pores with a size of 2 - 20 nm. In the used catalyst, a carbon material with a specific surface of transition pores of 50-500 m 2 / g, pore volume of 0.2 - 1.7 cm 3 / g, pore size distribution having a maximum in the range of 20-200 nm and additional maximum in the region of 2 - 20 nm. The hydrogenation process is carried out at a temperature of from 80 to 200 o C, a hydrogen pressure of from 1.0 to 2.0 atm and a catalyst concentration in terms of metal palladium from 0.00015 to 0.0005% by weight of the oil.
Отличительными признаками по сравнению с известным способом получения саломасов являются
1) проведение процесса в присутствии палладиевого катализатора, представляющего собой металлический палладий, нанесенный в количестве 0,1 - 4,0 мас.% на поверхность пор размером 2 - 20 нм;
2) использование в качестве носителя пористого углеродного материала с удельной поверхностью переходных пор 50 - 500 м2/г, объемом пор 0,2 - 1,7 см3/г и распределением пор по размерам, имеющим максимум в области 20 - 200 нм и дополнительный максимум в области 2 - 20 нм;
3) проведение процесса гидрирования при концентрации катализатора в пересчете на металлический палладий от 0,00015 до 0,0005% от массы масла.Distinctive features in comparison with the known method for producing salomas are
1) the process in the presence of a palladium catalyst, which is a metal palladium deposited in an amount of 0.1 to 4.0 wt.% On the surface of the pores with a size of 2 to 20 nm;
2) the use of a porous carbon material as a carrier with a specific surface area of the transition pores of 50 - 500 m 2 / g, a pore volume of 0.2 - 1.7 cm 3 / g and a pore size distribution having a maximum in the region of 20 - 200 nm and additional maximum in the region of 2 - 20 nm;
3) the hydrogenation process at a catalyst concentration in terms of metal palladium from 0.00015 to 0.0005% by weight of the oil.
Выбор указанных параметров проведения процесса получения саломаса обусловлен особенностями одновременного протекания реакций гидрирования молекул масла, содержащих ди- и три-ненасыщенные жирные кислоты до соответствующих моно-ненасыщенных и насыщенных молекул, а также протекания реакций цис-транс изомеризации двойной C= C связи и ее миграции по молекуле жирнокислотного остатка. The selection of the indicated parameters for the process of obtaining salomas is due to the peculiarities of the simultaneous hydrogenation of oil molecules containing di- and tri-unsaturated fatty acids to the corresponding mono-unsaturated and saturated molecules, as well as the occurrence of cis-trans isomerization of the double C = C bond and its migration on the molecule of the fatty acid residue.
Указанные интервалы изменения параметров проведения процесса обеспечивают высокую скорость реакции и селективность образования мононенасыщенных продуктов, а также невысокое содержание транс-изомеров. The indicated intervals of the process parameters provide a high reaction rate and selectivity for the formation of monounsaturated products, as well as a low content of trans isomers.
Проведение процесса гидрирования в присутствии палладиевого катализатора, в котором металлический палладий нанесен на поверхность пор размером менее 2 нм, приводит к повышению содержания транс-изомеров и увеличению продолжительности процесса. Carrying out the hydrogenation process in the presence of a palladium catalyst, in which metallic palladium is deposited on the surface of pores with a size of less than 2 nm, leads to an increase in the content of trans isomers and an increase in the duration of the process.
Проведение процесса гидрирования в присутствии палладиевого катализатора на углеродном носителе с удельной поверхностью переходных пор менее 50 м2/г, объемом пор менее 0,2 см3/г, и не имеющем максимума в распределении пор по размерам в области 20 - 200 нм, приводит к снижению скорости гидрирования масла и повышению содержания транс-изомеров в саломасе.The hydrogenation process in the presence of a palladium catalyst on a carbon carrier with a specific surface area of transition pores of less than 50 m 2 / g, pore volume of less than 0.2 cm 3 / g, and not having a maximum in pore size distribution in the region of 20 - 200 nm, leads to reduce the rate of hydrogenation of oil and increase the content of trans isomers in salomas.
Увеличение концентрации катализатора в пересчете на металлический палладий более 0,0005% от массы масла приводит к увеличению расхода катализатора. Уменьшение концентрации катализатора менее 0,00015% от массы масла приводит к увеличению продолжительности процесса и снижению качества саломаса за счет протекания процессов деструкции молекул масла. An increase in catalyst concentration in terms of palladium metal more than 0.0005% by weight of the oil leads to an increase in catalyst consumption. A decrease in catalyst concentration of less than 0.00015% by weight of the oil leads to an increase in the duration of the process and a decrease in the quality of salomas due to the processes of destruction of oil molecules.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие осуществление процесса по предлагаемому способу. Below are examples illustrating the implementation of the process of the proposed method.
Пример 1. В реактор, снабженный барботером водорода, мешалкой и системой обогрева, загружают 100 г рафинированного подсолнечного масла (К. ч. 0,3 мг KOH/г, n
палладий в количестве 1,0 мас.% нанесен на поверхность пор размером 2 - 20 нм;
удельная поверхность переходных пор 500 м2/г;
объем пор 1,7 см3/г;
максимумы распределения пор по размерам 20 нм и 2 нм.Example 1. In a reactor equipped with a hydrogen bubbler, stirrer and heating system, load 100 g of refined sunflower oil (K. h. 0.3 mg KOH / g, n
palladium in an amount of 1.0 wt.% deposited on the surface of pores with a size of 2 to 20 nm;
specific surface of transition pores 500 m 2 / g;
pore volume 1.7 cm 3 / g;
maximum pore size distribution of 20 nm and 2 nm.
Концентрация катализатора в пересчете на металлический палладий составляет 3,2•10-4% от массы масла. Реактор закрывают, через барботер пропускают водород со скоростью 0,5 мл/мин и нагревают реактор. При достижении температуры 170oC поток водорода увеличивают до 2,0 л/мин и начинают отсчет времени реакции. Процесс гидрирования прекращают через 60 мин. Катализатор отделяют на фильтре при температуре 120oC и проводят анализ физико-химических показателей саломаса по стандартным методикам. Полученный саломас имеет температуру плавления 36,0oC, твердость 692 г/см, содержание транс-изомеров 48,2% и следующий жирнокислотный состав: C16:0 - 7,0%, C18:0 - 9,5%, C18:1 - 83,5%, C18:2 - 0,0%.The concentration of the catalyst in terms of metal palladium is 3.2 • 10 -4 % by weight of the oil. The reactor is closed, hydrogen is passed through a bubbler at a rate of 0.5 ml / min and the reactor is heated. When the temperature reaches 170 o C, the flow of hydrogen is increased to 2.0 l / min and the reaction time begins. The hydrogenation process is stopped after 60 minutes. The catalyst is separated on a filter at a temperature of 120 o C and analyze the physico-chemical characteristics of salomas according to standard methods. The resulting salomas has a melting point of 36.0 o C, hardness 692 g / cm, the content of trans isomers 48.2% and the following fatty acid composition: C 16: 0 - 7.0%, C 18: 0 - 9.5%, C 18: 1 - 83.5%; C 18: 2 - 0.0%.
Пример 2. Аналогичен примеру 1 с тем отличием, что загружают 0,15 г катализатора, имеющего следующие характеристики:
содержание палладия 0,10 мас.%;
удельная поверхность переходных пор 370 м2/г;
объем пор 0,6 см3/г;
максимумы распределения пор по размерам 50 нм и 10 нм.Example 2. Similar to example 1 with the difference that download 0.15 g of a catalyst having the following characteristics:
palladium content 0.10 wt.%;
specific surface of transition pores 370 m 2 / g;
pore volume 0.6 cm 3 / g;
maximum pore size distribution of 50 nm and 10 nm.
Концентрация катализатора в пересчете на металлический палладий составляет 1,5•10-4% от массы масла. Продолжительность процесса гидрирования составляет 90 мин. Полученный саломас имеет температуру плавления 38,0oC, твердость 700 г/см, содержание транс-изомеров 48,0% и следующий жирнокислотный состав: C16:0 - 7,5%, C18:0 - 7,5%, C18:1 - 77,8%, C18:2 - 6,9%.The concentration of the catalyst in terms of metal palladium is 1.5 • 10 -4 % by weight of the oil. The duration of the hydrogenation process is 90 minutes. The resulting salomas have a melting point of 38.0 o C, hardness of 700 g / cm, the content of trans isomers 48.0% and the following fatty acid composition: C 16: 0 - 7.5%, C 18: 0 - 7.5%, C 18: 1 - 77.8%; C 18: 2 - 6.9%.
Пример 3. Аналогичен примеру 1 с тем отличием, что загружают 0,0125 г катализатора, имеющего следующие характеристики:
содержание палладия 4,0 мас.%;
удельная поверхность переходных пор 50 м2/г;
объем пор 0,2 см3/г;
максимумы распределения пор по размерам 200 нм и 20 нм.Example 3. Similar to example 1 with the difference that they load 0.0125 g of catalyst having the following characteristics:
the palladium content of 4.0 wt.%;
specific surface of transition pores 50 m 2 / g;
pore volume 0.2 cm 3 / g;
the maximum pore size distribution of 200 nm and 20 nm.
Концентрация катализатора в пересчете на металлический палладий составляет 5,0•10-4% от массы масла. Продолжительность процесса гидрирования составляет 100 мин, температура - 150oC. Полученный саломас имеет температуру плавления 39,6oC, твердость 720 г/см, содержание транс-изомеров 48,0% и следующий жирнокислотный состав C16:0 - 7,2%, C18:0 - 11,8%, C18:1 - 81,0%, C18:2 - 0,0%.The concentration of the catalyst in terms of metal palladium is 5.0 • 10 -4 % by weight of the oil. The duration of the hydrogenation process is 100 min, the temperature is 150 o C. The resulting salomas have a melting point of 39.6 o C, hardness of 720 g / cm, the content of trans isomers 48.0% and the following fatty acid composition C 16: 0 - 7.2 %, C 18: 0 - 11.8%, C 18: 1 - 81.0%, C 18: 2 - 0.0%.
Селективность процесса гидрирования при глубине превращения ненасыщенных соединений 50% (отношение образующиеся C18:1/образующиеся C18:1 + C18:0) по предлагаемому способу пр. 1 - 3 составляла выше 96%. Содержание транс-изомеров в гидрированном подсолнечном масле, полученном по предлагаемому способу, составляет ≈ 48%, что соответствует уровню транс-изомеризации (47 - 55%) при гидрировании масла на никелевых катализаторах, обладающих умеренной транс-изомеризующей способностью.The selectivity of the hydrogenation process at a depth of conversion of unsaturated compounds of 50% (the ratio formed C 18: 1 / formed C 18: 1 + C 18: 0 ) by the proposed method, etc. 1-3 was higher than 96%. The content of trans isomers in hydrogenated sunflower oil obtained by the proposed method is ≈ 48%, which corresponds to the level of trans isomerization (47 - 55%) when hydrogenating oil on nickel catalysts with moderate trans isomerizing ability.
Полученные по предлагаемому способу саломасы по цвету, кислотному числу, содержанию влаги соответствуют требованиям ТУ 10-04-02-66-90 на саломас нерафинированный для маргариновой промышленности. Obtained by the proposed method, the salomas in color, acid number, moisture content meet the requirements of TU 10-04-02-66-90 for unrefined salomas for margarine industry.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать высококачественные саломасы для пищевых целей при низком расходе катализатора. Снижение энергозатрат в предлагаемом способе достигается за счет уменьшения продолжительности процесса гидрирования, существенного упрощения стадии отделения катализатора и последующей рафинации саломаса. Thus, the proposed method allows to obtain high-quality salomas for food purposes with a low consumption of catalyst. The reduction in energy consumption in the proposed method is achieved by reducing the duration of the hydrogenation process, significantly simplifying the stage of separation of the catalyst and subsequent refining of salomas.
Параметры проведения процесса получения саломасов гидрированием подсолнечного масла представлены в таблице. The parameters of the process of obtaining salomas by hydrogenation of sunflower oil are presented in the table.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112992A RU2105050C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112992A RU2105050C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2105050C1 true RU2105050C1 (en) | 1998-02-20 |
| RU96112992A RU96112992A (en) | 1998-09-20 |
Family
ID=20182520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96112992A RU2105050C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2105050C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260037C1 (en) * | 2004-07-14 | 2005-09-10 | Украинцев Валерий Борисович | Method for production of fat base via hydrogenation of vegetable oils in presence of palladium catalyst |
| RU2318868C1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-03-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method for hydrogenation of vegetable oil and distilled fatty acid |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448772C2 (en) * | 2006-12-18 | 2012-04-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Catalyst for processing vegetable oils and distilled fat acids and preparation method thereof |
-
1996
- 1996-06-21 RU RU96112992A patent/RU2105050C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. J.Am. Oil Chemists. Soc. Vol.56, p.36, 1979г. 2. * |
| 3. J. Am. Oil Chemists. Soc. Vol. 37, N 1 - 6, p.11 - 14, 1960. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260037C1 (en) * | 2004-07-14 | 2005-09-10 | Украинцев Валерий Борисович | Method for production of fat base via hydrogenation of vegetable oils in presence of palladium catalyst |
| RU2318868C1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-03-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method for hydrogenation of vegetable oil and distilled fatty acid |
| RU2456339C2 (en) * | 2006-12-18 | 2012-07-20 | ОАО "Нэфис Косметикс" | Method of hydrogenating plant oil and distilled fatty acids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gray et al. | Hydrogenation catalysts—Their effect on selectivity | |
| Koritala et al. | Selective hydrogenation of soybean oil. II. Copper‐chromium catalysts | |
| US4584139A (en) | Hydrogenation of long chain olefinic oils with Raney catalyst | |
| EP0021528B1 (en) | Process for the selective hydrogenation of triglyceride oils and products so obtained | |
| EP0429995A2 (en) | Process for hydrogenation of oils | |
| CN104096559A (en) | Multiwalled carbon nanotube (MCNTs)-supported platinum grease hydrogenation catalyst | |
| RU2105050C1 (en) | Method for production of hydrogenated fat by liquid phase hydrogenation of vegetable oil and fat | |
| US5223470A (en) | Sulfur-promoted nickel catalyst and preparation thereof | |
| RU2412237C2 (en) | Method of hydrogenating unsaturated triglycerides | |
| Hsu et al. | Heterogeneous catalytic hydrogenation of canola oil using palladium | |
| EP0021527B1 (en) | Process for the selective hydrogenation of triglyceride oils with a metallic catalyst in the presence of a diamine | |
| US4228088A (en) | Selective hydrogenation | |
| US3687989A (en) | Process for the selective hydrogenation of fats and fatty acids | |
| US5861521A (en) | Process for the hydrogenation of esters of unsaturated fatty acids | |
| US3123574A (en) | Hydrogenation of cottonseed and soybean oils foe shortening stock | |
| Mukherjee et al. | Stationary catalysts for the continuous hydrogenation of fats | |
| RU2260037C1 (en) | Method for production of fat base via hydrogenation of vegetable oils in presence of palladium catalyst | |
| US2302994A (en) | Method of continuously hydrofining fatty acid esters | |
| EP0063427B1 (en) | Process for the selective hydrogenation of fatty acid derivatives and selectively hydrogenated fatty acid derivatives | |
| JPH09506132A (en) | Transesterification method of triglyceride | |
| RU2161064C1 (en) | Method of carrying out triple-phase catalytic processes | |
| Hastert | Hydrogenation: Proceedings of an AOCS colloquium | |
| SU1694638A1 (en) | Method for obtaining hydrogenerated fat | |
| RU2318868C1 (en) | Method for hydrogenation of vegetable oil and distilled fatty acid | |
| JP2640263B2 (en) | Edible fats and oils partially dehydrogenated and their production |