1.2 Исходные масла для производства биодизеля

1. 2 Исходные масла для производства биодизеля

Основным сырьем для производства биодизельного топлива являются растительные масла, извлеченные из масличных растений. Стоимость этих материалов в настоящее время составляет около 70% от общей стоимости производства (Behzadi и Farid, 2007); это означает, что наиболее подходящие растительные масла являются те, которые получены из зерновых культур с высокой производительностью в расчете на гектар (табл. 1) или масла с низкой стоимостью (отработанные масла) (Fairless, 2007). Для получения биодизельного топлива нет необходимости полностью очищать масло. В результате можно избежать несколько этапов процесса переработки пищевых масел (например, дезодорация, отбеливание и т. д. ). Необходимо только обработка нейтрализации в случае щелочного каталитического процесса, или гидратация в случае ферментативного преобразования (Ватанабе и др. др.., 2002). [2]

 

         Таблица 1 -  Выход масла (л/м²) из масличных видов (Fairless, 2007)[2]

Вид культур	Выход (л/м2)
Пальма	0, 24
Ятрофа	0, 13
Рапс	0, 11
Подсолнечник	0, 069
Соя	0, 040

 

Жиры и масла можно охарактеризовать в соответствии с их физическими (плотность, вязкость, температура плавления, показатель преломления и т. д. ) или химическими свойствами (кислотность, йодный индекс, перекись индекс, индекс омыления и т. д. ). Эти параметры влияют на качество биодизеля. Например, йодный индекс зависит от сорта ненасыщенного масла. В общем, биодизель производится из ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в маловязких маслах. Жирные кислоты проявляют точку помутнения (т. е. температура, при которой топливо мутнеет из-за затвердевания) и точку текучести (т. е. температура, при которой топливо прекращает течь). Эти два параметра  делают биодизель более подходящим для холодных погодных условий. Тем не менее, он склонен к окислению, обладает меньшим цетановым числом (характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения)) и низкой теплотой сгорания. Биодизель, изготовленный из масла с высоким  содержанием длинных цепочек жирных кислот, имеет более высокие цетановое число и теплоту сгорания, а также низкие точки помутнения и  застывания, а также большую вязкость (Knothe, 2005). Это означает, что жирные кислоты влияют на качество биодизеля (Demirbas, 2008). В таблице 2 указаны жирные кислоты для ряда сырья, используемого в производстве биодизеля.

 

Таблица 2 - Содержание жирных кислот (% моль) растительных масел для производства биодизеля (Akoh et al., 2007)[2]

Масло	С16: 0	С16: 1	С18: 0	С18: 1	С18: 2	С18: 3	С20: 0	С20: 1	Др.	Cоотношение SFAа/UFAb
Миндальное	6, 5	0, 5	1, 4	70, 7	20, 0				0, 9	7, 9/91, 2
Огуречник	12, 9	0, 2	4, 3	19, 1	39, 0	18, 7	0, 3	3, 5	2, 0	17, 5/82, 5
Кукурузное	11, 7		1, 9	25, 2	60, 5	0, 5	0, 2			13, 8/86, 2
Хлопковое	28, 3		0, 9	13, 3	57, 5					29, 2/70, 8
Ятрофа	16, 4	1, 0	6, 2	37, 0	39, 2		0, 2			22, 8/77, 2
Оливковое	11, 8	1, 5	2, 7	74, 1	8, 5	0, 7	0, 4	0, 3		14, 9/85, 1
Пальмовое	42, 6	0, 3	4, 4	40, 5	10, 1	0, 2			1, 9	47/51, 1
Рапсовое	3, 5		0, 9	64, 4	22, 3	8, 2			0, 7	4, 4/94, 9
Соевое	11, 4		4, 4	20, 8	53, 8	9, 3	0, 3			16, 1/83, 9
Подсолнечное	7, 1		4, 7	25, 5	62, 4		0, 3			12, 1/87, 9

^a SFA: сумма насыщенных жирных кислот.

^b UFA: сумма ненасыщенных жирных кислот.

 

 

1. 3 Переэтерификация жиров

    Переэтерификация жиров представляет собой процесс, при котором происходит перегруппировка жирных кислот внутри молекул и между молекулами глицеридов одного жира или смесей различных жиров. [4]

 

1. 3. 1 Физико-химические основы переэтерификации жиров

Различают межмолекулярную и внутримолекулярную переэтерификацию. Межмолекулярная переэтерификация заключается в обмене радикалами жирных кислот между разными молекулами глицеридов.

В общем виде эта реакция может быть изображена следующим уравнением:

 

Как видно из уравнения, радикал жирной кислоты Ri первой молекулы триглицерида поменялся местом с радикалом жирной кислоты R5 второй молекулы. В результате реакции образовались новые две молекулы глицеридов с другим жирнокислотным составом.

Внутримолекулярная переэтерификация заключается в том, что радикалы жирных кислот меняются местами в составе одной и той же молекулы.  

 

На практике одновременно протекают межмолекулярная и вну­тримолекулярная переэтерификации. Так как многие физико-химические показатели глицеридов зависят от состава и расположения жирных кислот в молекуле, то в результате переэтерификации одного жира или смеси жиров  различного состава можно получить продукт, обладающий новыми свойствами, отличающимися от свойств исходных жиров. Например, смесь 40% говяжьего жира и 60% подсолнечного масла имеет температуру плавления 40—41°С. При медленном охлаждении она расслаивается с выделением высокоплавкой фракции. После переэтерификации эта смесь превращается в однородный нерасслаивающийся пластичный жир с тем­пературой плавления 32—33°С.

Таким образом, процесс переэтерификации существенно отличается от простого механического смешения различных жиров. При смешении состав отдельных глицеридов жиров остается неизменным, а при переэтерификации глицеридный состав жира изменяется благодаря внутри- и межмолекулярному перемещению жирных кислот.

Необходимо подчеркнуть, что в отличие от гидрогенизации, при которой твердые пластичные жиры получаются за счет изменения жирнокислотного состава гидрируемых жиров, при переэтерификации кислотный состав исходных жиров полностью сохраняется.

В результате переэтерификации жирные кислоты распределяются в молекулах глицеридов более или менее равномерно. Поэтому технологические характеристики переэтерифицированных жиров зависят только от их кислотного состава.

В застывшем состоянии переэтерифицированные жиры имеют мелкокристаллическую структуру и однородную пластичную консистенцию [3, 4].

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: