Způsob hydrogenace nenasycených mastných kyselin a jejich glyceridů

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A ONEVY(54) Způsob hydrogenace nenasycených mastných kyselín a .jejich glyceoidůvynález spadá do oboru potravinářakého průmyslu a řeší problém hydrogenace nenasy cených mastných kyselín vázaných v rostlin-rných olejích a živočišných tucích, resp. volných nenasycených mastných kyselín. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se nenasycené mastné kyseliny a Jejich glycerírdy hydrogenuji v rozsahu teplot 80-240 °c a tlaku 1,o 13.1 o 5-2,7.1 o 5 Pa za přítomnoati katalyzátoru o celkovémobsahu 10-85 95 hmot. niklu, z čehož 40 až 99 činí podíl vyredukovaného, niklu re formě kovu, a který dále obsahuje 0,05 až 6,7 96 hmot. vázaného horu. Množství použitého katalyzátoru se pohybuje v rozmezí (5,01 až2 hmot. aktívního kovu, vztaženo na zpracovávanou surovínu. Řešení se uplatní v potravínářském průmyslu při. přípravě olejů vhodných pro výrobu salátových olejů, majonéz, pokrmových tuků, diatnkü, atd., nebo při totálni hydrogenaci rastlinných ole,jů pro technické účely.Vynalez se týká způsobu hydrogenace nenosycených mastných kyselín a jejich glyceridů na odpovídající částečně nebo úplně nasycené sloučeniny.Hydrogenace nenasycenychmastných kyselín vázanych v rastlinných olejích a živočíšnych tucích, resp. volných nenasyoenýoh mastných kyselín představuje jeden z nejdůležítějších procesů potravinárskeho průmyslu. V současné době se celosvětově hydrogenuje více než 4.106 tun olejů a tukü pro další zpracování na potravinářské nebo technické produkty. Tato skutečnost i snahe o meximální využití všech zdrojů potravin nuti výrobce k dokonalejšímu technologickémuzvlâdnutí hydrogenace, kdy kromě dosahování požadovaného optimálního eko.nomického efektu je kladen požadavek též na její selektivní průběh.Vzhledem k bodu varu zpracovávaných materiálů je proces hydrogenace prováděn V kapalné fázi při zvýšené toplotě a tlaku za přítomnosti heterogenního katalyzátoru a představuje tak poměrně složitý třífázový systém kapalina-plyn-tuhá látka. Vedle technologických parametrů zařízení jako je diskontinuální nebo kontinuální provedení procesu, řešení transpore tu hmoty a tepla v systému, apod., mápodststný význam kvalita použitého katalyzátoru.Z hlediska mokimálního využití zařízení, ekonomie procesu,aj., je žádoucí při zíekávání nesycenýoh mastných kyselín a jejich glyceridü dosažení vysoké reakční rychlosti hydrogenaoce, což je podmíněno vysokou aktivitou katalyzátoru. Z hlediska možnosti získat částečnouhydrogenaci produkt žddsného složení obsahující zvolené estery mastných kyselín je pak sou časně kleden důraz i na vysokou selektivitu katalyzátoru Napříklsd při hydrogenaoi rostlinných olejů (řepkového, sojového) obsahujících glyceridy linolénové kyseliny bývá požadováno, vzhledem ke zvýšení konstantnosti chuřových a vonnych vlastností, její podstatné nebo úplné odstranění při minimálním úbytku glyoeridů kyseliny linolové spojene s minimálním zvýšením obsahu glycerídů kyseliny stearové v oleji. Požadovaný stupeň zhydrogenování mastných kyselín může být proto různý s posuzuje se podle hodnoty jodového čísla, bodu tání nebo stanovením obsahu jednotlivých mastných kyselín plynovou chromatografií.V technické praxi jsou pro hydrogenace rostlinnych olejů a živočíšnych tukú i volných mastných kyselín nejčastěji používány niklové katalyzátory, chránená v oblasti přípravy s složení (obsah aktivní složky, aktivátoru, příněsí, spod.) četnými patenty, zpravidla však u nich není dosahováno souběžně nejvyšší aktivity a selektivity. Obvykle dominuje pouze jedna z uvedených vlastností. V některých případech, například při použití mědi jako druhé aktivní komponenty pro zvýšení selektivíty niklového kstalyzátoru, může dooházet k jejímu rozpouštění a znehodnooování tuku. Rovněž u homogenních katalyzátorů nebylo dosaženo lepších parametrů aktivity a selektivity v porovnání s heterogenními, přičemž je nutno si uvědomít těžkosti s osvojením technologie hydrogenace i se separací těchto katalytických systémů z produktu.Výše uvedené nedostatky podstatnou měrou snižuje postup podle vynálezu, kterým je způsob hydrogenace nenseycených mastných kyselín a jejich glyceridů na odpovídající částečně nebo úplně nasycené sloučeniny. Podstatou vynáleuu je pracovní postup, při němž se hydrogenace provádí v rozsahu teplot 80 až 240 °Ca tlaku l,0 l 3.lO 5 až 2,7.l 06 Pa za přítomnosti kataulyzátoru o celkovému obsahu 10 až 85 99 hmot. niklu, z čehož 40 až 99 hmot. činí. podíl vyredukovaného niklu ve formě kovu, a který dále obsahuje 0,05 až 6,7 1 hmot. vazaného horu,přičemž množství katalyzatoru je v rozmezí 0,0 l až 2 hmot. aktivního kovu, vztaženo nazpracovávanou surovinu, s výhodou 0,02 až 0,06 93 hmot., a doba konverze ee řídí složenímmaatrąýoh kyselín požadovaným v produktu. Výše uvedeny proces hydrogenaoe lze uskutečnitPři eelektivním vedení procesu na částečně zhydrogenované rastlinné oleje se hydrogenace většinou ukončí při obsahu O až 30 i hmot. původního množství kyseliny linolenová, tj. pri zpracování rapkového oleje s minimalizovaxxým obsahom kyseliny erukove o výchozím jodovám číelellä pri doaažení jodovehočísla 90 až 100. obeh estorů kyseliny linolove klesne za uvedenýchhtądmínek na hodnotu 50-80 isľhmot. původního množství. Takto zpraçované oleje jsou pak vhodne pro další výrobuusalátovýoh- olejů, majones, pokrmovýoh tukd, atd.Vzhledem k selektivním vlastnoetem použitého katelysátoru lze rovněž dosáhnout při hydrogenaci rastlinných oleja relativně vysokého vytěžku kyseliny olejové. Napríklad pri zpracování repkoveho oleje eminimali-zovaríým obsahom kyseliny erukove ee maximální obsah esteru kyseliny olejové v produktu pohybuje okolo 83 5 a získam produkt lze dále zpraoovet k techniekym účelům. 4Postup podle vynálezu lze rovněžúspěšně-spllikovatłpri hydrogenaoi rastlinných olejů na bod tání 32 až 39 °C produktu, který je pak vhodny pro delší zpracování na pokrmové tuky,diatuky, atd., a při totální hydrogeneci rastlinných olejů, resp. mastných lcyeelin, pro technické účely na jodové číslo 2 až 5, kdy se především uplatňuje vysoká aktivita kataly zátoru.Použitý katalyzator se pripraví postupom, pri-němž ee ne hydroxid nikelnatý a/nebo zásadity uhličiten nikelnatý, pripravený sražením nikelnaté soli alkáliemi, působí za teploty 20 až 100 °C a při pH vyšším než lO roztokem elkalického borohydridu po dobu 5 až 60 minut,a získaná hmota se po promytí, vyaušení a úpravě na požadovanou velikost zrna redukuje při 250 až 480.°C do stupně redukce 0,40 až 0,99. Tento katslyzátor lze aplikovat pro diakontinuální (násadový) i kontinuální pracovní režim, přičemž katalyzator lze použít několikrátDale je uvedene několik příkladů provedení způsobu podle vynálezu.Do nerezového autoklávu, opatřeného lopatkovým míohadlem, bylo předloženo 80 g rafinova ného řepkového oleje s minimalizovaríým obsahem kyseliny erukové a katalyzátor, obsahující 3,8 á hmot. vázanáho boru a 27 hmot. niklu, z čehož 48 96 bylo ve formě kovového niklu,v množství 0,04 hmot. niklu vztaženo na olej. Hydrogenaoe probíhala při 180 °C za tlaku vodíku l,52.lO 5 Pa. Změny složení produktu v průběhu hydrogenaoe jsou uvedeny v tabuloe I,ze které je petras vysoká eelektivita i aktivita katalyzátoru. Získané produkty vynovovaly kvalitou pro další zpracování jako eoučáat salátovych olejú, majonéz, diatuků, apod.Hyłdrogenace řepkového oleje s minimalizovaąým obsahem kyseliny ex-uková za podmínek uvedených v příkladu lobsah mastné kyseliny (96 hmot.)Na stejném zařízení ,jako v příkladu 1 bylo hydrogenovánu 80 g slunečnicového oleje náaledujícího složeníJodové čiaio stanovené podle Wijse bylo 129. Katalyzátor byl po odfiltrování z předeälé hydrogenace vrácen v množství 0,03 i hmot. Ni vztaženo na olej. Teplota byla 140 °C a tlak vodíku 152.105 Pa. Po 160 minutách bylo dosaženo bodu tání produktu 33,2 °C při do držaní konsistenčních vlastností požadovaných pro další zpracování ve výrobě pokrmových tbl-kútVe .stejném autoklávu jako v příkladu 1 Bylo hydrogenováno 80 g destilóvaných mastných kysé 1 in ze živpčgšrąýchfuký o jadóvém čísle 56. Hydrogenace byla provedena při 290 °C a tlaknu 2,354 io 5 Pa, na icšfĺąiyzáturu obsanujrcm 6,25 as hmôt. vázaného beru a 45 hĺziot. niklu, z čehož 87 bylo ve formě kovového niklu. Množství katalyzátoru bylo 0,43 é hmot.mil-zlu vztaženo. na mastnou kyselinu. Po 90 minutách bylo dosaženo jodového čísla 2,5.