Масложировая промышленность

Переэтерификация жиров

Переэтерификация представляет собой процесс обмена ацильными группами (остатками жирных кислот) внутри или между молекулами триглицеридов жиров. В первом случае процесс называется внутримолекулярной переэтерификацией, во втором случае – межмолекулярной переэтерификацией.

При внутримолекулярной переэтерификации изменяется взаимное положение ацильных групп внутри одной молекулы триглицерида:

межмолекулярной переэтерификацией. При внутримолекулярной переэтерификации изменяется взаимное положение ацильных групп внутри одной молекулы триглицерида:

При межмолекулярной переэтерификации происходит обмен ацильных групп между различными молекулами триглицеридов:

При межмолекулярной переэтерификации происходит обмен ацильных групп между различными молекулами триглицеридов

Цель переэтерификации. Как известно масла и жиры имеют разнообразный жирнокислотный состав (таблица 1). Качественный и количественный состав жирных кислот, входящих в триглицериды, полностью определяет свойства жиров и масел. Следовательно, при изменении жирнокислотного состава будут изменяться и свойства того или иного жира.

Таблица 1 - Жирнокислотный состав масел и жиров
Таблица 1 — Жирнокислотный состав масел и жиров

Переэтерификация является одним из способов изменения химического состава триглицеридов, благодаря которому можно целенаправленно варьировать такие важные свойства жиров как консистенцию и температуру плавления. Желаемый жирнокислотный состав переэтерифицированного жира и его свойства задаются исходным соотношением твердых и жидких жировых компонентов.

Следует заметить, что цель переэтерификации близка цели гидрирования, но достигается другим способом. Причем в процессе переэтерификации, в отличие от гидрирования, суммарный жирнокислотный состав смеси жиров не изменяется.

Если переэтерификация на протяжении всего процесса осуществляется в одной фазе, то она завершается статистическим, т.е. подчиняющимся законам математической статистики, наиболее вероятным распределением ацильных групп в молекулах триглицеридов. Такая переэтерификация проводится при сравнительно высоких температурах (80…90 оС) и называется статистической, или высокотемпературной переэтерификацией.

Если же переэтерификация проводится при относительно низких температурах (15…30 оС), то в ходе её проведения в осадок из жидкой фазы выпадают высокоплавкие глицериды: система становится двухфазной. Такой процесс называется направленной, или низкотемпературной переэтерификацией.

В отечественной промышленности при получении главным образом пищевых жировых продуктов находит применение статистическая переэтерификация.

Очень широко переэтерификация используется в производстве пластичных пищевых жиров для маргариновой продукции. Планируется довести производство переэтерифицированных жиров до 15…20 % жирового набора маргариновой продукции.

Получение переэтерифицированных жиров позволяет решить следующие задачи:

  • уменьшить удельный расход дорогостоящего саломаса за счет соответствующего увеличения расхода негидрированных жиров и масел;
  • перейти к производству пластичных жиров с низким содержанием транс-непредельных кислот путем переэтерификации смесей растительных масел с глубокогидрированными жирами, содержащими насыщенные жирные кислоты;
  • сократить удельные затраты пара, воды, электроэнергии на производство маргариновой продукции;
  • увеличить ассортимент и повысить качество маргариновой продукции.

В промышленных условиях переэтерификацию проводят в присутствии порошкообразных высокоактивных катализаторов щелочного типа: для статистической (высокотемпературной) переэтерификации используют алкоголяты натрия – метилат натрия CH3ONa или этилат натрия C2H5ONa; для направленной (низкотемпературной) переэтерификации – сплав натрия с калием. Недостатком этих катализаторов является высокая пожаро- и взрывоопасность при их контакте с водой.

Механизм реакции переэтерификации при использовании в качестве катализатора этилата натрия сводится к образованию на первой стадии процесса диацилглицерата натрия:

Механизм реакции переэтерификации

Образовавшийся диацилглицерат натрия собственно и является истинным (действующим) катализатором процесса переэтерификации, а алкоголяты натрия выступают фактически в роли исходных реагентов для получения этого катализатора.

Дальнейший ход переэтерификации описывается следующими схемами реакций:

  • внутримолекулярная переэтерификация

внутримолекулярная переэтерификация

  • межмолекулярная переэтерификация

межмолекулярная переэтерификация

По окончании процесса переэтерификации катализатор подвергают дезактивации путем добавления в жир воды или разбавленного раствора фосфорной кислоты:

По окончании процесса переэтерификации катализатор подвергают дезактивации путем добавления в жир воды или разбавленного раствора фосфорной кислоты:

Затем переэтерифицированный жир отмывают от остатков катализатора и продуктов его распада и направляют на дезодорацию для устранения запаха.

Высокая реакционная способность алкоголятов и ацилглицератов натрия приводит к их химическому взаимодействию с находящимися в жирах примесями воды, свободных жирных кислот и гидропероксидов. Причём это взаимодействие каталитически активных соединений носит необратимый характер:

Переэтерификация жиров В связи с этим всё жировое сырье, которое направляется на переэтерификацию, должно иметь высокую степень очистки от дезактивирующих применяемый катализатор примесей воды, различных кислот и гидропероксидов. Например, жир, который подготовлен для проведения переэтерификации, должен отвечать следующим минимальным требованиям:

  • влажность – не более 0,015 %;
  • кислотное число – не более 0,2 мг КОН/г;
  • пероксидное число – не более 0,05 % I2.

Расчёт показывает, что даже в этом случае расход катализатора (этилата натрия) только на погашение примесей, присутствующих в исходном сырье в указанных количествах, составит 0,95 кг/т при общем расходе катализатора 1,2…1,4 кг на 1 т жира.