خرید ارزان هیدروژناسیون 56 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : Word (..docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 41 صفحه

قسمتی از متن Word (..docx) :

وضعیت قرار گرفتن در زنجیره کربنی یا شرایط محیطی ملکول تری گلیسرید ممکن است با سرعت های مختلف هیدروژنه یا ایزومریزه شود. برای مثال وقتی روغن سویا به صورت غیر کامل و بخشی هیدروژنه می شود حداقل سی استر مختلف لینولنیک، لینولئیک و اولئیک تولید می شود که اشکال سیس و ترانس آنها متجاوز از چهار هزار تری گلیسرید مختلف تشکیل می دهد. توسط کنترل هیدروژناسیون محصولاتی با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مختلف برای کاربردهای خاص تولید می شود که شامل روغن های جامد هیدروژنه ( شورتنینگ ) و چربی های پلاستیکی برای ساخت مارگارین ها و مصارف نانوایی ، قنادی و غیره است. هدف اصلی از هیدروژناسیون تبدیل روغن های مایع به چربی های پلاستیکی است که به طور گسترده به صورت مستقیم یا در محصولات غذایی مختلف به مصرف می رسند. همچنین هیدروژناسیون سبب بهبود پایداری طعم چربی ها و روغن ها از طریق تاخیر در اکسیداسیون می شود. تاریخچه مبدا هیدروژناسیون جدید تحقیقات کلاسیک ساباتیه و سندرنس  است که در طول سال های 1898 تا 1905 انجام شد و نشان داد که مواد آلی غیر اشباع را می توان در یک دستگاه ساده در حضور کاتالیست نیکل، بدون انجام واکنش های جانبی هیدروژنه کرد. چون این تجربیات فقط هیدروژناسیون در فاز بخار را شامل می شد این فن آوری برای هیدروژنه کردن تری گلیسریدهای نسبتاً غیر فرار مستقیماً قابل اجرا نبود. در سال 1903 فرآیند هیدروژناسیون فاز مایع برای هیدروژناسیون چربی ها و روغن ها در انگلستان ارائه و به طور محدود در سال 1906 برای هیدروژناسیون روغن نهنگ توسط شرکت کراس فیلد و پسران مورد استفاده قرار گرفت. بیشترین استفاده از هیدروژناسیون در امریکا برای هیدروژنه کردن مقدار زیادی روغن تخم پنبه، محصول جانبی صنعت پنبه بود. روغن تخم پنبه هیدروژنه به دلایل اقتصادی و تغذیه ای جانشین خوبی برای پیه و دنبه جهت طباخی و سرخ کردن و محصولات نانوایی بوده و در سال 1911 شرکت پروکتر و گمبل امریکا روغن تخم پنبه هیدروژنه با نشان کریسکو را به بازار عرضه کرد. محصول جدید به قدری موفق بود که سایر تولید کنندگان امریکایی نیز سعی در تولید روغن تخم پنبه هیدروژنه کردند و طولی نکشید که محصولات مشابه با کریسکو به بازار عرضه شد. در حال حاضر در کلیه کارخانجات تولید روغن های نباتی جامد هیدروژنه و روغن های پلاستیکی برای ساخت مارگارین و سایر مصارف ، از فرآیند هیدروژناسیون استفاده می شود. همچنین تولید کنندگان روغن سالاد برای بالا بردن پایداری روغن های غیر مقاومی نظیر سویا و کانولا در مقابل اکسیداسیون و تغییر طعم ، روغن را به طور بخشی هیدروژنه و سپس وینتزایز ( زمستانه کردن ) می کنند تا تری گلیسریدهای دارای نقطه ذوب بالاتر ( نظیر استئارین ها) از روغن جدا و روغن در درجه حرارت یخچال شفاف باقی بماند. کلیات واکنش هیدروژناسیون نیاز به یک کاتالیست دارد و در صنعت تولید روغن خوراکی این کاتالیست معمولاً نیکل است.در صنایع شیمیایی روغن برای هیدروژناسیون و هیدروژنولیز گاهی از کاتالیست مس و کرومیت مس همراه با سرعت دهنده ها یا پایدار کننده هایی نظیر باریم ، زیر کونیم  یا منگنز استفاده می شود. کاتالیست نیکل که در هیدروژناسیون اسیدهای چرب و روغن های خوراکی مصرف می شود معمولاً به صورت ذرات ریز است که با روش های خاص تهیه می شود. ذرات نیکل بر روی یک ماده بسیار متخلخل و خنثی نظیر سیلیس یا آلومینیوم محافظت می شود. در هنگام هیدروژناسیون ذرات نیکل در روغن به حالت معلق بوده و پس از ختم واکنش ، کاتالیست از طریق صاف کردن از روغن جدا می شود. به این ترتیب کاتالیست می تواند به دفعات مورد استفاده قرار گیرد. فعالیت کاتالیست در اثر استفاده کاهش می یابد. شدت غیر فعال شدن اساساً بستگی به خلوص روغن و هیدروژن داشته و چون ناخالصی های جمع شده بر روی کاتالیست در سلکتیویته ( انتخابی بودن) کاتالیست نیز موثر است در بعضی موارد و برای کاربردهای خاص از کاتالیست تازه و فقط برای یک بار استفاده می شود. در روش معمول که چندین بار استفاده از کاتالیست است مقدار زیادی از کاتالیست مصرف شده و پس از صاف کردن روغن ، کاتالیست دوباره به مصرف می رسد و برای جبران کاهش فعالیت، قسمتی از کاتالیست کهنه با مقدار مساوی از کاتالیست تازه جایگزین می شود. دو دلیل اصلی کاهش فعالیت کاتالیست مسمویت آن توسط ناخالصی های موجود در روغن و هیدروژن ، همچنین اکسیداسیون آن در فواصل مصرف است. برای انجام واکنش هیدروژناسیون سه عامل گاز هیدروژن ، روغن مایع و کاتالیست جامد باید با هم تماس پیدا کند. هیدروژناسیون معمولاً در یک راکتور تحت فشار (کنورتر ) به طریق بچ انجام می شود. یک بهم زدن مکانیکی هیدروژن را در روغن حل کرده و ذرات کاتالیست را به حالت معلق در روغن نگه می دارد. توسط عمل بهم زن ملکول های جدید روغن به طور مداوم بر روی سطح فعالی کاتالیست قرار گرفته و هیدروژن به محل پیوندهای غیر اشباع در ملکول تری گلیسرید ها اضافه می شود. حلالیت هیدروژن در روغن با افزایش درجه حرارت و فشار افزایش می یابد. سرعت هیدروژناسیون به سرعت قرار گرفتن ملکول های غیر اشباع بر روی سطح کاتالیست بستگی داشته و این به نوبه خود به فشار ، درجه حرارت ، نوع روغن ، فعالیت و غلظت کاتالیست و نحوه مخلوط شدن سه فاز مربوط است. وقتی تری گلیسریدها به طور بخشی هیدروژنه می شود ترکیب شیمیایی و خصوصیات فیزیکی آنها به وضعیت قرار گرفتن پیوندهای غیر اشباع هیدروژنه شده در ملکول چربی بستگی داشته و ایزومرایزاسیون که به طور همزمان با هیدروژناسیون انجام می شود نیز در آن موثر است . بنابراین هنگام هیدروژناسیون بخشی تری گلیسریدها هزاران واکنش می تواند انجام شده و تعداد بی شماری روغن که تا حدودی هیدروژنه شده اند می تواند تولید شود.بنابراین برای تولید محصولی با ترکیب شیمیایی و ویژگی های مناسب ، عوامل موثر در فرآیند باید به دقت کنترل شود. مکانیسم هیدروژناسیون معادله شیمیایی اصلی برای هیدروژناسیون یک پیوند غیر اشباع در زنجیره کربنی غیر اشباع به صورت زیر است : (1) واکنش وقتی انجام می شود که روغن مایع غیر اشباع ،کاتالیست جامد و گاز هیدروژن با هم تماس پیدا کنند. این عمل در یک راکتور که مجهز به تجهیزات گرمایی و بهم زن مناسب است انجام شده و برای انجام واکنش، هیدروژن باید در فاز مایع ( روغن) حل شده و از طریق جا به جایی از توده روغن عبور و بر روی سطح کاتالیست قرار گیرد. به طور کلی حداقل یکی از عوامل واکنش باید به طور شیمیایی بر روی سطح کاتالیست جذب شود. یک واکنش غیر همگون ( هتروژن) نظیر هیدروژناسیون اساساً دارای مراحل زیر است : 1) انتقال ماده یا مواد واکنش گر به سطح کاتالیست 2) جذب شیمیایی هیدروژن بر روی سطح کاتالیست 3) انجام واکنش ها در سطح کاتالیست 4) آزاد شدن و انتشار محصول یا محصولات تولید شده از سطح کاتالیست. هر ملکول غیر اشباع روغن می توان جذب سطح کاتالیست شده و با یک اتم هیدروژن واکنش داده و یک ترکیب ناپایدار که پیوند غیر اشباع نیمه هیدروژنه است تشکیل دهد. اگر این ترکیب با یک اتم هیدروژن دیگر واکنش دهد پیوند غیر اشباع به طور کامل اشباع و در غیر این صورت یک اتم هیدروژن از ملکول جدا و ترکیب غیر اشباع از سطح کاتالیست جدا می شود. به این ترتیب ملکول های اشباع و غیر اشباع هر دو از سطح کاتالیست رها و در روغن پخش شده و علاوه بر اشباع شدن بعضی از اتصالات ، بعضی نیز به ایزومرهای وضعیتی و هندسی جدید تبدیل می شوند. وقتی یک از پیوندهای غیر اشباع موجود در زنجیره کربنی دارای چند پیوند غیر اشباع هیدروژنه شود مراحل مشابه اتفاق افتاده و در این حالت نیز واکنش های ایزومریزاسیون انجام شده و بعضی از اتصالات دوتایی ایزومریزه می شوند. همچنین اسیدهای چرب دارای دو اتصال غیر اشباع که از سطح کاتالیست جدا شده اند قبل از اینکه دوباره جذب کاتالیست شده و اشباع شوند داخل توده روغن می شوند. اگر روغنی که هیدروژنه می شود مخلوطی از اسیدهای چرب دارای یک ، دو و چند پیوند غیر اشباع باشد بین اسیدهای چرب غیر اشباع مختلف برای جذب شدن بر روی سطح کاتالیست رقابت وجود داشته و بر پایه اجتمالات ریاضی برای جذب بر روی سطح کاتالیست، ایزومریزاسیون و هیدروژناسیون ، حق تقدم با اتصال اتیلنی از یک استر غیر اشباع تر است و چون روغن ها مخلوطی از استرهای چرب هستند بنابراین انتخابی بودن واکنش بسیار با اهمیت است. سلکتیویته واکنش و کاتالیست در واکنش هیدروژناسیون چربی ها و روغن های خوراکی واژه سلکتیویته دو معنی دارد. این واژه اساساً به معنی تبدیل یک استر دارای دو پیوند غیر اشباع – به یک استر دارای یک پیوند غیر اشباع و تبدیل استر دارای یک پیوند غیر اشباع به یک استر اشباع است که به نام انتخابی بودن شیمیایی نیز نامیده می شود زیرا سرعت واکنش های شیمیایی مقایسه می شود. این واژه در مورد کاتالیست نیز به کار می رود . در هنگام هیدروژناسیون ، یک کاتالیست ممکن است بعضی از واکنش ها را در مقایسه با دیگر واکنش ها سریع تر کند. همچنین بعضی از کاتالیست ها می توانند سرعت ایزومریزاسیون را تشدید کنند. برای مثال در هیدروژنه کردن اسید لینولئیک ، براساس نوع کاتالیست مصرفی ممکن است اسید اولئیک یا ایزومرهای آن تشکیل شود که دارای ویژگی های ذوب متفاوتی هستند. بنابراین یک کاتالیست انتخابی می تواند در یک عدد یدی معین یک روغن نرم تر یا دارای نقطه ذوب پایین تر تولید کند. مدل (2)در سال 1949 توسط بیلی  ارائه گردید و برای اندازه گیری ثابت های سرعت نسبی واکنش در هنگام هیدروژناسیون روغن های سویا ، تخم پنبه و بزرک در سیستم بچ به کار رفت. (2) در این مدل بیلی هر واکنش را از نوع اول و برگشت ناپذیر در نظر گرفته و معادلات حرکت براساس زمان برای تعیین غلظت هر گروه استری داده شده است. ثابت های سرعت نسبی واکنش هیدروژناسیون برای چند واکنش محاسبه شده و نسبت ثابت سرعت تبدیل اسید لینولئیک به اولئیک به ثابت سرعت تبدیل اسید اولئیک به استئاریک، سلکتیویته یا انتخابی بودن واکنش نامیده شده است. نسبت 31 یا بیشتر نشانگر هیدروژناسیون سلکتیو و نسبت کمتر از 5/7 نشانگر هیدروژناسیون غیر سلکتیو است. با در نظر گرفتن اینکه استرهای دارای سه اتصال دوتایی ( اسید لینولنیک) تولید چند استر مختلف دارای دو اتصال دو تایی ( ایزولینولئیک) می کنند که اختلاف سرعت هیدروژناسیون آنها ناچیز است و چون اضافه شدن دو ملکول هیدروژن به اسید لینولنیک و تبدیل آن به اسید اولئیک مستقیماً اتفاق نمی افتد و ایزومرهای هندسی و وضعیتی تشکیل شده از نظر فعالیت تقریباً مشابه هستند. مدل (2) ساده شده و به صورت مدل (3) پیشنهاد گردید. (3) در این مدل K1 ، K2 ، K3 ثابت های سرعت واکنش هستند. امروز با استفاده از ابزار جدید که رایانه های دیژیتالی هستند معادلات حرکتی برای هیدروژناسیون استرهای چرب غیر اشباع با استفاده از درصدهای مولکولی گروه های لینولنیک ،لینولئیک واولئیک در زمان t و ثابت های سرعت واکنش برنامه ریزی و برای هیدروژناسیون روغن های تخم پنبه،سویا ،بادام زمینی، ذرت و بزرک این معادلات حل شده اند. مقدار K2 برابر یک و K1 و K3 طوری تعیین شده اند که نسبت های K2 به K3 برابر 2 تا 50 گردد. افزایش وزن استئاریک نسبت لینولئیک در شروع و خاتمه هیدروژناسیون برای هر نسبت سلکتیویته (SR ) به صورت منحنی رسم گردیده است. شکل (4-1 ) محاسبه نسبت سلکتیویته از طریق ترکیب استر چرب روغن سویا را نشان می دهد. در اینجا به جای سلکتیویته از نسبت سلکتیویته که مرجع دقیق تری است استفاده شده که از فرمول زیر محاسبه می شود :