Удосконалення технології синтезу моногліцеридів жирних кислот з використанням реакції гліцеролізу

Автор(и)

  • Дмитро Ігорович Савельєв Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-4310-0437
  • Олена Іванівна Петрова Миколаївський національний аграрний університет , Україна https://orcid.org/0000-0001-8612-3981
  • Олександр Анатолійович Ященко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7129-389X
  • Сергій Валерійович Рудаков Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8263-0476
  • Сергій Вікторович Гарбуз Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-6345-6214
  • Наталя Петрівна Шевчук Миколаївський національний аграрний університет , Україна https://orcid.org/0000-0002-5845-2582
  • Тетяна Володимирівна Качанова Миколаївський національний аграрний університет , Україна https://orcid.org/0000-0003-0032-3996
  • Михайло Іванович Гиль Миколаївський національний аграрний університет , Україна https://orcid.org/0000-0001-7353-9865
  • Наталія Вікторівна Болгова Сумський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0201-0769
  • Наталія Сергіївна Борозенець Сумський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-1023-4241

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.278270

Ключові слова:

моногліцериди жирних кислот, каталізатор хімічного переестерифікування, стійкість емульсії, калій гліцерат

Анотація

Об’єктом дослідження є процес гліцеролізу жиру з метою отримання моногліцеридів жирних кислот.

Моногліцериди є важливою складовою продукції хімічної, фармацевтичної, косметичної, харчової галузей промисловості. Ці речовини застосовуються як емульгатори, структуроутворювачі, комплексоутворювачі тощо. Промислове одержання моногліцеридів передбачає використання складних технологій, а також небезпечних та нестабільних каталізаторів. Актуальним завданням є розробка нових каталізаторів та удосконалення технологій отримання моногліцеридів.

Досліджено технологію синтезу моногліцеридів методом гліцеролізу, що передбачає реагування рослинного гідрогенізованого жиру з гліцерином. Як каталізатор використано калій гліцерат, який є ефективним та безпечним з точки зору отримання та використання.

Застосовано жир гідрогенізований нерафінований за ДСТУ 5040 (CAS Number 68334-28-1). Жир має нестандартні показники: температура плавлення 51 °C, масова частка вологи та летких речовин 0,3 %, кислотне число 3,2 мг КОН/г, пероксидне число 7,6 ½ О ммоль/кг.

Тривалість процесу склала 90 хв., концентрація гліцерину – 50 %. Встановлено раціональні умови гліцеролізу: концентрацію каталізатору (1,5 %) та температуру (140 °С). За цих умов продукт забезпечив стійкість емульсії «вода – олія соняшникова» 96,8 %, концентрація моногліцеридів в системі складала 0,1 %. Показники продукту: масова частка моногліцеридів – 72,5 %, вільного гліцерину – 1,5 %, кислотне число – 1,7 мг КОН/г.

Результати досліджень дають можливість удосконалити процес гліцеролізу з використанням нового каталізатору та отримувати моногліцериди з високою емульгуючою здатністю. Це підвищить рентабельність підприємства та збільшить обсяг випуску якісних моногліцеридів для різних галузей промисловості

Біографії авторів

Дмитро Ігорович Савельєв, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук

Кафедра інженерної та аварійно-рятувальної техніки

Олена Іванівна Петрова, Миколаївський національний аграрний університет

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Кафедра переробки продукції тваринництва та харчових технологій

Олександр Анатолійович Ященко, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат економічних наук, доцент

Кафедра управління та організації діяльності у сфері цивільного захисту

Сергій Валерійович Рудаков, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра пожежної профілактики в населених пунктах

Сергій Вікторович Гарбуз, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Наталя Петрівна Шевчук, Миколаївський національний аграрний університет

Доктор філософії, старший викладач

Кафедра переробки продукції тваринництва та харчових технологій

Тетяна Володимирівна Качанова, Миколаївський національний аграрний університет

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Кафедра землеробства, геодезії та землеустрою

Михайло Іванович Гиль, Миколаївський національний аграрний університет

Доктор сільськогосподарських наук, професор

Кафедра біотехнології та біоінженерії

Наталія Вікторівна Болгова, Сумський національний аграрний університет

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Кафедра технологій та безпечності харчових продукті

Наталія Сергіївна Борозенець, Сумський національний аграрний університет

Кандидат педагогічних наук, доцент

Кафедра вищої математики

Посилання

  1. Nguyen, D. M., Nguyen, T. M. L., Colin, J., Perré, P., Nguyen, T. D., Thuc, H. H., Thuc, C. N. H. (2019). Monoglyceride as an effective and friendly modification agent for nano-layered structure of Montmorillonite. Applied Clay Science, 179, 105100. doi: https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.04.008
  2. Danchenko, Y., Andronov, V., Barabash, E., Obigenko, T., Rybka, E., Meleshchenko, R., Romin, A. (2017). Research of the intramolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (90)), 4–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118565
  3. Kwon, C. W., Chang, P.-S. (2021). Influence of alkyl chain length on the action of acetylated monoglycerides as plasticizers for poly (vinyl chloride) food packaging film. Food Packaging and Shelf Life, 27, 100619. doi: https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2020.100619
  4. Vambol, S., Bogdanov, I., Vambol, V., Suchikova, Y., Lopatina, H., Tsybuliak, N. (2017). Research into effect of electrochemical etching conditions on the morphology of porous gallium arsenide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (90)), 22–31. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118725
  5. Chen, C., Zhang, C., Zhang, Q., Ju, X., Wang, Z., He, R. (2021). Study of monoglycerides enriched with unsaturated fatty acids at sn-2 position as oleogelators for oleogel preparation. Food Chemistry, 354, 129534. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129534
  6. Levterov, A. M. (2018). Thermodynamic properties of fatty acid esters in some biodiesel fuels. Functional Materials, 25 (2), 308–312. doi: https://doi.org/10.15407/fm25.02.308
  7. Chernukha, A., Teslenko, A., Kovalov, P., Bezuglov, O. (2020). Mathematical Modeling of Fire-Proof Efficiency of Coatings Based on Silicate Composition. Materials Science Forum, 1006, 70–75. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.70
  8. Elgharbawy, A. S., Sadik, W. A., Sadek, O. M., Kasaby, M. A. (2021). Glycerolysis treatment to enhance biodiesel production from low-quality feedstocks. Fuel, 284, 118970. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118970
  9. Petik, I., Belinska, A., Kunitsia, E., Bochkarev, S., Ovsiannikova, T., Kalyna, V. et al. (2021). Processing of ethanol-containing waste of oil neutralization in the technology of hand cleaning paste. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (109)), 23–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225233
  10. Mustafa, A., Niikura, F., Pastore, C., Allam, H. A., Hassan, O. B., Mustafa, M. et al. (2022). Selective synthesis of alpha monoglycerides by a clean method: Techno-economic and environmental assessment. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 27, 100690. doi: https://doi.org/10.1016/j.scp.2022.100690
  11. Sytnik, N., Kunitsia, E., Mazaeva, V., Chernukha, A., Ostapov, K., Borodych, P. et al. (2021). Establishing rational conditions for obtaining potassium glycerate. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (111)), 12–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.231449
  12. Teslenko, A., Chernukha, A., Bezuglov, O., Bogatov, O., Kunitsa, E., Kalyna, V. et al. (2019). Construction of an algorithm for building regions of questionable decisions for devices containing gases in a linear multidimensional space of hazardous factors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (101)), 42–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181668
  13. Chernukha, A., Chernukha, A., Ostapov, K., Kurska, T. (2021). Investigation of the Processes of Formation of a Fire Retardant Coating. Materials Science Forum, 1038, 480–485. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1038.480
  14. Chernukha, A., Chernukha, A., Kovalov, P Savchenko, A. (2021). Thermodynamic Study of Fire-Protective Material. Materials Science Forum, 1038, 486–491. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1038.486
  15. Li, J., Guo, R., Bi, Y., Zhang, H., Xu, X. (2021). Comprehensive evaluation of saturated monoglycerides for the forming of oleogels. LWT, 151, 112061. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112061
  16. Sytnik, N., Kunitsa, E., Mazaeva, V., Chernukha, A., Bezuglov, O., Bogatov, O. et al. (2020). Determination of the influence of natural antioxidant concentrations on the shelf life of sunflower oil. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (106)), 55–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209000
  17. Kovaliova, O., Pivovarov, O., Kalyna, V., Tchoursinov, Y., Kunitsia, E., Chernukha, A. et al. (2020). Implementation of the plasmochemical activation of technological solutions in the process of ecologization of malt production. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (107)), 26–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215160
  18. Dushkin, S. S., Galkina, O. P. (2019). More Effective Clarification of Circulating Water at Coke Plants. Coke and Chemistry, 62 (10), 474–480. doi: https://doi.org/10.3103/s1068364x19100041
  19. Sytnik, N., Kunitsia, E., Mazaeva, V., Chernukha, A., Kovalov, P., Grigorenko, N. et al. (2020). Rational parameters of waxes obtaining from oil winterization waste. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (108)), 29–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.219602
  20. Rybalova, O., Artemiev, S. (2017). Development of a procedure for assessing the environmental risk of the surface water status deterioration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (89)), 67–76. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112211
  21. Vambol, S., Vambol, V., Bogdanov, I., Suchikova, Y., Rashkevich, N. (2017). Research of the influence of decomposition of wastes of polymers with nano inclusions on the atmosphere. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (90)), 57–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118213
  22. Pospelov, B., Rybka, E., Togobytska, V., Meleshchenko, R., Danchenko, Y., Butenko, T. et al. (2019). Construction of the method for semi-adaptive threshold scaling transformation when computing recurrent plots. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (100)), 22–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176579
  23. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Maksymenko, N., Meleshchenko, R. et al. (2020). Mathematical model of determining a risk to the human health along with the detection of hazardous states of urban atmosphere pollution based on measuring the current concentrations of pollutants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (106)), 37–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210059
  24. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Karpets, K., Pirohov, O. et al. (2019). Development of the correlation method for operative detection of recurrent states. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (102)), 39–46. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.187252
  25. Loboichenko, V., Strelec, V. (2018). The natural waters and aqueous solutions express-identification as element of determination of possible emergency situation. Water and Energy International, 61r (9), 43–50. Available at: https://www.indianjournals.com/ijor.aspx?target=ijor:wei&volume=61r&issue=9&article=008
  26. Rybalova, O., Artemiev, S., Sarapina, M., Tsymbal, B., Bakharevа, A., Shestopalov, O., Filenko, O. (2018). Development of methods for estimating the environmental risk of degradation of the surface water state. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (92)), 4–17. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127829
  27. Vambol, S., Vambol, V., Sychikova, Y., Deyneko, N. (2017). Analysis of the ways to provide ecological safety for the products of nanotechnologies throughout their life cycle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (85)), 27–36. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.85847
  28. Naik, M. K., Naik, S. N., Mohanty, S. (2014). Enzymatic glycerolysis for conversion of sunflower oil to food based emulsifiers. Catalysis Today, 237, 145–149. doi: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.11.005
  29. Elgharbawy, A. S., Sadik, Wagih. A., Sadek, O. M., Kasaby, M. A. (2021). Maximizing biodiesel production from high free fatty acids feedstocks through glycerolysis treatment. Biomass and Bioenergy, 146, 105997. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.105997
  30. Belelli, P. G., Ferretti, C. A., Apesteguía, C. R., Ferullo, R. M., Di Cosimo, J. I. (2015). Glycerolysis of methyl oleate on MgO: Experimental and theoretical study of the reaction selectivity. Journal of Catalysis, 323, 132–144. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.01.001
  31. Gole, V. L., Gogate, P. R. (2014). Intensification of glycerolysis reaction of higher free fatty acid containing sustainable feedstock using microwave irradiation. Fuel Processing Technology, 118, 110–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.08.018
  32. Sytnik, N., Kunitsia, E., Mazaeva, V., Kalyna, V., Chernukha, A., Vazhynskyi, S. et al. (2021). Rational conditions of fatty acids obtaining by soapstock treatment with sulfuric acid. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (112)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236984
  33. Balsamo, N. F., Sapag, K., Oliva, M. I., Pecchi, G. A., Eimer, G. A., Crivello, M. E. (2017). Mixed oxides tuned with alkaline metals to improve glycerolysis for sustainable biodiesel production. Catalysis Today, 279, 209–216. doi: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.06.005
  34. Echeverri, D. A., Perez, W. A., Rios, L. A. (2013). Synthesis of maleated-castor oil glycerides from biodiesel-derived crude glycerol. Industrial Crops and Products, 49, 299–303. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.05.008
  35. Bliznjuk, O., Masalitina, N., Mezentseva, I., Novozhylova, T., Korchak, M., Haliasnyi, I. et al. (2022). Development of safe technology of obtaining fatty acid monoglycerides using a new catalyst. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (116)), 13–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253655
Удосконалення технології синтезу моногліцеридів жирних кислот з використанням реакції гліцеролізу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Савельєв, Д. І., Петрова, О. І., Ященко, О. А., Рудаков, С. В., Гарбуз, С. В., Шевчук, Н. П., Качанова, Т. В., Гиль, М. І., Болгова, Н. В., & Борозенець, Н. С. (2023). Удосконалення технології синтезу моногліцеридів жирних кислот з використанням реакції гліцеролізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (123), 6–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.278270

Номер

Том 3 № 6 (123) (2023): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Dmytro Saveliev, Olena Petrova, Oleksandr Yashchenko, Serhii Rudakov, Serhii Harbuz, Natalia Shevchuk, Tetiana Kachanova, Michael Gill, Nataliia Bolhova, Nataliia Borozenets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.