Yağların katalitik hidrojenasyonunda işlem parametrelerinin selektivite ve izomer yapı oluşumu üzerindeki etkileri

Abstract

V ÖZET YAĞLARIN KATALİTİK HİDROJENASYONUNDA İŞLEM PARAMETRELERİNİN SELEKTİVİTE VE İZOMER YAPI OLUŞUMU ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ BAYAZ, Mehmet Doktora Tezi, Gıda Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Aytaç SAYGIN GÜMÜŞKESEN Ekim 2001, 127 Sayfa Bu çalışmada, pamuk yağının hidrojenasyonunda işlem koşullarının reaksiyon hızı, linoleik seçiciliği ve trans- izomer oluşumu üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla asitliği giderilmiş ve rengi açılmış pamuk yağı, pilot ölçekli `dead-end` tipi bir reaktörde iki farklı nikel katalizörü kullanılarak 120, 150 ve 170°C işlem sıcaklığı; 0.5, 1.0 ve 2.0 atm hidrojen basıncı; 400 devir/dk ve 650 devir/dk karıştırma hızında hidrojene edilmiştir. Hidrojene edilen örneklerin yağ asidi kompozisyonu, trans- izomer miktarı, katı yağ içeriği ve erime noktası belirlenmiştir. İyot sayısı ve linoleik seçiciliği yağ asidi kompozisyonu değerleri kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca her bir denemede reaksiyon hızı değerleri de hesaplanmıştır. İşlem sıcaklığının artışı reaksiyon hızı, linoleik seçiciliği ve trans- izomer miktarını arttırmıştır. Hidrojen basıncının artması ile reaksiyon hızı artmış, ancak işlemin seçiciliği ve trans- izomer miktarı azalmıştır. Özellikle düşük sıcaklıklarda karıştırma hızındaki artış, belirtilen buVI değerler üzerinde fazla etkili olmazken, yüksek sıcaklıklarda reaksiyon hızını arttırmış ancak linoleik seçiciliği ve trans- izomer miktarını azaltmıştır. Sonuç olarak; yüksek hidrojen basıncı ve karıştırma hızında yüksek sıcaklık uygulaması, reaksiyon hızında önemli artışlara ve düşük trans- izomer içerikli son ürün eldesine neden olmuştur. Bunun aksine işlemin linoleik seçiciliği düşmüştür. Yüksek linoleik seçiciliği değerlerine ulaşmak için işlem yüksek sıcaklık, düşük hidrojen basıncı ve karıştırma hızında gerçekleştirilmelidir. Anahtar sözcükler: Pamuk yağının hidrojenasyonu, hidrojenasyon işlem koşullan, seçicilik, izomerizasyon.

VII ABSTRACT EFFECT OF PROCESS CONDITIONS ON SELECTIVITY AND ISOMER FORMATION DURING CATALYTIC HYDROGENATION BAYAZ, Mehmet Ph.D. in Food Engineering Supervisor: Prof. Dr. Aytaç SAYGIN GÜMÜŞKESEN October 2001, 127 pages In this thesis, effect of process conditions on reaction rate, linoleic selectivity and trans- isomer formation are investigated during catalytic hydrogenation of cottonseed oil. For this aim, refined (neutralised) and bleached cottonseed oil is processed in a `dead-end` type pilot scale reactor with two different nickel catalysts at temperatures of 120, 150 and 170°C; hydrogen pressures of 0.5, 1.0 and 2.0 atm and agitation speeds of 400 rpm and 650 rpm. Fatty acid composition, trans- isomer content, solid fat content and melting point analyses are carried out on hydrogenated samples. Iodine value and linoleic selectivity are calculated by using fatty acid composition. Reaction rate are also calculated for each trial. According to the results of the study, it is observed that increases in hydrogenation temperatures increased reaction rate, linoleic selectivity and fraws-isomer content. Working at higher hydrogen pressures causedVIII an increase in reaction rate, but a decrease in linoleic selectivity and fraws-isomer content. Increase in agitation speed during hydrogenation yielded in increased reaction rate and decreased linoleic selectivity and trans- isomer content at higher hydrogenation temperatures. However, increase in agitation speed is observed to be non-effective on the parameters investigated at lower hydrogenation temperatures. As a result; increased temperatures at high hydrogen pressure and agitation speed yields in enormous increases in reaction rate also with a final product having lower trans- isomer content. On the contrary; linoleic selectivity of the process decreases. For obtaining higher linoleic selectivity, the process should be carried out at higher temperatures, lowered hydrogenation pressure and agitation speed. Keywords: Hydrogenation of cottonseed oil, process conditions of hydrogenation, selectivity, isomerization.