Dwuetapowy proces adsorpcji produktów degradacji oleju smażalniczego

Pełen tekst

(1)Zeszyty Naukowe nr 833. 2010. Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie. Bronisław Buczek Katedra Chemii Ogólnej. Wojciech Chwiałkowski Katedra Chemii Ogólnej. Dwuetapowy proces adsorpcji produktów degradacji oleju smażalniczego 1. Wprowadzenie Jakość oraz żywotność tłuszczów, a zwłaszcza olejów smażalniczych, jest istotnym zagadnieniem badawczym oraz praktycznym; po pierwsze, ze względu na wykorzystywanie ich w procesach smażenia żywności, co związane jest z konsumpcją wytworzonych produktów, a tym samym ewentualnymi zagrożeniami zdrowotnymi dla konsumenta; po drugie, ze względu na ekonomikę procesu, którą należy rozumieć nie tylko jako koszt świeżego surowca, ale również jako koszty eksploatacji oleju oraz związane z unieszkodliwianiem wyeksploatowanego tłuszczu posmażalniczego. Te ostatnie można rozumieć jako koszty środowiskowe, które trzeba ponieść, aby zneutralizować odpad olejowy. Aby można było to zrobić efektywnie, należy posiadać wiedzę na temat parametrów tłuszczu posmażalniczego, który oczekuje na neutralizację. Zdarza się, że sieci restauracji typu fast food pozbywają się surowca olejowego, którego jakość spełnia odpowiednie normy, jak również takiego, który dawno przekroczył wszelkie możliwe normy. Ten drugi przypadek jest znacznie częstszy i nierzadko wiąże się z działaniem z premedytacją. Restauratorzy w większości wypadków nie dysponują bowiem urządzeniami, za pomocą których mogliby określić rzeczywisty stopień zużycia oleju. Zwykle do wymiany surowca skłaniają ich dopiero widoczne znaki zużycia tłuszczu, takie jak barwa, konsystencja czy zapach..

(2) 6. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. Zjawiska zachodzące w tłuszczu podczas smażenia, ze względu na ich złożoność, nie zostały w dalszym ciągu do końca poznane. Szczegółowa znajomość tych zagadnień pozwoliłaby na efektywniejsze wykorzystanie surowców smażalniczych, a przez to zmniejszyłaby się rosnąca z roku na rok ilość odpadów olejowych. Co prawda zużyty olej smażalniczy może być wykorzystany jako surowiec do produkcji biopaliw, ale trzeba zdawać sobie sprawę, że również wtedy wymagany jest odpowiedni skład takiego oleju. Nie może on np. zawierać więcej niż 0,5% wody oraz więcej niż 3% wolnych kwasów tłuszczowych [12]. Oleje posmażalnicze zawierające niedopuszczalne związki lub zwiększoną ich ilość wymagają dodatkowej obróbki, która pociąga za sobą koszty. Kontrola jakości medium smażalniczego jest zatem ważnym zagadnieniem, dzięki niej można utrzymać dłużej parametry tłuszczu smażalniczego na optymalnym poziomie, gwarantującym konsumentowi bezpieczeństwo spożywania produktów w nim przygotowanych, a zarazem możliwość efektywnego zagospodarowania oleju po procesie smażenia. Przemiany zachodzące w oleju podczas ogrzewania do wysokich temperatur mają bardzo skomplikowany charakter i są nieodwracalne. Można jedynie zmniejszyć tempo powstawania niekorzystnych związków. W gorącym tłuszczu, w obecności wody, tlenu i światła trójacyloglicerydy rozpadają się na mniejsze nasycone substancje, wśród których należy wymienić wodoronadtlenki oraz wolne kwasy tłuszczowe. Związki te w dalszej kolejności reagują z obecnymi w smażalniku innymi, pozostałymi produktami rozkładu, dając w efekcie różne związki organiczne o skomplikowanej budowie. Eliminacja składników powodujących dalszą degradację tłuszczu pozwoliłaby na zmniejszenie tempa jego zużycia. Dzięki temu, zachowując wymagany skład olejów smażalniczych, można by zwiększyć efektywność ich wykorzystania. W tym celu już od kilku lat wykorzystuje się specjalne substancje sorbujące niekorzystne związki polarne. Należy tu wymienić przede wszystkim magnesol, który najefektywniej przedłuża żywotność stosowanych olejów smażalniczych [8]. Jego właściwości sorpcyjne związane są z dużą polarnością powierzchni. Dzięki temu adsorbent ten oczyszcza olej smażalniczy z produktów degradacji tłuszczu. Aby można było wykorzystać adsorbenty węglowe w procesach oczyszczania olejów posmażalniczych, należy zmenić charakter ich powierzchni. W pracy przedstawiono wyniki badań oczyszczania adsorpcyjnego w procesie dwuetapowym. W doświadczeniu wykorzystano dwa węgle aktywne o odmiennej naturze powierzchni. Jeden z nich (ARP2) został poddany utlenianiu za pomocą roztworu nadtlenku wodoru, a drugi (AR1000) ogrzewaniu w wysokiej temperaturze. Obróbka ta miała na celu wprowadzenie nowych grup funkcyjnych, ewentualnie przebudowę występujących już ugrupowań powierzchniowych (ARP2) oraz ich redukcję (AR1000)..

(3) Dwuetapowy proces adsorpcji produktów.... 7. Utlenione węgle aktywne zostały już wcześniej przebadane ze względu na efektywność zatrzymywania produktów degradacji olejów posmażalniczych [2, 3, 4, 5, 6, 7]. Wyniki badań wskazywały na możliwość zastosowania ich w procesach przedłużania żywotności tłuszczów, dlatego też podjęto próbę oczyszczania dwustopniowego. 2. Część eksperymentalna 2.1. Materiały. Frytura w płynie – PM – frytura „Pan Max”, rafinowany tłuszcz płynny z naturalnym osadem, wyprodukowany na bazie oleju rzepakowego przez ZT „Kruszwica” SA. Frytura posmażalnicza PMZ – frytura PM stosowana do smażenia frytek firmy RS Markenvertrieb GmbH&Co. KG Aldrup, Niemcy; przez 4 dni we frytownicy domowej w temperaturze 170–175°C usmażono ok. 25 kg frytek (5 min smażenia porcji około 400 g frytek i 10 min dogrzewania oleju do temperatury smażenia). Węgiel aktywny ARP2 – otrzymany z węgla AR, produkcji ZEW Racibórz (obecnie Carbon Racibórz Sp. z o.o.), utleniony w fazie ciekłej za pomocą 30-procentowej roztworu nadtlenku wodoru. Węgiel aktywny AR1000 – otrzymany z węgla AR przez obróbkę termiczną w temperaturze 1000°C w atmosferze azotu o czystości 99,9%. 2.2. Modyfikacja węgli aktywnych. Węgiel ARP2 utleniano w fazie ciekłej perhydrolem. Wysuszony węgiel aktywny AR traktowano 30-procentowym roztworem nadtlenku wodoru. Na 25 g węgla aktywnego użyto 552 cm3 perhydrolu. Tak sporządzony roztwór mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego przez 2 godziny w temperaturze 90±2°C. Po procesie utleniania zawiesinę dekantowano, przemywano wodą destylowaną i mierzono pH roztworu za pomocą papierka uniwersalnego. Zabieg ten powtarzano wielokrotnie do osiągnięcia pH ~4. Po osiągnięciu zamierzonego pH węgiel oddzielano od roztworu przez filtrację na lejku Büchnera, pod próżnią 10–15 mmHg, stosując bibułę filtracyjną, przemywając dodatkowo wodą destylowaną powstały placek filtracyjny. Następnie węgiel poddano suszeniu w temperaturze 120°C przez 5 godzin. Węgiel AR1000 uzyskano dzięki obróbce termicznej węgla AR. Adsorbent ten wygrzewano w aparacie do aktywacji i karbonizacji [11] w temperaturze 1000°C w atmosferze azotu o czystości 99,9%..

(4) 0 0,0. 100. 200. 300. 400. 0,2. 0,4 p/p0. 0,6. 0,8. 1,0. Źródło: badania własne.. Rys. 1. Izoterma adsorpcji i desorpcji azotu węgla ARP2 i AR1000. a [cm3/g NTP]. 500. ARP(2). 0 0,0. 100. 200. 300. 400. 500. 0,2. 0,4 p/p0. 0,6. AR1000. 0,8. 1,0. 8. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. a [cm3/g NTP].

(5) 9. Dwuetapowy proces adsorpcji produktów... 2.3. Analiza struktury porowatej węgli aktywnych ARP2 i AR1000. Strukturę porowatą modyfikowanych węgli aktywnych analizowano na podstawie izotermy niskotemperaturowej adsorpcji i desorpcji azotu, którą wyznaczono metodą objętościową w temperaturze 77,5K w zakresie ciśnienia względnego p/p0 = 0,00001-0,999 (rys. 1). Pomiary prowadzono za pomocą objętościowej aparatury adsorpcyjnej typu Sorptomatic 1900 (Carlo Erba). Na podstawie otrzymanych danych, zgodnie z równaniem Dubinnina-Raduszkiewicza [10], wyznaczono parametry charakteryzujące strukturę mikroporowatą: objętość mikroporów (W0), charakterystyczną energię adsorpcji (E0) oraz powierzchnię mikroporów (SDR). Powierzchnię mezoporów (Smez) obliczono metodą Dollimore’a–Heala [9], a powierzchnię właściwą (SBET) z równania Brunauera-Emmetta-Tellera (BET) [13]. Charakterystykę struktury mikro- i mezoporowatej węgli ARP2 i AR1000 oraz wyjściowego węgla AR zamieszczono w tabeli 1. Tabela 1. Parametry struktury porowatej modyfikowanych węgli aktywnych Parametr. Symbol. Jednostka. AR. ARP2. AR1000. Objętość mikroporów. W0. cm3/g. 0,423. 0,372. 0,395. Charakterystyczna energia adsorpcji. E0. kJ/mol. 18,5. 21,1. 21,5. Powierzchnia właściwa mikroporów. SDR. m2/g. 1191. 1050. 1110. Powierzchnia właściwa mezoporów. Sme. m2/g. 207. 180. 165. Powierzchnia właściwa. SBET. m2/g. 980. 915. 945. Źródło: badania własne.. W wyniku modyfikacji węgla aktywnego AR za pomocą utleniania perhydrolem, jak również wygrzewania w temperaturze 1000°C otrzymano adsorbenty o różnych parametrach strukturalnych oraz właściwościach sorpcyjnych. Obróbka wyjściowego węgla w obydwu wypadkach spowodowała redukcję objętości (W0), powierzchni mikroporów (SDR), powierzchni mezoporów (Smez), jak również powierzchni właściwej wyznaczonej metodą BET (SBET). Stosunkowo dużo, dla obu węgli aktywnych, wzrosła charakterystyczna energia adsorpcji (E0). Zmiany wynosiły w tym wypadku odpowiednio dla ARP2 i AR1000 14% i 16% w stosunku do węgla AR. Rys. 2 prezentuje zmiany struktury porowatej modyfikowanych węgli ARP2 i AR1000 w stosunku do adsorbenta AR..

(6) 10. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. 20. 16 14. 15 10 5 %. 0 –5. –4. –15. –7. –7. –10 –12. –12. –7 –13. –20 –25. –20. W0. F0. SDR ARP2. Smez. SBET. AR1000. Rys. 2. Zmiany struktury porowatej modyfikowanych adsorbentów węglowych w stosunku do wyjściowego węgla aktywnego AR – poziom 0 Źródło: badania własne.. AR. AR1000. ARP2. 18 51. 43. 49. 57 82 grupy kwasowe. grupy zasadowe. Rys. 3. Udział procentowy poszczególnych rodzajów grup funkcyjnych na powierzchni węgli aktywnych AR, AR1000, ARP2 Źródło: [1].. Obydwa uzyskane w wyniku obróbki węgle aktywne charakteryzowały się odmiennym charakterem powierzchni. Jak wykazano we wcześniejszej pracy [1], węgiel aktywny ARP2 miał na swojej powierzchni porównywalną zawartość zarówno ugrupowań kwasowych, jak i zasadowych, natomiast adsorbent wygrzewany w temperaturze 1000°C miał zdecydowanie więcej ugrupowań o charakterze zasadowym. Udział poszczególnych grup funkcyjnych na powierzchni przedstawiono na rys. 3..

(7) Dwuetapowy proces adsorpcji produktów.... 11. 2.4. Oczyszczanie zużytego oleju. Fryturę posmażalniczą PMZ poddano oczyszczaniu w procesie dwuetapowym na węglu aktywnym wygrzanym w temperaturze 1000°C (AR1000) oraz na adsorbencie utlenionym 30-procentowym roztworem nadtlenku wodoru (ARP2). Próbkę oleju posmażalniczego traktowano najpierw węglem aktywnym AR1000 w stosunku 1:40 m/m, a następnie otrzymany wstępnie oczyszczony olej węglem ARP2 w takim samym stosunku wagowym. Sumarycznie fryturę PMZ oczyszczono adsorbentami w stosunku wagowym 1:20. Olej z adsorbentem ogrzewano i mieszano przy użyciu mieszadła magnetycznego przez 30 min, utrzymując temperaturę 70–80°C. Po etapie mieszania adsorbent oddzielono od oleju przez filtrację ciepłej zawiesiny w temperaturze ok. 60°C na urządzeniu do filtrowania (własnej konstrukcji) pod ciśnieniem ok. 2 atm azotu..

(8) .

(9)

(10)

(11)

(12) . Rys. 4. Diagram przedstawiający kolejne etapy filtracji Źródło: badania własne.. Jako filtrat po pierwszym etapie oczyszczania otrzymano olej, który nazwano PMO1, a po drugim etapie oczyszczania – fryturę oczyszczoną, którą oznaczono jako PMO2. Poniższy diagram przedstawia kolejne etapy filtracji. 2.5. Metody badań. Celem oczyszczania frytury posmażalniczej różnymi adsorbentami było usunięcie produktów rozkładu oleju powstałych podczas smażenia frytek oraz weryfikacja skuteczności działania adsorbentów w warunkach dużego zużycia surowca. Analizowano efekty oczyszczania oleju posmażalniczego węglami o róż-.

(13) 12. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. nej naturze powierzchni, zastosowanymi w określonej kolejności. Do oceny zmian właściwości frytury świeżej, po smażeniu i oczyszczaniu zastosowano następujące wyróżniki fizykochemiczne i jakościowe: – barwa b, dokładność odczytu ±0,001 [15], – gęstość ρ20 (piknometrycznie, ± 0,0004 g/cm3), – lepkość η40 (aparat Rheotest 3, 60 s, 100 obr/min, ± 0,01 Pa·s·10 -2), – liczba kwasowa LK ±3 % [21], – liczba nadtlenkowa LN ± 0,2 milirówn. (odważników) aktywnego O2/kg mE2 O2/lg [18], – liczba jodowa LI ±2,0 dla LJ ∈ <50; 100> i ±3,5 dla LJ ∈ <100; 135> [20], – liczba anizydynowa LA ±0,2 [17], – wskaźnik oksydacji tłuszczu Totox [14], – zawartość związków polarnych ZZP±2%, (OIL METER FOM 200). Oznaczono również skład kwasów tłuszczowych metodą chromatografii gazowej w postaci estrów metylowych [19, 16]. Profil wyższych kwasów tłuszczowych wyznaczono z dokładnością ±3% dla składników nasyconych i nienasyconych od C16:0 do C18:3 oraz z dokładnością ±5% dla pozostałych kwasów tłuszczowych. Analizy dokonano na chromatografie gazowym SRI 8610C z kolumną Restek RTX-2330, stosując detektor FID oraz wodór jako gaz nośny. Pomiary wykonano w Laboratorium Badawczym na Wydziale Towaroznawstwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie. W tabeli 2 zebrano właściwości fizykochemiczne i jakościowe oleju świeżego, zużytego oraz po oczyszczaniu w pierwszym oraz w drugim etapie, a w tabelach 3 i 4 skład głównych kwasów tłuszczowych, grup kwasów oraz stosunek kwasów nienasyconych do nasyconych analizowanych tłuszczów. Tabela 2. Parametry jakościowe i fizykochemiczne analizowanych frytur Frytura. barwa. ρ20 g/cm3. η40 Pa·s. LK mg KOH/g. LN mval O2/kg. LI gI2/ /100g. LA. Totox. ZZP %. PM. 003,3. 0,911. 0,0420. 0,083. 0,58. 86,60. 01,28. 02,43. 00,2. PMZ. 106,3. 0,910. 0,0847. 0,829. 8,42. 67,66. 54,68. 71,53. 21,8. PMO1. 052,7. 0,915. 0,0938. 0,725. 2,67. 69,36. 52,10. 57,44. 17,0. PMO2. 055,0. 0,911. 0,0639. 0,733. 1,54. 70,96. 47,09. 50,16. 19,2. Źródło: badania własne..

(14) 13. Dwuetapowy proces adsorpcji produktów.... Tabela 3. Skład głównych kwasów tłuszczowych w analizowanych fryturach (% m/m) Frytury. Kwasy tłuszczowe. PM. PMZ. PMO1. PMO2. C14:0. 0,1694±0,0085. 0,5280±0,0264. 0,5068±0,0253. 0,5472±0,0274. C16:0. 8,2405±0,2472. 22,5696±0,6771. 22,7140±0,6814. 22,5161±0,6755. C16:1 (cis-9). 0,2349±0,0070. 0,2738±0,0082. 0,1962±0,0059. 0,3333±0,0100. C18:0. 3,2402±0,0972. 4,0403±0,1212. 3,3271±0,0998. 3,5576±0,1067. C18:1 (cis-9). 73,6619±2,2099. 61,1313±1,8339. 62,1414±1,8642. 61,7864±1,8536. C18:2 (trans). 3,3355±0,1001. 1,6721±0,0502. 1,6745±0,0502. 1,6384±0,0492. C18:2 (cis-9, 12). 5,6195±0,1686. 5,8637±0,1759. 5,7785±0,1734. 5,8298±0,1749. C18:3 (cis-9, 12, 15). 0,3867±0,0116. 0,1838±0,0055. 0,2817±0,0085. 0,1915±0,0057. Źródło: badania własne.. Tabela 4. Skład grup kwasów oraz stosunek kwasów nienasyconych do nasyconych w analizowanych fryturach (% m/m) Kwasy tłuszczowe. Frytury PM. PMZ. PMO1. PMO2. SFA. 14,19. 28,93. 28,13. 28,21. MUFA. 76,47. 62,98. 62,99. 63,81. PUFA. 09,34. 07,72. 07,73. 07,66. UFA. 85,81. 70,70. 70,73. 71,47. UFA/SFA. 6,05. 02,44. 02,51. 02,53. SFA – nasycone kwasy tłuszczowe, MUFA – jednonienasycone kwasy tłuszczowe, PUFA- wielonienasycone kwasy tłuszczowe, UFA – nienasycone kwasy tłuszczowe Źródło: badania własne.. 3. Omówienie uzyskanych wyników Zastosowana do badań frytura na bazie oleju rzepakowego charakteryzuje się niskimi wartościami parametrów fizykochemicznych oraz jakościowych, co pozwala wnioskować o świeżości surowca. Wykazuje małą gęstość i lepkość, wartość barwy oraz zawartość związków polarnych (ZZP). Frytura posiada znikome ilości wolnych kwasów tłuszczowych (LK), jak również produktów pierwotnego (LN) i wtórnego utleniania (LA). Świeży surowiec olejowy zawiera również dość.

(15) 14. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. dużą ilość związków nienasyconych (LI). Wartość ta koreluje z wysoką zawartością nienasyconych kwasów tłuszczowych (UFA) (tabele 3 i 4). W wyniku smażenia jakość tłuszczu znacznie się pogorszyła. Wartość lepkości wzrosła dwukrotnie, wartość barwy ponadtrzydziestokrotnie, a zawartość związków polarnych ponadstukrotnie. Liczby charakterystyczne określające właściwości jakościowe tłuszczu w większości również drastycznie się zwiększyły. Jedynie ilość związków nienasyconych, wyrażonych liczbą jodową, zmniejszyła się o blisko 19 jednostek. Liczba kwasowa wzrosła blisko dziesięciokrotnie, a liczba nadtlenkowa ponad 14,5 razy. Ilość wtórnych produktów utleniania zwiększyła się o ponad 42 razy. Wskaźnik całkowitej oksydacji tłuszczu zwiększył się o ponad 69 jednostek. Niekorzystnym zmianom uległy również profile kwasów tłuszczowych. W wyniku długotrwałego działania wysokiej temperatury ponaddwukrotnie wzrosła zawartość kwasów nasyconych (SFA) oraz o 15% zmalała ilość kwasów nienasyconych (UFA). Największe zmiany odnotowano w wypadku zawartości kwasu palmitynowego (wzrost o ponad 14%), kwasu oleinowego (redukcja o ponad 12%) oraz kwasu linolowego (blisko dwukrotna redukcja). Oczyszczanie adsorpcyjne za pomocą dwuetapowego procesu filtracji przyniosło oczekiwane zmiany. Wszystkie wskaźniki fizykochemiczne i jakościowe w końcowej fazie adsorpcji zostały zredukowane. Jedynie gęstość pozostała właściwie na tym samym poziomie. Wartość lepkości dynamicznej obniżono o blisko 25%, a barwę o niemal 50%. W wyniku adsorpcji zawartość związków polarnych spadła o prawie 12%. W pierwszym etapie oczyszczania, za pomocą węgla wygrzewanego w temperaturze 1000°C (olej PMO1), zmiany parametrów fizykochemicznych miały podobny charakter do tych uzyskanych w całym procesie. Jedynie lepkość wyznaczona w 40°C wzrosła o ponad 10%, a zawartość związków polarnych zmniejszyła się o 22%. W wypadku tego ostatniego parametru zmiana ta była korzystniejsza niż uzyskana w wyniku filtracji dwuetapowej. Zmiany wartości liczb charakterystycznych w obu etapach miały taki sam charakter. Podczas kontaktu z pierwszym adsorbentem zawartość wolnych kwasów tłuszczowych (LK) została zredukowana o ponad 12%, zawartość produktów pierwotnego utleniania (LN) o ponad 68% a wtórnego (LA) o blisko 5%. W związku z tym wartość wskaźnika całkowitej oksydacji tłuszczu Totox zmniejszyła się o blisko 20%. Wartość liczby jodowej wzrosła, ale w granicach błędu oznaczenia. Na rys. 2 przestawiono zmiany parametrów fizykochemicznych oraz jakościowych w wyniku oczyszczania w pierwszym (PMO1) i w drugim etapie (PMO2). Wartości przedstawione na wykresie odnoszą się do oleju posmażalniczego PMZ – wartość 0..

(16) 15. Dwuetapowy proces adsorpcji produktów.... 4. 3,7 2,9. 3 2. 1,3. 1,1. 1 0,0. % 0 –1. 0,2. 0,0 –0,8. –2 –3. –2,8. –4. –2,8. SFA. MUFA. PUFA. UFA. PM01. PM02. UFA/SFA. Rys. 5. Zmiany parametrów fizykochemicznych i jakościowych w wyniku oczyszczania adsorpcyjnego w procesie dwuetapowym Źródło: badania własne.. Analizując parametry jakościowe w drugim, a zarazem końcowym etapie przywracania jakości oleju posmażalniczego, należy zauważyć, że najbardziej, bo o blisko 82% oczyszczanie adsorpcyjne zredukowało zawartość pierwotnych produktów utleniania. Na drugim miejscu, jeżeli chodzi o obniżanie zawartości niekorzystnych składników, znalazła się zawartość wtórnych produktów utleniania. Wartość tej liczby zmniejszyła się o blisko 14%. Można zatem uznać, że wskaźnik całkowitej oksydacji tłuszczu został zredukowany o ok. 30%. Jest to syntetyczny wskaźnik opisujący całkowitą zawartość związków powstałych w wyniku utleniania tłuszczu. W następnej kolejności zmieniła się zawartość wolnych kwasów tłuszczowych wyrażona liczbą kwasową. Kontakt z adsorbentami spowodował obniżenie tej wartości o ponad 11% w porównaniu z wartością, jaką charakteryzował się olej posmażalniczy. Należy odnotować również fakt wzrostu zawartości związków nienasyconych, która jest opisana przez liczbę jodową. Wartość ta wzrosła o 5%. W wyniku oczyszczania adsorpcyjnego na węglu aktywnym AR1000, a następnie na ARP2 zaszły pewne niewielkie zmiany składu kwasów tłuszczowych. Mieściły się one w granicach błędu oznaczenia, dlatego też nie należy ich porównywać, a można jedynie wskazać kierunek zmian. Na rys. 3 przedstawiono charakter zmian składu grup kwasów tłuszczowych w oczyszczonych tłuszczach..

(17) 16. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. 4. 3,7 2,9. 3 2. 1,3. 1,1. 1 0,0. % 0 –1. 0,2. 0,0 –0,8. –2 –3. –2,8. –4. –2,8. SFA. MUFA. PUFA. UFA. PM01. PM02. UFA/SFA. Rys. 6. Zmiany składu grup kwasów tłuszczowych w wyniku oczyszczania adsorpcyjnego w procesie dwuetapowym Źródło: badania własne.. Proces oczyszczania spowodował redukcję nasyconych kwasów tłuszczowych (SFA) oraz wzrost zawartości jednonienasyconych kwasów tłuszczowych (MUFA). W pierwszym etapie filtracji, czyli pod wpływem oczyszczania tylko na węglu AR1000 w większym stopniu została zredukowana ilość SFA. Zawartość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych pozostała właściwie bez zmian, zarówno po pierwszym, jak i drugim etapie adsorpcji. Dla obu etapów wzrósł nieznacznie stosunek kwasów nienasyconych do nasyconych (UFA/SFA) o ok. 3%. 4. Podsumowanie Przygotowane w wyniku modyfikacji węgle aktywne ARP2 i AR1000 charakteryzują się różną strukturą porowatą oraz naturą powierzchni. Adsorbent ogrzewany w wysokiej temperaturze ma najwyższą wartość charakterystyczną energii adsorpcji oraz średnią ilość mikro- i mezoporów. Cechuje się również małą ilością powierzchniowych grup o charakterze kwasowym (18%). Budowa taka pozwala na znaczną redukcję zawartości związków barwnych oraz polarnych, jak również produktów pierwotnego utleniania. Drugi z adsorbentów (ARP2) charakteryzuje się najmniejszą zawartością mikroporów oraz średnią wartością energii adsorpcji. Zawiera on taką samą ilość grup kwasowych i zasadowych. Węgiel ten powoduje dalszą redukcję zawartości pierwotnych produktów utleniania, ale zwiększa ilość związków barwnych.

(18) Dwuetapowy proces adsorpcji produktów.... 17. i polarnych. Adsorbent utleniony nadtlenkiem wodoru wykazuje również większą redukcję wtórnych produktów utleniania, wyrażoną liczbą anizydynową. Oczyszczanie frytury posmażalniczej w procesie dwuetapowym prowadzi do korzystnych zmian parametrów fizykochemicznych i jakościowych. Proces adsorpcji redukuje lepkość, barwę oleju, całkowitą zawartość związków polarnych, liczbę kwasową, nadtlenkową, anizydynową i wskaźnik Totox. Pierwszy etap w większym stopniu obniża ilość związków polarnych (ZZP) oraz barwnych. Jeśli chodzi o profile kwasów tłuszczowych adsorbenty nie przyniosły istotnych zmian. Należy podkreślić, że proces adsorpcji w efekcie końcowym spowodował znaczną (bo blisko o 82%) redukcję zawartości wodoronadtlenków. W celu zwiększenia efektywności oczyszczania, szczególnie dla składu kwasów tłuszczowych oraz liczb charakterystycznych, należałoby przeprowadzić badania z wykorzystaniem tych samych adsorbentów, ale używanych w innej kolejności. Literatura [1] Buczek B., Chwiałkowski W., Charakterystyka powierzchni modyfikowanego węgla aktywnego wybranymi metodami, Zeszyty Naukowe AE w Krakowie, Kraków (w druku). [2] Buczek B., Chwiałkowski W., Improvement of Used Rape Oil Quality on Modified Activated Carbon [w:] The Research and Development Challenge: How to Improves Uses of Oils and Fats, Abstracts of 25th World Congress and Exhibition of International Society for Fat Research, Bordeaux 2003. [3] Buczek B., Chwiałkowski W., Removal of Polar Compounds from Used Frying Oil by Acid Modified Active Carbon Adsorption, Materiały 26th World Congress and Exhibition of the International Society for Fat Research ISF „Modern Aspects of Fats and Oils”, Prague 2005. [4] Buczek B., Chwiałkowski W., Wpływ natury powierzchni węgla aktywnego na jego zdolność do oczyszczania oleju posmażalniczego, Materiały IV Krajowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle”, Częstochowa–Ustroń 2004. [6] Buczek B., Chwiałkowski W., Wpływ utleniania węgla aktywnego w fazie ciekłej na jego zdolność do oczyszczania olejów posmażalniczych, Zeszyty Naukowe AE w Krakowie nr 737, Kraków 2007. [6] Chwiałkowski W., Enhancing Activated Carbon Adsorption of Polar Compounds from Used Frying Oil: Nitric Acid and Hydrogen Peroxide Treatments, 3rd Euro Fed Lipid Congress: Oils, Fats and Lipids in a Changing World, Edinburgh 2004. [7] Chwiałkowski W., Buczek B., Sorpcja zanieczyszczeń ze zużytego oleju smażalniczego na modyfikowanym KOH węglu aktywnym, „Przemysł Chemiczny” 2006, nr 85(8–9). [8] Cooke B.S., Adsorbent Treatment of Frying Oils: Comemercial Frying Case Study, 4th Euro Fed Lipid Congress: Oils, Fats and Lipids for a Healthier Future, Madrid, Spain 2006. [9] Dollimore D., Heal G.R., An Improved Method for the Calculation of Pore Size Distribution from Adsorption Data, J. Appl. Chem., 1964, 14..

(19) 18. Bronisław Buczek, Wojciech Chwiałkowski. [10] Dubinin M.M., Water Vapour Adsorption and the Microporous Structures of Carbonaceous Adsorbent. Carbon, 1980, 18. [11] Jankowska H., Świątkowski A., Choma J., Węgiel aktywny, WNT, Warszawa 1985. [12] Kotowski W., Tankowanie w McDonaldzie, „Nowa Energia” 2002, nr 1–2 (64–66). [13] Lowell S., Shields J.E., Powder Surface Area and Porosity, Chapman and Hall, London 1991. [14] PN-93-A-86926 – Oznaczanie liczny anizydynowej oraz obliczanie wskaźnika oksydacji tłuszczu Totox. [15] PN-A-86934 – Spektrofotometryczne oznaczanie barwy. [16] PN-EN ISO 5508:1996 – Analiza estrów metylowych. [17] PN-EN-ISO 6885 – Oznaczanie liczny anizydynowej. [18] PN-ISO 3960:1996 – Oznaczanie liczby nadtlenkowej. [19] PN-ISO 5509:1996 – Przygotowanie estrów metylowych. [20] PN-ISO 6320:1995 – Oznaczanie liczby jodowej. [21] PN-ISO 660:1998 – Oznaczanie liczby kwasowej i kwasowości..

(20)