SUBSKRYBUJ KANAŁ RSS

Jak obliczyć ilość metanolu potrzebnego do transestryfikacji?

Utworzone przez admin dnia 18 maja 2014

Najczęściej ilość metanolu potrzebną do przeestryfikowania danej ilości tłuszczu lub oleju roślinnego, podaje się jako stosunek molowy metanolu do tłuszczu np. 6:1. Aby więc obliczyć ile potrzebujemy metanolu, musimy znać masę molową użytego tłuszczu. Pamiętajmy, że naturalne tłuszcze są estrami glicerolu i różnych kwasów tłuszczowych, dlatego różne cząsteczki tłuszczu mają różne masy cząsteczkowe. W tym wypadku mówimy o średniej masie molowej danego tłuszczu a do jej obliczenia musimy znać udział różnych kwasów tłuszczowych w budowie cząsteczek.

Masę cząsteczkową pojedynczego kwasu tłuszczowego można zapisać wzorem:

M cz = 14.027C-2.016d+31.9988

gdzie:

C – liczba atomów węgla
d – liczba wiązań podwójnych

Średnią masę cząsteczkową mieszaniny różnych kwasów tłuszczowych obliczymy prz użyciu wzoru na średnią ważoną:

M cz(śr) = %k 1 · M mol(1) +%k 2 · M mol(2) + … + %k i · M mol(i) /100%

A średnią masę cząsteczkową tłuszczu zawierającego te kwasy wzorem:

Mcz. tł. = 3 * średnia masa cząsteczkowa kwasów tłuszczowych + 38.049

gdzie:

38,049 to masa cząsteczkowa szkieletu glicerynowego

 

Średnia masa molowa liczbowo równa się średniej masię cząsteczkowej i wyraża się w [g/mol]

Teraz dzieląc masę naszego tłuszczu przez jego średnią masę molową, otrzymamy liczbę moli cząsteczek tłuszczu. Ponieważ liczba moli metanolu powinna być w naszym przypadku 6 razy większa, masa metanolu potrzebna do transestryfikacji będzie równa:

m MeOH = 6 · liczba moli cząsteczek tłuszczu · M mol metanolu

A jego objętość policzymy ze wzoru:

V = m MeOH / d

gdzie d to gęstość metanolu

Produkcja biodiesla z nierafinowanego oleju rzepakowego cz.3

Utworzone przez admin dnia 10 kwietnia 2014

W poprzednim artykule otrzymaliśmy biodiesel, używając takiej nadwyżki katalizatora aby po przereagowaniu z wolnymi kwasami tłuszczowymi obecnymi w nierafinowanym oleju, pozostała w układzie jego docelowa ilość. Tamta metoda miała jednak istotną wadę. Mianowicie, powstawały w niej mydła które niekorzystnie wpływają na rozdział frakcji glicerynowej od biodiesla. Dlatego teraz problem wolnych kwasów tłuszczowych rozwiążemy w inny sposób – poprzez ich neutralizację.

Mamy zamiar usunąć wolne kwasy tłuszczowe z oleju poprzez ich zmydlenie rozcieńczonym roztworem wodorotlenku sodu.

Metoda jest następująca:

Do 100g nierafinowanego oleju dodajemy ok. 12g 10 – procentowego roztworu wodorotlenku sodu. Mieszaninę ogrzewamy do ok. 50ºC i intensywnie mieszamy przez 30 min. Następnie pozostawiamy mieszaninę do „odstania” przez 12 h.

Po tym czasie faza wodna opada na dno a na górze gromadzi się olej, praktycznie całkowicie pozbawiony wolnych kwasów tłuszczowych. Dodatkową zaletą metody jest to, że mydła które tworzą się z wolnych kwasów tłuszczowych opadając na dół „zabierają” ze sobą inne zanieczyszenia obecne w surowym oleju min. barwniki, substancje zapachowe czy drobne nierozpuszczalne cząstki. Po neutralizacji olej traci charakterystyczny intensywny zapach a barwą bardziej przypomina olej rafinowany niż wyjściowy surowiec.

Oczyszczony w ten sposób olej idealnie nadaje się do produkcji biodiesla i co ważne, w kolejnych porcjach produkcyjnych używamy oleju o takiej samej, praktycznie zerowej liczbie kwasowej, co pozwala nam przypuszczać, że otrzymany w kolejnych porcjach biodiesel będzie cechował się dobrymi i powtarzalnymi właściwościami.

Produkcja biodiesla z nierafinowanego oleju rzepakowego cz.2

Utworzone przez admin dnia 3 kwietnia 2014

W tym artykule zajmiemy się otrzymywaniem biodiesla z nierafinowanego oleju rzepakowego, używając nadmiaru katalizatora do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych.

Nasz tok postępowania jest następujący: chcemy wyznaczyć ile jest FFA ( wolne kwasy tłuszczowe – free fatty acids) w oleju i na tej podstawie wyznaczyć ile potrzeba dodatkowego wodorotlenku do ich zobojętnienia.

Ilość wolnych kwasów tłuszczowych w oleju określa tzw. liczba kwasowa.

Wyznaczymy ją  miareczkując odważkę tłuszczu mianowanym roztworem KOH w następujący sposób:

  • odważamy ok. 2g oleju
  • do kolbki (erlenmejerki) nalewamy ok.25ml mieszaninę alkoholu etylowego i eteru dietylowego (w stosunku 1 : 1)
  • podgrzewamy mieszaninę na łazni wodnej i rozpuszczamy w niej olej
  • dodajemy kilka kropel fenoloftaleiny
  • miareczkujemy 0,1 molowym roztworem KOH do różowego zabarwienia roztworu, utrzymującego się ok. 1 minuty.

Liczbę kwasową obliczymy z poniższego wzoru:

LK = cKOH · M · V/ 10M [%]

gdzie

cKOH – stężenie molowe roztworu KOH
M – średnia masa cząsteczkowa wolnych kwasów tłuszczowych ( 282g/mol)
V – objętość roztworu KOH zuzytego do miareczkowania
m – masa naważki

Jeśli na przykład wyszło nam że LK naszego oleju wynosi  2 % oznacza to, że w 1 litrze oleju jest 0,02 · 915 = 18,3 g  (ponieważ gęstość oleju = ok. 915g/litr) kwasów tłuszczowych do zobojętnienia których musimy zużyć 3,64 g  katalizatora. Zakładając więc, że chcemy użyć 1% katalizatora (względem masy oleju) , całkowita ilość katalizatora będzie równa 915 · 1% + 3,64g =  12,79 g.

Jak widać wyznaczenie ilości FFA w oleju nie jest jakimś nadzwyczaj trudnym zadaniem, ale nie obejdzie się tutaj bez szkła i odczynników. W dodatku eter dietylowy ma właściwości narkotyczne i nasenne, jest skrajnie łatwopalny i ma bardzo, bardzo odurzający zapach.

Można nie przeprowadzać oznaczenia FFA i stosować taki nadmiar katalizatora aby zneutralizował przypuszczalną ilość FFA obecnych w oleju. Jednak należy pamiętać, że ilość wolnych kwasów tłuszczowych w różnych porcjach oleju może być zmienna, dlatego w tym przypadku ilość katalizatora w kolejnych „ porcjach produkcyjnych” będzie różna i powtarzalność nie będzie zachowana.

W dodatku z góry zgadzamy się że w procesie powstaną mydła, które działając jak emulgator utrudniają rozdział frakcji glicerynowej od estrowej, co jest główną wadą metody.

W następnym artykule problem wolnych kwasów tłuszczowych rozwiążemy w inny sposób – poprzez ich wcześniejszą neutralizację.