Prelucrarea grăsimilor și a uleiului - hidrogenare britanică
Pentru multe scopuri comestibile și pentru unele aplicații comerciale, este de dorit să se producă grăsimi solide. Multe scurtări și margarine conțin uleiuri hidrogenate (întărite) ca ingrediente principale. Dezvoltarea margarinei și a produselor de scurtare a rezultat din invenția unei metode reușite de conversie a acizilor grași nesaturați și gliceride cu topire scăzută în produse saturate cu topire mai mare. Procesul constă în adăugarea de hidrogen în prezența unui catalizator la legăturile duble (nesaturate). Astfel acidul oleic sau linoleic (sau radicalii lor acizi din gliceride), care sunt în mod normal lichide la temperatura camerei, pot fi transformați în acid stearic sau radical prin adăugarea de hidrogen.
Utilizarea limitată a acestei tehnologii de hidrogenare a fost făcută în Europa; cea mai mare utilizare potențială a procesului a fost în Statele Unite, unde o vastă producție de ulei de semințe de bumbac, un produs secundar al industriei sudice a bumbacului, aștepta evoluții care să permită transformarea acestuia într-o grăsime de plastic. Întărirea uleiului de semințe de bumbac la începutul anilor 1900 a dat naștere industriei de scurtare. Hidrogenarea practică s-a răspândit apoi în toate țările în care margarinele și scurtările sunt produse din uleiuri lichide.
Reacții de hidrogenare
În practica comercială, hidrogenarea se efectuează de obicei cu agitație viguroasă sau dispersie de hidrogen cu un domeniu restrâns de concentrație de catalizator (aproximativ 0,05 până la 0,10% din nichel fin divizat suspendat pe kieselguhr sau pământ diatomeu) într-un vas de reacție din oțel. Intervalele obișnuite de temperatură și presiune sunt de la 100 ° la 200 ° C (212 ° la 392 ° F) și de la presiunea atmosferică la 42 de kilograme pe centimetru pătrat, respectiv. Aceste condiții pot fi controlate pentru a face reacția de hidrogenare oarecum selectivă - adică Pentru a adăuga hidrogen la radicalii acizi linolenici (trei legături duble) și linoleic (două legături duble) înainte de a adăuga la radicalii acizi oleici (o legătură dublă). Cele mai nesaturate grupe de acizi grași sunt cel mai ușor hidrogenate și astfel reacționează mai întâi cu hidrogenul dacă condițiile sunt corecte. Catalizatorii care conțin cupru sunt selectivi în special în hidrogenarea uleiurilor vegetale. Dacă se doresc grăsimi foarte dure cu cantități mici de nesaturare și selectivitatea este neimportantă, se utilizează temperaturi și presiuni mai mari pentru a scurta timpul de reacție și pentru a utiliza catalizator parțial cheltuit care altfel ar fi irosit. După hidrogenare, uleiul fierbinte este filtrat pentru a îndepărta catalizatorul metalic pentru reutilizare sau recuperare.
Reacții de izomerizare
În timpul tratamentului catalitic are loc și o altă reacție - izomerizarea (rearanjarea structurii moleculare) a radicalilor de acizi grași nesaturați pentru a forma grupări izooleice, izolinoleice și similare. Deoarece acești izomeri au puncte de topire mai mari decât acizii naturali, contribuie la efectul de întărire. Nesaturarea uleiurilor naturale are configurația cis, în care atomii de hidrogen se află pe o parte a unui plan care trece prin legătura dublă și grupările alchil se află pe cealaltă parte. În timpul hidrogenării o parte din nesaturare este convertită în configurația trans, cu grupuri similare pe părțile opuse ale planului. Izomerii trans au o topire mult mai mare decât forma cis naturală. Concomitent cu schimbarea unora dintre nesaturările la configurația trans, există o migrație de legături duble de-a lungul lanțului. Astfel, izomerii acidului oleic se pot forma cu dubla legătură în orice poziție de la atomul de carbon 2 la atomul de carbon 17. Mulți dintre acești acizi izomerizați se topesc mai mult decât acidul oleic natural. Analiza cu infraroșu este utilă pentru măsurarea cantitativă a modificărilor care au loc în timpul hidrogenării.