Hidrogenacion De Aceites: Objetivos

HIDROGENACION DE ACEITES OBJETIVOS 

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Adicionar los hidrógenos hidrógenos a la cadena insaturada del del aceite. Experimentar con los parámetros de reacciones exotérmicas

MARCO TEORICO La hidrogenación de aceites y grasas es un importante proceso de catálisis heterogénea gas–solido-liquido gas–solido-liquido en el cual cual se reduce el grado de in saturación de los triglic triglicéri éridos dos natura naturales les con con el fin de conver convertir tir los aceite aceites s líquid líquidos os en grasa grasas s solida solidas s de aplica aplicació ción n en la indust industria ria de la alimen alimentac tación ión ,confi ,confiter tería ía ,cosmética ,cosmética plastific plastificante antes s ,etc. La reacción reacción es exotérmica exotérmica y la liberación liberación de energía es parcialmente usada en la resorción del producto de reacción de la superficie del catalizador (1,2). En la actualida actualidad, d, la hidrogenació hidrogenación n de aceites aceites y grasas en la industria industria de la alimentación se realiza casi exclusivamente con catalizadores de níquel, debido a su bajo costo comparad comparado o con otros metales. metales. Las cargas cargas metálicas metálicas de los catalizadores comerciales comerciales de níquel se sitúan por encima de un 25% 25% y son en algunos casos más elevadas, incluso de 40-50%, aunque cargas superiores al 25% ,no provocan aumento de actividad de los catalizadores en la reacción de hidrogenación de aceites. Mucho Muchos s artícu artículos los han han sido sido public publicad ados os sobre sobre la hidrog hidrogena enació ción n de olefin olefinas, as, aromát aromático icos s y alquin alquinos os con con catal cataliza izador dores es bimetá bimetálico licos, s, en part particu icular lar con con combinación del grupo VIII y el IB. Como resultado general se observa que la inte intera rac cció ción del del grup grupo o IB con con metale tales s del del grupo rupo VIII III red reduce uce el auto uto envenena envenenamiento miento del catalizado catalizadorr durante la reacción y la actividad actividad catalítica catalítica decrece con el incremento de la concentración del metal del grupo IB (1,3). Una forma de incrementar el rendimiento de la reacción es modificando el catalizado catalizador, r, para lo cual se usa promotores promotores que incremen incremente te la actividad actividad y la sele select ctiv ivid idad ad haci hacia a los los prod produc ucto tos s de inte interé rés. s. Así Así Lina Linare res s (14) (14) estu estudi dia a la promoción de metales metales del grupo VIII con metales del del grupo IB observando observando un efecto sinérgetico en la relación relación metálica con un 75% de Fe y 25% de Ag en en la hidrogenación de dextrosa a sorbitol y una disminución en la temperatura de reducción del metal activo (Fe) al promoverlo con plata . El cobre es 5-10 veces menos activo que el níquel y no permite ser reutilizado tantas veces como el níquel (11). Trabajos realizados realizados por Garrido (15) , para para catalizadores de níquel soportados soportados sobre arcilla , TiO , Al2O3 y SiO2 muestran mayor actividad en el catalizador soportado sobre arcilla .

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La hidrogenación es un tipo de reacción química (redox) cuyo resultado final visi visible ble es la adic adició ión n de hidr hidrog ogen eno o (H2) a otro otro comp compue uest sto. o. Los Los obje objetiv tivos os habitu habituale ales s de esta esta reacci reacción ón son compu compues estos tos orgáni orgánicos cos insatu insaturad rados os,, como como alqu lquenos, nos, alqu lquino inos, cetona tonas s, nitr nitril ilo os, y amina minas s. La may mayoría ría de las las hidr hidrog ogen enac acio ione nes s se prod produc ucen en medi median ante te la adic adició ión n dire direct cta a de hidr hidrog ogen eno o diatomico bajo presión presión y en presencia presencia de un catalizador. catalizador. Un ejemplo ejemplo típico típico de hidrog hidrogena enació ción n es la adició adición n de hidrog hidrogeno eno en dobles dobles enlaces, convirtiendo alquenos en alcanos. La hidrogenación tiene importantes aplicaciones en la industria farmacéutica, petroquímica o alimentaria.

HISTORIA Se cons consid ider era a al quím químic ico o franc francés és Paul Paul Saba Sabatie tierr el padr padre e del del proc proces eso o de hidr hidrog ogen enac ació ión. n. En 1897 1897 desc descub ubri rió ó que que la pres presen enci cia a de traz trazas as de níqu níquel el facilit facilitaba aban n la adició adición n de hidrog hidrogeno eno a moléc molécula ulas s de compue compuesto stos s orgáni orgánicos cos gaseosos .Wilhelm Normann patento en Alemania en 1902 y en Gran Bretaña en 1903 la hidrogenación de aceites líquidos mediante hidrogeno gaseoso, lo que fue el comienzo de lo que ahora es una gran industria en todo el mundo.

REACCIÓN Se trata de una reacción química de hidrogenación. hidrogenación. El hidrógeno, gracias a la acci acción ón de un cata catali liza zado dor, r, satu satura ra los los enla enlace ces s insa insatu tura rado dos s del del acei aceite te,, aumen aumentan tando do de esta esta forma forma su punto punto de fusión. fusión. La reac reacci ción ón tiene tiene luga lugarr a velocidades apreciables a partir de los 110 °C aproximadamente. La presión total, la concentración y la mayor cantidad de catalizador ayudan a que la velocidad de reacción sea alta. El mecanismo de reacción implica varias etapas. El hidrógeno gas disuelto en el aceite, es adsorbido en el catalizador metálico (níquel, (níquel, platino, platino, paladio...), paladio...), separándose sus dos átomos. Estos átomos reaccionan con los dobles o triples enlac enlaces es del aceite aceite,, adicio adicionán nándos dose e al mismo mismo y produc producien iendo do un compu compues esto to intermedio, en el cual el doble o triple enlace puede rotar sobre sí mismo. El compuesto intermedio es inestable y rápidamente capta un segundo átomo de hidrógeno, por lo que el enlace insaturado se satura, o cede de nuevo el átomo, prod produc ucié iénd ndos ose e a vece veces s la isomerización de los los enla enlace ces s cis, cis, que es la configuración de los dobles enlaces en las grasas naturales, a trans. trans. La reacción de hidrogenación es fuertemente exotérmica





EL PROCESO DE HIDROGENACION Los Los usos usos tec tecnol nológi ógicos cos de H2 a mayo mayorr esca escala la son son la hidr hidrog ogen enac ació ión n y la hidrogeno hidrogenolisis lisis reaccione reacciones s asociadas asociadas tanto a las grandes grandes como a pequeñas pequeñas indu indust stria rias s quími química cas. s. La hidr hidrog ogen enac ació ión n es la adic adició ión n de H2 a compuest compuestos os orgánicos insaturados, como alquenos alquenos para dar alcanos, alcanos, o aldehídos para dar dar alcoho alcoholes les .La hidroge hidrogenol nolIsi Isis s es la separa separació ción n del enlace enlace C-X (X=O, (X=O, S, N) mediante H2 para dardos enlaces C-H y H-X . Las aplicaciones a gran escala de la hidrogenolIsis están relacionadas con la mejora de combustibles fósiles. Tant Tanto o la hidr hidrog ogen enac ació ión n como como la hidr hidrog ogen enol olos osis is nece necesi sita tan n cata catali liza zado dore res s metálicos, puesto que sin su presencia el H 2 no consigue consigue reacciona reaccionarr con ningún compuesto orgánico a velocidades apreciables. La reacción típica de hidrogenación hidrogenación de un alquenos alquenos es: RCH=CH2 +H2 ---RCH2CH3 ( R=alquilo , arilo)

HIDROGENACION La hidrogenac hidrogenación ión consiste consiste en el aumento aumento del punto de fusión fusión de los aceites comestibles insaturados, mediante la aportación de hidrogeno en presencia de un cata cataliz lizad ador or y en cond condic icio ione nes s de pres presió ión, n, agit agitac ació ión n y temp temper erat atur ura a controladas. Al tratarse de instalación automatizada mediante autómata programable (PLC) y SCADA , se puede controlar la evolución de la reacción de forma permanente ,pudié ,pudiéndo ndose se ajusta ajustarr en todo todo moment momento o los paráme parámetro tros s óptimo óptimos s de reacci reacción ón (veloc (velocida idad d ,pres ,presión ión,, tempe temperat ratura ura y grado de agitació agitación) n) para para obten obtener er un producto final repetitivo y con bajo contenido en ácidos grasos trans

EQUIPAMIENTO La reacci reacción ón de hidrogenación se lleva a cabo en autoclaves a presión y agita agitado dos. s. Norm Normal alme ment nte e se usan usan proc proces esos os por por carg cargas as (lot (lotes es)) en luga lugarr de procesos continuos, puesto que eso beneficia la versatilidad de la instalación. El hidrógeno puede provenir de una planta electroquímica del tipo Lurgi o bien por el método de la electrólisis de soluciones de hidróxido de potasio en trenes de batería, puesto que es necesaria alta pureza. La instalación se completa con los filtros para retirar el catalizad catalizador or usado, usado, normalmente filtros de placas verticales o de tipo prensa. prensa.





PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL MATERIALES Y EQUIPOS 

Reactor con agitación y chaqueta.





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Matraz Kitasato.

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Vaso precipitado de 1L.

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Termómetro.





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Aceite vegetal insaturado insaturado 800ml.

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Acido sulfúrico concentrado. concentrado.

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Acido clorhídrico.

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Granallas de Zinc (20g).

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Cobre (10g).

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Recipiente.

PROCEDIMIENTO

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Armar el equipo a utilizar, según el esquema, debe ser un reactor con sistema de agitación y calefacción.

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Verificar que el reactor este en perfecto funcionamiento.

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Limpiar el reactor.

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Medir 800ml de Aceite y verter el el en el reactor. reactor.

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Agregar el cobre. Pone Ponerr en func funcio iona nami mien ento to el sist sistem ema a de cale calefa facc cció ión n y elev elevar ar la temperatura del sistema hasta por lo menos 90 C. Agregar 10ml de Acido sulfúrico al reactor.







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Agregar las granallas de zinc y tapar enseguida el matraz, para evitar fugas de hidrogeno. Hacer las conexiones necesarias para que el hidrogeno burbujee en el aceite.

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Dejar que suceda suceda la reacción por un espacio de 60 min.

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Destapar el reactor reactor y luego proceder proceder al vaciado del producto. producto.

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Observar las características del producto.

RESULTADOS Y OBSERVACIONES 

Como materia prima a hidrogenar se utilizo aceite vegetal insaturado.

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En la hidrogenación del aceite se utilizaron acido sulfúrico y trozos de cobre como catalizadores.

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Para la producción de hidrogeno se hizo reaccionar zinc con una mezcla de ácido ácidos s (ac. (ac. Sulfúr Sulfúrico ico y ac. Clorhí Clorhídric drico), o), reacci reacción ón que despre desprende nde hidrogeno gaseoso molecular.

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Se utilizo utilizo ac. Sulfúric Sulfúrico o para para aminor aminorar ar la veloc velocida idad d reacción del zinc con el HCl que es muy violenta.

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El tiempo que duro el proceso de hidrogenación hidrogenación fue de aprox. 50min, 50min, a 90 C y con agitación mínima.

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El producto final cambio totalmente sus características :

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Color: café oscuro

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Estado: semisólido.

la velocida velocidad d de





Zn (65.38g/mol)

+

2 HCL

2(36.5g/mol)

ZnCl2 + 136.37g/mol

65.38g/mol Zn

H2

2g/mol

73g/mol HCL

10g Zn

X

X= 11.165g de HCL =1.7 

g/ml /ml

(Psoluto/Psolución) x 100%=38% Psolución = 11.165g/0.38

Vsolución = 29.368 g de HCL/ 1.7 g/ml

Balance de materia (reactor semilotes) Aceite : Densidad Densidad (25ºC): 0.994 0.994 g/cm3





Ley de velocidad

-rA=KCACB

Volumen del reactor en función del del tiempo V=V o+uot CA=CAo(1-X) CB=C CB=CAo( Ao( - υX)/ υX)/ (1+εX) (1+εX)

CB=C CB=Cao= ao=(1(1-X)/ X)/(1(1-0. 0.5X 5X))

CONCLUSIONES 

Se logr logro o y se obse observ rvo o el proc proces eso o de hidr hidrog ogen enac ació ión n de una una gras grasa a insaturada como lo es el aceite vegetal.

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La reacción reacción no fue al 100% 100% debido debido a que no se logro la consiste consistencia ncia deseada del producto.

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El produc producto to de hidrog hidrogen enac ació ión n es muy impo import rtan ante te para para darle darle variedad de usos al aceite insaturado.

una una

APLICACIÓN INDUSTRIAL 

El proceso proceso de hidrogenac hidrogenación ión de aceites aceites insaturad insaturados os es ampliamen ampliamente te utilizado en la elaboración de margarinas, ceras, etc.

BIBLIOGRAFICAS REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  

Hamm Hamm,, W y Hami Hamilt lton on,, H (200 (2001) 1).. Edib Edible le Oil Oil Proc Proces essi sing ng,, Shef Sheffi fiel eld: d: Academic Press. Laws Lawson on,, H (200 (2001) 1).. Food Food Oils Oils and and Fats Fats.. Tech Techno nolo logy gy,, Utili Utiliza zati tion on and and Nutrition., Nueva York: Chapman and Hall.

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www.quiminet.com

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http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogenaci%C3%B3n”” http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogenaci%C3%B3n

Hidrogenacion De Aceites: Objetivos

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