Спосіб антиоксидантної стабілізації біодизельного пального

Спосіб антиоксидантної стабілізації біодизельного пального, що включає зберігання пального з додаванням речовини, яка спричиняє антиокси 3 (biodiesel) [Text] / R.O, Dunn // Fuel Process, Technol. - 2005. - Vol. 86, № 10. - P. 1071-1085]. З наведених прикладів видно, що антиоксидантна стабілізація БДП можлива. За прототип було обрано спосіб стабілізації БДП, згідно з яким рідкий основний розчин, який містить 10-60 ваг. % 2,6-ди-третбутилгідрокситолуолу (БГТ), розчиненого у БДП, додають до пального, яке підлягає стабілізації, до досягнення концентрації від 0,005 до 2 ваг. % БГТ, виходячи з усього розчину БДП [Пат. №86007 Україна МПК C10L 1/02, 1/18, 1/183. Засіб для стабілізування біодизельного пального; Лангсесс Дойчланд ГМБХ. - № 200505604; заявл. 08.08.2003; опубл. 25.03.2009, Бюл. № 6, 2009р.], де в колбу з вузьким горлом (5л) вміщували 2 л БДП, а іншу таку саму колбу наповнювали такою ж кількістю БДП, яке містить 0,05 % БГТ. Колби не закривали та залишали при кімнатній температурі приблизно на 6 тижнів, струшуючи 2-3 рази на тиждень, визначали виникнення осаду нерозчинних полімерів. Дослідження також проводили і прискореним методом за допомогою диференційного термоаналізу, а також визначаючи леткі органічні кислоти Ранцимат-тестом. Порівнювали стійкість БДП в присутності БГТ та без нього. Загальними ознаками способу за прототипом і рішенням, що заявляється, є використання сполук, здатних гальмувати процес окиснення БДП. Але в способі за прототипом застосовують здебільшого прискорені методи дослідження, які не є достатньо наближеними до звичайних умов зберігання БДП; застосовується попереднє приготування концентрованого розчину антиоксиданту в пальному, яке вимагає нагрівання від 70 до 120 С, що призводить до додаткових енергетичних витрат, а також до непродуктивного витрачання антиоксиданту під час нагрівання. В основу корисної моделі поставлено завдання створення такого способу антиоксидантної стабілізації біодизельного пального, який би дозволяв значно подовжити строк зберігання та якість БДП та не вимагав би попереднього синтезу та спеціального приготування розчину антиоксиданту, до того ж дозволяв би раціонально використовувати вторинну сировину. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що у способі антиоксидантної стабілізації БДП, що включає приготування пального з додаванням речовини, яка спричиняє антиоксидантну дію, згідно корисної моделі, до БДП додають вторинну сировину сільськогосподарського походження, таку як лушпиння цибулі, шкірка та серцевина яблука, насіння болгарського перцю, шкірка моркви та луска вівса, подрібнену до розміру 1-2 мм, яку вміщували в бавовняний мішечок в кількості 2,5 ваг %. Окиснення проводили при кімнатній температурі в скляних колбах при періодичному перемішуванні. За критерій ступеню окиснення БДП обрано величину пероксидного числа (П.Ч.), яку визначали йодометричним методом (ДЕСТ 26593-85), ефективність гальмування процесу окиснення характеризували відношенням часу досягнення П.Ч. 1 % І2 в присутності доданої сиро 55654 4 вини ( ) до часу досягнення такого ж П.Ч. за її відсутності ( о). Механізм окиснення БДП є радикальноланцюговим з виродженим розгалуженням, яке відбувається за рахунок розпаду на радикали пероксидних сполук в залежності від температури та інших факторів. Такі процеси можна гальмувати введенням антирадикальних агентів або відповідних речовин, які призводять до розпаду пероксидних сполук без утворення радикалів, а також шляхом дезактивації каталізаторів процесів окиснення (наприклад, металів змінної валентності). Рослинна сировина містить велику кількість речовин, які володіють антиоксидантними властивостями: луска вівса багата на амінокислоти такі як триптофан, лізин, метіонин, а також поліфеноли, вітаміни А, Е, В1, В2, щавлеву, нікотинову та пантотенову кислоти; лушпиння цибулі - кверцетин та його глікозиди, аскорбінову кислоту, вітаміни групи В, Е, А; насіння болгарського перцю - алкалоїди, білки, аскорбінову кислоту, рутин, вітаміни А, В1, В2; шкірка та серцевина яблука - галову кислоту, рутин, аскорбінову та пантотенову кислоти, філохінон, вітаміни А, В1, В2, Е; шкірка моркви - каротіноїди, витаміни В1, В2, пантотенову та аскорбінову кислоти, флавоноїди, антоцианідини, умбеліферон. Всі ці речовини спричиняють комплексну антиоксидантну дію на процес окиснення БДП похідні фенольних сполук взаємодіють із радикалами, сірковмісні сполуки сприяють розпаду пероксидних сполук за молекулярним механізмом, гідроксикислоти та амінокислоти зв'язують у комплекси метали змінної валентності, таким чином дезактивуючи їх як каталізатори. Екстрагування антиоксидантів відбувається безпосередньо в БДП. Це дозволяє уникнути стадії синтезу антиоксиданту або його виділення шляхом екстрагування із сировини з застосуванням дорогих екстрагентів. Використання антиоксидантів із вторинної рослинної сировини не дискредитує ідею екологічності БДП, а також дозволяє раціонально використовувати відходи сільського господарства. Таким чином, суттєві ознаки знаходяться у причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Нижче наводиться спосіб, що заявляється. Відходи сільськогосподарського виробництва (луска вівса, лушпиння цибулі, шкірка та серцевина яблука, шкірка моркви та насіння болгарського перцю) висушували, подрібнювали, сортували за допомогою сит і зважували сировину з розміром частинок 1-2 мм. Наважку сировини у кількості 2,5 ваг. % насипали в бавовняний мішечок, який вміщували в скляні колби з БДП. Окиснення проводили киснем повітря при кімнатній температурі в скляних колбах з шаром БДП 0,5-0,7 см при періодичному перемішуванні. Через визначений час відбирали проби пального та аналізували на вміст продуктів окиснення - пероксидних сполук. Проведення дослідів при кімнатній температурі дозволяє максимально наблизити умови експерименту до реальних умов зберігання БДП. Товщина шару БДП під час дослідів обумовлена необхідністю забезпечити перебіг процесу окис 5 нення в кінетичному режимі. Вибір вмісту сировини та розмір її частинок базувався на попередніх дослідженнях і був оптимальним для забезпечення максимального ефекту інгібування окиснювального старіння пального за даних умов. Сировину подрібнювали для достатнього контакту з БДП і максимального екстрагування речовин із антиоксидантною дією. Приклад конкретного виконання Вторинну сировину сільськогосподарського походження (луска вівса, лушпиння цибулі, шкірка та серцевина яблука, шкірка моркви, насіння болгарського перцю) висушували в сушильній шафі при температурі 30-40 °С протягом 3 діб, подрібнювали, сортували за допомогою сит і зважували фракцію з розміром частинок 1-2 мм, що дозволяло найбільш ефективно екстрагувати речовини з антиоксидантними властивостями. Наважку переносили у щільний бавовняний мішечок. В колбу з широким горлом наливали 60 мл БДП, а в інші колби наливали таку саму кількість пального, але в неї вміщували бавовняний мішечок з подрібненою вторинною сировиною в кількості 2,5 ваг.% , що забезпечує найбільш ефективний захист від окиснення. Колби залишали відкритими при кімнатній температурі. Кожні 10 діб відбирали проби (0,5 мл) і аналізували на вміст 55654 6 пероксидних сполук йодометричним методом. Будували кінетичну криву (Фіг) накопичення пероксидних сполук в БДП без (Фіг, крива 1) та в присутності вторинної рослинної сировини (Фіг, криві 2-6), з якої визначали час досягнення П.Ч. 1 % І2 . Додавання до БДП вторинної рослинної сировини призводить до гальмування процесу окиснення БДП, однак в різному ступені. Отриманий результат ілюструється даними, наведеними в таблиці. Інгібуюча дія рослинної сировини на процес окиснення БДП пов'язана з екстракцією самим пальним речовин різної природи, які володіють антиоксидантними властивостями. Оскільки у відходах сільськогосподарського виробництва міститься цілий спектр речовин різної природи, що мають різний механізм антиоксидантної дії (антирадикальні агенти, руйнівники пероксидів, комплексоутворювачі), то перехід їх до БДП може призводити до виникнення синергічного ефекту: антирадикальні агенти взаємодіють з пероксильними радикалами ненасичених жирних кислот БДП, руйнівники пероксидів реагують з пероксидними сполуками з утворенням молекулярних продуктів, а комплексоутворювачі дезактивують метали змінної валентності (каталізатори процесу окиснення). Таблиця Антиоксидантна активність ( / о) вторинної сировини сільськогосподарського виробництва при окисненні БДП Антиоксидант Без добавок Шкірка моркви Лушпиння цибулі Шкірка і серцевина яблука Насіння болгарського перцю Луска вівса Спосіб, що заявляється, має певний технічний результат збільшення в 1,5-2,6 рази строку / о 1,0 1,5 1,6 1,6 1,7 2,6 зберігання БДП у порівнянні зі строком зберігання пального без введення заявлених добавок. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 55654 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601