ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกลีเซอรอลบนตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์

Abstract

ศึกษาการใช้ซีโอไลต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์โมโนและไดกลี-เซอไรด์ โดยศึกษาหาผลของโครงสร้างซีโอไลต์ที่มีผลต่อผลได้ (yield) ของผลิตภัณฑ์ และเปรียบเทียบกับการใช้วัสดุรูพรุนขนาดกลางชนิดกรด (acid mesoporous materials) และแร่ดิน (clay minerals) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและศึกษาภาวะที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกลีเซอรอลกับกรดไขมัน โดยตัวแปรที่ศึกษาคือ การเติมตัวทำละลายร่วม ความยาวของสาย-โซ่กรดไขมัน และชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า ซีโอไลต์ที่มีขนาดรูพรุนเล็ก (micropores) มีความเลือกจำเพาะ (selectivity) ต่อโมโนกลีเซอไรด์มากกว่าวัสดุรูพรุนขนาดกลางและแร่ดิน และความเป็นกรด (acidity) ที่แรงของซีโอไลต์ ทำให้สามารถเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันได้ดี เมื่ออัตราส่วนโมลของกลีเซอรอลต่อกรดไขมันลดลง กรดไขมันสามารถดูดซับบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้มากขึ้น ทำให้ผลได้ของโมโนกลีเซอไรด์เพิ่มขึ้น อัตราการกวนและน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ตัวเร่งปฏิกิริยากระจายตัวได้ดีในของผสมปฏิกิริยา ความเลือกจำเพาะต่อโมโนกลีเซอไรด์จึงเพิ่มขึ้น แต่ถ้าเพิ่มอุณหภูมิปฏิกิริยาและระยะเวลาทำปฏิกิริยา ส่งผลให้ความเลือกจำเพาะต่อโมโนกลีเซอไรด์ลดลง เนื่องจากโมโนกลีเซอไรด์ทำปฏิกิริยากับกรดไขมันเกิดเป็นได-และไตรกลีเซอไรด์ตามลำดับ ส่วนกรดไขมันที่มีสายโซ่สั้น ให้ผลได้ของโมโนกลีเซอไรด์มากกว่ากรดไขมันที่มีสายโซ่ยาว เนื่องจากกรดไขมันสายโซ่สั้นสามารถแพร่เข้าทำปฏิกิริยาภายในรูพุรนของซีโอไลต์ได้มากกว่า โดยซีโอไลต์ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้ดี คือ MCM-22 เมื่อเติมตัวทำละลายร่วมในปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน พบว่า การเปลี่ยนของกรดไขมันและความเลือกจำเพาะต่อโมโนกลีเซอไรด์ เนื่องจากตัวทำละลายร่วมมีสมบัติความชอบน้ำ (hydrophilicity) จึงดูดซับบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้กรดไขมันไม่สามารถเข้าจับกับตำแหน่งกรด (acid site) บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ภาวะที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันคือ อัตราส่วนโดยโมลกลีเซอรอลต่อกรดไขมันเท่ากับ 1 อัตราการกวน 150 รอบต่อนาที อุณหภูมิปฏิกิริยา 110 องศาเซลเซียส ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และระยะเวลาทำปฏิกิริยา 8 ชั่วโมง