Введение к работе
Актуальность Известно, что при изготовлении спиртосодержащих напитков в результате биохимического уксусно-этилового брожения углеводов образуется ряд кислородсодержащих соединений (спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, гликоли, кислоты и т д), которые обнаруживаются и при окислении углеводородов, имеющих в молекуле 1-4 атомов углерода Если эти два процесса рассматривать в рамках реакций окисления-восстановления, изучаемых в курсе органической химии, то возможно прогнозировать в напитках брожения наличие ряда малоизученных примесей или предложить механизм их образования Для этого нужна методика анализа, которая бы позволила одновременно изучать продукты брожения и продукты окисления углеводородов
Инструментом исследования этих соединений служит ГЖХ Стандартной неподвижной фазой для анализа спиртосодержащих напитков является ПЭГ, а разделение проводится на капиллярных колонках Экономически и инструментально более выгодно использовать насадочные колонки Но в этом случае сложно добиться достаточного разделения изучаемых компонентов на неподвижной фазе ПЭГ Актуально, путем модификации полиэтилендиолов (ПЭГов), подобрать наиболее селективную неподвижную фазу для хроматографии Модифицирование возможно введением алкильных заместителей в этиленоксидное звено, введением сложноэфирных групп в цепь полиэтилендиолов и простых эфирных групп в концы цепочки, варьируя длину оксиэтиленового звена
Существующие методики по ГОСТу для анализа напитков, содержащих большое количество растворенных веществ (сахара, липиды и др) используют, как правило, не непосредственно нативный продукт, а водные отгоны, что приводит к искажению результатов, увеличению времени анализа и дополнительным затратам Целесообразно, для комплексного анализа спиртосодержащих напитков применять метод ГЖХ АРПФ, который позволяет анализировать непосредственно сами напитки без длительной предварительной пробоподготовки
Цель работы создание методики экспресс определения легкокипящих кислородсодержащих органических соединений СГС5 в продуктах спиртового брожения и в технологических потоках окисления углеводородов С2-С4 методом ГЖХ вариант АРПФ на доступной неподвижной фазе
Объект исследования Спиртосодержащие напитки пиво, квас, вино Товарные окиси олефинов С2-С4 и технологические потоки в хлоргидринном производстве окиси пропилена
Задачи
-
Обоснование и подбор неподвижной фазы для ГЖХ из модифицированных полиэтилендиолов Исследование способностей модифицированных поли-этилендиолов к разделению кислородсодержащих органических соединений СрС5 в продуктах спиртового брожения и в производстве окисей олефинов С2-С4 методом ГЖХ на насадочных колонках
-
Выбор условий для ГЖХ-анализа с новой неподвижной фазой Пробоподго-товка и выбор условий для АРПФ нативных спиртосодержащих жидкостей
-
Апробация полученной методики для анализа продуктов брожения (вино, пиво, квас)
-
Освоение новой методики в производстве окиси пропилена
На защиту выносятся следующие научные положения
1 Возможность модифицирования неподвижной фазы ПЭГ двумя способами
а химический - за счет групп СН3-, С2Н5-, С2Н5-0- и блочной структуры ок-сиэтильных и оксипропильных звеньев
b физический - смесь неэтерифицированных и этерефицированных концевых ОН-групп, за счет использования в качестве стартового вещества для оксиалкшшрования азеотропной смеси диэтиленгликоля (ДЭГ) и эфира триэтиленгликоля (ТЭГ)
2 Изменение цепочки и боковых звеньев полиэтилендиолов увеличивает спе
цифическое взаимодействие неподвижной фазы с кислородсодержащими со
единениями и позволяет разделять близкокипящие компоненты
Научная новизна работы заключается в следующем
-
Предложен в качестве неподвижной фазы «Блоксополимер М-1000», представляющий собой смесь веществ формулы [Н(ОСзН6)т(ОС2Н4),Д], где R -ОС2Н5 или ОН, т = 14-16 п = 2-3, мол м 800-1000 у е и максимальной рабочей температурой 160 С Новизна неподвижной фазы подтверждается положительным решением о выдаче патента на изобретение по заявке № 2007127957/28(030446)
-
Впервые подобраны условия ГЖХ анализа легколетучих компонентов спир-тсодержащих продуктов и технологических потоков в производстве окисей олефинов, и определено время и порядок выхода компонентов на модифицированной неподвижной фазе «Блоксополимер М-1000»
-
Подобраны условия для АРПФ продуктов брожения, отличающиеся от известных тем, что в них учтено влияние концентрации этилового спирта и уг-
лекислого газа, обоснованы температура и время термостатирования пробы, что позволяет быстро и качественно проводить анализ спиртосодержащих нативных жидкостей
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов
обеспечивается многократными экспериментальными исследованиями и внедрением методики в производстве окиси пропилена,
согласованием с результатами, полученными при использовании известных методик
Личный вклад автора в науку заключается
в применении блокеополимера окисей этилена и пропилена «Блоксополимер М-1000» в качестве неподвижной фазы для ГЖХ,
в определении условий ГЖХ анализа на неподвижной фазе «Блоксополимер М-1000» для качественного и количественного анализа спиртосодержащих напитков и окисей олефинов,
в разработке условий АРПФ для изучения нативных спиртосодержащих напитков
Научная значимость
-
С единых позиций рассмотрен состав продуктов окисления в спиртовом брожении и при окислении углеводородов, что создает предпосылки для более подробного изучения промежуточных короткоживущих продуктов реакций и управления процессами окисления за счет рецикла продуктов окисления
-
Модификация свойств неподвижных фаз за счет управления образованием водородной связи, оцениваемой по ИК-спектрам в области 3400-3600 см'1 и при разделении кислородсодержащих органических соединений методом ГЖХ на колонках с полученными при модификации полиэтилендиолов неподвижными фазами
Практическая ценность заключается в разработке методики ГЖХ анализа кислородсодержащих органических соединений CpCs, которая используется для идентификации пива, кваса, вина и других спиртосодержащих нативных жидкостей и контроля хлоргидринного производства окисей олефинов С2-С4
Реализация результатов исследования Разработанная методика применяется для изучения динамики процесса брожения в исследовательских работах, для анализа товарного пива, кваса, вина и других слабоалкогольных напитков, что подтверждается актом о внедрении №1 от 30 06 2006
Внедрена методика анализа кислородсодержащих органических соедине-
ний при производстве окиси пропилена хлоргидринным методом в ООО ПО «Химпром», что подтверждается актом о внедрении №2 от 24 09 2007
Апробация работы Основные положения работы докладывались на конференциях V региональная конференция «Пищевые продукты и здоровье человека» (г Кемерово, 2005), Всероссийская конференция «Образование для новой России опыт, проблемы, перспективы» (г Юрга, 2005), VI региональная конференция «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2006), II международная научно-методическая конференция «Инновационные технологии организации обучения в техническом вузе на пути к новому качеству образования» (Пенза, 2006), VII региональная конференция студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2007), ), I Всероссийская конференция студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2008)
Публикации Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 14 печатных работах, в том числе статьи в рецензируемых журналах (по списку ВАК) - 3, статьи в сборниках, материалах конференций - 4, тезисы 7 докладов на конференциях различного уровня Список публикаций приводится в конце автореферата
Связь темы работы с планами НИР Работа поддержана грантом финансирования НИР аспирантов и студентов ГОУ ВПО КемТИПП согласно приказу от 09 09 2005 № 149 Хоздоговорная работа «Реконструкция производства окиси пропилена» в ООО ПО «Химпром» от 01 09 2005 №356
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 117 наименований и 4 приложений Работа содержит 123 страницы машинописного текста, в том числе 29 таблиц, 14 рисунков
