Determination of low-level total acid number in mineral oils and biodiesel and low-level free fatty acid content in edible fats and oils

Význam tématu

Biodiesel představuje důležitý obnovitelný zdroj energie s nižšími emisemi skleníkových plynů než fosilní paliva. Kontrola obsahu volných mastných kyselin (FFA) a hodnoty celkového kyselového čísla (TAN) je klíčová pro zajištění kvality paliva a prevenci koroze a usazenin v motorech. Rychlé a přesné stanovení těchto parametrů umožňuje spolehlivou kontrolu kvality během výroby i skladování.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit postup termometrické titrace pro stanovení nízkých úrovní FFA v jedlých tucích a olejích (např. ztužené palmové produkty) a TAN v mineralních olejích a biodieselu. Metoda má překonat nevýhody manuálních titrací s fenolftaleinem a potenciometrie v nevodném prostředí.

Použitá metodika

Vzorek se zváží a rozpustí ve směsi toluenu a 2-propanolu (u biodieselu pouze 2-propanol). Přidá se katalytický indikátor (paraformaldehyd). Titrační činidlo je roztok 0,01 mol/l KOH v 2-propanolu, který se dávkuje konstantní rychlostí. Průběh titrace se sleduje změnami teploty; end point se rozpozná poklesem teploty způsobeným endotermní depolymerizací indikátoru při nadbytku hydroxylových iontů.

Použitá instrumentace

• Metrohm 859 Titrotherm – termometrická titrační jednotka
• Metrohm 6.9011.020 Thermoprobe – vysoce citlivý teplotní senzor
• Metrohm 802 Stirrer a 804 Titration Stand – míchání a držák nádoby
• Metrohm 6.1415.220 – skleněná titrační nádoba
• Metrohm Titrotherm software 2.0 – řízení a vyhodnocení dat

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vysoké přesnosti a opakovatelnosti: u pevného palmového tuku byly zjištěny hodnoty FFA 0,038–0,062 % (w/w) s nejistotou ±0,001 % (n=6–7), u biodieselu TAN 0,062–0,073 mg KOH/g se stejnou nejistotou (n=5). Titrační doba se pohybuje mezi 10 a 60 sekundy.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost: titrace proběhne během desítek sekund.
• Spoľahlivost: termoprobe nevyžaduje regeneraci ani kalibraci.
• Universálnost: metoda funguje i s barevnými či kalnými vzorky.
• Automatizace: možnost integrace s procesory vzorků pro vysokou propustnost.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody na inline monitoring výrobních procesů, další typy nevodných matric a miniaturizace s cílem zkrátit čas analýzy a snížit objem spotřebovaných činidel. Pokrok senzorů a softwaru umožní lepší integraci do průmyslových řídicích systémů.

Závěr

Vyvinutý postup termometrické titrace s katalytickým indikátorem představuje efektivní a přesnou alternativu k tradičním metodám stanovení FFA a TAN. Nabízí vyšší rychlost, spolehlivost a možnost automatizace, což zlepšuje kontrolu kvality biodieselu, jedlých olejů a dalších nevodných vzorků.

Reference

1. M.J.D. Carneiro, M.A. Feres Júnior a O.E.S. Godinho. Determination of the acidity of oils using paraformaldehyde as a thermometric endpoint indicator. J. Braz. Chem. Soc. 13 (5), 692–694 (2002).
2. Metrohm Application Note AN-H-072. Determination of low levels of free fatty acids in edible oils and fats.
3. S. Mahajan, S.K. Konar a D.G.B. Boocock. Determining the acid number of biodiesel. JAOCS, 83 (6), 567–570 (2006).