Effect of industrial conditions of heat treatment of rape, mustard, flax and camelina seeds on the quality of oils intended for biodiesel production

• Autorzy: Ambrosewicz-Walacik M. , Tanska M. , Rotkiewicz D.

Warianty tytułu

PL

Wpływ przemysłowych warunków ogrzewania nasion rzepaku, gorczycy, lnu i lnianki na jakość olejów przeznaczonych do produkcji biodiesla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determine the effect of industrial conditions of heating rape, mustard, flax and camelina seeds on the pressing efficiency and quality of oil intended for biodiesel production. The research was conducted on rape, mustard, fibre flax and camelina seeds. Oils were pressed from seeds heated at 60, 70 and 80℃ using the Kocibórz Biorefinery production line equipment. The quality of oils was assessed on the basis of the value of indicators affecting the course and the efficiency of transesterification and the stability of esters, i.e. the content of water and volatile compounds, the content of chlorophyll pigments and carotenoids, the content of phosphorus, degree of hydrolysis and oxidation and the composition of fatty acids. It was found that the temperature of seed treatment positively affected pressing efficiency, but it had a negative effect on the quality of oils. The quality of oils deteriorated with an increase in temperature, which was indicated by a higher rate of hydrolysis and oxidation and an increased content of chlorophyll pigments and phosphorus. On the other hand, heat treatment temperature did not bring about any significant changes in the composition of fatty acids. In the case of rape and mustard seeds, the optimum pressing temperature on the production line in the Kocibórz Biorefinery for good pressing efficiency and oil quality was 70℃. For flax and camelina seeds, it was established that heat treatment of seeds under industrial conditions should be carried out at 60℃.

PL

Celem pracy było określenie wpływu przemysłowych warunków ogrzewania nasion rzepaku, gorczycy, lnu i lnianki na wydajność tłoczenia i jakość olejów przeznaczonych do produkcji biodiesla. Badania wykonano na nasionach rzepaku, gorczycy, lnu włóknistego i lnianki. Oleje tłoczono z nasion ogrzewanych w temperaturach 60, 70 i 80℃ w urządzeniach linii technologicznej Agrorafinerii Kocibórz (UWM Olsztyn). Jakość olejów oceniono na podstawie wartości wyróżników, które mają wpływ na przebieg i wydajność przeestryfikowania oraz stabilność estrów, tj. zawartości wody i związków lotnych, zawartości barwników chlorofilowych i karotenoidów, zawartości fosforu, stopnia hydrolizy i stopnia utlenienia oraz składu kwasów tłuszczowych. Wykazano, iż temperatury ogrzewania nasion miały korzystny wpływ na wydajność tłoczenia, natomiast negatywny na cechy olejów. Wraz ze wzrostem temperatury następowało pogorszenie jakości olejów, na co wskazał podwyższony stopień hydrolizy i utlenienia oraz zwiększona zawartość barwników chlorofilowych i fosforu. Temperatura ogrzewania nie spowodowała natomiast istotnych zmian w składzie kwasów tłuszczowych. W przypadku nasion rzepaku i gorczycy za optymalną temperaturę tłoczenia na linii technologicznej w Agrorafinerii Kocibórz, z uwagi na dobrą wydajność tłoczenia i równocześnie dobrą jakość oleju, uznano 70℃. Z kolei w przypadku nasion lnu i lnianki stwierdzono, iż ogrzewanie nasion w warunkach przemysłowych powinno być prowadzone w temperaturze 60℃.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: 28
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.449-462,fig.,ref.

Twórcy

autor

Ambrosewicz-Walacik M.

• Department of Mechatronics and IT Education, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Sloneczna 46A, 10-710 Olsztyn, Poland

autor

Tanska M.

• Department of Plant Raw Materials Processing and Chemistry, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

autor

Rotkiewicz D.

• Department of Plant Raw Materials Processing and Chemistry, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• AMBROSEWICZ M., TAŃSKA M., ROTKIEWICZ D. 2011. Fatty acid composition as a coefficient of ways of usage oils from seeds of different varieties of rapeseed. Pol. J. Natur. Sc., 26(1): 74–83.
• Analiza estrów metylowych kwasów tłuszczowych metodą chromatografii gazowej. PN-EN ISO 5508:1996.
• BEUTNER S., BLOEDORN B., FRIXEL S., HERNANDEZ-BLANCO I., HOFFMAN T., MARTIN H-D., MAYER B., NOACK P., RUCK CH., SCHMIDT M., SCHÜLKE I., SELL S., ERNST H., HAREMZA S., SEYBOLD G., SIES H., STAHL W., WALSH R. 2001. Quantitative assessment of antioxidant properties of natural colorant and phytochemicals: carotenoids, flavonoids, phenols and idigoids. The role of β-carotene in antioxidant functions. J. Sci. Food Agr., 81: 559–568.
• BUCZEK B., CZEPIRSKI L. 2004. Applicability of used rapeseed oil for production of biodiesel. Int. News Fats Oils Relat. Mater., 15(3): 186–188.
• CANAKCI M. 2007. The potential of restaurant waste lipids as biodiesel feedstocks. Bioresource Technol., 98(1): 183–190.
• Directive 2001/77/EC., 2001. On the promotion of electricity produced from renewable energy sources in the internal electricity market, pp. 2–3.
• Directive 2003/30/EC., 2003a. On the promotion of the use of biofuels or ot her renewable fuels for transport, pp. 1–5.
• Directive 2003/87/EC., 2003b. Establishing a scheme for greenhouse gas emission allowance trading within the Community and amending Coucil Directive 96/61/EC.
• FRANKE S., FRÖHLICH K., WERNER S., BÖHM V., SCHÖNE F. 2010. Analysis of carotenoids and vitamin E in selected oilseeds, press cakes and oils. Eur. J. Lipid Sci. Tech., 112(10): 1122–1129.
• Green Paper COM. 2000. Towards a European strategy for the security of energy supply.
• HEIMANN S. 2002. Aktualne problemy dotyczące badania odmian rzepaku na cele konsumpcyjne oraz biopaliw i makuchy. Forum producentów roślin zbożowych, kukurydzy i rzepaku. Polagra – Forum, pp. 47–52.
• KACHEL-JAKUBOWSKA M., SZPRYNGIEL M. 2009. Analiza perspektyw wytwarzania biopaliw płynnych w Polsce. Inżynieria Rolnicza, 8(117), 47–53.
• KOTOWSKI W. 2004. Z przepracowanych tłuszczów. Agroenergetyka, 3: 9.
• Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change from 11 December 1997 and entered info forced on 16 February 2005.
• MA F., HANNA M.A. 1997. Biodiesel production: a review. Bioresource Technol., 70(1): 1–15.
• MATHIYAZHAGA M., GANAPATHI A. 2001. Factors affecting biodiesel production. Research in Plant Biology, 1(2): 1–5.
• MIŃKOWSKI K. 2008. Studia nad stabilnością oksydatywną olejów roślinnych bogatych w polienowe kwasy tłuszczowe o budowie trienowej. Rozprawa habilitacyjna. Roczniki Instytutu Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego, 46(4): 1–17.
• Nasiona oleiste. Oznaczanie zawartości oleju (metoda odwoławcza). PN-EN ISO 659:2009.
• Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby kwasowej i kwasowości. PN-ISO 660:1998.
• Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby nadtlenkowej. PN-EN ISO 3960:2005.
• Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie zawartości wody i substancji lotnych. PN-EN ISO 662:2001.
• Oznaczanie zawartości wody w nasionach oleistych, makuchach i śrutach poekstrakcyjnych. PN-62/R-66163.
• Paliwa do pojazdów samochodowych. Estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) do silników o zapłonie samoczynnym (diesla). Wymagania i metody badań. PN-EN 14214:2012.
• PODKÓWKA W. 2004. Biopaliwa, gliceryna, pasza z rzepaku. ATR Bydgoszcz, Bydgoszcz.
• RADZIEMSKA E., LEWANDOWSKI W., SZUKALSKA E., TYNEK M., PUSTELNIK A., CIUNEL K. 2009. Biopaliwa z rzepaku. Przygotowanie surowca do otrzymania biodiesla w warunkach gospodarstwa rolnego oraz pilotowe metanolizy. Chemia. Dydaktyka. Ekologia. Metrologia, 14(1–2): 79–84.
• RAMADHAS A.S., JAYARAJ S., MURALEEDHARAN C. 2005. Biodiesel production from high FFA rubber seed oil. Fuel, 84(4): 335–340.
• RAWLS H.R., VAN SANTEN P.J. 1970. A possible role for singlet oxygen in the initiation of fatty acid autoxidation. J. Am. Oil Chem. Soc., 47(4): 121–125.
• Rośliny przemysłowe oleiste. Oznaczanie zanieczyszczeń i szkodników w ziarnie rzepaku i rzepiku. PN-91/R-66160.
• Rośliny przemysłowe oleiste. Ziarno rzepaku i rzepiku podwójnie uszlachetnionego. PN-90/R-66151.
• ROTKIEWICZ D., KONOPKA I., TAŃSKA M. 2002. Barwniki karotenoidowe i chlorofilowe olejów roślinnych oraz ich funkcje. Rośliny Oleiste, 23(2): 561–579.
• Rynek Rzepaku – stan i perspektywy. 2012. Instytut Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej – Panstwowy Instytut Badawczy. Dział Wydawnictw IERiG -PIB.
• STROBEL W., TYS J., SUJAK A., GAGOŚ M., ŻAK W., KOTLARZ A., RYBACKI R. 2005. Wpływ technologii zbioru na zawartość chlorofili i karotenoidów w nasionach rzepaku, wytłokach i oleju. Rośliny Oleiste, 24(2): 479–488.
• TAŃSKA M., ROTKIEWCZ D., AMBROSEWICZ-WALACIK M. 2013a. Wpływ warunków ogrzewania nasion rzepaku i gorczycy białej na cechy olejów do produkcji biodiesla. Rośliny Oleiste, 34(1): 103–114.
• TAŃSKA M., ROTKIEWICZ D. 2003. Wartość technologiczna frakcji nasiennych rzepaku przechowywanego przez okres jednego roku. Rośliny Oleiste, 24(2): 709–716.
• TAŃSKA M., ROTKIEWICZ D., AMBROSEWICZ-WALACIK M. 2013b. Wpływ warunków ogrzewania nasion lnu i lnianki na jakość olejów przeznaczonych do produkcji biodiesla. Nauka Przyr. Technol., 7(4) #57: 1–12. Tłuszcze roślinne jadalne. Metody badań. Oznaczanie zawartości fosforu. PN-88/A-86930.
• Tłuszcze roślinne jadalne. Oznaczanie liczby anizydynowej oraz obliczanie wskaźnika oksydacji tłuszczu Totox. PN-93/A-86926.
• VAN GERPEN J. 2005. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology, 86(10): 1097–1107.
• WALISIEWICZ-NIEDBALSKA W. 2004. Metanoliza. [In]: Biodiesel, gliceryna, pasza z rzepaku. Edited by Podkówka W., Bydgoszcz, pp. 44–71.
• WALISIEWICZ-NIEDBALSKA W., LIPKOWSKI A.W., KIJEŃSKI J. 2005. Aspekty technologiczne i ekonomiczne wytwarzania biopaliwa estrowego. [In:] Zintegrowane, inteligentne systemy wykorzystania energii odnawialnej, Częstochowa – Podlesice, 26–28 September, Red. Z. Bis. Wyd. PCz, Częstochowa, pp. 1–9.
• ZADERNOWSKI R., SOSULSKI F. 1978. Composition of total lipids in rapeseed. J. Am. Oil Chem. Soc., 55(12): 870–872.
• ZHANG Y., DUBE M.A., MCLEAN D.D., KATES M. 2003. Biodiesel production from waste cooking oil: 1. Process design and technological assessment. Bioresource Technol., 89(1): 1–16.