Studi tentang Perilaku Oksidasi Minyak Goreng dengan Menggunakan HP-DSC

Pendahuluan

Atribut penting dari polimer, atau hidrokarbon secara umum, adalah perilaku penuaannya. Dampak dari pengaruh lingkungan seperti oksigen, radiasi UV, suhu dan kelembapan dapat memengaruhi kualitas bahan baku dan produk selama penggunaan atau penyimpanan. Oleh karena itu, ada kebutuhan akan informasi tentang stabilitas penyimpanan atau perilaku penuaan sehubungan dengan pemeriksaan barang masuk, jaminan kualitas, dan umur simpan zat organik. Terlepas dari mekanisme reaksi kimia mana yang berada di balik proses penuaan, semuanya pada akhirnya mengarah pada degradasi bahan. Pemotongan molekul atau rantai molekul ini menghasilkan fragmen yang semakin kecil; semakin jauh proses penuaan berlangsung, semakin kecil pula molekulnya. Rantai molekul yang lebih pendek, pada gilirannya, menunjukkan reaktivitas yang lebih tinggi terhadap oksigen, sehingga ketahanannya terhadap oksigen berkurang.

Semua hidrokarbon bereaksi dengan oksigen dalam reaksi OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi yang sangat EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas. eksotermal sementara karbon dioksida (_CO2) dan air (_H2O) terbentuk. Reaksi OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi ini - bersama dengan perilaku peleburan dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi [1] - dapat dengan mudah diamati dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Berdasarkan perilaku reaksi, kondisi terkini dari suatu zat sehubungan dengan penuaan dapat ditentukan. Serangkaian sampel umumnya diselidiki dalam kondisi yang sama dan hasilnya dibandingkan. Rangkaian pengukuran seperti itu sangat berarti ketika sampel dengan usia yang berbeda dibandingkan dengan sampel yang tidak menua. Inilah alasan mengapa ada begitu banyak spesifikasi pengukuran untuk menentukan perilaku penuaan (perilaku OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi) lemak, minyak, lilin, atau polimer dan hidrokarbon secara umum dengan bantuan DSC [2].

Spesifikasi Pengukuran

Reaksi OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi hidrokarbon dengan oksigen adalah - seperti dalam kasus minyak - reaksi gas-cair, atau - seperti dalam kasus polimer - reaksi gas-padat. Dalam kedua kasus tersebut, permukaan reaksi - yaitu, permukaan sampel - sangat penting. Oleh karena itu, massa sampel dan metode preparasi sampel juga ditentukan dalam spesifikasi pengukuran, seperti halnya bahan wadah atau geometri wadah, gas reaksi (udara sintetis atau oksigen murni), laju gas pembersih, laju pemanasan, dan suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal.

Bergantung pada bahan sampel dan reaktivitas, standar yang relevan merekomendasikan eksperimen pada suhu konstan (Waktu Induksi Oksidatif (OIT) dan Suhu Awal Oksidatif (OOT)Waktu Induksi Oksidatif (OIT isotermal) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif. Suhu Induksi Oksidatif (OIT dinamis) atau Suhu Awal Oksidatif (OOT) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif.OIT = Waktu Induksi Oksidatif) atau laju pemanasan konstan (Waktu Induksi Oksidatif (OIT) dan Suhu Awal Oksidatif (OOT)Waktu Induksi Oksidatif (OIT isotermal) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif. Suhu Induksi Oksidatif (OIT dinamis) atau Suhu Awal Oksidatif (OOT) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif. OOT = Suhu Awal OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.Oksidasi). Ada juga spesifikasi pengukuran untuk penggunaan laju aliran gas konstan di bawah tekanan atmosfer atau pada tekanan oksigen yang ditingkatkan sebesar 35 bar (3,5 MPa). Karena gas pembersih untuk pengujian ini - oksigen - juga merupakan gas reaksi, maka tekanan oksigen yang digunakan tidak hanya merupakan parameter pengukuran fisik, tetapi juga merupakan ukuran konsentrasi salah satu reaktan. Laju reaksi meningkat dengan meningkatnya tekanan oksigen; pengukuran pada tekanan oksigen yang meningkat, oleh karena itu, pengujian penuaan dipercepat. Peningkatan tekanan juga menguntungkan karena menekan pengaruh kalor yang mengganggu - misalnya, yang mungkin muncul karena PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan cairan yang sedang diselidiki. Dalam tabel berikut, standar yang paling umum ditunjukkan dalam kaitannya dengan berbagai kondisi pengukuran:

Tabel 1: Kondisi pengukuran untuk standar yang paling umum terkait dengan kontrol suhu dan tekanan

Catatan aplikasi ini ditulis dengan menggunakan kondisi pengukuran yang disarankan dalam ASTM E2009-08, karena standar tersebut secara khusus berkaitan dengan minyak goreng dan merekomendasikan pengukuran dinamis baik di bawah tekanan atmosfer maupun tekanan yang meningkat. Namun, pilihan wadah dibuat berdasarkan rekomendasi dalam ASTM D6186-08 dan ASTM D5483-05, yang lebih memilih wadah "SFI" (SFI = Solid Fat Index) yang terbuat dari aluminium daripada wadah aluminium berbentuk silinder sederhana untuk investigasi pelumas. Bentuk wadah khusus ini memastikan bahwa area kontak sampel cairan ke dasar wadah tetap tidak berubah selama pengukuran, karena mencegah zat cair MerayapMulur menggambarkan deformasi plastis yang bergantung pada waktu dan suhu di bawah gaya konstan. Ketika gaya konstan diterapkan pada senyawa karet, deformasi awal yang diperoleh karena penerapan gaya tidak tetap. Deformasi akan meningkat seiring waktu.merayap naik ke permukaan lateral akibat gaya kapiler. Gambar 1 menunjukkan zona tepi yang diperdalam pada dasar wadah yang merupakan karakteristik dari wadah SFI.

Produksi cawan lebur ini menggunakan cawan lebur aluminium berbentuk silinder (nomor pesanan NGB810405) dengan bantuan alat pengepres khusus (nomor pesanan 6.240.10-84.0.00) - serta penggunaan cawan lebur SFI dalam investigasi Waktu Induksi Oksidatif (OIT) dan Suhu Awal Oksidatif (OOT)Waktu Induksi Oksidatif (OIT isotermal) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif. Suhu Induksi Oksidatif (OIT dinamis) atau Suhu Awal Oksidatif (OOT) adalah ukuran relatif ketahanan suatu bahan (yang distabilkan) terhadap penguraian oksidatif.OIT - semuanya dijelaskan dalam literatur [3].

Eksperimental

Perilaku OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi minyak goreng yang berasal dari biji bunga matahari, kenari, kanola, kacang tanah, biji labu, biji pistachio, dan zaitun diselidiki dengan menggunakan NETZSCH DSC 204 HP dengan t-Sensor. Oksigen digunakan sebagai gas pembersih dan gas penekan; laju gas pembersih sebesar 100 ml/menit. Minyak disalurkan ke dalam cawan lebur aluminium terbuka (SFI) sedemikian rupa untuk memastikan bahwa bagian bawah tengah cawan lebur dibasahi sepenuhnya. Parameter pengukuran dan massa sampel dirangkum dalam tabel 2.

Tabel 2: Kondisi pengukuran

Penyelidikan tanpa tekanan IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal terhadap perilaku OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi biasanya dilakukan dengan memanaskan sampel ke suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang sesuai di bawah gas pelindung dan, setelah fase stabilisasi singkat, mengalihkan gas pembersih dari inert ke pengoksidasi (ISO 11357-6). Berbeda dengan ini, untuk investigasi di bawah tekanan yang meningkat, tekanan awalnya dikontrol untuk segmen IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal 5 menit pada suhu kamar dan kemudian diatur ke nilai yang diinginkan (di sini 35 bar); selanjutnya, setelah fase stabilisasi, suhu dinaikkan dengan laju pemanasan konstan 10 K / menit (ASTM E2009-08). Gambar 2 menunjukkan perjalanan suhu dan tekanan sebagai fungsi waktu.

Hasil dan Pembahasan

Berbagai minyak goreng diselidiki pada tekanan oksigen 35 bar (aliran gas 100 ml/menit) dengan menggunakan laju pemanasan linier. Hasil perilaku OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi digambarkan secara komparatif pada gambar 3 untuk semua minyak.

Dalam kondisi pengukuran ini, biji bunga matahari dan minyak kenari menunjukkan reaktivitas tertinggi sementara minyak zaitun memiliki ketahanan tertinggi terhadap OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi. Sebagai kriteria untuk memulai reaksi pembakaran eksotermis, digunakan onset yang diekstrapolasi. Nilai yang dihasilkan untuk semua minyak yang diteliti dirangkum dalam tabel 3.

Tabel 3: Perilaku OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi semua minyak goreng dalam oksigen (35 bar / 100 ml/menit)

Perbandingan pengukuran berulang pada biji bunga matahari dan minyak zaitun menunjukkan bahwa terdapat ketidakpastian kurang dari ± 1 K yang terkait dengan penentuan awal reaksi oksidasi dengan menggunakan onset yang diekstrapolasi (gambar 4). Hal ini memberikan bukti bahwa sebagian besar minyak goreng yang diteliti dapat dengan jelas dibedakan dalam hal perilaku oksidasinya (gambar 3). Akan tetapi, minyak biji bunga matahari dan minyak kenari memiliki nilai yang hampir sama yaitu 143,0°C dan 144,1°C sehingga tidak memungkinkan untuk membedakannya secara signifikan dalam kondisi pengukuran ini. Untuk sampel yang berperilaku berbeda seperti biji bunga matahari (143,0°C) dan minyak zaitun (173,1°C) (lihat gambar 3), laju pemanasan linier sangat ideal; hal ini memungkinkan perbedaan ketahanan terhadap oksidasi dibedakan secara signifikan. Selain itu, akan sangat sulit atau bahkan tidak mungkin untuk menemukan suhu dengan program pengukuran IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal di mana kedua sampel akan bereaksi dalam jangka waktu yang dapat diatur.

Namun, jika tujuannya adalah untuk membedakan antara minyak yang menunjukkan perilaku oksidasi yang sangat mirip, seperti minyak biji bunga matahari (143,0°C) dan minyak kenari (144,1°C) (lihat gambar 3), maka uji oksidasi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal akan menguntungkan. Sampel pada awalnya dipanaskan hingga suhu yang diinginkan dengan laju pemanasan 100 K/menit; kemudian, setelah fase stabilisasi selama dua menit, katup suplai oksigen dibuka dan seluruh instrumen diberi tekanan dengan oksigen hingga 35 bar (ASTM D6186-08). Gambar 5 mengilustrasikan jalur suhu dan tekanan yang diukur. Dengan ini, suhu harus dipilih sedemikian rupa agar sampel yang paling reaktif menunjukkan resistensi selama beberapa menit sebelum reaksi EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas.eksotermik dimulai.

Hasil uji oksidasi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal pada suhu 115°C dan tekanan oksigen 35 bar untuk sampel minyak biji bunga matahari dan minyak kenari digambarkan pada gambar 6. Awal reaksi oksidasi (awal yang diekstrapolasi) didefinisikan di sini dalam hitungan detik untuk ilustrasi yang lebih baik. Beberapa penentuan awal oksidasi menunjukkan bahwa minyak biji bunga matahari, pada 559,7 detik (± 6), memiliki ketahanan yang jauh lebih rendah terhadap oksigen dalam kondisi ini dibandingkan dengan minyak kenari, pada 621,4 detik (± 6). Pada 60 detik, perbedaan awal reaksi kira-kira sepuluh kali lebih tinggi dari ketidakpastian pengukuran. Namun demikian, minyak zaitun - yang juga diukur dalam kondisi ini sebagai pembanding - tetap tahan selama beberapa jam.

Ringkasan

Perilaku oksidasi minyak, gemuk, lilin, atau polimer dan hidrokarbon secara umum dapat diselidiki dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Berbagai standar nasional dan internasional merekomendasikan karakterisasi menggunakan parameter pengukuran tertentu termasuk perlakuan suhu yang berbeda (IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal/dinamis), jenis wadah (silinder/SFI), atmosfer (udara sintetis/oksigen), atau tekanan (tekanan atmosfer/35 bar).

Untuk karakterisasi minyak goreng yang berbeda, kontrol suhu dinamis pada laju pemanasan 10 K/menit, tekanan oksigen 35 bar, dan aliran gas 100 ml/menit telah terbukti menjadi kombinasi yang menguntungkan.

Untuk sampel cair atau zat yang berubah viskositasnya selama pemanasan, yang disebut dengan krusibel SFI sangat cocok karena bentuk khusus bagian bawahnya mencegah sampel MerayapMulur menggambarkan deformasi plastis yang bergantung pada waktu dan suhu di bawah gaya konstan. Ketika gaya konstan diterapkan pada senyawa karet, deformasi awal yang diperoleh karena penerapan gaya tidak tetap. Deformasi akan meningkat seiring waktu.merayap ke dinding wadah atau mengubah area kontak dengan dasar wadah dengan cara lain.

Sampel yang menunjukkan perilaku oksidasi yang sangat mirip dalam kondisi dinamis dapat dikarakterisasi dengan lebih baik dalam situasi tertentu melalui program suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal. Meskipun suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang sesuai harus ditentukan terlebih dahulu untuk serangkaian sampel, program pengukuran ini sering kali lebih selektif untuk sampel yang serupa.