Жиры (в химии)

Жиры, определенный класс химических соединений, по своему составу отвечающий глицериновым эфирам различных жирных кислот. Жиры чрезвычайно распространены в природе и представляют нормальную составную часть как растений, так и животных; как в семенах, так и в животном организме они являются аккумуляторами жизненной энергии. На севере, где организм испытывает большой расход тепловой энергии, «жировой голод», необходимость в достаточном количестве жира составляет обычное явление; такого рода потребность оправдывается тем, что при сгорании жиры выделяют больше тепловых единиц, чем углеводы и белки. Жиры, входящие в состав животного организма, обыкновенно тверды, хотя есть и жидкие (рыбий жир и др.); нередко, наряду с жирами собственно, в них содержатся другие сложные химические соединения, играющие большую физиологическую роль (липоиды). В состав растений (главным образом, семян) входят большей частью жидкие жиры, или масла, но нередко также и твердые, каковы, например, кокосовое и пальмовое масла, содержащиеся в соответствующих орехах.

Жидкие жиры, или масла, разделяются на высыхающие и невысыхающие; высыхающими называются такие масла, которые на воздухе в тонком слое быстро поглощают кислород и мало-помалу высыхают, превращаются в твердую эластичную плёнку. Эта способность высыхания находится в прямой зависимости от их химического состава; в них всегда содержатся так называемые ненасыщенные жирные кислоты. Наиболее резко эта способность выражена в льняном масле, в состав которого входят в очень значительном количестве ненасыщенные льняная и линоленовая жирные кислоты. Все жиры легче воды, не летучи, почти совершенно нерастворимы в ней и легко растворяются в различных растворителях: нефтяном эфире, четыреххлористом углероде и сернистом углероде. Твердые — как животные, так и растительные — жиры состоят преимущественно из глицеридов стеариновой и пальмитиновой кислот, с большей или меньшей примесью глицерида олеиновой кислоты; в растительных жирах, маслах, этот последний глицерид обычно составляет главную составную часть. Наиболее распространенными твердыми животными жирами являются: говяжье сало, свиное сало, баранье сало, коровье масло и др.; из растительных твердых масел: кокосовое, пальмовое и масло какао; из жидких растительных: оливковое, сурепное, подсолнечное, конопляное, льняное, миндальное, хлопчатниковое, горчичное, маковое и др. Добывание жиров из сырых материалов производится различным образом; твердые животные жиры добывают вытопкой, причем салотопление производится или при помощи пара или же голым огнем. При вытопке рыбьих жиров и ворваней существенным условием для получения доброкачественного продукта является вытопка паром, без перегрева сырца, и всего лучше в струе индифферентного газа. Жидкие растительные масла добываются или прессованием, — и это составляет предмет маслобойного производства, или экстракцией растворителями, что составляет задачу маслоэкстракционного производства. Во всех случаях при добыче жиров является существенно важным предварительное тщательное измельчение сырья, сала или растительных семян, что производится на различного рода измельчающих механизмах. Свежедобытые жиры всегда содержат большее или меньшее количество примесей посторонних веществ: белковых, красящих и экстрактивных веществ, присутствие которых обусловливает способность жиров прогоркать. Поэтому, обыкновенно после предварительной фильтрации на фильтр-прессах, жиры подвергаются химической очистке, большей частью небольшим количеством крепкой серной кислоты (около 1%), а также и обесцвечиванию. Последнее производится при помощи различных окислителей: озона, хромовых и марганцовых солей, патентованных органических перекисей, как, например, «декролин» и т.п. Очень существенное значение при очистке растительных масел получила также так называемая флоридская, или фуллерова, земля, по составу отвечающая алюминиево-магниевому гидросиликату, который перед употреблением в дело обезвоживается, и с которым смешивается нагретое до 60°-70°С масло. При очистке некоторых масел, например, хлопчатникового масла, которое добывается из семян хлопчатника в огромных количествах, применяется очистка едким натром, вместо кислоты, в виду значительного содержания в нем смолистых веществ. Небезынтересно, что в последнее время, в связи с вздорожанием жиров, делаются все чаще и чаще попытки извлекать жиры из разных отбросов, на которые прежде не обращалось большого внимания. Жир из кухонных отбросов добывается, впрочем, уже давно и является одним из весьма употребительных материалов в стеариновом производстве. В последнее время взято много патентов для извлечения жира из сточных вод красильных и ситцепечатных фабрик, шерстомойных заводов, городских сточных вод и т.п. Техническое использование жиров идет в различных направлениях. Как уже упомянуто выше, очень значительное количество жира утилизируется как пищевой материал; в этом направлении давно уже первое место занимает коровье масло, по своей стоимости почти в четыре раза превышающее стоимость сахара. Наряду с коровьим маслом, много расходуется также и его более дешевых суррогатов: маргарина, коковара, пальмина и т.п. В Америке в больших количествах готовится из хлопчатникового масла искусственное свиное сало, или шмальц. Жиры являются исходным материалом для производства мыла, стеарина, глицерина, жирных кислот, олифы, ализаринового масла, линолеума, фактиса, дегры и многих других продуктов. Они также в широких размерах употребляются в промышленности как смазочный материал, для освещения, для жировки волокнистых веществ перед прядением, для аппретуры тканей и т.п. В последние 15 лет в методике технической переработки жиров сделан ряд очень крупных усовершенствований, в очень значительной степени изменивших практиковавшиеся раньше приемы работы. Основной тенденцией заводов, перерабатывающих жиры, теперь является использование как жирных кислот, так и входящего в состав всех жиров глицерина, тогда как прежде очень многие, даже большие, мыловаренные заводы не утилизировали глицерин, а на стеариновых он добывался в значительно меньших количествах, чем это дают теперь возможность современные приемы работы. Прежде для расщепления жиров на их составные части пользовались энергичным действием, больших количеств щелочноземельных окислов (извести и магнезии), паром высокого давления (10 атмосфер) и соответственно сравнительно сложной арматурой: автоклавами, перегонными котлами с разрежением и т.п., или воздействием крепкой серной кислоты, которая в количестве 2-10% при высокой температуре быстро разлагает, но при этом также часто и разрушает жиры. Хотя эти способы еще в ходу на многих заводах, но, наряду с ними, теперь существуют и другие приемы работы, дающие возможность со сравнительно очень простой аппаратурой, без помощи щелочей или кислот, расщепить жиры на их составные части — глицерин и жирные кислоты, а именно: энзимное расщепление и расщепление по способу Твитчеля. Первый способ, выработанный Конштейном, Гойером и Варбургом в 1902 году, основывается на том, что жиры в присутствии слабых водных растворов кислот и измельченного касторового семени способны разлагаться на свои составные части. Разлагающее действие оказывает содержащийся в касторовом семени жироразлагающий фермент — «липаза». Чем теснее смесь жира с измельченным семенем и раствором кислоты (серной или уксусной), тем энергичнее при 20°-40°С идет разложение. Обыкновенно, по прошествии 24 часов процесс заканчивается, и при отстаивании образуются три слоя: внизу кислый раствор глицерина, в середине промежуточный слой, содержащий эмульсию, в которой находятся как глицериновая вода, так и частички касторового семени и жирные кислоты, и, наконец, верхний, самый значительный слой, состоящий из почти чистых жирных кислот. По исследованиям С. А. Фокина, и семена некоторых других растений обладают подобной же расщепляющей способностью; из них в особенности заслуживают внимания семена чистотела (Chelidonium majus), который обусловливает в меньших количествах более полное разложение. Другой способ расщепления американского химика Е. Твитчеля, получивший большое распространение на стеариновых заводах, основывается на расщеплении жиров кипячением их в деревянных чанах с паром в присутствии искусственно приготовленного жироразлагающего фермента: сульфобензол стеариновой кислоты. Тем или другим способом разложенные жиры или, вернее, продукты их распада — глицерин (см.) и жирные кислоты утилизируются для тех или других целей. Жирные кислоты перерабатываются на мыло (см.) и стеарин (см.). Крупное усовершенствование в технической переработке жиров представляет также метаморфоз жидких жиров в твердые помощью водорода, который в известных условиях (в присутствии катализаторов) легко присоединяется к ненасыщенным жидким кислотам и переводит их в твердые насыщенные. Таким образом, из хлопчатникового или касторового масла приготовляются совершенно твердые продукты, причем этот процесс идет как со свободными жирными кислотами, так и с эфирами их, то есть с жирами. Таким путем приготовляется искусственное сало (салолин и др.), пищевые жиры различной консистенции и т.п. Жирные масла, содержащие в значительных количествах ненасыщенные кислоты (льняное, конопляное, маковое и др.), обладают способностью высыхать на воздухе и употребляются для производства олифы, типографской краски, линолеума и других фабрикатов.

А. Лидов.