Способ адсорбционной очистки растительных масел

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ включает нагрев масла, перемешивание с алюмосиликатным сорбентом и фильтрацию. При этом в качестве сорбента используют природную смесь каолинит-β-кварц в пропорции 9:1÷9,8:0,2, предварительно измельченную с перкарбонатом натрия при массовом соотношении 8:1÷12:1 и обработанную раствором фосфорной кислоты концентрацией 20-25%, взятой в количестве 50-75% от массы смеси. Сорбент вводят в масло при температуре 65-75°С в количестве 0,2-0,4%, а перемешивание фаз осуществляют в течение 20-25 минут с интенсивностью 0,8-1,0 с^-1. Изобретение позволяет максимально очистить растительные масла от трудногидратируемых фосфатидов, снизить кислотное число, цветное число и уменьшить содержание промоторов окисления. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для адсорбционной очистки растительных масел от трудногидратируемых фосфатидов и снижения содержания в маслах красящих веществ и свободных жирных кислот.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Растительные масла, с целью повышения антиокислительных свойств и облегчения их переработки на предприятиях масложировой промышленности, должны быть предварительно очищены от сопутствующих веществ: фосфатидов, свободных жирных кислот (СЖК) и красящих компонентов пигментного комплекса. Так, трудногидратируемые соединения фосфора, несмотря на питательную ценность, затрудняют процесс разделения фаз при нейтрализации и дезодорации масла, препятствуют гидрированию посредством отравления катализатора, а избыток в масле СЖК негативно сказывается на его устойчивости во времени.

Известен способ очистки масел и жиров путем введения в них сорбента на основе активированных глин, содержащих 50-90% каолинита [А.с. СССР 491688, МКИ С11В 3/10. // Шмидт А.А., Аскинази А.И., Левинсон С.З. и др. Заявл. 20.08.73; опубл. в Б.И., 1975, №41]. Гранулометрический состав сорбента отличается тем, что 90% его частиц имеют размер 0,25-1,00 мм и не более 10% частиц образуют фракцию до 0,25 мм. К недостаткам такого способа относятся высокий расход сорбента (соотношение масло: сорбент составляет от 1:0,5 до 1:3) и осуществление процесса из среды растворителя. При этом для отдельных масел, характеризуемых изначально высоким содержанием фосфатидов (например, льняного), не удается в ходе очистки добиться снижения концентрации последних более чем в 4 раза.

Известен способ очистки масел от трудногидратируемых фосфатидов (ТФ) путем смешения масла при 50-90°С с твердым кислотным реагентом (КР), полученным термической обработкой фосфорной кислотой (ФК) синтетических силикатов и алюмосиликатных сорбентов (AC) - кремнегеля, диатомита, кизельгура со средним размером частиц 0,1-0,2 мм, с последующей нейтрализацией масел растворами гидроксида натрия [А.с. СССР 1065470, МКИ С11В 3/04. // Аскинази А.И., Меламуд Н.Л., Калашева Н.А и др. Заявл. 04.12.81; опубл. в Б.И., 1984, №1]. Эффект достигается введением КР в количестве лишь 0,01-0,10% от массы жира. Однако недостатком способа является необходимость дополнительной очистки масла растворами щелочи (по известной схеме) либо внесения добавки 2% активированной отбельной глины после обработки указанным КР.

Существует также способ удаления из масел загрязнений на аморфном гидрогеле диоксида кремния (SiO₂), обработанном путем совместного измельчения с основаниями Na₂CO₃, NaHCO₃, К₂СО₃, Са(ОН)₂, Mg(OH)₂, NaOH, КОН, их смесями или растворами [Пат. США 5252762, МКИ⁵ С11В 7/00. // Denton Dean А. Заявл. 03.04.91; опубл. 12.10.93; НКИ 553/196]. Количество сорбента в пересчете на сухое вещество составляет 0,005-5,0% от массы масла. Недостатки способа - высокая стоимость указанного сорбента и осуществление процесса при температуре 100°С, что требует дополнительных энергозатрат и, кроме того, может привести к нежелательным структурным изменениям пищевых триглицеридов.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков, т.е. прототипом является способ адсорбционной очистки растительных масел с использованием мелкодисперсного сорбента (1-15 мкм), полученного из кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия и включающего, мас.%: диоксид кремния 35,0-44,5; соединения алюминия (в пересчете на Al₂О₃) 0,5-10,0; вода - остальное [Пат. России 2245902, МПК⁷ С11В 3/00, С11В 3/10. // Пятачков А.А., Акаева Т.К., Бедердинов Р.А. и др. Заявл. 11.03.03; опубл. в Б.И., 2005, №4]. Способ предусматривает обработку масла в течение 20-30 мин при температуре 90-120°С и разрежении не ниже 8 кПа в присутствии 0,2-2,0 мас.% сорбента и отделение последнего вместе с примесями фильтрацией.

Недостатками прототипа является достижение эффекта при повышенных температурах обработки масла (90-120°С), что требует дополнительных энергозатрат и может привести к нежелательным изменениям в структуре жирных кислот масла, а также необходимость создания разрежения 8 кПа и достаточно высокий расход сорбента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является разработка экономичного способа адсорбционной очистки растительных масел, обеспечивающего повышение качества масла за счет извлечения из него трудногидратируемых фосфатидов, свободных жирных кислот и красящих веществ.

Поставленная задача решена тем, что способ адсорбционной очистки растительных масел включает нагрев масла, перемешивание с алюмосиликатным сорбентом и фильтрацию, при этом в качестве сорбента используют природную смесь каолинит-β-кварц в пропорции 9:1÷9,8:0,2, предварительно измельченную с перкарбонатом натрия при массовом соотношении 8:1÷12:1 и обработанную растворами фосфорной кислоты концентрацией 20-25%, взятыми в количестве 50-75% от массы смеси, при этом сорбент вводят в масло при температуре 65-75°С в количестве 0,2-0,4%, а перемешивание фаз осуществляют 20-25 мин с интенсивностью 0,8-1,0 с^-1. Согласно изобретению используют природную смесь следующего зернового состава, мас.%: 0,3...1,2 мкм - 3-4; 1,2...2,5 мкм - 8-9; 2,5...5 мкм - 15-17; 5...10 мкм - 23-25; 10...20 мкм - 33-35; 20...40 мкм - 13-15.

Исходная природная смесь представляет собой порошок белой глины, включающей каолинит с примесью β-кварца [Прокофьев В.Ю., Разговоров П.Б., Смирнов К.В. и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2006. Т.49, вып.12. С.48-52], выпущенной ООО НПП "Промышленные минералы" (Самарская обл.) и имеющей следующие характеристики: рН водной вытяжки 6,0-6,3; массовая доля влаги 3,8%; массовая доля примесей, растворимых в соляной кислоте, - 0,2; массовая доля водорастворимых солей 0,1.

Перкарбонат натрия (ТУ 2144-284-05763441-99 изм. 1,2) - гранулированное вещество белого цвета; массовая доля активного кислорода 7-10%, массовая доля карбоната натрия 65%, массовая доля воды - 2,8%; остаток на сите со стороной квадратной ячейки 0,10 мм - 95,6%.

Кислота фосфорная (ГОСТ 10678-76) - прозрачная бесцветная жидкость плотностью 1,58-1,68 г/см³, без взвешенных и эмульгированных частиц, разбавленная перед испытанием водой до концентрации 20-25%.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. 100 г очищаемого гидратированного подсолнечного масла нагревают до 75°С и перемешивают 25 мин, с интенсивностью 1,0 с^-1, при данной температуре с АС, введенным в масло в количестве 0,4 г, затем масло отфильтровывают на вакуум-фильтре. В качестве сорбента используют природную смесь каолинит-β-кварц в пропорции 9:1, включающую частицы 0,3...1,2 мкм - 3%, 1,2...2,5 мкм - 9%, 2,5...5 мкм - 17%, 5...10 мкм - 23%, 10...20 мкм - 35%, 20...40 мкм - 13%. Указанную природную смесь предварительно измельчают с ПКН при массовом соотношении 8:1, обрабатывают 20%-ным раствором ФК, взятым в количестве 75% от массы природной смеси, и высушивают при 105°С.

Пример 2. 100 г очищаемого гидратированного подсолнечного масла нагревают до 65°С и перемешивают 20 мин, с интенсивностью 0,8 с^-1, при данной температуре с АС, введенным в масло в количестве 0,2 г, затем масло отфильтровывают на вакуум-фильтре. В качестве сорбента используют природную смесь каолинит-β-кварц в пропорции 9,8:0,2, включающую частицы 0,3...1,2 мкм - 4%, 1,2...2,5 мкм - 8%, 2,5...5 мкм - 17%, 5...10 мкм - 25%, 10...20 мкм - 33%, 20...40 мкм - 13%. Указанную природную смесь предварительно измельчают с ПКН при массовом соотношении 12: 1, обрабатывают 25%-ным раствором ФК, взятым в количестве 50% от массы природной смеси, и высушивают при 110°С.

Пример 3. 100 г очищаемого льняного масла нагревают до 70°С и перемешивают 20 мин, с интенсивностью 1,0 с^-1, при данной температуре с АС, введенным в масло в количестве 0,3 г, затем масло отфильтровывают на вакуум-фильтре. В качестве сорбента используют природную смесь каолинит-β-кварц в пропорции 9,3:0,7, включающую частицы 0,3...1,2 мкм - 4%, 1,2...2,5 мкм - 9%, 2,5...5 мкм - 15%, 5...10 мкм - 24%, 10...20 мкм - 34%, 20...40 мкм - 14%. Указанную природную смесь предварительно измельчают с ПКН при массовом соотношении 10:1, обрабатывают 20%-ным раствором ФК, взятым в количестве 60% от массы природной смеси, и высушивают при 105°С.

Основные показатели растительных масел определяли по стандартным методикам [Арутюнян Н.С., Янова Л.И., Аришева Е.А. и др. Лабораторный практикум по технологии переработки жиров. М.: Агропромиздат, 1991. 160 с.], содержание тяжелых металлов оценивали атомно-абсорбционным методом на приборе "Сатурн-3", а также контролировали перекисное число масла [Козлов В.А., Кохова Л.В. Товароведение пищевых продуктов. Иваново: изд. ИГХТА, 1995. 88 с.]. Полученные данные сведены в таблицу.

Из представленных в таблице данных следует, что введение в масло 0,4% сорбента по предлагаемому способу обеспечивает максимальный эффект очистки от ТФ. При этом степень снижения кислотного числа подсолнечного масла, по сравнению с прототипом, больше в 1,7 раза, цветное число составляет 15 мг I₂/100 см³ и, дополнительно, в очищенном масле уменьшается содержание промоторов окисления: никеля - до 0,11 мг/кг, меди - до 0,12 мг/кг; содержание железа изменяется незначительно. Использование предлагаемого способа позволяет добиться уменьшения в льняном масле массовой доли ТФ - в 7 раз по сравнению с исходным значением, а также повышения, по сравнению с прототипом, степени извлечения СЖК - в 1,6 раза, красящих веществ - на 9%, тяжелых металлов никеля - в 1,4 раза, меди - в 1,7 раза.

Таблица
Показатели	Подсолнечное масло	Льняное масло
	до очистки	очищенное	до очистки	очищенное
		предлагаемый способ		прототип	предлагаемый способ	прототип
пример 1	пример 2	пример 3
Массовая доля фосфорсодержащих веществ, %, в пересчете на стеароолеолецитин	0,04	Не обнаружены	0,007	0,011	0,07	0,01	0,03
Кислотное число, мг КОН/г	0,42	0,19	0,30	0,32	0,64	0,40	0,67
Цветное число, мг I2/100 см3	20	15	15	15	55	25	30
Перекисное число, % йода	0,11	0,11	0,10	0,10	0,02	0,02	0,03
Содержание тяжелых металлов, мг/кг:
никеля	0,27	0,11	0,12	0,14	0,17	0,09	0,13
меди	0,35	0,12	0,15	0,33	0,33	0,11	0,19
железа	0,53	0,56	0,54	0,61	1,20	1,23	1,25

Положительный результат очистки на сорбенте, включающем добавку ПКН в указанном согласно изобретению соотношении, не сопровождается существенным изменением перекисных чисел растительных масел, что свидетельствует об их устойчивости к окислению.

Предлагаемый способ отличается экономичностью, так как не требует значительного расхода сорбента, нагрева масла выше 75°С, проведения процесса при низком давлении, и обеспечивает получение растительных масел более высокого качества, пригодных для последующей переработки на предприятиях пищевой промышленности.

1. Способ адсорбционной очистки растительных масел, включающий нагрев масла, перемешивание с алюмосиликатным сорбентом и фильтрацию, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют природную смесь «каолинит-β-кварц» в пропорции 9:1÷9,8:0,2, предварительно измельченную с перкарбонатом натрия при массовом соотношении 8:1÷12:1 и обработанную раствором фосфорной кислоты концентрацией 20-25%, взятой в количестве 50-75% от массы смеси, при этом сорбент вводят в масло при температуре 65-75°С в количестве 0,2-0,4%, а перемешивание фаз осуществляют в течение 20-25 мин с интенсивностью 0,8-1,0 с^-1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют природную смесь следующего зернового состава, мас.%: 0,3 - 1,2 мкм - 3-4; 1,2 - 2,5 мкм - 8-9; 2,5 - 5 мкм - 15-17; 5 - 10 мкм - 23-25; 10 - 20 мкм - 33-35; 20 - 40 мкм - 13-15.