СПОСОБ РАФИНАЦИИ ЖИРОВ И МАСЕЛ ПУШНЫХ ЗВЕРЕЙ Российский патент 2002 года по МПК C11B3/00 

Изобретение относится к масложировой промышленности, конкретно к технологии переработки жиров и масел пушных зверей, а именно к способу рафинации последних.

В фармацевтической промышленности, косметических и парфюмерных изделиях, а также препаратах бытовой химии, как правило, используют жиры и жировые компоненты, близкие по составу кожному жиру человека. Жиры пушных зверей (норковый, лисий, песцовый и др.), представляющие собой смеси сложного состава - глицеридов высших жирных насыщенных и ненасыщенных кислот, комплекса маслорастворимых витаминов F, A, D, К, фосфолипидов, стеринов, восков, пигментов и других полезных веществ, являются ценнейшими биологически активными компонентами для этих целей. Оценка мировой практики использования жиров пушных зверей показывает, что эти продукты находят широкое применение в таких развитых странах мира, как Франция, США, Германия. Причем последнее десятилетие работы активизировались, о чем свидетельствует нарастающее число публикаций и патентов.

Основным сырьем для получения дезодорированных жиров и масел пушных зверей являются жировые отходы звероводческих хозяйств. С целью удаления из жира примесей и тех сопутствующих веществ, которые снижают качество и технологические свойства продукции, жир-сырец подвергают рафинации или переработке, которая представляет собой сложный комплекс различных физических и химических процессов, применение которых позволяет избирательно воздействовать на сопутствующие вещества.

Классический способ рафинации жиров состоит из нескольких основных стадий: вытапливания жировой фракции из жира-сырца с целью отделения от примесей белкового и механического происхождения, гидратации, щелочной нейтрализации, сушки (дезодорации).

Процесс гидратации жиров осуществляют с целью извлечения сопутствующих веществ: фосфатидов, стеринов, токоферолов, ядохимикатов, воска и др. из масел и жиров путем промывки последних водой. После проведения процесса гидратации кислотное число жиров пушных зверей понижается на 0,4-0,6 мг КОН/1 г продукта, существенно снижается интенсивность окраски, удаляются механические примеси. По завершении процесса гидратации масло (жир) подвергают щелочной нейтрализации с целью удаления свободных жирных кислот. Для нейтрализации используют водные растворы щелочей, свободные кислоты в виде солей щелочных металлов ("мыла") удаляют из масла (жира). Затем жир (масло) несколько раз промывают водой для удаления остаточных количеств омыленных жирных кислот и вакуумируют для удаления влаги и имеющих неприятный запах летучих компонентов жира.

Известно множество способов вакуумирования жиров и масел пушных зверей. Часто вакуумирование проводят в пленочных испарителях при остаточном давлении 1 мм рт.ст. (133 Па) [Патент Франции 2629468 МКИ С 11 В 1/00, 3/00, заявл. 01.04.88, опубл. 06.10.89, РЖ Химия 10, 10Р 2044 П, 1990 г.; Graig A. , Casimir D. Int. Conf. Fats, Auckland, 12-17 Febr., 1989. - [Wellington], 1989 - с.27 (РЖ Химия 1, 1P 1330, 1990); Sioberg P. Int. Conf. Fats, Auckland, 12-17 Febr., 1989. - [Wellington], 1989 - с. 28 (РЖ Химия 1, 1P 1333, 1990); патент ЧССР, кл. 23а 1 (С 11 В 1/12), 153133, заявл. 20.05.71, опубл. 15.05.74. (РЖ Химия 7, 7Р 613 П, 1976)]. Достаточно хорошо зарекомендовала себя многоступенчатая низкотемпературная отгонка, которая позволяет выделить из масел летучие примеси, определяющие его вкус и запах. Для этого производят последовательное упаривание масла в специальных устройствах конической формы, обеспечивающих высокую степень турбулентности, что позволяет выделить летучие примеси без их частичной деструкции [Graig A., Casimir D. Int. Conf. Fats, Auckland, 12-17 Febr., 1989. - [Wellington], 1989 - с. 27 (РЖ Химия 1, 1P 1330, 1990)]. Известно также, что достаточно эффективная дезодорация масла достигается при контакте с паром в тонком слое в колонне [Sioberg P. Int. Conf. Fats, Auckland, 12-17 Febr., 1989. -[Wellington], 1989 - с.28 (РЖ Химия 1, 1P 1333, 1990)].

Основным недостатком вышеперечисленных способов рафинации является увеличение перекисного числа масел и жиров, что приводит к ухудшению качества продукции до истечения гарантийного срока хранения.

Наиболее перспективным из известных, на наш взгляд, способом рафинации является способ, по которому перед дистилляцией масла и жиры обрабатывают в постоянном магнитном поле с магнитной индукцией 0,8-1,2 Тл при линейной скорости потока в поле 1,5-2,0 м/сек [Патент России 2100427 (РЖ Химия 12, 12Р 1233П, 1998)] . Способ предусматривает деаэрацию, подогрев, дистилляцию и охлаждение перерабатываемой массы. К сожалению, данный способ эффективен при дезодорации пищевых масел и жиров, не имеющих резко выраженного специфического запаха. Масла и жиры пушных зверей, как правило, даже после дезодорации известными способами сохраняют достаточно резкий специфический запах, который трудно маскируется даже отдушками, что создает значительные трудности при дальнейшем использовании масел и жиров пушных зверей в изделиях бытовой химии, косметической и парфюмерной промышленности.

Таким образом, рассмотренные выше способы рафинации применительно к маслам и жирам пушных зверей имеют следующие существенные недостатки:
- сохранение достаточно резкого специфического запаха;
- повышение перекисного числа, что приводит к ухудшению качества масла и жира в процессе хранения.

Известен способ рафинации жиров пушных зверей [А.с. 806751, СССР МКИ С11 В 3/16, БИ, 1981, 7, стр.119] путем обработки их паром, ультразвуком и вакуумом, отличающийся тем, что с целью уменьшения потерь жира последний нагревают до 140-150^oС, смешивают с паром в соотношении 10-20:1, используя перегретый пар с такой же температурой; полученную смесь последовательно пропускают через звуковое поле (ультразвук) с частотой 10-12 кГц и интенсивностью 0,2-0,5 Вт/см² в течение 1-2 мин, затем пульсирующей струей подают в вакуумное пространство, остаточное давление в котором поддерживают на уровне 3-10 мм рт.ст. (399-1330 Па) (способ-прототип). Основным недостатком данного способа является высокая температура процесса 140-150^oС, ускоряющая процессы окисления жиров. Несмотря на низкие потери жира или масла пушных зверей в процессе рафинации качество получаемых продуктов не соответствует требованиям технических условий (табл.1). Известно, что проведение процесса рафинации при температуре более 100^oС приводит к резкому увеличению перекисного числа. Кроме того, авторы работы [Пат. Франции 2629468 С 11 В 1/00, 3/00 от 01.04.88 г. ] считают, что ценные свойства жиров пушных зверей, содержащих жирные кислоты (линолевую, линоленовую, арахидоновую), входящие в состав витамина F, теряются при нагревании последних свыше 100^oС. Наиболее оптимально проведение процесса при 85-95^oС. Более того, получаемое масло (жир) имеет неприятный резкий, не характерный для масел пушных зверей запах.

С целью устранения недостатков известных способов переработки масел и жиров пушных зверей, применяемых в парфюмерии, косметике, изделиях бытовой химии, и была поставлена задача разработки эффективного способа рафинации масел и жиров пушных зверей.

Задача решена тем, что жиры и масла пушных зверей после проведения основных стадий рафинации, т.е. гидратации, щелочной нейтрализации, промывки водой известными способами, смешивают дополнительно с водой в соотношении от 5: 1 до 20:1, полученную смесь последовательно подвергают воздействию ультразвуком с частотой 15-22 кГц и интенсивностью 0,2-0,5 Вт/см² в течение 3-5 мин, затем вакуумируют при температуре 60-90^oС и остаточном давлении 665-13300 Па практически до полного удаления влаги. Полученные жир или масло отвечают требованиям технических условий ТУ 9154-007-23333879-96 (см.табл. 1). Там же приведены показатели качества норкового масла, полученного по способу-прототипу.

Высокую эффективность предлагаемого способа рафинации подтверждают следующие примеры.

Пример 1. 100 г норкового масла после проведения гидратации, щелочной нейтрализации, промывки водой известными способами смешивают дополнительно с водой в соотношении масло: вода = 5:1. На полученную смесь воздействуют ультразвуком с частотой 15 кГц и интенсивностью 0,2 Вт/см² в течение 3 минут. Полученную эмульсию вакуумируют при температуре 60^oС и остаточном давлении 665 Па до практически полного удаления влаги. Полученный с количественным выходом образец норкового масла соответствует требованиям ТУ 9154-007-23333879-96. Перекисное число равно 0,028. Содержание влаги и летучих веществ 0,02%.

Пример 2. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 5:1
частота ультразвука - 22 кГц
интенсивность ультразвука - 0,5 Вт/см²
время обработки - 3 мин
температура вакуумирования - 90^oС
остаточное давление - 13300 Па
Значение перекисного числа полученного образца масла составляет 0,028. Содержание влаги и летучих веществ 0,02%.

Пример 3. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 10:1
частота ультразвука - 22 кГц
интенсивность ультразвука - 0,5 Вт/см²
время обработки - 5 мин
температура вакуумирования - 90^oС
остаточное давление - 13300 Па
Перекисное число полученного образца масла составляет 0,028. Содержание влаги и летучих веществ не более 0,02%.

Пример 4. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 10:1
частота ультразвука - 15 кГц
интенсивность ультразвука - 0,5 Вт/см²
время обработки - 5 мин
температура вакуумирования - 70^oС
остаточное давление - 665 Па
Перекисное число полученного образца составляет 0,028. Содержание влаги и летучих веществ не более 0,02%.

Пример 5. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 20:1
частота ультразвука - 15 кГц
интенсивность ультразвука - 0,5 Вт/см²
время обработки - 5 мин
температура вакуумирования - 70^oС
остаточное давление - 665 Па
Перекисное число полученного образца масла составляет 0,028. Содержание влаги и летучих веществ не более 0,02%.

Пример 6. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 20:1
частота ультразвука - 22 кГц
интенсивность ультразвука - 0,2 Вт/см²
время обработки - 3 мин
температура вакуумирования - 90^oС
остаточное давление - 13300 Па
Перекисное число полученного образца масла составляет 0,028. Содержание влаги и летучих веществ не более 0,02%.

Примеры 7-12. Аналогично примерам 1-6 рафинируют образцы лисьего жира.

Значения перекисного числа полученных образцов не превышают 0,028; остаточная влажность и летучие не более 0,02%.

Примеры 13-18. Аналогично примерам 1-6 рафинируют образцы песцового жира.

Значения перекисного числа полученных образцов не превышают 0,028; остаточная влажность и летучие не более 0,02%.

Примеры 19-24. Аналогично примерам 1-6 рафинируют образцы норкового жира.

Пример 25. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 1:1
частота ультразвука - 15 кГц
интенсивность ультразвука - 0,5 Вт/см²
время обработки - 5 мин
температура вакуумирования - 120^oС
остаточное давление - 13300 Па
Перекисное число полученного образца составляет 0,042, что в соответствии с ГОСТ 8285-74 означает: "образец свежий, не подлежит хранению".

Пример 26. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 1:2
частота ультразвука - 22 кГц
интенсивность ультразвука - 0,8 Вт/см²
время обработки - 6 мин
температура вакуумирования - 100^oС
остаточное давление - 665 Па
Полученный образец имеет следующие основные характеристики: перекисное число 0,036, влажность 0,12, что не соответствует требованиям технических условий (см. табл.1 и 2).

Пример 27. Аналогично примеру 1 подвергают рафинации образец норкового масла.

Условия эксперимента:
соотношение масла и воды - 25:1
частота ультразвука - 22 кГц
интенсивность ультразвука - 0,15 Вт/см²
время обработки - 10 мин
температура вакуумирования - 60^oС
остаточное давление - 665 Па
Полученный образец имеет резкий, не характерный для норкового масла запах, что не соответствует требованиям технических условий.

Все образцы жиров и масел пушных зверей, полученные в соответствии с примерами 1-24, отвечают требованиям технических условий (см. табл.1).

Условия проведения рафинации жиров и масел пушных зверей предлагаемым способом являются оптимальными, т.к. обеспечивают получение образцов масел и жиров требуемого качества.

Применение меньших или больших количеств воды по отношению к маслу или жиру, уменьшение или увеличение времени обработки ультразвуком, увеличение или уменьшение его интенсивности, изменение режимов вакуумирования является экономически нецелесообразным, и, главное, не обеспечивает получения образцов дезодорированных масел и жиров пушных зверей требуемого качества (примеры 25-27).

Вышеприведенные примеры подтверждают тот факт, что обработка влажной технологической массы жиров и масел пушных зверей ультразвуком с частотой 15-22 кГц и интенсивностью 0,2-0,5 Вт/см² в течение 3-5 мин перед процессом вакуумирования позволяет достичь значительно высокую степень рафинации по сравнению с известными приемами, о чем свидетельствует протокол испытания 2788 от 02.12.99 г. Испытательного лабораторного Центра Государственного Комитета Санитарно-эпидемиологического надзора Республики Татарстан (копия прилагается).

Применение ультразвуковой обработки смесей масел и жиров с водой в заявленных пропорциях привело к неожиданному (неочевидному) результату: удалению примесей, придающих резкий неспецифический запах, резкому снижению перекисного числа и влаги, и тем самым, повышению стойкости жиров и масел пушных зверей.

Таким образом, по сравнению с известными способами рафинации предлагаемый способ имеет существенные преимущества, а именно позволяет получить жиры и масла пушных зверей
- практически без запаха;
- с низкими значениями перекисных чисел и влажности, что способствует сохранению высокого качества продукции в течение длительного времени.

Промышленная применимость. Заявленный способ дезодорации жиров и масел пушных зверей планируется применить в производстве масел и жиров пушных зверей, в частности, в условиях опытного производства ИОФХ им. А.Е. Арбузова КНЦ РАН, располагающим необходимым оборудованием и производственными площадями.

Изобретение относится к производству жиров и масел пушных зверей для косметической, медицинской отраслей промышленности и изделий бытовой химии. Способ рафинации заключается в том, что жиры и масла пушных зверей после гидратации, нейтрализации, промывки водой смешивают дополнительно с водой в соотношении масло:вода от 5:1 до 20:1. Далее на полученную смесь воздействуют ультразвуком с частотой 15-22 кГц и интенсивностью 0,2-0,5 Вт/см² в течение 3-5 мин. Затем вакуумируют при температуре 60-90^oС и остаточном давлении 665-13300 Па практически до полного удаления влаги. Способ рафинации характеризуется высокой эффективностью: полным отсутствием посторонних запахов, не характерных для жиров и масел пушных зверей, низкими значениями перекисного числа и массовых долей влаги и летучих веществ, что способствует повышению стойкостных характеристик и сохранению высоких потребительских свойств маслосодержащей продукции в процессе хранения. 2 табл.

Способ рафинации жиров и масел пушных зверей путем увлажнения, обработки ультразвуком и вакуумом, отличающийся тем, что жиры и масла после их гидратации и нейтрализации смешивают с водой в соотношении от 5: 1 до 20: 1 соответственно, а на полученную смесь воздействуют ультразвуком с частотой 15-22 кГц и интенсивностью 0,2-0,5 Вт/см² в течение 3-5 мин, затем вакуумируют при температуре 60-90^oС и остаточном давлении 665-13300 Па до полного удаления влаги.