СПОСОБ РАФИНАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ МАСЕЛ ИЛИ ЖИРОВ Российский патент 2007 года по МПК C11B3/00 

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для очистки технических масел и жиров.

В масложировой промышленности технические животные жиры в основном используются для мыловарения.

Поскольку качество глицерина и жирных кислот, получаемых в результате расщепления технических жиров, во многом зависит от природы и чистоты исходных продуктов, то их предварительно рафинируют.

К примесям, содержащимся в животных жирах, прежде всего следует отнести фосфатиды, азотсодержащие вещества и продукты их распада, вещества, обуславливающие цветность, зольность, запах, а также неомыляемые вещества, фосфопротеиды, механические примеси, влага и другие.

В зависимости от вида, сорности и степени загрязненности поступающих жиров на практике применяются различные методы и схемы рафинации.

Рафинация - процесс очистки масел от нежелательных групп липидов и примесей. Существуют различные способы очистки и рафинирования масла: физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование), химические (гидратация, щелочная рафинация и др.) и физико-химические (отбеливание, дезодорация и др.).

Известен способ дистилляционной или физической рафинации масел и жиров, включающий две основные стадии. Первая заключается в подготовке масел и жиров к дистилляционной рафинации путем максимального извлечения из них фосфолипидов, пигментов, металлов, а вторая представляет собой собственно отгонку свободных жирных кислот с острым паром, совмещенную с процессом удаления одорирующих веществ в условиях глубокого вакуума и высокой температуры. Этот способ рафинации является комплексным и состоит из следующих модулей: гидратация (удаление фосфолипидов путем кислотной гидратации); адсорбционная рафинация (удаление пигментов, остатков фосфатидов, кислоты); винтеризация (удаление восковых веществ); дезодорация (удаление свободных жирных кислот, одорирующих веществ и продуктов окисления) (см. Технология переработки жиров, под ред. С.Арутюняна и др. М.: Пищепромиздат, 1998, с.123-134).

Недостатками данного способа является многостадийность процесса, недостаточно высокое качество получаемых масел вследствие накопления значительного количества первичных продуктов окисления (перекисей) на стадии первой кислотной обработки, а также уменьшение выхода масел и увеличение их себестоимости.

Также известен способ рафинации растительных масел, предусматривающий выведение фосфолипидов, свободных жирных кислот и красящих веществ с помощью реагента, состоящего из водного раствора алкилсульфата натрия, метасиликата натрия и карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 1:1:1 с рН 9-10, а перемешивание масла и реагента осуществляют при температуре 25-60°С, при этом количество вводимого реагента составляет 0,5-1,5% от массы масла (см. RU 2242507 С1, С 11 В 3/00, 20.12.2004).

Недостатком данного аналога является применение данного способа только для растительных масел, а также использование определенных технологических параметров (реагента и температурных параметров).

Наиболее близким аналогом является способ рафинации технических масел или жиров, включающий разделение фаз, обработку реагентом - концентрированной серной кислотой или ее раствором, в количестве 0,5-2,5% от массы жира или масла, и отделение осадка (см. Технология жиров и жирозаменителей, под ред. ПАРОНЯНА В.Х. и др. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с.149-151).

Недостатками наиболее близкого аналога являются проведение процесса при определенных технологических условия (использование для очистки такого реагента как серная кислота), что приведет к удорожанию готового продукта из-за дальнейшей стадии промывки масел или жиров, при этом образуются большие отходы и потери технических жиров или масел. Кроме того, отработанный адсорбент отправляется в отвал.

Задачей изобретения является создание высокотехнологичного способа рафинации, который позволяет получить продукт повышенного качества, уменьшить количество отходов и снизить себестоимость.

Поставленная задача решается тем, что в способе рафинации технических масел или жиров, предусматривающем разделение фаз, обработку реагентом и отделение осадка, согласно изобретению в качестве реагента используют трехкомпонентный реагент, состоящий из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 0,5-2,0% от массы жира или масла, при этом обработку реагентом осуществляют при температуре 75-85°С и перемешивании со скоростью 30-45 с^-1 в течение 15-20 минут.

Техническим результатом изобретения является снижение потерь, поскольку в осадке (отходах) содержание масла в два раза меньше, чем по традиционным методам. При использовании предлагаемого универсального композиционного реагента, состоящего из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы, при соотношении 1:1:2, при заданных технологических режимах (скорость и время перемешивания, а также температура обработки) не образуются натриевые соли жирных кислот (мыло) и не требуется проведения процессов промывки с лимонной кислотой для разложения и удаления этих солей. Универсальный композиционный реагент существенно понижает жесткость воды. Исключается образование соапстока; нет процессов сушки, фильтрации; нет отработанных твердых адсорбентов.

Этот технический результат достигается за счет подбора реагента и его количества, а также технологических параметров проведения рафинации.

Анионактивное поверхостно-активное вещество (ПАВ) - алкилсульфаты это натриевые соли сульфоэфиров жирных спиртов. Общая химическая формула алкилсульфатов натрия имеет следующий вид R-OSO₃Na, молекулярная масса которого с углеводородной цепью С₁₀-С₁₈ составляет 260-2/372. Однопроцентный раствор алкилсульфата натрия имеет рН 7-8.

Алкилсульфаты натрия за счет наличия в молекуле гидрофильной и гидрофобной частей способны концентрироваться на поверхности раздела нерастворимых друг в друге веществ, образуя межфазную пленку. Гидрофильная группа обеспечивает растворимость алкилсульфата натрия в воде, а гидрофобная - в неполярных растворителях. Гидрофильная группа обладает электрическим дипольным моментом, подобным воде и обуславливает гидрофильный характер всей молекулы. Гидрофобная группа лишена заметного дипольного момента, подобна неполярным органическим средам и поэтому обуславливает гидрофобный характер всей молекуле алкилсульфата натрия.

Поэтому его основные физико-химические, а следовательно технологические свойства зависят от химического строения и соотношения гидрофильных и гидрофобных групп.

С учетом того, что при гидратации фосфолипидов и нейтрализации свободных жирных кислот образуются эмульсии прямого и обратного типа, применение алкилсульфатов натрия с гидрофильно-липофильным балансом 5-8 позволяет выводить гидратируемые и негидратируемые фосфолипиды. Кроме того, они легко вступают во взаимодействие со свободными жирными кислотами и, обладая высокими поверхностно-активными свойствами, понижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) является солевой формой эфира гликолевой кислоты и целлюлозы. Общая форма имеет вид:

[C₆H₇O₂(OH)_3-X(OCH₂COONa)X]n,

где х - степень замещения (гидрофильность);

n - степень полимеризации (молекулярный вес).

Это белое волокнистое вещество. Свойства ее раствора в большей степени зависят от концентрации электролита и рН среды. Na-КМЦ хорошо совмещается с различными водорастворимыми продуктами - казеином, крахмалом, глицерином. Na-КМЦ обладает значительной устойчивостью к действию микроорганизмов и физиологически инертна. Na-КМЦ обладает высокими гидрофильными и адсорбирующими свойствами, в связи с этим она была применена в составе универсального композиционного реагента для удаления пигментов растительных масел и фосфолипидов, а также в результате процесса хемосорбции Na-КМЦ адсорбирует металлы растительных масел (Na, К, Fe).

Сернокислый натрий (Na₂SO₄), соль; бесцветные кристаллы. Встречается в природе в виде минерала терандина; плотность 2,698 г/см³, t_пл 884°С. Растворимость в воде (%): 16,3 (20°С), 29,8 (100°С). Безводный (Na₂SO₄) устойчив выше температуры 32,384°С, ниже этой температуры кристаллизуется Na₂SO₄×10H₂O. В природе этот кристаллогидрат образует минерал мирабилит (глауберову соль). Встречаются также двойные соли сернокислого натрия с другими сульфатами, например астраханит Na₂SO₄×MgSO_×4H₂O, глауберит Na₂SO₄×CaSO₄.

Сернокислый натрий является хорошим ингибитором коррозии металлов оборудования. Сернокислый натрий катализирует процесс взаимодействия свободных жирных кислот и алкилсульфатов Na, фосфолипидов, пигментов и металлов с Na-КМЦ. Кроме того, он по своим физико-химическим свойствам вступает во взаимодействие со свободными жирными кислотами, пигментами, металлами и выводит их.

Испытания нового универсального композиционного реагента, состоящего из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 показали эффективное действие этого реагента в количестве 0,5-2,0% от массы технических масел или жиров на удаление свободных жирных кислот, фосфолипидов, металлов и пигментов из подсолнечного и соевого масла.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения.

Пример 1.

100 кг технического жира помещают в отстойник для разделения фаз. Затем при температуре 75°С и перемешивании со скоростью 45 с^-1 в течение 15 минут в жир вводят реагент, состоящий из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 0,5 кг.

Пример 2.

100 кг технического жира помещают в отстойник для разделения фаз. Затем при температуре 85°С и перемешивании со скоростью 30 с^-1 в течение 20 минут в жир вводят реагент, состоящий из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 2,0 кг.

Пример 3.

100 кг технического жира помещают в отстойник для разделения фаз. Затем при температуре 80°С и перемешивании со скоростью 37 с^-1 в течение 18 минут в жир вводят реагент, состоящий из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 1,5 кг.

Изобретение позволяет получить продукт, в котором более полно удалены фосфолипиды, нерастворимые и неомыляемые вещества, зольность, а также повысить качество технических масел или жиров, упростить процесс очистки и снизить энергозатраты.

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для очистки технических масел или жиров. Способ предусматривает разделение фаз, обработку реагентом и отделение осадка. При этом в качестве реагента используют трехкомпонентный реагент, состоящий из сернокислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 0,5-2,0% от массы технического жира или масла. Обработку реагентом осуществляют при температуре 75-85°С и перемешивании со скоростью 30-45 с^-1 в течение 15-20 минут. Изобретение позволяет получить продукт, в котором более полно удалены фосфолипиды, нерастворимые и неомыляемые вещества, зольность, а также повысить качество технического масла или жира, упростить процесс очистки и снизить энергозатраты.

Способ рафинации технических масел или жиров, предусматривающий разделение фаз, обработку реагентом и отделение осадка, отличающийся тем, что в качестве реагента используют трехкомпонентный реагент, состоящий из серно-кислого натрия, алкилсульфата натрия и карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:1:2 в количестве 0,5-2,0% от массы жира или масла, при этом обработку реагентом осуществляют при температуре 75-85°С и перемешивании со скоростью 30-45 с^-1 в течение 15-20 мин.