СПОСОБ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ Российский патент 2008 года по МПК C11B1/10 

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.

ТаблицаПоказателиПодсолнечное маслоЛьняное маслодо очисткиочищенноедо очисткиочищенноепредлагаемый способпрототиппредлагаемый способпрототиппример 1пример 2пример 3Массовая доля фосфорсодержащих веществ, %, в пересчете на стеароолеолецитин0,04Не обнаружены0,0070,0110,070,010,03Кислотное число, мг КОН/г0,420,190,300,320,640,400,67Цветное число, мг I₂/100 см³20151515552530Перекисное число, % йода0,110,110,100,100,020,020,03Содержание тяжелых металлов, мг/кг:       никеля0,270,110,120,140,170,090,13меди0,350,120,150,330,330,110,19железа0,530,560,540,611,201,231,25

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.

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.

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.