Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает преимущество по заявке на патент ЕС № 19164598.5, поданной 22 марта 2019 г., озаглавленной OIL PROCESSING, которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к новому способу получения рафинированных масел с низким содержанием сложных эфиров 3-монохлорпропан-1,2-диола (3-MCPD), и низкой степенью переэтерификации, и низким содержанием диалкилкетонов (DAK).
Предпосылки создания изобретения
Неочищенные масла, извлеченные из их исходного источника, не подходят для потребления человеком из-за наличия в них примесей, таких как свободные жирные кислоты, фосфатиды, металлы и пигменты, которые могут быть вредными или вызывать нежелательный цвет, запах или вкус. По этой причине неочищенные масла перед использованием рафинируют. Процесс рафинирования, как правило, состоит из трех основных этапов: дегуммирование, отбеливание и дезодорация. Масло, полученное после завершения процесса рафинирования (называемое «рафинированное масло» или, более конкретно, «дезодорированное масло»), как правило, считается подходящим для потребления человеком и, следовательно, может использоваться при производстве любого количества пищевых продуктов и напитков.
К сожалению, в настоящее время было обнаружено, что процесс рафинирования сам по себе способствует внесению в рафинированное масло высоких уровней сложных эфиров 3-монохлорпропана-1,2-диол жирной кислоты (сложных эфиров 3-MCPD), сложных эфиров 2-хлоро-1,3-пропандиол жирной кислоты (сложных эфиров 2-MCPD) и глицидиловых эфиров (GE). Сложные эфиры 3-MCPD, сложные эфиры 2-MCPD и глицидиловые эфиры (GE) возникают в результате воздействия на масло высоких температур во время переработки, в частности во время дезодорации.
С целью понимания механизма формирования, смягчения и уменьшения сложных эфиров жирных кислот 2- и 3-MCPD и глицидиловых эфиров проводилось много обсуждений и составлялось много описаний.
В публикации WO2014/012759 описан способ снижения содержания соединений MCPD в рафинированном растительном масле для пищевых продуктов.
В публикации WO2012/031176 описано устранение органогалогеновых и оксирановых соединений в потоках сложных эфиров карбоновых кислот.
В документе EP 3 321 348 дополнительно описан способ рафинирования растительного масла с устранением нежелательных примесей.
В отрасли по-прежнему существует потребность в выявлении действенного и эффективного способа получения рафинированных масел с низкими уровнями сложных эфиров 3-MCPD без модификации триглицеридной структуры и/или без увеличения содержания технологических загрязняющих веществ. В настоящем изобретении предложен такой способ.
Изложение сущности изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ производства рафинированного растительного масла, имеющего сниженное содержание сложных эфиров 3-MCPD, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложено применение трубчатого реактора непрерывного действия для обработки дезодорированного растительного масла основанием.
Подробное описание
В настоящем изобретении предложен способ производства рафинированного растительного масла, имеющего сниженное содержание сложных эфиров 3-MCPD, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой.
Дезодорированное растительное масло
Дезодорированное растительное масло на стадии a) способа изобретения представляет собой дезодорированное пищевое масло.
Растительное масло может быть получено из одного или более источников растительного происхождения и может включать в себя масла и/или жиры из одного источника или смеси двух или более масел и/или жиров из различных источников или с различными характеристиками. Они могут быть получены из стандартных масел или из специальных масел, таких как масла, которые были подвергнуты фракционированию и т. п. Примеры подходящих растительных масел включают соевое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, пальмовое масло, пальмоядровое масло, арахисовое масло, рапсовое масло, сафлоровое масло, подсолнечное масло, кунжутное масло, рисовое масло, кокосовое масло, каноловое масло, а также их любые фракции или производные, предпочтительно пальмовое масло.
Пальмовое масло включает пальмовое масло, а также фракции пальмового масла, например стеариновую и олеиновую фракции (как одинарного, так и двойного фракционирования, а также средние фракции пальмового масла), и смеси пальмового масла и/или его фракций. Таким образом, в контексте настоящего изобретения растительное дезодорированное масло предпочтительно представляет собой пальмовое масло, стеарин пальмового масла, суперстеарин пальмового масла, олеин пальмового масла, суперолеин пальмового масла, среднюю фракцию пальмового масла или смеси одного или более из них.
Как правило, дезодорированное растительное пищевое масло может быть получено с помощью 2 основных типов процессов рафинирования, т.е. химического или физического процесса рафинирования. Процесс химического рафинирования может, как правило, включать основные стадии: дегуммирование, рафинирование щелочью, также называемое щелочной нейтрализацией, отбеливание и дезодорацию. Полученное таким образом дезодорированное масло представляет собой химически рафинированное масло, также называемое нейтрализованным отбеленным дезодорированным маслом (маслом NBD). В альтернативном варианте осуществления процесс физического рафинирования, как правило, может включать основные стадии: дегуммирование, отбеливание и дезодорацию. Процесс физического рафинирования не включает стадию щелочной нейтрализации, которая присутствует в процессе химического рафинирования. Полученное таким образом дезодорированное масло представляет собой физически очищенное масло, также называемое рафинированным отбеленным дезодорированным маслом (маслом RBD).
В одном аспекте изобретения дезодорированное растительное масло на стадии a) настоящего способа представляет собой физически рафинированное масло.
Например, неочищенное растительное масло может быть подвергнуто одному или более стадиям дегуммирования. Можно использовать любой из множества способов дегуммирования, известных в данной области. Один такой способ (известный как «водное дегуммирование») включает смешивание воды с маслом и разделение полученной смеси на масляный компонент и нерастворимый в масле гидратированный компонент фосфатидов, иногда называемый «влажной фосфолипидной эмульсией» или «влажным лецитином». В альтернативном варианте осуществления содержание фосфатидов можно уменьшить (или дополнительно уменьшить) с помощью других способов дегуммирования, таких как, например, кислотное дегуммирование (например, с использованием лимонной или фосфорной кислоты), ферментативное дегуммирование (например, ENZYMAX от компании Lurgi) или химическое дегуммирование (например, дегуммирование SUPERIUNI от компании Unilever или дегуммирование TOP от компании VandeMoortele/Dijkstra CS). В альтернативном варианте осуществления содержание фосфатидов также можно уменьшить (или дополнительно уменьшить) посредством кислотного кондиционирования, при котором масло обрабатывают кислотой в смесителе с высоким сдвиговым усилием с последующей подачей без какого-либо разделения фосфатидов на стадию отбеливания. Если используется этап дегуммирования, он предпочтительно предшествует первому этапу отбеливания.
В целом отбеливание представляет собой стадию процесса, при которой примеси удаляют для улучшения цвета и вкусоароматических свойств масла. Как правило, отбеливание выполняется перед дезодорацией. Характер этапа отбеливания будет зависеть, по меньшей мере частично, от характера и качества масла, подвергаемого отбеливанию. Обычно неочищенное или частично рафинированное масло смешивают с отбеливающим агентом, который связывает, в числе прочего, продукты окисления, фосфатиды, остатки мыла, пигменты и другие соединения для обеспечения их удаления. Характер отбеливающего агента можно выбирать таким образом, чтобы он соответствовал характеру неочищенного или частично рафинированного масла с получением желаемого отбеленного масла. Отбеливающие агенты по существу включают природные или «активированные» отбельные глины, также называемые «отбельной землей», активированный уголь и различные силикаты. Натуральным отбеливающим агентом называются неактивированные отбеливающие агенты. Они встречаются в природе или же встречаются в природе и были очищены, высушены, размолоты и/или упакованы готовыми к употреблению. Термин «активированный отбеливающий агент» относится к отбеливающим агентам, которые были химически модифицированы, например путем активации кислотой или щелочью, и/или к отбеливающим агентам, которые были физически активированы, например путем термообработки. Активация включает в себя увеличение поверхности для повышения эффективности отбеливания.
Кроме того, отбельные глины могут характеризоваться на основании их значения pH. Как правило, активированные кислотой глины имеют значение pH от 2,0 до 5,0. Нейтральные глины имеют значение pH от 5,5 до 9,0.
Специалист в данной области сможет выбрать подходящий отбеливающий агент из тех, которые доступны в продаже, на основе масла, подвергаемого рафинированию, и желаемого конечного применения этого масла.
В одном аспекте изобретения способ получения дезодорированного растительного масла, используемого на стадии a) способа, включает стадию отбеливания, за которой следует стадия дезодорации.
Стадия отбеливания происходит при температуре от 80 до 115°C, от 85 до 110°C, от 90 до 105°C или от 95 до 100°C в присутствии нейтральной и/или натуральной отбельной глины в количестве от 0,2 до 5%, от 0,5 до 3%, от 0,7 до 1,5%.
Полученное таким образом отбеленное масло подвергают дезодорации для получения дезодорированного растительного масла, которое используют на стадии a) настоящего способа.
Дезодорация представляет собой процесс, при котором свободные жирные кислоты (FFA) и другие летучие примеси удаляют путем обработки (или «отгонки») неочищенного или частично рафинированного масла под вакуумом посредством барботирования паром, азотом или другими газами. Процесс дезодорации и его многочисленные вариации и манипуляции хорошо известны в данной области, и этап дезодорации по настоящему изобретению может быть основан на одной или множестве его вариаций.
Например, дезодораторы могут быть выбраны из любого широкого спектра коммерчески доступных систем (например, продаваемые компанией Krupp of Hamburg, Германия; De Smet Group, S.A., Брюссель, Бельгия; Gianazza Technology s.r.l., Леньяно, Италия; Alfa Laval AB of Lund, Sweden Crown Ironworks of United States или другие). Дезодоратор может иметь несколько конфигураций, например, дезодораторы типа горизонтальных сосудов или дезодораторы типа вертикальных лотков.
Дезодорацию, как правило, осуществляют при повышенных температурах и сниженном давлении для лучшего испарения FFA и других примесей. Точная температура и давление могут изменяться в зависимости от характера и качества обрабатываемого масла. Например, давление, может предпочтительно составлять не более 10 мм рт. ст., но некоторые аспекты по настоящему изобретению могут достигать положительных результатов при давлении ниже или равном 5 мм рт. ст., например 1–4 мм рт. ст. Температуру в дезодораторе можно изменять по желанию для оптимизации выхода и качества дезодорированного масла. При более высоких температурах реакции, которые могут ухудшить качество масла, будут происходить быстрее. Например, при более высоких температурах цис-жирные кислоты могут быть преобразованы их в менее желательную транс-форму. Работа дезодоратора при более низких температурах может сводить к минимуму цис-транс преобразование, но обычно занимает больше времени или требует большей отгонки при среднем или меньшем давлением для удаления необходимого процентного содержания летучих примесей. Таким образом, дезодорацию, как правило, выполняют при температуре масла в диапазоне от 200 до 280°C, при этом температуры около 220–270°C подходят для многих масел. Как правило, дезодорацию проводят в аппарате-дезодораторе, в котором удаляют летучие компоненты, такие как FFA и другие нежелательные летучие компоненты, которые могут вызывать посторонние привкусы в масле. Дезодорация также может приводить к термическому разложению нежелательных компонентов.
В одном аспекте изобретения в способе получения дезодорированного растительного масла, используемого на стадии a) настоящего способа, растительное пищевое масло дезодорируют при температуре от 200 до 270°C, от 210 до 260°C, от 215 до 250°C, от 215 до 245°C или от 220 до 240°C. Дезодорацию осуществляют в течение периода времени от 30 мин до 240 мин, от 45 мин до 180 мин, от 60 мин до 150 мин, от 90 мин до 120 мин.
В еще одном аспекте изобретения в способе получения дезодорированного растительного масла, используемого на стадии a) настоящего способа, дезодорацию осуществляют в присутствии барботажного пара в количестве в диапазоне от 0,50 до 2,50%, от 0,75 до 2,00%, от 1,00 до 1,75% или от 1,25 до 1,50% и при абсолютном давлении 7 мбар или менее, 5 мбар или менее, 3 мбар или менее, 2 мбар или менее.
В еще одном аспекте изобретения способ получения дезодорированного растительного масла, используемого на стадии a) настоящего способа, включает следующие стадии:
i) отбеливание растительного масла
- при температуре от 80 до 115°C, от 85 до 110°C, от 90 до 100°C или от 95 до 105°C,
- с нейтральной и/или натуральной отбельной глиной в количестве от 0,2 до 5%, от 0,5 до 3%, от 0,7 до 1,5%, и
ii) дезодорирование растительного масла
- при температуре от 200 до 270°C, от 210 до 260°C, от 215 до 250°C, от 215 до 245°C или от 220 до 240°C,
- в течение периода времени от 30 мин до 240 мин, от 45 мин до 180 мин, от 60 мин до 150 мин, от 90 мин до 120 мин.
Дезодорированное растительное масло, используемое на стадии а) настоящего способа, имеет содержание сложных эфиров 3-MCPD, которое составляет 2,5 ч.н.м. или более, 3 ч.н.м. или более, 3,5 ч.н.м. или более, 4 ч.н.м. или более, 4,5 ч.н.м. или более или даже 5 ч.н.м. или более.
Дезодорированное растительное масло, используемое на стадии а) настоящего способа, имеет содержание GE, которое составляет 1 ч.н.м. или более, 2 ч.н.м. или более, 3 ч.н.м. или более, 4 ч.н.м. или более, 5 ч.н.м. или более, 10 ч.н.м. или более или даже 15 ч.н.м. или более.
Способ получения дезодорированного масла, используемого на стадии a) настоящего способа, также может необязательно включать стадии, которые могут оказывать благоприятное воздействие на предотвращение образования и/или уменьшение количества нежелательных технологических загрязнителей, таких как 3-MCPD и/или GE. Эти стадии могут быть ориентированы на уменьшение содержания хлора, контроля количества фосфора, могут включать дополнительные стадии промывки, применения специфических отбеливающих агентов в значительно больших количествах, чем обычные способы, и т.п.
Способ может также включать — или ему может предшествовать или за ним может следовать — один или более этапов смешивания. Например, может быть желательно смешивать масла различных типов или из множества источников. Например, перед стадией а) настоящего способа можно смешать несколько неочищенных или частично рафинированных масел. В альтернативном варианте осуществления два или более масел можно смешивать после способа настоящего изобретения.
Стадия а) способа
Трубчатый реактор непрерывного действия на стадии a) способа в соответствии с изобретением содержит по меньшей мере один цилиндрический сосуд, выполненный с возможностью работы при температуре от 100 до 250°C, и при этом сосуд имеет по меньшей мере одно впускное отверстие, подходящее для дезодорированного растительного пищевого масла, и по меньшей мере одно выпускное отверстие, подходящее для дезодорированного растительного пищевого масла, и отличающийся тем, что:
a) реактор имеет отношение высоты к диаметру от 3 до 20, и
b) реактор способен работать таким образом, что дезодорированное растительное пищевое масло имеет распределение времени пребывания со среднеквадратичным отклонением не более 40%.
Трубчатый реактор непрерывного действия на стадии a) способа представляет собой цилиндрический сосуд с эллипсоидной или торосферической верхней и нижней частями. Реактор имеет отношение высоты к диаметру от 3,0 до 20,0, от 4,0 до 16,0, от 4,5 до 12,0, от 5,5 до 9,5, от 6,0 до 9,0, от 6,5 до 9,0. В термине «отношении высоты к диаметру» «диаметр» относится к внутреннему диаметру реактора, а «высота» относится к высоте уровня масла в реакторе.
Трубчатый реактор непрерывного действия имеет несколько впускных отверстий, подходящих для дезодорированного пищевого масла и/или подходящих для «одного или более оснований».
Трубчатый реактор непрерывного действия может быть снабжен множеством сопел, позволяющих впрыскивать множество потоков дезодорированного масла и/или множество потоков дезодорированного масла, содержащего основание.
Кроме этого, трубчатый реактор непрерывного действия может содержать несколько цилиндрических сосудов. Несколько цилиндрических сосудов может быть предусмотрено в любой конфигурации, последовательной, карусельной или любой другой конфигурации при условии, что отношение высоты к диаметру у каждого цилиндрического сосуда составляет от 3 до 20, от 4 до 16, от 4,5 до 12, от 5,5 до 9,5, от 6 до 9, от 6,5 до 9. В случае множества цилиндрических сосудов обеспечивается поток со структурным ядром, и по меньшей мере одно впускное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие настроены или выполнены с возможностью обеспечения такого потока дезодорированного масла, содержащего основание.
Основание добавляют к маслу перед поступлением в трубчатый реактор. Основание может быть добавлено в виде чистого компонента или в виде концентрированного раствора. Концентрированный раствор может представлять собой водный раствор с концентрацией от 5 до 50 мас.%, от 10 до 40 мас.%, от 15 до 35 мас.%, от 20 до 30 мас.%. Основание может быть добавлено с помощью статического или динамического смесителя и т. п. с получением содержащего основание масла. Содержащее основание масло затем впрыскивают в трубчатый реактор. Предпочтительно содержащее основание масло проходит через трубчатый реактор непрерывного действия сверху вниз. Содержащее основание масло может проходить через трубчатый реактор при абсолютном давлении от -1,0 до +0,5 бар изб. Это давление может быть достигнуто с помощью водяного пара или азота. Содержащее основание масло предпочтительно пропускают через трубчатый реактор при атмосферном давлении.
Содержащее основание масло может быть добавлено в трубчатый реактор с помощью одной или нескольких распылительных форсунок. Известно, что форсунка представляет собой устройство, выполненное с возможностью управления направлением или характеристиками потока текучей среды.
Добавление основания с помощью одной или более распылительных форсунок позволяет равномерно распределять содержащее основание масло по всей площади поперечного сечения поверхности масла в верхней части реактора, при этом минимально влияя на режим потока через трубчатый реактор.
Режим потока масла, содержащего основание, в трубчатом реакторе непрерывного действия, аналогичен режиму потока идеального трубчатого реактора с потоком со структурным ядром или по меньшей мере приближается к нему. Режим потока в реакторе измеряют по распределению времени пребывания, и его можно выразить в виде гауссовой кривой вокруг среднего времени выдержки. Важно, чтобы среднеквадратичное отклонение времени пребывания вокруг данного среднего времени выдержки было небольшим, так чтобы масло, содержащее основание, плавно двигалось через трубчатый реактор с минимумом нарушений. Среднеквадратичное отклонение времени пребывания составляет не более 40%, не более 30%, не более 20%, не более 10% от среднего времени выдержки. Среднеквадратичное отклонение определяют путем расчетов вычислительной гидродинамики и моделирования текучей среды с использованием ступенчатого впрыска маркера. Режим потока масла в трубчатом реакторе непрерывного действия аналогичен режиму потока идеального трубчатого реактора с потоком со структурным ядром или по меньшей мере приближается к нему.
Обработку основанием выполняют без впрыска пара или газа в масло, содержащее основание. Следовательно, режим потока масла, содержащего основание, протекающего через трубчатый реактор непрерывного действия, не нарушается используемым паром или газом. Это существенно отличается от стандартного тарельчатого дезодоратора, в котором под поверхность масла непрерывно добавляют барботажный пар.
Обработка основанием включает в себя добавление одного или более оснований. «Одно или более оснований» выбрано из карбоната, бикарбоната, гидроксида, алкоксида, карбоксилата и смесей двух или более из них. Одно или более оснований предпочтительно представляют собой гидроксид калия, гидроксид натрия, пальмитат натрия и пальмитат калия. Более предпочтительно одно или более оснований содержит гидроксид калия или пальмитат калия. В альтернативном варианте осуществления обработка основанием включает в себя добавление одного или более оснований и образование одного или более карбоксилатов in situ. В частности, карбоксилат может быть образован путем добавления одного или более оснований к маслу, содержащему определенное количество свободных жирных кислот.
В одном аспекте изобретения основание или одно или более оснований добавляют в концентрации от 0,06 до 2,35 ммоль/кг масла, от 0,09 до 1,76 ммоль/кг масла, от 0,12 до 1,47 ммоль/кг, от 0,18 до 0,71 ммоль/кг, от 0,29 до 0,59 ммоль/кг или от 0,35 до 0,41 ммоль/кг.
Это может дополнительно быть выражено таким образом, что, когда основание представляет собой гидроксид, его добавляют в концентрации от 1,0 до 40,0 ч.н.м. молярных эквивалентов гидроксид-ионов, от 1,5 до 30,0 ч.н.м., от 2,0 до 25,0 ч.н.м., от 3,0 до 12,0 ч.н.м., от 5,0 до 10,0 ч.н.м., от 6,0 до 7,0 ч.н.м. молярных эквивалентов гидроксид-ионов. Если основание представляет собой пальмитат, его добавляют в концентрации от 15,0 до 601,0 ч.н.м., от 22,5 до 450,7 ч.н.м., от 30,0 до 375,6 ч.н.м., от 45,1 до 180,3 ч.н.м., от 75,1 до 150,2 ч.н.м. или от 90,1 до 105,2 молярных эквивалентов ионов пальмитата.
Обработку основанием выполняют при температуре от 160 до 220°C, от 165°C до 215°C, от 170°C до 210°C, от 175 до 205°C, от 180°C до 200°C, от 185 до 195°C или от 190 до 195°C.
Среднее время пребывания в трубчатом реакторе непрерывного действия составляет по меньшей мере 30 минут, по меньшей мере 60 минут, по меньшей мере 90 минут, по меньшей мере 120 минут, по меньшей мере 130 минут и до 180 минут.
Обработка основанием снижает содержание в масле сложных эфиров 3-MCPD ниже 2,5 ч.н.м., ниже 1,9 ч.н.м., ниже 1,8 ч.н.м., 1,5 ч.н.м., ниже 1,2 ч.н.м., ниже 1 ч.н.м., ниже 0,8 ч.н.м. Обработка основанием приводит к уменьшению содержания сложных эфиров 3-MCPD более чем на 20%, более чем на 30%, более чем на 40%, более чем на 50%, более чем на 60%, более чем на 70%, более чем на 75%, более чем на 80%, более чем на 85%, более чем на 90%.
Существует потенциальный риск того, что при добавлении к маслу одного или более оснований произойдет нежелательная переэтерификация масла, приводящая к перегруппировке жирных кислот на триглицеридном каркасе.
В данной области хорошо известна щелочная переэтерификация липидов, также называемая химической переэтерификацией, которая представляет собой процесс случайного распределения жирных кислот по триглицеридной структуре. Как правило, такая щелочная переэтерификация приводит к тому, что степень переэтерификации составляет практически 100%.
Способ настоящего изобретения не является щелочной переэтерификацией.
Обработка дезодорированного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия на стадии a) настоящего способа позволяет поддерживать степень переэтерификации менее 12%, менее 10%, менее 7%, менее 5%, менее 4%, менее 3,4%, менее 3%, менее 2,9%, даже менее 0,7%, менее 0,3%.
При применении трубчатого реактора непрерывного действия увеличение степени переэтерификации в расчете на час времени пребывания обработанного основанием масла в реакторе не является значительным или увеличивается максимум на 4%/ч, максимум на 3%/ч, максимум на 2,5%/ч или даже максимум на 1,5%/ч.
Кроме того, известно, что во время известной щелочной (химической) переэтерификации липидов также образуются такие соединения, как диалкилкетоны (DAK). DAK представляют собой кетоны, имеющие две неразветвленные алкильные группы (C10–C24), где алкильные группы могут быть одинаковыми или разными. В этих известных реакциях могут образовываться концентрации даже более чем 140 ч.н.м. При применении трубчатого реактора непрерывного действия для настоящей обработки дезодорированного масла основанием образование DAK удерживают на уровне менее 6,0 ч.н.м., менее 4,0 ч.н.м., менее 2,0 ч.н.м., менее 1,5 ч.н.м., менее 1,0 ч.н.м. Количество DAK, образующегося за час времени пребывания обработанного основанием масла в реакторе, не является значительным или возрастает максимум на 2 ч.н.м./ч, максимум на 1,5 ч.н.м./ч или даже максимум на 1 ч.н.м./ч.
При применении трубчатого реактора непрерывного действия степень переэтерификации, в частности увеличение степени переэтерификации со временем, а также образование DAK и увеличение образования DAK со временем не является существенным. Более того, применение трубчатого реактора непрерывного действия позволяет проводить надежный процесс, который не подвержен или почти не подвержен влияниям небольших изменений любого из таких параметров, как температура, время пребывания, дозировка основания и т.п.
В действительности несколько существующих способов, которые включают обработку основанием, чувствительны к небольшим изменениям любого из таких параметров, как температура, время пребывания, дозировка основания и т.п. Такие процессы в итоге приводят к значительной модификации триглицеридной структуры (и, таким образом, к значительной степени переэтерификации) и/или образованию диалкилкетонов (DAK). Таким образом, в частности, существующий способ менее устойчив, чем заявленный в настоящем документе способ, и применение трубчатого реактора непрерывного действия обеспечивает более легкое управление способом, поскольку он менее чувствителен к колебаниям параметров способа.
Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, даже при удлинении времени пребывания из-за остановки или по любой другой причине степень переэтерификации и/или образования DAK в трубчатом реакторе непрерывного действия существенно не увеличивается. Фактически при обеспечении потока дезодорированного растительного масла со структурным ядром или по меньшей мере приближения к такому потоку увеличение времени пребывания может в конечном итоге дополнительно уменьшать содержание сложных эфиров 3-MCPD, при этом сохраняя или существенно не повышая степень переэтерификации и/или существенно не увеличивая образование DAK.
До сих пор в существующих способах обработка масла основанием включает в себя применение дезодорирующего оборудования. Обычно основание добавляют к маслу на уровне стадии дезодорации при температурах выше 120°C.
Для получения вакуума существующие дезодораторы непрерывного действия построены из нескольких тарелок. Для удаления летучих веществ через слои масла на разных тарелках пропускают барботажный пар. В результате такие дезодораторы непрерывного действия имеют большой объем, что приводит к высоким капитальным затратам и высоким эксплуатационным затратам на поддержание глубокого вакуума и генерацию барботажного пара.
Большой объем масла в дезодораторе и постоянная турбулентность масла из-за барботажного пара являются важными причинами недостаточной надежности существующих способов.
Неожиданно было обнаружено, что при применении трубчатого реактора непрерывного действия на стадии a) настоящего изобретения снижается содержание 3-MCPD в дезодорированном растительном масле и что стадия a) способа не требует барботажного пара и/или не осуществляется в вакууме. Нет необходимости в высокоспециализированном оборудовании для дезодорации. Трубчатый реактор непрерывного действия имеет меньший объем, и в результате этого также снижены капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с традиционным дезодорирующим оборудованием.
Стадия b) способа
Способ настоящего изобретения дополнительно включает стадию b) приведения обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой.
Адсорбент может быть выбран из отбеливающего агента, активированного угля, цеолита, обменной смолы, силикагеля и/или двух или более их комбинаций. Примеры силикагеля, который можно использовать в настоящем способе, включают силикат магния, силикат кальция, силикат алюминия и их комбинации. Активированный уголь предпочтительно представляет собой кислотный активированный уголь. Обменная смола предпочтительно представляет собой катионообменную смолу. Отбеливающий агент может представлять собой нейтральный или активированный отбеливающий агент. Активированный отбеливающий агент представляет собой кислотно и/или физически активированный отбеливающий агент (например, посредством термообработки). Активация включает в себя увеличение поверхности для повышения эффективности отбеливания. Предпочтительно применяют активированный кислотой отбеливающий агент. Кислота представлена в виде водного раствора. Кислота может включать в себя фосфорную кислоту, серную кислоту, аскорбиновую кислоту, лимонную кислоту, эриторбиновую кислоту, уксусную кислоту, яблочную кислоту или комбинации двух или более из них.
Количество адсорбента находится в диапазоне от 0,3 до 4 мас.% от массы масла, в диапазоне от 0,4 до 3%, от 0,5 до 2,5%, от 0,6 до 2%, от 0,7 до 1,5%, от 0,8 до 1,2%.
Количество кислоты, добавляемой обработанному основанием маслу, эквивалентно или на 15% меньше, на 10% меньше, на 5% меньше молярного количества ионов OH- или карбоксилатных (пальмитатных) ионов, добавляемых во время обработки дезодорированного масла основанием. Кислоту можно добавлять в виде водного раствора с концентрацией 5–85%, 20–70%, 30–60%. Как правило, используют 50%-й раствор лимонной кислоты.
Температура при приведении в контакт стадии b) находится в диапазоне от 70 до 120°C, в диапазоне от 80 до 110°C, в диапазоне от 85 до 100°C.
Время контакта с адсорбентом и/или кислотой на стадии b) настоящего способа находится в диапазоне от 15 до 60 минут, от 20 до 50 минут, от 30 до 45 минут.
В конце стадии b) масло отделяют от адсорбента и/или образовавшихся мыл.
Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, стадия b) способа настоящего изобретения позволяет уменьшить содержание сложных глицидиловых эфиров (GE). Содержание сложных глицидиловых эфиров можно уменьшить до значения ниже LOQ (предел количественного определения). Таким образом, содержание глицидиловых эфиров можно уменьшить до уровня ниже 0,10 ч.н.м. Кроме того, стадия b) позволяет удалить мыла и/или уменьшить цвет обработанного основанием масла.
Стадия b) способа настоящего изобретения может представлять собой одну стадию, на которой обработанное основанием масло приводят в контакт с одним или более адсорбентами и/или одной или более кислотами. В альтернативном варианте осуществления стадия b) способа может включать множество стадий, причем обработанное основанием масло приводят в контакт с различными адсорбентами и/или кислотами на последовательных стадиях.
В одном аспекте настоящего изобретения способ настоящего изобретения включает стадию b) приведения обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом или с адсорбентом и кислотой.
В одном аспекте изобретения способ настоящего изобретения включает стадию b) приведения обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и кислотой, причем стадия b) включает:
b1) приведение обработанного основанием масла в контакт с кислотой,
b2) необязательное удаление образовавшегося мыла; и
b3) приведение обработанного основанием масла в контакт с активированной кислотой отбельной глиной,
причем кислота на стадии b1) представляет собой фосфорную кислоту, серную кислоту, аскорбиновую кислоту, лимонную кислоту, эриторбиновую кислоту, уксусную кислоту, яблочную кислоту или комбинации двух или более из них, предпочтительно лимонную кислоту.
В другом аспекте изобретения способ настоящего изобретения включает стадию b) приведения обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и кислотой, причем стадия b) включает:
b1) приведение обработанного основанием масла в контакт с кислотой,
b2) удаление образовавшегося мыла; и
b3) приведение обработанного основанием масла в контакт с активированной кислотой отбельной глиной,
причем кислота на стадии b1) представляет собой фосфорную кислоту, серную кислоту, аскорбиновую кислоту, лимонную кислоту, эриторбиновую кислоту, уксусную кислоту, яблочную кислоту или комбинации двух или более из них, предпочтительно лимонную кислоту.
Мыло на стадии b2) способа настоящего изобретения можно удалить путем приведения масла, полученного на стадии b1), в контакт с адсорбентом, таким как отбельная глина или силикагель. Предпочтительно для удаления мыл на этапе b2) способа используют силикагель.
Приведение обработанного основанием масла в контакт с кислотой и удаление образовавшегося мыла может позволить активированной кислотой отбельной глине, которая затем добавляется к обработанному основанием маслу, более эффективно уменьшать содержание GE и цветность. В результате может потребоваться меньшее количество активированной кислотой отбельной глины.
После стадии b) цветность обработанного основанием масла является низкой.
В одном аспекте изобретения обработанное основанием пальмовое масло после стадии b) настоящего способа характеризуется значением красного цвета по Ловибонду 3,5R или менее, 3R или менее, 2,5R или менее, 2R или менее и/или значением желтого цвета по Ловибонду 35Y или менее, 30Y или менее, 25Y или менее, 20Y или менее (измеряются в стеклянной измерительной ячейке 5¼ дюйма в соответствии с методом AOCS Cc13e-92).
Дополнительная стадия фракционирования и/или стадии рафинирования
В другом аспекте изобретения способ отличается тем, что он включает дополнительную стадию обработки, выполняемую после стадии b), и при этом дополнительная стадия обработки представляет собой стадию фракционирования и/ или дополнительную стадию рафинирования.
В настоящем изобретении предложен способ производства рафинированного растительного масла, имеющего сниженное содержание сложных эфиров 3-MCPD, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой,
c) обработка масла со стадии b) на дополнительной стадии обработки.
В частности, дополнительная стадия обработки представляет собой стадию фракционирования дезодорированного обработанного основанием пальмового масла. Распределение жирных кислот в пальмовом масле само по себе подходит для фракционирования и получения множества фракций пальмового масла. Фракции пальмового масла могут содержать пальмовый олеин, пальмовый стеарин и фракции, дополнительно полученные путем повторного фракционирования либо из пальмового олеина, либо из пальмового стеарина, такие как средняя фракция пальмового масла, дважды фракционированный пальмовый олеин, также называемый суперолеином, дважды фракционированный стеарин, также называемый суперстеарином, и даже дополнительные фракции, полученные путем повторного фракционирования средней фракции пальмового масла. Присутствие в пальмовом масле три-насыщенных и ди-насыщенных триглицеридов способствует образованию кристаллов жира, в частности при охлаждении масла. Напротив, при изменении или нарушении положения жирных кислот в триглицеридах в результате переэтерификации фракционирование затрудняется и оказывается трудоемким. При применении способа настоящего изобретения степень переэтерификации остается на низком уровне, что упрощает фракционирование. Можно применять любой подходящий способ фракционирования. Фактически способ настоящего изобретения является благоприятным для любой последующей стадии, на которой определяющим фактором может быть кристаллизация масла.
В настоящем изобретении предложен способ производства фракции рафинированного пальмового масла, имеющего сниженное содержание сложных эфиров 3- MCPD, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного пальмового масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием пальмового масла в контакт с адсорбентом,
c) обработка масла со стадии b) на дополнительной стадии обработки, причем дополнительная стадия обработки представляет собой стадию фракционирования.
d) сбор фракций, полученных на стадии c).
В другом аспекте изобретения дополнительная стадия обработки представляет собой дополнительную стадию рафинирования.
«Дополнительную стадию рафинирования» в настоящем способе осуществляют при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C.
«Дополнительная стадия рафинирования» в настоящем способе может приводить к получению рафинированного растительного масла, имеющего сниженное содержание сложных эфиров 3-MCPD, сниженное содержание GE и хороший для восприятия вкус. Рафинированное растительное масло имеет содержание сложных эфиров 3-MCPD менее 2,5 ч.н.м., менее 1,9 ч.н.м., менее 1,8 ч.н.м., 1,5 ч.н.м., менее 1,2 ч.н.м., менее 1 ч.н.м., менее 0,8 ч.н.м. Содержание GE в рафинированном растительном масле составляет менее 1,0 ч.н.м., менее 0,7 ч.н.м., менее 0,5 ч.н.м. или даже менее 0,3 ч.н.м. Рафинированное растительное масло имеет общий балл вкусоароматического качества (вкус) в соответствии с методом AOCS Cg 2-83 в диапазоне от 7 до 10, или даже от 8 до 10 (где 10 представляет собой превосходный общий балл вкусоароматического качества, а 1 представляет собой худший балл), или от 9 до 10.
«Дополнительный этап рафинирования» осуществляют в дезодораторе или, предпочтительно, в оборудовании для рафинирования масла, состоящем из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла.
В одном конкретном аспекте «дополнительный этап рафинирования» осуществляют в оборудовании для рафинирования масла, которое состоит из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла. Способность к рафинированию у этого оборудования для рафинирования достигается за счет использования отпарной колонны и не более чем одной тарелки для сбора масла. Следует понимать, что для эксплуатации оборудования для рафинирования необходимы клапаны, насосы, теплообменники (нагрев и/или охлаждение масла) и т.п. Перед отпарной колонной может применяться проточный нагреватель.
Термин «не более чем одной» тарелки для сбора масла означает диапазон, охватывающий «до одной» тарелки для сбора, и, таким образом, также включает отсутствие тарелки для сбора.
В «оборудование для рафинирования масла» не входят тарелки для удержания. В стандартном дезодорирующем оборудовании, известном в данной области, будь то дезодорирующее оборудование периодического, непрерывного или полунепрерывного действия, всегда присутствуют тарелки для удержания, удерживающие сосуды или отсеки, которые также называют секциями.
В каждой тарелке масло выдерживают в течение определенного времени при высокой температуре, причем в масло вводят пар.
Было обнаружено, что отношение высоты к диаметру у отпарной колонны оборудования для рафинирования масла составляет от 0,1 до 10.
Насадка может представлять собой неструктурированную насадку или структурированную насадку. Предпочтительно насадка представляет собой структурированную насадку.
Термин «структурированная насадка» хорошо известен в данной области техники и относится к ряду специально разработанных материалов для применения в абсорбционных и ректификационных колоннах. Структурированные насадки, как правило, состоят из тонких гофрированных металлических пластин, расположенных таким образом, чтобы обеспечивать протекание текучих сред по сложным контурам через колонну и, таким образом, создавать большую поверхность, что может усиливать взаимодействие между маслом и отгоночным веществом.
Насадка для оборудования настоящего изобретения имеет удельную площадь поверхности от 100 до 750 м2/м3.
Кроме того, отпарная колонна оборудования для рафинирования масла имеет удельную нагрузку по маслу от 0,5 до 4,0 кг/м2ч поверхности насадки.
«Оборудование для рафинирования масла» обеспечивает короткое время выдержки (пребывания). В частности, суммарное время выдержки в оборудовании для рафинирования, включающем не более чем одной тарелки для сбора, включая предварительный нагрев (с использованием нагревательного устройства, применяемого до пропускания масла через оборудование для рафинирования масла), составляет не более 20 минут. Более конкретно, способ настоящего изобретения обеспечивает время выдержки в насадке отпарной колонны от 1 до 10 минут.
Такое короткое время выдержки является дополнительным преимуществом, чтобы избежать дальнейшего образования загрязняющих веществ в процессе.
Отгоночное вещество представляет собой пар или любой другой отгоночный газ, такой как газообразный азот. Предпочтительно в качестве отгоночного вещества применяют пар.
Отпарная колонна эксплуатируется при абсолютном давлении ниже 8 мбар.
В одном аспекте изобретения способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом или адсорбентом и кислотой,
c) обработка масла из стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в дезодораторе при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C.
В дополнительном аспекте изобретения способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом или адсорбентом и кислотой,
c) обработка масла из стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в дезодораторе при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C, и
при этом растительное масло представляет собой пальмовое масло, стеарин пальмового масла, суперстеарин пальмового масла, олеин пальмового масла, суперолеин пальмового масла, среднюю фракцию пальмового масла или смеси одного или более из них.
В еще одном аспекте изобретения способ производства рафинированного пальмового масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного пальмового масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием пальмового масла в контакт с адсорбентом или с адсорбентом и кислотой,
c) обработка пальмового масла из стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в дезодораторе при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C,
d) обработка пальмового масла из стадии c) на стадии фракционирования.
e) сбор фракций, полученных на стадии d).
В еще одном аспекте изобретения способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой,
c) обработка масла со стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в оборудовании для рафинирования масла, состоящем из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла, и при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C.
В еще одном аспекте изобретения способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой,
c) обработка масла со стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в оборудовании для рафинирования масла, состоящем из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла, и при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C, и
при этом растительное масло представляет собой пальмовое масло, стеарин пальмового масла, суперстеарин пальмового масла, олеин пальмового масла, суперолеин пальмового масла, среднюю фракцию пальмового масла или смеси одного или более из них.
В другом аспекте изобретения способ производства рафинированного пальмового масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-MCPD отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного пальмового масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия,
b) приведение обработанного основанием пальмового масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой,
c) обработка пальмового масла со стадии b) на дополнительной стадии рафинирования, выполняемой в оборудовании для рафинирования масла, состоящем из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла, и при температуре ниже 220°C, ниже 215°C, ниже 210°C, ниже 200°C, ниже 190°C, ниже 185°C, ниже 180°C, от 130 до 210°C, от 150 до 175°C,
d) обработка пальмового масла из стадии d) на стадии фракционирования,
e) сбор фракций, полученных на стадии e).
Настоящее изобретение дополнительно относится к применению трубчатого реактора непрерывного действия для обработки дезодорированного растительного масла основанием. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению, при котором содержание сложных эфиров 3-MCPD в дезодорированном растительном масле снижено.
Применение трубчатого реактора непрерывного действия позволяет уменьшить количество сложных эфиров 3-MCPD в дезодорированном растительном масле. Поток со структурным ядром или поток, приближенный к потоку со структурным ядром, обеспечивает равномерную реакцию и надежный процесс, на который не так легко отрицательное влияет преднамеренное или непреднамеренное изменение параметров, таких как время выдержки, дозировка основания и/или температура, в частности время выдержки. Остановка или иное удлинение времени выдержки в трубчатом реакторе непрерывного действия не будет оказывать отрицательного влияния на степень переэтерификации, на увеличение степени переэтерификации с течением времени, на степень образования DAK и/или на увеличение степени образования DAK с течением времени. Более того, трубчатый реактор непрерывного действия может работать при атмосферном давлении или близком к атмосферному давлению и, таким образом, является менее сложным и более энергоэффективным, чем, например, обычный дезодоратор.
Трубчатый реактор непрерывного действия работает при температуре от 160 до 220°C.
Аналитические методы
Измерение степени переэтерификации
Степень переэтерификации (INES) оценивают на основании соотношения POP/PPP (P = пальмитиновая, O = олеиновая кислоты) в триглицеридной (TAG) композиции.
TAG-композицию анализировали методом обращенно-фазовой ВЭЖХ с использованием комбинации колонок Nucleodur C18 Isis 5 мкм, 250 x 4,6 мм и Kinetex C18 2,6 мкм, 150 x 4,6 мм.
Детектирование выполняли с помощью испарительного детектора светорассеяния (ELSD) с температурой дрейфовой трубки 31,5°C, температурой распылителя 12°C и давлением газа 20 фунтов/кв. дюйм.
Подвижная фаза представляет собой изократическую смесь растворителей тетрагидрофурана, ацетонитрила и метанола (28 : 54 : 18) при скорости потока 1,2 мл/мин.
Около 50 мг образцов растворяли в 7 мл 100% тетрагидрофурана и вводили в объеме 10 мкл.
Величину INES рассчитывали с использованием уравнения калибровки соотношения POP/PPP, определенного по стандартам, полученным из входящего пальмового масла и 100% химически переэтерифицированного пальмового масла в диапазоне 0–14%. Коэффициент корреляции = 0,9998 с LOQ = 2,1% и STDv = 0,041.
Измерение содержания DAK
Здесь приведены основные этапы способа, использованного для анализа содержания DAK. Подробная информация о способе приводится в публикации WO2009/012982 на страницах 17–22.
Подготовка образцов
• Омыление. Образец объемом 1 мл (регистрировали точную массу) нагревали до полного расплавления. 10 мл 2 н. раствора KOH в этаноле добавляли к 1 мл образца и нагревали в течение 20 минут при 90°C в закрытом контейнере. Контейнер охлаждали до комнатной температуры и добавляли 10 мл воды для растворения мыл. При необходимости, чтобы мыла растворились, образец можно нагреть.
• Экстракция неомыляющихся веществ. Затем к этому раствору добавляли 5 мл петролейного эфира и несколько раз перемешивали в шейкере. Весь слой петролейного эфира переносили во второй контейнер и повторяли экстракцию дважды. Из всех экстракций собирали фазу петролейного эфира.
• Промывка экстракта. К собранным фазам петролейного эфира добавляли 10 мл раствора вода/этанол (1 : 1) и несколько раз перемешивали с помощью шейкера. Собирали фазу петролейного эфира и повторяли стадию промывки.
• Сушка и растворение. Промытый слой петролейного эфира выпаривали в несильном потоке азота. Высушенный остаток растворяли в 4 мл смеси толуол/гексан (1 : 1).
ВЭЖХ-анализ
Образцы анализировали на системе ВЭЖХ при следующих условиях:
• Колонка для ВЭЖХ Alltech Econosphere Silica (150*4,6 мм, 3 мкм). Скорость потока: 0,9 мл/мин
• объем введения: 20 мкл
• детектор: испарительный детектор светорассеяния ELSD (дрейфовая трубка: 75°C; распылитель: 1,75 SLPM (стандартного литра азота в минуту)
Подвижная фаза представляла собой градиент гексана, этилацетата и толуола, содержащий 2,5 мл/л муравьиной кислоты):
.
Количество DAK рассчитывали путем сравнения с калибровочной кривой стандартных растворов DAK.
Измерение 3-MCPD и GE
3-MCPD и GE измеряли в соответствии с методом DGF, стандартные методы, раздел C (жиры) C-VI 18(10).
ПРИМЕРЫ
Сравнительный пример
В первом испытании неочищенное пальмовое масло дегуммировали и отбеливали в соответствии со стандартными условиями рафинирования для физически рафинированного пальмового масла. Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD в масле, а также степень переэтерификации и содержание DAK. Результаты представлены в таблице 1 под заголовком «Пальмовое масло RBD без обработки щелочью».
Во втором испытании неочищенное пальмовое масло дегуммировали и отбеливали в соответствии со стандартными условиями рафинирования. Затем к отбеленному маслу добавляли 75 ч.н.м. раствора 20 мас.% KOH, соответствующего 4,55 ч.н.м. OH-, и затем подавали его в дезодоратор. Дезодорацию проводили при 252°C в течение 90 минут при абсолютном давлении в диапазоне от 2,5 до 4 мбар и с использованием 0,57%-го барботажного пара. Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD в масле, а также степень переэтерификации и содержание DAK. Результаты представлены в таблице 1 под заголовком «Пальмовое масло RBD, обработанное щелочью».
Таблица 1
Пример 1
Неочищенное пальмовое масло дегуммировали в соответствии с условиями, известными в данной области. Затем дегуммированное пальмовое масло отбеливали при 90°C в течение 30 мин, используя отбельную глину, активированную 1,5%-м раствором кислоты. Затем, после удаления отбельной глины, масло дезодорировали при температуре 245°C в течение 3 ч при давлении 3 мбар с использованием 1%-го барботажного пара в час. Было получено пальмовое масло RBD.
Для этого пальмового масла RBD было измерено содержание сложных эфиров 3-MCPD. Результат представлен в таблице 2.
Это пальмовое масло RBD использовали в качестве исходного материала для способа в соответствии с идеями изобретения. Масло обрабатывали в соответствии со стадиями 1)–3) способа, как описано ниже в настоящем документе.
Стадия 1). Обработка масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия
Пальмовое масло RBD добавляли в трубчатый реактор непрерывного действия со скоростью потока 22 кг/час.
Трубчатый реактор имел высоту цилиндра 1420 мм, внутренний диаметр 258 мм, а также торосферическую верхнюю и нижнюю часть. Трубчатый реактор наполняли маслом до уровня 1100 мм цилиндрической части. Отношение высоты к диаметру составляло 4,26 (1100 высота масла / 258 внутренний диаметр реактора = 4,26).
Перед поступлением в реактор в масло добавляли раствор 20 мас.% KOH со скоростью потока 30,8 мг/минуту. Это соответствовало концентрации KOH в масле 16,8 ч.н.м. (эквивалентно 0,30 ммоль KOH/кг масла или 5,1 ч.н.м. гидроксидных ионов (OH-)). Масло, содержащее раствор KOH, направляли в трубчатый реактор через распылительное сопло для распределения масла по площади поперечного сечения масла в реакторе. Масло проходило через трубчатый реактор непрерывного действия сверху вниз.
Время выдержки масла в реакторе составляло 130 минут.
Масло в трубчатом реакторе находилось при температуре 200°C и атмосферном давлении.
Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD, степень переэтерификации и содержание DAK в масле после стадии 1). Результаты приведены в таблице 2.
Стадия 2). Приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом
Обработанное основанием масло, полученное на стадии 1), далее обрабатывали активированной кислотой отбельной глиной 0,7 мас.% в расчете на общую массу масла. Масло обрабатывали в течение 20 минут при 100 °C под давлением около 170 мбар.
Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD, степень переэтерификации и содержание DAK в масле после отбеливания на стадии 2). Результаты приведены в таблице 2.
Стадия 3). Дополнительное рафинирование обработанного основанием отбеленного масла
Обработанное основанием отбеленное масло дополнительно очищали с использованием отпарной колонны.
Масло подавали в отпарную колонну со скоростью потока 22,4 кг/ч и удельной нагрузкой по маслу 2,5 кг/м2ч поверхности насадки, в результате чего время выдержки составляло 3,2 мин.
Температура составляла 193°C. Вакуум в отпарной колонне поддерживали на постоянном уровне приблизительно 2,5 мбар. Для облегчения удаления летучих соединений применяли отпарной пар (0,3 мас.% относительно расхода масла) в режиме противотока.
Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD, степень переэтерификации и содержание DAK в обработанном основанием масле после отбеливания и отгонки на этапе 3). Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2
Обработка основанием позволила снизить содержание сложных эфиров 3-MCPD на 65%.
Масло, полученное после отпарной колонны, имело общий балл вкусоароматического качества по меньшей мере 8 в соответствии с методом AOCS Cg 2-83 (где 10 представляет собой превосходный общий балл вкусоароматического качества, а 1 представляет собой наихудший балл). Это масло имело значение красного цвета в соответствии со спецификациями для рафинированного пальмового масла не более 3R.
На всех стадиях содержание INES и DAK сохранялось на низком уровне. DAK – ниже LOQ, т. е. ниже 1 ч.н.м. и INES – ниже 5%.
Пример 2
Стадия обработки основанием пальмового масла RBD была продемонстрирована для различных типов оснований.
Пальмовое масло RBD обрабатывали в течение 90 минут при температуре 200°C при атмосферном давлении щелочью в количестве 0,18 ммоль/кг масла, что соответствует 3 ч.н.м. гидроксидных ионов (OH-).
Измеряли содержание сложных эфиров 3-MCPD, степень переэтерификации и содержание DAK. Результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3
* добавленный в виде раствора 20 мас.%
** добавленный в виде чистого компонента
Содержание INES и DAK сохранялось на низком уровне. DAK – ниже LOQ и INES – ниже 3%.
Содержание 3-MCPD уменьшилось с 26 до 58%.
Пример 3
Продемонстрирована стадия обработки основанием растительного дезодорированного масла при различных температурах, а также степень переэтерификации и образование DAK за час времени пребывания масла при подаче обработанного основанием масла в трубчатый реактор.
Пальмовое масло RBD обрабатывали при температуре 180 и 200°C при атмосферном давлении гидроксидом калия в количестве, соответствующем 3 ч.н.м. гидроксидных ионов (OH-).
Измеряли содержание 3-MCPD, степень переэтерификации и содержание DAK.
Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МАСЛЯНЫЕ КОМПОЗИЦИИ | 2012 |
|
RU2599643C2 |
| ПЕРЕРАБОТКА МАСЛА | 2019 |
|
RU2784669C2 |
| ПАЛЬМОВОЕ МАСЛО БЕЗ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ | 2019 |
|
RU2784487C2 |
| РАФИНИРОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ МАСЕЛ | 2019 |
|
RU2786668C2 |
| ЖИДКИЕ МАСЛА БЕЗ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ | 2019 |
|
RU2800880C2 |
| РАФИНИРОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ МАСЕЛ | 2019 |
|
RU2786658C2 |
| УМЕНЬШЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГЛИЦИДИЛОВЫХ ЭФИРОВ В ПИЩЕВЫХ МАСЛАХ | 2018 |
|
RU2724740C1 |
| МАСЛЯНАЯ ИЛИ ЖИРОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2010 |
|
RU2549933C2 |
| УДАЛЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ПРОПАНОЛОВЫХ КОМПОНЕНТОВ | 2014 |
|
RU2672605C1 |
| ФЕРМЕНТАТИВНАЯ ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИЯ МАСЛА | 2006 |
|
RU2415178C2 |
Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-монохлорпропан-1,2-диола (3-MCPD), отличающийся тем, что он включает следующие стадии: а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия при температуре от 160 до 220°C, b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой, в котором основание выбрано из карбоната, бикарбоната, гидроксида, алкоксида, карбоксилата и смесей двух или более из них, а адсорбент выбран из отбеливающего агента, активированного угля, цеолита, обменной смолы, силикагеля и/или двух или более их комбинаций; при этом основание добавляют в концентрации от 0,06 до 2,35 ммоль/кг масла. Применение трубчатого реактора непрерывного действия для обработки дезодорированного растительного масла основанием, которое выбрано из карбоната, бикарбоната, гидроксида, алкоксида, карбоксилата и смесей двух или более из них, позволяющее снизить содержание сложных эфиров 3-MCPD в масле. Изобретение позволяет получить рафинированные масла с низкими уровнями сложных эфиров 3-MCPD без модификации триглицеридной структуры и/или без увеличения содержания технологических загрязняющих веществ. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.
1. Способ производства рафинированного растительного масла со сниженным содержанием сложных эфиров 3-монохлорпропан-1,2-диола (3-MCPD), отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) обработка дезодорированного растительного масла основанием в трубчатом реакторе непрерывного действия при температуре от 160 до 220°C,
b) приведение обработанного основанием масла в контакт с адсорбентом и/или кислотой,
в котором основание выбрано из карбоната, бикарбоната, гидроксида, алкоксида, карбоксилата и смесей двух или более из них, а адсорбент выбран из отбеливающего агента, активированного угля, цеолита, обменной смолы, силикагеля и/или двух или более их комбинаций;
при этом основание добавляют в концентрации от 0,06 до 2,35 ммоль/кг масла.
2. Способ по п. 1, в котором дезодорированное растительное пальмовое масло на стадии a) имеет содержание сложных эфиров 3-MCPD 2,5 ч.н.м. или более.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором основание представляет собой гидроксид и добавляется в концентрации от 1 до 40 ч.н.м. молярных эквивалентов гидроксид-ионов.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что способ включает дополнительную стадию обработки, выполняемую после стадии b), и при этом дополнительная стадия обработки представляет собой стадию фракционирования и/или дополнительную стадию рафинирования.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительную стадию рафинирования осуществляют в дезодораторе или в оборудовании для рафинирования масла, которое состоит из отпарной колонны с насадкой и не более чем одной тарелки для сбора масла.
6. Способ по п. 5, в котором дополнительную стадию рафинирования осуществляют при температуре ниже 220°C.
7. Применение трубчатого реактора непрерывного действия для обработки дезодорированного растительного масла основанием, которое выбрано из карбоната, бикарбоната, гидроксида, алкоксида, карбоксилата и смесей двух или более из них, позволяющее снизить содержание сложных эфиров 3-MCPD в масле.
8. Применение по п. 7, где трубчатый реактор непрерывного действия работает при температуре от 160 до 220°C
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2471897C1 |
| WO 2018217856 A1, 29.11.2018 | |||
| RU 2012106132 A, 27.08.2013 | |||
| КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ДЕГУММИРОВАНИЯ МАСЛА | 2015 |
|
RU2680690C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕЗОДОРИРОВАННОГО ПИЩЕВОГО РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1999 |
|
RU2167535C1 |
