Международный
научный журнал

Механизм получения прессового высокогоссипольного хлопкового масла с использованием Свч-нагрева


Preparation mechanism of press high-gossypol cotton oil using microwave heating

Цитировать:
Йулчиев А.Б. Механизм получения прессового высокогоссипольного хлопкового масла с использованием Свч-нагрева // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 4(49) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5767 (дата обращения: 22.07.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются особенности получения прессового хлопкового масла с использованием СВЧ-нагрева при влаготепловой обработке мятки, а также механизм извлечения госсипола изнутри мятки с помощью масла при объемном нагревании материала электромагнитными силами сверхвысокой частоты.

Преимущество СВЧ-обработки последнего перед традиционным состоит в том, что время влаготеплового воздействия сокращается в 5-6 раз, кислотное число получаемого масла ниже на 2-2,5 мг КОН/г и, самое главное, содержание свободного госсипола в масле больше, чем в масле, полученном традиционным способом.

ABSTRACT

The article deals with features of obtaining press cotton oil using microwave heating with moisture-heat treatment of the crumb, as well as the mechanism for extracting gossypol within the crutch with the help of oil during volumetric heating of the material by electromagnetic forces of superhigh frequency.

The advantage of microwave treatment of the latter before the traditional one is that time of moisture-thermal action is reduced by 5-6 times, the acid value of the obtained oil is lower by 2-2.5 mg KOH / g and, most importantly, the content of free gossypol in oil is greater than in oil obtained by the conventional manner.

 

Ключевые слова: высокогоссипольное хлопковое масло, СВЧ-излучение, хлопковая мятка, влажность, мощность излучения.

Keywords: high-gossypol cotton oil; microwave radiation; cotton crutch; moisture; radiating power.

 

Введение

Раскрытие новых функциональных свойств госсипола при лечении различных болезней значительно увеличило его потребность в фармацевтической промышленности.

В настоящее время основным сырьем для получения госсипола является хлопковое масло, добываемое прессовым и экстракционным способами. Причем первый способ позволяет значительно сохранить содержание свободного госсипола, а второй способствует получению в основном в виде его производных [2].

Из технологических операций наибольшее влияние на изменение вида госсипола оказывает процесс влаготепловой обработки мятки, где острый и глухой пар нагревает ее до 105 °С в присутствии водяного пара, обратного товара (поступающего из фузатанка) и др.

При существующей технологии конвективный способ нагрева мятки осуществляется неравномерно, т. е. когда температура на поверхности мятки равна 100 °С, внутри она доходит до 75-80 °С [8].

Следовательно, конвективный теплообмен имеет существенную инерционность, которая отрицательно сказывается на теплопередаче и сохранении нативности госсипола.

Известно, что госсипол имеет высокую реакционную способность, т. е. он может образовать ряд новых соединений (производных) с сопутствующими компонентами хлопковой мятки. К примеру, рассмотрим реакцию взаимодействия госсипола с фосфатидом [1]:

Как видно из данной схемы, во взаимодействие с госсиполом вступают фосфолипиды, содержащие в своем составе первичную аминогруппу – фосфатидилсерины и фосфатидилэтаноламины. Однозамещенные госсифосфолипиды, в которых сохранена свободная альдегидная группа, могут дальше взаимодействовать с фосфолипидами. Причем скорость реакции образования госсифосфолипидов зависит от концентрации реагентов, температуры, присутствия влаги, растворенного кислорода в жаровне и др.

В работе [1] отмечено, что при нагревании госсипола с фосфолипидами в присутствии воды образуются различные соединения, часть которых склонна к обратимым таутомерным превращениям при изменении рН-среды. При этом одни типы госсифосфолипидов не удаляются из масла под действием воды, другие, наоборот, под действием воды выводятся из масла, придавая эмульсии фосфолипидов интенсивную окраску.

Следует отметить, что реакция взаимодействия госсипола с фосфолипидами в присутствии воды имеет отличительный температурный порог при 105-110 °С, за пределом которого ее скорость резко возрастает. Реакция в масляной среде не имеет такого отчетливого порога; она с заметной скоростью начинается уже при 60 °С и с наибольшей скоростью проходит в интервале 80-120 °С. Причем процесс может проходить со значительной скоростью в атмосфере инертных газов [5].

Полученные научные результаты и их обсуждение

Как показывают многолетние наблюдения, госсифосфолипиды образуются в различных количествах в зависимости от температуры и времени воздействия тепла при жарении хлопковой мятки. Они сильно ухудшают процессы гидратации, щелочной рафинации и отбелки хлопкового масла, что отрицательно сказывается на его качестве.

Поэтому ведутся разработки по совершенствованию процессов жарения и прессования хлопковой мезги с целью минимизации образования госсифосфолипидов.

В этом направлении замена традиционного конвективного жарения на СВЧ- нагрев позволяет значительно сократить время теплового воздействия и температуру влаготепловой обработки хлопковой мятки, а также раскрыть маслосодержащие сферосомы и глобулы, имеющиеся в последнем.

В табл. 1 представлены сравнительные данные по качественным показателям прессовых хлопковых масел, полученных традиционным и СВЧ-нагревом мятки при условиях, установленных в регламенте.

Из табл. 1 видно, что по сравнению с традиционным способом влаготепловой обработки хлопковой мятки более эффективно использовать СВЧ- нагрев последнего т.к.

Таблица 1.

Показатели качества прессовых хлопковых масел, полученных традиционной и СВЧ-обработкой мятки

Наименование способа влаготепловой обработки

Показатели прессового хлопкового масла

Содержание госсипола, %

Кислотное число, мгКОН/г

Цветность, при 35 жел. кр.ед.

Общего

Свободного

Традиционный способ влаготепловой обработки хлопковой мятки (контроль)

1,45

0,75

4,12

50,4

Влаготепловая обработка хлопковой мятки СВЧ-излучением

1,94

1,48

2,83

60,2

 

Основной целью данной технологии является максимальное извлечение госсипола из жмыха в прессовое масло. Как видно, по известной технологии влаготепловой обработки мятки в прессовое масло переходит 1,45% общего, в т. ч. 0,75% свободного госсипола, а при СВЧ-обработке в масло переходит 1,94% общего, в т. ч. 1,48% свободного госсипола.

При этом кислотное число масла, полученного по традиционной технологии, составляет 4,12 мг КОН/г, а по предлагаемой оно равно 2,83 мг КОН/г. Это можно объяснить тем, что при СВЧ-нагреве обработка хлопковой мятки производится за 10-15 минут, а по традиционной технологии – за 1 час. При сокращении времени влаготепловой обработки хлопковой мятки значительно уменьшается расщепление триацилглицеридов, за счет чего понижается кислотное число прессового масла. Так как в состав масла при СВЧ-обработке переходит больше общего госсипола (1,94%), то цветность прессового хлопкового масла, безусловно, будет высокой (60,2 кр. ед. при 35 желтых) по сравнению с маслом, полученным традиционным способом (50,4 кр. ед. при 35 желтых).

Нами изучено влияние мощности (W) и времени СВЧ-обработки хлопковой мятки на содержание общего и связанного госсипола в прессовом масле.

Анализ данных показателей осуществляли согласно утвержденным методикам [6; 7].

Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Изменение содержания общего и свободного госсипола в прессовых хлопковых маслах, полученных традиционным способом и СВЧ-обработкой

Значения мощности СВЧ- излучения, Вт

Время

СВЧ-обработки хлопковой мятки, мин.

Содержание госсипола в масле,%

Общего

Свободного

400

5,0

1,48

1,15

500

5,0

1,57

1,24

600

5,0

1,65

1,33

400

10,0

1,64

1,20

500

10,0

1,71

1,27

600

10,0

1,80

1,32

400

15,0

1,74

1,34

500

15,0

1,82

1,40

600

15,0

1,94

1,48

400

20,0

1,79

1,39

500

20,0

1,86

1,44

600

20,0

1,98

1,51

 

Из табл. 2 видно, что наиболее оптимальным временем СВЧ-обработки хлопковой мятки можно считать 15 минут. Дальнейшее продолжение (до 25 минут) СВЧ-обработки практически не изменяет содержание общего и свободного госсипола в прессовых маслах. При этом мощность СВЧ-нагрева целесообразно поддерживать при 600 Вт, т. к. при этом происходит максимальный переход госсипола в состав прессового хлопкового масла.

Такой «эффект», т. е. механизм положительного действия СВЧ-обработки хлопковой мятки, можно объяснить тем, что при объемном нагреве мятки масла, локализованные в нераскрытых сферосомах и отдельных глобулах, за счет испарения внутренней влаги раскрываются и переходят в твердый каркас, где локализованы госсиполовые железки. Известно, что госсипол и его железки хорошо растворяются в хлопковом масле и поэтому из мятки увеличивается выход как масла, так и сопутствующего ему госсипола. При традиционной влаготепловой обработке внутренняя структура хлопковой мятки не раскрывается полностью, т. е. имеются остатки неразрушенных сферосом и глобул, где содержатся масла. Недостаток масла во внутренней части мятки снижает растворимость и переход госсипола в состав получаемого масла.

Следует отметить, что по известной технологии, в частности при прессовании, практически не разрушаются целые сферосомы и глобулы, где локализованы извлекаемые масла, а госсиполовые железки из внутренней части мятки практически не растворяются полностью и не переходят в состав прессового масла [3].

Таким образом, мы можем сделать следующий вывод о том, что госсипол, хорошо растворимый в хлопковом масле, при традиционной технологии извлекается из мятки не полностью, т. к. во внутренней его части остаются неразрушенные сферосомы и глобулы, которые заполнены маслом. При СВЧ- излучении нагрев хлопковой мятки происходит равномерно, т. е. объемно, и при этом за счет внутренней влаги происходит «взрывное» раскрытие маслосодержащих сферосом и глобул, из которых вытекает масло и растворяет госсиполовые железки, содержащиеся во внутренней части хлопковой мятки.

Превышение температуры и времени влаготепловой обработки хлопковой мятки от установленных норм обуславливает связывание свободного госсипола с другими компонентами мятки, например, с фосфолипидами, что создает новые соединения, т. е. производные госсипола в виде госсифосфатидов.

Преимущество СВЧ-обработки последнего перед традиционным состоит в том, что время влаготеплового воздействия сокращается в 5-6 раза, кислотное число получаемого масла ниже на 2-2,5 мг КОН/г и, самое главное, содержание свободного госсипола в масле больше, чем в масле, полученном традиционным способом.

 

Список литературы:
1. Арутюнян Н.С., Корнена Е.П. Фосфолипиды растительных масел. –М.: Агропромиздат, 1986. – 256 с.
2. Голдовский А.М. Теоретические основы производства растительных масел. – М.: Пищепромиздат, 1958. – 445 с.
3. Леонтьевский К.Е. Производство растительных масел. – М.: Пищепромиздат, 1956. – 312 с.
4. Маркман А.Л., Ржехин В.П. Госсипол и его производные. – М.: Пищевая промышленность, 1965. – 224 с.
5. Ржехин В.П., Белова А.Б. Новые способы выведения госсипола из хлопковых семян, масла и шрота. – М.: ЦНИИТЭИ-пищепром, 1961. – 66 с.
6. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложиро-вой промышленности: В 6-ти т. / Под. общ. ред. А.Г. Сергеева. – Л.: ВНИИЖ, 1967. – Т. I. – Вып. 3. – 418 с.
7. Технология производства растительных масел / В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Т.И. Гарбузова, А.К. Мосян. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 416 с.
8. Щербаков В.Г. Технология получения растительных масел. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 125 с.

 

Информация об авторах:

Йулчиев Асилбек Бахтиярбекович Asilbek Yulchiev

соискатель кафедры технологии пищевых продуктов Ташкентского химико-технологического института, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 36 

Degree-seeking student of Food Technology Chair, Tashkent Chemical-Technological Institute, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Navoiy Street, 36


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66236 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAirediscovery

CiteFactor

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.