АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА САФЛОРОВОГО МАСЛА ГЛИНИСТЫМИ АДСОРБЕНТАМИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье показана возможность применения глинистого адсорбента, полученного путём кислотной активации местных бентонитов Крантауского месторождения. Особенности состава бентонита показывают, что для получения из него эффективного адсорбента необходимо осуществить ряд процессов его обогащения и активации. Определено оптимальное количество адсорбента, снижающего цветность сафлорового масла. Окислительная стабильность после отбелки предложенным адсорбентом показывает, что в течении 150 суток перекисное число масла не превышает нормируемых показателей, а также ниже чем показатели импортного аналога. 

ABSTRACT

This article shows the possibility of using a clay adsorbent obtained by acid activation of local bentonites from the Krantau deposit. The features of the bentonite composition show that in order to obtain an effective adsorbent from it, it is necessary to carry out a number of processes of its enrichment and activation. The optimal amount of adsorbent reducing the color of safflower oil has been determined. The oxidative stability after bleaching with the proposed adsorbent shows that for 150 days the peroxide content of the oil does not exceed the normalized values, as well as lower than those of the imported equivalent.

Ключевые слова: сафлоровое масло, адсорбция, очистка, глина, монтмориллонит, бентонит, активация.

Keywords: safflower oil, adsorption, purification, clay, montmorillonite, bentonite, activation.

Введение. Масложировая промышленность занимает одно из ключевых мест в продовольственном секторе благодаря разнообразию и уникальности сырья, а также значимости жиров в рационе человека.

Растительные жиры и масла обязательны в рационе питания, так как они являются источником энергии и строительных материалов для организма, а также поставляют необходимые вещества, которые участвуют в регулировании обмена веществ, артериального давления и выведении из организма избыточного холестерина и других веществ [1].

Сафлоровое масло превосходит подсолнечное и оливковое масла по своим питательным свойствам и пользе для здоровья. Оно содержит до 80 % линоленовой кислоты, а также другие полиненасыщенные жирные кислоты, которые способствуют снижению уровня холестерина в крови и помогают в борьбе с различными заболеваниями. Процесс удаления нежелательных веществ из масла называется рафинацией. Во время рафинации важно не только убрать ненужные примеси, но и сохранить все полезные компоненты, содержащиеся в жире, предотвращая их утрату и разложение. К примесям относятся: фосфатиды, воски, смолы, свободные жирные кислоты, ароматические и вкусовые вещества, госсипол, слизи и другие [2].

Современные методы рафинации масел и жиров делят на три категории: физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрация); химические (гидратация, щелочная рафинация); и физико-химические (адсорбционная рафинация, дезодорация). Выбор метода зависит от состава и объёма примесей, их характеристик и назначения масла. Чаще всего для достижения полной очистки используют комбинацию различных методов.

Фосфатиды, стеролы и токоферолы улучшают биологическую ценность масел, тогда как воски, свободные жирные кислоты и госсипол ухудшают его качество. Однако наличие фосфатидов в масле также негативно сказывается на его технологических свойствах, затрудняя процессы рафинации и гидрогенизации. В связи с этим первичная очистка масла играет важную роль в сохранении его качества.

Адсорбционные методы очистки жидкостей, в частности растительных масел широко используются во многих странах, где преимущественно используют свои местные активированные глины.         Сегодня закупка и транспортировка импортных активированных глин масложировым предприятиям обходится за твердую валюту дорого, что в свою очередь повышает себестоимость выпускаемых товаров. Особенности состава бентонита показывают, что для получения из него эффективного адсорбента необходимо осуществить ряд процессов его обогащения и активации. Безусловно, для получения высокоактивного адсорбента необходимо учитывать кондицию сырья, т.к. оно добывается с повышенным содержанием красящих оксидов, к которым относятся окислы железа, титана и др. [10,11].

При рациональном режиме кислотной активации глин исчезают микропоры, увеличивается число водородных связей на поверхности адсорбента, которые значительно обогащаются переходными порами (3-20 нм), необходимыми для очистки и осветления масляных растворов, содержащих высокомолекулярные вещества [12].

Структура монтмориллонита подобно структуре пирофиллит-талька с учетом возможных изоморфных замещений в его решетке [5]. Природные бентониты в естественном виде обладают небольшой величиной поверхности (59-90 м²) [6].

Бентонитовые глины слагаются из различных глинистых материалов и их основными компонентами являются: монтмориллонит и бейделит с соотношением Al₂ O₃: SiO₂ равным в пределах 1:2-1:4 [9].

В Узбекистане, а именно в Ташкентской, Бухарской, Хорезмской, Навойиской, Ферганской, Самаркандской областях и Республике Каракалпакстан имеются более 100 месторождений природных глин, проявивших адсорбционные свойства [7,8]. С этой целью проведено исследование по адсорбционной очистке разработанными авторами глинистыми адсорбентами, полученными ранее кислотной обработкой Крантауского бентонита [13].

Объекты и методы исследования: объектами исследования являются бентониты Крантауского месторождения которые относятся к монтмориллотовым минералам сафлорофое масло. Бентониты отличаются по структуре от пирофиллита только способностью разбухания решетки и встречаются в природе в виде очень мелких и несовершенных кристаллов [3, 4].

Адсорбционную очистку проводили контактным способом сафлорового масла в условиях: температура 70±1 ℃, скорость смешивания 400-500 об/минуту, при различных количествах адсорбента.

Для измерения степени очистки применялся метод определения моющего потенциала (ГОСТ 10734-64), включающий фильтрацию масла с последующим анализом.

Цветное число измерялось с помощью визуального сравнения с эталонной шкалой.

Кислотное число измерялось путем титрования пробы масла раствором гидроксида калия или гидроксида натрия с помощью пипетки, бюретки и титратора. Процесс включает в себя следующие шаги: подготовка пробы, растворение, добавление индикатора или электродов, и нейтрализация щелочью до точки эквивалентности.

Перекисное число измерялось титрованием, основанным на реакции гидропероксидов жира с йодидом калия, в результате которой выделяется йод, который затем титровали раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.

Результаты и их обсуждения:

На рис.1 приведено изменение степени очистки сафлорового масла полученными адсорбентами.

Рисунок 1. Зависимость степени очистки от количество вводимого адсорбента

Как видно из рис.1. с повышением количество адсорбента степень очистки также увеличивается, однако с повышением количество адсорбента снижается выход масла, что влияет на себестоимость получаемого масла. 

Далее изучено влияние вводимого количества адсорбента на физико-химические показатели  готового продукта.

Таблица 1.

Результаты до и после отбелки сафлорового масла глинистыми адсорбентами

Как видно из табл.1 с повышением количество адсорбента от 0,25 до 1,0 % от общей массы масла, цветность, кислотное число, перекисное число снижается соответственно с 15 до 6 мг/йода, К.Ч. с 2,6 до 1,5 мг КОН/г и П.Ч. с 4,4 до 3,1 ммоль активного кислорода, кг. Также показатели, полученные при введении 1 % адсорбента равны показателям контрольного образца. Это доказывает, что полученный кислотной обработкой бентонит Крантауского месторождения не уступает импортному адсорбенту.

Окислительная стабильность очищенных сафлоровых масел, отбеленных предложенными глинистыми адсорбентами – является важнейшим показателем качества масла. Полученные результаты приведены на рис.2.

Рисунок 2. Зависимость изменения перекисного числа (ПЧ) от времени хранения после отбелки с разработанными глинистыми адсорбентами

1-после отбелки предложенными адсорбентами; 2-после отбелки импортным Пакистанским адсорбентом.

Из рис.2. можно видеть, что изменение кинетики перекисного числа связано с изменением времени хранения. Со временем растет число ПЧ, что означает ухудшение качества данного масла. В среднем, в обычных условиях срок хранения масла составляет 1-2 года. Однако, если не соблюдать условия хранения  приведённые в соответствующих ГОСТах, можно ускорить ухудшения качества масла. В течении 150 суток ПЧ изменяется с 0,3 ммоль ½ О/кг до 2,8 ммоль ½ О/кг, это почти в 5 раза больше.

Выводы: проведённые исследования показали возможность применения глинистых адсорбентов, полученные из местных бентонитов для отбелки сафлорового масла. При применении 1 % глинистого адсорбента для отбелки сафлорового масла с цветностью 15 мг /йода до 6мг/йода, К.Ч. с 2,6 до 1,5 мг КОН/г и П.Ч. с 4,4 до 3,1 ммоль активного кислорода, кг. Окислительная стабильность после отбелки предложенным адсорбентом, показывает, что в течении 150 суток ПЧ масла не превышает показателей по ГОСТу, а также ниже чем показатели импортного аналога. 

Список литературы:

1. Патент РФ 2459863, МПК C11B 3/00, B01J 20/22. Способ очистки растительных масел с применением подсолнечной лузги/ Ковалев. Ю.Н., Канифатов Е.Г. Общество с ограниченной ответственностью "ЮНКАгропродукт"; опубл. 27.08.11, Бюл. №24. –4 с.: https://yandex.ru/patents/doc/RU2459863C1_20120827.
2. Camas N, Cırak C, Esendal E. (2007). Seed Yield, Oil Content and Fatty Acids Composition of Safflower. Grown In Northern Turkey Conditions. Journal of Faculty of Agriculture. 2007; 22(1):98-104.
3. Bhat ZF, Pathak V, Bukhari SAA, Ahmad SR. Physicochemical and organoleptic evaluation of oat bran. Beverage and Food World. 2010;37(6):37–43.
4. Ездаков В.Н. Адсорбционные свойства глин Узбекистана. Автореф. докт. диссертации Ташкент, 1961-47 с.
5. Арипов Э.А. Природные минеральные сорбенты, их активирование и модифицирование. Ташкент: Фан, 1970-250 с.
6. Овчаренко Ф.О. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев, Изд-во АН Украины, 1961, 291 с.
7. Изучение отбельных земель месторождений Средней Азии /под рук. Залесова Ю.П.// Отчет САФ ВНИИЖ, 1956-52 с.
8. Орипов Э.О. Табий минерал сорбентлар ва фармация.// Кимё ва фармация.1993, №2, 28-37 б.
9. Быков В.Т. Структура и адсорбционные свойства природных сорбентов. В сб. Природные сорбенты. М.: Наука, с.77-87.
10. Викулова М.Ф. Глинистые пароды- В кн: Справочное руководство по петрографии осадочных пород.Л.: Недра, 1958, т.2, с.147-188.
11. Рекшинская Л.Г. Атлас электронных микрофотографии глинистых минералов и их природных ассоциаций в осадочных породах, М.: Недра, 1966, 230 с.
12. Абдурахимов С.А., Бахтияров С.Б., СалимовЗ.С., Латипов Б.Х., Тиллаева Г.У. Оценка степени осветления масла и избирательность адсорбента и сопутствующим триацилглицеринам веществ. Узбекский химический журнал, 1998, №1, с.66-69.
13. Салиханова Д.С. Мамажонова М.А. Исмаилова М.А. Сагдуллаева М.Ш. Рузметова Д.Т. Азимова Д.А. Савриева Д.Д. Изучение влияния кислотной активации бентонита на текстурные и адсорбционный свойства // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Салиханова Д.С. [и др.]. 2024. 11(128). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18496 (дата обращения: 14.12.2024).