ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОЛИЧЕСТВА ВОДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИДРАТАЦИИ НЕРАФИНИРОВАННОГО СОЕВОГО МАСЛА

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследовано влияние температуры и расхода воды на эффективность гидратации нерафинированного соевого масла, полученного методом прямой экстракции. Установлено, что эти параметры оказывают существенное влияние на содержание фосфолипидов в фосфатидном концентрате, количество остаточных фосфолипидов в гидратированном масле, а также на выход масла. Показано, что повышение температуры до 70°C и увеличение количества воды до 4% обеспечивает наиболее полное удаление фосфолипидов, снижая их остаточную концентрацию до 0,5%, однако приводит к потере части нейтрального масла. При более низких параметрах (50°C, 2%) наблюдался максимальный выход масла, но значительное количество фосфолипидов оставалось в его составе. Сделан вывод о необходимости поиска оптимального баланса между извлечением фосфолипидов и минимизацией потерь масла, а также изучения дополнительных факторов интенсификации процесса гидратации.

ABSTRACT

This study evaluates the effect of hydration temperature and water dosage on the efficiency of degumming crude soybean oil obtained by direct extraction. The results show that these factors significantly influence the phospholipid content in the phosphatide concentrate, the amount of residual phospholipids in the hydrated oil, and the overall oil yield. Increasing the temperature to 70°C and water addition to 4% provided the most effective phospholipid removal, reducing their residual level to 0.5%, although this also resulted in a decrease in oil yield due to entrainment of neutral oil with the phosphatide sludge. Lower parameters (50°C, 2%) ensured the highest oil yield but left a considerable portion of phospholipids in the oil. The findings highlight the need to establish an optimal balance between phospholipid removal and oil retention, as well as the importance of further studying additional process-intensifying factors in soybean oil hydration.

Ключевые слова: соевое масло, гидратация, фосфолипиды, фосфатидный концентрат, температура, расход воды.

Keywords: soybean oil, hydration, phospholipids, phosphatide concentrate, temperature, water dosage.

Введение

Рассмотрение взаимного влияния температуры и расхода воды в процессе гидратации нерафинированного соевого масла имеет не только технологическое, но и экономическое значение. [1, 2] Избыточное использование воды снижает выход масла и приводит к дополнительным энергозатратам, тогда как неправильно выбранная температура может вызвать неполное удаление фосфолипидов или негативно отразиться на физико-химических показателях масла [3, 4]. Поэтому определение оптимальных значений температуры и расхода воды в рамках данного исследования служит важной научной и практической основой для повышения эффективности процесса гидратации, увеличения выхода масла и получения высококачественного лецитина [5].

Согласно данным многочисленных исследований, процесс гидратации нерафинированного соевого масла проводится при температуре 30–90 °C, а расход воды устанавливается в пределах 0,5–5% в зависимости от содержания фосфолипидов в масле [6]. Эти параметры зависят от количества и состава фосфолипидов в нерафинированном масле. По мере увеличения содержания фосфолипидов возрастает и необходимое количество воды, что способствует их гидратации и эффективному отделению от масла [7].

Материалы и методы

Соевое масло было получено методом прямой экстракции соевых бобов.

Массовая доля фосфорсодержащих веществ определено по методу ГОСТ 31753.

Выход масло определяли расчетным методом:

здесь:

Y – выход гидратированного соевого масла, %

О – масса нерафинированного соевого масла, г;

Р – масса высушенного фосфатидного осадка, г.

Учитывая, что в составе нерафинированного соевого масла содержится 3,21% фосфолипидов в пересчёте на стеароолеолецитин, для проведения исследовательских работ были установлены параметры гидратации при температуре 50-70°С и расходе воды в количестве 2–4% по массе масла.

Статистическая обработка данных включала проведение однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) для выявления общих различий между группами. В случаях, когда ANOVA показывала статистически значимый эффект (p < 0,05), для попарного сравнения групп применялся post-hoc тест TUKEY HSD [8].

Результаты и обсуждение

Полученный после процесса гидратации фосфолипидный осадок был высушен в вакуум-сушильном шкафу. После сушки было определено содержание фосфолипидов в его составе. На основе полученных результатов был проанализирован эффект температуры гидратации и количества расходуемой воды на содержание фосфолипидов в фосфатидном концентрате. Результаты анализа приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние температуры процесса гидратации и количества воды на содержание фосфолипидов в фосфатидном концентрате, полученном из нерафинированного соевого масла

Как видно из рисунка 1, при температуре гидратационного процесса 50°С содержание фосфолипидов в фосфатидном концентрате в зависимости от количества воды изменяется от 44 до 50%. Однако при повышении температуры до 60°С этот показатель снизился и составил 43–45%. Это объясняется тем, что часть фосфолипидов при данной температуре может эмульгироваться. При увеличении температуры до 70°С содержание фосфолипидов частично повысилось по сравнению с 60°С. Это можно объяснить тем, что устойчивость эмульсии, образующейся при 60°С, снижается при 70°С. Влияние количества воды на содержание фосфолипидов в фосфатидном концентрате проявляется практически одинаковой пропорциональностью. Лишь при количестве воды 4% можно наблюдать изменение этого показателя в пределах от 43 до 50% в зависимости от температуры.

В дальнейших исследованиях были проанализированы показатели гидратированного соевого масла. Прежде всего, для оценки эффективности процесса гидратации было изучено содержание остаточных фосфолипидов в составе гидратированного соевого масла. Полученные результаты приведены на рисунке 2.

**p<0,01; ***p<0,001

Рисунок 2. Влияние температуры процесса гидратации и количества воды на содержание остаточных фосфолипидов в гидратированном соевом масле

Как видно из рисунка 2, при повышении температуры процесса с 50 до 70°С содержание остаточных фосфолипидов в масле уменьшается. Это означает, что повышение температуры положительно влияет на снижение количества фосфолипидов в гидратированном масле, уменьшая их содержание с 1,75 до 0,5%. При рассмотрении влияния количества воды можно наблюдать аналогичную тенденцию. В данном случае увеличение количества воды также оказывает положительное влияние на снижение остаточных фосфолипидов в составе гидратированного соевого масла. Различные количества воды оказывают статистически значимое влияние на содержание остаточных фосфолипидов в гидратированном соевом масле. Установлено, что по сравнению с количеством воды 2%, разница в результатах при 3% (p<0,01) и 4% (p<0,001) является статистически значимой.

Одним из необходимых параметров при изучении влияния температуры и количества воды в процессе гидратации нерафинированного соевого масла является выход масла. Выход масла напрямую влияет на эффективность последующих процессов и на увеличение количества готовой продукции. Учитывая это, было изучено влияние температуры процесса гидратации и количества воды на выход гидратированного соевого масла, и результаты приведены на рисунке 3.

*p<0,05; **p<0,01

Рисунок 3. Влияние температуры процесса гидратации и количества воды на выход гидратированного соевого масла

Как видно из рисунка 3, повышение температуры процесса с 50 до 70°С приводит к снижению выхода масла. Одной из основных причин этого является то, что большая часть фосфолипидов переходит в осадок и уносит с собой определённое количество масла. В данных результатах выявлено статистически значимое различие между температурами 50 и 70°С. Установлено, что разница между результатами при температурах 50 и 70°С является статистически значимой (p<0,05). Влияние количества воды также демонстрирует аналогичную тенденцию, как и температура, то есть увеличение количества воды снижает выход гидратированного соевого масла. Это также объясняется вышеуказанным механизмом — переходом фосфолипидов в осадок и уносом части масла. Установлено статистически значимое различие между количеством воды 2 и 3%, а также между 2 и 4%, однако между 3 и 4% статистически значимых различий выявлено не было. При этом разница между результатами при количествах воды 3% (p<0,05) и 4% (p<0,01) по сравнению с 2% является статистически значимой.

Выводы

Таким образом, результаты гидратации соевого масла водой показывают, что температура и количество воды оказывают значительное влияние на эффективность данного процесса. При высокой температуре (70°C) и количестве воды (4%) обеспечивается минимальное содержание остаточных фосфолипидов в гидратированном соевом масле, что позволяет извлечь их основную часть. Однако при таких условиях часть нейтрального масла теряется в составе фосфатидного концентрата, и выход масла снижается. Напротив, при более низких температуре и количестве воды (50°C, 2%) выход гидратированного масла был максимальным, но значительная часть фосфолипидов (примерно две трети) оставалась в масле. Следовательно, в процессе гидратации необходимо соблюдение баланса: извлечь достаточное количество фосфолипидов, снизить их остаток до целевого уровня и при этом минимизировать потери масла. Для этого требуется опробовать другие интенсифицирующие факторы в процессе гидратации и изучить их влияние на эффективность процесса.

Список литературы:

1. Khamies M. et al. Case study of chemical and enzymatic degumming processes in soybean oil production at an industrial plant // Scientific Reports. – 2024. – Vol. 14. – Issue. 1. – pp. 4064.
2. Ходжаев С., Мухаммадиев А., Вохидова М. Исследование влияния местного соевого лецитина на эмульсионную стойкост маргаринов // Среднеазиатская пищевая техника и технология. – 2023. – Т. 1. – №. 1. – С. 74-79.
3. Hamm W., Hamilton R. J., Calliauw G. (ed.). Edible oil processing. – Malden, MA : Wiley-Blackwell, 2013. – №. Ed. 2. – 322 p.
4. dos Passos R. M. et al. Phospholipase cocktail: A new degumming technique for crude soybean oil // LWT. – 2022. – Vol. 159. – pp. 113197.
5. Ходжаев С. Ф. Исследование показателей фосфолипидов, полученных из местных соевых масел // Universum: технические науки. – 2022. – №. 6-4 (99). – С. 30-33.
6. List G. R., Avellaneda J. M., Mounts T. L. Effect of degumming conditions on removal and quality of soybean lecithin // Journal of the American Oil Chemists' Society. – 1981. – Т. 58. – №. 10. – С. 892-898.
7. Салиджанова Ш. Д. и др. Исследование переработки соевого масла и использование его при производстве маргарина // Universum: технические науки. – 2018. – №. 12 (57). – С. 67-72.
8. Montgomery D. C. Design and analysis of experiments. – John wiley & sons, 2017