Исследование показателей хлопкового масла, полученного методом форпрессования из низкосортных семян хлопчатника

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается исследование показателей масла, получаемого из смеси семян хлопчатника III-IV сортов, которые имеют высокое кислотное и перекисное числа, темную цветность и другие худшие показатели, отрицательно сказывающиеся на выходе и качестве получаемого форпрессового масла. Поэтому, для улучшения данных показателей необходимо разработать соответствующие решения по переработке сырых форпрессовых масел, получаемых из низкосортных семян хлопчатника.

ABSTRACT

This article clearly describes some indicators on oils derived from the mixture of III-IV cotton seeds with high acidity and percutaneous color are negatively correlated with black and other characteristics, so they can affect the amount and quality of the forpressure, its necessity to develop proposals for processing of crude forpress oils.

Ключевые слова: I-II и III-IV сортов семян хлопчатника. хлопковое масло, полученное из низкосортных семян хлопчатника, госсипол, показателей сырых форпрессовых масел, каратиноид, хлорофилл.

Keywords: I-II and III-IV sorts of cotton seeds. cotton oil derived from low-graded cotton seeds, gossypol, indexes of raw forpressed oils, carotenoid, chlorophyll

Введение

В последние годы количество низкосортных семян, поступающих на хлопкоперерабатывающие предприятия, составило 25-30%. Поэтому удельный вес труднорафинируемых масел с уче­том качества семян и нарушений технологической режимов увеличился  до 40-50% от общего объема перерабатываемых нерафинированных хлопковых масел.

Хлопковые масла, полученные из семян III-IV и нестандартных сортов семян, а также в результате отклонения технологических режимов на стадии добывания, экстракции и особенно дистилляции мисцелл, относятся к ряду масел, называемых "труднорафинируемые". Эти масла характеризуются значительным содержанием сво­бодных жирных кислот, фосфолипидов, неомыляемых липидов и ок­рашивающих веществ: хлорофиллов, госсипола и его измененных и производных форм или преимущественным содержанием красящих ве­ществ при умеренной кислотности масел.

Традиционная технология щелочной рафинации хлопковых масел не всегда эффективна т.к. при переработке высокотемных и непросмотриваемых черных масел выход и качество получаемых продуктов ниже стандартных. При этом наблюдается большие потери ценного масла, реагентов, энергии и др.

Перспективным считается технология получения хлопкового масла, предусматривающая максимальное извлечение госсипола, хлорофилла и их производных в масло и далее, удаление их различными методами. Наиболее важным считается вопрос уменьшения расхода каустической соды при щелочной рафинации хлопковых масел, количество которой влияет на потери триглицеридов. Потери сырья и расходы щелочи ещё более возрастают при рафинации сырых масел, получаемых из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника. Кроме того, для отбелки темных хлопковых масел, требуется большее количество дорогостоящих активированных адсорбентов, что в конечном итоге значительно повышает себестоимость получаемого рафинированного масла.

Темную окраску сырому хлопковому маслу придают производные госсипола, весьма трудно удаляемые при щелочной рафинации и отбелке. Значительное влияние на цветность сырых хлопковых масел оказывает содержание механических примесей т.е. отстоя.

Хлопковые масла, полученные из семян III-IV и нестандартных сортов семян, а также в результате отклонения технологических режимов на стадии добывания, экстракции и особенно дистилляции мисцелл, относятся к ряду масел, называемых "труднорафинируемые". Эти масла характеризуются значительным содержанием сво­бодных жирных кислот, фосфолипидов, неомыляемых липидов и ок­рашивающих веществ: хлорофиллов, госсипола и его измененный и производных форм или преимущественным содержанием красящих ве­ществ при умеренной кислотности масел.

В последние годы количество низкосортных семян, поступающих на хлопкоперерабатывающие предприятия, составило 35-43%. Поэтому удельный вес труднорафинируемых масел, с уче­том качества семян и нарушений технологической зажимов увеличился  до 40-50% от общего объема перерабатываемых нерафинированных хлопковых масел. Однако, перечисленные реагенты не дали необходимого освет­ляющего эффекта.

По утвержденной классификации семена хлопчатника подразделяются на: первый, второй, третий и четвертые сорта, которые отличаются между собой по значениям следующих показателей: масличности (%), опушенности (%) и зрелости (%) [1, с. 124]. 

На масло-жировых предприятиях перерабатывают данные  сорта семян хлопчатника в виде их смесей: по отдельной технологии, III и IV сорта – также по отдельной технологии, где чаще добавляются и нестандартные семена хлопчатника [2, с. 521]. 

Цель исследования: Изучение особенностей качества форпессового масла, получаемого из низкосортных семян хлопчатника.

Объекты и методы исследований: Низкосортные хлопковые семена и получаемые из них масла.

Результаты: Нами изучены отличительные особенности показателей смесей I и II сортов и III и IV сортов, подаваемых на переработку. Анализы семян осуществляли согласно стандартным методикам [3,с. 428, 4, с. 347].

Результаты анализов представлены в табл. 1.

Из табл.1 видно, что по сравнению во смесью  масличность семян хлопчатника из смеси I и II сортов выше на 2,7-2,8%, влажность ниже на 3,0-4,0%, опушенность ниже на 1,1-2,3%, вес 1000 шт семян выше на 4-8 г.  Это говорит о том, что смесь хлопковых семян из  хлопчатника III и IV сортов по показателям качества намного хуже, чем смесь из семян из  I и II сортов, что отрицательно сказывается на качестве при получении из них форпрессового масла и жмыха.

Таблица 1.

Основные показатели смесей  I и II сортов и III и IV сортов семян хлопчатника, поступающих на переработку

Из данных смесей семян хлопчатника нами были получены форпрессовые масла в идентичных (сравнимых) условиях. Анализы сырых хлопковых масел проводились согласно методикам [5,с. 164, 6, с. 401].

Из табл.2 видно, что сырые форпрессовые масла, получаемые из смесей семян хлопчатника I-II и сильно отличаются по изученным показателям качества. Так например, кислотное число масла, полученного из смеси   III-IV сортов семян хлопчатника имеет повышенное кислотное число на 1,0-1,3 мг КОН/г, содержание неомыляемых веществ – на 0,4-0,5%.Цветность масел, полученных из III и IV сортов семян хлопчатника не просматривается на цветомере Ловибонда. Это безусловно связано с повышенным содержанием общего госсипола в сыром масле на 0,4-0,6%. По результатам анализа установлено, что в масле, полученном из смеси семян хлопчатника  III и IV сортов содержится больше на 4-5 ммол/кг продуктов окисления жирных кислот, что требует дополнительных мер по их удалению из состава масла.

Полученные результаты представлены в табл.2.

Таблица 2.

Показатели сырых форпрессовых масел, полученных из высокосортных и низкосортных семян хлопчатника

Известно, что цветность темноокрашенных хлопковых масел на ряду с присутствием в них госсипола и его производных обусловливается также содержанием каратиноидов и хлорофиллов [7, с. 76]. Причем, каратиноиды проявляются в красных цветах получаемого хлопкового масла, а хлорофиллы – в синих единицах цветность масла.

Учитывая это, нами проведены анализы по определению содержаний каратиноидов и хлорофиллов в составе сырых форпрессового масел, получаемых из смесей семян хлопчатника I-II и III-IV сортов согласно методикам [8,с. 247, 9, с. 128].

Результаты анализов представлены в табл.3.

Из табл.3 видно что содержание массовых долей каратиноидов и свободного госсипола в масле, полученном из смеси семян хлопчатника большее, чем из смеси III и IV сортов. И наоборот, массовые доли хлорофилле и связанного госсипола в масле, полученном из смеси III-IV сортов больше, чем из смеси  I и II сортов. Это также подтверждается высокой цветностью масла, полученного из смеси  семян хлопчатника III-IV сортов (табл.3).

Таблица 3.

Показатели красящих пигментов сырых форпрессовых масел, полученных из смесей семян хлопчатника I-II и III-IV сортов

Данные результаты были получены при соблюдении в опытно-производственных условиях соотношения сортов семян хлопчатника в смеси равным 50:50 (%).

Анализ ежегодных поступлений хлопковых семян на масло-жировые предприятия Республики показывает, что примерно 2/3 часть семян составляют  I и II сорта, а 1/3 часть - III и IV сорта. Тенденция за последние 5 лет показывает рост поставки  III и IV сортов семян хлопчатника на масло-жировые предприятия страны, что снижает выход получаемых масел и их качества.

Рафинация сырых масел, полученных из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника, требует совершенствования сушествующей  технологии. Прежде всего, это касается высокой концентрации и избыточного расхода щелочи при рафинации сырых масел, что увеличивает безвозвратные потери ценного масла в соапстоке.

Учитывая это, нами разработан способ предварительного осветления сырых масел, получаемых из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника. Сущность данного способа состоит в том, что сырое масло предварительно очищается модифицированным карбамидом глинистым адсорбентом и далее рафинируется низкоконцентрированным щелочным раствором NaOH.

Модифицированный карбамидом глинистый адсорбент (МКГА) был получен путем пропитки глинистого адсорбента 30%-ным раствором карбамида и сушки его при температуре 95-100⁰С до остаточной влажности 7-8%. Готовый МКГА хранится в закрытом эксикаторе.

Опыты по предварительному осветлению сырого масла темного хлопкового с использованием МКГА и рафинации низкоконцентрированным щелочным раствором осуществляются в лабораторной установке [6, с. 341].

Предварительное осветления темного форпрессового масла, полученного из III-IV сортов семян хлопчатника небходимо для снижения его цветности т.е. удаления красящих пигментов (госсипол, хлорофилл и их производные). Снижение цветности сырого хлопкового масла позволяет сократит расход избыточной щелочи при его нейтрализации, что увеличивает выход и качества получаемого рафината. Предварительно осветлённое хлопковое масло окончательно рафинировали традиционным способом, описанным в «Руководстве по технологии…» [4, с. 347].

После щелочной рафинации хлопковое масло промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции (рН воды 7,0) и далее, сушат под вакуумом при температуре 60-75⁰ С до постоянной массы, и далее подвергали отбелке традиционным способом.

В настоящее время на практике для определения выхода рафинированного хлопкового масла используют метод пробной рафинации, описанный в «Руководстве по методам исследования…» [4, с. 349].

Выход нейтрализованного масла по такой методике даже для периодического метода является ориентировочным, так как усло­вия перемешивания, продолжительность обработки в лабораторных и производственных условиях весьма различны.

Таким образом, установлено, что предварительное осветление тёмного форпрессового масла, полученного из III и IV сортов семян позволяет повысить качество и выход целевого масла.

Выводы. Результаты проведенных физико-химических анализов сырых масел, полученных из смесей I-II и III-IV сортов семян хлопчатника показывают, что их масличность на 1,5-2,0% ниже в последних. При этом засоренность и опущенность семян смеси III и IV сортов выше на 1,1-1,4% , чем в смеси семян I и II сортов. Наиболее низка зрелость смеси семян  III и IV сортов (92,1-94,5%), чем у смеси семян I и II сортов (95,7-98,4%), что подтверждает сильную недозрелость первых.

Сырое масло, полученное из смеси III и IV сортов семян хлопчатника имеет высокое кислотное число (5,31-6,15 мг КОН/г), чем из смеси I и II сортов (4,25-5,18 мг КОН/г), что требует больше расхода щелочи при его рафинации. Такая же картина наблюдается и при анализе неомыляемых веществ, фосфатидов и госсипола.

В сырых маслах, полученных из смеси III и IV сортов семян хлопчатника выше массовые доля каратиноидов (5,0-5,2х10^-4 %), хлорофиллов (0,8-1,3х10^-4 %) и связанного госсипола (0,21-0,28%), чем из семеси I и II сортов.

Резюмируя можно сделать вывод о том, что для получения масел из III и IV сортов семян хлопчатника необходимо усовершенствовать действующую технологии получения и переработки (рафинации) с учетом вышеотмеченных различий в физико-химических показателях. 

Список литературы:
1. Щербаков В.Г. Биохимия и товарведение масличного сырья. –М.: Пищевая промищленность. 1991. -304 с.
2. Руководство по технологии и преработка растительных масел и жиров/ Под общ. ред. А.Т Сергеева / Л.: ВНИИЖ, - 1975. – Т.I. Кн.I. –727 с.
3. Руководство по методам исследования, технологическому контролю и учёту производства в масло-жировой промышленности. /Под общ.ред.В.П.Ржехина и др. /Л.:ВНИИЖ, -1967. Т.I. -506 с.
4. Руководство по методом исследования, технологическому контролю и учету производства в масло-жировой промышленности./Под общ.ред. В.П.Ржехина и др. /Л.:ВНИИЖ, -1967. Т. II. -423 с.
5. Белозудов Л.П.Химия жиров. М.:Пищевая промышленность. 1975. -280 с.
6. Руководство по методам исследования, технохимическому контролью и учету производства в масло-жировой промышленность. Под общ.ред. В.П.Ржехина и др. /Л.:ВНИИЖ, -1967. Т. III. -411 с.
7. Тютюнников Б.Н.Химия жиров. –М.:Пищевая промыщленность. -1974. –448 с.
8. Лабораторный практикум по технологии перератботку жиров //Арутюнян Н.С, и др.-М: Легкая пишевая промыленость, 1983.-216 с.
9. Технология перероботки жиров /Под ред. Н.САрутюняна–М.:Агромпромиздат, 1985,- 368 с.