Бентонитовые адсорбенты модифицированные раствором карбамида

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведена информация о сочетании мочевины с госсиполом, различных местных видов бентонита и методах получения новых модифицированных бентонитов и основные показатели модифицированных адсорбентов и результаты использования их при очистке сырого форпрессового хлопкового масла.

ABSTRACT

The article deals with information on the combination of urea with gossypol, various local types of bentonite and methods to produce new modified bentonites and main indicators of modified adsorbents, and results of their use in the purification of crude forepress cottonseed oil.

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

Keywords: I-II and III-IV varieties of cotton seeds; cottonseed oil, derived from low grade cotton seeds, gossypol, indicators of crude forepress oils, carotenoid, chlorophyll, bentonite.

Введение: Сырые масла, получаемые из низкосортных (III и IV сорта) и нестандартных семян хлопчатника имеют темный (или непросматриваемый) цвет, который обусловлен высоким содержанием госсипола, хлорофилла и их производных [1].   На цветность хлопковых масел, полученных из семян III-IV сортов существенное влияние оказывает пигмент протоплазмы, локализованный в пластидах - хлорофилл, который при омылении щелочью, дает продукты реакции, окрашенные в бурый или желтый цвет.

Отличительной особенностью хлопковых масел от других растительных жиров является наличие красящих пигментов: госсипола и его производных форм, которые локализуются в ядре семени в госсиполовых железках, пропитанных пектином, гемицеллюлозой и другими неидентифицированными веществами.

В железках, кроме госсипола содержатся еще менее изученные пигменты, построенные на основе сходного с ним углеводородно­го скелета. Исследованиями установлено, что в госсиполовых железках в зависимости от степени зрелости семян содержатся: свободный госсипол - 14,5-45,0%, связанный госсипол - 0,57-2,0%, госсипурпурин - 0,15-6,3%, госсивердурин - до 2,0 %.

Кроме перечисленных пигментов в хлопковых маслах содержатся госсифульфин - аминопроизводное госсипола, образующийся в хлопковых семенах при хранении в условиях повышенной влажнос­ти и госсикаэрулин - продукт окисления госсипола, в котором гидроксильная и хинонная группы находятся в смежных положени­ях.

В процессе хранения хлопковых семян увеличивается их за­соренность, возрастает кислотность и содержание связанных форм госсипола, снижается масличность, доля водо- и солерастворимой части белков, моносахаридов, количество липопротеиновых комплексов. С ухудшением сортности семян снижает­ся качество и потребительские свойства (рафинируемость) хлопковых масел из-за значительного содержания в них свободных жирных кислот, связанных и измененных форм госсипола и хлорофил­ла.

В работах [1, 2] показана возможность рафинации хлопковых масел с высоким содержанием красящих пигментов с использованием карбамида, где госсипол, взаимодействуя с ним, образует соединения указанные в рис. 1.

Рисунок 1. Схема взаимодействия госсипола с карбамидом

При этом,  в масляной смеси происходит образование как монокарбамид-госсипола, так и дикарбамид-госсипола [2, 3].  

С практической точки зрения ценным является возможность взаимодействия карбамида с некоторыми темноокрашенными измененными формами госсипола, которые весьма трудно выводятся из состава масла (или вовсе не удаляются из него) при обычной щелочной рафинации.

Выход и качество рафинированного хлопкового масла зависит ряда условний: температуры, концентрации, условий ведения реакции, от способа взаимодействия с щелочным реагентом в т.ч. и карбамидом. Карбамид может быть введен в масло в виде сухого порошка или его водного раствора (при оптимальной концентрации). В обоих случаях трудность заключается в разделении полученных продуктов и неудовлетворительном качестве получаемого соапстока, который трудно поддаётся разложению и т.д.

С другой стороны, карбамид затрудняет промывку масла и увеличивает его потери с водой.

Учитывая выше отмеченные недостатки нами, для предварительной рафинации масел, получаемых из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника предложены бентонитовые адсорбенты, модифицированные карбамидом. При этом в качестве глинистых адсорбентов использованы щелочные и щелочноземельные бентониты Навбахорского месторождения Навоийской области [4]. Химический состав данных бентонитов представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав бентонитов Навбахорского месторождения

Из табл. 1 видно, что щелочно-земельном бентоните содержание СаО составляет 2,76%, а в щелочном-0,24%.

Материалы и методы: Модификацию данных бентонитов карбамидом осуществляли согласно блок-схеме, приведенной в рис. 2:

Рисунок 2. Блок-схема получения бентонитового адсорбента модифицированного раствором карбамида

Результаты и обсуждения: В табл.2 представлены основные физико-химические и технологические показатели модифицированных бентонитовых адсорбентов раствором карбамида. Степень очистки хлопкового масла от госсипола, каротиноидов и их производных, а также от хлорофилла, феофитина и их производных определялась по спектральному методу [5, 6].

Таблица 2.

Основные показатели модифицированных адсорбентов и результаты использования их при очистке сырого форпрессового хлопкового масла

Из табл.2 видно, что модифицированные карбамидом щелочные и щелочно-земельные бентонитовые адсорбенты показывают более высокую степень очистки масла от госсипола, каротиноидов и их производных (1,98 и 2,15).

Это ещё раз подтверждает эффективность предлагаемого способа карбамидной рафинации масел, полученных из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника. Повышение степени очистка масла наблюдается и по хлорофиллу, феофитинам и их производным (1,54 и 1,66), что также важно для предварительной рафинации сырых хлопковых масел. Другие показатели бентонитовых адсорбентов до и после их обработки 20% ным раствором карбамида меняются незначительно.

Следовательно, бентонитовые адсорбенты, модифицированные карбамидом, могут быть использованы как эффективные реагенты при рафинации масел, получаемых из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника.

Выводы: Технологические свойства карбамида, с точки его применения в масложировой промышленности, изучены авторами [1,2,7,8] и выявлены положительные эффекты при очистки от сопутствующих веществ.

По данным, при рафинации хлопкового масла, карбамид проявляет способность образовывать соединения со свободными жирными кислотами, их натриевыми или другими солями, вступать во взаимодействие со свободным госсиполом с образованием оснований Шиффа, взаимодействовать с некоторыми темноокрашенными измененными формами госсипола и таким путем удалить их из состава масла.

Таким образом, получение модифицированных карбамидом бентонитовых адсорбентов и их применение при рафинации сырых масел, получаемых из низкосортных и нестандартных семян хлопчатника позволяет значительно повысить технико-экономические показатели рафинационного производства и качества выпускаемых продуктов.     

Список литературы:
1. Ильясов А.Т., Ураков Р.М. Решение актуальных проблем рафинации и демаргаринизации хлопкового масла: Ташкент, ТГТУ, 1996-85 с.
2. Ильясов А.Т., Пак В. Двухступенчатая рафинации высококислотного хлопкового масел // Пищевая промышленность, 1991, №3, с. 66-68.
3. Пулатова С.Р. Повышение качестве экстракционного хлопкового масла и шрота. Автореф.канд.дисс. Ташкент, 1989 – 16 с.
4. Мирзаев А.У., Черненко Т.В., Глушенкова А.И., Чинникулов Х. Сорбционные свойства бентонитовых глин Навбахарского месторождения //Узб.хим.журнал, 1999, №5-6, с. 34-36.
5. Абдурахимов С.А., Эргашева Д.К., Назиркулов А.Н. Спектральная оценка качества состава рафинированных масел //Изв.вузов, Пищевая технология, 1990, №6, с.77-78.
6. Абдурахимов С.А., Бахтияров С.Б., Салимов З.С., Латипов Б.Х., Тиллаева Г.У. Оценка степени осветления масла и избирательности адсорбента к сопутствующим триацилглицеринам веществ //Узб.хим.журнал, 1998, №1, с.66-69.
7. Ахмедов А.Н. Совершенстовование технологии комплексной рафинации масел, полученных из низкосортных семян хлопчатника. Дисс. … канд. тенх. наук. - Карши, 2012. - 110 с.
8. Ахмедов А.Н. Исследование показателей хлопкого масла, полученного методом форпрессования из низкосортных семян хлопчатника //Universum журнал: Технический науки, 2019, Выпуск:№4(61).-М.: -23-26 с.