Подбор эффективного щелочного реагента для нейтрализации сафлорового масла

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании приведены результаты по изучению процесса рафинации сафлорового масла присутствии водного раствора силиката натрия. Установлено, что при этом выход нейтрализованного сафлорового масла по сравнению с каустической содой увеличивается. Достигнутые значения качественных показателей нейтрализованного сафлорового масла достаточно высокие.

ABSTRACT

This study presents the results of the refining process in the presence of an aqueous solution of sodium silicate. It was found that the yield of neutralized safflower oil in comparison with caustic soda increases. The achieved values of quality indicators of neutralized safflower oil are quite high.

Ключевые слова: сафлор, семяна, масла, рафинация, водный раствор, силикат натрия, соапсток.

Keywords: safflower, seed, oil, refining, aqueous solution, sodium silicate, soapstocks.

В настояшее время в мире производство пищевых масел, высоко насыщенных жирных кислот, природных красителей увеличолось от 520 до 777 млн. тонн в год, где Китай (328 млн.т), Индия (70 млн.т), США (40 млн.т), Турция (28 млн.т), Малайзия (20 млн.т.) занимают ведушую роль. В том числе возделование и переработка сафлора расширяеться из года в год.

Ценность сафлорового масла заключается в том, что содержание линолевой кислоты в нём превосходит все известные растительные масла. Данное масло помимо линолевой кислоты содержит много других полезных веществ. К ним относятся олеиновая, пальмитиновая, стеариновая, арахидоновая, миристиновая кислоты, а также витамины К и Е, халкановые гликозиды и различные соединения серотонина. Данная кислота почти не синтезируется в человеческом организме, вот почему очень важно получать ее вместе с питанием. При взаимодействии с другими полиненасыщенными кислотами линолевая кислота понижает количество вредного холестерина. [1].

За годы независимости в Узбекистане за счет сокращения посева хлопчатника увеличилось возделывание семян сафлора на богарных и орошаемых землях. При этом семена сафлора отгружаются на масложировые предприятия с целью дальнейшего производства из них пищевого масла, шрота и др. Сегодня проблемой переработки семян сафлора считается сложность его обрушивания, очистка от горьковатого привкуса и запаха, получаемого из него масла.

На мировом уровне по актуальным направлениям проводятся научные исследования по повышению качества получаемого сафлорового масла и расширению ассортимента по его применению; модернизации технологии экстрагирования семян сафлора и рафинации полученного масла с использованием нетрадиционных способов интенсификации рассматриваемых процессов.

В сырых сафлоровых маслах, получаемых как прессовым, так и экстракционным способами содержится значительное количество свободных жирных кислот и сопутствующих веществ кислой природы [2].

Их нейтрализация щелочным реагентом является обязательным процессом переработки сафлоровых масел, где максимальное значение кислотных чисел последних не превышает 0,3 мг КОН/г [3].

В отличии от традиционной щелочной рафинации хлопковых масел с использованием агетивного водного раствора NaOH, процесс нейтрализации сафлоровых масел можно осуществлять менее активным водным раствором силиката натрия с избытком 20-50% от массы масла. При этом значительно сокращается омыление нейтральных триглицеридов и в следствии повышается выход нейтрализованного сафлорового масла.

Сейчас на масложировых предприятиях Узбекистана из-за отсутствия опыта по применению силиката натрия нейтрализацию сафлоровых масел проводят каустической содой (NaOH), что увеличивает отход ценного масла в соапсток.

С целью подбора оптимальных технологических режимов нейтрализации сафлоровых масел с использованием силиката натрия нами проведены ряд опытов на лабораторной установке. При этом концентрация водного раствора силиката натрия составляла 120 г/л и его избыток равнялся 30% [4].

В табл. 1 представлены результаты щелочной нейтрализации сафлорового масла с использованием силиката натрия и каустической соды (контроль).

Таблица 1.

Сравнительные показатели процесса нейтрализации сафлорового масла с использованием силиката натрия и каустической соды (контроль)

Из табл. 1 видно, что по сравнению с известным водным раствором каустической соды (контроль) применение водного раствора силиката натрия позволяет снизить кислотное число сафлорового масла от 1,65 мг КОН/г до 0,15 мг КОН/г, массовую долю фосфолипидов от 0,34% до 0,03%, цветность от 60 мг J₂  до  20 мг J₂. Достигнутые значения качественных показателей нейтрализованного сафлорового масла достаточно высокие.

При этом выход нейтрализованного сафлорового масла при использовании водного раствора силиката натрия по сравнению с известной каустической содой (контроль) увеличивается от 95,73% до 98,22% т.е. на 2,49%. Это достигается за счет улучшения избирательности процесса нейтрализации сафлорового масла при использовании водного раствора силиката натрия.

Известно, что силикат натрия в отличии от каустической соды в водном растворе образует кремнистый гель, который вместе с натриевыми солями жирных кислот и сопутствующими триглицеридными веществами переходит в соапсток, изменяя его традиционный состав, реологические свойства и другие [5].

Учитывая это, нами проанализированы составы соапстоков, полученных по известному (контроль) и предлагаемому способам (табл. 2).

Таблица 2.

Сравнительные показатели сафлоровых соапстоков, полученных с использованием известной каустической соды (контроль) и предлагаемого силиката натрия

Из табл.2 видно, что содержание общего жира в соапстоке, полученном с использованием водного раствора силиката натрия меньше, чем в случае применения известной каустической соды.

Преимущество применения силиката натрия состоит в том, что  содержание нейтрального жира (НЖ) в соапстоке, полученном с использованием водного раствора силиката натрия (22,86%) меньше, по сравнению с соапстоком, полученным с использованием каустической соды (28,48%). Аналогичная картина наблюдается и при сравнении содержаний жирных кислот (ЖК), где по предлагаемому способу меньше (26,7%) жирных кислот в соапстоке, чем в известном - (28,36%).

Такой результат анализов соапстока полученного с использованием водного раствора силиката натрия, можно объяснить следующим образом: силикат натрия имеющий состав n·Na₂O·m·SiO₂ взаимодействует со свободными жирными кислотами по следующей химической реакции:

RCOOˉ + Na⁺ →RCOONa.

При этом в качестве побочного продукта выделяются свободные кремневые кислоты, которые вследствие содержания реакционноспособных сило польных групп (SiOH), вступают между собой в поликонденсацию с образованием поликремневых кислот различной структуры в виде коллоидного раствора (гели). Использование силиката натрия в качестве нейтрализующего агента позволяет снизить интенсивность эмульгирования сафлорового масла и избежать образование стойких эмульсий по сравнению с использованием NaOH. Эффективное обесцвечивание сафлорового масла с использованием силиката натрия можно обосновать адсорбцией красящих веществ силикатным гелем полу кремниевых кислот. Образование более крупных хлопьев соапстока при использовании силиката натрия позволяет интенсифицировать процесс разделения соапстока от нейтрализованного сафлорового масла.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: - замена традиционной каустической соды в процессе нейтрализации сафлорового масла на силиката натрия позволяет его осуществлять с более высоким выходом. В том числе:

- значительно сокращается омыление триглицеридов сафлорового масла и увеличивается выход последнего; значительно повышаются физико-химические показатели получаемого нейтрализованного сафлорового масла, которые полностью удовлетворяют требовании соответствующих стандартов;

- интенсифицируется процесс разделения соапстока от нейтрализованного сафлорового масла за счет значительного укрупнения хлопьев первого;

- значительно уменьшается содержание нейтрального жира в сафлоровом соапстоке за счет снижения эмульгирующей способности фосфолипидов;

- снижается соотношение нейтрального жира к жирным кислотам, содержащихся в сафлоровом соапстоке. [6].

Список литературы:
1. American Soybean Association estimates/forecasts.
2. Дэйвида Р. Эриксона Практическое руководвтво по переработке и использованию сои.
3. Шмидт А.А. Теоретические основы рафинации растительных масел.-М.: Пищепромиздат, 1960,- 337с.
4. Спинов Р.И. Непрерывная нейтрализация растительных масел. -М.: ЦНИИТЭИ Пищепром, 1967. -17 с.
5. Акрамова Р.Р. Модернизация технологии экстракции сафлорового жмыха и рафинация полученного масла // Автореф…доктора философии по техн. наукам. – Ташкент, 2017.
6. Азимов У.Н. Совершенствование технологии получения высококачественного пищевого масла из местных сортов семян сафлора // Автореф.канд.техн.наук, -Ташкент: ТашХТИ, 2009. -24 с.