Рафинация пищевых саломасов, полученных из хлопкового масла раствором силиката натрия

АННОТАЦИЯ

В статьи обсуждены вопросы усовершенствования рафинации хлопкового саломаса как основу маргариновой продукции. На основе анализа ранее проведенных исследовательских работ, традиционный раствор каустической соды, применяемый в процессе рафинации растительных масел и жиров, заменили не менее активным, но селективным раствором силиката натрия. При этом получили рафинированные саломасы, отвечающие требованием стандарта. Следует отметить, что избыточное количество раствора силиката натрия не привело к омылению нейтрального жира, за счет чего выход рафинированного саломаса выше, чем при применении щелочного раствора и в отличие от традиционной технологии не требуется проведение многократной промывки и сушки саломаса.

ABSTRACT

The article discusses the issues of improving the refining of cottonseed hydrogenated fat, as the basis of margarine products. Based on an analysis of previously conducted research, the traditional solution of caustic soda used in the process of refining vegetable oils and fats fats was replaced with an equally active, but selective sodium silicate solution. At the same time refined hydrogenated fats that meet standard requirements were derived.It should be noted that an excessive amount of sodium silicone solution did not lead to the saponification of neutral fat , due to which the output of refined hydrogenated fat is higher than when using alkaline solution and unlike traditional technology does not require washing and drying of the hydrogenated fat.

Ключевые слова: рафинация, саломас, хлопковое масло, реагенты для нейтрализации, щелочная рафинация, силикат натрия, свободные жирные кислоты, мыло, кислотное число.

Keywords: refining, hydrogenated fat, cottonseed oil, neutralizing agents, alkaline refining, sodium silicate, free fatty acids, soap, acid value.

В настоящее время повышение качества маргариновой продукции и расширение их ассортимента считается актуальной задачей [1, 2]

В рецептуре маргаринов пищевой саломас занимает главное место и его качеству предъявляются особые требования [3].

До получения жировой основы маргаринов, традиционно, пищевой саломас подвергается щелочной рафинации использованием раствора каустической соды (NaOH), многкратной промывке водой, сушке и дезодорации, что влечет за собой значительные потери нейтрального жира, электро и тепловой энергии [4].

Полный цикл процесса рафинации состоит из выведения фосфолипидов, восков, госсипола, свободных жирных кислот, красящих веществ и веществ, обусловливающих вкус и запах жиров. Цель рафинации заключается не только в выведении этих веществ из жиров, но и в сохранении их биологических свойств. Полной рафинации подвергаются жиры и масла, используемые для производства маргарина, майонеза, кулинарных жиров, консер­вов и других пищевых продуктов.

В настоящее время при выборе технологических приемов рафинации на практике учитывают качество сырья, а также назначение рафинированного продукта. Многообразие видов жиров, их качество, различное состояние сопутствующих ве­ществ затрудняет выбор методов рафинации.

Как показывают наблюдения, любой используемый ме­тод удаления свободных жирных кислот должен удовлетворять максимальной избирательности взаимодействия жирных кислот с реагентами. При этом процесс нейтрализации ведут таким образом, чтобы обеспечить наибольшую скорость реакций, ми­нимальное взаимодействие реагентов с глицеридами, быстрое и полное разделение образующих фаз, максимальное извлече­ние нейтрального жира из продуктов нейтрализации.

Помимо этого, при рафинации масел и жиров исключают влияние на качество рафинируемого масла тепла, кислорода воздуха, воды, используемых агентов. Также сохраняют в нативном состоянии выведенные продукты для дальнейшего рационального их использования, например фосфосфолипиды.

На стадии нейтрализации масел суммарные отходы складываются из следующих основных компонентов: свободных жирных кислот, фосфолипидов нейтрального и омыленного жира, госсипола в хлопковом масле, красящих и других сопутствующих жирам веществ.

Высокая активность раствора едкой щелочи способствует не только нейтрализации свободных жирных кислот, но и омылению значительной части нейтрального жира, что снижает выход рафнированного саломаса. Кроме того, наряду со средними нйтральными мылами, не растворяющимися в жире (RCOONa) образуется ещё и так называемые кислые мыла, растворимые в жире. Только многократная промывка жира горячей водой с последующей его сушкой позволяет получить саломас для дезодорации с потерями до 0,3% от веса исходного сырья. Присутствие даже ничтожно малого количества мыла отрицательно влияет на качества дезодорированного саломаса [5].

Замена раствора каустической соды (NaOH) на раствор силиката натрия позволяет сократить процессы многократной промывки и сушки саломаса, что положительно отражается на выходе и качестве получаемого саломаса. Причем, раствор силиката натрия практически не омыляет нейтральный жир и не образует кислые мыла, растворимые в последнем.

Учитывая вышеизложенные, нами проведены серия экспериментов по рафинации хлопкового саломаса марки 1 раствором силиката натрия с удельным весом 1,1 кг/м³. В конце процесса формирования хлопьев соапстока температуру хлопкового саломаса поддерживали в пределах 55-60 °С. Нерафинированный хлопковый саломас марки 1 имел следующие качественные показатели:

- температура плавления 33,5 °С;

- твердость при 15 °С 310 г/см по Каминскому;

- йодное число 78,6% J_2;

- кислотное число 0,94 мг КОН/г.

При этом, физико-химические показатели саломасов определяли согласно стандартными методами [6].

В табл.1 представлены результаты рафинации хлопкового саломаса марки 1 с использованием раствора силиката натрия.

Из табл.1 видно, что повышение начальной температуры рафинации хлопкового саломаса раствором силиката натрия от 20 до 60 °С не приводит к значительному изменению его кислотного числа и других качественных показателей. Следует учесть, что при увеличении конечной температуры рафинации саломаса выше 60°С силикатный соапсток всплывает на поверхность реакционной смеси.

Таблица 1.

Изменения качественных показателей хлопкового саломаса рафини-рованных раствором силиката натрия при различных температурах

Результаты проведенных опытов показывают, что оптимальной начальной температурой рафинации хлопкового саломаса является 40 °С.

Эффективность рафинации хлопкового саломаса раствором силиката натрия зависит от интенсивности перемешивания фаз. При этом, для частного соприкосновения свободных жирных кислот и других нежировых примесей содержащихся в саломасе с раствором силиката натрия необходимо подобрать оптимальную окружную скорость на концах мешалки, при которых не образуется эмульсия.

В табл.2 представлены результаты изучения влияния окружной скорости на физико-химические показатели хлопкового саломаса марки 1 рафинированного раствором силиката натрия с концентрацией 50 г/л.

Таблица 2.

Изменение физико-химических показателей хлопкового саломаса рафинированного раствором силиката натрия в зависимости от окружной скорости мешалки

Из табл.2 видно, что с повышением окружной скорости мешалки нейтрализатора от 1,0 до 5,0 м/сек снижается кислотное число рафинированного саломаса от 0,29 до 0,21 мг КОН/г. Незначительные изменения наблюдаются в йодном числе и твердость получаемых саломасов. Поэтому, наиболее рациональным можно считать окружную скорость мешалки нейтрализатора равным 3,0 м/сек.

В отличие от раствора каустической соды (NaOH), раствор силиката натрия является менее активным, поэтому для рафинации хлопкового саломаса с использованием последнего требуется больше времени.

Нами проведены опыты по определению необходимой продолжительности продцесса нейтрализации свободных жирных кислот хлопкового саломаса. При этом, начальную температуру процесса выдерживали 40 °С, а конечную 60 °С. Окружная скорость мешалки равнялось 3 м/сек. Удельный вес рабочего раствора силиката натрия равнялось 1100 кг/м³.

Полученные результаты представлены в табл.3.

Таблица 3.

Изменения физико-химических показателей хлопкового саломаса рафинированного раствором силиката натрия в зависимости от продолжительности процесса нейтрализации

Из табл.3 видно, что с увеличением продолжительности процесса нейтрализации использованием раствора силиката натрия до 45 мин. происходить значительное снижение его кислотного числа, содержания в нем никеля и других показателей. Увеличение продолжительности нейтрализации хлопкового саломаса от 45 до 60 мин. незначительно влияет на физико-химические показатели получаемого продукта.

Следовательно, нейтрализацию хлопкового саломаса с использованием раствора силиката натрия достаточно проводить в течение 45-50 мин. при окружной скорости мешалки 3 м/с.

Не менее важным фактором, обусловливающим качество и выход рафинированного хлопкового саломаса, является концентрация раствора силиката натрия. Нами изучена роль данного фактора в формировании качественных показателей рафинированного хлопкового саломаса.

Опыты проводили при тех же условиях, которые описаны в предыдущем эксперименте, с отличием концентрации раствора силиката натрия, которую варьировали в пределах от 30 до 60 г/л. Полученные результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4.

Изменение физико-химических показателей хлопкового саломаса в зависимости от концентрации применяемого раствора силиката натрия

Из табл.4 видно, что при повышении концентрации раствора силиката натрия от 30,0 до 50,0 г/л кислотное число хлопкового саломаса снижается до требований стандарта т.е. до 0,29 мг КОН/г. При этом, также снижается остальное. Содержание никеля в допустимых нормами пределах, т.е. до 0,7 мг/кг. Следовательно, опыты показали, что в дальнейшем повышении концентрации раствора силиката натрия до 60 г/л нет необходимости.

Таким образом, результаты исследования показали, что замена традиционного раствора каустической соды не менее активным, но селективным раствором силиката натрия, при рафинации хлопкового саломаса позволяет получить рафинированные саломасы, отвечающие требованием стандарта. При этом, следует учитывать, что избыточное количество раствора силиката натрия не омыляет нейтральный жир и поэтому выход рафинированного саломаса выше чем при применении щелочного раствора, не требует проведения многократной промывки саломаса, что так же снижает потери последнего.

Список литературы:
1. Исследование показателей качества жировой основы маргарина при замене традиционного хлопкового масла сафлоровым // Universum: Химия и биология : Ходжаев С.Ф., Абдурахимов С.А., Акрамова Р.Р., Хамидова М.О. 2018. №10(52). с. 15-18.
2. Рузибаев А.Т., Салиджанова Ш.Д. Исследования процесса получения маргарина на основе местных жировых сырья // Universum: Технические науки: 2017. №10(43). с. 9-11.
3. O’zDSt 2827:2014. Саломас рафинированный дезодорированный для маргариновой промышленности. – Ташкент. 12 с.
4. Kadirov Yu., Ruzibayev A. Yog’larni qayta ishlash texnologiyasi. -T.: “Fan va Texnologiya”. 2014. -320 b.
5. Товбин И.М., Меламуд Н.Л., Сергеев А.Г. Гидрогенизация жиров. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 296 с.
6. Лабораторный практикум по технология переработки жиров / Н.С.Арутюнян, Л.И.Янова, Е.А.Аришева и др 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1991. – 160 с.