Разработка технологии и рецептур моющих средств на основе вторичных ресурсов масложировой промышленности

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

РаЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И РЕЦЕПТУР МОЮЩИХ СРЕДСТВ на основе вторичных ресурсов масложировой промышленности

Специальность: 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел

и парфюмерно-косметических продуктов

Нартикоева Анжела Отаровна

Краснодар - 2006

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, ст. науч. сотр.

Бутина Елена Александровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Щербаков Владимир Григорьевич;

кандидат технических наук,

Багалий Татьяна Михайловна

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал Всероссийского

научно-исследовательского института жиров

Россельхозакадемии

Защита состоится 23 января 2007 года в 12^оо часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2^а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

(ул. Московская, 2^а)

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 350072, г.Краснодар, ул. Московская, 2, КубГТУ, ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан 23 декабря 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук, доцент

М.В.Жарко

Общая характеристика РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Проблема эффективной переработки вторичных ресурсов с получением конкурентоспособной продукции является актуальной для всех индустриально развитых стран. Однако, несмотря на важность и экономическую целесообразность наиболее полной переработки вторичных ресурсов, уровень их использования в настоящее время все еще недостаточен и далек от оптимального.

Учитывая потенциал масложировых предприятий России, задача эффективной переработки вторичных ресурсов масложировой промышленности выходит за рамки отрасли и приобретает государственное значение. Основной составляющей вторичных ресурсов, получаемых в процессе переработки растительных масел, являются соапстоки, которые образуются на стадии щелочной рафинации.

Одной из наиболее перспективных технологий рафинации подсолнечных масел семян новых сортов и гибридов является, так называемая, холодная рафинация, разработанная специалистами кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров КубГТУ. Основные достоинства указанной технологии состоят в комплексном удалении из подсолнечных масел ряда сопутствующих веществ - фосфолипидов, свободных жирных кислот, восков и воскоподобных веществ при низких энергетических и материальных затратах. В качестве отходов - побочного продукта при реализации указанной технологии получают фосфолипидно-гелевосковые соапстоки, которые отличается по составу и физико-химическим свойствам от соапстоков, полученных по традиционной технологии рафинации.

В настоящее время технология холодной рафинации внедрена на 15 предприятиях масложировой отрасли, что обусловливает получение более 10,5 тысяч фосфолипидно-гелевосковых соапстоков в год. Учитывая тот факт, что технология холодной рафинации находит все более широкое внедрение, проблема эффективного использования фосфолипидно-гелевосковых соапстоков является актуальной и требует неотложного решения.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № Госрегистра-ции 01200109253 и планом НИР КубГТУ.

1.2 Цель работы. Целью работы является разработка технологии производства моющих средств на основе вторичных ресурсов масложировой промышленности.

1.3 Основные задачи исследования:

- изучение, анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;

- исследование особенностей состава и свойств фосфолипидно-гелевосковых соапстоков и разработка технической документации на них;

- научное обоснование целесообразности использования фосфолипидно-гелевосковых соапстоков в качестве сырья при производстве моющих средств;

- разработка технологии производства моющих средств на основе фосфолипидно-гелевосковых соапстоков;

- оценка потребительских свойств полученных моющих средств и разработка рекомендаций по их применению;

- разработка комплектов технической документации на моющие средства, включающих рецептуры, технические условия и технологические инструкции;

- проведение опытно-промышленных испытаний и внедрение разработанной технологии;

- оценка экономической эффективности результатов внедрения разработанных рецептур моющих средств и технологий их получения.

1.4 Научная новизна. Выявлено, что фосфолипидно-гелевосковые соапстоки отличаются от соапстоков, полученных по традиционной технологии, значительно большим содержанием фосфолипидов (более, чем в 2 раза), неомыляемых липидов, представленных восками, воскоподобными веществами, стеринами и токоферолами, а также присутствием в их составе силикагеля. Показано, что низкая эффективность омыления фосфолипидно-гелевосковых соапстоков по традиционной технологии омыления соапстоков обусловлена образованием устойчивой эмульсии, стабилизированной фосфолипидами, мылами, стеринами и высокомолекулярными жирными кислотами. Показано, что фосфолипидно-гелевосковые соапстоки представляет собой структурированную эмульсионную систему смешанного типа, обладающую высокой структурно-механической прочностью. Выявлено, что максимальная дестабилизация фосфолипидно-гелевосковых соапстоков происходит при комплексном воздействии переменного электромагнитного поля, температуры и разбавления водой при оптимальных параметрах. Установлено, что влияние температуры на структурно-механическую прочность фосфолипидно-гелевосковых соапстоков при комплексном воздействии носит экстремальный характер, что с учетом теории резонансного механизма электромагнитных воздействий может быть объяснено взаимопогашением колебательных движений мицеллообразующих молекул, обусловленных термической и электромагнитной активациями.

Теоретически обоснованы и экспериментально установлены оптимальные режимы омыления ФГВС с получением моющих средств бытового и технического назначения.

1.5 Практическая значимость. Разработана эффективная технология омыления ФГВС. Разработаны технология и рецептуры получения моющих средств - моющей пасты и мыльного геля с использованием в качестве жирового сырья омыленной основы ФГВС. На основе исследования потребительских свойств моющей пасты и мыльного геля разработаны рекомендации по их использованию. Адаптирована методика анализа традиционных соапстоков применительно к ФГВС.

1.6 Реализация результатов исследования. Разработаны и утверждены комплекты технической документации, включающие технические условия (ТУ 9144-011-52067924-04 и ТУ 9144-012-52067924-04), рецептуры и технологические инструкции (ТИ 9144-011-52067924-04 и ТИ 9144-012-52067924-04), на производство моющей пасты и мыльного геля.

Разработанная технология переработки фосфолипидно-гелевосковых соапстоков с получением моющей пасты и мыльного геля принята к внедрению на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки в I квартале 2007 года.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологий получения моющих средств на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки составит более 1,5 млн. руб. в год.

1.7 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученных автором, доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности», г. Алматы, 4-5 июня 2004 г.; Международной конференции «Аналитические методы измерения и приборы в пищевой промышленности», г.Москва, 1-2 февраля 2005г.; III Общероссийской научной конференции с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование», г.Кисловодск, 19-21 апреля 2005г.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», г.Краснодар, 1-3 декабря 2005г.

1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 8 научных работ, в том числе 1 статья, 4 материала докладов конференций и получено 3 решений о выдаче патентов РФ на изобретения.

1.9 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, списка литературных источников и приложений. Основная часть работы выполнена на 108 страницах, включает 17 таблиц и 27 рисунков.

Экспериментальная часть

2.1 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартные методы, рекомендованные ВНИИЖиров, а также современные методы физико-химического анализа: спектроскопию (ИК, УФ-, атомно-абсорбционную, ядерной магнитной релаксации, масс-спектрометрию), тонкослойную (ТСХ) и газожидкостную (ГЖХ) хроматографию.

Реологические свойства фосфолипидно-гелевосковых соапстоков и мыльных основ определяли на ротационном вискозиметре «Реотест-2». Поверхностно-активные свойства и процессы мицеллообразования изучали, определяя межфазное натяжение с использованием модернизированной модели сталагмометра.

В результате исследований была разработаны методики анализа состава фосфолипидно-гелевосковых соапстоков.

Анализ экспериментальных данных проводили с использованием методов расчета статистической достоверности результатов измерений. Определение оптимальных технологических режимов осуществляли методами математического планирования эксперимента.

Структурная схема исследования приведена на рисунке 1.

2.2. Характеристика объектов исследования. В качестве объектов исследования использовали фосфолипидно-гелевосковые соапстоков (ФГВС), полученные на Миллеровском, Волгодонском и Орловском МЭЗах, а также на Валуйском комбинате растительных масел в период с 2003 по 2006г.г.

При проведении анализов образцов ФГВС было установлено, что использование стандартной методики определения общего жира и свободных жирных кислот в соапстоках не позволяет получить адекватные результаты, что связано с образованием устойчивого объемного эмульсионного слоя. В связи с этим были адаптированы стандартные методики определения общего жира и свободных жирных в кислот применительно к ФГВС.

Существенных отличий в составе и основных показателях качества партий ФГВС, выработанных на различных предприятиях не выявлено.

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

В таблице 1 представлены усредненные результаты исследования состава и физико-химических показателей образцов ФГВС в сравнении с аналогичными показателями образцов соапстоков, полученных по традиционной технологии щелочной нейтрализации на линии Альфа-Лаваль.

фосфолипидный гелевосковый соапсток моющий

Таблица 1 - Состав и физико-химические показатели ФГВС

Наименование показателя	Значение показателя
	ФГВС	Соапсток	Требования ТУ10-04-02-80-91 к традиционным соапстокам
Массовая доля,%:
общего жира,	33,2-35,7	35,4-36,7	не менее 25,00
в том числе:
нейтральных липидов	10,1-12,5	12,5-14,2	не нормируется
жирных кислот	11,7-12,3	18,4-21,3	не менее 15,00
неомыляемых липидов	6,5 -7,7	0,7-1,1	не нормируется
фосфолипидов	3,8-4,3	1,7-2,2	не нормируется
влаги и летучих веществ	54,2-59,0	63,0-64,5	не нормируется
нежировых примесей	7,8-10,1	отсутствие	отсутствие
Перекисное число липидов, выделенных из соапстока, ммоль Ѕ О/кг	3,7-5,7	6,5-7,9	не нормируется

Показано, что основное отличие ФГВС от соапстоков, полученных по традиционной технологии, заключается в значительно большем содержании фосфолипидов (более, чем в 2 раза) и неомыляемых липидов (более, чем в 4,5 раза), а также в присутствии нежировых примесей, что не допускается действующими ТУ на стандартные соапстоки. Следует отметить меньшую степень окисленности липидов, выделенных из ФГВС, по сравнению с традиционными соапстоками, что, вероятно, объясняется щадящими температурными режимами технологии холодной рафинации.

Существенное отличие основных показателей ФГВС от стандартных соапстоков определяет необходимость их глубокого исследования и разработки комплекта технической документации, регламентирующей их состав и физико-химические показатели.

Учитывая полученные данные, исследовали состав неомыляемых липидов и посторонних твердых примесей, присутствующих в ФГВС. Показано (таблица 2), что неомыляемая фракция ФГВС представлена восками и воскоподобными веществами, а также содержит достаточно высокое количество стеринов и токоферолов. Температура плавления выделенной неомыляемой фракции липидов составляет 68-76^оС.

Таблица 2 - Состав неомыляемых липидов ФГВС

Наименование групп	Содержание групп, % к сумме неомыляемых липидов
Воски	52,3-53,6
Воскоподобные вещества, в том числе:	22,5-22,7
алифатические спирты (С19-С30)	7,5-8,9
углеводороды (С24-С30)	13,6-15,2
Токоферолы	1,2-1,8
Стерины	22,1-23,8

Высокое содержание восков и высших алифатических спиртов свидетельствует о том, что неомыляемая фракция ФГВС может выполнять функции пережиривающей добавки при создании на базе ФГВС моющих средств. Однако, высокое содержание стеринов и фосфолипидов с учетом их роли в стабилизации и структурировании адсорбционных слоев гетерофазных систем, позволяет предположить наличие прочных структурных связей между мицеллярными структурами ФГВС.

Анализ состава нежировых примесей ФГВС показал, что они представляют собой силикагель, состоящий из поликремниевых кислот. Это является положительным фактором, так как присутствие силикагеля в составе моющего средства в виде тонкодисперсной суспензии будет обусловливать мягкий абразивный эффект на отмываемые поверхности.

Учитывая высокую сорбционную активность силикагелей представляло интерес исследовать состав и степень связанности сорбированных на нем веществ. В этих целях проводили следующий эксперимент. Образец ФГВС высушивали до постоянной массы при температуре 85-90^оС под вакуумом при интенсивном перемешивании, после чего экстрагировали липиды гексаном (экстракт 1). После удаления основной части липидов осадок промывали горячей водой для удаления солей жирных кислот, высушивали и последовательно экстрагировали хлороформом (экстракт 2) и смесью хлороформ : метанол (9:1) (экстракт 3). Из полученных экстрактов удаляли растворитель и анализировали их состав. Результаты эксперимента представлены на рисунке 2.

Показано, что в составе ФГВС более 45% липидов от их общего содержания находятся в связанном и прочносвязанном состоянии. При этом, около 30 % нейтральных липидов присутствует в ФГВС в виде устойчивой эмульсии, стабилизированной фосфолипидами, мылами, стеринами и высокомолекулярными жирными кислотами. Более 13% липидов образует прочные адсорбционные связи с поверхностью силикагеля, обусловливая образование устойчивой дисперсной фазы, затрудняющей процессы омыления нейтральных липидов и последующего разделения ФГВС.

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесообразности использования ФГВС в качестве компонента или основы для производства моющих средств, однако, требуют необходимости разработки специальных технологических режимов их омыления и дальнейшей модификации.

2.3 Исследование реологических свойств ФГВС. Учитывая, что эффективность омыления существенно зависит от реологических свойств омыляемой системы, изучали влияние гидродинамических воздействий на эффективную вязкость ФГВС в сравнении с традиционными соапстоками.

Показано (рисунок 3), что ФГВС является сложной системой, обладающей большей структурно-механической прочностью, о чем свидетельствуют большие значения эффективной вязкости при аналогичных скоростях сдвига, а также большие значения предельных скоростей сдвига, соответствующие максимальной и минимальной вязкости. Следует отметить, что в отличие от традиционных соапстоков повышение температуры до 95^оС, соответствующей рекомендуемому температурному режиму процесса омыления, не приводит к полному разрушению структурных связей в ФГВС.

Результаты микроскопического исследования ФГВС подтвердили сделанные выводы и показали, что ФГВС представляет собой высокоструктурированную эмульсионную систему смешанного типа.

Таким образом, полученные результаты показали целесообразность выявления факторов, позволяющих максимально дестабилизировать структурные связи ФГВС с целью интенсификации процесса омыления.

2.4 Исследование влияния электрофизических факторов на снижение структурно-механической прочности ФГВС. Учитывая известные данные о дестабилизирующем воздействии переменных электромагнитных полей на вязкость различных структурированных систем, исследовали влияние электромагнитной активации на структуру ФГВС.

Обработку ФГВС в переменном электромагнитном поле проводили на стендовой установке, представляющей собой усовершенствованную модель электромагнитного активатора (ЭМА) с внешним приводом и конструкционными возможностями варьировать индукцию электромагнитного поля в зазоре между статором и ротором. Учитывая результаты ранее проводимых исследований, скорость потока обрабатываемой системы, проходящей через электромагнитный активатор, во всех опытах была постоянной и составляла 4 м/с. Величину магнитной индукции варьировали в пределах от 0,1 до 0,6 Тл при обеспечении одинаковой интенсивности гидродинамического воздействия.

Показано (рисунок 4), что использование электромагнитной обработки позволяет снизить вязкость ФГВС.

Существенное снижение вязкости наблюдается при обработке в магнитном поле, характеризующемся магнитной индукцией не менее 0,3 Тл. Снижение вязкости ФГВС продолжается с возрастанием магнитной индукции до 0,5 Тл, после чего интенсивность электромагнитного воздействия заметно снижается. Отмеченные эффекты могут быть объяснены дестабилизирующим воздействием, оказываемым электромагнитным полем на мицеллярные структуры, образованные молекулами фосфолипидов и других поверхностно-активных веществ, входящих в состав ФГВС. Однако, обработка ФГВС в электроманитном активаторе не позволяет полностью дестабилизировать их структуру.

Учитывая это, а также определенное дестабилизирующее воздействие таких факторов, как температура и разбавление, исследовали эффективность комплексного воздействия электромагнитного поля с индукцией 0,6 Тл и указанных факторов на структурно-механическую прочность ФГВС, которую оценивали по степени снижения предельной скорости сдвига.

Показано (рисунок 5), что добавление к ФГВС 25-40% воды и последующая обработка полученной системы при температуре 50^оС обеспечивает максимальное снижение скорости сдвига. Снижение эффективности обработки при температуре 95^оС, с учетом теории резонансного механизма электромагнитных воздействий, может быть объяснено взаимопогашением колебательных движений мицеллообразующих молекул, обусловленных термической и электромагнитной активациями.

Математическая обработка результатов экспериментов с учетом дополнительных экспериментальных точек позволила определить следующие оптимальные режимы, обеспечивающие достижение предельного разрушения структуры ФГВС: магнитная индукция - 0,6 Тл; температура электромагнитной обработки - 65-70^оС; количество воды для разбавления - 30% к массе ФГВС.

2.5 Изучение влияния предварительной обработки ФГВС на эффективность омыления. Процесс омыления проводили в лабораторном реакторе, оборудованном мешалкой и рубашкой при температуре 95^оС. В качестве щелочного агента использовали гидроксид натрия концентрацией 40%. На основании предварительных экспериментов избыток гидроксида натрия составлял 50% от теоретически необходимого. Процесс считали завершенным при отсутствии изменения значений содержания свободной щелочи в течение 15 минут.

Показано (рисунок 6), что предварительная обработка ФГВС по разработанным режимам позволяет существенно повысить скорость процесса омыления. Максимальная глубина омыления достигается за 60 минут, при этом последующее отстаивание системы в течение 2-х часов обеспечивает отделение подмыльного щелока в количестве 30%. В отличие от этого, после окончания омыления необработанного образца ФГВС глубина омыления не превышает 80%, при этом частичное (не более 10%) отделение подмыльного щелока при прочих равных условиях достигается только после 12 часов отстаивания.

Основные показатели омыленной основы ФГВС представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные показатели омыленной основы ФГВС

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
Цвет	Светло-коричневый
Консистенция	Мазеобразная
Массовая доля,%:
жирных кислот	32,20
нейтрального жира	отсутствие
восков и воскоподобных веществ	9,20
свободного гидроксида натрия	0,08
силиката натрия	3,60
воды	54,92

2.5 Разработка технологии облагораживания мыльной основы. На основании имеющихся рекомендаций облагораживание мыльной основы проводили с использованием приемов высаливания и обесцвечивания перекисью водорода. Было установлено, что разделение фаз «мыльная основа -подмыльный щелок» наиболее эффективно осуществлять с применением в качестве высаливающего агента водного раствора хлорида натрия концентрацией 20% в количестве 10% к массе исходной мыльной основы.

После отделения подмыльного щелока и контроля содержания свободного гидроксида натрия, проводили обесцвечивание основы по выявленным на основании предварительных опытов режимам: концентрация раствора перекиси водорода - 30%; количество перекиси водорода к массе мыльной основы - 4%; температура - 95-100^оС и экспозиция смеси при перемешивании - 2 часа.

Основные показатели облагороженной мыльной основы представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные показатели облагороженной мыльной основы

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
Цвет	Светло-желтый
Консистенция	Мазеобразная
Массовая доля,%:
жирных кислот	39,50
восков и воскоподобных веществ	11,50
воды	46,44
силиката натрия	2,50
свободного гидроксида натрия	0,06

В результате исследования функциональных свойств установлено, что полученная мыльная основа обладает сравнительно невысокой пенообразующей способностью. Моющее действие при температуре 25^оС также невысоко, однако существенно возрастает с повышением температуры до 80^оС. Следует отметить высокие антиресорбционные свойства полученной мыльной основы, что свидетельствует о стабилизирующем действии на отмытые загрязнения.

Выявленные свойства мыльной основы позволяют рекомендовать ее для создания пастообразных моющих средств при оптимизации рецептуры последних за счет введения функциональных добавок.

2.6 Разработка рецептуры моющей пасты. При разработке рецептуры моющей пасты, решали задачу повышения моющего действия мыльной основы при ограничении пенообразующих свойств и обеспечении пластичной пастообразной консистенции, характерной для традиционных моющих паст, эффективная вязкость которых составляет 40-50 Па·с при скорости сдвига 3-5 с^-1. Учитывая поставленные задачи, в качестве функциональной добавки был выбран карбонат натрия.

Установлено, что добавление карбоната натрия в количестве 3,0-4,0 % к массе мыльной основы позволяет обеспечить требуемую консистенцию при достаточно высокой моющей способности.

Разработанная рецептура моющей пасты представлена в таблице 7, а в таблице 8 - ее основные показатели и функциональные свойства.

Таблица 7 - Рецептура моющей пасты

Наименование сырьевых компонентов	Массовая доля компонентов по вариантам рецептур, %
Мыльная основа из ФГВС	95,0-95,5
Сода кальцинированная	3,0-4,0
Отдушка	1,0-1,5
Итого	100,0

Показано, что мыльная паста обладает высоким моющим действием. Специальными опытами установлено, что наибольший моющий эффект паста проявляет при отмывании загрязнений гидрофобного характера с метал-

Таблица 8 -Основные показатели и функциональные свойства моющей пасты

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
Цвет	Светло-желтый
Запах	Приятный, свойственный используемой отдушке
Однородность	Однородность сохраняется при температуре от 0 до 30оС
Консистенция	Пластичная, пастообразная
Массовая доля, %:
свободного гидроксида натрия	0,04
свободного карбоната натрия	4,0
Функциональные свойства 0,25% раствора в воде средней жесткости:
пенообразующая способность, Но/Н5, мм	140/129
моющее действие, % при температуре:
50оС	38,7
80оС	46,9
антиресорбционная способность, % сохранения белизны ткани	62,4

лических или хлопчатобумажных тканевых поверхностей. Достаточно высокое содержание карбоната натрия обусловливает необходимость избегать контакта моющей пасты с поверхностью кожи.

Анализ выявленных свойств позволяет рекомендовать разработанную пасту для использования в технических целях при мойке производственного оборудования, а также отмывания фильтровальных поверхностей. Сравнительно низкие пенообразующие свойства позволяют использовать пасту для механизированной стирки сильнозагрязненных производственных тканей, например тканевых фильтровальных элементов.

Установлено, что основные показатели и функциональные свойства разработанной пасты, расфасованной в баночки из полистирола по 200 г, сохраняются в течение 12 месяцев при температуре хранения от 0 до 25^оС без прямого доступа солнечного света.

2.7 Разработка рецептуры мыльного геля. Основной целью разработки рецептуры мыльного геля было создание натурального средства для мытья сильнозагрязненных рук, а также немеханизированного отмывания различных загрязнений с твердых гидрофобизированных поверхностей. Учитывая это, необходимо было обеспечить текучую консистенцию геля и исключить из его состава присутствие агентов, обладающих выраженным раздражающим и сенсибилизирующим действием. Поставленные задачи решали путем разбавления омыленной основы смесью воды и глицерина, при этом в качестве агента, подавляющего гидролиз мыла в водных растворах использовали этиловый спирт.

Установлено, что смешивание омыленной массы с водным раствором глицерина концентрацией 12-20% в соотношении 1:1 обусловливает получение однородных, стабильных к расслоению, достаточно текучих гелей.

Разработанная рецептура мыльного геля представлена в таблице 9, а в таблице 10 - характеристика его функциональных свойств.

Таблица 9 - Рецептура мыльного геля

Наименование сырьевых компонентов	Содержание компонентов, %
Мыльная основа ФГВС	32,0-41,0
Спирт этиловый	7,0 - 8,0
Глицерин	8,0-10,0
Вода	40,0-50,0
Краситель	1,0
Отдушка	1,0
Итого	100,0

Показано, что гель, полученный по разработанной рецептуре, обладает хорошей моющей способностью и достаточной степенью смываемости с кожи рук и других отмываемых поверхностей. Следует отметить, что раздражающего и сенсибилизирующего воздействия на кожные покровы при использовании геля не выявлено.

Таблица 10 -Основные показатели и функциональные свойства мыльного геля

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
Цвет	Светло-желтый или свойственный используемому красителю
Запах	Приятный, свойственный используемой отдушке
Однородность	Однородность сохраняется при температуре от 0 до 30оС
Консистенция	Текучая, гелеобразная
Массовая доля, %:
свободного гидроксида натрия	0,01
свободного карбоната натрия	отсутствие
Функциональные свойства 0,25% раствора в воде средней жесткости:
пенообразующая способность, Но/Н5, мм	250/230
моющее действие, % при температуре:
20оС	36,7
40оС	44,3
Смываемость, мкг/см2, в 3-ем смыве	0,20

2.5 Разработка технологии получения моющей пасты и мыльного геля из ФГВС. В результате проведенных исследований разработаны технологии омыления ФГВС и получения моющей пасты и мыльного геля.

Разработанные технологические режимы приведены в таблице11, а на рисунке 7 представлена принципиальная технологическая схема процесса.

Таблица 11 - Технологические режимы омыления ФГВС

и получения моющей пасты и мыльного геля

Наименование операции	Величина показателя
1	2
1. Подготовка ФГВС к омылению:
Температура, оС	65,0-70,0
Количество воды для разбавления, % к массе ФГВС	30,0
Магнитная индукция, Тл	0,6
1	2
2. Омыление ФГВС:
Температура, оС	95,0
Концентрация водного раствора гидроксида натрия, %	40,0
Избыток гидроксида натрия, % к теоретически необходимому	50,0
Длительность процесса, мин.	60,0
Экспозиция системы после омыления, мин.	120,0
Температура экспозиции, оС	75,0-80,0
3. Облагораживание омыленной основы ФГВС:
Температура экспозиции, оС	95,0-100,0
Концентрация раствора хлорида натрия, %	20,0
Количество раствора хлорида натрия, % к массе омыленной основы	10,0
Длительность перемешивания системы, мин.	15,0
Экспозиция системы после перемешивания, мин.	90,0
Температура экспозиции, оС	75,0-80,0
Концентрация перекиси водорода, %	30,0
Количество перекиси водорода, % к массе ФГВС	4,0
Экспозиция при перемешивании системы, мин.	90,0
4. Получение моющей пасты:
Ввод сухого карбоната натрия и отдушки согласно рецептуре
Температура, оС	75,0-80,0
Перемешивание системы, мин.	15,0-20,0
5. Получение мыльного геля:
Ввод добавок согласно рецептуре
Температура экспозиции, оС	40,0-50,0
Экспозиция при перемешивании системы, мин.	15,0-20,0

Разработанные технология омыления фосфолипидно-гелевосковых соапстоков, а также рецептуры и технологии получения мыльной пасты и моющего геля испытаны в условиях Учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий.

Оценка качества опытных партий подтвердила высокий уровень выявленных функциональных свойств разработанных моющих средств.

Разработанная технология переработки фосфолипидно-гелевосковых соапстоков с получением моющей пасты и мыльного геля принята к внедрению на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки в I квартале 2007 года.

Разработаны комплекты технической документации на производство моющей пасты и мыльного геля, включающие рецептуры, технические условия и технологические инструкции.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологий получения моющих средств на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки составит более 1,5 млн. руб. в год.

выводы

1.Установлено, что основное отличие ФГВС от соапстоков, полученных по традиционной технологии, заключается в значительно большем содержании фосфолипидов (более, чем в 2 раза) и неомыляемых липидов (более, чем в 4,5 раза), представленных восками, воскоподобными веществами, стеринами и токоферолами, а также в присутствии силикагеля.

2. Показано, что низкая эффективность омыления ФГВС по традиционной технологии омыления соапстоков обусловлена образованием устойчивой эмульсии, стабилизированной фосфолипидами, мылами, стеринами и высокомолекулярными жирными кислотами.

3. Выявлено, что ФГВС представляет собой структурированную эмульсионную систему смешанного типа, обладающую высокой структурно-механической прочностью.

4. Установлено, что максимальная дестабилизация ФГВС, происходит при комплексном воздействии переменного электромагнитного поля, температуры и разбавления водой при следующих оптимальных режимах: магнитная индукция - 0,6 Тл; температура электромагнитной обработки - 65-70^оС; количество воды для разбавления - 50%.

5. Установлено, что влияние температуры на структурно-механическую прочность ФГВС при комплексном электро-физическом воздействии носит экстремальный характер, что с учетом теории резонансного механизма электромагнитных воздействий, может быть объяснено взаимопогашением колебательных движений мицеллообразующих молекул, обусловленных термической и электромагнитной активациями.

6. Показано, что предварительная обработка ФГВС по разработанным режимам позволяет повысить скорость и глубину процессов омыления и последующего седиментационного разделения системы.

7. Теоретически обоснованы и экспериментально установлены оптимальные режимы омыления ФГВС и последующего облагораживания мыльной основы.

8. На основании исследования функциональных свойств полученной мыльной основы обосновано ее использование для получения моющих средств технического (моющая паста) и бытового (мыльный гель) назначения.

9. Разработаны рецептуры моющей пасты и мыльного геля, а также технологическая схема их получения с использованием в качестве жирового сырья ФГВС.

10. На основании оценки потребительских свойств полученных моющих средств разработаны рекомендации по их применению: моющую пасту для использования в технических целях при мойке производственного оборудования, а также отмывания фильтровальных поверхностей, а мыльный гель - для мытья сильнозагрязненных рук, а также немеханизированного отмывания различных загрязнений с твердых гидрофобизированных поверхностей.

11. Разработаны комплекты технической документации на производство моющей пасты и мыльного геля, включающие рецептуры, технические условия и технологическую инструкцию.

12. Разработанные технология омыления фосфолипидно-гелевосковых соапстоков, а также рецептуры и технологии получения мыльной пасты и моющего геля испытаны в условиях Учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий. Оценка качества опытных партий подтвердила высокий уровень выявленных функциональных свойств разработанных моющих средств. Разработанная технология переработки фосфолипидно-гелевосковых соапстоков с получением моющей пасты и мыльного геля принята к внедрению на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки в I квартале 2007 года.

13. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологий получения моющих средств на ОАО «Комбинат растительных масел» г. Валуйки составит более 1,5 млн. руб. в год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Использование вторичных ресурсов переработки высокомасличных сортов подсолнечника / Нартикоева А.О., Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Буханов П.В. // Известия Вузов. Пищевая технология - Краснодар: 2006. - № 2-3, с. 20-22.

2. Состав жидкого мыла / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2006105831 // Нартикоева А.О., Абаева И.Н., Бутина Е.А., Корнена Е.П. и др.

3. Состав жидкого мыла / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2006105832 // Нартикоева А.О., Абаева И.Н., Бутина Е.А., Корнена Е.П., и др.

4. Жировой состав для получения хозяйственного мыла / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2006105949 // Нартикоева А.О., Абаева И.Н., Бутина Е.А., Корнена Е.П., и др.

5. Использование отходов рафинационного производства при получении моющих средств / Нартикоева А.О., Герасименко Е.О. // Материалы Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности», г. Алматы, 4-5 июня 2004 г.

6. Фосфолипидно-гелевосковой соапсток - перспективное сырье для мыловаренного производства / Нартикоева А.О., Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Буханов П.В. // Материалы докл Всерос. научно-практической конф. с межд. участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», 1-3 декабря 2005г., г.Краснодар, С. 128-130.

7. Разработка способа оценки качества мыл на основе метода ядерной магнитной релаксации / Абаева И.Н., Прудников С.М., Нартикоева А.О. // Материалы Международной конференции «Аналитические методы измерения и приборы в пищевой промышленности», г.Москва, 1-2 февраля 2005г, с. 118-120.

8. Использование электромагнитной активации в технологиях создания моющих средств нового поколения / Абаева И.Н., Нартикоева А.О., Герасименко Е.О., Бутина Е.А. // Материалы 3 Общероссийской научной конференции с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование», г.Кисловодск, 19-21 апреля 2005г., С. 47-49.

Размещено на Allbest.ru

...