Разработка высокоэффективной технологии получения рафинированных растительных масел, устойчивых к окислению

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка высокоэффективной технологии получения рафинированных растительных масел, устойчивых к окислению

Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Березовская Олеся Михайловна

Краснодар 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мартовщук Валерий Иванович

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» декабря 2008 года в 14⁰⁰ ч. на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан «21» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доцент М.В.Жарко

Общая характеристика работы

1.1 Актуальность темы. Одним из наиболее важных свойств растительных масел является их устойчивость к окислению на различных стадиях переработки и хранения.

Окислению, в первую очередь, подвергаются ацилы полиненасыщенных жирных кислот, что приводит к снижению содержания эссенциальных жирных кислот и, соответственно, к снижению физиологической ценности, ухудшению органолептических и физико-химических показателей качества и сокращению сроков годности растительных масел.

Учитывая это, актуальными являются исследования по разработке комплексной технологии рафинации с использованием эффективных реагентов, обеспечивающих высокие уровень качества и устойчивость растительных масел к окислению.

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

1.2 Цель работы. целью работы является разработка высокоэффективной технологии получения рафинированных растительных масел, устойчивых к окислению.

1.3 Основные задачи исследования:

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

- обоснование выбора объектов исследования и их характеристика;

- обоснование выбора комплексного реагента для рафинации рапсовых масел;

- изучение влияния комплексного реагента на степень удаления фосфолипидов из нерафинированных рапсовых масел;

- изучение влияния комплексного реагента на степень удаления ионов металлов переменной валентности из нерафинированных рапсовых масел;

- исследование эффективности нейтрализации рапсовых масел водным раствором гидроксида натрия низкой концентрации;

- исследование эффективности применения водного раствора комплексного реагента на стадии промывки нейтрализованного масла;

- исследование влияния комплексного реагента на степень удаления восковых веществ из рафинированных дезодорированных рапсовых масел;

- исследование физико-химических показателей рафинированных дезодорированных рапсовых масел;

- разработка методики пробной гидратации и нейтрализации растительных масел для определения эффективного температурного режима, количества гидратирующего реагента и минимально необходимой концентрации щелочи;

- разработка технологической схемы и технологических параметров рафинации рапсовых масел, обеспечивающих повышение качества и устойчивости масел к окислению;

- разработка технологической инструкции на производство рафинированных дезодорированных рапсовых масел с применением предлагаемого реагента; рапсовый масло реагент рафинация

- оценка экономической эффективности от внедрения разработанной технологии.

1.4 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность применения водного раствора реагента, состоящего из лимонной и молочной кислот, для комплексного выведения основных групп сопутствующих триацилглицеринам веществ и ионов металлов переменной валентности из рапсового масла.

Впервые разработана методика пробной гидратации и нейтрализации, позволяющая оперативно определить эффективный температурный режим, оптимальное количество гидратирующего реагента и необходимую концентрацию водного раствора щелочи для нейтрализации масел, обеспечивающая максимальное снижение омыления нейтрального жира.

Выявлена эффективность использования комплексного реагента для выведения восковых веществ из рафинированных дезодорированных рапсовых масел.

Установлено, что использование комплексного реагента для удаления следов мыла из нейтрализованных масел позволяет сократить количество промывного реагента, максимально удалить мыло и увеличить выход рафинированного масла.

Новизна работы защищена 3 решениями о выдаче патентов РФ на изобретения.

1.5 Практическая значимость. Разработаны технологическая схема и режимы рафинации рапсовых масел, обеспечивающие выведение комплекса фосфолипидов, красящих и восковых веществ, а аткже ионов металлов переменной валентности.

Разработана усовершенствованная технология щелочной нейтрализации рапсовых масел с применением раствора щелочи низкой концентрации, обеспечивающая увеличение выхода готового продукта за счет сокращения отходов нейтрального жира с соапстоком, а также полное удаление мыла из нейтрализованных масел при снижении кислотного числа.

Разработана технология однократной промывки нейтрализованных рапсовых масел водным раствором комплексного реагента, позволяющая полностью удалить следы мыла, а также ионы металлов переменной валентности.

Разработана технологическая инструкция на производство рафинированных дезодорированных рапсовых масел.

1.6 Реализация результатов исследования. Разработанная технология рафинации рапсовых масел с применением комплексного реагента проверена в учебно-научно-производственной лаборатории кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров и в опытно-промышленных условиях Лабинского маслоэкстракционного завода.

1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», КГТУ, г.Казань, 2007г.; 9-ой заочной Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов», г. Майкоп, 2007г.; V Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», г. Челябинск, 2007 г.

1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК, 5 тезисов докладов и получено 3 решения о выдаче патентов РФ на изобретения.

1.9 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка литературных источников и приложений. Основная часть работы выполнена на 125 страницах, включает 9 таблиц и 15 рисунков. Список литературных источников включает 155 наименований на русском и иностранном языках.

Экспериментальная часть

2.1 Методы исследования. Оценку качества растительных масел осуществляли по стандартным методикам, рекомендуемым ВНИИЖиров, а также с использованием современных методов физико-химического анализа, позволяющих получать наиболее точную характеристику изучаемых масел (атомно-абсорбционную спектроскопию и хроматографические методы исследования).

Степень окисленности масел определяли по перекисному и анизидиновому числам, а также по суммарному содержанию продуктов окисления, нерастворимых в петролейном эфире.

Оценку результатов и их статистическую достоверность проводили по известным методикам с использованием пакетов прикладных программ.

На рисунке 1 представлена структурная схема исследования.

2.2 Обоснование выбора объектов исследования. Для исследования использовали образцы нерафинированных рапсовых масел, полученные из производственной смеси семян рапса на Лабинском маслоэкстракционном заводе. Для изучения механизма окисления жирных кислот, содержащихся в триацилглицеринах (ТАГ), в качестве второго объекта исследования нами было выбрано виноградное масло, полученное способом холодного прессования с подготовкой материала в роторно-валковом дезинтеграторе (таблица 1).

Показано, что нерафинированные рапсовое и виноградное масла содержат комплекс сопутствующих ТАГ веществ, представленный фосфолипидами, неомыляемыми липидами, в том числе красящими веществами (хлорофиллами и каротиноидами) и восковыми веществами.

Кроме того, исследуемые масла характеризуются высоким содержанием ионов металлов переменной валентности (железа и меди), являющихся катализаторами окислительных процессов.

Исследования показали, что рапсовое масло имеет более высокие показатели окислительной порчи по сравнению с виноградным маслом. Следует отметить низкую гидратируемость нерафинированного рапсового масла.

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Рисунок 1 Структурная схема исследования

Таблица 1

Физико-химические показатели нерафинированных рапсового и виноградного масел

Наименование показателя	Значение показателя для масла
	рапсового	виноградного
Цветное число, мг J2	75 - 85	12 - 15
Кислотное число, мг КОН/г	1,79 - 2,80	0,35 - 0,80
Массовая доля, %:
фоcфолипидов,
в пересчете на Р2О5	0,11 - 0,16	0,01 - 0,02
на стеароолеолецитин	1,19 - 1,73	0,12 - 0,21
неомыляемых липидов,	0,48 - 0,90	0,41 - 0,63
в том числе:
восковых веществ	0,40 - 0,62	0,10 - 0,24
Массовая доля пигментов, мг %:
хлорофиллов	2,60 - 7,80	0,43 - 1,32
каротиноидов	2,70 - 3,40	0,54 - 0,94
Массовая доля металлов, мг/100г:
Fe	1,16 - 1,19	1,14 - 1,18
Cu	0,07 - 0,09	0,11 - 0,14
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	7,66 - 8,74	0,85 - 1,47
Суммарное содержание продуктов окисления, нерастворимых в петролейном эфире, %	0,98 - 1,20	0,20 - 0,26
Анизидиновое число, у.е.	5,43 - 6,12	3,25 - 4,16
Гидратируемость водой, %	64,17	-

Учитывая, что устойчивость растительных масел к окислению, в первую очередь, зависит от жирнокислотного состава триацилглицеринов, изучали жирнокислотный состав (таблица 2).

Из приведенных данных видно, что жирнокислотный состав исследуемых масел представлен, в основном, олеиновой, линолевой и линоленовой кислотами, суммарное содержание которых для рапсовых масел составляет от 86,71 до 93,80%, а для виноградных масел - от 88,10 до 93,20%. Отличительной особенностью рапсового масла является более высокое содержание линоленовой кислоты по сравнению с виноградным.

Таблица 2

Жирнокислотный состав нерафинированных рапсового и виноградного масел

Наименование жирной кислоты	Содержание, % от суммы жирных кислот
	рапсовое	виноградное
Сумма насыщенных:	6,20 - 13,29	6,68 - 11,90
пальмитиновая С16:0	3,43 - 8,73	3,92 - 6,19
стеариновая С18:0	1,23 - 2,42	2,65 - 5,48
арахиновая С20:0	1,42 - 1,78	0,11 - 0,25
бегеновая С22:0	0,12 - 0,36	отсутствует
Сумма ненасыщенных:	86,71 - 93,80	88,10 - 93,32
олеиновая С18:1	55,33 - 60,12	17,58 - 18,76
линолевая С18:2	21,81 -22,84	69,98 - 73,46
линоленовая С18:3	9,52 - 10,64	0,54 - 1,10
эруковая С22:1	0,05 - 0,20	отсутствует

2.3 Обоснование выбора гидратирующего реагента и определение эффективных режимов гидратации. Учитывая сложный комплекс сопутствующих ТАГ веществ, на стадии гидратации нами была поставлена задача максимального удаления фосфолипидов и красящих веществ из масел с одновременным снижением содержания в них продуктов окисления.

Ранее в работах кафедры была показана эффективность применения в качестве гидратирующего реагента водного раствора молочной кислоты рН3 - 4, а также комплексных растворов, одним из компонентов которых является лимонная кислота. Учитывая это, нами была исследована эффективность применения лимонной кислоты в комплексе с раствором молочной кислоты в качестве гидратирующего реагента.

На основе предварительных опытов установлено, что применение в

качестве гидратирующего реагента водного раствора молочной кислоты не обеспечивает высокой степени гидратируемости рапсовых масел, а при использовании комплексного раствора, содержащего лимонную и молочную кислоты, фосфолипиды и сопутствующие вещества выводятся из масла максимально.

Для определения оптимального соотношения лимонной и молочной кислот использовали водный раствор молочной кислоты концентрацией 1% с добавлением лимонной кислоты в количестве 0,0025%, 0,005% и 0,01% к массе раствора.

Рисунок 1 Влияние концентрации лимонной кислоты в 1%-ном растворе молочной кислоты на изменение кислотного и перекисного чисел

Диаграмма характеризующая влияние концентрации лимонной кислоты в растворе молочной кислоты на изменение значений кислотного и перекисного чисел гидратированных масел, представлена на рисунке 1.

Установлено, что применение лимонной кислоты в растворе молочной кислоты в количестве 0,005% способствует максимальному снижению перекисного и кислотного чисел.

Для выявления эффективного температурного режима и необходимого количества гидратирующего реагента разработана методика пробной гидратации нерафинированного рапсового масла. Сущность ее заключается в том, что нерафинированное рапсовое масло смешивали с разработанным реагентом, который вводили в различных количествах. Полученную систему «нерафинированное масло-гидратирующий реагент» подвергали обработке в электромагнитном поле СВЧ до появления эффекта «закипания» системы. Зависимость остаточного содержания фосфолипидов в масле и температуры «закипания» системы от количества гидратирующего реагента приведена на рисунке 2.

Из представленных данных видно, что, чем меньше количество гидратирующего реагента, тем выше остаточное содержание фосфолипидов в масле, а также выше температура «закипания» системы, т.е. количество гидратирующего реагента недостаточно для максимального выведения фосфолипидов.

Увеличение количества гидратирующего реагента до 2,5% к массе масла позволяет достичь минимального остаточного содержания фосфолипидов в масле, при этом температура «закипания» системы соответствует 90⁰С. При введении в масло гидратирующего реагента более 2,5% температура «закипания» системы резко снижается, что связано с наличием в системе свободной влаги, в результате избытка применяемого гидратирующего реагента, а остаточное содержание фосфолипидов в масле несколько увеличивается, т.к. при снижении температуры гидратации с 90?С до 65?С эффективность разрушения комплексных соединений негидратируемых фосфолипидов снижается.

Таким образом, на основе полученных данных можно сделать вывод, что эффективная температура гидратации соответствует 90⁰С, а количество комплексного гидратирующего реагента составляет 2,5% к массе нерафинированного масла.

Эффективность применения комплексного гидратирующего реагента для гидратации рапсового масла оценивали по основным показателям качества гидратированных рапсовых масел. Для сравнения проводили оценку качества масел, гидратированных по традиционной технологии водной гидратацией и с применением в качестве гидратирующего реагента раствора молочной кислоты с рН 3-4 (таблица 3).

Таблица 3

Показатели качества гидратированных рапсовых масел

Наименование показателя	Значение показателя
	по традицион-ной технологии	раствором молочной кислоты (рН 3-4)	комплексным реагентом
Цветное число, мг J2	70	60	40
Кислотное число мг КОН/г	1,62	1,58	1,38
Массовая доля, %:
фосфолипидов, в пересчете:
на Р2О5	0,041	0,035	0,007
на стеароолеолецитин	0,442	0,391	0,078
неомыляемых липидов, в том числе:	0,49	0,44	0,36
восковых веществ	0,424	0,415	0,347
Массовая доля пигментов, мг%:
хлорофиллов	4,53	2,82	1,90
каротиноидов	2,72	2,45	1,58
Массовая доля металлов, мг/100г:
Fe	0,64	0,38	0,12
Cu	0,08	0,07	0,05
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	8,10	7,12	2,10
Суммарное содержание продуктов окисления, нерастворимых в петролейном эфире, %	1,08	0,87	0,44
Анизидиновое число, у.е.	5,43	5,12	4,93
Гидратируемость, %	70,70	75,00	95,00

Применение комплексного реагента обеспечивает максимальное снижение содержания различных групп сопутствующих ТАГ веществ. Так, массовая доля фосфолипидов снижается в 5,8 раз больше по сравнению с традиционной технологией водной гидратации и в 5 раз по сравнению с технологией гидратации раствором молочной кислоты, что можно объяснить разрушением комплексов негидратируемых фосфолипидов с красящими веществами и ионами металлов.

Значительно снижается массовая доля неомыляемых липидов, в том числе хлорофиллов, являющихся инициаторами образования синглетного кислорода. Также снижается содержание ионов металлов переменной валентности, катализирующих процессы окисления.

Комплексное удаление сопутствующих ТАГ веществ из рапсовых масел на стадии гидратации обеспечивает снижение перекисного и анизидинового чисел, тем самым повышая их устойчивость к окислению.

2.4 Обоснование выбора нейтрализующего реагента и определение эффективных режимов нейтрализации. Для обоснования выбора концентрации щелочного реагента и определения эффективных режимов нейтрализации разработана методика определения минимально необходимой концентрации щелочи в зависимости от времени «закипания» системы «гидратированное масло - нейтрализующий реагент». Для этого гидратированное масло обрабатывали раствором гидроксида натрия концентрацией 60 - 100 г/л с избытком 20%. Полученную систему «гидратированное масло - раствор щелочи» подвергали обработке в электромагнитном поле СВЧ до появления эффекта «закипания».

Оценку эффективности нейтрализации осуществляли по показателю степени омыления нейтрального жира. Для оперативности контроля степени омыления нейтрального жира использовали показатель гидроксильное число (рисунок 3).

Из приведенных данных видно, что в интервале концентраций 60 - 70 г/л время «закипания» системы составляет 10 - 12с, с повышением концентрации от 70 до 100 г/л отмечено увеличение времени «закипания» системы от 12 до 40 с. Такую зависимость можно объяснить снижением содержания свободной влаги в нейтрализуемом масле.

Аналогичная зависимость характерна и для изменения гидроксильного числа, т.е. при повышении концентрации раствора щелочи повышается степень омыления нейтрального жира.

Таким образом, на основе полученных данных можно сделать вывод, что эффективная концентрация раствора щелочи соответствует 60 - 70 г/л.

С целью совершенствования технологии удаления мыла из нейтрализованных масел исследовали возможность использования в качестве промывного агента разбавленного водного раствора комплексного реагента по сравнению с водным раствором лимонной кислоты.

Проведенные исследования показали, что расход 0,05%-ного раствора комплексного реагента, обеспечивающий достаточно полное удаление остатков мыла из нейтрализованного масла, находится в интервале 4 - 6 % к массе масла.

Эффективность выявленных режимов нейтрализации и промывки оценивали по основным физико-химическим показателям нейтрализованных, промытых и высушенных масел (таблица 4).

Таблица 4

Физико-химические показатели нейтрализованных рапсовых масел

Наименование показателя	Значение показателя
	Масло нейтрализованное
	по традицион-ной технологии	по разработанной технологии
		промытое раствором
		лимон-ной кислоты	комплексного реагента
Показатели масла:
Цветное число, мг I 2	20	7	5
Кислотное число, мг КОН/г	0,51	0,43	0,22
Массовая доля, %:
фосфолипидов	не обнаружены
неомыляемых липидов, в том числе:	0,44	0,42	0,34
восковых веществ	0,421	0,410	0,331
Массовая доля пигментов, мг%:
хлорофиллов	1,12	1,11	0,54
каротиноидов	0,88	0,62	0,28
Массовая доля металлов, мг/100г:
Fe	0,040	0,020	0,010
Cu	0,042	0,035	0,024
мыла	следы	не обнаружено
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	1,97	1,84	1,12
Гидроксильное число, мг КОН/г	3,84	3,80	1,22
Анизидиновое число, у.е.	4,67	3,95	3,74
Показатели соапстока:
Массовая доля общего жира, %	35,50	31,20	26,60
Соотношение НЖ: ЖК	1,0:2,5	1,0:4,0	1,0:5,0

Из представленных данных видно, что нейтрализация масла по предложенной технологии обеспечивает снижение кислотного числа на 0,2 - 0,3 мг КОН/г по сравнению с существующими технологиями.

Применение комплексного реагента на стадии промывки нейтрализованного масла позволяет полностью удалить мыло, максимально снизить содержание пигментов и ионов металлов переменной валентности, являющихся катализаторами окисления липидов, в результате чего снижаются показатели окислительной порчи масла: перекисное и анизидиновое числа.

Оценивая эффективность применения предложенного способа нейтрализации, следует отметить снижение содержания общего жира в соапстоке до 26,6% и уменьшение соотношения нейтрального жира к жирным кислотам - 1:5, что является следствием снижения степени омыления нейтрального жира и его солюбилизации в соапстоке.

Применение выявленных режимов гидратации и нейтрализации рапсовых масел обеспечивает получение масел с низким содержанием хлорофиллов, что позволяет на следующем этапе проводить дезодорацию, исключая стадию адсорбционной рафинации, с получением рафинированных дезодорированных рапсовых масел.

2.5. Исследование влияния комплексного реагента на степень выведения восковых веществ из масел. Показано, что применение комплексного реагента на стадии гидратации способствует частичному удалению восковых веществ. Учитывая это, изучали влияние комплексного реагента на степень выведения восковых веществ из рафинированных дезодорированных масел.

Проведенные исследования показали, что использование комплексного реагента в количестве 0,1% к массе рафинированного дезодорированного масла способствует максимальному удалению восковых веществ.

Для установления эффективных температурных режимов и продолжительности обработки изучали влияние комплексного реагента в количестве 0,1% к массе масла на степень выведения восковых веществ при 12?С и 20?С. Для сравнения исследовали кинетику выведения восковых веществ с использованием в качестве затравочного материала фильтровального порошка перлита в количестве 0,3% к массе масла при температуре 12?С.

В результате исследований установлено, что выведение восковых веществ с использованием комплексного реагента в количестве 0,1% при температуре 20^°С позволяет снизить содержание восковых веществ до 0,001%, а также сократить время экспозиции до 3,5 часов против 8 часов по сравнению с традиционной технологией вымораживания. Такой эффект достигается в результате проявления восковыми веществами в интервале температур от 15 до 25єС полярных свойств и образования комплексных соединений восковых веществ с молочной кислотой.

Учитывая тот факт, что даже незначительные количества ионов металлов переменной валентности могут катализировать процессы окисления масел, были проведены исследования по установлению влияния вводимого комплексного реагента на стадии выведения восковых веществ на степень снижения содержания ионов меди и железа.

Показано, что применение комплексного реагента на стадии выведения восковых веществ способствует снижению ионов меди до 0,014 мг% и железа до 0,003 мг%, что, соответственно, в 2,5 и 3,5 раза больше по сравнению с традиционной технологией (таблица 5).

Таблица 5

Сравнительная характеристика физико-химических показателей рафинированных дезодорированных рапсовых масел

Наименование показателя	Значение показателя
	Масло рапсовое рафинированное дезодорированное
	исходное	обработанное
		перлитом	комплексным реагентом
Цветное число, мг I 2	3	2	1
Кислотное число, мг КОН/г	0,20	0,18	0,15
Массовая доля, %:
фосфолипидов	не обнаружены
неомыляемых липидов, в том числе:	0,331	0,005	0,003
восковых веществ	0,327	0,004	0,001
Массовая доля пигментов, мг%:
хлорофиллов	0,52	0,33	0,21
каротиноидов	0,12	0,91	0,07
Массовая доля металлов, мг/100г:
Fe	0,010	0,008	0,003
Cu	0,024	0,020	0,014
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	0,47	0,64	0,41
Анизидиновое число, у.е.	2,77	2,61	2,00
Степень прозрачности, фем	26	7	4

Из приведенных данных видно, что при обработке рафинированного дезодорированного рапсового масла комплексным реагентом максимально удаляются восковые вещества, ионы металлов переменной валентности, снижается содержание пигментов, а также перекисное и анизидиновое числа.

2.6 Исследование изменения показателей окисления рафинированных дезодорированных рапсовых масел при хранении. Растительные масла после полного комплекса рафинации теряют стойкость к окислению в результате удаления некоторых групп природных антиоксидантов.

Учитывая это, исследовали влияние разработанных технологических режимов рафинации на стойкость масел к окислению в процессе хранения.

В процессе хранения масел определяли показатели, характеризующие степень их окисленности: перекисное (рисунок 4) и анизидиновое (рисунок 5) числа.

Для изучения механизма окисления исследовали изменения перекисного и анизидинового чисел при хранении виноградного масла.



Исследования стабильности рафинированных дезодорированных масел к окислению показали, что скорость накопления продуктов окисления в рапсовом масле, полученном по традиционной технологии, в 1,5 - 2,0 выше, чем в масле, полученном по разработанной технологии.

Применение предложенной технологии рафинации рапсового масла позволяет увеличить срок хранения масла до 18 месяцев (против 12 месяцев по известной технологии).

Также установлено, что скорость накопления продуктов окисления в виноградном масле выше, чем в рапсовом.

Как отмечено в работах ВНИИжа, стабильность к окислению масел зависит от жирнокислотного состава ТАГ, а также от позиционного расположения радикалов линолевой и линоленовой в ТАГ.

Однако, стабильность масел к окислению может зависеть и от образования поворотных изомеров ацилов жирных кислот. Так, для непредельных жирных кислот с С₁₈, особенно для линолевой кислоты, в результате поворота части прямоцепочечной молекулы С₁ - С₆ вокруг оси 6-7 и поворота части прямоцепочечной молекулы С₁₃-С₁₈ вокруг оси 12-13 образуются циклопентеновые радикалы, устойчивые к действию кислорода. Кроме того, при одновременном присутствии ацилов линолевой и линоленовой кислот между ними возможно образование прочных структур, устойчивых к окислению.

3. Разработка технологических режимов и схемы рафинации рапсовых масел. На основании полученных результатов разработаны технологические режимы рафинации рапсовых масел (таблица 6).

Разработанная схема получения высококачественных рафинированных рапсовых масел включает стадии глубокой гидратации с использованием комплексного реагента; удаления свободных жирных кислот методом щелочной нейтрализации с использованием низкоконцентрированных водных растворов гидроксида натрия; промывку

Таблица 6

Технологические режимы рафинации рапсовых масел

Наименование технологической стадии и технологического режима	Значения технологи-ческого режима
1. Гидратация
Приготовление гидратирующего реагента:
концентрация раствора молочной кислоты, %	1,0
количество лимонной кислоты к массе молочной кислоты (в сухом виде), %	0,005
Смешивание с гидратирующим реагентом:
количество гидратирующего реагента, % к массе масла	2,5
частота вращения мешалки, с-1	50
температура, оС	90
Экспозиция:
температура, 0С	90
время экспозиции, мин	15
Разделение фаз:
температура, 0С	90
время отделение фосфолипидной эмульсии, мин	20
2. Щелочная нейтрализация
Приготовление рабочего раствора щелочи:
концентрация рабочего раствора щелочи, г/л	60 - 70
избыток раствора щелочи, %	20
температура, оС	90±5
Разделение фаз центрифугированием:
частота вращения, с-1	110
температура, оС	90
3. Удаление мыла
Приготовление промывного реагента:
концентрация промывного реагента, %	0,05
количество промывного реагента, % к массе масла	4 - 6
температура, ° С	90±5
4. Выведение восковых веществ
температура, 0С	20
количество комплексного реагента, % к массе масла	0,1
время экспозиции, часы	3,5
Отделение воскового осадка фильтрацией:
температура, 0С	20

с применением разбавленных водных растворов комплексного реагента; сушку и дезодорацию по традиционным режимам, а также выведение восковых веществ из рафинированных дезодорированных масел с применением комплексного реагента.

В таблице 7 приведены показатели качества масел, полученных в результате опытно-промышленных испытаний по разработанной технологии, в сравнении с показателями качества масел, рафинированных по традиционной технологии, применяемой на Лабинском маслоэкстракционном заводе.

Таблица 7

Физико-химические показатели рафинированных дезодорированных рапсовых масел

Наименование показателя	Значения показателя для масел, полученных по технологии
	традиционной	разработанной
Цветность, мгI2	3 - 5	2 - 3
Кислотное число, мг КОН/г	0,19 - 0,22	0,15 - 0,16
Массовая доля, %: фосфолипидов восковых веществ массовая доля пигментов, мг%: хлорофиллов каротиноидов массовая доля металлов, мг/100г: Fe Cu мыла	не обнаружено 0,003 - 0,005 0,273 - 0,324 0,068 - 0,074 0,009 - 0,007 0,017 - 0,025 не обнаружено	не обнаружено 0,001 - 0,002 0,183 - 0,261 0,057 - 0,070 0,003 - 0,004 0,012 - 0,015 не обнаружено
Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг	0,51 - 0,60	0,40 - 0,42
Анизидиновое число, у.е.	2,68 - 3,00	1,98 - 2,15
Выход рафинированного дезодорированного масла, %	94,33	95,11

Показано, что масла, полученные по разработанной технологии, отличаются более высокими физико-химическими показателями по сравнению с маслами, полученными по традиционной технологии.

Разработанная технология рафинации масел позволяет максимально удалить сопутствующие ТАГ вещества, в том числе веществ, проявляющих прооксидантные свойства, а также сократить отходы и потери масла за счет исключения применения отбельных глин и фильтровальных порошков на стадиях адсорбционной рафинации и вымораживания и, соответственно, увеличить выход готового продукта.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии при переработке 10 тыс. тонн нерафинированного рапсового масла в год составит более 10 млн. руб.

ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс исследований позволил обосновать эффективные технологические режимы получения рафинированных дезодорированных рапсовых масел, устойчивых к окислению при хранении.

1. Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность применения комплексного реагента на основных стадиях рафинации рапсовых масел в качестве универсального реагента для комплексного выведения основных групп сопутствующих ТАГ веществ - фосфолипидов, красящих и восковых веществ, а также ионов металлов переменной валентности (железа и меди).

2. Разработана методика пробной гидратации и нейтрализации растительных масел для определения эффективного температурного режима, оптимального количества гидратирующего реагента и необходимой концентрации водных растворов гидроксида натрия при щелочной нейтрализации, обеспечивающей минимальное остаточное содержание мыла в масле и снижение содержания общего жира в соапстоке с одновременным улучшением соотношения нейтрального жира к жирным кислотам.

3. Показано, что применение водного раствора комплексного реагента на стадии промывки нейтрализованных масел обеспечивает полное удаление мыла при минимальном расходе промывного реагента.

4. установлено, что применение водного раствора комплексного реагента для обработки рафинированного дезодорированного рапсового масла позволяет максимально снизить содержание восковых веществ и ионов металлов переменной валентности.

5. Показано, что использование комплексного реагента на отдельных стадиях рафинации позволяет максимально снизить содержание металлов переменной валентности в масле, что обеспечивает их высокую устойчивость к окислению при хранении.

6. Разработана технологическая инструкция на производство рафинированного дезодорированного рапсового масла с применением раствора комплексного реагента, состоящего из молочной и лимонной кислот.

Разработанная технология рафинации рапсовых масел с применением комплексного реагента проверена в учебно-научно-производственной лаборатории кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров и в опытно-промышленных условиях Лабинского маслоэкстракционного завода.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Березовская О.М. Исследование влияния активированной воды на эффективность гидратации фосфолипидов растительных масел / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Большакова Е.Н., Мартовщук В.И., Заболотний А.В. // Известия вузов. Пищевая технология. 2007г. №1. С. 111-112.

2. Березовская О.М. Использование модифицированных растительных сорбентов при рафинации масел / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Варламов С.А., Большакова Л.Н., Мартовщук Е.В. // Известия вузов. Пищевая технология. 2007г. №2. С. 38-39.

3. Способ гидратации растительного масла / Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2007100653 // Березовская О.М., Мартовщук В.И., Большакова Л.Н. и др.

4. Способ гидратации растительного масла / Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2008100644 // Березовская О.М., Мартовщук В.И., Большакова Е.Н. и др.

5. Способ рафинации растительного масла / Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2007100652 // Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Мартовщук В.И и др.

6. Березовская О.М. Эффективная гидратация растительных масел / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Большакова Л.Н., Заболотний А.В., Никогда В.О. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», КГТУ, г. Казань, 9-10 апреля 2007 г., С. 93-94.

7. Березовская О.М. Разработка технологии гидратации растительных масел / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Большакова Е.Н., Мартовщук В.И. // Материалы 9-ой заочной всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов», г. Майкоп, апрель 2007г., С. 97.

8. Березовская О.М. Технология производства высококачественных растительных масел / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Мартовщук В.И. // Материалы V Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», г. Челябинск, 30 марта 2007 г., С. 17-19.

9. Березовская О.М. Исследование влияния подготовительных операций на рафинацию рапсового масла / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Варивода А. А., Мартовщук В. И. // Сборник студенческих научных работ, отмеченных наградами на конкурсах. Краснодар, КубГТУ - Вып. 6, 2005 г., С. 27-29.

10. Березовская О.М. Новый метод адсорбционной рафинации / Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Мартовщук В.И. // Материалы V Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», г. Челябинск, 30 марта 2007 г., С. 21-23.

Размещено на Allbest.ru

...