Способ рафинации подсолнечного масла

http://www.findpatent.ru/patent/237/2377280.html

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ предусматривает выведение фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, свободных жирных кислот, красящих соединений и продуктов окисления на стадии гелевой сорбции с последующими контрольными стадиями отбелки и вымораживания. Гелевую сорбцию проводят при температуре 16-20°С, а гель создают путем равномерного распределения лимонной кислоты в количестве 0,06-0,12% от массы масла в виде 40-60% водного раствора и последующего ввода раствора метасиликата натрия, полученного растворением порошка 9-ти водного метасиликата натрия в воде в соотношении 1:(1,2-1,3), в количестве, обеспечивающем выведение свободных жирных кислот, с избытком до 30%, перемешивают масло и введенные реагенты в течение 40-60 минут, отстаивают в течение 6-9 часов, отделяют масло от гелевого осадка, дополнительно выделяют масло из гелевого осадка при 18-30°С. Масло после стадии гелевой сорбции и выделенное из гелевого осадка направляют на контрольную отбелку, которую проводят в течение 30 минут при температуре 18-20°С с вводом адсорбента с рН 2-5 в количестве 0,35-0,55% от массы масла и далее на контрольное вымораживание с вводом в масло 0,25-0,3% сорбента. Изобретение позволяет повысить качество подсолнечного масла, стойкость при хранении за счет снижения содержания в них продуктов окисления и сохранения высокого содержания токоферолов, а также сократить расход вспомогательных материалов. 2 табл.

Изобретение может быть использовано в масложировой промышленности для очистки растительных масел.

Известен способ рафинации растительного масла, включающий выведение фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ путем последовательной обработки масла при 20-22°С 5-10%-ным раствором фосфорной кислоты и раствором силиката натрия плотностью 1,32-1,34 г/см³ в количестве 0,7-0,75% к массе масла при соотношении фосфорная кислота-силикат натрия 1:1,3, экспозиции в течение 5-15 минут и разделения смеси в центробежном или гравитационном поле. «Технология переработки жиров Н.С.Арутюнян, Е.П.Корнена, Л.Н.Янова и др. Пищепромиздат, 1988, с.122-123».

Недостатком способа является выведение только восковых веществ и фосфолипидов, оставшихся в масле после гидратации. Все остальные стадии гидратацию, нейтрализацию, промывку, сушку и отбелку масла этот способ не затрагивает. Поэтому включение дополнительной стадии выведения только восковых веществ в общую схему рафинации не решает проблемы низкого выхода целевого продукта, больших отходов и потерь, необходимости очистки сточных вод и больших энергетических затрат.

Наиболее близким к заявляемому является способ рафинации растительного масла, включающий выведение фосфолипидов, свободных жирных кислот и воскоподобных веществ путем смешения нерафинированного масла с водным раствором лимонной кислоты и хлорида натрия концентрацией 1-10% при соотношение сухих веществ лимонной кислоты и хлорида натрия (0,5:10)-(10:0,5) в количестве, обеспечивающем соотношение массовой доли фосфатидов: реагент (1:10)-(1:2,5), экспозиции смеси в течение 0,5-2,0 часов, последующего ввода водного раствора лимонной кислоты концентрацией 5-15% в количестве 0,5-2% к массе масла и водного раствора силиката натрия плотностью 1,05-1,35 г/см³, экспозиции в течение 0,5-2,0 часа, повторного ввода водного раствора силиката натрия плотностью 1,05-1,35 г/см³ в количестве, обеспечивающем нейтрализацию свободных жирных кислот с избытком 10-15%, и экспозиции в течение 0,5-2,0 часа, при этом все операции по рафинации масла и отделению рафинированного масла от осадка производят в поле гравитационных или центробежных сил при температуре 15-35°С (патент RU 2224786 С2; 13.05 2002).

Недостатками способа являются его многостадийность, повышенные потери нейтрального жира за счет его эмульгирования, омыления и увлечения мыльно-восковым осадком, трудности выделения масла из осадков, большие отходы и потери, низкий выход целевого продукта, высокие энергозатраты.

Техническим результатом изобретения является повышение качественных показателей масла за счет глубокого выведения фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, свободных жирных кислот и красящих веществ в условиях, не допускающих окисление масла, увеличение выхода целевого продукта, сокращение расхода вспомогательных материалов, уменьшение утилизируемых отходов и снижение энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что в способе рафинации растительного масла, включающем выведение фосфолипидов, свободных жирных кислот и воскоподобных веществ путем смешения нерафинированного масла с гидратирующим реагентом, экспозиции, обработки кислым реагентом и силикатом натрия, экспозиции и отделения растительного масла от осадка в поле центробежных или гравитационных сил, выведение фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, свободных жирных кислот, красящих соединений и продуктов окисления происходит на стадии гелевой сорбции с последующими контрольными стадиями отбелки и вымораживания, при этом гелевую сорбцию проводят при 16-20°С, а гель создают путем равномерного распределения лимонной кислоты в количестве 0,06-0,12% от массы масла в виде 40-60% водного раствора и последующего ввода раствора метасиликата натрия, полученного растворением порошка 9-ти водного метасиликата натрия в воде в соотношении 1:(1,2-1,3), в количестве, обеспечивающем выведение свободных жирных кислот, с избытком до 30%, перемешивают масло и введенные реагенты в течение 40-60 минут, отстаивают в течение 6-9 часов, отделяют масло от гелевого осадка, дополнительно выделяют масло из гелевого осадка при 18-30°С, затем масло после стадии гелевой сорбции и выделенное из гелевого осадка направляют на контрольную отбелку, которую проводят в течение 30 минут при температуре 18-20°С с вводом адсорбента с рН 2-5 в количестве 0,35-0,55% от массы масла и далее на последующее контрольное вымораживание с вводом в масло 0,25-0,3% сорбента.

Экспериментально определена начальная температура плавления низкоплавкой фракции восков подсолнечного масла, которая составила 20,3-20,6°С. Поэтому верхнее значение температуры гелевой сорбции не должно превышать 20°С, а нижнее нецелесообразно опускать ниже 16°С из-за повышения вязкости масла.

Экспериментально установлена зависимость концентрации метасиликата натрия, количества кремневой кислоты, образованной из метасиликата при взаимодействии с лимонной кислотой, и влаги, введенной в масло, на хемосорбционную и сорбционную активность силикатного геля по отношению к фосфолипидам, продуктам окисления, свободным жирным кислотам и красящим веществам, воскам и воскоподобным веществам, содержащимися в подсолнечном масле. Исходя из этого, выбрано количество лимонной кислоты и избыток метасиликата натрия. Этими же исследованиями было показано, что введение в масло большого количества воды с растворами лимонной кислоты и метасиликата натрия не удерживает ее силикатным гелем, вызывает его гидролиз и протекание химических реакций нейтрализации свободных жирных кислот с образованием мыла, вызывающего образование эмульсий, омыление, эмульгирование и увлечение нейтрального жира в осадок, выделяемый из масла. Эти недостатки вызывают снижение выхода целевого продукта и затрудняют решение поставленных задач. Поэтому концентрация растворов лимонной кислоты и метасиликата натрия выбраны максимальными и достаточными для равномерного распределения в объеме масла. Образованный таким образом силикатный гель гарантированно прочно связывает воду, имеет высокую активность для протекания на его поверхности хемосорбционных и сорбционных процессов и высокую плотность, необходимую для его осаждения в масле, имеющем высокую вязкость при 16-20°С.

Таким образом, на поверхности силикатного геля свободные жирные кислоты связываются хемосорбционно, а не взаимодействуют химически. Поэтому масло, увлекаемое гелевым осадком при его осаждении, незаэмульгировано и легко может быть выделено. Показатели этого масла не отличаются от показателей масла после стадии гелевой сорбции, что позволяет направить его не на повторную рафинацию, а на дальнейшую переработку.

Проведенными исследованиями было установлено, что при температурах ниже 20°С практически не происходит окисление масла. Поэтому температура при отбелке снижена до 20°С. Заявляемый способ поясняется примерами.

Пример 1. В условиях производства было взято на рафинацию 9850 кг подсолнечного масла, содержащего 0,70% фосфолипидов, 1,2% неомыляемых веществ, 0,2 нерастворимых в масле веществ, 0,2% влаги, с кислотным числом 3,26 мг КОН, перекисным числом 4,2 ¹/₂ О₂ ммоль/кг, анизидиновым числом 1,8 у.е. В масло, охлажденное до 16°С. было введено 0,12% 60%-ной лимонной кислоты и 112,5 л метасиликата натрия (рассчитано с учетом кислотного числа масла с избытком 30%), полученного растворением порошка 9-ти водного метасиликата натрия в воде в соотношении 1:1,2. После перемешивания с реагентом в течение 60 минут, отстаивания 9 часов, отделения масла от гелевого осадка, контрольной отбелки в течение 30 минут при 20°С отбельной землей в количестве 0,5% от массы масла, контрольного вымораживания в течение 9 часов с вводом 0,25% сорбента при температуре 6°С, подъемом температуры до 12°С непосредственно перед фильтрацией, масло было отдезодорированно в течение 60 минут при температуре 210°С и остаточном давлении 5 мм рт. ст. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Пример 2 и 3. Для примеров 2 и 3 были взяты масла, показатели которых приведены в таблице 2. Масла были отрафинированны аналогично описанному для примера 1, с учетом переменных условий опытов, приведенных в таблице 2.

Как следует из данных, приведенных в таблице 1, в промышленных условиях подтверждается достижение высоких технических результатов заявляемого способа низкотемпературной рафинации растительного масла, включающего стадии гелевой сорбции, контрольной отбелки, контрольного вымораживания и производство высококачественных растительных масел, отличающихся повышенной стойкостью при хранении за счет снижения содержания в них продуктов окисления и сохранения высокого содержания токоферолов в дезодорированном масле, высоким выходом целевого продукта, сокращением расхода вспомогательных материалов, например отбельных земель и сорбентов, утилизируемых отходов и топливо-энергетических ресурсов за счет проведения рафинации при низких температурах.

Таблица 1
№ п/п	Показатели	Исходное масло для примеров	Рафинированное масло для примеров
1	2	3	1	2	3
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Количество масла, т	9850	12473	11858	9508	12071	11590
2	Кислотное число, мг КОН	3,26	1,76	1,45	0,05	0,05	0,05
3	Массовая доля фосфолипидов, %	0,70	0,65	0,63	Отс.	Отс.	Отс.
4	Мас. доля неомыляемых веществ, %	1,20	1,20	1,13	0,71	0,70	0,73
5	Мас. доля нерастворимых веществ, %	0,20	0,13	0,10	Отс.	Отс.	Отс.
6	Мас. доля влаги, %	0,20	0,12	0,10	Отс.	Отс.	Отс.
7	Цветность, ед. йода	25	23	21	3	3	3
8	Перекисное число, 1/2	4,0	3,8	3.6	0,2	0,2	0,2
9	Анизидиновое число, у.е	1,8	1,8	1,8	2,0	2,0	1,9
10	Число тотокс, у.е	9,8	9,4	9,0	2,4	2,4	2,3
11	Содержание диеновых соединений, %	0,20	0,18	0,16	0,18	0,16	0,14
12	Содержание триеновых соединений, %	0,03	0,02	0,02	0.04	0,03	0.03
13	Индукционный период окисления (час 100°С, воздух				16,8	17,3	19,2
14	Содержание токоферолов, мг %	76	74	78	52,6	56,3	61,0
15	Содержание трансизомеров, %	0,41	0,40	0,38	0,40	0,38	0,36
16	Степень прозрачности, фем	51	48	48	3	3	3
17	Выход масла
	- после всех стадий низкотемпературной рафинации				96,68	97,5	97,89
	- после дезодорации				96,53	97,35	97,74

Таблица 2
№ п/п	Переменные условия в примерах для осуществления заявляемого способа	Значения условий для примеров
1	2	3
1	Температура масла при гелевой сорбции, °С	16	18	18
2	Количество лимонной кислоты, % от массы масла	0,12	0,10	0,08
3	Концентрация лимонной кислоты, %	60	50	40
4	Соотношение метасиликата натрия: вода	1:1,2	1:1,2	1:1,3
5	Избыток метасиликата натрия, %	30	20	25
6	Перемешивание при гелевой сорбции, мин	60	40	40
7	Продолжительность отстаивания при гелевой сорбции, час	9	7	6
8	Количество отбельной земли, % от массы масла	0,55	0,50	0,35
9	Количество сорбента при вымораживании, % от массы масла	0,30	0,25	0,25
10	Температура вымораживания, °С	6	7	7
11	Продолжительность вымораживания, час	9	8	6

Способ рафинации подсолнечного масла, включающий выведение фосфолипидов, свободных жирных кислот и воскоподобных веществ путем смешения нерафинированного масла с гидратирующим реагентом, экспозиции, обработки кислым реагентом и силикатом натрия, экспозиции и отделения растительного масла от осадка в поле центробежных или гравитационных сил, отличающийся тем, что выведение фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, свободных жирных кислот, красящих соединений и продуктов окисления производят на стадии гелевой сорбции с последующими контрольными стадиями отбелки и вымораживания, при этом гелевую сорбцию проводят при температуре 16-20°С, а гель создают путем равномерного распределения лимонной кислоты в количестве 0,06-0,12% от массы масла в виде 40-60%-ного водного раствора и последующего ввода раствора метасиликата натрия, полученного растворением порошка 9-водного метасиликата натрия в воде в соотношении 1:(1,2-1,3), в количестве, обеспечивающем выведение свободных жирных кислот, с избытком до 30%, перемешивают масло и введенные реагенты в течение 40-60 мин, отстаивают в течение 6-9 ч, отделяют масло от гелевого осадка, дополнительно выделяют масло из гелевого осадка при 18-30°С, затем масло после стадии гелевой сорбции и выделенное из гелевого осадка направляют на контрольную отбелку, которую проводят в течение 30 мин при температуре 18-20°С с вводом адсорбента с рН 2-5 в количестве 0,35-0,55% от массы масла и далее на контрольное вымораживание с вводом в масло 0,25-0,3% сорбента. 

---

Метасиликат натрия — неорганическое соединение, соль щелочного металла натрия и метакремниевой кислоты с формулой Na₂SiO₃, бесцветные или белые кристаллы, растворяется в холодной воде, образует кристаллогидрат.

• Метакремниевую кислоту получают действием сильных кислот на соли метакремниевой кислоты:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl.