RU2055867C1 - Способ очистки рафинированных хлорофиллсодержащих растительных масел от пигментов, остатков щелочных мыл и фосфолипидов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для очистки рафинированных хлорофиллсодержащих растительных масел (рапсовое, соевое, кориандровое и т.п.) от пигментов, остаточных количеств щелочных мыл и фосфатидов. Сущность: способ очистки рафинированных хлорофиллсодержащих масел, включающий обработку мелкодисперсным адсорбентом с последующей фильтрацией, позволяет повысить качество очищаемых масел, упростить технологию приготовления и применения адсорбента, уменьшить потери масла с отработанным адсорбентом и снизить его расход за счет использования в качестве адсорбента порошка из природных опок и трепелов, которые предварительно активируются прокаливание при 250 - 350^oС в течение 0,5 - 1,0 ч; количество адсорбента по отношению к массе очищаемого масла составляет 0,5 - 4,0%. 1 табл.

Description

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для адсорбционной очистки (отбеливания) рафинированных хлорофиллсодержащих масел (в том числе, рапсового, соевого и других) от пигментов (хлорофиллов, каротиноидов), остаточных количеств щелочных мыл и негидратируемых фосфолипидов перед окончательными стадиями переработки гидрогенизацией и/или дезодорацией.

Известно, что в сыром рапсовом масле содержится значительное количество пигментов группы хлорофилла (40-80·10^-4%) и группы каротиноидов (25-70·10^-4% ), в связи с чем нерафинированное рапсовое масло имеет специфическую темную окраску с зеленым оттенком [1] В других маслах, например соевом, также присутствуют хлорофиллы, но в меньших количествах 1-5·10^-4% Предварительные стадии очистки таких масел гидратация и щелочная рафинация как правило, очень незначительно влияют на выведение пигментов [2] в результате чего цветность рафинированного рапсового масла колеблется в пределах 45-80 мг I₂, а сoевого 25-70 мг I₂ по йодной шкале. Хлорофиллы при этом удаляются не более чем на 25-30% в то время как их содержание в количествах даже менее 1,0 мг/кг может отрицательное сказываться на качестве дезодорированного масла, придавая ему зеленоватый оттенок, или на качестве пищевого саломаса, придавая ему за счет продуктов распада хлорофиллов оттенки от серого до розового.

Помимо этого, в рассматриваемых растительных маслах после гидратации и рафинации остается до 0,25% негидратируемых фосфолипидов, а также некоторое количество натриевых мыл, не полностью удаленных при промывке.

Эти остатки неблагоприятно сказываются как на качестве дезодорированной продукции (в плане органолептических свойств вкус, запах), так и на технологичности проведения окончательных стадий переработки, затрудняя процессы гидрогенизации и/или дезодорации. Поэтому хлорофиллсодержащие масла в общепринятой мировой и отечественной практике необходимо подвергать очистке от вышеуказанных примесей.

Известен способ очистки рапсового масла от пигментов, остатков фосфолипидного комплекса и щелочных мыл путем обработки при 100 120^оС в течение 0,3 0,5 ч мелкодисперсными активированными бентонитовыми глинами (асканитами) при загрузке адсорбента (асканита) в количестве 4-5% к массе масла с последующей фильтрацией [3] Этот способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и принимается нами за прототип.

Недостатками известного способа являются следующие: относительная сложность (и соответствующая стоимость) приготовления адсорбента природные бентонитовые глины (асканиты) нуждаются в активации путем обработки в определенных условиях серной кислотой, с последующей промывкой и сушкой; относительно большие необходимые загрузки адсорбента, требующиеся для достаточного уровня выведения пигментов, фосфолипидов и мыл (до 5%); отрицательное воздействие кислотноактивированного асканита на жировое сырье в плане возможного повышения свободной кислотности, содержания изомеров жирных кислот с сопряженными двойными связями и т.п. что безусловно сказывается на качестве и стабильности конечной продукции; относительно высокая маслоемкость активированных бентонитовых глин (до 70%), что приводит, особенно при максимальных загрузках адсорбента по отношению к маслу, к увеличению потерь сырья вместе с отработанным адсорбентом.

Задачей изобретения является: повышение качества пищевых растительных масел, подвергаемых очистке от хлорофиллов, других пигментов, остатков фосфолипидов и мыл, а также конечных продуктов их переработки за счет устранения нежелательного каталитического воздействия кислотноактивированных отбеливающих бентонитовых глин (типа асканитов); уменьшение потерь масличного сырья за счет снижения маслоемкости адсорбента и уменьшения его необходимого количества; упрощение технологии приготовления адсорбента, а следовательно, удешевление процесса очистки хлорофиллсодержащих масел.

Сущность данного способа очистки рафинированных хлорофиллсодержащих масел (в том числе и рапсового) от пигментов, остатков щелочных мыл и фосфолипидов заключается в обработке исходного рафинированного масличного сырья при 90-120^оС и остаточном давлении от 0,7 до 13 кПа в течение 0,2-0,5 ч мелкодисперсным адсорбентом, в качестве которого берут порошок из природных опок и трепелов, предварительно активированных прокаливанием при 250-350^оС в течение 0,5-1,0 ч, а количество адсорбента по отношению к массе масла составляет от 0,5 до 4%
Изобретение является новым, так как отличается от прототипа и других известных технических решений типов и способом активации адсорбента (термически активированные прокалкой природные опоки и трепела, измельченные в порошок), который ранее не использовался в этих целях, выбранными концентрациями адсорбента в очищаемом растительном сырье, оптимальными для достижения желаемого результата.

Существенные отличительные признаки изобретения: тип адсорбента, условия его приготовления (температура, время прокалки), количество адсорбента в очищаемом масле, не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод об изобретательском уровне данного способа.

Промышленная применимость способа очевидна: способ осуществляется на технологическом оборудовании для периодического или непрерывного отбеливания масел и жиров, технология применения адсорбента не отличается от технологии применения ранее используемых адсорбентов например, асканитов; оборудование для приготовления адсорбента традиционное, состоящее из вращающейся барабанной печи и вибромельницы или аналогичное. При этом, по сравнению с прототипом, в котором используются бентонитовые глины, активированные дополнительно химическим способом путем обработки серной кислотой, из заявляемого способа исключается кислотостойкое оборудование для приемки, хранения, применения серной кислоты и оборудование для последующей отмывки глины от ее остатков, что существенно удешевляет технологию производства адсорбента.

Гранулометрический состав предлагаемого адсорбента выбирается исходя из оптимума между стремлением максимально повысить адсорбционные свойства адсорбента за счет уменьшения размера частиц (размельчения) и требованием к хорошей фильтруемости адсорбента от масла, которая падает при излишнем размельчении. Исходя из многолетней промышленной практики применения адсорбентов в масложировой промышленности (отечественной и зарубежной), гранулометрический состав предлагаемого адсорбента выбран нами аналогичным ранее применявшимся активированным бентонивым глинам, и характеризуется остатком на сите с размером ячейки 0,08 мм 10 20% Таким образом, можно утверждать, что наблюдаемое повышение адсорбционной активности предлагаемого адсорбента (термоактивированных опок и трепелов) по сравнению с известными (асканитами бентонитами), является следствием используемых методов активации, а не изменением дисперсности адсорбентов.

Предлагаемый в данном способе адсорбент представляет собой природный глинистый материал, состоящий из опок и трепелов, который перед использованием для очистки растительных масел и жиров подвергается измельчению, сушке и термической обработке. Опоки и трепела породы, богатые аморфным кремнеземом (80 97%), который и является полезной составляющей в плане адсорбции, имеют достаточно развитую поверхность и пористость. Тем не менее, в естественном состоянии опоки и трепела малоактивны с точки зрения удаления из растительных масел пигментов (в особенности хлорофиллов), фосфолипидов и мыл, так как поры адсорбента заполнены водой и различными аморфными примесями. Их активация по предлагаемому способу заключается (помимо размельчения) в термической обработке сушке и прокаливании в определенных условиях для удаления адсорбционной воды и амфотерных примесей с целью увеличения пористости, активной поверхности и, следовательно, адсорбционной активности в отношении упомянутых примесей масел и жиров. В отличие от асканитов бентонитовых глин типа монтмориллонита, активация которых требует выщелачивания исходного алюмосиликата крепкой минеральной кислотой (чаще всего серной) с образованием на поверхности активных центров в виде положительно заряженных участков (кислотного типа), активация опок и трепелов по предлагаемому способу не приводит к протонированию поверхности, и, следовательно, предлагаемый адсорбент не является катализатором кислотного типа, ускоряющим нежелательные сопутствующие адсорбционной очистке процессы: гидролиз жира, изомеризацию с образованием сопряженных двойных связей и пр.

П р и м е р 1. Исходный продукт для приготовления адсорбента природные опоки и трепела, представляющие подсушенную дробленую комовую глину, крупностью комков не более 50 мм и влажностью 19% подвергают термической обработке: сушке, совмещенной с термоактивацией, в сушильном барабане при 300^оС внутри печи в течение 0,8 ч. После термообработки продукт с остаточной влажностью 2,95% измельчается на вибромельнице с контрольным просеиванием по классу 0,1 мм. Готовый продукт характеризуется по гранулометрическому составу остатком на сите 0,08 мм 20% а на сите 0,1 мм не более 5% Далее рафинированное рапсовое масло, содержащее хлорофиллов 23,7 мг/кг, с кислотным числом 0,2 мг КОН/г и цветностью 70 мг I₂ по йодной шкале, остаточным содержанием мыла 0,012% и фосфатидов 0,150% в пересчете на стеароолеолецитин, содержанием сопряженных диенов-триенов 1,8% подвергают обработке 4% ранее приготовленного адсорбента при 95^оС, остаточном давлении 6 кПа в течение 0,5 ч, затем адсорбент отфильтровывают. Полученное рапсовое масло характеризуется следующими показателями: К.Ч.0,13 мг КОН/г; мыло отсутствие; содержание фосфолипидов в пересчете на стеароолеолецитин 0,05% содержание сопряженных диенов-триенов 1,75% цветность по йоду 10 мг I₂; хлорофиллы отсутствуют. Маслоемкость адсорбента составила 50%
Таким образом, помимо удаления хлорофиллов, остатков мыл и фосфолипидов (до требуемого по ГОСТу уровня), наблюдается также некоторое снижение кислотного числа рафинированного рапсового масла, что также положительно влияет на качество продукции.

П р и м е р 2. Адсорбент по описанию примера 1. Рафинированное рапсовое масло с К. Ч.0,2 мг КОН/г; цветность 60 мг I₂; содержанием хлорофиллом 18 мг/кг; сопряженных диенов 1,85% остаточным содержанием фосфора и щелочных мыл 0,10 и 0,010% соответственно, подвергают адсорбционной очистке в условиях примера 1, за исключением загрузки адсорбента, которая составила 2% к массе масла. Масло, после завершения очистки, фильтруют. Маслоемкость адсорбента составила 51% Отбеленное рафинированное рапсовое масло характеризуется следующими показателями: К.Ч.0,18 мг КОН/г; содержание сопряженных диенов 1,65% цветность 30 мг I₂; содержание фосфолипидов 0,05% остаточное содержание хлорофиллов 6,5 мг/кг; мыло отсутствует. Такое масло полностью отвечает требованиям ГОСта на рафинированное недезодорированное рапсовое масло, предназначенное непосредственно для употребления в пищу.

П р и м е р 3. Адсорбент по описанию примера 1. Рапсовое масло перед щелочной нейтрализацией подвергают обработке концентрированной фосфорной кислотой в количестве 0,1% к массе масла при интенсивном перемешивании в течение 0,3 ч и 70^оС. Далее осуществляют щелочную нейтрализацию масла. Образец рафинированного рапсового масла характеризуется показателями: К.Ч.0,18 мг КОН/г; цветность 40 мг I₂; содержание мыла 0,01% содержание хлорофиллов 11 мг/кг; содержание сопряженных диенов (триенов) 1,65% содержание фосфатидов 0,08% Масло подвергают адсорбционной очитке в условиях примера 1, за исключением загрузки адсорбента, которая составляет 1% к массе масла; масло отфильтровывают. Маслоемкость адсорбента составила 48% Отбеленное рафинированное рапсовое масло характеризуется следующими показателями: К.Ч.0,18 мг КОН/г; цветность 15 мг I₂; мыло и хлорофиллы отсутствуют; содержание фосфолипидов 0,04% содержание сопряженных диенов (триенов) 1,60%
П р и м е р 4. Адсорбент по описанию примера 1. Рапсовое масло перед щелочной рафинацией подвергают обработке концентрированной серной кислотой, взятой в количестве 1% к массе масла, в течение 0,3 ч при 25^оС при перемешивании; далее подвергают щелочной нейтрализации, отделяют соапсток, промывают и высушивают. Рафинированное рапсовое масло характеризуется показателями: К. Ч.0,18 мг КОН/г; мыла 0,006% хлорофиллов 2,5 мг/кг; цветность 15 мг I₂; содержание сопряженных диенов (триенов) 1,85% остаточное содержание фосфолипидов 0,05% Масло подвергают адсорбционной очистке в условиях примера 1, за исключением загрузка адсорбента, которая составляет 0,5% к массе масла. Полученное отбеленное рапсовое масло характеризуется показателями: К. Ч.0,18 мг КОН/г; мыло, хлорофиллы, фосфатиды отсутствуют; цветность 5 мг I₂; содержание сопряженных диенов (триенов) 1,82% Маслоемкость адсорбента составила 49%
Таким образом, адсорбционная очистка рафинированного рапсового масла по заявляемому способу позволяет повысить качественные показатели пищевых продуктов за счет удаления до необходимого уровня таких сопутствующих веществ и примесей, как пигменты (в том числе, хлорофиллы), фосфолипиды и щелочные мыла; в ряде случаев уменьшить кислотность рафинированного отбеленного масла; при этом не наблюдается увеличения содержания в маслах сопряженных изомеров диеновых и триеновых жирных кислот в глицеридах, отрицательно влияющих на стабильность окончательных продуктов переработки и организм человека.

Загрузка адсорбента в заявляемых пределах выбирается исходя из качественных показателей исходного рафинированного сырья (содержание примесей, применяемые известные способы рафинации) и в зависимости от желаемого результата, т. е. требований к конечной продукции (соответственно ГОСТу, получение продукции высшего качества, необходимость полного удаления примесей и т.п.).

П р и м е р 5 (сравнительный). Рафинированное рапсовое масло с показателями по описанию примера 1 подвергают адсорбционной очистке по известному способу, описанному в прототипе: обрабатывают при 100^оС, остаточном давлении 6 кПа в течение 0,5 ч 5% адсорбента, который затем отфильтровывают. В качестве адсорбента используют асканит, т.е кислотноактивированную бентонитовую глину. Полученное масло характеризуется показателями: К.Ч.0,25 мг КОН/г; цветность 20 мг I₂; остаточное содержание хлорофиллов 4,5 мг/кг; мыла 0,003% сопряженных диенов-триенов 2,2% Маслоемкость адсорбента составила 65%
Таким образом, при очистке рафинированного рапсового масла по известному способу [2] наблюдается некоторое повышение К.Ч. и содержания сопряженных двойных связей в ацилах глицеридов масла, в среднем на 20-25% что объясняется самой природой кислотноактивированной отбеливающей глины (асканита), содержащей на поверхности значительное количество активных центров кислотного типа, катализирующих реакции гидролиза и изомеризации. Кроме того, степень выведения хлоро- филлов и мыл по известному способу оказалась меньше, чем по предлагаемому; а потери масла вместе с отработанной глиной (маслоемкость) больше.

П р и м е р 6 (ограничительный). Адсорбент и рафинированное рапсовое масло по описанию примера 1. Загрузка адсорбента по отношению к маслу, подвергаемому очистке в условиях примера 1, составляет 5% Полученное отбеленное рапсовое масло характеризовалось показателями: К.Ч.0,13 мг КОН/г; мыло и хлорофиллы отсутствие; цветность 10 мг I₂; содержание сопряженных диенов или триенов 1,76% остаточное содержание фосфолипидов 0,05% Маслоемкость адсорбента составила 50%
Таким образом, увеличение загрузки адсорбента свыше 4% не приводит к улучшению показателей качества отбеленного масла; при этом отходы масла вместе с отработанным адсорбентом возрастают.

П р и м е р 7 (сравнительный). Адсорбент по описанию примера 1; рафинированное рапсовое масло по описанию примера 4. Масло подвергают очистке в условиях примера 4, за исключением загрузки адсорбента по отношению к маслу, которая составляет 0,4% Полученное отбеленное рафинированное рапсовое масло характеризуется показателями: К.Ч.0,18 мг КОН/г; цветность 10 мг I₂; остаточное содержание мыла 0,004% фосфатидов 0,03% хлорофиллов 1,2 мг/кг; содержание сопряженных диенов 1,80% Маслоемкость адсорбента составила 49%
Таким образом, снижение загрузки адсорбента по отношению к маслу ниже 0,5% в случае очистки тщательно рафинированного (с использованием кислотной обработки) рапсового масла приводит к некоторому снижению степени удаления остаточного количества мыла, фосфолипидов и хлорофиллов.

П р и м е р 8-13 (примеры 8 и 9 предлагаемый способ, примеры 10-13 сравнительные). Адсорбент готовили по описанию примера 1, изменяя условия активации: время прокалки и температуру в сушильном барабане. Далее, рафинированное рапсовое масло из описания примера 1 подвергали адсорбционной очистке в условиях примера 1 (загрузка адсорбента к массе масла 4%). Результаты очистки масла приведены в таблице.

Из приведенных в таблице результатов очистки рапсового масла следует, что оптимальными условиями активации адсорбента являются температура от 250 до 350^оС и время обработки от 0,5 до 1,0 ч (примеры 8 и 9). Увеличение температуры термоактивации свыше 350^оС приводит к некоторому снижению адсорбционной способности, по-видимому, вследствие перехода части аморфного кремнезема (являющегося полезной активной составляющей адсорбента) кристаллическую, неактивную форму, который и наблюдается при температуре от 350-400^оС и выше (пример 10).

Снижение температуры и времени термообработки (примеры 11 и 12 соответственно) приводят к недостаточной активации адсорбента и к ухудшению степени выведения хлорофиллов, остатков фосфолипидов и мыл; увеличение времени термообработки свыше 1,0 часа (пример 13) не приводит к улучшению адсорбционных свойств адсорбента, и потому нецелесообразно.

Данным способом можно проводить очистку, помимо рассмотренного в примерах рафинированного рапсового масла, и других рафинированных растительных масел, содержащих пигменты группы хлорофиллов, например, соевое, кориандровое и т.д.

Таким образом, при использовании данного способа достигается: повышение качества перерабатываемого растительного хлорофиллсодержащего сырья за счет устранения нежелательного воздействия кислотноактивированных отбеливающих глин типа асканитов; упрощение технологии приготовления адсорбента за счет исключения кислотной обработки и, следовательно, удешевление его применения для адсорбционной очистки масел и жиров; уменьшение потерь и отходов масел за счет снижения маслоемкости адсорбента и некоторого снижения его количества, необходимого для достижения требуемых результатов очистки.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ РАФИНИРОВАННЫХ ХЛОРОФИЛЛСОДЕРЖАЩИХ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ ОТ ПИГМЕНТОВ, ОСТАТКОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЫЛ И ФОСФОЛИПИДОВ, включающий обработку мелкодисперсным адсорбентом при температуре 90 - 120^oС и остаточном давлении 0,7 - 13 кПа в течение 0,2 - 0,5 ч и последующее отделение адсорбента фильтрованием, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют предварительно прокаленный при 250 - 350^oС в течение 0,5 - 1,0 ч порошок из природных опок и трепелов, а количество адсорбента составляет 0,5 - 4,0% к массе масла.

Images