СПОСОБ РАФИНАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА
VEGETABLE OIL REFINEMENT METHOD

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть использовано для очистки растительных масел и жиров.
Природные масла и жиры представляют собой сложную многокомпонентную систему, состоящую в основном из триацилглицеринов (триглицеридов) различного состава, строения и степени непредельности, из разнообразных сопутствующих веществ, молекулярно- и коллоиднорастворимых в глицеридах. Для повышения пищевого достоинства и технологических свойств масел и жиров их подвергают различной степени очистки - рафинации. Рафинация - это ряд важнейших технологических процессов обработки жиров (масел) с целью удаления из них примесей и тех сопутствующих веществ, которые снижают качество масла. Существуют различные способы очистки и рафинирования масла: физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование), химические (гидратация, щелочная рафинация и др.) и физико-химические (отбеливание, дезодорация и др.).
3
Известен способ рафинации растительных масел или жиров (см. RU 2145340 С1, С11В 3/00), предусматривающий выведение фосфолипидов, воскоподобных и красящих веществ. Выведение воскоподобных и красящих веществ проводят путем обработки масел или жиров при температуре 20-30°С 5,0-10,0%-ным водным раствором лимонной кислоты в количестве 0,5-1,0% к массе масла или жира, затем водным раствором силиката натрия плотностью 1,0-1,3 г/см в количестве 0,5-1,5% к массе масла или жира, обработки образовавшейся смеси масла или жира и осадка в постоянном магнитном поле с магнитной индукцией 0,7-1,2 Тл и отделении осадка. Отделение осадка осуществляют в слое толщиной 20-40 мм при скорости потока 4,0-6,0 мм/с либо в поле центробежных сил.
Недостатком данного способа является проведение процесса при жестких технологических условиях, а именно при повышенном температурном режиме и использовании энергоемкого магнитного поля. А это приводит к удорожанию готового продукта. Вместе с тем при получении рафинированного масла описанным способом образуются большие отходы и потери растительного масла. Кроме того, отработанный адсорбент отправляется в отвал.
Известен также способ щелочной рафинации растительного масла (см. RU 2258734 С1, 20.08.2005), предусматривающий гидратацию масла, обработку ортофосфорной кислотой, нейтрализацию масла щелочью, отделение соапстока, фильтрацию. В данном способе при гидратации растительное масло нагревают до температуры 60°С, а ортофосфорную кислоту используют в количестве 0,8 кг на 1 т растительного масла. Перед отделением соапстока в нейтрализованное масло, содержащее соапсток, добавляют 4%-ный раствор поликатионита FL 45 С в количестве 50 г на 1 т растительного масла при атмосферном давлении и перемешивании в течение 15-20 мин.
Недостатком данного способа является то, что обработку масла ортофосфорной кислотой и едким натром осуществляют при температуре 60°С, что требует значительных затрат энергии. При заявленных режимах большая часть восков растворяется в горячем масле и может быть выведена из него только на стадии вымораживания и фильтрации. При этом повышаются энергетические затраты процесса. Данный способ не позволяет полностью очистить масло от восков и качество рафинации масла остается низким, что влечет за собой ухудшение органолептических свойств конечного продукта.
3
3
Наиболее близким аналогом является способ рафинации растительного масла (см. RU 2224786 С2, С11В 3/00, С11В 3/02, С11В 3/16), включающий смешивание нерафинированного растительного масла с водным раствором гидратирующего агента, экспозицию смеси нерафинированного масла и водного раствора гидратирующего агента, обработку водным раствором щелочного агента и отделение рафинированного растительного масла от осадка в поле центробежных или гравитационных сил, экспозицию смеси нерафинированного растительного масла и водного раствора гидратирующего агента проводят в течение 0,5-2,0 часов, после экспозиции смесь последовательно обрабатывают водным раствором кислотного реагента и водным раствором силиката натрия плотностью 1,05-1,35 г/см и проводят экспозицию в течение 0,5-2,0 часов, а после обработки водным раствором щелочного агента осуществляют экспозицию в течение 0,5-2,0 часов, при этом смешивание нерафинированного растительного масла с водным раствором гидратирующего агента, экспозицию смеси нерафинированого растительного масла и водного раствора гидратирующего агента, обработку водным раствором кислотного агента и водным раствором силиката натрия, последующую экспозицию, обработку раствором щелочного агента, последующую экспозицию и отделение рафинированного растительного масла от осадка проводят при температуре 15-35°С. В качестве водного раствора гидратирующего агента используют раствор хлорида натрия концентрацией 1-10% в количестве, обеспечивающем соотношение массовая доля фосфолипидов в масле - реагент (1:1,0)-(1:2,5), или раствор лимонной кислоты и хлорида натрия концентрацией 1-10% при соотношении сухих лимонной кислоты и хлорида натрия (0,5:10)-(10:0,5) в количестве, обеспечивающем соотношение массовая доля фосфолипидов в масле - реагент (1:1,0)-(1:2,5). В качестве водного раствора кислотного реагента используют водный раствор фумаровой кислоты концентрацией 3-12% в количестве 0,5-2,0% к массе растительного масла, или водный раствор винной кислоты концентрацией 3-12% в количестве 0,5-2,0% к массе растительного масла, или водный раствор лимонной кислоты концентрацией 5-15% в количестве 0,5-2,0% к массе растительного масла или водный раствор янтарной кислоты концентрацией 5-15% в количестве 0,5-2,5% к массе растительного масла. В качестве водного раствора щелочного агента используют водный раствор гидроксида натрия концентрацией 40-100 г/л в количестве, обеспечивающем нейтрализацию свободных жирных кислот, с избытком 10-15% или водный раствор силиката натрия плотностью 1,05-1,35 г/см в количестве, обеспечивающем нейтрализацию свободных жирных кислот, с избытком 10-15%.
Недостатками наиболее близкого аналога являются низкая производительность и неудовлетворительное качество рафинированного масла. Низкая производительность предопределяет увеличение себестоимости конечного продукта. Объясняется это, в том числе, и большими затратами времени на экспозицию операций данного способа. Так, например, экспозицию смеси нерафинированного растительного масла и водного раствора гидратирующего агента проводят до 2-х часов. Кроме того, даже при длительной экспозиции операций рафинации растительного масла не может быть достигнута однородность смеси, что негативно влияет на качество проводимой конкретной операции способа. В итоге качество конечного продукта, то есть рафинированного масла, получается недостаточным.
Задачей изобретения является создание высокотехнологичного способа рафинации, который позволил бы повысить производительность получения рафинированного масла с улучшенными органолептическими свойствами, а также снизить себестоимость производства продукта. Улучшение органолептических свойств полученного рафинированного масла явилось следствием того, что, в данном случае, произошло улучшение физико-химических показателей рафинированного масла за счет повышения однородности смеси в конкретных операциях нового способа рафинации. Вместе с тем использование поликатионита FL 45 С позволило более полно отделить соапсток от масла, сократить отход масла в соапсток, а также исключить потери масла с промывными водами. Это объясняется также тем, что при использовании поликатионита FL 45 С мы исключаем водную промывку масла. Использование поликатионита FL 45 С после обработки масла кислотой и щелочью позволяет также не только более полно очистить масло от сопутствующих веществ, присущих самому маслу, но и уменьшить содержание солей, которые образуются при взаимодействии кислоты и раствора жидкого стекла или метасиликата натрия. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, являются снижение затрат времени на весь процесс рафинации растительного масла и повышение однородности смеси масла и реагентов в процессе нового способа рафинации.
Сущность изобретения состоит в том, что способ рафинации растительного масла, согласно изобретению, включает смешивание нерафинированного растительного масла с водным раствором гидратирующего агента - раствором поваренной соли концентрацией 11- 16% в количестве 0,5-0,8% от массы масла, а после смешивания производят перемешивание полученной смеси в течение 16-20 минут, затем обрабатывают раствором кислотного реагента концентрацией 21-25% в количестве 0,35-0,80% от веса масла и перемешивают в течение 16-25 минут, добавляют в полученную смесь водный раствор щелочного реагента - раствор жидкого натриевого стекла или раствор реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200 в количестве 50% необходимого расчетного, далее непрерывно перемешивают для образования геля кремниевой кислоты, затем определяют кислотное число масла и для нейтрализации свободных жирных кислот добавляют раствор жидкого натриевого стекла или раствор реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200 в количестве 50% необходимого расчетного, после нейтрализации и образования хлопьев соапстока в полученную смесь добавляют 5-6%-ный раствор поликатионита FL 45 С в количестве 60-70 г на 1 тонну растительного масла и перемешивают в течение 16-25 минут, затем осуществляют отстаивание масла, его фильтрацию и вымораживание, при этом обработку реагентами осуществляют при температуре 25-30°С.
Кроме того, техническая сущность изобретения состоит в том, что в качестве водного раствора кислотного реагента используют водный раствор 15% лимонной кислоты в количестве 0,5-0,6% к массе растительного масла.
Вместе с тем техническая сущность изобретения состоит в том, что в качестве водного раствора кислотного реагента используют водный раствор 10% фумаровой кислоты в количестве 0,8% - 0,9% к массе растительного масла.
Кроме того, техническая сущность изобретения состоит в том, что в качестве водного раствора кислотного реагента используют водный раствор винной кислоты в количестве 0,8-0,9% к массе растительного масла.
Также техническая сущность изобретения состоит в том, что в качестве водного раствора кислотного реагента используют водный раствор 10% янтарной кислоты в количестве 0,8-0,9% к массе растительного масла.
Новый способ рафинации растительного масла осуществляют следующим образом. Нерафинированное масло подают в гидрататор, в котором его, в зимнее время, подогревают паром, проходящим через змеевики до температуры 25-30°С. В летнее время производят прокачивание через пластинчатый теплообменник для охлаждения до температуры 25-30°С. Затем масло насосом передают в нейтрализатор.
Также в нейтрализатор при перемешивании подают водный раствор гидратирующего агента - раствор поваренной соли 11-16% концентрацией в количестве 0,5-0,8% от массы масла и перемешивают в течение 16-20 минут. Далее подают раствор кислотного реагента концентрацией 21- 25% в количестве 0,35-0,80% от веса масла, и перемешивают в течение 16-25 минут. Потом отбирают пробу масла для определения кислотного числа масла, подают водный раствор щелочного реагента - раствор жидкого натриевого стекла или раствор реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200 в количестве 50% необходимого расчетного. Далее непрерывно перемешивают для образования геля кремниевой кислоты. Обработку реагентами осуществляют при температуре 25-30°С. Затем определяют кислотное число масла. Далее, для нейтрализации свободных жирных кислот, добавляют необходимое количество водного раствора щелочного реагента - раствора жидкого натриевого стекла или раствора реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200. После образования хлопьев соапстока в масло, при включенной мешалке, добавляют 5-6%-ный раствор поликатионита FL 45 С в количестве 60-70 г на 1 тонну растительного масла. После перемешивания через 16-25 минут мешалку отключают и отстаивают масло. Соапсток после отстоя сливают в приемники, из которых его подают на последующую обработку. Нейтрализованное масло насосом подают на отбелку и далее на рамный фильтр-пресс для фильтрации, а затем осуществляют вымораживание. Очищенное масло направляют в емкость для хранения.
Необходимо подчеркнуть, что в данном способе рафинации растительного масла предусмотрена последовательная обработка масла раствором кислотного реагента, затем водным раствором щелочного реагента - раствором жидкого натриевого стекла или раствора реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200. Обработка масла вначале раствором кислотного реагента необходима для воздействия на связи фосфатидов и восков, разрушая их и освобождая воски, которые сорбируются на геле кремниевой кислоты. Гель образовывается в результате взаимодействия раствора кислотного реагента и водного раствора щелочного реагента - раствора жидкого натриевого стекла или раствора реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200. А поскольку процесс идет при низких температурах (25-30°С), то воски не растворяются в масле, а осаждаются на геле кремниевой кислоты. Поэтому на стадии вымораживания снимаются только остатки восков.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения.
Пример 1
Нерафинированное масло подают в гидрататор, где нагревают или охлаждают прокачкой через пластинчатый теплообменник до температуры 25°С. Далее передают в нейтрализатор. В нейтрализатор при перемешивании подают раствор повареной соли (NaCl) 15% концентрации в количестве 0,8% от веса масла, перемешивают в течение 16 минут, добавляют раствор лимонной кислоты концентрацией 15% в количестве 0,6% от веса масла, проводят перемешивание в течение 16-20 минут, отбирают пробу масла для определения кислотного числа, подают раствор реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200 в количестве 50% необходимого расчетного. Далее непрерывно перемешивают для образования геля кремниевой кислоты. Обработку реагентами осуществляют при температуре 25°С.
После определения кислотного числа масла добавляют необходимое количество раствора реагента для рафинации растительных масел SilicaGel RAF 200 (для нейтрализации свободных жирных кислот). После нейтрализации и образования хлопьев соапстока в смесь добавляют 6%-ный раствор поликатионита FL 45 С в количестве 70 г на 1 тонну растительного масла при включенной мешалке. После перемешивания в течение 20 минут мешалку отключают и отстаивают масло. Масло подают на фильтр-пресс, а затем для удаления восков подвергают вымораживанию. Полученное очищенное масло подают в емкость на хранение.
Пример 2
Нерафинированное масло подают в гидрататор, где нагревают или охлаждают прокачкой через пластинчатый теплообменник до температуры 27°С, далее передают в нейтрализатор. В нейтрализатор при перемешивании подают раствор поваренной соли (NaCl) концентрацией 11% в количестве 0,5% от веса масла, перемешивают в течение 16 минут, добавляют раствор фумаровой кислоты концентрацией 10% в количестве 0,8% от веса масла, проводят перемешивание в течение 17-18 минут, отбирают пробу масла для определения кислотного числа, подают раствор метасиликата натрия из расчета в кг реагент / масло 60:13000, далее непрерывно перемешивают для образования геля кремниевой кислоты. Обработку реагентами осуществляют при температуре 26°С.
После определения кислотного числа масла добавляют необходимое количество раствора метасиликата натрия (для нейтрализации свободных жирных кислот). После нейтрализации и образования хлопьев соапстока в смесь добавляют 5%-ный раствор поликатионита FL 45 С в количестве 60 г на 1 тонну растительного масла при включенной мешалке. После перемешивания в течение 20 минут мешалку отключают и отстаивают масло. Масло подают на фильтр-пресс, а затем для удаления восков подвергают вымораживанию. Полученное очищенное масло подают в емкость на хранение.
Продолжительность обработки растительного масла поликатионитом FL 45 С выбрана по следующим соображениям. При обработке масла менее 16 минут не происходит полного отделения соапстока от масла, а при увеличении времени обработки более 25 минут (максимальное время перемешивания) также будет происходить отделение соапстока от масла, но это экономически невыгодно, так как снижается производительность технологической линии, требуется увеличение емкости аппаратов.
Использование данного изобретения в народном хозяйстве страны позволит увеличить выпуск рафинированного масла и улучшить его органолептические свойства.