Особенности адсорбционной рафинации рапсовых масел диатомитовыми адсорбентами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный технологический университет

ОСОБЕННОСТИ АДСОРБЦИОННОЙ РАФИНАЦИИ РАПСОВЫХ МАСЕЛ ДИАТОМИТОВЫМИ АДСОРБЕНТАМИ

Стрыженок Альбина Анатольевна

м.н.с.

Герасименко Евгений Олегович

д.т.н., профессор

Краснодар, Россия

На сегодняшний день рапс, как масличная культура, является одной из востребованных на рынке. Рапсу отводится важная роль, как источнику пищевого растительного масла, так и сырью для получения ряда технических продуктов, в частности, производства метиловых и этиловых эфиров жирных кислот. [1] В Российской Федерации на федеральном уровне приняты ряд программ, направленных на увеличение производства рапса для обеспечения потребности населения в растительном масле.

Специфической особенностью рапсового масла является высокое содержание пигментов группы хлорофилла, которое в нерафинированных рапсовых маслах колеблется в пределах от 0,001 до 0,008%, что в 5-10 раз превышает содержание их в таких маслах, как подсолнечное и соевое, при этом цветное число составляет 80-100 мг йода. Суммарное содержание различных групп фосфолипидов в рапсовом масле превышает их содержание в других маслах, таких как подсолнечное и отличается групповым составом, что затрудняет их выведение при гидратации. В связи с этим степень выведения фосфолипидов из рапсового масла при водной гидратации как для низкоэруковых, так и для высокоэруковых сортов составляет не более 70%. И только при последующей обработке рапсового масла, подвергнутого гидратации, концентрированной фосфорной кислотой возможно полное выведение фосфолипидов. При этом цветное число рапсового масла, последовательно обработанного водой, концентрированной фосфорной кислотой и раствором щелочи, снижается только на 50-60%, что недостаточно для достижения требуемой степени выведения красящих веществ из очищенного масла. [1]

Адсорбционная рафинация (отбелка) является одной из главных стадий в технологическом процессе очистки масла, посредством которой за счет удаления или разрушения красящих веществ снижается цветное число масла. Помимо основного назначения адсорбционной очистки (удаления пигментов) при отбелке из масла удаляются фосфолипиды, соли жирных кислот (мыл) со щелочными и другим металлами, а также продукты окисления. Для эффективной адсорбционной очистки необходимо подбирать адсорбент в соответствии с составом сопутствующих ТАГ липидов и примесей. Окрашивающие вещества в жирах обладают определенной полярностью, поэтому для разных видов масел подбирают адсорбенты, отличающиеся избирательностью и активностью по отношению к пигментам и другим сопутствующим веществам, характерным для данного вида масла. В качестве адсорбентов при отбелке масел используют различные отбельные земли и активированные угли [2].

Бентонит - глинистая порода, используемая для изготовления адсорбентов для отбелки растительных масел. Структурообразующим компонентом бентонитов служит алюмосиликат монтмориллонит. Кислотно-активированный бентонит проявляет свойства твердой неорганической кислоты - гетерогенного катализатора реакций кислотного катализа, в том числе распада гидропероксидов с образованием вторичных продуктов окисления (спиртов, альдегидов, кетонов), сопряженных триенов и диенов [3]. Основные месторождения бентонитовых глин находятся в США, что обуславливает их высокую стоимость на Российском рынке.

Химический состав диатомитовых отбельных земель, производимых в РФ из диатомитов, добываемых на инзенском месторождении (Ульяновская область), аналогичен химическому составу бентонитовых отбельных земель (табл.1). Главной особенностью диатомитовых отбельных земель является наличие аморфной фазы кремнезема, состоящей из створок диатомей и сферических глобул опала. Такое строение, в основном, и определяет сорбционные свойства диатомита, так как из-за особой структуры створок сохраняются гидроксильные группы, даже после термической обработки при температуре 1000 ⁰С, которые принимают участие в реакциях хемосорбции[4]. Поэтому даже при меньшей удельной поверхности (таблица 2) диатомитовые отбельные земли имеют сопоставимую активность с бентонитовыми отбельными землями.

Физические характеристики отбельных земель были исследованы в условиях научно-технического центра «СМИТ» входящего в состав группы компаний Диамикс.

Таблица 1. Химический состав исследуемых отбельных земель

Таблица 2. Характеристика отбельных земель

Различия в структуре отбельных земель обусловлены природой их происхождения. Так бентонитовые отбельные земли представляют собой глинистые минералы (рис.1), а диатомитовые отбельные земли состоят из панцирей морских водорослей - диатомий (рис. 2).

Рисунок 1 - Бентонит (монтмориллонит)

Рисунок 2 - Диатомит

Диатомитовые отбельные земли в сравнении с бентонитовыми отбельными землями имеют схожий гранулометрический состав, который обуславливает такие технологические характеристики адсорбента как фильтруемость и маслоемкость. Данные приведены на рисунке 3 и 4.

Рисунок 3 - Гранулометрический состав диатомитовой отбельной земли

Рисунок 4 - Гранулометрический состав бентонитовой отбельной земли

С целью расширения области использования диатомитовых отбельных земель, хорошо зарекомендовавших себя при отбелке подсолнечных масел, были проведены лабораторные исследования эффективности адсорбционной очистки рапсовых масел.

Процесс отбеливания рапсового масла проводили в лабораторных условиях на ротационном испарителе фирмы IKA RV digital. В круглодонную колбу помещали 300 г масла, присоединяли ее к ротационному испарителю и при t= 90-100°С под вакуумом (Р= -0,095 МПа) осуществляли деаэрацию масла в течение 15 мин при перемешивании со скоростью 60 об/мин. Затем в колбу вносили расчетное количество отбельной земли в виде масляной суспензии. Процесс отбелки проводили на ротационном испарителе под вакуумом в течение 30 мин. По окончании процесса нагрев прекращали и, не отсоединяя от прибора, под вакуумом суспензию охлаждали до t= 40°С. После этого осуществляли отделение масла от отбельной земли фильтрацией через бумажный фильтр «синяя лента» под вакуумом. Дезодорацию отбеленного масла осуществляли на лабораторной установке с барботажем острого пара при температуре 235 ⁰С и остаточном давлении 15 mBar.

Цветность масла определяли на тинтометре Lovibond PFX995 по йодной шкале DIN 6162 и по шкале AOSC Tintometer (AOCS Cc 13b-45). Массовую долю пигмента хлорофилла а определяли спектрометрически на тинтометре Lovibond PFX995 по методике AOCS Cc 13d-55. Массовую долю фосфолипидов - определяли на экспресс-анализаторе АМДФ 1А (ТУ МЕРА 414311.003). адсорбционный рафинация рапс диатомит

Качественные показатели отбеленных масел исследовали с использованием оборудования центра коллективного пользования «Исследовательский центр пищевых и химических технологий».

В качестве объектов исследований использовались бентонитовые отбельные земли и диатомитовые отбельные земли, полученные на ООО «Диатомовый комбинат», г. Инза.

Адсорбционную активность отбельных земель и их смесей с активированным углем исследовали на образцах нейтрализованных рапсовых масел, полученных по различным технологиям, характеризующихся различным содержанием пигментов. Качественные показатели нейтрализованных рапсовых масел приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Качественные показатели нейтрализованных рапсовых масел