CC BY
22
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
International journal of theoretical and practical research
Scientific Journal
Year: 2022 Issue: 10 Volume: 2 Published: 31.10.2022
http://alferganus.uz
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
ISJIF 2022:5.962 QR-Article
Citation:
Medatov, R., Usmanov, B. (2022). Extraction of safflower oil and study of its chemical parameters on a scientific basis. SJ International journal of theoretical and practical research, 2 (10), 128-138.
Medatov, R., Usmanov, B. (2022). Extraction of safflower oil and study of its chemical parameters on a scientific basis.
Nazariy va amaliy tadqiqotlar xalqaro jurnali, 2 (10), 128138.
Doi:
https://dx. doi. org/10.5281/zenodo. 7243958
Medatov, Rustamjon
Senior teacher of the department " Food technology " Fergana Polytechnic Institute
Usmаnov, Botirjon
Candidate of Technical sciences, associate professor, head of department of «Food technology», Ferghana Polytechnic Institute UDC 663.52(075).577.150
EXTRACTION OF SAFFLOWER OIL AND STUDY OF ITS CHEMICAL PARAMETERS ON A SCIENTIFIC BASIS
Abstract. In the article, the qualitative indicators of extraction, safflower oil from the
bark provide data from the analysis of untreated seeds.
Keyword: Extraction, safflower oil, neutralization, fatty acids, triglyceride.
Медатов Рустамжон
Старший преподаватель Кафедра «Технология пищевых продуктов», Ферганский политехнический институт
Усманов Ботиржон
Кандидат технических наук, доцент, Заведующий кафедрой «Технология пищевых продуктов», Ферганский политехнический институт
ЭКСТРАКЦИЯ САФЛОРОВОГО МАСЛА И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА НАУЧНОЙ ОСНОВЕ
Аннотация: В статье качественные показатели экстракции, сафлоровое масло из коры приведены данные анализа необработанных семян.
Ключевые слова: Экстракция, сафлоровое масла, нейтрализация, жирных кислот, триглицерид.
128
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACT
RESEARCH
Medatov Rustamjon
Katta o'qituvchi, «Oziq-ovqat texnologiyasi» kafedrasi Farg'onapolitexnika instituti
Usmanov Botir
Texnika fanlari nomzodi, dotsent, «Oziq-ovqat texnologiyasi» kafedrasi mudiri, Farg'ona politexnika instituti
SAFROL YOG'INI OLISH VA UNING KIMYOVIY KO'RSATKICHLARINI
ILMIY ASOSDA O'RGANISH Annotatsiya: Maqoladapo'stlog'idan ekstraksiya, safrolyog'ining sifat ko'rsatkichlari ishlov berilmagan urug'larni tahlil qilish ma'lumotlarini beradi. Kalitso'zlar: Ekstraksiya, safrolyog'i, neytrallash, yog'kislotalari, triglitserid.
На масложировых предприятиях стран Центральной Азии в т.ч. Узбекистана традиционно рафинируют хлопковое масла, получаемые прессовым и экстракционным способами с использованием водного раствора КаОИ. При этом концентрация щелочи составляет 200-250 г/л с избытком более 150%. Такой высокий расход активной щелочи (КаОИ) обусловливает низкий выход и большие потери нейтрального масла в соапстоке. Конечно, для снижения цветности темного хлопкового масла использование КаОИ необходимо т.к. удаление госсипола из него возможно за счет применения высокоактивной и высококонцентрированной щелочи, способной образовать госсипола натрия [1].
Сафлоровое масла, получаемые как прессовым, так и экстракционным способами имеют светлые цвета и поэтому, для их рафинации т.е. нейтрализации можно использовать менее активные щелочи например силикат натрия. При этом концентрацию водного раствора силиката натрия достаточно поддерживать в пределах 100-150 г/л с избытком не более 50%.
Следовательно замена традиционной щелочи КаОИ на силикат натрия способствует повышению выхода нейтрализованного сафлорового масла за счет избирательного омыления свободных жирных кислот [2].
К сожалению, сегодня на практике все ещё используют КаОИ с высокой концентрацией и избытком щелочи из-за отсутствия научно-обоснованных режимов нейтрализации сафлорового масла силикатом натрия.
Учитывая это, нами проведены серии опытов по нейтрализации сафлорового масла с использованием силиката натрия. Эксперименты проводили в лабораторной установке, анализы сырья и нейтрализованного сафлорового масла осуществляли согласно методикам [3].
Нами изучено влияние избытка щелочи (силиката натрия) на выход получаемого нейтрализованного сафлорового масла при использовании щелочного
Введение
ISSN 2181-2357
Т. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
раствора с концентрацией 100 г/л. При этом опыты нейтрализации сафлоровых масел (прессового и экстракционного) осуществляли при вышеотмеченных режимах [4].
Обсуждения и результаты
Нейтрализацию масел осуществляли при оборотах мешалки равном 150 об/мин и при температуре 60°C.
В табл. 1. представлены результаты нейтрализации сафлоровых масел, полученных прессовым и экстракционным способами.
Из табл.1. видно, что замена традиционной для хлопко-масло-жировых предприятий щелочи NaOH на силикат натрия позволяет получать нейтрализованного сафлоровое масла с низкими кислотными числами (0,25-0,28 мг KOH) и цветностью (20-30 мг J2). Эти масла могут быть использованы для пищевых целей (экстракционное масло после его дезодорации).
Выход нейтрализованного сафлорового масла, отвечающего требованию стандарта является одним из основных показателей рафинационного производства
Таблица 1.
Сравнительные показатели исходного и нейтрализованного сафлорового масла водными растворами NaOH и силиката натрия
Вид масла Концентраци я щелочи, мг/л Избыто к щелочи, % Исходное сафлоровое масло Нейтрализованное сафлоровое масло
кислотно е число, мг KOH цвет , мг J2 кислотное число, мг KOH цвет, мг J2
с использованием NaOH (контроль)
Прессовое экстракционное 200 250 100 150 4,18 4,85 40 50 0,31 0,37 30 30
с использованием силиката натрия
Прессовое экстракционное 100 150 25 50 4,18 485 40 50 0,25 0,28 20 30
Как видно из рис. 1 использование водного раствора силиката натрия (кривая 1) вместо традиционного КаОИ (кривая 2) позволяет повысить выход нейтрализованного сафлорового масла. При этом с увеличением избытка расхода силиката натрия выход нейтрализованного сафлорового масла изменяется практически по прямолинейной зависимости, а КаОИ - по экспоненциальному закону. Это объясняется тем, что силикат натрия взаимодействует только со свободными жирными кислотами, а КаОИ - на ряду со свободными жирными кислотами дополнительно омыляет нейтральные триацилглицериды, что сильно снижает выход нейтрализованного сафлорового масла.
Результаты данных опытов проиллюстрированы на рис.1
130
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
ISO 200 Изб щелочи.
Рис.1. Изменение выхода нейтрализованного сафлорового масла в зависимости от избытка расхода силиката натрия (кривая 1)
и NaOH (кривая 2)
Таким образом анализируя сравнительные данные по нейтрализации сафлорового масла водными растворами силиката натрия и NaOH (контроль) мы можем сделать вывод о том, что для увеличения выхода нейтрализованного сафлорового масла и снижения общего жира в получаемых соапстоках целесообразно использовать силикат натрия, вместо традиционного NaOH.
Известно, что оба вида хлорофиллов хорошо растворяются в растительных, в частности сафлоровых маслах. Учитывая это, нами изучена их общее содержание в сафлоровых маслах полученных различными способами [5]. Полученные результаты представлены в табл.2.
Таблица 2.
Изменения содержания хлорофиллов в сафлоровом масле в
Исходные сырье для получения масла Содержание хлорофиллов в сафлоровом масле, мкг
до рафинации после рафинации
Обрушенные семена сафлора Необрушенные семена сафлора 850 1280 525 880
Как видно из данных табл.2 обрушивание семян сафлора способствует значительному снижению содержания хлорофиллов в получаемом сафлоровом масле. Причем, щелочная рафинация обеих масел не способствует их полному удалению из сафлоровых масел, что требует проведения дополнительных процессов, например, их адсорбционной отбелки с использованием эффективных адсорбентов.
Известно, что при обработки хлорофилла щелочью бесцветные вещества не образуются и поэтому, необходимо использовать другие методы доочистки сафлорового масла [6]. Присутствие хлорофиллов в сафлоровом масле нежелательно т.к. они могут играть роль фотосенсибилизатора при хранении масла
131
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
на свету. Хлорофиллы на свету являются стимуляторами окисления сафлорового масла.
С другой стороны в присутствии фенольных ингибиторов окисления хлорофиллы являются положительными синергистами, при освещении они также проявляют отрицательный синергизм. Поэтому, в сафлоровых маслах могут находится и некоторые продукты распада хлорофиллов [7].
Поэтому многокомпонентное экстракционное сафлоровое масло целесообразно подвергать комплексной рафинации, обеспечивающей максимальной удаление практических всех вредных и токсичных веществ (рис.1).
На основании данной схемы нами проведена комплексная рафинация экстракционного сафлорового масла с целью модернизации её отдельных процессов и аппаратов.
Экстракционное сафлоровое масло
Рафнннрованнос отбеленное сафлоровое масло Рис. 2. Схема комплексной рафинации экстракционного сафлорового масла
132
Известно, что структура и состав триацилглицеридов растительных масел обусловливают их биологическую и, в частности, пищевую ценность.
Сафлоровое масло - как новый вид растительного масла постепенно осваивается рынком Узбекистана и его выпуск организовывается переработкой семян, возделанных на богарных и орошаемых землях.
В литературе мало сведений о сафлоровом масле и практически отсутствует информация о стереовидовом составе его триацилглицеридов, что требует веских экспериментальных данных, подтверждающих их биологическую и питательную ценность [8].
Как видно, структуры и составы сафлоровых масел, получаемых из семян, возделанных на богарных и орошаемых землях полностью не изучена положениях ^п-1, Sn-2 иSn-3) глицеридов сафлоровых масел устанавливали методом [9]. При этом экспериментальные данные обрабатывались статистическими методом.
В табл. 3.6 представлены результаты анализов позиционного распределения ацилов основных пальмитиновой (С16:0), стеариновой (С18:0), олеиновой (С18:1) и линолевой (С18:2) кислот в триацилглицеридов сафлоровых масел, полученных из семян возделанных на богарном и орошаемом землях.
Из данных табл. 3. видно, что жирные кислоты сафлоровых масел, полученных из семян возделованных как на богарных, так и орошаемых землях неравномерно распределены между Sn-1, Sn-2 и Sn-3 положениями триглицеридных молекул. Так например, Sn-2 положение на 99,1^ 99,5% этерифицировано ненасыщенными жирными кислота: линолевой- 77,1^77,8% и олеиновой-21,7^22,0%, насыщенные жирные кислоты (пальмитиновая и стеариновая) практически незначительно малы, они в основном распределены между Sn-1и Sn-3 позициями. Причем, суммарное содержание насыщенных и ненасыщенных ацилов в крайних положениях ТАГ практически одинаково. При этом, для индивидуальных жирных кислот установлено неравномерное распределение между Sn-1иSn-3 положениями: С18:1 преобладает в обеих видах сафлорового масла в Sn-1, а С18:2 - в Sn-3 положении. В исследованных образцах сафлоровых масел незначительный избыток С16:0 найдены в Sn-1 положении.
Таблица 3.
Позиционное распределение ацилов жирных кислот в триглицеридах сафлоровых масел, полученных из семян возделованных на богарных и
орошаемых землях
Жирные кислоты в положении Содержание жирных кислот, % моль
С16:0 С18:0 С18:1 С18:2 И нас. £ ненас.
Масло, полученное из семян возделанных на богарных землях
Sn-1 11,2 4,3 26,1 58,4 15,5 84,5
Sn-2 0,4 0,1 21,7 77,8 0,5 99,5
Sn-3 9,4 6,8 19,1 64,7 16,2 83,8
ТАГ 7,1 3,7 22,2 67,0 10,8 89,2
133
I INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
Масло, полученное из семян возделованных на орошаемых землях
Sn-1 11,5 4,6 26,3 57,6 16,1 83,9
Sn-2 0,6 0,3 22,0 77,1 0,9 99,1
Sn-3 9,6 7,0 19,3 64,1 16,6 83,4
ТАГ 7,3 4,0 22,5 66,2 11,3 88,7
Примечание:
ТАГ- триацилглицериды;
£ и £ - сумма насыщенных и ненасыщенных ацилов в триглицеридных молекулах.
Следует отметить, что полученные данные о структуре ТАГ обеих образцов сафлоровых масел согласуются с известной теорией 1-, 2- и 3- статистического распределения ацилов в растительных триглицеридах [10].
В табл.4. представлены данные о позиционно-типовом составе триглицеридов исследуемых образцов сафлоровых масел.
Как видно из данных табл.4. исследуемые образцы сафлоровых масел характеризуются высоким содержанием триненасыщенных (и3=69,48^69,6% моль) и моно насыщенно - диненасыщенных триглицеридов (Би2=27,58^27,64% моль). При этом количество ди насыщенно-мононенасыщенных триглицеридов (Б2и=2,8^2,85% моль) относительно мало, а три насыщенных триглицеридов (Б3 = 0,02-0,03% моль) практически незначительно.
Таблица 4.
Содержание видов триглицеридов сафлорового масла
Виды триглицеридов
Содержание ТАГ, % моль
в масле, полученном из семян возделованных на богарных землях
в масле, полученном из семян возделованных на орошаемых землях
Три насыщенных (S3)
Ди насыщенно-
мононенасыщенных
(S2U)
Sn - SSU
Sn - SUS
Sn - USS
Мононасыщенно-
диненасыщеных
(SU2)
Sn - SUU
Sn - USU
Sn - UUS
Триненасыщенных
1M
0,02
2,80
0,07 2,64 0,09
27,58 13,12 0,41
14.05
69.6
0,03
2,85
0,09 2,69 0,07
27,64 13,18 0,44 14,02 69,48
134
Кроме того, среди насыщенно-ненасыщенных триглицеридов преобладают триглицериды с ненасыщенным ацилом во втором ^п-2) положении. Если учесть, что суммарное содержание насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в Sn-1и Sn-3 положениях ТАГ близки по значениям, то станет ясно одинаковое содержание триглицеридов в Sn=SSUи Sn=USS, а также в Sn=SUU и Sn=UUS. Нами рассчитаны стереовидовые составы основных видов триглицеридов исследуемых образцов сафлоровых масел, результаты которых представлены в табл.5.
135
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
Таблица 5.
Стереовидовой состав основных видов триглицеридов исследуемых
образцов сафлоровых масел
Вид триглицеридов Содержание, % моль
в масле, полученном из семян возделыванных на богарных землях в масле, полученном из семян возделыванных на орошаемых землях
изомеров £ изомеров изомеров £ изомеров
ЛЛЛ - 29,32 - 29,32
Sn-ЛЛО 8,51 8,48
Sn-ЛОЛ 8,05 29,62 8,03 29,54
Sn-ОЛЛ 13,06 13,03
Sn-ЛОО 2,34 2,31
Sn-ОЛО 3,80 3,78
Sn-ООЛ 3,59 9,73 3,56 9,56
ООО - -
Sn-ПЛЛ 5,71 5,69
Sn-ЛПЛ 0,17 1,05 0,15 1,03
Sn-ЛЛП 4,38 4,36
Sn-СЛЛ 2,27 10,26 2,26 10,2
Sn-ЛСЛ 0,05 0,04
Sn-ЛЛС 3,24 3,22
Sn-ОПО 0,01 0,02
Sn-ООП 0,52 5,56 0,50 5,52
Sn-ПОО 0,45 0,47
Sn-СОО 0,16 0,18
Sn-ООС 0,37 0,39
Sn-ОСО 0,01 0,98 0,02 0,99
Sn-ПОЛ 1,55 1,58
Sn-ЛОП 1,19 1,22
Sn-ОПЛ 0,07 0,08
Sn-ПЛО 1,64 0,54 1,66 0,59
Sn-ОЛП 1,94 1,96
Sn-ЛПО 0,06 0,07
Sn-СОЛ 0,61 0,63
Sn-ЛОС 0,86 6,45 0,88 6,57
Sn-ОСЛ 0,02 0,03
Sn-СЛО 0,64 0,66
Sn-ОЛС 1,41 1,43
Sn-ЛСО 0,01 3,55 0,02 3,65
Примечание: Ацилы: П-пальмитиновой, С-стеариновой, О-Олеиновой и Л-линолевой жирных кислот.
Видно, что в исследуемых образцах сафлоровых масел триненасыщенных триглицеридов преобладают глицериды с ацилами линолевой и олеиновой кислот: трилинолеин (Л3=29,26^29,32% моль), олеодилинолеин (Л2О=29,54^29,62% моль) и диолеоменолеин (ЛО2=9,65^9,73% моль). При этом содержание триолеина (0з=1,03^1,05% моль) находиться в пределах 1% моль. Причем, среди изомеров
136
ISSN 2181-2357
T. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
положения олеодилинолеина Sn-ОЛЛ содержится больше (13,03^13,06% моль), чем Sn-ЛЛО и Sn-ЛОЛ.
Как видно из мононенасыщенно-диненасыщенных триглицеридов в исследуемых образцах сафлоровых масел преобладают глицериды с ацилами пальмитиновой и линолевой кислот: пальмитодилинолеин (ПЛ2=10,2^10,26% моль) и пальмитолеолинолеин (Л ПОЛ= 6,45^6,57% моль), а содержание Sn-ПЛЛ составляет 5,69^5,71% моль.
Заключение
Полученные данные о стереовидовом составе триглицеридов исследуемых образцов сафлоровых масел позволяют научно-обоснованно показать их отличительные особенности от других видов растительных масел и создать рациональные технологии их переработки.
Список использованной литературы:
1. Медатов Р. Х. и др. Экспериментальные установки для исследования теплоотдачи при конвективном теплообмене //Universum: технические науки. -2019. - №. 11-2 (68). - С. 28-31.
2. Медатов Р. Х., Хасанов А. Х., Хасанов Х. Т. Влияние целлюлотических и протеолитических ферментов на процесс очистки хлопкового масла //Universum: технические науки. - 2022. - №. 4-7 (97). - С. 33-36.
3. Мамажанова И. Р., Медатов Р. Х. Преимущества местных адсорбентов при рафинации хлопкового масла //Universum: технические науки. - 2020. - №. 11-2 (80). - С. 78-81.
4. Усманов Б. С., Кодиров З. З. Влияние солнечных лучей на состав продуктов при хранении высококачественных растительных масел //Universum: технические науки. - 2021. - №. 2-2 (83). - С. 92-95.
5. Усманов Б. С., Кодиров З. З., Ибрагимов Л. А. Способы использования высокочастотных лучей при длительном хранении сырья для производства растительных масел //Universum: технические науки. - 2021. - №. 5-3 (86). - С. 9396.
6. Усманов Б. С., Медатов Р. Х., Мамажонова И. Р. Интенсификация теплообмена при течении HNO3 В трубах с кольцевыми турбулизаторами //Universum: технические науки. - 2019. - №. 10-2 (67). - С. 35-37.
7. Абдурахимов С. А., Усманов Б. С., Мамажанова И. Р. Зараженность семян хлопчатника афлатоксином В1 //Universum: технические науки. - 2020. - №. 6-2 (75). - С. 70-72.
8. Usmanov В., Umurzakova S. Investigation of the chemical composition and properties of low-grade phosphorites of tashkur //Innovative Technological Methodical Research Journal. - 2021. - Т. 2. - №. 12. - С. 100-105.
9. Усманов Б. С., Эргашев А. А. У. Исследование процесса разложения низкосортных фосфоритов при непольной норме серной кислоты //Interdisciplinary Conference of Young Scholars in Social Sciences. - 2021. - С. 297-300.
137
ISSN 2181-2357
Т. 2 №10. 2022
INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND PRACTICAL
RESEARCH _
SJIF 2022:5.962
10. Усманов Б. С., Юнусов О. К., Отакулова Х. Ш. Изучение влияние способа гидратации на цветность подсолнечного масла //Universum: технические науки. - 2020. - №. 11-2 (80). - С. 91-93.
138
