Научная статья на тему 'Физико-механические свойства растительных масел'

Физико-механические свойства растительных масел Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
6790
443
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Харченко Галина Михайловна

Приводятся физико-механические свойства следующих растительных масел: абрикосового, арахисового, букового, горчичного, какао, касторового, кедрового, кокосового, конопляного, кориандрового, кукурузного, кунжутного, льняного, макового, миндального, облепихового, оливкового, орехового, пальмового, подсолнечного, рапсового, рыжикового, соевого, сурепного, хлопкового. Дается характеристика наиболее распространенных масел, а также подробная характеристика соевого масла и экспериментальные данные о влиянии температуры на плотность.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHYSICAL AND MECHANIC PROPERTIES OF VEGETABLE OILS

Physical and mechanic properties of the following vegetable oils are described: apricot oil, peanut oil, beech-nut oil, mustard oil, cocoa oil, castor oil, cedar oil, coconut oil, hempseed oil, coriander oil, corn oil, gingili oil, linseed-oil, poppy-seed oil, almond oil, sea-buckthorn oil, olive oil, nut oil, palm-oil, sunflower oil, rapeseed oil, cameline oil, soybean oil, coleseed oil, cottonseed oil; features of the most common oils are presented. Detailed features of soybean soil are presented as well as experimental data about temperature's effect on density.

Текст научной работы на тему «Физико-механические свойства растительных масел»

Библиографический список

1. Коростелев С.А. Снижение НДС резинового элемента РМШ гусеничного движителя путем выбора рациональной формы / С.А. Коростелев // Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов: сб. ст. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. С. 30-37.

2. Лавендел Э.Э. Расчеты резинотехнических изделий: монография / Э.Э. Лавендел. М.: Машиностроение, 1976. 232 с.

3. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред / Дж. Мейз. М.: Мир, 1974.

4. Уорд И. Механические свойства твердых полимеров / И. Уорд. М.: Химия, 1975.

5. Коростелев С.А. Определение угловой жесткости РМШ гусеничного движителя комбинированного типа / С.А. Коростелев, Д.Ю. Каширский // Вестник КГТУ. Вып. 39. Серия транспорт. 2005. С. 217-222.

6. Сегерлинд Л. Применение метода

конечных элементов: монография /

Л. Сегерлинд. М.: Мир, 1979.

7. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: монография / Р. Галлагер. М.: Мир, 1984.

+ + +

УДК 633.34.664.0:636.084 Г.М. Харченко

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

На масложировых предприятиях страны вырабатывают широкий ассортимент растительных масел из отечественного и импортного сырья: подсолнечное, хлопковое, соевое, горчичное, кукурузное, кокосовое, кунжутное, оливковое, рапсовое, арахисовое, косточковое, льняное, касторовое и др.

В зависимости от способа очистки выпускают следующие виды растительного масла для розничной торговой сети и сети общественного питания: нерафинированное, подвергнутое только механической очистке; гидратированное, подвергнутое механической очистке и гидратации; рафинированное недезодорированное, подвергнутое механической очистке, гидратации и нейтрализации; рафинированное дезодорированное.

Растительные масла на 94-96% состоят из смесей триглицеридов высших жирных кислот. Оставшуюся часть составляют вещества, близкие к жирам (например, фосфолипиды, стерины, витамины), свободные жирные кислоты и др. компоненты. Плотность растительных масел 870980 кг/м3, а приведенных в таблице 2 -910-962 кг/м3; большинство из масел растворимы в бензине, бензоле, дихлорэтане, сероуглероде, ацетоне, диэтиловом эфире4; ограниченно растворяются в этаноле и метаноле, не растворяются в воде. Свойства растительных масел определяются, главным образом, составом и со-

держанием жирных кислот, образующих триглицериды. Обычно это насыщенные и ненасыщенные одноосновные жирные кислоты с неразветвленной углеродной цепью и четным числом атомов углерода (преимущественно С16 и С18). В подавляющем большинстве растительные масла содержат смеси глицеридов различных кислот, в некоторых присутствуют и глицериды одной кислоты. Кроме того, в растительных маслах обнаружены в небольших количествах глицериды жирных кислот с нечетным числом атомов углерода.

В зависимости от состава триглицеридов растительные масла могут быть жидкими (подсолнечное, хлопковое, соевое, рапсовое, кукурузное, льняное и др.) и твердыми (кокосовое, пальмовое, пальмоядровое и др.). У жидких масел, содержащих в основном непредельные кислоты, температура застывания ниже 0°С, у твердых - достигает 40°С. При контакте с О2 воздуха или при нагревании до 250-300°С многие растительные масла подвергаются окислительной полимеризации («высыхают»), образуя пленки.

При анализе состава растительных масел количество высших жирных кислот, образующихся при омылении, характеризуют числом омыления, степень ненасы-щенности - йодным и родановым числами. Компоненты растительных масел, отличные от триглицеридов, подразделяют на омы-

ляемые и неомыляемые. К первым относят свободные жирные кислоты (содержание 1-2%), фосфолипиды (0,5-4%), стери-ны (0,3-1,3%), воски и воскообразные вещества (0,002-0,4%), пигменты (не более 0,16%), ко вторым - белки (0,1-1,5%), витамины (до 0,5%), углеводороды и др. Свободные жирные кислоты могут содержаться в растительном сырье (семена недозревших растений или семена, самосо-зревающиеся при хранении во влажном состоянии) или образовываться в процессе выделения масла в результате частичного гидролиза триглицеридов (высшие жирные кислоты) и их окисления под действием света и при длительном хранении (низкомолекулярные жирные кислоты - масляная, каприновая, капроновая, каприловая, ацетоуксусная, уксусная). Суммарное содержание свободных кислот (в %) по массе в растительных маслах определяет их кислотность и характеризуется кислотным числом. Наличие свободных низкомолекулярных жирных кислот, растворимых в воде и испаряющихся при нагревании, характеризуется числом Рейхарта-Мейсля; наличие кислот, не растворяющихся в воде, но способных испаряться при нагревании, -числом Поленске. Оба этих числа определяются количеством мл 0,1 н. раствора КОН, расходуемого на нейтрализацию 5 г растительных масел в определенных условиях. Содержание нерастворимых кислот и неомыляемых компонентов характеризуется числом Генера (содержание их в % в 100 г растительного масла). Значения этих показателей приведены в таблице 1 [5].

Подсолнечное масло получают из семян подсолнечника методами прессования и экстрагирования. Производство этого масла в нашей стране составляет около 70% выпуска всех растительных масел; в его состав входят незаменимые жирные кислоты, каротины, витамин Е.

Нерафинированное масло имеет выраженный вкус и запах поджаренных подсолнечных семян, светло-желтый цвет, допускается небольшой осадок. По качеству его делят на три сорта — высший, 1-й и 2-й. Масло высшего и 1-го сортов должно быть прозрачным, допускаются лишь отдельные мельчайшие частицы воскоподобных веществ («сетка»), в масле 2го сорта может быть легкое помутнение. Кислотное число (в мг КОН, не более) нерафинированного масла высшего сорта - 1,5, масла 1-го сорта - 2,25, масла 2-го сорта - 6.

Гидратированное масло вырабатывают высшего, 1-го и 2-го сортов. В отличие от нерафинированного такое масло не имеет осадка; во 2-м сорте допускается легкое помутнение.

Рафинированное масло выпускают не-дезодорированным и дезодорированным. Дезодорированное масло по вкусу и запаху является обезличенным, недезодо-рированное имеет слегка выраженные вкус и запах подсолнечных семян, масло прозрачное, не содержит отстоя, кислотное число — не более 0,4. Для поставки в торговую сеть и на предприятия общественного питания предназначается рафинированное дезодорированное подсолнечное масло [1].

Хлопковое масло получают из семян хлопчатника прессовым и экстракционным способами. Выработка хлопкового масла составляет более 20% общего объема производства растительных масел в нашей стране. Особенностью хлопковых семян является содержание в них специфичного пигмента (госсипола), который придает маслу интенсивный коричневый и бурый цвет. Госсипол обладает ядовитыми свойствами, поэтому в пищу хлопковое масло используют только после рафинации.

Рафинированное хлопковое масло подразделяют на рафинированное недезодо-рированное и рафинированное дезодорированное. Рафинированное дезодорированное хлопковое масло подразделяют на высший и 1-й сорта, а рафинированное недезодорированное — на высший, 1-й и 2-й. Для пищевых целей предназначается рафинированное масло высшего и 1-го сортов. Рафинированное хлопковое масло имеет светло-желтый цвет и не содержит отстоя. Масло должно быть без запаха и постороннего привкуса. Кислотное число масла высшего сорта — не более 0,2, масла 1-го сорта — не более 0,3.

В состав глицеридов хлопкового масла входит около 22% пальмитиновой кислоты, которая имеет высокую температуру плавления. При понижении температуры до 10...12°С происходит расслоение масла на фракции с выделением твердых глицеридов. Отделяя жидкую фракцию путем фильтрации или прессования, получают так называемое салатное хлопковое масло. Твердая фракция хлопкового масла используется в составе маргарина, кулинарных и кондитерских жиров [2].

Соевое масло получают из семян сои методами прессования и экстрагирования. Выработка этого масла составляет около 9% общего объема производства расти-

тельных масел в нашей стране. Наряду с маслом важными компонентами семян сои являются белки (30-50%) и фосфати-ды (0,55-0,60%). Белки сои обладают высокой биологической ценностью и используются для пищевых и кормовых целей. Соевое масло выпускают следующих видов: гидратированное, рафинированное

недезодорированное и рафинированное дезодорированное. Гидратированное масло по качеству подразделяют на 1-й и 2-й сорта, рафинированное - на сорта не делят. Для торговой сети и общественного питания предназначается рафинированное дезодорированное соевое масло и гидратированное масло 1-го сорта.

Для соевого масла характерны бурые оттенки цвета. Масло должно быть прозрачным, без отстоя. Кислотное число гидратированного масла 1-го сорта - не более 1, рафинированного - 0,3.

Фильтрующая коническая центрифуга, как показывают исследования [5], обеспечивает очистку соевого масла до следующих показателей: кислотность соевого масла — 0,459 мг КОН/г, массовое содержание механических примесей —

0,089%. При проведении исследований использовалось соевое масло, полученное прессованием. В таблице 2 приведены экспериментальные данные о плотности и кинематической вязкости соевого масла в зависимости от температуры. Соевое масло получено гидростатической очисткой при высоте слоя фильтрующего материала Н = 1,4 м, при температуре масла в процессе очистки в 200С, диаметр частиц фильтрующего материала (цеолита) варьировал и составлял 0,002 и 0,01 м.

В результате обработки получены уравнения:

при диаметре частиц фильтрующего элемента d = 0,002 м:

р( = — 0,33 \ + 939,72, (1)

коэффициент множественной корреляции R2 = 0,83;

при диаметре частиц фильтрующего элемента d = 0,01 м:

р( = -0,8433 \ + 944,32, (2)

коэффициент множественной корреляции R2 = 0, 99.

В полученных уравнениях приняты следующие обозначения:

pf — плотность соевого масла, кг/м3; t — температура соевого масла в процессе эксперимента, 0С.

Зависимость кинематической вязкости масла V (м2/с) от температуры ГС, полученного гидростатическим фильтрованием:

при диаметре частиц фильтрующего элемента d = 0,002 м:

V = —0,0084 \ +0,6871, (3)

коэффициент множественной корреляции R2 = 0,98;

при диаметре частиц фильтрующего элемента d = 0,01 м:

V = —0,0092 \ +0,7003, (4)

коэффициент множественной корреляции R2 = 0,99.

График зависимости плотности этого соевого масла pf (кг/м3) от температуры t 0С приведен на рисунке. Анализ графика показывает, что плотность масла, полученного при фильтровании через слой цеолита с размерами частиц d = 0,002 м снижается с повышением температуры более интенсивно, чем у полученного при диаметре частиц d = 0,01 м. Очевидно, это зависит от количества примесей. Чем больше примесей в масле (при d = 0,01 м), тем меньше интенсивность.

Кукурузное масло получают из зародышей семян кукурузы, которые содержат от 30 до 50% жира. При производстве маисового крахмала и муки зародыш отделяется от остальной части зерна, так как большое содержание в нем жира отрицательно влияет на качество этих продуктов.

Вырабатывают кукурузное масло нерафинированное, рафинированное дезодорированное и рафинированное недезодо-рированное. В торговую сеть и на предприятия общественного питания направляется рафинированное дезодорированное масло. Это масло без запаха, имеет желтый цвет, не содержит осадка, вкус обезличенный, кислотное число — не более 0,4. На сорта его не подразделяют.

Биологическая ценность кукурузного масла обусловлена высоким содержанием в нем биологически активной линолевой кислоты, а также витамина Е (75 мг на 100 г масла) [6].

Горчичное масло вырабатывают из семян горчицы методом прессования: жмых используют для получения горчичного порошка. Горчица содержит вещества, которые придают маслу специфические вкус и аромат. К таким веществам относят тиогли-козиды и продукты их гидролиза.

Выпускают горчичное масло нерафинированным, высшего, 1-го и 2-го сортов. Для непосредственного употребления в пищу предназначается масло высшего и 1-го сортов с кислотным числом, соответственно, не более 1,5 и 2,3. Масло имеет светло-коричневый цвет. Ввиду выраженных вкуса и аромата горчичное масло применяется в консервном производстве [3].

Таблица 2

Зависимость плотности и кинематической вязкости соевого масла, полученного при температуре 20°С гидростатической фильтрацией через слой цеолита Н = 1,4 м, от температуры

№ опыта Температура t, °C Плотность pf, кг/м3 Кинематическая вязкость V, с м2/с

d = 0,002 м d = 0,01 м d = 0,002 м d = 0,01 м

1 20 928,1 934,4 0,5236 0,5271

2 35 913,5 925,6 0,3684 0,3749

3 50 902,8 924,5 0,2487 0,2742

Температура

Рис. Зависимость плотности соевого масла р1 (кг/м3), очищенного при температуре 20°С гидростатическим фильтрованием через слой цеолита высотой Н = 1,4 м и диаметре частиц цеолита 0,002 и 0,01 м, от температуры 1°С

Оливковое масло получают из мякоти плодов оливкового дерева, произрастающего на Кавказском побережье. Масло прессового способа имеет золотистожелтый цвет, иногда с зеленоватым оттенком. Рафинированное оливковое масло почти бесцветно, имеет едва уловимый запах, приятный вкус. Оливковое масло содержит от 55 до 85% ценной олеиновой кислоты.

Льняное масло вырабатывают из семян льна методами прессования и экстрагирования. Оно содержит около 50% линоле-новой кислоты, поэтому нестойко при хранении, быстро окисляется на воздухе, приобретая специфический запах олифы. Льняное масло используется главным образом для технических целей и лишь частично как пищевое [4].

Приведенные данные о свойствах растительных масел необходимы при исследовании и проектировании фильтрующих машин для очистки конкретных растительных масел, в частности, конических фильтрующих центрифуг. Необходимы такие данные, как плотность масел, со-

держание сухого вещества, требования к уровню качественных показателей и др. Плотность масел колеблется от 910 (абрикосовое) до 962 (касторовое) кг/м3, содержание масла (в % от сухого вещества) колеблется от 13% в соевом масле до 72% в кокосовом.

Библиографический список

1. Тютюнников Б.Н. Химия жиров / Б.Н. Тютюнников. М., 1974.

2. Беззубов Л.П. Химия жиров / Л.П. Беззубов. 3-е изд. М., 1975.

3. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья / В.Г. Щербаков. 3-е изд. М., 1979.

4. Паронян В.Х. Моделирование и оптимизация процессов рафинации жиров / В.Х. Паронян, Ю.И. Новокшонов. М., 1985.

5. Davies J.T. Turbulence phenomena / J.T. Davies. N.Y.-L., 1972.

6. Smits G. Losses in alkali neutralization of edible oils / G. Smits. Groningen, 1977.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.