CC BY
49
УДК 665.335.
Совершенствование технологии модификации
хлопкового масла
методом переэтерификации
Н.К. Мажидова, канд. техн. наук Бухарский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан
В мировом масштабе в последнее время особое внимание уделяется использованию фракционированных, модифицированных и переэте-рифицированных жиров, получаемых на основе зарубежного сырья [1 - 2]. Это влияет на эффективность производства и показатели качества пищевых жиров [3]. Поэтому изыскание возможностей производства переэтерифицированных жиров на основе хлопкового масла и продуктов его переработки представляет большой научный и практический интерес. В Узбекистане есть достаточная сырьевая база и возможности для организации и освоения новых технологий производства переэтерифицированных жиров с улучшенными показателями качества и повышенной пищевой ценностью.
Разработка научно-обоснованных требований к технологическим показателям пищевых жиров, дифференцированному подходу к технологии их применения при производстве различных видов продуктов питания функционального назначения технологически и экономически обоснованы.
В технологии переэтерификации смесей триглицеридов масляную суспензию используемого катализатора подвергали предварительной электромагнитной обработке с использованием электромагнитного аппарата [4] с напряженностью электромагнитного поля 0,4 - 2,4 А /м. Технологическая схема проведения переэтерификации смесей триглице-ридов приведена на рис. 1.
Для обработки масляной суспензии использовали общеизвестную установку для электромагнитной обработки пищевых продуктов. В каче-
стве интенсифицирующего фактора активации масляной суспензии гли-цероксида (катализатора переэтерификации) использовали аппарат (рис. 2), выпускаемый Чебоксарским заводом «Энергозапчасть» (Россия).
Данный аппарат одновременно может использоваться для очистки жидкостей от некоторых видов примесей [5].
Учитывая стандартные значения напряженности магнитного поля в использованном аппарате в пределах (0,4 - 2,8) 10 - 5 А /м в исследованиях изменение напряженности магнитного поля производилось выпрямителем в соответствующих значениях сопротивления тока в электрической цепи.
Переэтирификацию масел, жиров и модельных смесей проводили в закрытом термостатированном
Рис. 1. Технологическая схема переэтерификации смесей триглицеридов с использованием метода электромагнитной обработки
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Таблица 1
Влияние электромагнитной обработке на показатели жировых смесей
Показатель Без обработки в электромагнитном поле (прототип) С обработкой в электромагнитном поле Н=1,6
содержания примеси Содержание примеси в жире Расход глицероксида натрия, моль/дм3 Содержание примеси в жире Расход глицероксида натрия, моль/дм3
Влага (по методу Фишера), % 0,010 0,005 0,006 0,0025
Кислотное число, мг КОН/г 0,20 0,0033 0,12 0,0016
Перекисное число, % йода 0,10 0,0035 0,06 0,0017
Таблица 2
Изменение содержания примеси в жире и расхода глицероксида натрия зависимости от влажности ^ = 0,15%) при электромагнитной обработке
Напряженность ЭМП, А/м Содержание примеси в жире, % Расход глицероксида натрия, моль/дм3
0,0 0,010 0,0050
0,4 0,009 0,0048
0,8 0,008 0,0045
1,2 0,007 0,0037
1,6 0,006 0,0025
2,0 0,005 0,0023
2,4 0,005 0,0023
Масляная суспензия глицероксида
Активированная в ЭМП суспензия
Рис. 2. Технологическая схема активации масляной суспензии глицероксида в электромагнитном поле: 1 - емкость для масляной суспензии глицероксида;
2 - электромагнитный аппарат;
3 - выпрямитель тока; 4 - электролатр
реакторе, снабженном интенсивной мешалкой. Влажность жировой смеси, подвергаемой переэтерифи-кации, контролировали известным методом [6]. Общую концентрацию натрия, концентрацию активного ал-коголята натрия и натриевого мыла в масляной суспензии оценивали титриметрическими методами [7]. Активность катализатора оценивали по степени переэтерификации модельных смесей хлопкового масла с пищевым саломасом (50:50).
Динамику перераспределения жирных кислот внутри молекул и между молекулами триглицеридов изучали на модельных смесях жидких растительных масел, пищевых саломасов с температурой плавления 31...34 °С.
Установлено, что реакции разрушения активных центров глицерок-
сида натрия на примесях завершаются образованием эквимолярных количеств натриевых мыл. Эквивалентные количества глицероксида натрия, расходуемые на взаимодействие с присутствующими в жире примесями, характеризуются данными табл. 1.
Обработка экспериментальных данных показала, что кинетика ну-клеофильных реакций разрушения глицероксида натрия описывается уравнением первого порядка, т. е. отвечает предполагаемому механизму обрыва цепи по реакциям (см. рис. 3):
1пМа/(Ма - м) = К3т,
где (Ма - м) - текущая концентрация глицероксида натрия;
К3 - эффективная константа скорости реакций разрушения глицероксида натрия.
Константа К3 при 20 °С составляет (2,4±0,1М0-3 ч-1, при 40 °С -(2,2±0,1М0-2 ч-1, при 50 °С -(4,9±0,4М0-2 ч-1, при 85 °С -(0,69±0,07) ч-1.
Эффективная константа скорости реакции отвечает уравнению
К3 = 1011 ехр (-76000/КТ).
Энергия активации реакций нукле-офильного обрыва цепи Е3 = (76±4) кДж / моль, что свидетельствует о затрудненном характере реакции по сравнении с реакцией переэтерификации. Скорость нуклеофильных реакций разрушения активных центров глицероксида натрия заметно возрастает с повышением температуры.
Текущая концентрация активных центров глицероксида натрия на стадии переэтерификации триглицеридов соответствует уравнению:
(Ма - м) = Мае-К3т
Исследование по переэтерификации смесей триглицеридов проводилось также с целью установления оптимального значения электромагнитного поля, обеспечивающего наиболее высокие показатели технологических режимов.
Опыты проведены в идентичных технологических режимах с изменением напряженности электромагнитного поля (ЭМП) в пределах 0,0 - 2,4 А/м.
Серия исследований проведена с целью изучения влияния напряженности ЭМП обработки на изменения содержания примеси в жире и рас-
Рис. 3.
Таблица 3 Изменение содержания примеси в жире и расхода глицероксида
натрия в зависимости от кислотного числа ^Ч = 0,07 мг КОН/г ) при электромагнитной обработке
Напряженность ЭМП, А/м Содержание примеси в жире, % Расход глицероксида натрия, моль/ дм3
0,0 0,010 0,0050
0,4 0,009 0,0048
0,8 0,008 0,0045
1,2 0,007 0,0037
1,6 0,006 0,0025
2,0 0,005 0,0023
2,4 0,005 0,0023
хода глицероксида натрия при постоянных условиях других технологических ^ = 0,15%) факторов. Результаты исследования приведены в табл. 2
Как видно из приведенных данных наиболее высокие показатели наблюдаются при 1,6 А /м. Дальнейшее увеличение этого параметра незначительно влияет на изменение содер-
жания примеси в жире и расход глицероксида натрия. Поэтому наиболее оптимальным значением изученного параметра является 1,6 А/м.
Следующие исследования проведены в целях определения влияния напряженности ЭМП обработки на изменения содержания примеси в жире и расхода глицероксида натрия при постоянных условиях других технологических параметров (КЧ=0,07 мг КОН/г). Результаты исследования приведены в табл. 3.
Как видим, наиболее высокие показатели и в данном случае наблюдаются при напряженности ЭМП 1,6 А /м. Дальнейшее увеличение этого параметра незначительно влияет на изменение содержания примеси в жире и расход глицероксида натрия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арутюнян, Н.С. Технология переработки жиров/Н.С. Арутюнян [и др.]. -М.: Пищепромиздат, 1999. - 452 с.
2. Гринберг, Г. Модифицированные
жиры/Г. Гринберг, Г. Щепаньская. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 194 с.
3. Мажидова, Н.К. Повышение качества и обеспечение пищевой безопасности саломасов, получаемых гидрогенизацией хлопкового масла/ Н. К. Мажидова: дисс. канд. техн. наук. - Ташкент: ТашХТИ, 2010. - 26 с.
4. Рогов, И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. -М.: «Агропромиздат», 1988. - 272 с.
5. Иванов, А. А. Электромагнитная обработка жидких пищевых сред/А. А. Иванов, Е. П. Штепа, А. А. Га-лулин. - М., 1989. - 191 с.
6. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства масложиро-вой промышленности. - Л.: Т. I - VI, Кн. 1 - 2, 1967 - 1989.
7. Перкель, Р.Л. Исследование, разработка технологии и организация производства пищевых переэтерифи-цированных жиров/Р.Л. Перкель // Автореферат докторской диссертации. -Л.: 1990. - 60 с.
Совершенствование технологии модификации хлопкового масла методом переэтерификации
Ключевые слова
жировые смеси; напряженность электромагнитного поля; технология переэтерификации; электромагнитная обработка
Реферат
Получены новые научно-экспериментальные и практические результаты по совершенствованию технологии модификации хлопкового масла методом переэтерификации, что важно для производства твердых жиров. В технологии переэтерификации смесей триглицеридов масляную суспензию используемого катализатора подвергали предварительной электромагнитной обработке с использованием электромагнитного аппарата с напряжением электромагнитного поля 0,4 - 2,4 А /м. Для обработки масляной суспензии использовали общеизвестную установку для электромагнитной обработки пищевых продуктов. Динамику перераспределения жирных кислот внутри молекул и между молекулами триглицеридов изучали на модельных смесях жидких растительных масел, пищевых саломасов с температурой плавления 31...34 °С. Установлено, что реакции разрушения активных центров глицероксида натрия на примесях завершаются образованием эквимолярных количеств натриевых мыл. Обработка экспериментальных данных показала, что кинетика нуклеофильных реакций разрушения глицероксида натрия описывается уравнением первого порядка, т. е. отвечает предполагаемому механизму обрыва цепа по реакциям. Исследование по переэтерификации смесей триглицеридов проводились также с целью установления оптимального значения электромагнитного поля, обеспечивающего наиболее высокие показатели технологических режимов. Результатами исследований установлено, что наиболее высокие показатели наблюдаются при напряжении ЭМП 1,6 А /м. Дальнейшее увеличение этого параметра незначительно влияет на изменение содержания примесей в жире и расход глицероксида натрия.
Авторы
Мажидова Наргиза Кахрамоновна, канд. техн. наук Бухарский инженерно-технологический институт, 200100, Республика Узбекистан, г. Бухара, ул. К. Муртазаева, д. 15, kafedra-03@mail.ru
Improving the Modification Technology of Cotton Oil by Transesterification
Key words
fat mixture; intensity of electromagnetic field; transesterification technology; electromagnetic treatment
Abstracts
Obtained new scientific experimental and practical results on the improvement of cotton oil modification technology by transesterification, which is important for the production of solid fats. The transesterification of triglycerides mixtures technology oily suspension of the catalyst used was pre-treated with an electromagnetic solenoid device with an electromagnetic field of 0.4 - 2.4 A / m for processing used oil suspension generally known apparatus for electromagnetic treatment of food products. Redistribution dynamics in the molecules of fatty acids and triglycerides between the molecules was studied on the model of liquid mixtures of vegetable oils, hydrogenated fat food melting at 31...34 °C. It was found that the reaction of the destruction of the active centers of the impurities sodium glitseroksida completed the formation of equimolar amounts of sodium soaps. Experimental data has shown that the kinetics of nucleophilic reactions of destruction glycerine sodium oxide is described by a first-order equation, t. e. The proposed mechanism is responsible for breaking the flail reactions. Study on transesterification of triglycerides mixtures were also conducted to determine the optimum value of the electromagnetic field, which provides the highest rates of technological modes. Results of the study found that the highest rates are observed at a voltage of EMF of 1.6 A/m. A further increase in this parameter has little effect on the change in the content of impurities in the consumption of fat and sodium oxide glycerol.
Authors
Mazhidova Nargiza Kakhramonovna, Candidate of Technical Science Bukhara Engineering Technology Institute, 15, K. Murtazaeva St., Bukhara, Uzbekistan, 200100, kafedra-03@mail.ru
