автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Совершенствование технологии рафинации технических животных жиров различного назначения

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «МАСЛОЖИРПРОМ»

На правах рукописи

ГРИНЬ Раиса Георгиевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАФИНАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ЖИВОТНЫХ ЖИРОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.18.06 — Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в научно-производственном объединении «Масложирпром» (г. Санкт-Петербург).

доктор технических наук профессор В. В. Белобородое кандидат технических наук В. Т. Золочевский

Ведущее предприятие — Политехнический институт, г. Краснодар.

Защита диссертации состоится 8 июля 1992 г. в 10 час. на заседании специализированного совета Д.020.51.01 при научно-производственном объединении «Масложирпром» по адресу: 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Черняховского, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО «Масложирпром» (Санкт-Петербург).

Научный руководитель: кандидат технических наук С. Н. Волотовская Официальные оппоненты:

Автореферат разослан « . . . » июня 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совет;

кандидат технических наук

В. Н. Григорьсьа

ЙУДДГЭТЗШП

сг. .....'

■ ¡-гсерт^ч.иД-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ уальность темы. В настоящее время перед народным хозяй-

ство» страны ставится задача рационального и бережного использования сельскохозяйственного сырья. При этом важное значение имеет высвобождение пищевого сырья из сферы его использования на различные технические цели, в частности для мыловарения.

В последнее десятилетие широкое развитие получило звероводство. Во многих районах страны созданы хозяйства по разведению норок, песцов и ша. Рациональная переработка жиров пушных зверей позволит расширить 5азу технических жиров.

У нас в стране производится закупка по импорту технического жира ".^¡псу", который нуждается в определенных методах рафинации.

Повышение требований к качеству технических жиров, рациональному использованию их в различных отраслях промышленности выдвигает необходимость более глубокого изучения химических и физшсо--химических процессов, протекающих как при хранении сырья, получении киров, так и при их переработке.

Настоящая работа является частью комплексной программы совершенствования технологии аиров^ начедшей отражение в "Основных направлениях развития масло^жировоП промипленности на 1986-90гг".

Цель работы. Научно обосновать и разработать эффективную технологию ра'лшацнн технических •»авотннх чиров в зависимости от направления использования их л пропыпленностп.

Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в задачи исследования входило :

- изучить состав и свойств технических животных жиров, полученные' нами в лабораторных ч промышленных условиях;

- изучить влияние условнг хранения сыпья на качественные

'показатели получаемого жира и величину его выхода ;

- изучить влияние процесса сульфирования, являющегося глав* ноИ из причин, ухудшающего качество жира;

- изучить липидныИ и фосфолипидный состав технических животных жиров;

- разраЗотать эффективную технологию рафинации технических животных жиров в зависимости от дальнейшего использования их в промышленности;

- разраЗотать рекомендации промышленности по улучшению качества технических животных жиров.

Научная новизна работы. В раЗоте получены следующие результаты, оЗладающие научной новизной :

1. Сформулированы треЗованип, которые предъявляются к

технически« животным яирам в зависимости от их назначения,

осоЗенно к жирам пушных зверей (норковый и песцовнИ ), исполь-

(

зуемых в парфюмерно-косметической промышленности.

2. Данные, полученные с помощью серной кислоты, меченой по атому серы, позволили выявить характер взаимодействия минеральной кислоты с глицеридной частью жира. Установлено, что при сернокислотной оЗраЗотке происходит сульфирование моно- , диглицеридов и несколько меньшей степени ненасыщенных жирных кислот. Выяснено, что оЗразущиеся продукты сульфирования оЗуславливают темную окраску янра.

3.Изучен качественный и количественный состав липидов технического костного кира. Остановлено, что в жиро, полученном из свежего скрья сумма влицеридоз составляет 97,5'', э то время как в жире 3-го сорта сумма глииеридсв находится в пределах 70,5;"!-. Выяснено, что в составе пишеридоз нпрялу с три-

глицеридами (45-50 %) содержатся моноглицериды (6-й %), диглице-риды (15-17 %), а остальное количество составляют свободные жирные кислоты (до 26 %). Липидный состав костного жира изучен впервые.

4. Изучен фракционный состав фосфолипидов технических животных жиров. Установлено, что фосфолипиды представлены восьмью группами, в основном теми же, что и растительные масла, однако, наличие сфинголипидов, в частности сфингониелинов (до 6 %), подтверждает их сродство с фосфолипидами животных тканей.

Качественный и количественный состав фосфолипидов технических животных киров изучен впервые.

В целом полученные данные позволили уточнить и расширить существуйте представления о химических процессах, происходящих при хранении сырья, получении киров и на отдельных стадиях рафинации технических животных жиров.

Практическая ценность и реализация результатов исследования.

Проведенные исследования позволили:

- обосновать и разработать рациональную технологию подготовки жиров норкового и песцового для использования в парфюмерно-косметической промышленности;

- обосновать и разработать технологию рафинации технического костного жира и жира, закупаемого по импорту, направляемых на мыловарение;

- совместно со специалистами лаборатории гидрогенизации жиров ШО "Масложирпром" разработать технологическую инструкцию по рафинации и гидрогенизации импортного технического животного жира ТМ 18-2/2-85, утвержденную Упррасжирмасло Минпищепромом. Данная инструкция была разослана на все заводы, перерабатывающие

о тот >;гир.

Производственные испытания разработанной технологии рафинации технических животных жироо был! осуществлены на МЖК (г.Горький), на заводе "Салолин" (г.Ленинград) и на парфюмерной фабрике "Грим" (г.Ленинград).

Разработанная технологическая схема и инструкции на каждую стадию рафинации переданы в зверосовхоз "Ильятинский" Тверской обл., где в 1992 г. будет закончен монтаж оборудования периодической линии рафинации норкового и песцового жиров в рафинационном цехе. Экономический эффект от внедрения новой технологии составит до 120 руб. на I тн перерабатываемого жира.

Способ рафинации технического жира защищен авторским свидетельством на изобретение If 947 103, 1962 г.

Апробация работы. Ооновше результаты исследований докладывались на следующих семинарах и совещаниях:

- объединенном совещании-семинаре отделения технологии (СН1ЩВШ), секции рафинации ученого совета ВШШЖа и отдела маелохи-ровой промышленности Ю1ИШ1а (Краснодар, КИИ, 1975 г.);

- заседании научно-технического совета ВПО "Согзклейжелатин-пром" (Москва, 1978 г.);

- научно-технических совещаниях работников комбината CMC им. Карпова (Ленинград, 19Ь0-1962 гг.);

- научно-технических совещаниях работников гябрики "Григ" ВТО (Москва, 1960-1902 гг.);

- секциях ученого совета ВШШч (Ленинград, 1974-190Г) гг.);

- заседании специализированных кафедр Б31ШГ1 ("осква, 19:71991 гг.).

Результаты работы использованы в "Осногитх направлениях кк'--вития масло-кировоГ: пром!!ило!шости на 19Ь5-19Э0 гг." (рлздел

"Рафинация технических животных жиров").

Публикации, результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе получено авторское свидетельство на изобретение.

Структура и обьем работы. Диссертация'состоит из введения, аналитического обзора, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на /ЗГ стр. машинописного текста, включает ZZ таблиц, 20 рисунков. Список литературы содержит 18? источников, в том числе 25 на иностранных языках.

I. А1Ш1ИТИЧЕСКИ/1 ОБЗОР

В обзоре приведены некоторые данные о составе и свойствах различных веществ, сопутствующих глицеридам технических животных жиров; методах получения жиров и способах их рафинации. Рассмотрены условия извлечения жира из кости и их влияние на качество получаемого жира.

По литературным данным известны различные методы рафинации технических животных жиров, которые по ряду причин не нашли практического применения в промышленности. К числу основных причин следоет отнести трудоемкость и несовершенство отечественного оборудования, использование химических реагентов, высокие температуры в технологических процессах и др.

В настоящее время большой интерес проявляется к техническим животным лирам различного вида и происхождения с целью расширения использования их в народном хозяйстве. При этом установлено, что технические жиры могут быть использованы не только в мыловарении химической промышленности, но и в парфюмерно-косметической промышленности.

Общее количество технических животных жиров с каждым годом увеличивается без заметного улучшения их качества. Эти жиры поступают на переработку на масло-жировые предприятия с мясокомбинатов, кожсцрьеъых, желатиновых и клеевых (костелерерабатывающих) заводов.

В последние годы за рубежом выполнены значительные исследования в области рафинации технических жиров. Однако, опубликованные материалы содержат недостаточно информации, иногда она противоречива и не подтверждается при экспериментальной проверке.

Поэтому возникает необходимость в более глубоких исследованиях технологии рафинации с целью оптимизации процессов для достижения экономических показателей.

На основании анализа состояния проблемы обоснованы и сформулированы задачи и направления исследования.

Таким образом, проблема очистки технических жиров должны быть решена путем разработки эффективной технологии их рафинации, которая позволит улучшить качество, увеличить выход продуктов и расширить область их применения.

2. ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ, МЕТОДЫ. АНАЛИЗА, МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объэкта исследования использовали отечественные технические животные жиры (костный, норковый, песцовый) и жир, поступающий по импорту " ^псу

Кроме того использовали свежие мясные кости, полученные на мясокомбинате: их подвэргали хранению с последующим извлечением жира экстракционным способом, который приближался к производственным условиям клеевых заводов.

Образцы костного жира отбирали на клеевых этводах (Ленинград Москва). Норковый и песцовый киры отбирали в зверосовхозах, а

также вытапливали в лабораторных условиях из жира-сырца (подкожного жира).

Импортный технический животный жир поступал из США, Канада, Австралии в Одессу - порт. Образцы отбирали на МЖК (г,Горький) и заводе "Салолин" (г.Ленинград).

Для разработки технологии рафинации костного жира в мисцелле использовали производственную мисцеллу, полученную на клеевом заводе.

Подготовка образцов, вьщеление средней пробы, взятие навесок и проведение анализов осуществляли в соответствии с указаниями НПО "Масложирпром", изложенными в "Руководстве по методам исследования, технохимическому контролю и учету в производстве масложиро-вой прошшленности" том 1-Ш, У1.

Для определения фракционного состава липидов и фюсфолипидов жиров использовали метод тонкослойной (и в толстом слое), хроматог рафии (ТСХ), хроматографирование проводили в закрепленном слое силикагеля, идентификацию пятен - по значениям и свидетелям; для определения жириокислотного состава - метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ).

Изучение возможных химических изменений в структуре глицери-дов и свободных жирных кислот осуществляли с помощью метода радиохроматографии в сочетании с ТСХ.

В процессе рафинации жиров на заводах используют минеральнуп кислоту; при этом образуется смесь, содержащая свободные жирные кислоты и минеральную кислоту. Принятый в настоящее время индикаторный метод титрования щелочью предусматривает совместное определение вс<*х титруемых компенеч'гпп хпра. Для технологических цело'". «оониччет необходимость определения содержания собственно к/ф-"•ОНОВЫХ 1'ПСЛОТ ч МИМрт.ЛЬНО'! К1»М»ОТИ. П ятой ГРПЬВ для костного

лафа нами был использован метод потенциометрического титрования в неводных средах для определения остаточного содержания серной кислоты.

Для изучения места присоединения серной кислоты в глицеридак жиров использовали ИК-спектроскопию.

Выполнение некоторых разделов работы проводили в политехничес--ком институте (г.Краснодар), на клеевом заводе (г.Ленинград) и отделах исследования и гидрогенизации жиров в НПО "Масложирпром".

В процессе проведения исследований в лабораторных условиях использовали следующие приборы контроля и измерений: потенциометр рН-262, спектрофотометр - СФ-4, фотоэлектроколориметр - ФЭК-66, изохроматограф - "Хром-2", радиометрическая установка "Протока", денситометр - М1/-4, центрифуги, ротационно-пленочный испаритель и др.

3. ЭКСГЕР1 МЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Исследование качества различных образцов

отечественных и импортных технических жиров

Отсутствие дздннх о составе и свойствах технических животних жиров отечественного производства, а также жира, поступчгщего по импорту, ограничивает возможность их дальнейшего использования в промышленности. Нами бил изучен состав технических животных жиров, физико-химическая характеристика которых представлена в таблице I.

Из приведенных данных видно, что в изученнх нпми жирах произошли значительные гидролитические и окислительные процессы. О чем свидетельствует наличие большого количества свободных жиртгх кислот, нениропых примесей и темный цвет жиров.

Наличие в костном и импортном жирах значительного количестпа свободных жирных кислот (до 70 привело к необходимости разработки

Таблица I

Физико-химические показатели технических животных жиров

Ж и р ы

Показатели костный П сорт костный Ш сорт норковый песцовый импортный

Кислотное число, иг НОН/г 5-25 25-140 1-5' 1-15 . 5-18

Йодное число, % йода 50-62 50-62 75-82 7Ь-80 Ь2-78

Температура плавления, 36-44 36-44 23-25 23-25 36-40

Цвет (визуально) коричневый темно-коричневый светлосерый светлосерый желтый и с зеленоватым оттенком

Содержание веществ, Ъ золы 0-65-0,90 0,80-2,50 0,10-0,30 0,15-0,30 . 0,01-0,04

азота 0,19-0,50 0,35-0,70 0,10-0,15 0,12-0,19 0,02-0,13

нерастворимых в диэтиловом эфире 1,00-3,00 2,64-24,10 0,60-1,25 1,00-2,30 0,20-1,44

'^осггоосодержащих веществ 0,11-0,40 0,24-0,80 0,08-0,11 0,02-0,16 0,08-0,16

бесщелочной рафинации этих жиров, т.е. coxpaiieroie в жире свободных жирных кислот. Изучение путей использования таких жиров указывает на целесообразность данного способа подготовки жиров. Присутствие в жире свободных жирных кислот практически не оказывает влияния на процесс расщепления жиров и получения из них глицерина и жирных кислот.

К жирам (норковому и песцовому) в последнее время проявляется большой интерес, т.к. они находят широкое применение в парфюмерно-косметической промышленности, которая предъявляет особые требования к качеству этих жиров, tí этой связи данные жиры должны подвергаться более тщательной очистке.

Влияние хранения костного сырья на качество получаемого жира

Одним из главных критериев качества жиров является их кислот*

ное число. Свеже выработанные жиры, подученные из качественного сырья, характеризуются кислотным числом в пределах 0,0Ь-0,И0 мг KOll/r. На промышленную переработку поступают технические жиры, в частности костные, с кислотным числом более 100 мг НОН/г и темным цветом.

Нпми при обследовании ряда клеевых заводов было установлено, что имеет место длительное Хранение сырья (кости) до В месяцев на открытнх глошпдкях. Данные приведены в табл.«';.

. Качественная характеристика производственных образцов костного жира

Кир из Кислотное число, ыг кой/г Цвет (визуально) Содержание веществ, % 1

кости золы азота фосфа-тицов, нерастворимых в эфире

хранившейся в летних условиях 60, ЬЬ \ ' теыно-коричневый 1,8? 0,74 о ,'зг 4,89

хранившейся в зимних условиях ¿«,10 светло-коричневый 0,69 0,21 0,1Ь 2,64

Данные таблицы свидетельствуют о низком качестве получаемого костного жира. Поэтому нами проведены исследования по изучению влияния хранения сырья на качество получаемого жира. О этой целью свежие кости сразу же после обвалки мяса были заложены в лаборатории на хранение при темпёратуре 5-10 °С и через V суток отбирали пробы на анализ.

Жир извлекали методом экстракции в условиях близких к заводским. Полученный жир исследовали по основным показателям (табл.3 и рис.I). Контрольный образец (кости) хранили в холодильнике при О Одновременно извлекали и анализировали жир из контрольного образца.

Качественные показатели костного жира, полученного в процессе хранения кости в лабораторных условиях

Показатели Срок хранения, сутки х>

0 7 14 21 20 35

Кислотное число, иг КОН/г Цвет (визуально; 0.89 2.00 3.12 8.83 9.31 18.65 0,50 0,50 0,50 0,51 0,52 0,52 белый белый белый желто- желто- желтый белый белый белый ватыи ватый белый белый белый

Выход жира, 20,12 19.47 19.00 16,53 17.81 16.10 20,50 20,8В 20,35 20,30 19,80 19,75

Примечание: через дробь приведены данные по контрольному образцу

Каи следует из полученных данных при хранении кости при относительно низкой температуре происходит рост кислотного числа. Это свидетельствует о протекании в жире гидролитических процессов, приводящих к ухудшению цвета и появлению неприятного запаха; при ртсм выход жира уменьшается.

3.3. Изучение процесса обработки костного тара меченой кислотой

Для определения причин, приводящих к снижению качества костного жира исследовали изменения, • происходящие при очистке его серной кислотой.на клеевых заводах.

Опыты проводили с поиопыч метода радио- и тонкослойной хроматографии (ТСХ), мключагшхся в хромлтогр^ирэглпии соединсти!, содержащих меченую серу ' .

Было изучено взаимодействие серией кислоты, меченой радиоактивным изотопом, с глицери^ой частью дара и свободными жирным^

кислотами. Для этого путем диализа из костного жира била выделена сумма глицеридов (moho-, ди-, триглицеридов) и жирных кислот. Диализат костного жира светло-желтого цвета после отгонки растворителя обрабатывали в течение 2,5 ч концентрированной серной кислотой, меченой изотопом серы. Количество кислоты составляло 3-5 % от массы жира и температура обработки 95 °С. По окончании процесса был получен продукт черного цвета. При помощи ФСК полученную смесь разделяли на пластинках на фракции в системе растворителей: петролей-ный эфир-дизтиловый эфир-уксусная кислота (80:20:1). О взаимодейст вии номпонантов диализата с серной кислотой судили по радиоактивности пятен. Скорость счета (имп./мин) измеряли на установке "Протока" (табл.4).

Таблица 4

Количественная характеристика активности фракций силикагеля в границах пятен

Фракции диализата Содержание серы, %

Серная кислота 84-88

Моноглицериды 1,83-1,54

Диглицерида ' 3,87-3,80

Жирные кислоты 0,62-0,53

Триглицерида 0,00-0,37

Анализ полученных результатов позволяет проследить основные направления реакции взаимодействия кислоты с компонентами диализата. Установлено, что серная гшслога, не вступившая в рёакцию, располагается греимущественно на старте. Сопоставляя содержание серн в моно-, ди- и тоиглицеридак можно предположить, что присоединение серной кислоты идет по свободной гидроксильной группе глицерина.

Для установления места присоединения серной кислоты в жирных кислотах были сняты инфракрасные спектры (рис.2), Результаты спектрального исследования показали, что в олеиновой кислоте уменьшается количество двойных связей, о чем свидетельствует снижение интенсивности полосы при частоте 3010-3015 см~*.

3.4. Фракционный состав лилидов костного жира

Знание состава липидов представляет теоретический интерес и практическое значение.Выделение липидов представлено на рис.,3.

Для изучения липидов использовали образец экстракционного костного жира третьего сорта и для сравнения жир первого сорта, извлеченный нами из свежей кости в лабораторных условиях методом экстракции .

Для выделения суммы глицеридов и жирных кислот из костного жира применяли метод диализа против петролейного эфира. При помощи ТСХ и колоночной хроматографии определяли качественный и количественны;) состав липидов (рис.* и табл.5).

Из полученных данных (табл.5) следует, что содержание трнгли-цпртдов в костном жире первого сорта составляет 96 в то врегш как в жире третьего сорта только 45 %. В жире третьего сорта в "связанном" гиде содержится глицерина 71 %, остальной глицерин (29S) образотргшЛгя в результате гидролиза теряется при промывке жира перед расщеплением.

3.5. Фракгноннм'! соетяг Оч>с]олипидор технических

?НГ'ПЯИГОП

Учитывая, "in m'T^parj'pHne лишче го гракцпенночу составу те*ничог1-гих тиреит т.'р^в отсутствует, мы исслрдоплп дзштуг еа/уг'у г-плее дгтпянк».

;об определит» -!ос;оли«идов пропс-

Костный жир

Диализат (моно-,ди-триглицериды и сво-бодные^жирные кислота

Тонкослойная хроматография (качественная оценка состава)

Сопутствующие вегаеотва

Колоночная . хроматография (количественная оценка состава)

Тонкослойная хроматография (качественная контроль-за полнотой элюировп-ния)

Рис. 3. Выделение и фракционирование липидов костного жира

Таблица 5

Содержание глиперидов и жирных кислот в костном г;грп

Наименование Содортяние в от массы

компонентов гир 1-го сртл жир :.!-го сорта

Моноглиперилы 0,30 В,17

Диглинериго г,<п 17, гУ

Чриглиперилы <1о, Л

Суума г.щ1Ч<?г"Япв 97,.? П 70,5п

С'вгбодннп гирчнг ЮГСЛЛТЫ - » Я.'-, Я!

________..______.______ |_:----------------

дили с помощью ТСХ на закрепленном слое силикагель-гипс в системе раствор!телей; хлороформ-метанол-вода (65:25*4). Полученные результаты приведены в таблице 6 и на рис. 5.

Идентификацию фракций проводили по известным значениям В^ и цветным реакциям на функциональные группы.

Таблица 6

Фракционный состав фосфолипидов технических животных жиров

Фракции фосфолипидов Массовая доля фосфора (%) в пятнах ТСХ фосфолипидов, выделенных из жиров Значе ния

норко- - песцо- - П сорт Ш сорт импорт- ч

вого вого костного ного

Фосфатидилинози-толы 7,48 7,16 11,85 11,03 12,80 0,12

Лизофосфатидал-холины 5,00 4,97 б,И 6,13 4,83 0,21

Сфингомиелины 2,37 3,80 5,85 6,18 1,25 0,29

Фосфатидилхолины 27,59 38,41 34,63 9,29 29,72 0,39

ФосДатидилсерины 11,50 14,05 3,68 4,17 8,85 0,45

Зосфатидилэтано-ламины 18,58 18,95 23,81 25,05 20,87 0,57

Дифосфатвдилгли-цериды 5,68 6,81 2,87 3,05 4,18 0,78

Фосфатидные кислоты 21,60 5,85 12,20 35,10 17,50 0,85

Как следует из полученных данных, принципиальных отли'-чш между фракционным составом фосфолипидов технических животнчх гси-ров и растительных масел практически нет.

Однако, проведенные.нами эксперименты позволили установить, что с составе технических жиров присутствуй С'Чшголнпидн, в частности с'ингочислинн, наличие которых подтверждает их сродство к

фосфатидам животных тканей. Содержание сфингомиелинов невысоко и составляет 1-6 %. Фракционный состав бзосфслигшдов жиро о пуиннх . зверей отличается присутствием значительного количества фосфати-дилхолинов, фосфатидилэтаноламинов и фосфатидилсергагов.

3.6. Разработка технологии рафинации норкового и песцового жиров

Поскольку к жирам пушных зверей для парфюмерно-косметической промышленности предъявляется повышенные требования, то технологии очистки этих жиров осуществляли по полной технологической схеме рафинации. Краткая схема процесса приведена на рис. б'.

солевой раствор

раствор ______

едкого натра"

Исходный жир

отстаивание от ---

механических примесей

(да

примеси г; отвал

раствор на обработку

обработка солевым --

раствором

щелочная

нойтиалирация -----------»— соапстск 1п

^дальне{!г'ур о^рябот-су

горячая вод?, (конденсат)

раствор

лишенной

кислоты

продавца жкр-ч — (

суяка жира . *

отделка птоа при необходимости к

ДГЙОДСрлПИП

готойчч'! п.г'шш- -. горанний

промывная чода на обработку

отработанная глина на обрабщ чу

р сборник и на г^ллиатцип

фракпмпшрол'нпе

Рис.б. Принципиальная схема подготовки норкового и песцового даров для дальнейшего использования 5 парфюмерно-косметической промышленности.

Основные технологические параметры процесса: весовое дози- ' рование жира; отстаивание от механических примесей при 50-60 °С; обработка солевым 10 %-ным раствором 10 % от массы жира при 50-60 °С; щелочная нейтрализация при 45-50 °С до кислотного числа 0,20 мг КОН/г; промывка жира от следов мыла водой или конденсатом (90-95 °С) 10 % от массы жира; сушка жира до влажности 0,20 %

при остаточном давлении не более 4 кПа (30 ым рт.ст.) при 90-95°С при необходимости стадия отбеливания адсорбентом - асканитом

1-3 % от массы жира в течение 20-30 мин. перемешивание при 90 °С с последующим отделением отработанной глины; дезодорация при остаточном давлении 4 кПа, при 205-210 °С в течение 1,5-2 час.; заключительной стадией технологии рафинации жира является фракционирование, т.е. отделение низкоплавкой фракции (масло) от высокоплавкой в течение 24-48 час. при температуре 4-6 °С.

Качественная характеристика жиров приведена в табл. 7.

На основании лабораторных исследований и полупромышленных испытаний была разработана технологическая схема и режим рафинации жиров пушных зверей периодическим способом. Схема представлена на рис.

3.7. Разработка технологии рафинации костного жира

Разработку технологии рафинации костного жира проводили в двух направлениях, а именно: жира как такового и жира в мисцелле. На основании проведенных экспериментов была разработана схема рафинации костного жира в мисцелле, которая приведена на рис. 6.

Влияние стадий рафинапии на качество готового : .норкового и песцового жиров

| Наименование жира и стадия рафинации , Цвет (визуально) Кислотное -число, мг КОН/г Запах Содержание вешеств, Ъ Оъем вешеств по отношению к исходному содержанию, Ъ

золы фосфорсодержащих золы фосфорсодержащих

Песцовый жир

Исходный светлосерый 0,У5 резкий, неприятный 0,20 0,07 _ _

После нейтрализации светло-желтый 0,17 . едва уловимый отсутствие 100 100

После нейтрализации и дезодорации белый 0,13 отсутствие отсутствие 100 100

Норковый жир

| Исходный 1 светлосерый 3,39 резкий, неприятный 0,16 0,02 — -

| После нейтрализации светло-желтый 0,18 едва уловимый отсутствие 100 100

После нейтрализации | и дезодорации 1 белый 0,17 отсутствие отсутствие 100 100

кО

Мисцелла костного жира

Осадок в основную массу проэкстра-— тированного материала

Отбельная глина асканит 1-3 % от массы

Бензин на повторную экстракцию

Отстаивание или фильтрация мисцеллы

Конц.фосфорная кислота 0,1-0,3 % от массы мисцеллы

1 II-

Мисцелла на рафинацию

| Отработанная глина.

ФильтЦия -иецви.-^гтетвйг

Отгонка бензина иа мисцеллы

Костный жир на реализацию

Слабая мисцелла в экстрактор

Рис. 8. Схема рафинации технического костного жира в мисцелле на клеевом заводе

3.8. Промышленные испытания, внедрение технологии

рафинации технических животных жиров и экономическая эффективность

Производственные испытания разработанной технологии подготовки технических жиров к дальнейшей переработке были проведены на гидрогенизационном заводе "Салолин" (г.Лешшгрэд), масло-жировом комбинате (г.Горький) и на парфюмерной фабрике гримировальных принадлежностей ВТО "Грим".

Для жиров пушных зверей нами разработана следующая техноло-ния: щелочная нейтрализация (при 45 °С) - промывка - сушка - адсорбционная обработка (при необходимости) - фильтрация - дезодорация - фракционирование. Хранение рафинированного дезодорированного жира допускается только с добавлением антиокислителя ионола в количестве 0,20-0,30 % от массы жира; рекомендуется хранить малыми партиями в плотно закрытой таре и в холодильнике.

По результатам камеральных и полупромышленных испытаний была разработана"технологическая схема и технологические инструкции на каждый процесс рафинации и переданы в Ильятинский зверосовхоз Тверской обл., где в 1992 г будет закончен монтаж оборудования периодической схемы рафинации этих жиров.

'¿к

Экономические расчеты показали, что эффективность от внедрения разработанной технологии ра4инации пушных зверей жиров в расчете на I т. перерабатываемого жира составит до /¡2о РУ".

Технология рафинации костного и импортного жира "^апсу", подвергается ряду последовательных операций, выполняемых на типовом оборудовании рафинационшх цехов по схеме: отстаивание (или центрифугирование) - обработка фосфорной кислотой - адсорбционная обработка - фильтрация. Следует отметить, что в данной технологии отсутствуют сточные воды, что способствует снижению потерь и отходов цри очистке этих жиров, а также рациональному водопотреблению и водоотведению на производстве.

ВЫВОДЫ:

Выполненные исследования позволили научно- обосновать и разработать технологию рафинации технических жиров, направляемых на расщепление, а также для использования в парфюмерно-косметической промышленности,

I. Физико-химическими методами определен состав основных компонентов, входящих в технические жиры. Установлено, что в костных жирах содержится значительное количество свободных жирных кислот, веществ нерастворимых: в диэтиловом эфире, фосфорсодержащих веществ и золы.

' 2. Экспериментально в лабораторных условиях изучено влияние хранения костного сырья на-качество получаемого жира и его выход. Установлено, что жир, полученный ис свежей кости содержит свободных жирных кислот до 0,5 в то время как в жире 3-го сорта, полученном на клеевом заводе методом экстрактщ, содержание свободных жирных кислот достигает до 70 %,

3. Изучен процесс сульфирования технического костного жира с использованием методов радиохроматографии и ПК-спектроскопы*. Экспериментальные данные, полученные с помощью серной кислоты, меченой по атому серы, позволили выявить возможные направления взаимодействия минеральной кислоты с глицеридной частью жирз. Установлено, что при сернокислотной очистке жира происходит сульфирование moho-, диглицеридов и несколько меньшей степени ненасыщенных жирных кислот. Продукта сульфирования обуславливают темную окрасду жира, кроме того, обладая поверхностно-активными свойствами, они затрудняют в дальнейшем расщепление жира.

4. Изучен качественный и количественный состав лигтидов костного жира. Установлено, что в жире из свежего сырья суша глицери-дов составляет 97,57, а в жирах Ш сорта - около 70,53. Выяснено, что наряду с триглицеридами (4Ь-ЬС-;~) содержатся моноглицеридн (6-8") и диглицериды (1&-I7Í-), а остальное количество составляют свободные жирные кислоты (до 26":). Ли гиды костного жира изучены впервые.

5. Методом тонкослойной хроматографии определен фракционный состав фосфолипидов технических животных жиров. Ёчяснено, что фос-фолипиды представлены восемью группами в основном характерными для растительных масел, однако, наличие сфингомиелинов (1-Ю подтверждает их сродство с животными тканями. Фрпкц»онный состав фосфолипидов технических животных жиров изучен впервые.

6. Методом гпзожидкостной хроматографии изучен жчрггокислотпыП состав технических животных жиров. Остановлено, что существенных различий в составе этих жиров нет. Нгсытешме жирные кислоты ( в основном пельмиуиколпя и стгпг.и,5:()0о-л) составляют , а ненчсы-

шенные (олеиновая) - 46-70«. Ьыяснено, что жиры пушных зверей (норок, песцов) характеризуются высоким (в среднем до ЧОа) содержанием ненасыщенных кислот.

V. На основании проведенных экспериментальных данных разработаны:

- технология рафинации норкового и песцового жиров для использования их в парфюмерно-косметической промышленности;

- технологическая схема и режим рафинации импортного технического жира. Экспериментально доказано, что совокупность таких операций, как обработка фосфорной кислотой и адсорбционная очистка при оптимальном соотношении используемых компонентов позволяет обеспечить удаление из жира примесей и получение при последующем расщеплении необходимого качества глицерина и жирных кислот: разработанная технологическая инструкция по рафинации и гидрогенизации импортного технического животного жира ТИ 18-2/2-бЬ, утвержденная Упррасжирмасло" была разослана на предприятия, перерабатывающих этот жир;

- технология рафинации костного жира. Показано, что перспективным методом рафинации этого жира является рафинация в мисцелле, обеспечивающая удаление нежировых сопутствующих веществ, до воздействия на них высоких температур дистилляции.

8. Процесс рафинации технических жиров защищен авторским свидетельством СССР.

У. Внедрение разработанной технологии рафинации технических животных жиров позволяет улучшить их качество, увеличить выход готовой продукции и расширить область их применения.

Экономический эффект от внедрения новой технологии составляет до /¿О руб. на I т перерабатываемого жира.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

Проведенные исследования по улучшению качества технических животных жиров позволяют рекомендовать:

. - сократить радиус перевозки костного сырья, тем самым сократить затраты на его перевозу и обеспечить улучшение качества жира;

- устранить длительное хранение (до 8 месяцев) сырья под открытым небом, которое приводит к порче жира, потере глицерина и ухудшению качества глицерина и жирных кислот;

- использовать для экстракции жира вместо высококипящего бензина марки BF (70-1) бензин марки "А" - экстракционный;

- исключить обработку жира серной кислотой, способствующей пропессем гидролиза, сульфирования и обуславливающей темную окраску жирл;

- перспективным методом рпфиюции костного жира является ррфинация его в мкенелле, обеспечивав®«« удаление сопутствующих нежиропкх примесей до воздействия на mix высоких температур дистилляции.

ЛО

По теме диссертации опубликованы следующие работы :

I. Рафинация технического животного жира в мисцелле. М.: ЦШИТЭШ1П, 1976, hiS, с.8-10 ( в соавторстве).

'¿. Рафинация технических .тавотных жиров. (брошюра) М.: ЦНШТЭИПП, 1976, 20с. ( в соавторстве).

3. Адсорбционный способ удаления фосфорной кислоты из масел и жиров. Л.:Труды ВНИИЖ, 1977,вып.33,с.128-133 (в соавт.).

Побочные реакции при обработке технического животного жира серной кислотой. Масло-жировая промышленность, 1979, № 2, с.16-18 ( в соавторстве ).

5.Глицеридный и жирнокислотный состав технического животного жира. Масло-жировая промышленность,1979,№9,с.25-27 (в соавт.).

6.Рафинация песцового жира. Масло-жировая промышленность, i960, 1й 7, с.20г21 ( в соавторстве ).

7.Рафинация технического животного тара. Масло-хировая промышленность, 1982, (й 3, с.20-22 ( в соавторстве ).

8. Способ рафинации техничеокого жира. Авт. свид. СССР, № 947183, 1982, бюл. Iii 28 ( в соавторстве ).

9. Потенциометрическое определение серной кислоты в смеси с карбоновыми жирными кислотами в техническом костном жире.

1.1.: АгроНИИТШПП, 1990, № 2, с.1-5 ( в соавторстве ).

Результаты исследований содержатся в отчетах ВНШШиров ( Кз Гос. регистрации 72053237, 1974г. \ ОП.2.12.75 72053237, 1975г. ; 0П.2.75 72053237, 1975г. )

Соискатель :

ГРИНЬ

Продолжительность хранения, сутки

Рис. I. Изменение кислотного числа

жира и его выхода в процесса -хранения сырья

1 - виход жира, % ( кривая 2 )

2 - кислотное число жира,игКОН/г, (хранение при 5-Ю°С и 0°С соответственно кривые I и 3 )

Г-'г.. г. ;!п*рякряспиЯ спектр погляаения кислот :

спектры стечрино'оП { чривче I , 2) * г олеарэной ( крирчо ?,'■») кислот до сглЫ зттат и (гсгизыз 1,3) {|.г;!-г;п 2 , и ) после пулъ^крора^пм

О

о & ©

о

-е-

»

X_см«

I <

Рио. Ь . Тонкослойная хроматография

разделения липидов технического костного жщщ о) диализат 5-го сорта ;

б) диализат 1-го сорта ;

в) свидетели': I- моноглицориди

2,5- диглицериди '(- жирные кислоты 5- триглицериды

о @ 9 о

0 0 0 0 © ©

9 О О о о 0

0 & 0

0 0 © © ©

* о ф ■т

0 в с © о 0

0 о 0 © о ©

Рис.

Жири

л

5. Тонкослойная хроматография разделения фоофолипидои технических животных жиров

: I- посцояый II- норковый ГП- импортны!!

1-фос<1>атидилин()зиголы,

2-лизофог^атиди*холины

3 -гфингомие.лишу

4 - фосфа т и.д ил * ол и н ы

[У- костный 3-гп сорта .'/- костный Р.-го сорта .'/.I- свидетели

5- фосФатвдилеерины

6 фосфатидилэтанолаиины

7 ди({>(!сфг!тили.рглицерины

8 фосфЭтидные кислоты

1

I

СПРГ

& Ж 5L Н 7 В 8 8 8 6 *9 Ю 20 20 20 23

I

I

Р::е. 7. Технологическая схема периодической рафинации норкового и песцового -киров Х- вакуумный котел, 2- насос аентроЗезшы:'., 5- бак для аира, 4- насос пентробенный, 5- нейтрализатор, 6- насос, 7- закуу^кыц проиызяой аппарат, 8- установка для создания закуума, ?,Ю,П- :.;=?рни:са, 12- соапсточкнк, 13- лиролоьузка, 14- бак для нейтрализованного аира, 15- насос, 16- фильтр-пресс, 17- бак для фильтрованного кира, 15- насос, 19- дезодоратор, 20- устанозка для создания вакуума, 21-бак для дезодорированного :i;ipa, 22- насос, 23- бак для готового :шра, 24- кристаллизатор, 25- насос,

26- барометрическая коробка. _ "шр, — I— пар, —2— мелочной растзор,

—3— соапсток, —4—горячая вода, —5—холодная вода, —б—вакуум, —7—барометрическая вода