Спосіб безвідходної нейтралізації олій та жирів з одержанням жирних кислот

Реферат: UA 110375 U UA 110375 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до олійно-жирової галузі харчової промисловості і може бути використана при очищенні олій та жирів від жирних кислот. Кислоти, які видалені по запропонованій технології можуть бути використані як товарний продукт. Відомі маловідходні або безвідходні способи нейтралізації олій та жирів з метою виведення жирних кислот. Одним з таких способів є спосіб видалення кислот шляхом дистиляцією з парою [1-3]. Спосіб реалізується завдяки відгонці жирних кислот з олій та жирів у вакуумі під дією високої температури (зазвичай 230 °C-250 °C). При цьому обов'язковим є додавання гострої пари. Вакуум зазвичай генерується за допомогою вакуум-ежекторного насоса. Недосконалістю способу є використання високих температур (більше 150 °C), що не для всіх жирів може бути застосовано. За такої температури якість більшості харчових жирів значно погіршується. Крім цього, цей спосіб є багатостадійним та енергоємним. Ще одним відомим способом є спосіб виведення вільних жирних кислот з жирів і олій [4]. У способі жири та олії обробляють розчином лугу, який містить спирт, з подальшою кислотною обробкою соапстоку. У зазначеному способі мають місце втрати нейтрального жиру. Даний спосіб включає використання як реагенту сульфатної кислоти. Недоліки кислотної обробки соапстоку пов'язані головним чином з корозійної небезпекою процесу і з труднощами при відділенні жирової фази від кислотно-водної фази, що призводить до значних втрат жиру і забруднення стічних вод жирами, сульфатом натрію, водорозчинними органічними домішками та іншими шкідливими речовинами, що надходять в навколишнє середовище. Також є відомий спосіб нейтралізації рослинних олій і жирів [5], у якому рослинні олії і жири нейтралізують водним розчином гідроксиду натрію в присутності натрієвих солей сульфатної або фосфатної кислоти або суміші при співвідношенні натрієвих мил, що утворюються, і зазначених солей від 4:1 до 19:1 і розділяють на нейтралізовану олію і осад натрієвих мил, причому для одержання концентрату натрієвих мил нейтральний жир з осаду екстрагують вуглеводневим розчинником. Спосіб складний, енергоємний, потребує спеціальне устаткування, може здійснюватися тільки на олійноекстракційних підприємствах, потребує переробки або утилізації відходів. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є спосіб лужної рафінації олій та жирів [6], що включає нейтралізацію олій чи жирів в мильно-лужному середовищі, основою нейтралізуючого розчину якого є вода, етанол і гліцерин, причому у масовому співвідношенні вода : етанол : гліцерин (10-50) % : (20-50) % : (30-80) % відповідно. За цим способом утворюються відходи, які потребують подальшої переробки. Суміш складна, містить гліцерол, що є дорогим компонентом, і який необхідно виділяти з соапстоку. Задача, на вирішення якої спрямована корисна модель, полягає у створенні способу безвідходної нейтралізації олій та жирів з одержанням жирних кислот, за допомогою якого відбудеться зниження втрат жирів при нейтралізації, також можливість легко відділяти нейтралізовану олію (жир) від водно-етанольного розчину мила без захоплення нейтральних триацилгліцеролів у соапсток, та зниження забруднення стічних вод жиром і сульфатом натрію, що підвищить екологічну безпеку виробництва. Поставлена задача вирішується тим, що, згідно зі способом, який пропонується, як нейтралізуючий реагент використовують (30-60 %) водно-спиртові розчини карбонатів (гідрокарбонатів) лужних металів, процес ведуть за температури 30-75 °C при інтенсивному перемішуванні. Для одержання жирних кислот з соапстоку здійснюють обробку соапстоку протягом 3-10 хвилин за температурою процесу 20-25 °C з використанням як реагенту діоксиду вуглецю з тиском 2-50 атм, при цьому утворюються розчини гідрокарбонатів металів, які рецикліюють в процесі нейтралізації, і жирні кислоти - товарний продукт. Під час взаємодії жирних кислот з карбонатами лужних металів в реакцію, на відміну від лугу, не вступають складні ефіри (ацилгліцероли), тому будуть знижуватися втрати жирів при нейтралізації. Для того, щоб під час реакції не відбувалося емульгування жирів у водному розчині потрібен спирт. У водно-етанольному розчині утворюється мило, яке практично не виявляє поверхнево-активних властивостей. Це дозволить досить легко відділяти нейтралізовану олію (жир) від водно-етанольного розчину мила без захоплення нейтральних триацилгліцеролів у соапсток. При барботуванні діоксиду вуглецю через водний розчин мила, розкладання соапстоку протікає за рахунок розчиненої вуглекислоти. Обробка соапстоку діоксидом вуглецю виключає обробку останнього мінеральними кислотами і електролітом (хлоридом натрію), що, у свою чергу, призведе до зниження забруднення стічних вод та екологічної безпеки виробництва. 1 UA 110375 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Новизна способу полягає у тому, що в способі, який заявляється, нейтралізація жирних кислот олій та жирів здійснюється водно-етанольними розчинами карбонатів (гідрокарбонатів) лужних металів, в результаті нейтралізації олій та жирів за заявленим способом не відбувається втрата продукту (нейтралізованої олії) з соапстоком. Одержана запропонованим способом олія за показником кислотного числа відповідає ДСТУ 4492:2005 [7]. Заявлена корисна модель пояснюється прикладом. Приклад 1. Нерафіновану соняшникову олію з кислотним числом 1,6 мг КОН/г нагрівають при перемішуванні до температури 70 °C. При досягненні заданої температури, не припиняючи перемішування, вносять розраховану кількість розчину карбонату натрію у 50 %-му етанолі. Після ретельного перемішування впродовж 10 хвилин, суміш направляється на сепарування, де розділяється на дві фази - триацилгліцероли і водно-етанольний розчин мила. Спирт дистилюється і повертається на приготування нейтралізуючого агенту, а водний розчин мила барботується діоксидом вуглецю з тиском 20 атм за температурою процесу 20 °C продовж 3 хвилин, при цьому утворюється розчин гідрокарбонату натрію, що рецикліює в процесі нейтралізації, і жирні кислоти. Одержали олію з такими показниками: кислотне число - 0,14 мг КОН/г, вміст мила - 0,005 %. Вміст нейтрального жиру у соапстоку - 0,005 % Жирні кислоти одержали світло-коричневого кольору, число нейтралізації -170 мг КОН/г, вміст неомильних речовин - 0,4 %. Приклад 2. Нерафіновану соняшникову олію з кислотним числом 2,7 мг КОН/г нагрівають при перемішуванні до температури 70 °C. При досягненні заданої температури, не припиняючи перемішування, вносять розраховану кількість розчину карбонату калію у 50 %-му етанолі. Після ретельного перемішування впродовж 10 хвилин, суміш направляється на сепарування, де розділяється на дві фази - триацилгліцероли і водно-спиртовий розчин мила. Спирт дистилюється і повертається на приготування нейтралізуючого агенту, а водний розчин мила барботується діоксидом вуглецю з тиском 40 атм за температурою процесу 20 °C продовж 3 хвилин, при цьому утворюється розчин гідрокарбонату калію, що рецикліює в процесі нейтралізації, і жирні кислоти. Отримали олію з такими показниками: кислотне число - 0,10 мг КОН/г, вміст мила - 0,005 %. Вміст нейтрального жиру у соапстоку - 0,005 %. Жирні кислоти одержали світло-коричневого кольору, число нейтралізації -160 мг КОН/г, вміст неомильних речовин - 0,6 %. Приклад 3. Нерафіновану соняшникову олію з кислотним числом 1,07 мг КОН/г нагрівають при перемішуванні до температури 55 °C. При досягненні заданої температури, не припиняючи перемішування, вносять розраховану кількість розчину гідрокарбонату калію у 50 %-му етанолі. Суміш розділяється сепаруванням, де розділяється на дві фази - триацилгліцероли і водноспиртовий розчин мила. Спирт дистилюється і повертається на приготування нейтралізуючого агенту, а водний розчин мила барботується діоксидом вуглецю з тиском 30 атм за температурою процесу 20 °C продовж 3 хвилин, при цьому утворюється розчин гідрокарбонату калію, що рецикліює в процесі нейтралізації, і жирні кислоти. Отримали олію з такими показниками: кислотне число - 0,16 мг КОН/г, вміст мила - 0,005 %. Вміст нейтрального жиру у соапстоку - 0,005 %. Жирні кислоти одержали світло-коричневого кольору, число нейтралізації ~ 150 мг КОН/г, вміст неомильних речовин - 0,6 %. Позитивним ефектом корисної моделі є використання більш дешевого та безпечного нейтралізуючого агенту. Використання водно-етанольних розчинів карбонатів (гідрокарбонатів) лужних металів як реагентів для нейтралізації олій та жирів дозволяє знизити відходи нейтрального жиру у соапсток. Вміст мила в нейтралізованій олії значно менший нормованого показника, що дає можливість виключення стадії промивки після процесу нейтралізації. Одержання жирних кислот шляхом вуглекислотного розкладання їх мил підвищує екологічну безпеку виробництва. 55 Джерела інформації: 1. Арутюнян Н.С. Рафинация масел и жиров. Теоретические основы, практика, технология, оборудование [Текст] / Н.С. Арутюнян, Е.П. Корнена, Е.А. Нестерова. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 288 с. 2 UA 110375 U 5 10 15 20 2. О'Брайен Р. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение [Текст] / Р. О'Брайен: пер. с англ. 2-го изд. В.Д. Широкова, Д.А. Бабейкиной, Н.С. Селивановой, Н.В. Магды. - СПб.: Профессия, 2007. - 752 с. 3. Пат. 2145339 РФ, МПК С11В 3/00 Способ рафинации растительных масел и жиров / Веселов В.П.; Боковикова Т.Н.; Артеменко И.П. и др.; заявитель и патентообладатель Учебнонаучно- производственная фирма "Липиды". - № 98120967/13. заявл. 23.11.1998, опубл. 10.02.2000. 4. Пат 20140135515 США, МКИ С11В 3/04 Method to recover free fatty acids from fats and oils / Mohan Prasad A., Dasari, Kidron Joel Knox. - № 14/079059; заявитель и патентообладатель Riverhead Resources, Lle; заявл. 13.11.2013; опубл. 15.05.2014. 5. Пат RU 2080361 Российская Федерация, МПК С11В 3/00, C11D 13/00. Способ нейтрализации растительных масел и жиров / Стопский B.C., Фридман И.А.; заявитель и патентообладатель индивидуальное частное предприятие Стопского B.C. "Магтех". - № 94038094/13; заявл. 30.09.1994 опубл. 27.05.1997. 6. Пат. 81222 Україна, МПК С11В 3/06. Спосіб лужної рафінації олій та жирів / Петік І.П., Гладкий Ф.Ф., Петік П.Ф. та ін.; заявник та патентовласник Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". - № 201214827; заявл. 24.12.2012; опубл. 25.06.2013; Бюл. № 12. 7. Олія соняшникова. Технічні умови: ДСТУ 4492:2005. - [Чинний від 2007-01-01]. - К.: ДП "УкрНДНЦ", 2007. - 22 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб безвідходної нейтралізації олій та жирів з одержанням жирних кислот, що включає нейтралізацію олій та жирів водно-етанольними розчинами лужних реагентів, що відбувається за температури 30-75 °C, який відрізняється тим, що водно-етанольний розчин використовують в концентрації 30-60 %, як лужний агент використовують карбонати та 3 гідрокарбонати лужних металів з концентрацією 5-42 г/дм , в подальшому для одержання жирних кислот одержаний після нейтралізації соапсток розкладають діоксидом вуглецю з тиском 2-50 атм протягом 3-10 хвилин за температурою процесу 20-25 °C. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3