2.6 Исследование влияния технологических факторов на устойчивость и концентрирование фосфолипидной эмульсии. Известные процессы сушки фосфолипидной эмульсии не только очень длительны, но и приводят к снижению качества фосфатидного концентрата.
Поэтому задачей исследования была разработка режимов, позволяющих получить фосфатидные концентраты с максимально сохраненными нативными свойствами.
Известно, что стойкость эмульсии зависит от её гидрофильно-липофильного баланса. Присутствие фосфолипидов в эмульсии обеспечивает ее поверхностно-активные свойства, значения которых можно установить по гидрофильно – липифильному балансу (ГЛБ), отражающему уровень распределения ПАВ между водной и масляной фазами, и соответственно, тип эмульсии, а также ее устойчивость.
Проводили сравнение влияния ГЛБ на тип и устойчивость фосфолипидной эмульсии полученной по разработанной и традиционной
технологиям гидратации (таблица 8).
Таблица 8 – Влияние ГЛБ на тип и устойчивость образующейся при гидратации фосфолипидной эмульсии
Гидратация масла | Показатели фосфолипидной эмульсии | ||
ГЛБ | тип эмульсии | относительная устойчивость, % | |
Водой | 11,0 | м/в | 81 |
Водным раствором молочной сыворотки | 13,2 | м/в | 42 |
Установлено, что при использовании в качестве гидратирующего агента водного раствора молочной сыворотки и метода механохимической активации относительная устойчивость фосфолипидной эмульсии снижается до 42%, что позволяет сократить время её сушки в 2 раза.
Это можно объяснить, по-видимому, дестабилизацией казеиновых мицелл под действием молочной и лимонной кислот и последующим агрегированием в более крупные структуры с увлечением липидов, содержащихся в фосфолипидной эмульсии.
Известно, что на разрушение эмульсии может оказать влияние состав материала, из которого изготовлен аппарат, и в котором проводится обработка. Учитывая это, исследовали возможность разрушения фосфолипидной эмульсии с использованием метода механохимической активации при использовании гидрофильно – гидрофобных поверхностей.
На рисунке 8 представлена зависимость устойчивости эмульсии при различном сочетании гидрофильных (числитель) и гидрофобных (знаменатель) поверхностей.
Из приведённых данных видно, что с повышением числа гидрофильных поверхностей стойкость эмульсии снижается.
При отсутствии гидрофильных поверхностей стойкость эмульсии возрастает. Поэтому при обработке фосфолипидной эмульсии в МХА
с соотношением гидрофильных поверхностей к гидрофобным равным 1:5 стойкость эмульсии снижается до 15%.
2.7 Разработка технологических режимов и схемы выведения фосфолипидов повышенного качества. Разработанные нами технологические режимы позволили разработать схему гидратации подсолнечного масла на примере линии гидратации подсолнечного масла «Лурги -100» путем включения в традиционную технологическую схему установки механохимической обработки нерафинированного масла водным раствором молочной сыворотки (рисунок 9).
Для обеспечения эффективных технологических режимов сушки фосфолипидной эмульсии предусмотрено снижение её устойчивости путем механохимического воздействия (рисунке 10).
В таблице 9 приведены технологические режимы гидратации подсолнечного масла с получением фосфатидного концентрата, обогащенного протеином.
1 – приемная емкость молочной сыворотки; 2 – расходная емкость раствора молочной сыворотки; 3,7,10 – центробежный насос; 4 – ротаметр; 5 – теплообменник; 6 – емкость нерафинированного масла; 8 – механохимический активатор; 9 – коагулятор; Рисунок 9 - Установка механохимической обработки нерафинированного масла водным раствором молочной сыворотки
1 – приемная емкость фосфолипидной эмульсии; 2 – шестеренчатый насос; 3 – механохимический активатор с гидрофильно-гидрофобными поверхностями; 4 – декантер; 5 – емкость липидного комплекса; 6 – насос винтовой Рисунок 10 – Установка обработки фосфолипидной эмульсии в МХА с гидрофильно-гидрофобными поверхностями
Таблица 9 – Технологические режимы гидратации масла с получением фосфатидного концентрата, обогащенного протеином
Наименование технологической стадии и технологического режима | Значение технологического режима |
1 | 2 |
1 Подготовка водного раствора молочной сыворотки: температура, ºС | 40 – 45 |
Окончание таблицы 9
1 | 2 |
концентрация водного раствора молочной сыворотки, % | 0,6 |
2 Гидратация фосфолипидов: количество водного раствора молочной сыворотки, % обработка смеси «нерафинированное масло – раствор молочной сыворотки» | определяется по разработанной методике механохимическая |
частота вращения ротора МХА, с-1 количество элементов смешивания в МХА продолжительность обработки, с температура,ºС продолжительность экспозиции, мин | 100 24 1-2 45±2 20 |
3 Подготовка фосфолипидной эмульсии: обработка фосфолипидной эмульсии скорость вращения МХА, с-1 соотношение гидрофильных поверхностей к гидрофобным продолжительность обработки, с температура, ºС | механохимическая 50 3:15 40 60±3 |
4 Разделение фосфолипидной эмульсии на тяжелую и легкую фазу: способ разделения температура, ºС | поле центробежных сил 70 – 75 |
5 Сушка фосфолипидной эмульсии: температура, остаточное давление, кПа продолжительность, мин | 70 – 75 70 – 100 30 |
2.8 Исследование физико-химических показателей качества гидратированных масел и фосфатидного концентрата. Полученные по разработанным технологическим режимам гидратированное подсолнечное масло и фосфатидный концентрат оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям (таблицы 10 и 11).
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что гидратированные масла, полученные по разработанной технологии, имеют более высокие физико-химические показатели по сравнению с гидратированными маслами, полученными по традиционной технологии.
Таблица 10 – Физико-химические показатели гидратированных подсолнечных масел
Наименование показателя | Масло гидратированное по технологии | |
существующей | разработанной | |
Цветное число, мг J2 | 18-22 | 14-17 |
Массовая доля, %: фосфолипидов (в пересчете на стеароолеолецитин) неомыляемых липидов восковых веществ Массовая доля металлов переменной валентности, мг/кг | 0,23 – 0,27 0,70 – 0,76 0,18 – 0,21 0,38 – 0,41 | 0,04 – 0,06 0,44 – 0,50 0,10 – 0,13 0,18 – 0,22 |
Показатели окислительной порчи: кислотное число, мгКОН/г перекисное число, ммоль активного кислорода/кг | 1,86 – 2,05 3,55 – 3,84 | 1,55 – 1,68 3,27 – 3,45 |
Таблица 11 - Показатели качества фосфатидных концентратов
Наименование показателя | Значения | |
по существующей технологии | по разработанной технологии | |
Цветное число, мг I2 Массовая доля, %: влаги и летучих веществ | 6 – 8 0,68 – 0,92 | 4 – 5 0,55 – 0,73 |
фосфолипидов масла веществ, нерастворимых в диэтиловом эфире белков Показатели окислительной порчи липидов, выделенных из концентрата: кислотное число, мгКОН/г | 56,40 – 57,86 40,24 – 41,70 1,20 – 1,28 — 8,34 – 8,82 | 64,04 – 64,85 28,10 – 29,00 0,85 – 0,97 2,05 – 2,48 7,10 – 7,54 |
перекисное число, ммоль активного кислорода/кг | 8,42 – 9,25 | 6,23 – 6,84 |
Установлено, что фосфатидный концентрат, полученный по разработанной технологии, отличается высоким содержанием фосфолипидов, содержит белки, имеет более низкие цветное число, а также кислотное, перекисные числа.
ВЫВОДЫ
На основании проведенных исследований разработана технология и технологическая схема гидратации нерафинированных подсолнечных масел с получением высококачественных фосфатидных концентратов обогащенных протеином.
1. Научно и экспериментально обоснован выбор водного раствора молочной сыворотки в качестве гидратирующего агента, эффективность которого обусловлена присутствием органических кислот, обладающих высокой комплексообразующей способностью.
2. Использование водного раствора молочной сыворотки в качестве гидратирующего агента позволяет максимально снизить межфазное натяжение до 2,8 – 3,2мН/м за счет повышения поляризуемости фосфолипидов, и, соответственно, увеличить степень их гидратируемости до 77%.
3. Разработана методика пробной гидратации нерафинированного подсолнечного масла, позволяющая оперативно устанавливать эффективные режимы гидратации фосфолипидов: для определения количества гидратирующего агента предложено использование ультразвука частотой 431кГц в импульсном режиме, а для определения температуры – использование эффекта изменения удельной проводимости нерафинированного масла и удельной проводимости смеси нерафинированного масла с гидратирующим агентом.
4. Показано, что смешивание нерафинированного подсолнечного масла и гидратирующего агента – водного раствора молочной сыворотки в механохимическом активаторе трехступенчатом со сверхвысокими сдвиговыми усилиями интенсифицирует процесс выведения фосфолипидов и обеспечивает степень их гидратации до 97%.
5. Фосфолипидная эмульсия, полученная в результате гидратации нерафинированного масла водным раствором молочной сыворотки в механохимическом активаторе трехступенчатом со сверхвысокими сдвиговыми усилиями обладает значительно меньшей относительной устойчивостью (до 42%) по сравнению с фосфолипидной эмульсией (81%), полученной в результате. гидратации нерафинированного масла по традиционной технологии, что подтверждено значениями гидрофильно-липофильного баланса.
6. Обработка фосфолипидной эмульсии в механохимическом активаторе с соотношением гидрофильно-гидрообных поверхностей равным 3:15, способствует снижению её устойчивости, что позволяет повысить эффективность последующей сушки и обеспечить более «мягкие» температурные режимы.
7. Гидратированные подсолнечные масла и фосфатидные концентраты, полученные по разработанным технологическим режимам, имеют более высокие физико-химические показатели качества, чем гидратированные подсолнечные масла и фосфатидные концентраты, полученные по традиционной технологии.
8. Разработана комплексная технология получения гидратированных подсолнечных масел и фосфатидных концентратов с применением в качестве гидратирующего агента водного раствора молочной сыворотки и методов механохимической активации.
9. Разработан комплект технической документации на производство гидратированного подсолнечного масла и фосфатидного концентрата, обогащенного протеином, включающий технологическую инструкцию и технические условия.
10. Разработанная технология и технологическая схема внедрены в условиях филиала «Лабинский МЭЗ» Юг Руси» в I квартале 2013года. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений составляет 3500,0 тыс. руб в год при переработке 30 тыс. т подсолнечного масла.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России
1. Багров молочной сыворотки на удаление продуктов окисления из растительных масел [Текст] / , , , // «Известия вузов. Пищевая технология», Краснодар, 2008. - № 4. – С.115-116.
2. Багров и обоснование эффективных параметров гидратации фосфолипидов из подсолнечных масел [Текст] / , , // Известия вузов. Пищевая технология. – 2013г - №4 – С.59-61.
3. Багров метод оценки эффективности извлечения липидов из низкомасличного сырья [Текст] / , , / Новые технологии. – Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011. – Вып.2. – С.43 – 45.
Патенты
4. Багров получение фосфатидного концентрата / Патент РФ № 000 по заявке №/13 Опублик. 10.07.2013 Бюл.№19 / , ,
5. Багров линия получения фосфатидного концентрата / Патент на полезную модель РФ № RU 115763 по заявке /13 Опублик. 10.06.2012 / , ,
6. Багров получения растительного масла из маслосодержащего сырья / Патент РФ № 000 по заявке №. Опублик. 10.10.2011., Бюл.№28 / , , МартовщукВ. И., , и др.
Статьи и доклады на международных конференциях
7. Багров молочной кислоты для выведения воскоподобных веществ [Текст] / , , // «Масла и жиры»,— Москва: 2008. - №7. – С. 89-90.
8. Высокоэффективная технология гидратации растительных масел с применением сверхвысоких сдвиговых усилий / , // Международная научно-практическая конференция «Инновационные пути в разработке ресурсосберегающих технологий производства и переработки сельскохозяйственной продукции», 17-18 июня 2010г., г. Волгоград.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
