Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время —і^-усяовпжгтжладЖіаюІцеикя рыночной экономики, наряду е расширением ассортимента выпускаемой мас-ложнровой продукции, одной из самых актуальных проблем остается вопрос повышения ее качества и конкурентоспособности, который напрямую зависит от уровня подготовки жирового сырья для производства маргаринов и майонезов, и в частности, от глубины извлечения из него нежелательных сопутствующих веществ, являющихся естественными спутниками триглицеридов жирных кислот. Важной задачей является также выпуск глубокоочипдешшх натуральных растительных масел, обладающих наибольшей биологической ценностью и аи-тиокцелительной стабильностью в процессе длительного хранения, которые могут быть использованы как для непосредственного потребления, так и для изготовления жировых продуктов массового, детского и диетического назначения. Традиционными способами очистки масел и жиров считаются их гидратация и щелочная рафинация с последующей дезодорацией. Однако указанные технологии не гарантируют достаточную полноту извлечения нежелательных примесей и связаны со значительными отходами и потерями жиров (масел). Использование на стадиях рафинашюиного производства различных добавок в виде минеральных и органических кислот, их ангидридов и солей, гидротронкых и поверхностно-активных веществ, также не всегда эффективно и не универсально, предполагает значительные капитальные вложения, включение в производственные циклы дополнительного оборудования и увеличение их многоста-дийности.
Поэтому перспективным направлением для решения указанных проблем является создашіе на базе действующего рафинационного оборудования высокоэффективных технологий переработки жирового сырья, рациональных в экономическом и экологическом планах, предусматривающих улучшение органо-лептических, физико-химических, саннтарно - гигиенических и биологических характеристик готовой продукции.
Выполненная диссертационная робота является частью комплексных исследовании, проведенных Московским филиалом ВНИИЖиров совместно с НИИ «ИРЕА», МХТИ им. Д.И. Менделеева и НИИ детского питания в период 1990-1995 г.г„ в рамках программы РАСХН «Ресурсосберегающие технологии масложирового производства» и проекта «Продукты детского питания. Жировые основы».
Цель работы. Исследование и разработка малоотходных технологий рафинации с применением универсального фосфорнлированного комплексона - 1-гидроксиэтилидсндифосфоиовой кислоты (ОЭДФ)> обеспечивающих получение глубокоочпшенных масел и жиров, отличающихся высокими качественными показателями и окислительной стабильностью при одновременном упрощении существующих технологических схем и сокращении отходов и потерь рафинационного производства.
Создание на основе глубокоочи(ценных масел и жиров физиологически полноценных жировых продуктов с удлиненным» сроками годности, отвечаю-
щік уровню мировых стандартов, и соответствующих требованиям Института питания РАМН.
Основные задачи исследования:
изучите возможных вариантов использования ОЭДФ в процессах глубокой очистки масел и жиров от сопутствующих примесей;
исследование и разработка технологии супергидратации и деметаллизации растительных масел;
изучение влияния ОЭДФ на изменение реологических и поверхностных свойств эмульсионных систем, образующихся при щелочной нейтрализации и водной промывки масел и жиров;
- исследование и разработка усовершенствованного процесса щелочной
нейтрализации масел и жиров с использованием ОЭДФ;
исследование и разработка усовершенствованного процесса промывки масел и жиров водным раствором ОЭДФ;
определение оптимальных технолотческих параметров процессов супергидратации и деметаллизации, щелочной нейтрализации н водной промывки масел и жиров с применением ОЭДФ;
изучение практических аспектов стабилизации масел и жиров с помощью ОЭДФ, с точки зрения инактивации таких промоторов окисления, как микропримеси металлов;
проведение физико-химической и биологической опенки основных и побочных продуктов, получаемых по разработанным и усовершенствованным технологиям;
создание биологически полноценных жировых продуктов па основе глу-бокоочищенных масел и жиров, стабильных в процессе длительного хранения;
исследование и оценка качества и безопасности физиологически полноценных жировых продуктов, установление сроков их ГОДНОСТИ,'
разработка универсальной технологической схемы глубокой очистки масел и жиров с использованием ОЭДФ, применительно к различным стадиям рафннационного прошво детва;
проведсіше промышленных испытаний по освоению новых и усовершенствованных технологий; внедрение в производство физиологически полноценных жировых продуктов с удлиненными сроками годности.
Научная новизна работы. Научно обоснована и экспериментально подтверждена, с учетом специфических свойств I-гидре-ксиэтилидендифосфоновой кислоты, многоплановость я целесообразность ее применения на основных стадиях рафннационного производства.
Впервые установлена возможность одностадийной обработки смеси масла с концентрированной фосфорной кислотой водным раствором ОЭДФ для эффективного извлечения негидратируемых фосфолипндов и глубокой деметаллизации масла при одновременном удалении продуктов реакции с отделяемой водной фазой.
Показано, что с катионами щелочных, щелочно-земсльных а переходных металлов ОЭДФ образует высокоусгойчнвые водорастворимые комплексонаты
в широком диапазоне рН среды — от 2 до 13 клещевидной, циклической или сетчатой полимерной структуры.
На реальных соапстоках и молельных системах — натриевых сояях жирных кислот, подтверждена высокая поверхностная активность ОЭДФ и ее натриевых солей. Впервые установлена способность ОЭДФ понижать вязкость соапсто ков, Определена роль ОЭДФ в качестве дестабилизаторз мыло - жироводных эмульсий, образующихся при щелочной рафинации масел и жиров, Изучен механизм гилротропного и деэмульгирующего действия ОЭДФ. В результате существенно снижаются эмульгирующая и солюбилтиру^ожая_спосрбности натриевых мыл жирных кислот по отношению к триглицеридам и соответственно уменьшаются отходы и потери нейтральных жиров с соапстоком и промывными водами.
Впервые показана реальная возможность использования на стадии і громы вкн нейтралтованпых масел и жиров раствора ОЭДФ, приготовленного на неумягченной воде, для достаточно полного удаления мыла.
Выявлены закономерности и экспериментально определены оптимальные технологические параметры процессов супергидратации, щелочной нейтрализации и промывки масел и жиров с применением ОЭДФ.
Подтверждена высокая окислительная стабильность масел и жиров, полученных по разработанным технологиям. Выявлена корреляция между скоростями окисления и инициирования глубокоочищенных жиров (масел) и степенью извлечения из них металлов переменной валентности.
Впервые установлена возможность применения глубокоочищенного ста-бштизировашюго подсолнечного масла, взамен дефицитного кукурузного, для производства продуктов детского и диетического назначения.
Показано, что жировые продукты, в состав которых входят деметаллизи-рованные и глубокоочищенные масла и жиры, характергоуются низким уровнем микробной обсемененности, высокими органолеіггическими и санитарно-гигиеническими показателями, стабильностью к окисленню и длительностью хранения, в 1,5 раза превышающей действующие сроки годности.
Практическая значимость, работы. Разработан принципиально новый технологический процесс глубокой очистки растительных масел от комплекса фосфорсодержащих веществ и микропримесей металлов, заключающийся в последовательной обработке их коїщентрированной фосфорной кислотой и водным раствором ОЭДФ. Указанный процесс отличается высокой экономичностью, простотой практической реализации и позволяет получать как улучшенный вид стабилизированного гидратированного растительного масла, так н высококачественное сырье для последующей дистилляционной или щелочной нейтрализации.
Предложена усовершенствованная технология щелочной нейтрализации масел и жиров е добавлением ОДЭФ, обеспечиваю і пая существенное сокращение отходов и потерь нейтрального жира с соапстоком и минимальное остаточное содержание мыла В нейтрализованном жире (масле) при практически полном отсутствии фосфолипидов и металлов.
Разработана универсальная, малоотходная, ресурсосберегающая технология однократной промывки нейтрализоваїтьгх масел и жиров водным раствором ОЭДФ, гарантирующая полное удаление мыла при одновременном сокращении производственных циклов н количества труднообрабатываемых мыло - жиро-содержащих сточных вод.
Разработана универсальная технологическая схема глубокой очистки масел и жиров от сопутствующих примесей с применением ОЭДФ на различных стадиях рафинациошюго производства.
Впервые глубокая очистка подсолнечного масла от инициаторов окисления позволила довести его качество до требований детского питания и подтвердила практическую возможность использования его взамен дефицитного кукурузного масла.
Реализация результатов исследовании. Опытно-промышленные испытания разработанных технологий: суперпщратации, щелочной нейтрализации и промывки масел и жиров с использованием ОЭДФ, проведенные в условиях АООТ «Московский жиркомбинат», АООТ «Московский маргзавод», ОАО «Самарский жиркомбинат» и «Винницкий масложиркомбкнат» подтвердили их высокую эффективность и возможность реализации на действующем сспара-ционном оборудовании. Экономический эффект от внедрения технологий щелочной нейтрализации и водной промывки масел и жиров с применением ОЭДФ на АООТ «Московский жиркомбинат» составил соответственно 80,998 млн. руб. в 1993-1994 г.г. а 106,6 тыс. руб. в 1990г.
На все разработанные технологические процессы составлена и утверждена нормативно-техническая документация.
Внесены соответствующие изменения в раздел 8.5 СанПиН 2.3.2.560-96 в части использования глубокоочищенного подсолнечного масла для удовлетворения растущих потребностей детского и диетического питания в высококачественных натуральных растительных маслах.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференции молодых ученых и специалистов МФ ВНИИЖиров, г. Москва, 1991г.; секции ученого совета ВНИИЖиров, г. Санкт-Петербург, 1993г.; секции ученого совета НИИ детского питания, г. Истра, 1993г.; секциях ученых советов МФ ВНИИЖиров, г, Москва, 1992-1996 г.г.; заседаниях технических советов ряда предприятий отрасли; научной конференции, посвященной юбилею кафедры «Технолопи жиров и биоорганического синтеза» МГУ Пищевых производств, г. Москва, 1999 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы три научные статьи, получены одно А.с. СССР и один Патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введення, литературного обзора, методической и исследовательской частей, разделов по разработке и описанию универсальной технологической схемы и проведению опытно-промышленных испытаний, выводов, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 184 страницах машинописного текста, включает 45 таблиц и 12 рисунков. Список литературы содержит 244 публикации, в том числе 42 па иностранных ячыках. В приложения включены расчеты
