способ получения пищевого саломаса

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО САЛОМАСА путем гидрогенизации растительных масел линолево-олеиновой группы в присутствии мелкодисперсных никелевых катализаторов при температуре 180 - 230^oС и начальном расходе водорода в реакторе 25 - 50 нм³ / т ч, отличающийся тем, что растительные масла линолево-олеиновой группы используют в рафинированном виде в смеси с рафинированным жирным кориандровым маслом в соотношении 5 : (1 - 2), причем концентрация катализатора в гидрируемом сырье составляет 0,2 -0,5% в пересчете на никель, а расход водорода в реакторе по достижении температуры плавления гидрогенизата 27 - 30^oС уменьшают в два раза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к каталитическому гидрированию жиров. Изобретение может быть использовано для получения саломасов пищевого назначения, применяемых при производстве маргариновой продукции.

Известен способ получения пищевого саломаса для маргариновой продукции [1] включающий гидрогенизацию пищевых растительных масел, содержащих глицериды моно-, ди- и полиненасыщенных жирных кислот, при температурах 180-230^оС в присутствии мелкодисперсных никелевых катализаторов. Процесс осуществляют в автоклавах различной вместимости непрерывным или периодическим способами, в присутствии водорода при его расходе в реактор, превышающем теоретически необходимое для селективного гидрирования в 2-4 раза, т.е. в количестве 25-50 нм³/т ч или для автоклавов полезной вместимостью 6 т масла расхода водорода в автоклав составляет при непрерывном способе гидрирования в батарее автоклавов 200-300 нм³/ч, а при периодическом 150-200 нм³/ч. Концентрация в гидрируемом сырье катализаторов, выпускаемых промышленностью, марок, например, "Никель на кизельгуре" или ГМ-3 составляет 0,1-0,2 мас. В качестве сырья используют пищевые растительные масла подсолнечное, кунжутное, соевое, хлопковое, кукурузное и некоторые другие, содержащие в глицеридах от 30 до 75% ацилов ди- и полиненасыщенных жирных кислот и от 15 до 50% мононенасыщенных в виде олеиновой кислоты, при этом получают саломасы пищевого назначения для производства маргариновой продукции с температурами плавления в диапазоне 31-36^оС и твердостью от 160 до 320 г/см (на приборе Каминского) [2]

Указанный способ является по технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому и принимается за прототип.

Заявляемое изобретение преследует следующую цель:

расширить ассортимент сырья, используемого для получения пищевых саломасов; снизить дефицит ценных пищевых растительных масел;

снизить себестоимость вырабатываемого саломаса за счет использования относительно дешевого кориандрового масла.

В настоящее время ввиду определенного дефицита ценных пищевых сортов растительных масел актуальным становится применение в качестве исходного сырья для получения саломасов масел, применение которых в непосредственном виде в пищу не рекомендуется. К таким маслам можно отнести рафинированное кориандровое масло, отличающееся от вышеуказанных масел значительным содержанием мононенасыщенных жирных кислот до 85% из которых 53% составляет петрозелиновая кислота (цис-6 октадеценовая кислота), представляющая собой позиционный изомер олеиновой, (цис-9-октадеценовой кислоты) [3]

В связи со спецификой жирнокислотного состава жирное кориандровое масло до настоящего времени подвергали полной неселективной гидрогенизации с целью получения низкойодного саломаса для производства стеариновой кислоты [4]

При попытках гидрогенизации кориандрового масла в пищевой саломас по известному способу [1] получаемые саломасы не удовлетворяют требованиям к саломасам для маргпродукции по соотношению между температурой плавления и твердостью. Это обстоятельство объясняется особенностями жирнокислотного состава кориандрового масла, содержащего значительное количество мононенасыщенных кислот, представленных в основном петрозелиновой кислотой. Петрозелиновая кислота отличается от олеиновой более высокой температурой плавления как цис-, так и транс-изомеров [3] В этой связи, при обычных условиях гидрирования саломасы из кориандрового масла при температуре плавления 31-36^оС имеют твердость менее 100 г/см, а саломасы с требуемой твердостью 160-320 г/см имеют температуру плавления от 39^оС и выше.

Получение пищевых саломасов с требуемыми техническими характеристиками в предлагаемом способе достигается за счет использования в качестве исходного сырья кориандрового жирного масла в смеси с маслами линолево-олеиновой группы в заданном соотношении; а также за счет создания благоприятных условий для цис-, транс- и позиционной изомеризации двойных связей в ацильных группах цис-6-октадеценовой кислоты. Для этого используют повышенные загрузки катализатора (концентрацию никеля увеличивают с 0,1-0,2% до 0,2-0,5%), а на заключительном этапе процесса насыщения ацилов ди- и полиненасыщенных кислот в глицеридах смеси (при снижении их содержания до 15-25% чему соответствует диапазон температур плавления гидрогенизатов 27-30^оС) уменьшают подачу водорода в реактор в 2 раза по сравнению с первоначальной, т.е. до 12-24 нм³/т ч.

Заявляемое изобретение является новым, так как отличается от прототипа и других известных решений введением в состав исходного сырья для получения пищевого саломаса жирного кориандрового масла, которое ранее не использовалось в этих целях, а также выбранными технологическими условиями гидрирования (состав смеси, концентрация катализатора, расход водорода), необходимыми для получения требуемого качества пищевого саломаса.

Существенные признаки изобретения (возможность использования кориандрового масла в виде смесей с маслами линолево-олеиновой группы с заданным соотношением для получения пищевых саломасов, а также необходимость для достижения требуемых показателей качества пищевого саломаса из указанной смеси масел применения выбранных концентраций катализатора и особого режима расхода водорода в реактор на заключительной стадии процесса не следуют явным образом из имеющегося уровня техники. Это позволяет сделать вывод об изобретательском уровне заявляемого способа.

Способ осуществляется следующим образом. Гидрированию подвергают смесь, содержащую от 20% до 40% жирного кориандрового масла и 80-60% растительного масла линолево-олеиновой группы подсолнечного, соевого, кунжутного, хлопкового, кукурузного или их смеси в любых соотношениях.

Гидрирование осуществляют при температуре 180-230^оС в присутствии никелевого катализатора типа "Никель на кизельгуре" или аналогичного по своим характеристикам непрерывным способом в батарее из трех или четырех последовательно соединенных автоклавов с мешалкой при непрерывном барботаже водорода в реакторы или периодическим способом в автоклаве с интенсивным перемешиванием при непрерывном барботаже водорода или методом насыщения водородом. При периодическом методе гидрирования подачу водорода уменьшают в 2 раза при достижении саломасом температуры плавления 27-30^оС, т.е. на заключительном этапе насыщения диненасыщенных кислот в глицеридах. При непрерывном методе количество подаваемого водорода в последние автоклавы батареи в 2 раза ниже количества водорода, подаваемого в первые два автоклава, что соответствует указанной выше температуре плавления саломаса, т.е. например, для батареи из четырех автоклавов полезной емкостью 6 т масла, в 1-й и 2-й автоклавы подают от 200 до 300 м³ водорода в 1 ч, в 3-й и 4-й 75-150 м³/ч в зависимости от чистоты водорода и качества гидрируемого сырья. Для создания благоприятных условий для цис-транс и позиционной изомеризации, т.е. дополнительного обеднения поверхности катализатора водородом, загрузка катализатора независимо от метода гидрирования составляет от 0,2 до 0,5 мас. в пересчете на никель (в зависимости от качества сырья и водорода).

Способ поясняется следующими примерами, приведеными в табл. 1-3.

П р и м е р 2. Гидрирования осуществляют в лабораторном реакторе емкостью 1000 см³, снабженном электрообогревом, с мешалкой, имеющей скорость 10-12 с^-1. Загружают в реактор 500 г сырья, состоящего из 100 г рафинированного кориандрового масла и 400 г рафинированного подсолнечного масла. Кислотное число смеси К.Ч.0,2 мг КОН/г, йодное число Й.Ч. 128 г I₂/100 г. При небольшом барботаже водорода в реактор нагревают смесь до выбранной температуры гидрирования 200^оС, вводят навеску катализатора ГМ-3 в количестве 3 г (в небольшом количестве масла), т.е. концентрация никеля в сырье составляет 0,3 мас. Увеличивают расход водорода до 0,4 дм³/мин и осуществляют гидрирование, периодически контролируя температуру плавления гидрогенизата. При достижении гидрогенизатом температуры плавления 27-30^оС расход водорода в реактор уменьшают до 0,20 дм³/мин. Гидрирование продолжают до получения саломаса пищевого назначения марки 1 для маргариновой продукции, контролируя температуру плавления. В данном примере получен саломас с характеристиками: температура плавления 34^оС, твердость 240 г/см.

П р и м е р ы 1-14 осуществляют по способу, описанному в примере 2, изменяя соотношение между кориандровым маслом и подсолнечным, загрузку катализатора в реактор и расход водорода.

П р и м е р 15 (сравнительный) осуществляют по известному способу [1]

В реактор загружают 500 г рафинированного подсолнечного масла, при включенной мешалке и небольшом барботаже водорода нагревают до 200^оС, в реактор вводят навеску катализатора ГМ-3 в количестве 2 г или 0,2% никеля по отношению к маслу. Увеличивают расход водорода до 0,4 дм³/мин и осуществляют гидрирование, периодически контролируя температуру плавления гидрогенизата. Гидрирование продолжают до получения саломаса пищевого назначения марки 1. В данном примере температура плавления саломаса 33,5^оС, твердость 250 г/см.

Гидрирование смеси кориандрового и подсолнечного масел при различных соотношениях компонентов сырья (500 г сырья, 200^оС, 0,3% никеля, расход водорода по описанию примера 2) поясняет табл. 1.

Из приведенных в табл. 1 результатов можно видеть, что при увеличении содержания кориандрового масла в гидрируемой смеси выше 40% (т.е. соотношение между кориандровым и подсолнечным маслами более 2:5) не удается получить пищевой саломас для маргарина с требуемым соотношением между точкой плавления и твердостью. Тоже самое относится и к гидрированию собственно кориандрового масла. Минимальный ввод кориандрового масла 20% обусловлен тем, что при меньшем его содержании предлагаемый способ по достигаемым экономическим и техническим результатам сводится к известному [1]

Гидрирование смеси кориандрового (30%) и подсолнечного масла (70%) при различной загрузке катализатора: Й. Ч. смеси122 г I₂/100 г, (500 г сырья, 200^оС, расход водорода по описанию примера 2) поясняет табл. 2.

Уменьшение концентрации никеля в сырье менее 0,2% при гидрировании смеси кориандрового и подсолнечного масел приводит к увеличению времени гидрирования по сравнению с известным способом и несоответствию показателей качества саломаса требуемым значениям. Увеличение концентрации катализатора более 0,5% нецелесообразно, так как повышает себестоимость саломаса и приводит к увеличению времени фильтрации, т.е. к снижению производительности гидрогенизационных установок и недопустимому содержанию никеля в отфильтрованном саломасе (по требованиям стандарта не более 10 мг/кг).

Гидрирование смеси кориандрового (30%) и подсолнечного масла (70%) при различном расходе водорода (200^оС, 0,3% никеля, 500 г сырья) поясняет табл. 3.

Данные, приведенные в табл. 3, показывают, что при постоянной подаче водорода в реактор (пример 11) в случае гидрирования смесей кориандрового с подсолнечным маслом показатели качества саломаса (температура плавления и твердость) не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Наблюдается более интенсивное нарастание температуры плавления по сравнению с ростом твердости саломасов. Снижение подачи водорода в реактор на конечной стадии процесса в 2 раза (примеры 12-13) создает более благоприятные условия для геометрической и позиционной изомеризации и, как следствие, приводит к требуемым соотношениям показателей качества гидрогенизатов. Снижение подачи водорода более чем в 2 раза нецелесообразно, так как при этом возрастает время гидрирования (пример 14). Снижение расхода водорода при более низкой темпераутре плавления саломаса (20-25^оС) приводит к необходимости существенного увеличения продолжительности гидрирования и получению саломаса с завышенной твердостью (450 и выше).

Таким образом, внедрение предлагаемого способа позволяет

использовать относительно дешевое кориандровое масло в качестве исходного сырья для маргариновой продукции в виде саломасов пищевого назначения с показателями качества, соответствующими ГОСТу;

снизить себестоимость саломасов по сравнению с традиционно используемыми саломасами из подсолнечного, соевого, кукурузного, хлопкового и других растительных масел.