ИТС 44-2017 Производство продуктов питания

     2.1.4.5.3 Описание технологического процесса, способов. Применяемое оборудование

Гидрогенизация - процесс частичного или полного насыщения водородом непредельных связей ненасыщенных жирных кислот глицеридов, входящих в состав растительных масел и (или) жиров.

Сопровождается следующими основными реакциями:

- гидрированием полиненасыщенных кислот, например линолевой, до мононенасыщенной олеиновой и последней - до насыщенной стеариновой;

- при частичной гидрогенизации - изомеризацией, например превращением олеиновой кислоты (цис-изомер) в элаидиновую (трансизомер), а также миграцией двойной связи, приводящей к образованию изоолеиновых кислот;

- гидролизом глицеридов до свободных жирных кислот и их взаимодействием с каталитическими металлами или их солями с образованием мыл.

Продукты (частичной) гидрогенизации жиров (гидрогенизированные жиры) представляют собой смеси твердых триглицеридов насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. В небольших количествах гидрогенизированные жиры содержат свободные жирные кислоты, продукты их распада, моно- и диглицериды, неомыляемые вещества и др.

Процесс гидрогенизации может быть периодическим или непрерывным. В первом случае применяют один автоклав, снабженный турбинной мешалкой с частотой вращения 1с, во втором - батарею из нескольких (обычно трех) таких автоклавов. Гидрогенизация жиров ускоряется при повышении давления водорода и температуры, интенсификации механического перемешивания жира (предварительно тщательно рафинированного) или при барботаже водорода через его слой. В промышленности гидрогенизированные жиры получают при давлении водорода 0,2 МПа и 190-220°С, технические - при 1,5-2,0 МПа и 190-250°С.

Гидрированные жиры отделяют в специальном сборнике от не вступившего в реакцию водорода и фильтруют при 110-130°С для освобождения от остатков катализатора. При загрузке в каждый автоклав емкостью 12 м по 6 т жира производительность батареи из трех автоклавов составляет 4-6 т/ч.

Фильтрация гидрогенизированных жиров осуществляется на фильтрах (например, картриджных). Для удаления остаточного никеля отфильтрованный гидрогенизированные жиры подвергается деметаллизации - обработке лимонной кислотой. Лимонная кислота связывает никель, и образуются нерастворимые соли. Затем происходят обработка отбельной глины и фильтрация. После фильтрации гидрогенизированные жиры подается на полировочный фильтр.

Жиры и масла, направляемые на переэтерификацию, должны отвечать следующим требованиям: влажность - не более 0,01%, содержание свободных жирных кислот - не более 0,1%, перекисное число - не более 0,05% иода.

Процесс переэтерификации имеет следующие стадии:

- глубокая сушка рафинированной смеси жиров;

- смешивание с катализатором (0,9-1,5 кг/1 т субстрата) и переэтерификация (80-130°С, 0,5-1,0 ч);

- дезактивация катализатора (разложение водой);

- промывка, сушка, отбеливание и дезодорация продукта.

Для проведения реакции используют катализаторы: металлы (Na, К, Na-K-сплавы); алкоголяты (СН3ОNа, C2H5ONa), щелочи (NaOH+глицерин), гидриды (NaH), амиды (NaNH2).

В процессе фракционирования жиры и масла разделяют на фракции с различными температурами плавления, фракционирование можно проводить для удаления нежелательных компонентов, примером чего являются депарафннизация и винтеризация, позволяющие получить жидкие масла, не дающие помутнения при низких температурах. Разделение жира или масла на фракции также позволяет получить два или более продукта с различной функциональностью из одного исходного жирового продукта. Наиболее известно применение этого типа фракционирования для получения эквивалентов масла какао или его заменителей.

Разделение фракций жиров и масел основано на различиях в растворимости триглицеридов, входящих в состав данного продукта. Эти различия непосредственно связаны с типом триглицеридов в жировой системе. Тип триглицерида определяется его жирнокислотным составом и распределением жирных кислот по отдельным позициям в молекуле триглицерида.

Компоненты жира или масла, значительно различающиеся по температуре плавления, могут быть разделены путем кристаллизации и последующей фильтрации для удаления более тугоплавкой части. При практическом осуществлении фракционной кристаллизации возможная эффективность отделения кристаллов от жидкости зависит как от способа осуществления разделения, так и от фазового поведения системы. Фракционирование можно разделить на следующие последовательные стадии: охлаждение масла ниже температуры кристаллизации для образования центров кристаллизации в результате переохлаждения; постепенный рост кристаллов и их выделение из жидкой фазы; разделение кристаллической и жидкой фаз.

Процесс фракционирования применяют в качестве автономного процесса (обычно используется при рафинировании масел) или в составе более сложного процесса. Таким образом, процесс можно объединить с гидрогенизацией на первом этапе и последующим фракционированием, например, в случае отвердевания соевого масла для исключения линоленовой кислоты, и последующим фракционированием для отделения образовавшегося стеарина, или с гидрогенизацией, применяемой к одной из фракций, отделенных в процессе фракционирования. Примером последней комбинации является отвердение косточкового пальмового стеарина, полученного с помощью фракционирования до практически нулевого йодного числа. Фракционирование можно связать с переэтерификацией для распределения фракции, полученной в процессе фракционирования, или для переэтерификации смеси, одним компонентом которой является фракции, полученные в процессе фракционирования.