Алали Мусана, аспирант

каф. органического синтеза,

Кричковська Л.В. д.б.н., проф. Харьковского Национального технического университета «ХПИ»

АДСОРБЕНТ ИЗ ОТХОДОВ АПК И НАНОТРУБОК ДЛЯ РАФИНАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА ОЛІЇ

Аннотация:

Метою дослідження є виявлення найбільш ефективного адсорбенту, що забезпечує найбільший ступінь виведення перекисних сполук та бенз(а)пірену ПАВ із соняшникової олії. У технології рафінації соняшникової олії особливе місце визначено адсорбційному очищенню, яке дозволяє значно знизити вміст розчинених у рослинних оліях речовин – пігментів, висків, залишків фосфоліпідів, а також мила, продуктів окислення (первинних та вторинних), іонів металів і таким чином значно підвищити якість олії та покращити її подальшу переробку. Ефективність адсорбційного очищення в значній мірі визначається вибором адсорбенту, вибір яких на Україні ще недостатній, тому робота присвячена розробці адсорбенту на основі відходів переробки насіння соняшника – його лушпиння. Сировина з відходів проходить стадію піролізу як і нанотрубки, що отримують при піролиізу коксу. Цей вуглецвміщуючий продукт випробувався в якості адсорбенту для підвищення якості соняшниковоі олії

Ключові слова: адсорбенты, масло, пищевые продукты, безопасность ПАВ.

В останнє десятиріччя поширюється тенденція виробництва рафінованих рослинних олій з низьким кольоровим числом и тривалим терміном зберігання готового продукту. На практиці цей вид адсорбційної рафінації вже давно отримав широке розповсюдження, так як отримана при цьому продукція не тільки задоволняє споживчий спрос, але й дозволяє видалити з олії продукти окиснення, в тому числі вільні радикали й інші канцерогенні домішки [1-3 ]. Виробники змушені підбирати не тільки оптимальні режими рафінації олій, а також використовувати більш ефективні сорбенти в процесі адсорбційної рафінації.

Останнім часом все більше уваги приділяється безпеці харчової продукції, в тому числі рослинних олій та жирів. Безпека визначається, перш за все, граничним вмістом домішок техногенного і природнього походження – діоксинів і поліциклічних ароматичних вуглеводнів[3-6 ].

Термін «діоксини» об'єднує групи хлорованих поліциклічних сполук – поліхлорованих дібензодіоксидантів, дібензофуранів і дифенілів.. Діоксини є токсичними і канцерогенними [7-9].

ПАВ та діоксини видаляють адсорбентами з подальшою дезодорацією.

Таким чином, дослідження адсорбційної здатності промислових адсорбентів щодо видалення поліароматичних вуглеводнів (зокрема, бенз(а)пірену) є актуальним науковим завданням.

Метою дослідження є виявлення ефективного адсорбенту, що забезпечує найбільший ступінь виведення пероксидних сполук та бенз(а)пірену (ПАВ) із рослинних олій.

Сировиною в дослідженнях використано олію соняшникову рафіновану з фізико-хімічними та органолептичними показниками за ДСТУ 4492 (табл.1 ) [10]. Определение физико-химических показателей масла проводили по методикам, принятыми в масло-жировой промышленности[11-14].

Результати дослідження

Важливою та обов’язковою стадією сучасної рафінації є адсорбційне очищення. Ця стадія дуже важлива при підготовці олій для виробництва харчової (маргаринової, майонезної), косметичної та іншої жирової продукції. Відбілюванню піддаються олії після ретельної гідратації, нейтралізації, промивання, сушки. Задача адсорбційного очищення полягає в максимальному вилученні із олій фарбуючих речовин, залишків фосфоліпідів, натрієвих мил, жирних кислот та металевих похідних [3].

Видалення продуктів первинного окиснення під час відбілювання важливє для отримання дезодорованої олії високої якості.

З-за відсутності в Україні якісних адсорбентів, олієжирові підприємства вимушені або відмовитися від проведення адсорбційного очищення олій та жирів, що неминуче призводить до погіршення якості готової жирової продукції, або постають перед необхідністю самостійного пошуку або покупки імпортних адсорбентів [1].

Таблица 1 - Якісні та кількісні показники рослинної олії.

Найме-нування объєкта, показники	Кислот-не число, мгКОН	Масова доля вологи й летючих речовин, %	Перекис не число, ммоль ½О/кг	Кольорове число, мг йода в100 см3	Склад вітамінів
					Каротин	Вітамін Е
Дезодорована соляшникова олія	0,31	0,07	7,3	9	0,58	101,0

Попередніми дослідженнями було виявлено, що початкова рафінована соняшникова олія має кислотне число 0,31 мгKOH/г, а пероксидне – 7,3 1/2O ммоль/кг, колірне число – 5-9мг J2 .

Далі у відповідності із метою дослідження проведено серію експериментів з адсорбційного очищення рафінованої соняшникової олії за участю адсорбентів, отриманих з лушпиння соняшника з нанотрубками після піролізу. Основні технологічні параметри адсорбційного очищення у лабораторних умовах для всіх експериментів були однаковими: маса порції соняшникової олії – 100 г; норма введеного адсорбенту – 1,0 %; температура процесу - 95°С; залишковий тиск – 2,7 – 9,7 кПа; тривалість процесу – 15 хв; Характеристика активованого вугілля представлена в таблиці 2.

Адсорбційне очищення відбувалося за умови перемішування магнітною мішалкою (n = 170 об/хв) і у середовищі інертного газу.

Таблиця 2.- Характеристика адсорбента из отходов АПК

Наименование показателя	Характеристика
Внешний вид	Зёрна темного цвета
Размер зёрен: >3,6 мм, %, не более	2,7
3,6—1,0 мм, %, не менее	95,0
<1,0 мм, %, не более	2,2
Адсорбционная активность по йоду, %, не меньше	60
Сумарный объём пор по воде, см^3/г, не меньше	1,8
Объёмная плотность, г/дм^3, не более	245
Массовая часть золы, %, не больее	4,0
Массовая часть влаги, %, не более	4,5

Удаление из масла полиароматических углеводородов представлено в табл. 3

Таблица 3 – Содержание полиароматических углеводородов в подсолнечном масле до и после адсорбционной очистки.

Наименование полиароматического углеводорода (ПАВ)	Содержание ПАВ, мг/кг
	Початкова олія	Відбілена олія
Бенз(а)перен	2,78	1,48
Бенз(а)антрацен	3,72	1,84
Бенз(в)флуорантрен	2,94	2,17
Сума ПАВ	9,44	6,39

Как видно из даннях таблицы 3 уровень токсичных добавок при действии углеродсодержащего адсорбента из шелухи подсолнечного масла и нанотрубок уменьшался.

Окисна стабільність соняшникової олії є важливим показником якості, тому проведено дослідження окисної стабільності зразків продукту по пропонованій технології адсорбції й дезодорованої сонячної олії в якості контролю. При дослідженні окисної стабільності зразків олії в залежності від температури ініційованого окиснення (70-75⁰С) встановлено, що час окисної стабільності олії, отриманої по розробленому способу адсорбції, збільшувався на 55хвилин, при чому швидкість дифузії кислороду в одиницю часу зменшувалась в 1,5 рази (табл..4).

Таблиця 4 – Вплив вуглецвміщуючого адсорбенту на показники окисної стабільності соняшникової олії

Відбілена солнечникова олія			Соняшникова олія, контроль
Пере- кисне число, ммоль ½О/кг	Анізи- динове число, ед	Ступінь окислен- ності	Пере- кисне число, ммоль ½О/кг	Анізи- динове число, ед	Ступінь окислен- ності
Час зберігання 3 діб
0,5	0,7	1,7	0,6	0,7	1,9
Час зберігання 50 діб
0,6	1,0	2,2	0,9	1,2	3,0
Час зберігання 80 діб
0,9	1,5	3,3	1,6	2,0	4,2
Час зберігання 120 діб
1,7	2,4	5,6	3,0	2,5	8,5

Отримані дані свідчать про те, що вміст поліароматичних вуглеводнів у початковій олії перевищує встановлені обмеження і за бенз(а)піреном 2,68 мг/кг проти нормативу 2,0 мг/кг, і за сумою ПАВ: 13,60 мг/кг (норматив для рослинних олій становить 10 мг/кг). У відбіленій соняшниковій олій показники вмісту бенз(а)пірену – 1,38 мг/кг і суми ПАВ – 7,93 мг/кг відповідають встановленим нормам.

Таким чином, використання вуглецвміщюючого адсорбенту з лушпиння соняшникової олії та нанотрубок під час адсорбційного очищення забезпечує потрібний ступінь вилучення поліароматичних вуглеводнів з соняшникової олії, що покращує її якість та безпеку.

Література.

1. Велдкамп, С. Домина. Новые технологии фильтрации отбельного масла //Масла и жиры, 2005 - №3(49). - С. 14-17.

2.Moret S.Processing Effects on The Polyaromat Hydrocarbon Content of Grapeseed Oil//aocs, 2000. - vol. 77. - №12. – Р. 1289 – 1292

3.H. B. Paterson. Bleaching and Purifying Fats and Oils: theory and practice/ материалы научно-практич. семинара «Современные аспекты переработки масел и жиров. – Винница: М.П.«Инвент Лтд», 2002. – С. 51 – 54.

4.Ф. Велдкамп, С. Домина. Новые технологии фильтрации отбельного масла/ Масла и жиры, 2008. - №9. – с. 6-7; №10. – с. 28-30.

5.Паронян В. Х. Технология жиров и жирозаменителей. – М. : Делипринт, - 2006. -760 с.

6.Отбеливание масел и жиров: опыт фирмы Альфа Лаваль // масла и жира, 2003. – №3(13). – С. 5-6.

7. Е. М. Камышан, А. Н. Тырсина, В. Х. Паронян, Ю. А. Тырсин. Адсорбционная очистка растительных масел //Масложировая промышленость, 2004. №1. – С. 44-45.

8.В. Голодня, Н. Граница, Л. Григорова и др. О содержании бенз(а)пирена в растительных маслах и жирах: история вопроса, регламентации, методика// Масла и жиры, 2013 - №5-6. – С. 6 – 11.

9. Арутюнян Н.С., Аришева Е.А., Янова Л.И., Захарова И.И., Меламуд Н.А. Технология переработки жиров - М., Агропромиздат, 1985. - 368 с.

10.Олія соняшникова. Технічні умови: ДСТУ 4492:2005.- Київ: Держспоживстандарт України, 2006.

11.Олії. Методи визначення колірного числа: ДСТУ 4350:2006. – Київ: Держспоживстандарт України, 2005

4. Олії. Методи визначення кислотного числа: ДСТУ 4350:2004. – Київ: Держспоживстандарт України, 2008. – 12 с.

12.Продукти харчові. Методи визначення масової частки бенз(а)пірену: ДСТУ 4689:2006. – Київ: Держспоживстандарт України,

13.Н. А. Меламуд. Содержание диоксинов и полиароматических углеводородов в отбельной земле // Balenoric L., Petrovic I., Perkovas m., Determinstion of Polycyclic aromatic Hydrocarbons in Vegetable Oils// Proc. Of Euro Food Chemistry Vǀǀǀ, 1995 / - vol.2. – Р. 275-281.

14. Велдкамп, С. Домина. Новые технологии фильтрации отбельного масла //Масла и жиры, 2005 - №3(49). - С. 14-17.

Alali Musana, Krichkovskaya L.V. Dr.biol.sci.

The choosing of absorbent from agricultural wastes and nanotubes for vegetable oils safety.

Kharkiv Technical University “KhPI”, Kharkiv, Ukraine.

The aim of this investigation is to find the most effective adsorbent that provides the highest level of removal the peroxide compounds and benzopyrene from sunflower oil using the surfactants.

In the technology of sun flower oil refining the particular place is allocated for the absorption refining that lets considerably decrease the content of substances are soluble in the vegetable oils – pigments, waxes, the rests of phospholipids, soaps and oxidation products (primary and secondary ones), metal ions as well, and in such a way increase considerably the oil quality and improve its subsequent refinement.

The effectiveness of refinement by absorption is determined with choice of the absorbent in considerable extent, but such a choice is not sufficient in Ukraine, and that because this study is dedicated to the absorbent development on the base of sun flower seeds wastes left after their treatment – their shells. The raw materials of these wastes will be exposed to the pyrolysis stage similar to the nanotubes obtained from coke pyrolysis. This carbon – containing product has been tested as absorbent in order to increase the quality of sunflower oil.

Key words: adsorbents, sunflower oil, foodstuffs, safety, surfactants.

Алалии Мусана, Кричковская Л.В.

ВЫБОР АДСОРБЕНТА ИЗ ОТХОДОВ АПК И НАНОТРУБОК ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА

Национальный технический университет «ХПИ», г. Харьков, Украина

Целью исследования было выявление наиболее эффективного адсорбента, который обеспечивал бы большую степень выведения перекисных соединений и бенз(а)пирена ПАВ из подсолнечного масла. В технологии рафинации подсолнечного масла особое место предназначено адсорбционной очистке, которая позволяет значительно снизить содержание растворенных в масле веществ – пигментов, восков, остатков фосфолипидов, а также мыл, продуктов окисления (первичных и вторичных), йонов металлов и таким образом значительно повысить качество масел и улучшить его дальнейшую переработку. Эффективность адсорбционного очищения в значительной мере определяется выбором адсорбента, выбор которых на Украине недостаточен, поэтому работа посвящена разработке адсорбента на основе отходов переработки семян подсолнечника-лузги. Сырье из отходов проходит стадию пиролиза так же как и нанотрубки, которые получают при пиролизе кокса. Этот углесодержащий продукт испытывался в качестве адсорбента для повышения качества подсолнечного масла.