Связанная и несвязанная вода в фосфолипидной эмульсии. Способы обезвоживания фосфолипидной эмульсии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Мая 2013 в 18:14, научная работа

Краткое описание

Наиболее стойкими являются гидрофобные эмульсии, разрушение которых производится с помощью натронных мыл (мылонафт) или растворами минеральных кислот.Вода в масло попадает главным образом из воздуха. Различные исследователи по-разному оценивают способность масла поглощать воду из воздуха. Некоторые исследователи считают, что масло чрезвычайно- гигроскопично, и рекомендуют принимать особые предосторожности при хранении сухого масла. Другие исследователи не придают гигроскопичности большого значения и утверждают, что при нормальных свойствах масла не приходится опасаться такого поглощения влаги при его хранении на открытом воздухе. которое могло бы оказаться опасным для электрической прочности масла

Содержание

Введение……………………………………………………………………..…….7
Связанная и несвязанная вода в фосфолипидной эмульсии……….……9
Связанная и несвязанная вода в клетке…………….……….……..9
Связанная и несвязанная в растениях...………………...…….....14
Удивительные факты о связанной воде………………...…….…..25
Вода в фосфолипидных дисперсиях………………………….…..26
Гидратация фосфолипидов из масел…………………………..….29
Способы обезвоживания фосфолипидной эмульсии…………………....33
Гидратируемость фосфолипидов, различающихся прочностью связей с гелевой частью семян……………………………………36
Формирование свойств фосфолипидов в процессе подготовки семян к извлечению масла……………………...............................38
Влияние отдельных стадий переработки масличных семян на состав и свойства извлекаемых фосфолипидов………………….45
Заключение ………………………………………………………….…….….….51
Литература…………………………………………………………………….…52
Приложение………………………………………………………………………54

Прикрепленные файлы: 1 файл

НСР шаповалова (1).docx

— 558.11 Кб (Скачать документ)

 

 

Далее мы  рассмотрим способы, которые обеспечивают обезвоживание  ФЛЭ

 

 

 

 

 

 

 

2. СПОСОБЫ ОБЕВОЖИВАНИЯ ФЛЭ [2]

 

В настоящее время возрастает актуальность проблемы создание перспективных  технологий и оборудования для производства высококачественных продуктов функционального  назначения. В масложировой промышленности в большом количестве производится, так называемые, фосфатидные концентраты, являющиеся одним из ценных побочных продуктов, получаемых при первичной  очистке растительных масел. Они  широко применяются в кондитерской, хлебопекарной, комбикормовой и  других отраслях промышленности.

Важным аспектом развития современной масложировой промышленности является производство фосфатидных  концентратов растительных масел, снижение себестоимости выпускаемой продукции  за счет использования экономичных  конструкций ротационно-пленочных аппаратов для влагоудаления из фосфолипидных эмульсий. Производство фосфатидных концентратов растительных масел в Российской Федерации 2008 г. составило 10 тыс. т, в том числе пищевых- 6 тыс. т, кормовых - 4 тыс. т. За 2009 г. выработано продукции на 12 тыс. [2].

Однако, несмотря на высокие  темпы роста производства фосфатидных  концентратов растительных масел, уровень  их потребления в РФ значительно  отстает от уровня, достигнутого в  развитых странах.

Технологический процесс  производства фосфатидных концентратов осуществляется методом гидратации, т.е. добавления воды в масло, при  этом фосфатиды коагулируют в  виде хлопьев, это основано на их коллоидно-гидрофильных свойствах. Масло с гидратированными хлопьями фосфатидов центрифугируется в сепараторах или отделяется на отстойниках непрерывного действия. Полученный в результате гидратации растительных масел гидратационный (гидрофильный) осадок, имеющий высокую  начальную влажность (50... 70 % к общей  массе), при хранении интенсивно окисляется. Для увеличения срока хранения и  улучшения качества пищевых фосфатидных  концентратов из гидратационных осадков  удаляет влагу до содержания влаги в нем менее 1 %[2].

В процессе производства фосфатидных  концентратов одним из наиболее ответственных  и продолжительных этапов является удаления влаги из гидратационных осадков. Выпускаемые отечественные вакуум-выпарные ротационно-пленочные аппараты для  удаления влаги из фосфолипидных  эмульсий растительных масел отличаются от зарубежных аналогов большей массо- и металлоемкостью, более высокими удельными энергозатратами. При  этом проведение процесса не отвечает в полной мере основным его закономерностям, что не позволяет обеспечить стабилизацию термодинамических параметров - давления и температуры в аппарате, а, следовательно, получить качественные продукты. научное обеспечение процесса влагоудаления из фосфолипидных эмульсий подсолнечных масел методом предварительного нагрева и выпаривания; разработка научно обоснованных рекомендаций по его совершенствованию с моделированием высокоэффективных процессов; создание перспективных конструкций вакуум-выпарных ротационно-пленочных аппаратов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи, вытекающие из современного состояния  проблемы:[2]

- разработка на основании  системного подхода рекомендаций  по обес

печению совершенствования  процесса влагоудаления из фосфолипидных

эмульсий подсолнечных масел  методом предварительного нагревания с

учетом его специфических  свойств;

- исследование реологических  свойств фосфолипидных эмульсий

подсолнечных масел;

определение рациональных технологических  режимов процесса, позволяющих достичь  оптимального соотношения удельной производительности аппарата и качества фосфатидных концентратов подсолнечных масел;

разработка научной концепции  моделирования эффективных процессов  влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел на высокоэффективной  конструкции ротационно-пленочных  аппаратах;

изучение основных закономерностей  тепло- и массообмена в процессе влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел (влияние  начальной влажности, температуры, давления и др. на характер протекания исследуемого процесса и качество полученных фосфатидных концентратов ) и разработка на этой основе стратегии создания и реализации новых способов влагоудаления;

предложение математических моделей течения высоковязких фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел по горизонтально-цилиндрической обогреваемой стенке ротационно-плёночного аппарата;

изучение влияния основных параметров процесса на механизм формирования структуры фосфатидных концентратов подсолнечных масел; исследование показателей  качества фосфатидных концентратов подсолнечных масел и оценка их потребительских  свойств;

- разработка системы автоматического управления вакуумвыпарными ротационно-пленочными аппаратами, обеспечивающие эффективное использование материальных и энергетических ресурсов за счет повышения точности управления процессами;

- разработка перспективных  конструкций вакуум-выпарных аппаратов  для реализации процесса и  способов автоматического управления  процессом для его интенсификации; проведены промышленные испытания разработанных конструкций ротационно-пленочных аппаратов для влагоудаления из фосфолипидных эмульсий подсолнечных масел с их технико-экономической оценкой для широкомасштабного внедрения в масложировой промышленности.

Научная концепция: развитие и научное обеспечение подходов, принципов и методов интенсификации процесса влагоудаления; создание высокоэффективных  способов влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел функционального  назначения с соответствующим аппаратурным оформлением на основе комплексного анализа основных закономерностей  процесса совместно с физическими  и реологическими характеристиками исследуемого продукта; разработка системы  автоматического управления процессом  влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел в ротационно-пленочных  аппаратах, обеспечивающей рациональное использование материальных и энергетических ресурсов.

Научные положения, выносимые  на защиту:[2]

- разработка комплекса  проблемно-ориентированных методов  анализа и принятия решений,  включающего структуризацию процессов  влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел  методом предварительного нагрева и выпаривания, построение моделей и обоснование выбора рациональных технологических параметров;

- определение рациональных  режимов процесса влагоудаления  из фосфолипидных эмульсий подсолнечных масел, позволяющих достичь оптимального соотношения удельной производительности и качества фосфатидных концентратов;

обоснование принципов ресурсосбережения, положенных в основу предлагаемых способов влагоудаления из фосфолипидных  эмульсий подсолнечных масел в ротационно-пленочных  аппаратах; концептуальные подходы  по интенсификации процесса выпаривания  для повышения его эффективности  с оценкой показателей качества продуктов; разработка способов регулирования  и управления процессом влагоудаления  из фосфолипидных эмульсий подсолнечных масел;

методологический подход к созданию системы автоматического  управления вакуум-выпарными ротационно-пленочными аппаратами, обеспечивающие эффективное  использование материальных и энергетических ресурсов.[2]

 

2.1. ГИДРАТИРУЕМОСТЬ ФОСФОЛИПИДОВ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПРОЧНОСТЬЮ СВЯЗЕЙ  С ГЕЛЕВОЙ ЧАСТЬЮ СЕМЯН.

 

Ранее отмечалось, что значительная часть фосфолипидов в масличных  семенах находится в связанном  состоянии и трудно извлекается  гидрофобными растворителями. Прочность связей зависит qt состава и свойств фосфолипидов и влияет на полноту извлечения растворителями. Отдельные группы фосфолипидов различаются по своим гидрофильным свойствам, т. е. гидратируемости, а следовательно, имеют различную энергию связи с гелевой частью семян и фракционно извлекаются в процессе получения масла в зависимости от характера внешних воздействий на маслосодержащий . В табл. 3 приведен групповой состав фосфолипидов в зависимости от энергии их связи с материалом семян.

Состав фосфолипидов в  свободных и связанных липидах  практически не различается, однако количественно в свободных липидах  отмечается более высокое содержание фосфатидилэтаноламинов и суммы фосфатидных кислот, в то время как в связанных - больше холин-, инозитол- и серии- содержащих.

Приведенные данные свидетельствуют  о том, что в мятке здоровых, высохших на корню семян, не подвергавшихся каким-либо внешним воздействиям, содержится некоторое количество фосфолипидов, которые обладают низкими гидрофильными свойствами и плохо гидратируются .

 

 

Таблица 3.Групповой состав (в %) свободных и связанных фосфолипидов

полифосфатидных кислот.

 

 

 

Показатели

Фосфолипиды

Свободные

Связанные

Содержание фосфолипидов , %

 

до гидратации

0,38

0,21

после гидратации

0,04

-

Гидратируемость ,%

89

-

Содержание ,%

 

фосфотидилхолинов

17

36

фосфотидилэтаноламинов

39

16

фосфотидилсеринов

23

26

фосфотидилинозитолов

6

17

суммы фосфатидных и полифисфатидных  кислот

15

5


 

 

Показана зависимость  гидратируемости фосфолипидов от степени  их связанности с гелевой частью подсолнечных семян (табл. 4). Наиболее высокой гидратируемостью обладает осадок II (экстракция мят- ки ацетоном), содержащий в основном фосфатидилхолины и фосфатидил- этаноламины . Фосфолипиды, полученные экстракцией обезжиренной ацетоном мятки хлороформом, представлены фосфатидилхолинами, а фосфолипиды, извлеченные этанолбензиновой смесью, представлены почти всеми группами, однако основную массу представляют фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины. Фосфолипиды, извлеченные подкисленным ацетоном и смесью хлороформ—метанол, имеют идентичный состав и содержат фосфатидные и полифосфатидные кислоты, фосфатидилинозито- лы и фосфатидилсерины [10]

 

Таблица 4.Зависимость гидратируемости фосфолипидов от степени их связанности с гелевой частью семян

 

 

 

Образец

Содержание фосфора, %

Гидратируемость,

в осадке

до

после

гидратации, % 103

Масло, экстрагированное ацетоном (образец I)

-

6,5

4,7

27,7

Осадок, образовавшийся в  процессе отделения нейтральных  липидов ацетоном (образец II)

0,32

-

-

-

Масло модельное с образцом II

 

30,1

2,73

90,9

Фосфолипиды, извлеченные  хлороформом (образец III)

0,21

 

-

 

-

 

-

Масло модельное с образцом III

-

25,8

4,6

82,2

Фосфолипиды, извлеченные  смесью этанола и бензина (20:80) (образец IV) Масло модельное с образцом IV

0,26

-

-

-

Масло модельное с образцом IV

-

6,1

1,19

80,5

Фосфолипиды, извлеченные  подкисленым ацетоном (образец V) Масло  модельное с образцом V

0,34

-

-

-

Масло модельное с образцом V

Образец в масле нерастворим

Фосфолипиды, извлеченные  смесью хлораформа и метанола

0,61

     
     

-

-

-

Масло модельное с образцом VI

Образец в масле нерастворим


 

 

 

 

 

2.2.ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ФОСФОЛИПИДОВ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН К ИЗВЛЕЧЕНИЮ МАСЛА.

 

Влияние степени  зрелости семян. Определение оптимальных сроков уборки масличных семян должно прежде всего зависеть от состава и качества фосфолипидного комплекса на отдельных стадиях зрелости, так как он предопределяет не только товарные свойства масла, но и качество второго продукта — фосфатидного концентрата.

 Как при созревании  семян сои, так и при созревании  семян подсолнечника авторами наблюдалось уменьшение перехода количества фосфолипидов в получаемые масла. Однако в отношении изменения свойств фосфолипидов существуют большие разногласия.

 При исследовании масел из семян сои было установлено, что по мере созревания последних гидрофильные свойства извлекаемых фосфолипидов значительно повышаются , но с семенами подсолнечника, не подтвердили эти выводы . Независимо от степени зрелости семян содержание негидратируемых фосфолипидов в маслах составляет 40-60% .[10]

Безусловно, особенности  каждой культуры накладывают определенный отпечаток на характер тех или иных процессов, протекающих в семенах, но это не может быть объяснением такого видимого противоречия. Причинами таких несоответствий являются, по-видимому, особенности методического подхода к изучению этих групп веществ. В табл. 5 приведены данные по изменению качества масла и гидратируемости фосфолипидов, полученных из семян различной степени зрелости. При сравнении качества масел из семян различной степени зрелости отмечено, что кислотные и перекисные числа, содержание неомыляемых липидов и продуктов окисления несколько выше в семенах физиологической зрелости. Масла из семян уборочной зрелости по этим показателям практически не отличаются от полностью созревших. Количество фосфолипидов, извлекаемых с маслом, снижается от физиологической к полной зрелости. Такие закономерности были также отмечены и в литературе . Несмотря на различное содержание фосфолипидов в маслах из семян разной степени зрелости, остаточное содержание фосфолипидов после гидратации масла водой составляет 0,03 -0,06%.

Таким образом, степень зрелости семян не влияет существенно на содержание негидратируемых фосфолипидов в маслах, извлеченных в мягких условиях.

Влияние степени дефектности  семян. В общей массе сырья, поступающего на переработку, возможно присутствие семян различной степени дефектности. В связи с этим необходимо знать, как влияет порча семян на формирование гидрофильных свойств фосфолипидов.

В табл. 6 приведены данные по влиянию неблагоприятных условий хранения семян подсолнечника на формирование гидрофильных свойств фосфолипидов [10].

Информация о работе Связанная и несвязанная вода в фосфолипидной эмульсии. Способы обезвоживания фосфолипидной эмульсии