Технологические особенности и проблемы транспортировки масложировой продукции*

Источник

Журнал "Олійно-жировий комплекс"

5041

Главной технологической проблемой при транспортировке масел и жиров является проблема их порчи. Пищевая порча жиров может происходить по трём механизмам. Это окислительная порча (по цепному свободнорадикальному механизму), порча гидролитическая и порча под воздействием биологических факторов – микробиологическая и ферментативная.

Если говорить о транспортировке собственно масел, к которым следует отнести и твёрдые при обычной температуре (~20 Со) пальмовое масло и пальмовый стеарин, то микробиологическая порча играет существенную роль достаточно редко. Лишь при возникновении специфических условий, объясняемых нарушением норм и правил хорошей практики загрузки и транспортировки этих жиров, такая порча может иметь место. В большинстве случаев как семена масличных культур, так и само масло в процессе его получения подвергаются таким температурным воздействиям, что микроорганизмы погибают, а ферменты, присутствующие в семенах и маслах, инактивируются. В некоторых, достаточно редких случаях (например, при производстве масла холодного отжима) это условие не соблюдается, и ферментативная и микробиологическая порча возможна.

В большинстве случаев определяющую роль в ухудшении потребительских свойств масел и жиров играет процесс окислительной порчи неферментативной природы. Этот процесс, как неоднократно подтверждено на практике [1-3], в упрощенном виде можно изобразить схемой цепного свободнорадикального окисления, представленной ниже:

 

RH + O2 → R+ OOH

(0)

 R+ O2 → RO2      

(1)

RO2 + RH  → ROOH + R•  

(2)

ROOH + ROOH → RO2 + RO•  + H2O

(3)

R•  +  R → R-R

(4)

RO+ R•   →  ROOR

(5)

RO2 + RO2  → ROOOO → RO + O2 + RO

(6)

RO+ InH  → In+ ROOH или другие молекулярные продукты

(7)

R + InH → In  + RH  или другие молекулярные продукты

(8)

In+ RO→ молекулярные продукты

(9)

In+ In → молекулярные продукты

(10)

Как видно из представленной схемы и понятно даже из самого названия процесса, определяющую роль в нём играет присутствие в системе кислорода. Самым радикальным средством предотвращения окислительной порчи является обеспечение условий транспортировки и хранения жиров в бескислородной атмосфере. Как это обеспечить? Приёмы и методы такой защиты жиров от порчи давно и хорошо известны. Они достаточно широко применяются в зарубежной практике транспортировки жиров и практически не применяются в Украине. Экономия на этих мероприятиях оборачивается ухудшением качества и потерями жиров. В каждом отдельном случае необходимо решать задачу об экономической целесообразности того или иного мероприятия с точки зрения потерь, возникающих в результате неосуществления этого мероприятия. Часто предварительная обработка и последующая транспортировка жиров осуществляются одними хозяйствующими субъектами, а их более глубокая переработка и реализация – другими. Типичным примером здесь может служить ситуация с тропическими маслами и их фракциями.

Для предотвращения окислительной порчи, как уже упоминалось, наиболее радикальной мерой является вытеснение кислорода из жира инертным (с точки зрения порчи жиров) газом и транспортировка жира в атмосфере такого газа. Наиболее распространёнными газами, используемыми в таких целях, являются азот и диоксид углерода. Рассмотрим некоторые свойства этих газов, важные для их использования при транспортировке и хранении жиров (табл.).

 

Таблица. Некоторые свойства азота и СО2 [4]

Наименование показателя

Азот

Диоксид углерода

Содержание в воздухе, % об.

78,1

0,03

Плотность при 20оС и давлении 101,3 кПа, кг/м3

1,25

1,84

Температура кипения, Со

- 195,8

- 78,5

Температура плавления, Со

- 256,6

- 210,0

Критическая температура, Со

-147,1

- 31,05

Критическое давление, МПа

3,39

7,62

*Растворимость в масле при 20-25 Со и Р=101,3 кПа, % об.

~7,2

~135

*Растворимость кислорода в масле при тех же условиях - ~ 11,1% об.

Понятно, что, для того чтобы вытеснить кислород из масла (жира), необходимо продуть масло соответствующим газом. Как видно из табл., растворимость диоксида углерода (СО2) в масле ~19 раз больше, чем азота, поэтому для насыщения масла (при вытеснении кислорода) его потребуется гораздо больше. СО2 дороже азота. Но у него есть и преимущества. Насыщение СО2 масла происходит быстрее, чем азотом. При насыщении сырого масла или масла холодного прессования, предназначенного для непосредственного употребления в пищу, СО2 усиливает естественный запах и вкус такого масла, что часто бывает важно для подсолнечного масла. Кроме этого, при повышении температуры масла, насыщенного СО2, этот газ начинает достаточно интенсивно выделяться из масла и при этом вытесняет кислород (воздух) из газового пространства над зеркалом масла в транспортном резервуаре или потребительской таре. Последнее обстоятельство не столь существенно, как представляется многим. В незаполненной жидкостью (маслом) части транспортного резервуара доля газового объёма составляет ~2-2,5% об. по отношению к общему объёму резервуара. Оценим, как вырастет количество продуктов окисления в масле при полном поглощении кислорода из газового объёма над зеркалом масла. При этом следует иметь в виду, что полное поглощение кислорода из газового объёма маслом невозможно и такой расчёт следует рассматривать как предельный. Для примера возьмём 1 л масла, т.е. ~920 г. Объём воздуха над таким количеством масла составит максимум 25 мл. Содержание кислорода в таком объёме составит ~21% об., или 5,25 мл = 0,234 ммоль О2. В пересчете на единицы пероксидного числа (½ ммоль О/кг) прирост пероксидного числа в таком масле составит (0,234 · 2) · 0,92 = 0,509 ≈ 0,5 ед. Как видно из приведенного расчёта, газовый объём над зеркалом масла при штатном заполнении транспортного резервуара (железнодорожной или автомобильной цистерны) или бутылки с маслом и при отсутствии газообмена с окружающей средой заметного влияния на окислительную порчу масла (жира) оказать не может. Как же отразится на пероксидном числе поглощение растворённого и заэмульгированного в масле кислорода. По данным [5], растворимость кислорода в масле при обычных температурах хранения и транспортировки (20-25 Со) составляет ~11% об. При интенсивном смешении масла с воздухом – это перекачивание центробежными насосами, сопровождаемое подсосом воздуха, "врабатывание" воздуха при падении струи масла на его поверхность с большой высоты и т.д. – повышает содержание кислорода в масле в 3-4 раза, по-видимому, за счет его коллоидной растворимости. Если провести расчёт, аналогичный приведенному выше, то предельное повышение пероксидного числа составит ~400·2·0,92/22,4 = 32,8 ≈ 33 ½ ммоль О/кг. На практике такой прирост наблюдается крайне редко. Это объясняется тем, что "врабатывание" кислорода осуществляется не так интенсивно, как в лабораторном опыте, тем, что происходит его дегазация, а также тем, что не весь растворённый кислород превращается в гидропероксиды. Однако прирост содержания продуктов окисления за счёт растворённого в масле кислорода может быть весьма существенным и, во всяком случае, большим, чем это допустимо.

Кроме удаления кислорода из масла перед его транспортировкой и хранением, а также обеспечения отсутствия контакта с кислородом, есть менее радикальный, но и менее дорогостоящий технологический приём – это использование антиоксидантов. Как видно из схемы 1 (реакции 8,9), обрыв цепей окисления, т.е. его торможение, а иногда и полная остановка, происходит благодаря присутствию в системе ингибиторов. Этим приёмом достаточно широко пользуются на практике. Поэтому вопрос о применении того или иного приёма должен решаться с экономических позиций. Решение этого вопроса возможно в каждом конкретном случае с учётом всех обстоятельств и факторов, и он не может быть решён априори, вне конкретных условий.

Теперь обратимся к проблеме транспортировки тропических масел и их фракций. Собственно проблема их транспортировки это, как правило, не проблема украинских масложировых предприятий. Для наших предприятий проблемой является качество этих продуктов. Контроль качества этих продуктов, как правило, не включает такие показатели, как анизидиновое и эпоксидное (оксирановое) число. Но это неверно.  Дело в том, что эти показатели (АЧ и ЭЧ) в определённой мере говорят об истории добывания и очистки получаемых масел и их фракций и предсказывают их будущую антиокислительную стойкость. Так, в ходе получения и очистки масел в ненадлежащих условиях в маслах накапливаются соединения с пероксидными группами. Однако в ходе дезодорации пероксидное число падает до весьма низких (близких к нулевым) значений. При этом, однако, возникают новые кислородсодержащие соединения, как это показано на схеме 2 [6]. Как видно из приведенной схемы, наряду с летучими карбонилсодержащими соединениями типа 3, образуются также нелетучие карбонилсодержащие соединения типа 2, которые при дезодорации из масла не удаляются. Такие соединения не только ухудшают (и весьма существенно) органолептические показатели масла, но и, являясь прооксидантами, существенно сокращают срок хранения масел и жиров. Доказано также наличие в жирах и соединений эпоксидной природы, образующихся, например, по схемам 3 и 4 [6].

Схема 3

Такие соединения сами по себе ухудшают органолептические характеристики жиров, ускоряют их окислительную порчу и превращаются в карбонилсодержащие соединения. Как карбонилсодержащие соединения, так и соединения с эпоксидной группой являются ядовитыми, и их содержание должно быть ограничено и по соображениям безопасности пищевых продуктов. В отношении карбонилсодержащих соединений в большинстве развитых стран это уже сделано. Что касается соединений эпоксидной природы, то УкрНИИМЖ планирует провести исследования по их накоплению и расходованию в жирах при их хранении и транспортировке, ввести в показатели жиров такой показатель, как эпоксидное число (ЭЧ).  В настоящее время содержание эпоксидсодержащих соединений можно регулировать условиями контрактных поставок.

Литература:

1. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. – М.: "Наука", 1966. – 365 с.

2. Денисов Е.Т., Мицкевич В.Н., Агабеков В.Е. Окисление кислородсодержащих соединений. – Минск: "Навука", 1978. – 457 с.

3. Тютюнников Б.Н. и др. Химия жиров. – М.: "Урожай", 1992. – 654 с.

4. Хранение растительных масел и жиров / Под ред. А.В. Лугового. – М.: "Агропромиздат", 1989. – 288 с.

5. Растворимость кислорода в растительных маслах /Т.Б. Морозова, А.Н. Миронова, В.В. Ключкин, Н.В. Яковлева. – В сб. трудов ВНИИЖ, 1977, вып. 33. – С. 44-52.

6. Демидов И.Н. Образование карбонилсодержащих соединений на начальных стадиях окисления подсолнечного масла / Науково-виробничий журнал "Олiйно-жировий комплекс", №3, 2003. – с. 49-50.

* Печатная версия доклада на VI Международной конференции "Масложировая промышленность-2007", г. Киев, 14-15 ноября 2007 г.

Игорь Демидов, УкрНИИМЖ

Реклама

Вход