Рапсовое масло: перспективные направления использования

Источник

Журнал "Олійно-жировий комплекс"

15994

Растительные масла вместе с животными жирами являются важными продуктами питания и сырьем для химической промышленности. Анализируя информацию по производству растительных и животных жиров, можно сделать вывод, что, начиная с 60-х годов, производство растительных масел значительно выросло.

К масличным культурам относятся растения, семена которых содержат жиры, благодаря чему их можно использовать для получения растительных масел. В данное время известно более 50 видов растений из разных семейств, которые выращивают для производства растительных масел.

Кроме масличных культур плантаторного хозяйства - оливки масличные и кокосовые пальмы - основное экономическое значение имеют масличные семена таких полевых культур, как соя, хлопчатник, рапс, арахис и подсолнечник, на долю которых приходится 97% всего мирового производства.

Ввиду особенностей биохимического состава, в который входит в больших количествах вредная для человека эруковая кислота, рапсовое масло сначала было востребовано только для технических целей. Однако с появлением на рынке дешевых продуктов переработки нефти интерес к нему уменьшился.

Толчком к использованию рапсового масла в пищевых целях стало создание более современных способов очистки растительных масел и успехи селекционеров в улучшении качества семян.

В последнее время наметилась тенденция к постепенному увеличению производства и использования рапса в Украине. В ближайшие несколько лет именно рапс может стать серьезным конкурентом подсолнечнику, который остается доминирующей масличной культурой в Украине, так как потенциальная стабильная урожайность рапса может достигать 20 ц/га на землях, а урожайность подсолнечника обычно не превышает 12 ц/га. Для возобновления сева подсолнечника на прежнем поле по агротехническим нормам нужно 8-10 лет, а для рапса этот срок не превышает 4 лет.

С 60-х годов до настоящего времени произошли значительные изменения в структуре производства масличных семян. С появлением сортов, которые не содержат эруковой кислоты, производство семян рапса возросло более чем в 7 раз, и он занимает третье место по объемам в производстве масличных культур.

Главными регионами мира по производству семян рапса являются: Азия, занимающая 46,8% мирового производства, Европа - 30,3% и Северная Америка - 19,2%.

Направление использования масличных семян, в первую очередь, зависит от состава в них жирных кислот, соотношения между насыщенными, ненасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами. Семена рапса используют для производства пищевого и технического масел.

Все виды растительного масла, которые используются для производства продуктов питания людей, а также комбикормов для молодняка сельскохозяйственных животных, должны пройти глубокую очистку на специальном оборудовании. Это необходимо для удаления из масла низкомолекулярных жирных кислот, альдегидов, кетонов и других летучих продуктов, которые определяют запах и вкус продукта, а также выделения из него нежелательных инородных соединений - полициклических ароматических углеводов, ядохимикатов, токсичных продуктов.

Полнота вывода отдельных групп сопутствующих веществ из растительных масел зависит от их специфических свойств и степени стойкости. Для нарушения стабильности комплекса триацилглицерины-сопутствующие вещества необходимы подготовительные операции, которые обеспечивают ослабление стойкости таких систем.

Одним из действующих методов может быть обработка УФ излучением, которое выборочно действует на отдельные группы сопутствующих веществ и их связь с триацилглицеринами. В табл. 1 приведено влияние УФ излучения на изменение кислотного и перекисного чисел.

Таблица 1
Показатель Масло рапсовое
нерафинированное гидратированное обработанное УФ излучением

в течение 1 мин.

нерафинированное гидратированное
Кислотное число,
мгКОН/г
2,27 2,10 2,01 1,82
Перекисное число,
ммоль акт. О/кг
8,57 9,05 8,67 9,50
Цветность, мгІ 70 55 60 40

Проведенные исследования показали, что наиболее эффективна обработка рапсовых масел УФ излучением на протяжении 3 минут, что обеспечивает положительный эффект по снижению стойкости обрабатываемой системы и перевода рапсового масла из разряда трудно рафинируемых в группу обычных легко рафинируемых масел. Поэтому эта технология может быть использована как подготовительная стадия к комплексной рафинации рапсовых масел, в том числе физической.

В данное время с мощными предприятиями производительностью от 100 до 300 т/сут. успешно стали конкурировать малые и средние комплексы по рафинации и дезодорации растительного масла. Они имеют все достоинства крупных предприятий по переработке масла - высокое качество получаемого продукта, низкие эксплуатационные затраты, высокий уровень автоматизации. А также имеют некоторые преимущества в виде низких капиталовложений при строительстве или перепланировке здания ввиду малых габаритов комплекса, возможность переработки масла разного состава и разных физико-химических показателей.

При разработке подобных комплексов учитываются особенности малых предприятий, такие как ограниченность энергоресурсов и небольшая площадь производственных помещений. А наличие отдельных блоков и узлов комплекса позволяет комплектовать из них линии заданной производительности с разными стадиями производственного процесса в зависимости от требований к параметрам готового продукта. С помощью таких комплексов малые и средние предприятия получают реальную возможность перерабатывать растительное масло с получением продукта, качество которого отвечает требованиям ГОСТ.

Нами разработано оборудование для комплексной очистки растительных масел, а именно гидратации, центрифугирования, нейтрализации, дезодорации, микрофильтрации и осветления.

Результатом очистки растительного масла на данном комплексе являются следующие качественные изменения:

- низкое содержание насыщенных жирных кислот, особенно пальмитиновой, миристиновой и лауриновой;

- адекватное содержание полиненасыщенных кислот;

- превалирование ненасыщенных жирных кислот, особенно олеиновой;

- обогащение витамином Е (токоферолом);

- снижение содержания трансжирных кислот;

- нейтральный или приятный вкус;

- широкий спектр потребления.

Особенно ценным является содержание ненасыщенной олеиновой кислоты (С18:1). Она снижает уровень холестерина в крови, предохраняет от атеросклеротических изменений сосудистую систему человека, регулирует уровень кровяного давления, снижая степень гипертонической болезни, и положительно влияет на состояние здоровья диабетиков.

Сегодня 80% мирового производства семян рапса используют для получения масла, удовлетворяющего всем требованиям, выдвигаемым к качеству пищевого продукта.

Рапсовое масло по сравнению с другими растительными маслами с точки зрения физиологии питания человека имеет ряд преимуществ. Оно содержит все физиологически важные кислоты в оптимальном соотношении. По содержанию ненасыщенной олеиновой кислоты только оливковое масло и масло новых гибридов подсолнечника с повышенным содержанием этой жирной кислоты превосходят рапсовое масло. Они содержат 71-81% олеиновой кислоты.

Масло рапса привлекает все большее внимание в качестве возобновляемого сырья для химической промышленности и энергетических целей. Сегодня просматриваются три основных направления его использования для технических целей: в качестве топлива, смазочных средств, в качестве исходного материала для синтеза в химической промышленности.

В Европе в связи с проблемами охраны окружающей среды все большее применение находит рапсовое масло в качестве топлива (биодизельное топливо). Его использование позволяет частично сократить потребление ограниченных запасов природной нефти и снизить нагрузку СО2 на окружающую среду. При производстве и использовании 1 л дизельного топлива выделяется 3 кг СО2, а биодизельного - 0,5 кг.

Неопровержимым лидером по производству безвредного для окружающей среды топлива в Евросоюзе является Германия. В 2003 году 23 работающие здесь фирмы получили около миллиона тонн семян рапса для биодизеля, то есть половину от общего объема производства рапса в ЕС. Другая половина произведена во Франции, Италии, Чехии, Дании, Австрии, Швеции и Великобритании. Литр биотоплива на автозаправочных станциях Германии сегодня стоит 0,75 евро, а традиционная солярка - 0,90 евро. В Германии под рапс выделяется приблизительно 1,3 млн. га сельскохозяйственных земель, что составляет 10% всех используемых земельных угодий.

На основании научных исследований установлено, что перспективным альтернативным топливом ДВС является топливо, которое получают путем смешивания жидких углеводородных топлив и производных рапсового масла (РМ) - метиловых эфиров РМ (МЭРМ). Для получения МЭРМ используют РМ, которое прошло две стадии очистки - рафинацию и отбеливание. Потом путем прямой переэтерификации глицеридов рапсового масла с метиловым спиртом при температуре 80-90°С в присутствии едкого калия получают смесь метиловых эфиров жидких кислот РМ. Определение физических показателей РМ, МЭРМ и дизельного топлива (ДТ), а также их смесей проводят с использованием традиционных лабораторных приборов и приспособлений. В табл. 2 приведены физико-химические показатели ДТ и МЭРМ.

Таблица 2

Показатель Значение показателя
ДТ МЭРМ
Плотность, кг/м3 при t = 20°С 826 877
Кинематическая вязкость, мм2/с при 20°С 3,83 8,0
Поверхностное натяжение, Н/м при 20°С 27,1х103 30,7х103
Цетанове число, не менее 45 48
Температура возгорания °С, не менее 60 56
Температура застывания °С, не более -10 -8
Коксуемость 10% остатка, %, не более 0,5 0,3
Испытание на медную пластину выдерживает не выдерживает
Кислотное число, мг КОН/г 0,06 0,5
Содержание серы, %, не более 0,2 0,02
Содержание золы, %, не более 0,02 0,02
Содержание воды, % отсутствует отсутствует
Суммарное содержание глицерина, %, не более - 0,3
Нижняя теплота сгорания, МДж/кг 42,5 37,1

В странах Западной Европы, в Германии, Франции, Австрии и Италии отдают предпочтение метилированному рапсовому маслу. Например, в Германии уже более чем на 1000 станциях заправляют автомобили биодизельным топливом.

При урожае семян рапса 30 ц/га можно производить около 1300 л биодизельного топлива (БДТ).

Стоимость БДТ на основе смеси рапсового масла, как правило, ниже рыночной цены нефтяного дизтоплива. Но даже при условии равной цены целесообразность использования БДТ диктуется высокими ценами на нефть, требованиями экологии. Положительные результаты по производству БДТ получены за рубежом. За последние 10 лет спрос на БДТ вырос до 2 млн. тонн. Половина этого объема потребляется в Германии, где БДТ не облагается налогом и стоит на 0,25 евро/л дешевле дизельного топлива нефтяного происхождения. К концу 2005 г. потребность Евросоюза в БДТ составляла около 5 млн. тонн, а до 2010 г. прогнозируется 12 млн. тонн, что вызовет рост спроса на рапсовые масла на 20-25%.

В преддверии мирового топливного кризиса (по разным источникам, нефтезапасы составляют около 50 лет) в Украине сложились объективно необходимые условия для освоения производства БДТ на основе растительных масел, прежде всего на мини-заводах с объемом 50-100 тыс. тонн биодизтоплива в год.

Такой прецедент есть, например, польская компания Manzoil, занимающаяся торговлей продовольственными маслами и БДТ, теперь ведет строительство мини-завода с производственной мощностью 150 тыс. тонн в год в северо-западной части страны с окончанием строительства до конца 2005 года. Компания Manzoil является также посредником на рынке технических масел растительного происхождения.

В Литве принят закон о производстве БДТ, а завод "Стумбрас" заканчивает реконструкцию цеха в г. Шелуте под производство БДТ.

В США ежегодно экономится 1,5 млрд. долл., причем налоговая скидка на 1 л биодизтоплива составляет 0,25 долл.

Преимуществами биотоплива на основе рапсового масла являются:

- возобновляемость ресурсов и использование неугодий;

- экологическая безопасность;

- наиболее низкая стоимость из альтернативных видов топлива.

Недостатки биотоплива:

- горючее хуже по своему качеству;

- увеличиваются затраты топлива на 10%;

- необходимость переделывать форсунки двигателя;

- ускоряются процессы коррозии металла и старения резины;

- необходима более частая замена масла в двигателе.

Несмотря на это, производство биотоплива расширяется, идет поиск технологий, которые улучшают его характеристики.

В Украине имеются все возможности организации производства биодизтоплива на основе рапсового масла. Ощутимый эффект можно получить без коренного переоборудования дизелей серийного производства, освоив технологию получения биодизтоплива, состоящего из гидродинамически активированной смеси нефтяного происхождения с рапсовым маслом. Это особенно важно для агропроизводства Украины, которая владеет огромными возможностями производства рапса (например, на загрязненных землях Чернобыльской зоны) одновременно с ощутимым дефицитом нефтепродуктов. Использование биодизтоплива позволит уменьшить потребности в нефти на 1-2 млн. тонн (в зависимости от объема производства БДТ).

Литература

1. Рапс /Под общ. ред. Д. Шпаара - Мн: "Фуаинформ", 1999-208 с.

2. Физические методи очищения растительных масел. Тезисы докладов V международной научно-практической конференции "Хлебопродукты - 2005" - Одесса, 2005-с. 111.

3. Научно-технический и производственный журнал "Масложировая промышленность" №4, 2005.

Осадчук П.И., Одесский государственный аграрный университет, г. Одесса

Кудашев С.М., Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса

Реклама

Вход