Определение процесса фракционирования. Изменение качественных показателей масел и жиров в ходе фракционирования
Фракционирование масел и жиров - это обратимый технологический процесс, при котором триглицериды с различными температурами плавления разделяются путем кристаллизации с последующей фильтрацией.
В процессе фракционирования происходит формирование твердой фазы (кристаллов) расплава масла под действием температурных режимов и механической обработки, с дальнейшей фильтрацией и образованием твердой (стеарин) и жидкой (олеин) фракции.
Фракционирование относится к числу полностью обратимых процессов модификации, при котором масло, в составе которого содержится огромное множество различных триглицеридов (отличающиеся по своим физическим и химическим свойствам) разделяется на две (и более) фракции. При несоответствии полученных продуктов установленным требованиям, можно смешать полученные фракции и получить исходный продукт.
В процессе фракционирования масло расщепляется на две фракции, одна из которых твёрдая (и всегда условно называется стеарин), а другая жидкая (и всегда условно называется олеин).
При этом каждая фракция имеет свой отличный друг от друга:
6. жирнокислотный состав;
7. температуру плавления;
8. твердость;
9. йодное число;
10. содержание твердых триглицеридов (график ТТГ).
История фракционирования
Преимущества фракционирования были случайно обнаружены европейскими морскими транспортными компаниями, импортирующими кокосовое масло из Шри-Ланки в длинных деревянных бочках, называемых «Цейлонскими трубами». Бочки заполнялись теплым кокосовым маслом, которое медленно охлаждалось в течение морского рейса до более низких температур, характерных для Европы. Медленное охлаждение при постоянном перемешивании, возникавшем в результате движения судна, вызывало кристаллизацию кокосового масла и его разделение на твердую и мягкую фракции.
Заказчики, получавшие фракционированный продукт, оценили свойства компонентов и поняли, что в некоторых случаях фракции были более пригодны для использования, чем цельные или натуральные жиры и масла. В последствии, данное явление было положено в основу промышленного использования.
Исходное сырье
Фракционированию могут подвергаться жиры, содержащие в своём составе определённую долю насыщенных жирных кислот или элаидиновых (транс-изомер олеиновой кислоты). Например, пальмовое, пальмоядровое, кокосовое масла, ряд саломасов, произведённых на основе подсолнечного, соевого, рапсового масел (Рис.1.).
Теоретические основы кристаллизации жиров
Все жиры имеют определенную температуру кристаллизации при охлаждении, с переходом из жидкого в твердое состояние. Эта температура определяется входящими в состав данного жира триглицеридами (триглицериды - это сложные эфиры многоатомного спирта глицерина и жирных кислот), их физическими свойствами, которые в свою очередь определяются составом жирных кислот и их распределением (расположением) по отдельным позициям в молекулах триглицерида.
Таблица 1
Температура плавления некоторых триглицеридов
| № п/п | Наименование триглицеридов | Краткое обозначение триглицерида | Температура плавления, ˚С |
| Олеопальмитостеарин | POS | ||
| Олеодистеарин | SOS | 43,5 | |
| Олеодипальмитин | POP | 29,0 | |
| Тристеарин | SSS | 67,0 | |
| Триэллаидин | ЕЕЕ | ||
| Диолеостеарин | SOO | ||
| Олеолинолеопальмитин | PLO | ||
| Дипальмитостеарин | PPS | 57,0 | |
| Диолеопальмитин | POO | ||
| Трипальмитин | РРР | ||
| Олеопальмитостеарин | PSO |
Триглицериды состоят из трех жирных кислот с большим диапазоном различных комбинаций.
В зависимости от состава жирных кислот кристаллизация триглицеридов будет происходить при различных температурах.
Компоненты (триглицериды) жира или масла, значительно различающиеся по температуре плавления, могут быть разделены путем кристаллизации, с последующей фильтрацией для удаления более тугоплавкой части.
Кристаллизация – это образование кристаллической фазы из любой некристаллической или другой кристаллической фазы.
Процесс кристаллизации обычно включает три выраженные последовательные стадии, а именно:
- переохлаждение расплава (охлаждение масла ниже температуры кристаллизации для образования центов кристаллизации в результате переохлаждения).
Переохлаждениемназывается разница температур между действительной температурой и точкой плавления кристалла.
- нуклеация - зародышеобразование или образование центров кристаллизации
Зарождение центров кристаллизации - нуклеация. При определённом режиме охлаждения молекулы в расплаве начинают объединяться и, после достижения определенного размера, происходит образование зародышей кристалла. Визуально это характеризуется тем, что масло перестает быть прозрачным.
Рост кристаллов
После формирования центров кристаллизации сразу же начинает рост кристаллов. Скорость роста кристаллов будет зависеть от скорости охлаждения. При быстром охлаждении происходит кристаллизация с образованием плотной массы мельчайших бесформенных, мягких кристаллов смешанного типа, которые впоследствии с трудом отделяются при фильтровании. Тогда как постепенное охлаждение масла приводит к формированию однородных, плотных кристаллов, которые легко отделяются фильтрованием от жидкой фазы.