способ модификации пищевых веществ эфирной природы, преимущественно растительных масел

Формула изобретения

Способ модификации пищевых веществ эфирной природы, преимущественно растительных масел, включающий их обработку катализатором с получением модифицированного продукта, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют термостойкий органоминеральный сульфокатионит, полученный путем поликонденсации лигнина на гранулированном алюмосиликате с последующим сульфированием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам модификации пищевых веществ эфирной природы, преимущественно растительных масел.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ модификации жиров (авт. св. N 767085, М. кл. C 11 C 3/06, 1980), включающий обработку растительного масла или жира катализатором. В качестве катализатора используют окисленный активированный березовый уголь в натуральной форме.

К недостаткам данного способа модификации относится возможность модификации только жиров и невозможность проведения модификации любых пищевых жиров.

Задачей данного изобретения является создание универсального способа получения модифицированных продуктов с использованием катализаторов нового поколения, полученных из отходов деревообрабатывающей промышленности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе модификации пищевых веществ эфирной природы, преимущественно растительных масел, включающем их обработку катализатором с получением модифицированного продукта, в качестве катализатора используют термостойкий органоминеральный сульфокатионит, полученный путем поликонденсации лигнина на гранулированном алюмосиликате с последующим сульфированием.

Полученный катализатор представляет собой гранулы черного цвета диаметром 2-6 мм в зависимости от гранулометрического состава исходного минерального носителя. Насыпная масса варьирует в интервале 650-720 кг/м³, а удельная поверхность 200-300 м²/г. Гранулы не меняются в объеме в любых растворителях, очень прочны и при испытании на механическую прочность выдерживают нагрузку 2,5- 3,0 МПа. Полная статическая объемная емкость (ПСОЕ) была в пределах 1,5-2,5 мг-экв./г (по NaOH).

Все сульфокатиониты были устойчивы к агрессивным средам и радиации, не вызывали коррозии металлов, являлись ингибиторами полимеризационных процессов и не были токсичны, что подтверждено экспериментально в лаборатории токсикологии и исследования побочного действия лекарственных препаратов.

Использование термостойкого органоминерального сульфокатионита, изучалось в реакциях этерификации жирных кислот, гидролизе жиров, гидролизе дрожжевых фосфолипидов.

Термостойкий органоминеральный сульфокатионит получают путем поликонденсации лигнина на гранулированном алюмосиликате с последующим сульфированием.

При использовании вышеупомянутого катализатора была установлена химическая универсальная модель, описывающая процессы слабокислотного гидролиза, синтеза и переэтерификации многих соединений эфирной природы со связями типа сложноэфирной, пептидной, амидной, ангидридной и тиоэфирной.

В результате использования катализатора помимо интенсификации существующих гидролитических процессов и разработки новых технологий гидролиза и синтеза является также экоресурсосбережение и экологическая безопасность.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Реакция этерификации.

Проводилась реакция этерификации по классической схеме в присутствии сульфокатионита в качестве катализатора. Была проведена серия экспериментов по определению влияния длины алкильной цепи алифатических спиртов на выход сложных эфиров.

Анализ данных приведен в таблице, в которой дана характеристика сложных эфиров, полученных при этерификации стеариновой кислоты различными алифатическими спиртами при 180^oC, времени 3 ч, соотношении спирт : кислота - 1 : 1, в присутствии 30% (мас.) сульфокатионита.

Полученные эфиры без последующей очистки имеют характеристики аналогов природных восков. И как частный случай могут использоваться в качестве свечной массы при производстве свечей или служить заменителем пчелиного воска.

Пример 2. Гидролиз жиров.

Проводился гидролиз жиров по классической схеме. В качестве катализатора использовался термостойкий органоминеральный сульфокатионит.

Было подвергнуто гидролизу подсолнечное масло. Оказалось, что при многократном использовании в качестве катализатора минеральных носителей без нанесенного органического слоя в процессе гидролиза подсолнечного масла наблюдается заметное снижение их активности (до 10%). Это явление, по-видимому, связано с полимеризацией непредельных кислот, протекающей на поверхности носителей, и постепенным блокированием активных центров алюмосиликатов от цикла к циклу. У термостойкого органоминерального сульфокатионита в этих же условиях наблюдается повышение активности. Это объясняется, очевидно, вымыванием низкомолекулярной части полимерной основы на поверхности катализатора реакционной массой, деблокированием пор носителя, а также ингибирующей способностью системы сопряжения, препятствующей полимеризационным процессам в адсорбционном слое катализатора.

Рассматривая данные, полученные при гидролизе подсолнечного масла, в сравнении с промышленными процессами можно сделать вывод о перспективности применения термостойких сульфокатионитов типа органоминерального сульфокатионита в этом процессе, что приведет к значительному снижению энергозатрат (температура - с 260 до 210^oC, давление - с 5,0 до 2,0 МПа), времени контакта и упрощению технологии. В то же время процесс гидролиза масел на термостойких сульфокатионитах дает еще одно преимущество по сравнению с процессами "Mazzoni" и "Lurgi", а именно повышает концентрацию глицерина в глицериновой воде, что, в свою очередь, приводит к значительному сокращению энергозатрат на ее выпаривание.

Анализируя полученные данные по гидролизу подсолнечного масла на сульфокатионитах, можно говорить о перспективности их использования в проточных реакторах. При многократном использовании минеральных носителей, иных, чем используемые в данном изобретении, в процессе гидролиза наблюдается заметное снижение их активности. У сульфокатионита в этих условиях, как уже отмечалось выше, наблюдается повышение активности.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод о перспективности применения термостойкого сульфокатионита, использование которого приводит к снижению энергозатрат, времени контакта и упрощению технологии. Кроме того, в присутствии сульфокатионитов можно проводить процессы гидролиза с достаточно высокой степенью превращения триацилглицеролов (более 90%) с уменьшением количества воды до 30-35% по сравнению с аналогом.

Пример 3. Гидролиз дрожжевых фосфолипидов.

Гидролиз проводился по классической схеме. В результате чего были получены в качестве целевых продуктов: глицерин, жирные кислоты, биологически активные соединения, как например холин, серин, коламин.

Кроме того, в присутствии термостойкого сульфокатионита возможно проведение гидролиза глюкозы, сахарозы, лактозы, инулина, растворимого крахмала и других ди- и олисахаридов с гликозидными связями.

Таким образом, данное изобретение позволяет интенсифицировать процессы модификации веществ эфирной природы, широко распространенные в пищевой промышленности и биотехнологии, за счет использования в качестве катализатора термостойкого сульфокатионита. Кроме того, такой способ модификации позволяет улучшить экоресурсосбережение и экологическую безопасность.