181 "Харчові технології"
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Технологія одержання мастильних олив із рослинних олій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Касьяненко, Любов МиколаївнаДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 181 "Харчові технології" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Харків, 2021. Роботу виконано на кафедрі Технології жирів та продуктів бродіння Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м. Харків, вул. Кирпичова, 2. Об'єктом дослідження є технологія одержання мастильних олив із олій. Предметом дослідження є технологічні параметри гідрохлорування, епоксидування, триацилгліцеролів, естерів жирних кислот та їх подальшого перетворення в гідроксильні та eстерні сполуки олій, трибологічні та фізико-хімічні властивості мастильних олив на основі рослинної сировини. Дисертаційна робота присвячена розробці способів одержання мастильних матеріалів з олій шляхом гідрохлорування або епоксидування з подальшим одержанням кисневмісних похідних та збільшенням вуглецевого радикалу. Було відпрацьовано декілька шляхів синтезу хлорпохідних триацилгліцеролів (ТАГ) соняшникової олії, зокрема гідрохлорування сухим HCl або хлорним вапном Ca(OCl)₂. Досліджено взаємодію хлорвмісних ТАГ з натрієвими милами гідрожиру (переважно кислоти ряду С₁₈), кокосової олії (переважно кислоти ряду С₁₂,₁₄) та оцтової кислоти. Також опрацьовано методи отримання епоксисполук, а саме метод УФ-опромінення соняшникової олії у тонкому шарі та метод епоксидування надкислотами. Вивчено взаємодію епоксигруп з стеариновою, лауриновою та оцтовою кислотами для одержання мастильного матеріалу. Встановлено, що одержані сполуки мають високі трибологічні характеристики та відповідають критеріям біомастил. Мета дослідження. Дисертаційна робота має на меті наукове обґрунтування та розробку технологiї одержання мастильних матеріалів на основі рослинних олії шляхом їх гідрохлорування або епоксидування з наступним перетворенням продуктів реакції в кисневмісні сполуки з відповідними трибологічними характеристиками. Методи дослідження: аналітичні, хімічні, фізико-хімічні, експериментально-статистичні, виконанні з використанням сучасних приладів та інформаційних технологій. Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі вперше: – для одержання мастильних матеріалів з поновлюваної рослинної сировини запропоновано нові технологічні прийоми, а саме: гідрохлорування ТАГ соняшникової олії обробкою газопадібним НCl, розчином Ca(OCl)₂ з наступною естерифікацією одержаних сполук милами жирних кислот; епоксидування ТАГ соняшникової олії УФ- випромінюванням в тонкому шарі та обробкою надкислотами з наступною взаємодією з жирними кислотами (ЖК); – виявлено закономірності перебігу реакцій гідрохлорування ТАГ обробкою газоподібним НCl, розчином Ca(OCl)₂, естерифікації одержаних сполук милами жирних кислот; епоксидування ТАГ соняшникової олії обробкою надкислотами, та УФ- випромінюванням в тонкому шарі з наступною взаємодією з ЖК; – одержано нові наукові дані щодо трибологічних характеристик продуктів реакції гідрохлорування ТАГ соняшникової олії обробкою газопадібним НCl, розчином Ca(OCl)₂ з наступною естерифікацією одержаних сполук милами жирних кислот; епоксидування ТАГ соняшникової олії УФ-випромінюванням в тонкому шарі та обробкою надкислотами з наступною взаємодією з жирними кислотами. У вступі обґрунтовано актуальність, мету та наукові задачі дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульовано практичне значення одержаних результатів. У першому розділі проведено патентній та літературний пошук вже існуючих методів хімічної модифікації олій для одержання мастил. В результаті здійсненого огляду було визначено основні напрямки досліджень дисертаційної роботи. У другому розділі наведено характеристику сировини, допоміжних матеріалів. Описано методики проведення експериментальних досліджень та методи аналізу одержаних продуктів, зазначеновикористане обладнання у роботі. Представлено загальну схему дисертаційного дослідження, що визначила основні етапи технології одержання мастила на основні соняшникової олії. Третій розділ присвячено експериментальним дослідженням,щодо розробки науково обґрунтованої технології мастильних матеріалів з соняшникової олії шляхом її гідрохлорування. Показано одержання дигідрокислот з гідрохлорованої олії. Проведено: алкоголіз дигідроксикислот бутиловим та метиловим спиртами; етерифікацію гідрохлорованого продукту натрієвими милами ЖК. Проведено планування експерименту у програмному пакеті Mathcad. У четвертому розділі представлено результати експериментальних досліджень щодо розробки науково обґрунтованої технології одержання мастила на базі епоксидованної соняшникової олії. Проведено математичний аналіз даних за результатами досліджень обрано наступні умови епоксидування: температура – 85 °С, час – 180 хв, маса пероксиду водню –1,2 частини по відношенню до маси олії – 1 частина, маса каталізатору до окисної суміші – 0,08 %. Запропоновано додавання до епоксидованої соняшникової олії бутилові естери жирних кислот такої олії. У п'ятому розділі розроблено технологічну схему одержання олив на основі рослинної олії та проведено її економіко-екологічну оцінку. ВИСНОВКИ: У дисертаційній роботі представлено розв'язання науково-практичного завдання – створення наукового підґрунтя та експериментальної перевірки перспективної технології мастильних матеріалів на основі рослинних олій шляхом їх гідрохлорування або епоксидування з наступним одержанням відповідних естерів. На підставі аналізу науково-технічних джерел інформації, узагальнення експериментальних досліджень сформульовано висновки: 1. На підставі проаналізованих джерел науково-технічної літератури сформулювано та експериментально підтверджено робочу гіпотезу щодо гідрохлорування АГ або епоксидування АГ олії з наступним хімічним перетворенням продукту для одержання базових основ мастильних матеріалів. 2. Вперше експериментально оцінено вплив запропонованих методів для одержання основи мастильних матеріалів. Встановлено раціональні технологічні параметри гідрохлорування та епоксидування. А саме встановлено наступні технологічні параметри гідрохлорування АГ: швидкість барботування НСl – 12,7·10⁻⁷ м³/хв, тривалість взаємодії – 240 хв, температура процесу – 50 °С. Для епоксидування відповідно було обрано наступні умови: температура – 85 °С, час – 180 хв, відношення маси олії до маси пероксиду – 1:1,2, кількість каталізатору – 0, 08 %. 3. Вперше досліджено вплив молекулярної маси продукту взаємодії гідрохлорованої соняшникової олії з натрієвими милами ЖК на в’язкісно-температурні властивості одержаних сполук – основи мастильних матеріалів. При співвідношенні продукт взаємодії гідрохлорованої соняшникової олії з ацетатом натрію : бутилові естери гідроксильованих ЖК 90 : 10 в'язкість становить 70,5 мм²/с при Т = 41 °C; для нафтового мастила Такт-2Т – 76,2 мм²/с при Т = 40 °C. Доведено, що потрібну кінематичну в’язкість також можливо досягнути додаючи продукт етерифікації епоксидованної соняшникової олії оцтовою кислотою бутиловими естерами епоксидованої олії. Так, кінематична в’язкість для зразку з співвідношенням бутилові естери епоксидованої олії : продукт етерифікації, як 89 % мас. : 11 % мас. має в'язкість 72,4 мм²/с при Т=43 °C. Наведенні в’язкості близькі до в'язкості зразку співставлення. 4. Експериментально визначено технологічні властивості: в'язкісно-температурна залежність та окислювальну стійкість одержаного продукту, а саме залежність пероксидного числа від часу витримки за температури 90 °С. Виявлено, що індукційний період окиснення гідрохлорованої соняшникової олії, що найменше в 9 разів більший в порівнянні з соняшниковою олією. 5. Розроблено технологічну схему одержання мастильного матеріалу на основі соняшникової олії, а саме суміші продукту взаємодії епоксидованої олії з оцтовою кислотою та бутиловими естерами епоксидованої олії. Проведено її економічну оцінку. Визначено, що застосуванням технології мастильного матеріалу на основі епоксидованої соняшником олії можна одержати продукт, собівартість якого складає 128157,8 грн/т та він є конкурентоспроможним на вітчизняному ринку мастил. 6. Запропоновану технологію перевірено в промислових умовах на підприємстві ТОВ "Слобожанський миловар". Результати дисертаційної роботи впроваджено в навчальний процес кафедри технології жирів та продуктів бродіння НТУ "ХПІ".Документ Нові модифіковані жири для кондитерських виробів. Технологія, властивості, використання(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гаврюшенко, Катерина ОлександрівнаДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 181 – Харчові технології (18 – Виробництво та технології). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерства освіти і науки України, м. Харків, 2021. Роботу виконано на кафедрі технології жирів та продуктів бродіння Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України. Об’єкт дослідження – технологія нових модифікованих жирів для кондитерських виробів. Предмет дослідження – технологічні параметри процесу етерифікації та амонолізу; фізико-хімічні, мікробіологічні, біохімічні властивості нових модифікованих жирів. Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної проблеми – створенню для кондитерської промисловості модифікованих жирів, які позитивно впливають на здоров’я людини і можуть вироблятися з вітчизняної сировини. В дисертаційній роботі висвітлено принципово новий підхід до здорового харчування людини, що ґрунтується на зміні форми похідних жирних кислот, які надходять до раціону, зі складних ефірів трьохатомного спирту – гліцерину на ефіри одноатомного спирту – етанолу. Такий підхід дозволяє створювати нові модифіковані жири з вибірковим набором безпечних та корисних для людини жирних кислот. При цьому покращуються технологічні властивості, що пред’являються до модифікованих жирів, зокрема в кондитерській промисловості. Розроблено удосконалену технологію, а також теоретично та експериментально обґрунтовано доцільність використання у складі кондитерських виробів нових модифікованих жирів – етилових ефірів стеаринової кислоти та натрієвої солі рициноілгліцину, досліджено їх властивості та запропоновано шляхи використання. Наукова новизна отриманих результатів полягає у створенні нових модифікованих жирів для кондитерських виробів щодо покращення їх безпеки і якості, а саме в тому, що вперше: - науково обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність використання етилстеарату як нової альтернативи какао-масла; - встановлено ефективність використання гідроксиолеїнової кислоти як гідрофобної складової поверхнево-активних речовин з антимікробними властивостями – похідних ациламінокислот; - встановлено методом рентгеноструктурного аналізу та диференційно-скануючої калориметрії, що суміші какао-масла та етилстеарату не утворюють твердих розчинів та евтектик. Доведено, що надлишок одного із компонентів в суміші призводить до переходу іншого компонента в аморфний стан; - доведено, що при вживанні жирних кислот у формі етилових ефірів в кількості 30% від добової норми токсичне навантаження на організм відсутнє, що підтверджує можливість використання етилстеарату при виготовленні продуктів харчування. Практичне значення отриманих результатів для олійно-жирової галузі полягає в удосконалені технологій модифікування жирів, що дозволяє одержати нові модифіковані жири для кондитерських виробів з високою твердістю та низькою температурою плавлення та нові антимікробні компоненти для продуктів харчування з вітчизняної сировини. Нетрадиційний підхід у модифікуванні жирів дозволяє без глобального переоснащення виробничих ліній налагодити технологію одержання нових модифікованих жирів, що відповідають світовим та європейським вимогам за якістю та показниками безпеки. За умов реалізації запропонованих технологій очікується підвищення попиту на жири спеціального призначення, зокрема для кондитерських виробів, з боку галузей-споживачів як в Україні так і за кордоном. Технологічні рішення, що висвітлені в дисертаційній роботі запатентовано. Для нових модифікованих жирів – етилових ефірів жирних кислот розроблені та затверджені в установленому порядку Технічні умови ТУ У 20.5 - 1225000194 - 001:2019 Жири модифіковані рослинні кондитерські, кулінарні, хлібопекарські та для молочної промисловості, які внесені до Бази нормативних документів України. На підприємстві ТОВ "АЛЕОЛ" випущено дослідно-промислові партії етилових ефірів стеаринової кислоти та натрієвої солі рициноілгліцину. Результати дисертаційної роботи використано в навчальному процесі кафедри технології жирів та продуктів бродіння НТУ "ХПІ" в тому числі в дипломних роботах студентів. У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, показано зв’язок роботи з науковими темами, представлено наукову новизну та практичне значення роботи. Перший розділ присвячено комплексному аналізу науково-технічної літератури щодо сучасних тенденцій в галузі модифікування жирової сировини. Наведено відомості щодо значення жирів та жирних кислот в харчуванні людини. Розглянуто особливості кристалізації жирів. Проаналізовано традиційні методи модифікування жирів та альтернативні методи модифікування щодо зміни складу алкільної групи жирів, зокрема етаноліз та амоноліз амінокислотами. Показано, що ці процеси є перспективними з точки зору створення нових харчових інгредієнтів, що мають оздоровчий ефект. На підставі аналізу сформульовано задачі дисертаційного дослідження. В другому розділі наведено загальний план роботи щодо удосконалення технології, дослідження властивостей та шляхів використання нових модифікованих жирів, подано характеристику матеріалів та методів, що використані в дослідженнях. Характеристики процесів плавлення та кристалізації жирів та сумішей визначали методом диференційно-скануючої калориметрії. Визначення кристалічної структури жирів та сумішей відбувалось з використанням методу рентгеноструктурного аналізу. Наявність характерних функціональних груп встановлювали методом інфрачервоної спектроскопії. Фізико-хімічні властивості жирів визначено за стандартними методиками. Оцінку впливу нових модифікованих жирів на ліпідний обмін та рівень інтоксикації в організмі зроблено на основі до клінічних лабораторних досліджень з подальшим аналізом біологічного матеріалу згідно стандартним методикам. Третій розділ присвячено удосконаленню технології нових модифікованих жирів для кондитерських виробів, а саме технології етерифікування стеаринової кислоти етиловим спиртом з метою отримання нової альтернативи какао-маслу та технології амонолізу рицинової олії натрієвою сіллю гліцину з метою одержання поверхнево-активних речовин з антимікробними властивостями для харчових продуктів. В четвертому розділі представлені результати досліджень фізико-хімічних, структурно-механічних, мікробіологічних та фізіологічних властивостей нових модифікованих жирів та шляхи їх використання в харчовій та інших галузях промисловості. У п’ятому розділі розроблено структурні та технологічні схеми виробництва нових модифікованих жирів для кондитерських виробів та представлено техніко-економічну оцінку технології. За виконанням дисертаційної роботи отримані наступні результати. 1. Вирішено актуальну проблему кондитерської промисловості щодо покращення якості та безпеки кондитерських виробів шляхом використання нових модифікованих жирів, а саме етилстеарату та натрієвої солі рициноілгліцину. 2. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність використання етилстеарату як нової альтернативи какао-масла, що дозволяє зменшити в жировій складовій кондитерських виробів вміст "небажаних" насичених жирних кислот (пальмітинової, лауринової, міристинової) і таким чином, суттєво підвищити рівень безпеки харчових продуктів та їх вплив на здоров’я людини. 3. Встановлено ефективність використання гідроксиолеїнової кислоти як гідрофобної складової поверхнево-активних речовин з антимікробними властивостями – похідних ациламінокислот з метою покращення їх розчинності у воді і підсилення солюбілізаційних властивостей щодо відносно полярних речовин. 4. Методом рентгеноструктурного аналізу та диференційно скануючої калориметрії встановлено, що суміші какао-масла та етилстеарату не утворюють твердих розчинів та евтектик. При концентрації в какао-маслі етилстеарату менше 50% він повністю переходить в аморфний стан, а кристалічна структура відповідає чистому какао-маслу; при концентрації більше 50% навпаки – какао-масло переходить в аморфний стан, а кристалічна структура відповідає чистому етилстеарату. При майже рівному співвідношенні етилстеарату та какао-масла жоден з компонентів не здатен повноцінно кристалізуватись і майже повністю знаходиться в аморфному стані. 5. Виявлено, що етилстеарат у складі шоколадної маси в кількості 16% від вмісту рецептурних компонентів, блокує міграцію ацилгліцеринів какао-масла (що міститься в какао-продуктах) на поверхню виробу. Визначено шлях щодо розробки раціональної технології кристалізації шоколадних мас. 6. Встановлено, що етилстеарат можливо використовувати при виготовленні продуктів харчування, оскільки при вживанні жирних кислот, «носієм» яких є етанол, у кількості 30% від добової норми ліпідів (за період одного місяця) відсутні зміни за показниками інтегрального індексу інтоксикації та індексу ендогенних та екзогенних токсинів в організмі щурів, що свідчить про відсутність токсичного навантаження при застосуванні етилових ефірів жирних кислот в якості харчового продукту. Аналіз ліпідного спектру гомогенатів печінки щурів доводить відсутність порушень у ліпідному обміні. 7. Виявлено, що натрієва сіль рициноілгліцину проявляє ефективні поверхнево-активні властивості. Завдяки наявності гідроксильної групи в рициновій кислоті, молекула натрієвої солі рициноілгліцину має більшу полярність, тому повністю розчиняється у воді та є гарним солюбілізатором відносно полярних речовин. 8. Встановлено негативний вплив натрієвої солі рициноїлгліцину на утворення плісняви в харчових продуктах. Визначено мінімальну концентрацію водного розчину натрієвої солі рициноілгліцину при якій спостерігається антимікробний ефект, що складає близько 25 %. 9. Удосконалено технологію водорозчинних поверхнево-активних речовин на основі амінокислот шляхом використання рицинової олії та зміни типу каталізатору. Визначено раціональні параметри процесу амонолізу рицинової олії та натрієвої солі гліцину в присутності гетерогенного каталізатору – цеолітів типу NaХ в кількості 10%, а саме температура 162°С та тривалість процесу 270 хвилин. 10. Удосконалено технологію етерифікації жирних кислот, що виражається в новому технологічному рішенні – видаленні побічного продукту реакції (води) в результаті випаровування азеотропної суміші етиловий спирт – вода, яка у вигляді конденсату зневоднюється за допомогою цеолітів типу NaA.