Способ хранения растительного масла и установка для его реализации

Способ хранения растительного масла и установка для его реализации

Реферат

Изобретение относится к области хранения жидкостей, окисляющихся кислородом воздуха, в частности - к хранению пищевых растительных масел, особенно нерафинированных.

Растительные масла, особенно нерафинированные, содержат физиологически важные для организма человека витамины (А, Д, Е, К), ненасыщенные жирные кислоты, другие полезные вещества, которые при хранении окисляются и уничтожаются контактирующим с ними кислородом воздуха.

При окислении в растительных маслах из полезных веществ и витаминов образуются вредные триглицериды (перекиси, альдегиды, кетоны и т.д.), которые дают не только нежелательные привкусы и запахи (олеистый, салистый, окисленный, металлический, прогорклый и др.), но и являются ядовитыми. Старое, сильно окислившееся растительное масло нельзя не только употреблять в пищу, но даже использовать в парфюмерии, так как оно опасно для здоровья и способствует развитию многих заболеваний, в том числе онкологических. К этому мнению приходят все большее количество ученых, которые проводят научно-исследовательские работы в этой области.

В больших промышленных емкостях (на заводах-изготовителях), в малых емкостях до и после реализации в торговле (в торгово-бытовой таре), в верхней части находится атмосферный воздух, содержащий 21 процент кислорода, который контактирует с маслами и окисляет их. Для сохранения качества масел необходимо исключить их контакт с кислородом воздуха.

В маслах, как в любой жидкости, присутствует определенное количество растворенного до равновесного состояния воздуха (так называемое газонасыщение жидкости). В нерафинированном масле при атмосферном давлении и температуре 20°С во время его изготовления в одном литре растворяется (0,3-1,0)·10^-3 ммоля воздуха.

Для сохранения полезных веществ и вкусовых качеств масел во время их длительного хранения необходимо исключить не только попадание воздуха в тару с маслом, но и изъять растворенный в масле кислород воздуха.

Известен способ снижения скорости окисления растительных масел при их изготовлении путем добавления в них антиоксидантов (синтетического фосфоглицерида в смеси с лимонной кислотой и др., Хомутов Б.И. Хранение пищевых жиров. - М.: Экономика, 1972).

Недостатком известного способа является то, что он замедляет, но не устраняет процесс окисления растительных масел, поэтому он эффективен только лишь непосредственно при их изготовлении (например, кратковременный контакт масел с атмосферным воздухом при их выдавливании на прессе), и мало эффективен при длительном хранении изготовленных масел (длительный контакт с атмосферным воздухом в хранилищах на заводе-изготовителе, на торговых складах и торговых точках до реализации, в быту после торговой реализации).

Известен способ хранения растительных масел в герметичных емкостях, включающий исключение их контакта с атмосферным воздухом при длительном хранении путем замены воздушной подушки в емкостях на азот (Патент №2229502, С11В 3/00, 3/16, 2001 - прототип).

Недостатком известного способа является его малая эффективность. При изготовлении масел в них, как в любой жидкости, под атмосферным давлением растворяется определенное количество воздуха, то есть происходит газонасыщение масел да равновесного состояния (чем выше давление и ниже температура, тем большее количество газа растворяется в жидкости). Поэтому наддув азотом емкостей хранения уже насыщенных воздухом масел малоэффективен, так как при хранении растворенный в маслах кислород постепенно окисляет и портит их.

Целью предложенного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, то есть удаление большей части растворенного в масле кислорода и замена его на химически нейтральный газ.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе, включающем исключение контакта растительного масла с атмосферным воздухом, масло перед длительным хранением разнасыщают от воздуха и насыщают химически нейтральным газом, для чего вначале выдерживают насыщенное воздухом масло в емкости под давлением воздуха или химически нейтральной газовой подушки не менее чем на 0,3 кгс/см² ниже атмосферного в течение времени не менее 30 мин, удаляют растворенный в масле воздух (разнасыщают масло), затем выдерживают масло под давлением химически нейтральной газовой подушки не менее чем на 0,5 кгс/см² выше атмосферного давления в течение времени не менее 30 мин и насыщают его химически нейтральным газом, после чего снижают давление газовой подушки до атмосферного, перемещают насыщенное химически нейтральным газом масло в емкость хранения, наддувают ее химически нейтральным газом и герметизируют или расфасовывают насыщенное химически нейтральным газом масло в торгово-бытовую тару и герметизируют ее.

При удалении растворенного в масле воздуха (разнасыщение под давлением ниже атмосферного) и при насыщении химически нейтральным газом под давлением выше атмосферного масло интенсивно перемешивают (механически или гидравлически).

Цикл разнасыщения масла от воздуха и насыщения химически нейтральным газом при необходимости могут повторять несколько раз, например 2-3 раза.

Совокупность существенных признаков предложенного способа проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что исключают окисление масла при его хранении путем исключения его контакта с кислородом воздуха.

Таким образом, совокупность существенных признаков предложенного способа соответствует критериям «существенные отличия» и «новизна».

Согласно предложенному способу окисление масла кислородом воздуха в таре при его хранении предотвращают следующим образом.

Непосредственно после изготовления насыщенное воздухом растительное масло помещают в специальную емкость системы замены растворенного в масле воздуха на нейтральный газ, в которой вначале создают газовую подушку с давлением не менее чем на 0,3 кгс/см² ниже атмосферного (например, откачивают насосом воздух из подушки до создания требуемого давления) и выдерживают при этом давлении в течение времени не менее 30 мин. За это время часть атмосферного воздуха, растворенного в масле при атмосферном давлении (при изготовлении), переходит в газовую подушку наддува с пониженным давлением, то есть масло частично освобождается от воздуха (происходит так называемое разнасыщение масла).

После этого подают в газовую подушку емкости химически нейтральный газ (например, накачивают насосом азот в подушку специальной емкости системы замены растворенного в масле воздуха на нейтральный газ), создают в ней давление не менее чем на 0,5 кгс/см² выше атмосферного и выдерживают масло при этом давлении в течение времени не менее 30 мин. За это время часть химически нейтрального газа перейдет из подушки наддува в масло, то есть растворится в нем (произойдет так называемое газонасыщение масла нейтральным газом до равновесного состояния, определяемого величиной давления в газовой подушке и температурой масла). Таким образом, часть воздуха с кислородом, растворенного в масле при его изготовлении, указанным циклом заменяют на химически нейтральный газ, например азот.

Время выдержки масла под пониженным или повышенным давлением для требуемого разнасыщения от воздуха и насыщения химически нейтральным газом зависит от высоты столба масла в специальной емкости разнасыщения-насыщения, площади его зеркала (диаметра емкости разнасыщения-насыщения), величины давления в газовой подушке этой специальной емкости. Для ускорения процессов разнасыщения воздухом и насыщения нейтральным газом масло могут перемешивать механически (например, механической мешалкой), или гидравлически (например, перекачкой масла насосом из нижних слоев емкости насыщения-разнасыщения в верхние).

Вышеуказанный цикл (разнасыщение + насыщение) повторяют требуемое количество раз для достижения требуемой более полной замены растворенного в масле воздуха на химически нейтральный газ. Количество циклов зависит от величины давления в газовой подушке специальной емкости при разнасыщении и при насыщении. При давлении разнасыщения воздухом на 0,3 кгс/см² ниже атмосферного и при давлении последующего насыщения химически нейтральным газом на 0,5 кгс/см² выше атмосферного необходимо не менее 3 циклов, а при давлении разнасыщения на 0,5 кгс/см² ниже атмосферного и при давлении последующего насыщения на 1,0 кгс/см² выше атмосферного необходимо не менее 2 циклов.

Величину давления в газовой подушке специальной емкости при разнасыщении масла от воздуха и при его насыщении химически нейтральным газом назначают, исходя из возможностей производства. Чем ниже давление при разнасыщении и чем оно выше при насыщении, тем меньшее время требуется для разнасыщения и насыщения. Указанные величины давления разнасыщения 0,3 кгс/см² и насыщения 0,5 кгс/см² выбраны из условий оптимальности применения предложенного способа на существующих маслозаводах без значительного их переоборудования (с учетом проведения нескольких циклов разнасыщение-насыщение).

После удаления из масла растворенного в нем воздуха и насыщения его химически нейтральным газом масло транспортируют (перекачивают) из специальной емкости в емкость длительного хранения, которую перед этим заполняют нейтральным газом, а после перекачки масла надувают химически нейтральным газом до требуемого давления хранения и герметизируют, или расфасовывают масло в торгово-бытовую тару и герметизируют.

В качестве химически нейтрального газа могут использовать азот, углекислый газ и др. Использование углекислого газа сократит количество циклов, так как он в 33 раза быстрее и больше азота растворяется в жидкостях и будет более эффективно вытеснять воздух из масла.

Предложенный способ прост и удобен в эксплуатации, не требует больших материальных затрат на внедрение, может быть использован как на крупных, так и на небольших маслозаводах, надежен и эффективен для сохранения биологически полезных веществ масла и его вкусовых качеств при длительном хранении как в больших заводских емкостях, так и в мелкой торгово-бытовой таре (исключает окислен не масла кислородом воздуха).

Известна установка для хранения растительных масел в герметичных емкостях, содержащая системы изготовления и хранения масла с исключением его контакта с атмосферным воздухом при длительном хранении путем замены воздушной подушки в емкости длительного хранения на азот (Патент №2229502, С11В 3/00, 3/16, 2001 - прототип).

Недостатком известной установки является ее малая эффективность. При изготовлении масла в нем, как в любой жидкости, под атмосферным давлением растворяется определенное количество воздуха, то есть происходит газонасыщение масла да равновесного состояния (чем выше давление и ниже температура масла, тем большее количество газа растворяется в жидкости). Поэтому наддув азотом емкости длительного хранения насыщенного воздухом масла малоэффективен, так как при хранении масла растворенный в нем при изготовлении воздух (кислород) постепенно окисляет его.

Целью предложенного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, то есть удаление большей части растворенного в масле при его изготовлении воздуха (кислорода) и замена его на химически нейтральный газ.

Поставленная цель достигается тем, что предложенная установка, содержащая системы изготовления и хранения масла, оснащена системой замены растворенного в масле (при его изготовлении) воздуха на химически нейтральный газ (азот, углекислый газ и др.), состоящей из емкости, соединенной трубопроводами через запорные клапаны: нижней частью - с системами изготовления и хранения масла, верхней частью - с вакуумным насосом, с источником сжатого химически нейтрального газа, с атмосферой.

Для повышения производительности (на крупном маслозаводе) установка может быть оснащена несколькими параллельно соединенными системами замены растворенного в масле воздуха на химически нейтральный газ.

Совокупность существенных признаков предложенной установки проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что после изготовления масла из него удаляют растворенный воздух, содержащий кислород, и заменяют на химически нейтральный газ, что исключает окисление масла при хранении.

Таким образом, совокупность существенных признаков предложенной установки соответствует критериям «существенные отличия» и «новизна».

Схема предложенной установки приведена на чертеже, где:

1. Система изготовления растительного масла (например, пресс).

2. Система хранения изготовленного растительного масла (емкость-хранилище).

3. Система замены растворенного в масле воздуха на нейтральный газ (специальная емкость принудительного разнасыщения-насыщения).

4. Вакуумный насос.

5. Источник сжатого химически нейтрального газа (насос, емкость сжатого нейтрального газа).

6. Запорный клапан.

7. Трубопровод, соединяющий нижние части системы 1 и емкости 3.

8. Трубопровод, соединяющий нижние части емкости 3 и емкости-хранилища 2.

9. Трубопровод, соединяющий газовую подушку емкости 3 с источником 5 сжатого нейтрального газа.

10. Трубопровод, соединяющий газовую подушку емкости 3 с вакуумным насосом 4.

11. Трубопровод, соединяющий газовую подушку емкостей 2 и 3 с атмосферой.

12. Трубопровод, соединяющий газовую подушку емкости-хранилища 2 с источником 5 сжатого нейтрального газа.

13. Трубопровод, соединяющий нижнюю часть емкости-хранилища 2 с потребителем.

Нижняя часть емкости 3 через запорные клапаны 6 соединена трубопроводом 7 с нижней частью системы 1 изготовления растительного масла и трубопроводом 12 с системой хранения 2 (емкостью-хранилищем). Верхняя часть емкости 3 (газовая подушка) через запорные клапаны 6 соединена трубопроводом 10 с вакуумным насосом 4, трубопроводом 9 с источником 5 сжатого химически нейтрального газа (например, с баллоном, насосом), трубопроводом 11 с атмосферой. Газовая подушка емкости-хранилища 2 через запорные клапаны 6 соединена трубопроводом 11 с атмосферой, а трубопроводом 12 с источником 5 сжатого химически нейтрального газа. Нижняя часть емкости-хранилища 2 через запорный клапан 6 соединена трубопроводом 13 с потребителем масла (с разливочным устройством насыщенного химически нейтральным газом масла в торгово-бытовую тару).

Предложенная установка работает следующим образом.

Растительное масло после изготовления в системе 1 по трубопроводу 7, через открытый клапан 6 подают в емкость 3 разнасыщения-насыщения и заполняют ее на требуемую высоту. После заполнения емкости 3 маслом клапан 6 на трубопроводе 7 закрывают, открывают клапан 6 на трубопроводе 10, соединяющем газовую подушку емкости 3 с вакуумным насосом 4, включают насос 4, откачивают газ из подушки емкости 3 до создания в ней давления не менее чем на 0,3 кгс/см² ниже атмосферного, выдерживают масло при этом давлении в течение времени не менее 30 мин (все другие клапаны 6 на всех других трубопроводах емкости 3 закрыты). За это время около третьей части растворенного в масле воздуха уйдет в газовую подушку емкости 3 (масло на 30% разнасытится от воздуха). После этого закрывают клапан 6 на трубопроводе 10, выключают вакуумный насос 4, открывают клапан 6 на трубопроводе 9, соединяющем газовую подушку емкости 3 с источником 5 сжатого химически нейтрального газа (баллоном сжатого нейтрального газа, насосом), и клапан 6 на трубопроводе 11, соединяющем газовую подушку емкости 3 с атмосферой, продувают газовую подушку емкости 3 нейтральным газом (заменяют оставшуюся воздушную подушку на нейтральный газ). После этого закрывают клапан 6 на трубопроводе 11, создают в газовой подушке емкости 3 давление нейтрального газа не ниже чем на 0,5 кгс/см² выше атмосферного, выдерживают масло под этим давлением в течение времени не менее 30 мин. За это время в масле растворится часть нейтрального газа из газовой подушки и место ушедшего воздуха в масле займет нейтральный газ, то есть масло насытится нейтральным газом в количестве, соответствующем избыточному давлению (нейтрального газа растворится в масле больше чем было воздуха, потому что его давление в подушке больше атмосферного при изготовлении).

Операцию разнасыщения масла от воздуха и насыщения его нейтральным газом повторяют требуемое количество раз (например, два-три раза) до достижения требуемой замены растворенного в масле воздуха (кислорода) на нейтральный газ (например, азот).

После замены растворенного в масле воздуха на нейтральный газ открывают клапан 6 на трубопроводе 8, соединяющем емкость 3 с системой хранения масла 2, открывают клапан 6 на трубопроводе 11, соединяющем емкость-хранилище 2 с атмосферой, и перекачивают (перелавливают) масло из емкости 3 в систему хранения 2 (в емкость-хранилище 2), которую перед перекачкой масла продувают нейтральным газом (заменяют находящийся в ней атмосферный воздух на нейтральный газ).

После перекачки изготовленного масла без растворенного в нем воздуха из емкости 3 в емкость-хранилище 2 закрывают клапаны 6 на трубопроводе 8 и трубопроводе 11, открывают клапан 6 на трубопроводе 12 и подают к емкость-хранилище 2 нейтральный газ от источника 5. После наддува емкости-хранилища 2 до нужного давления нейтральным газом закрывают клапан 6 на трубопроводе 12 и герметизируют ее. При необходимости сливают масло из емкости-хранилища 2 через запорный клапан 6 по трубопроводу 13 потребителю или расфасовывают масло в торгово-бытовую тару, которую герметизируют.

Предложенная установка проста в изготовлении и в эксплуатации, не требует больших материальных затрат на внедрение, может быть использована как на крупных, так и на небольших маслозаводах, обеспечивает практически полную сохранность качества растительного масла при длительном хранении (исключает окисление масла кислородом воздуха за счет принудительного его удаления из масла перед хранением).

1. Способ хранения растительного масла, включающий исключение его контакта с атмосферным воздухом, отличающийся тем, что масло непосредственно после изготовления разнасыщают от воздуха и насыщают химически нейтральным газом, для чего вначале выдерживают насыщенное воздухом масло в емкости под давлением газовой подушки ниже атмосферного и удаляют растворенный в масле воздух, затем выдерживают под давлением газовой подушки выше атмосферного давления и насыщают масло химически нейтральным газом, после чего снижают давление газовой подушки до атмосферного, перемещают насыщенное химически нейтральным газом масло в емкость хранения, наддувают ее химически нейтральным газом и герметизируют или расфасовывают в торгово-бытовую тару и герметизируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что масло при удалении растворенного в нем воздуха и при насыщении химически нейтральным газом интенсивно перемешивают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цикл разнасыщения масла от воздуха и насыщения химически нейтральным газом повторяют несколько раз, например 2-3 раза.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что масло разнасыщают от воздуха выдержкой при давлении газовой подушки не менее чем на 0,3 кгс/см² ниже атмосферного в течение времени не менее 30 мин.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что масло насыщают химически нейтральным газом выдержкой при давлении газовой подушки не менее чем на 0,5 кгс/см² выше атмосферного в течение времени не менее 30 мин.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве химически нейтрального газа для насыщения растительного масла используют азот или углекислый газ.

7. Установка для хранения растительного масла, реализующая способ по п.1, содержащая системы изготовления и хранения масла, характеризующаяся тем, что она оснащена системой замены растворенного в масле воздуха на химически нейтральный газ, состоящей из емкости, соединенной трубопроводами через запорные клапаны: нижней частью - с системами изготовления и хранения масла, верхней частью - с вакуумным насосом, с источником сжатого химически нейтрального газа, с атмосферой.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она оснащена несколькими параллельно соединенными системами замены растворенного в масле воздуха на химически нейтральный газ.