Научная работа по теме Технология изготовление свечи из жира животного

Чурапчинский улус (район)
МБОУ «Алагарская СОШ им. Г.Д. Протодьяконова»
Исследовательская работа на тему: Технология изготовление свечи из животного жира.
«Technology of making of candle from fat of animal»
Работу выполнил: Пахомов Мирослав ученик 10 класса МБОУ «Алагарская СОШ им. Г.Д. Протодьяконова»
Руководитель: Горохова Галина Егоровна, учитель химии МБОУ «Алагарская СОШ им. Г.Д. Протодьяконова»
2017 г
Содержание
Введение ………………………………………………………………..…………….3
Жиры и свечи …………………………………………………………...........4
Классификация жиров ………………………………………………4
Жиры животного происхождения……………………………..........5
Химический состав жиров животного происхождения…………...6
Краткая информация о свечах………………………………………7
Технология изготовления свеч из разных жиров животных………...........9
Анкетирование………………………………………………………...9
Технология изготовления свеч из разных жиров животных..........11
Выводы…………………………………………………………………………..........15
Список использованной литературы……………………………………....…........16
Введение
В настоящее время многие люди переходят на правильное питание. В связи с этим исключают из своего рациона жиры животного происхождения, поэтому жиры (крупного рогатого скота, жеребятины, свинины) выбрасываются без применения. В сельской местности иногда отключают электроэнергию в связи с этим возникает потребность использования различных свеч.
Мы считаем, чтобы жиры не выбрасывались на отходы без применения, из них можно переработать и изготовить свечу, и использовать в быту, как источник освещения помещений.
Научная новизна: изготовления свеч из экологически чистого сырья в школьной лаборатории.
Объект исследования: жиры животных.
Предмет исследования: технология изготовления свеч из жира животного.
Проблема исследования: мы предполагаем, что в настоящее время большинство людей не употребляют жирное мясо, поэтому некоторое количество жира выбрасывается как отход. В связи с этим большое количество жира выбрасывается на отходы.
Гипотеза исследования: мы считаем, чтобы не выбрасывать жир без пользы, как отход, можно из них изготовить свечи.
Цель исследования: изготовить свечи из животного жира.
Задачи исследования:
1. Проанализировать литературу по теме исследования.
2. Провести анкетирование.
3. Изготовить свечи из различных жиров животных.
4. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы.
Жиры и свечи
Классификация жиров
В основе классификации жиров лежит один из следующих признаков: происхождение жирового сырья, консистенция при 20 °С, способность полимеризоваться (высыхать).
По происхождению жирового сырья жиры делятся, на животные (молочные, наземных животных, птиц, морских животных и рыб), растительные (из семян и мякоти плодов), переработанные — на основе модифицированных жиров (маргарин, кулинарные, кондитерские, хлебопекарные).По консистенции жиры подразделяют на: твердые (бараний, говяжий, пальмовое масло и др.), жидкие (подсолнечное, соевое, кукурузное масло и др) мазеобразные (свиной жир).
По способности полимеризоваться выделяют жиры высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие.
В товароведении и технологии используют классификацию, объединяющую все эти признаки и химическую природу триглицеридов. Согласно этой классификации растительные и животные жиры делят на группы (высыхающие, полувысыхающие, невысыхающие), подгруппы (жидкие и твердые), типы (тип тунгового, тип льняного, тип макового; тип оливкового, тип касторового) и виды (льняное, конопляное, соевое и др.).Классификация пищевых жиров производится по нескольким признакам. Они подразделяются: в зависимости от исходного сырья на животные, растительные, переработанные (маргариновая продукция); по консистенции на жидкие и твердые.
Твердые жиры делятся на: содержащие низкомолекулярные жирные кислоты (кокосовое масло, бараний жир) и не содержащие (масло какао, свиной, костный, говяжий жиры).
Жидкие растительные масла по способности к высыханию делят на быстровысыхающие, образующие на поверхности прочные пленки и содержащие большое количество жирных кислот с тремя сопряженными двойными связями (тунговое); высыхающие, содержащие около 50% линолевой кислоты (льняное, конопляное); полувысыхающие, характеризующиеся высоким содержанием линолевой кислоты (подсолнечное, кукурузное, соевое, хлопковое, кунжутное, маковое); высыхают только при использовании загустителей (сиккативов), основной жирной кислотой является олеиновая (оливковое, рапсовое, арахисовое, миндальное); не высыхающие, содержат рицинолевую кислоту (касторовое) [Евстигнеева Р. П., 1983. — 296 с.].В отдельную группу выделятся жидкие жиры морских животных и рыб, которые при нагревании загустевают и образуют на воздухе мягкие, непрочные полимерные пленки.
Пищевые жиры, поступающие на российский продовольственный рынок, подлежат обязательной сертификации по показателям безопасности. При проведении обязательной сертификации, включая инспекционный контроль за сертифицированной продукцией, должно быть идентифицировано соответствие пищевых жиров их наименованию по показателям, предусмотренным нормативно-техническими документами: органолептические и физико-химические показатели.
Жиры животного происхождения
Жиры животные — природные жиры, извлекаемые из соединительных тканей (жировой и костной), а также молока и яиц, позвоночных животных (млекопитающих, птиц, некоторых пресмыкающихся и рыб).
В организме животных большая часть жиров входит в состав жировой ткани, которая располагается главным образом под кожей (подкожно-жировая клетчатка) и в сальнике, где она образует мягкие упругие прокладки между органами. Жиры защищают внутренние органы животных от механических повреждений и, являясь плохими проводниками тепла, способствуют поддержанию постоянной температуры тела независимо от изменения температуры внешней среды, поэтому в условиях холодного климата слой подкожного жира достигает значительной толщины. Для организма животных жиры служат важным энергетическим депо.
Животные жиры классифицируют:
по типам животных — жиры наземных млекопитающих, жиры птиц, жиры земноводных и пресмыкающихся, жиры пресноводных рыб, жиры морских рыб и млекопитающих;
по видам животных — свиной жир, говяжий жир, бараний жир, норковый жир, куриный жир, рыбий жир, китовый жир и т. д.
по источнику получения — подкожный (сало), нутряной жир, костный жир, печёночный жир и т. п.
по консистенции — твёрдые, мягкие и жидкие жиры
по сорту — жир высшего, первого, второго и третьего сорта
по качеству — жир глубокой очистки, рафинированный жир, очищенный жир, неочищенный жир, технический жир
по целевому назначению — пищевые жиры, кормовые жиры, медицинские жиры, косметические жиры и технические жиры.
по способу получения — сепарационный жир (молочные жиры, сливочное и яичное масло), жир мокрой вытопки (куриный жир, утиный жир, гусиный жир и т. п.), жир сухой вытопки (смалец, говяжий жир и т. п.), выварочный жир (костный жир низкого сорта), виброэкстракционный жир (костный жир), экстракционный жир (технические сорта жиров), щелочной жир (жиры для мыловаренной промышленности), кислотный жир (технические жиры) и т.п.[Евстигнеева Р. П., 1983. — 296 с.].Химический состав жиров животного происхождения
Химический состав и свойства животных жиров различаются в зависимости от вида животного, хотя в химическом отношении все животные жиры представляют собой триглицериды высших жирных кислот, то есть сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот, имеющих в молекулах от 6 до 26 атомов углерода. Кроме триглицеридов животные жиры содержат также фосфатиды, холестерин, красящие вещества, витамины А (ретинол), D (кальциферол), Е (токоферол), F (незаменимые жирные кислоты) [Тютюнников, Б. Н, З. И. Бухштаб, и др. 1992. — 448 с.1], [Беззубов, Л. П. 1975. — 280 с 2].
У наземных млекопитающих жиры обычно твёрдые, хотя в костях и копытах зачастую жидкие. В их составе преобладают триглицериды насыщенных кислот — пальмитиновой, иногда стеариновой, составляя чаще всего 40—60 %. Также в небольшом количестве в них встречается миристиновая кислота; из ненасыщенных кислот — линолевая кислота (в свином жире до 6 %), линоленовая (до 18 % в лошадином жире), олеиновая. В заметных количествах в жирах жвачных животных (крупный и мелкий рогатый скот) присутствуют позиционные изомеры трансолеиновых кислот (главным образом вакценовая кислота). Гексадеценовые кислоты, а также ненасыщенные кислоты С20—С22 присутствуют в жирах наземных позвоночных всего лишь в количестве до 1-2 % [Беззубов, Л. П. 1975. — 280 с 2].
Жиры молока разных высших животных, в том числе коров, твёрдые и состоят из триглицеридов олеиновой (26—34 %), пальмитиновой (24—26 %), миристиновой (8-17 %), стеариновой (4—8 %) и линолевой (0,5-1 %) кислот. Также присутствует значительное количество низших насыщенных (C4—С10) и мононенасыщенных (С10—С14 с двойной связью в положении 9—10) жирных кислот[Беззубов, Л. П. 1975. — 280 с 2].
Состав жиров птиц несколько отличается от состава жиров наземных позвоночных. В птичьем жире, хотя он и твёрдый, практически отсутствуют пальмитиновая и стеариновая кислоты, а в качестве главных компонентов содержатся триглицериды олеиновой (40—45 %) и линолевой (10—20 %) и насыщенных кислоты (около 25 %)[Тютюнников, Б. Н, З. И. Бухштаб, и др. 1992. — 448 с.1].
Жиры земноводных и пресмыкающихся обычно жидкие. В химическим отношении они в больших количествах содержат триглицериды мононенасыщенных жирных кислот с числом атомов от С16 до С18 (главным образом олеиновой), которые составляют 50—60 % от общего содержания. Также в их состав входит до 10 % полиненасыщенных кислот С20—С22. Насыщенных жирных кислот (преимущественно пальмитиновой) всего около 25 %, хотя в жирах некоторых пресмыкающихся (крокодил, питон) их содержание повышено до 30 % [Тютюнников, Б. Н, З. И. Бухштаб, и др. 1992. — 448 с.1].
Жиры пресноводных рыб жидкие и по своему составу очень близки к жирам земноводных и пресмыкающихся, отличаясь от них повышенным содержанием гексадеценовой кислоты (до 30 %) и кислот С20—С22 (около 15 %) [Тютюнников, Б. Н, З. И. Бухштаб, и др. 1992. — 448 с.1].
Жиры морских рыб и млекопитающих при нормальных условиях представляют собой жидкости. Главными компонентами (от 40 до 65 %) этих жиров являются триглицериды мононенасыщенных жирных кислот с 16 и 18 атомами углерода. Специфическим для данных жиров является высокое содержание (от 20 до 40 %) полиненасыщенных жирных кислот с 20 и 22 атомами углерода. Также присутствуют триглицериды ненасыщенных кислот содержащие от 14 до 24 атомов углерода. Содержание насыщенных кислот (от С14 до С18) обычно находится в пределах около 20 %, причём большую часть из них составляет пальмитиновая кислота.
Краткая информация о свечах
Свечи были изобретены человеком очень давно, однако долгое время стоили дорого и применялись лишь в домах богатых людей. Прототипом свечи являются чаши, наполненные маслом или жиром, с щепочкой в качестве фитиля (позднее стали использовать фитильки из волокна или ткани). Такие светильники давали неприятный запах и очень сильно коптили. Первые свечи современной конструкции появились в Средневековье и изготавливались из жира (чаще всего) или из воска. Восковые свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены[Глория Никол. 2000. — 151 с].
Традиционная свеча в подсвечнике до XV века свечи изготавливались выдерживанием впитывающего материала — папируса, бумаги, пористой сердцевины некоторых растений — в расплаве жира до его напитывания. В XV веке была изобретена цилиндрическая форма для отливки свечей, одновременно медленно начала возрастать популярность пчелиного воска как горючего материала для свечей. В XVI—XVII веках американскими колонистами было изобретено получение воска из некоторых местных растений, и свечи, произведенные этим способом, временно набрали большую популярность — они не дымили, не таяли так сильно как сальные, однако их производство было трудоемким, и популярность вскоре сошла на нет [Глория Никол. 2000. — 151 с].
Развитие китобойной промышленности в конце XVIII века внесло первые существенные изменения в процесс производства свечей, потому что спермацет (воскоподобный жир, получаемый из верхней части головы кашалота) стал легко доступным. Спермацет горел лучше, чем жир и при этом не дымил, и в общем был ближе к пчелиному воску по свойствам и преимуществам.
Большинство изобретений, повлиявших на свечное дело, относится к XIX веку. В 1820 г французский химик Мишель Шевроль открыл возможность выделения смеси жирных кислот из животных жиров — т. н. стеарина. Стеарин, иначе иногда называемый стеариновым воском из-за подобных воску свойств, оказался твёрдым, жёстким и горел без копоти и почти без запаха, а технология его производства не являлась затратной. И как следствие, вскоре стеариновые свечи почти полностью вытеснили все другие виды свечей, было налажено массовое производство. Примерно тогда же была освоена технология пропитки фитилей свечей борной кислотой, что избавляло от необходимости часто снимать остатки фитиля (если их не снимать, они могли затушить свечу)[Глория Никол. 2000. — 151 с].
Ближе к началу XX века химики смогли выделить нефтяной воск — парафин. Парафин чисто и ровно горел, практически не давая запаха (сильный запах имел лишь дым, образующийся при тушении свечи, но этот запах не был сильно неприятным), и его было дешевле производить, чем любое другое горючее вещество для свечей, известное к тому времени. Единственным его недостатком была низкая температура плавления (по сравнению со стеарином), из-за чего свечи имели свойство оплывать раньше, чем сгорают, но эта проблема была решена, после того, как в парафин начали добавлять более твёрдый и тугоплавкий стеарин. Даже при внедрении электрического освещения довольно долгое время в начале XX века парафиновые свечи только набирали популярность, этому способствовало бурное развитие нефтяной промышленности в то время. Со временем их значение в освещении сменялось на декоративное и эстетическое. На сегодняшний день парафиновые свечи среди свечей являются почти единственным видом. Свечи делают из смеси высокоочищенного (снежно-белого или слегка прозрачного) парафина с небольшим количеством стеарина, либо из мало очищенного (жёлтого) парафина, как с добавкой стеарина, так и без неё. Первые более эстетичны и менее пахучи, вторые не так сильно оплывают. Изредка производятся свечи из неочищенного парафина (красно-жёлтого) без добавок, которые очень сильно оплывают, и поэтому не пользуются спросом [Глория Никол. 2000. — 151 с].
Технология изготовления свечи животного жира
Анкетирование
Мы провели анкетирования с целью выявить, едят ли жирное мясо, если, не едят что делают с жиром. Участия приняли 67 учащихся и учителя МБОУ «Алагарской СОШ имени Г.Д. Протодьяконова».
Анкетирование
Едите ли вы жирное мясо?
А) да Б) нет в) иногда
2. Мясо, какого животного вы часто употребляете?
3. Если в вашей семье кто- то не кушает жирное мясо что, вы делаете с жиром?
А) выбрасываем на помойку Б) отдаем домашним питомцам
4) Как еще может пригодиться жир животного? (кроме пищи)
Ниже в диаграммах представлены результаты анкетирования.

Из диаграммы 1. видно, что жирное мясо употребляют 27%, 42% не едят жирное мясо, 31% иногда предпочитают, есть жирное мясо.

Из результатов диаграммы 2 видно, что больше всего едят говядину 56%, 23% - жеребятину, 11% - свинину и 10% - курицу.

Из диаграммы 3. видно, что 60% отдают домашним питомцам, 40% выбрасывают на отходы.

Также последний вопрос был ориентирован на то, чтобы узнать еще в каких целях используют жир животного. Из результатов анкетирования видно, что 79% - не знают, что еще сделать с жиром, 4% - пишут, что можно приготовить свечу из животного жира, 12% - можно использовать в виде масла, 5% - пишут, что можно использовать, как лекарственное средство – мазь.
Таким образом, по итогам анкетирования можно сделать вывод о том, что большинство не употребляет жирное мясо. В связи с этим большое количество жира выбрасывается на отходы. Поэтому мы считаем, чтобы не выбрасывать этот жир без пользы, можно сделать свечу.
Технология изготовления свечи из жиров животных
Оборудования и реактивы: пробирка - держатель, спичка, спиртовка, сухое горючее, жиры животных, штатив, фарфоровые тигли, гидроксид натрия, нитрат натрия, парафин и алюмокалиевые квасцыДля изготовления свечи мы собрали жиры разных животных: жир крупного рогатого скота, жир свинины, жир жеребятины.
Этапы работы:
1. Сбор материала.
2. Очистка жира.
3. Уменьшение площади.
4. Расплавление жира.
5. Формировка свечи.
6. Изготовление фитиля.
7. Замораживание свечи.
8. Испытание пробы
3809365425450Опыт 1. Приготовление свечи из жира жеребятины.

Фото1. Расплавление жира жеребятины- проба №1 Фото 2. Изготовленная нами проба № 1
Ход работы: взяли жир жеребятитны очистили, порезали на мелик е кусочки чтобы быстро расплавился. Полученный жир в виде жидкостиперенесли в химическую посуду, в него мы окунили фитиль сделанный нами обычным хлопоковым материалом и замарозили на улице при температуре -20 градусов под Цельсия.
Через сутки два мы испытали наш пробу №1. Как свеча. В резултате испытане жир неполностью был замрожен и при горении фитиля жир быстро размораживался и выделял копоть. Затем фитиль вообще увял на дно посуды. Итого первая проба была испытано неудачно.
Опыт 2. Узнав из различных источников, что при добавлении алюмокалиевых квасц жиры твердеют и при добавлении нитрата натрия они в меншьем степени выделяют копоть. Селедовательно занаво расплавили жир жеребятины и добавли несколько капель гидроксида натрия и нитрата натрия и квасцы. Затем заморозили . И через несколько суток заново провели испытание пробы № 2. Итого все равно жир не полностью затвердел и но при горении выделял меншье копоти чем проба №1.
Опыт №3. Приготвление свечи из жира свинины
Ход работы: взяли жир свинины очистили его, мелко нарезали по кусочкам, чтобы быстро расплавлися и положили в фарфоровую тигель над планем спиртовки. Расплавленный жир поместили в посуду и окунули в нее фитиль. Заморозили на улице суток на 2. Замороженный жир (проба №3) подожгли, в результате свеча из жира свинины выделял копоть.
Опыт № 4. Мы рещились также добавить в жир свинины несмколько капел гидроксида натрия, при добавлении гидроксида натрия жир побеле, также нее внесли несколкоь капель нитрата натрия, квасцы и нагретый на пламени спиртовки парафин. И все это смешали, пресетили в посуду, окунули фитиль. Поставили на улицу заморозить. Через суток 2 мы испытали пробу №4. За счет добавлении парафина в отличие от пробы № 3, он слегка был твердый но все равно нам не удалось получить тот результат, которого мы ожидали.

Поэтому решились приготовить свечу из жира крупного рогатого скота.
Опыт № 5. Приготовление свечи из жира крупного рогатого скота.
Ход работы. Взяли внутринный жир коровы, очистили его и мелко порезвали на мелкие кусочки , чтобы он расплавился быстрее. Порезанные кусочки жира положили в фарфоровую тигель и нагрели над пламенем спиртовки. Расплавленный жир переместили в фарфоровую чашку и окунули в нее фитиль. Поставили замерзать. Жир КРС быстро замерз, поэтому не пришлось ждать долго. Затвердевший жир в виде свечи мы подожгли. Полученная проба №5 при поджигании фитиля выделял копоть, поэтому мы решили устранить этот недостоток в следующей пробе.

Взяли расплавленный жир свиньи, добавили несколько капель гидроксида натрия, нитрата натрия и алюмокалиевые квасцы. Затем все перемешали и преместили в фарфоровую чашку, окунули в нее фитиль и поставли замерзать. Полученную пробу № 6 подожгли, на первый взгляд свеча из жира была простой очень замечательной. Мы подумали наконец - то нашли тот жир, который можно использовать в виде свечи. Но при длительном горении вся расплавленная жидкость собиралось вокруг фитиля из- за большого диаметра свечи, по идее она должна была выпадать вниз, как при горении парафиной свечи, парафин выпадает и отвердевает, также и жир КРС при снижении температуры она затвредевает.

Для приготовление свечи с высотой 21 см и с диаметром 2 см, мы расплавили 108, 042 граммов жира КРС.
Масса изготовленной свечи равна 64, 760 граммов.
Масса остатка = 17,68 грамм.
Продолжительность горения свечи составило 2 часа 26 минут.
Для фитиля использовали нити чайных пакетиков.

Таким образом, самым оптимальным жиром для изготовления свеч является жир крупного рогатого скота.
Таблица 1. Результаты испытаний проб

Выводы
Таким образом, в ходе исследовательской работы поставленные, нами цель и задачи полностью достигнуты.
1. проанализированы литературы по теме исследования.
2. провели анкетирование и выявили, что большое количество жира выбрасывается на отходы.
3. изготовили свечи из различных жиров животных, например КРС, свинины, жеребятины.
4. проанализировали полученные результаты и выявили, что оптимальным жиром для изготовления свеч является жир КРС.
Таким образом, наилучшим жиром для приготовления свеч является жир крупного рогатого скота, так как его жир похож по физическим свойствам на парафина, например, при снижении температуры парафин затвердевает, также и жир КРС. Остальные жиры: жеребятины и свинины не смогли полностью затвердеть, даже при наличии парафина в них. Однако, на самом деле, если логично подумать, крупный рогатый скот в холодное время года находиться в теплом помещении (в хлеву), его организм не приспособлен к холоду. В свою очередь, организм лошадей приспособлен к холоду, поэтому их жиры полностью не затвердевают, так как в холодное время им этот жир помогает бороться с холодом, что касается жира свинины, он по консистенции плотный, поэтому мы считаем, что процесс затвердевания происходит медленно.
Изготовленная нами свеча является безотходной, т.е. подлежит повторному использованию. Данную свечу можно использовать как источник освещения помещений в домашних условиях, в охотничьем домике, в экстремальных условиях и в экспедициях.
Список литературы:
Тютюнников, Б. Н. Химия жиров / Б. Н. Тютюнников, З. И. Бухштаб, Ф. Ф. Гладкий и др. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1992. — 448 с.
Беззубов, Л. П. Химия жиров / Л. П. Беззубов. — 3-е изд. — М.: Пищевая промышленность, 1975. — 280 с.
Щербаков, В. Г. Химия и биохимия переработки масличных семян / В. Г. Щербаков. — М.: Пищевая промышленность, 1977. — 180 с.
Евстигнеева Р. П. Химия липидов / Р. П. Евстигнеева, Е. Н. Звонкова, Г. А. Серебренникова, В. И. Швец. — М.: Химия, 1983. — 296 с., ил
Глория Никол. Книга о свечах. — М.: «Профиздат», 2000. — 151 с.
А.М. Ким. Органическая химия. Учебное пособие. / А.М. Ким. - Новосибирск, 2002. – 492 стр.
А.Н. Тюкавкина. Органическая химия. / А.Н. Тюкавкина — Москва: Дрофа, 2008. – 592 стр.
В.Н. Верховский. Техника и методика химического эксперимента в школе: в 2-х т. / В.Н. Верховский. — Москва: Учпедгиз, 1959-1960.
Техника и методика химического эксперимента в школе. Том 1. – 544 стр.
Техника и методика химического эксперимента в школе. Том 2. – 384 стр.
А.А. Грабецкий. Учебное оборудование по химии. / А.А. Грабецкий, К.Я. Парменов. — Москва: ИАПН, 1955. – 255 стр.
Т.С. Морозкина, А.Г. Мойсеенок. Витамины. / Т.С. Морозкина, А.Г. Мойсеенок. — Москва: Асар, 2002. – 112 стр.
Б. Д. Степин. Техника лабораторного исследования в химии. / Б.Д. Степин. — Москва: Химия, 1999. – 600 стр