Похожие публикации
Предлагаю Вам прочитать статью о том, как изготавливается растительное масло. Статья содержит много научных терминов, но если Вы хотите познать истину о растительных маслах, то читать будет очень интересно.
Итак, технологические процессы современного производства растительных масел делятся на 3 этапа:
- Подготовка семян к извлечению масла
- Извлечение масла
- Рафинация полученного масла
1. Подготовка семян к извлечению масла
Подготовка предусматривает такие этапы:
- очистка семян от примесей
- калибрование семян по размерам
- кондиционирование семян по влажности
- обрушивание семян
- разделение рушанки на фракции
- измельчение ядра.
Обрушивание семян и отделение ядра от оболочки
Масличные семена по характеру оболочек делят на две группы: кожурные (подсолнечник, кедровый орех) и бескожурные (лен, рапс, сурепка, кунжут). Кожурные семена перерабатывают после отделения оболочки, бескожурные – без ее отделения. Обрушивание (разрушение оболочек масличных семян путем механического воздействия) осуществляется в семенорушке. В результате обрушивания семян получают рушанку, представляющую собой смесь нескольких фракций:
- целых семян – целяка
- частично необрушенных семян – недоруша
- целого ядра
- половинок ядра
- разрушенного ядра сечки
- масличной пыли
- лузги (оболочки подсолнечника, у хлопчатника – шелуха)
Разделение рушанки на фракции
Для разделения рушанки используют семеновейки и сепараторы. Рушанку разделяют на ядро и лузгу (шелуху). Отделение оболочек от ядр имеет большое значение. При этом повышается качество масла, так как:
- в него не переходят липиды оболочек, содержащие большое количество сопутствующих веществ;
- повышается производительность оборудования;
- уменьшаются потери масла с лузгой за счет замасливания.
Измельчение ядра
Целью этой операции является разрушение клеточной структуры ядра для максимального извлечения масла при дальнейших технологических операциях. В результате измельчения ядер получают сыпучую массу – мятку.
2. Извлечение масла
Извлечение масла производят двумя способами:
- прессование
- экстракция
На основе этих двух способов разработаны следующие технологические схемы производства растительного масла:
- однократное прессование
- двукратное прессование
- извлечение масла путем предварительного отжима – форпрессования с последующим окончательным отжимом – экспеллированием
- холодное прессование – извлечение масла из сырья без предварительной влаготепловой обработки
- форпрессование-экстракция – предварительное обезжиривание масла путем форпрессования с последующим его извлечением путем экстракции бензином
- прямая экстракция — экстракция растворителем без предварительного обезжиривания
Влаготепловая обработка мятки — жарение
Для эффективного извлечение масла из мятки проводят влаготепловую обработку при непрерывном и тщательном перемешивании. В производственных условиях процесс влаготепловой обработки состоит из двух этапов:
- 1-й этап – увлажнение мятки и подогрев в аппаратах для предварительной влаготепловой обработки мятки – инактиваторах или пропарочно-увлажнительных шнеках. Мятку нагревают до температуры 80-85*С с одновременным увлажнением водой или острым паром. При этом происходит избирательное смачивание и уменьшение энергии связи масла с нелипидной частью семян на поверхности мятки. Влажность семян подсолнечника после увлажнения составляет 8-9%.
- 2-й этап – высушивание и нагрев увлажненной мятки в жаровнях различных конструкций. При этом изменяются физические свойства масла – уменьшается вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Материал, получаемый в результате жарения, называется мезгой.
Предварительный отжим масла – форпрессование
Прессованием называется отжим масла из сыпучей пористой массы – мезги. В результате прессования извлекается 60-85% масла, т.е. осуществляется предварительное извлечение масла – форпрессование.
Для прессования применяют прессы различных конструкций. В зависимости от давления на прессуемый материал и масличности выходящего жмыха шнековые прессы делят на:
- прессы предварительного съема масла – форпрессы
- прессы окончательного съема масла – экспеллеры
Шнековый пресс представляет собой ступенчатый цилиндр, внутри которого находится шнековый вал. Стенки цилиндра состоят из стальных пластин, между которыми имеются узкие щели для выхода отжатого материала.
В результате форпрессования мезги получают форпрессовое масло и форпрессовый жмых. Содержание масла в жмыхе составляет 14-20%. Его направляют на дополнительное извлечение масла. Мезгу направляют на окончательное прессование.
Окончательный отжим масла – экспеллирование осуществляется в более жестких условиях, в результате чего содержание масла в жмыхе снижается до 4-7%.
Экстрагирование масла
Извлечение масла методом экстракции органическими растворителями эффективнее прессового метода, так как содержание масла в проэкстрагированном материале – шроте – менее 1%. В нашей стране в качестве растворителей для извлечения масла из растительного сырья применяют экстракционный бензин марки А и нефрас с температурой кипения 63-75*С.
Экстракция – это диффузионный процесс, движущей силой которого является разность концентраций мисцеллы- растворов масла в растворителе внутри и снаружи частиц экстрагируемого материала. Растворитель, проникая через мембраны клеток экстрагируемой частицы, диффундирует в масло, а масло из клеток – в растворитель. Под влиянием разности концентраций масло перемещается из частицы во внешнюю среду до момента выравнивания концентраций масла в частице и в растворителе вне ее. В этот момент экстракция прекращается.
Экстракцию масла из масличного сырья проводят двумя способами: погружением и ступенчатым орошением.
Экстракция погружением происходит в процессе непрерывного прохождения сырья через непрерывный поток растворителя в условиях противотока, когда растворитель и сырье продвигаются в противоположном направлении относительно друг друга. Экстрактор состоит из загрузочной колонны, горизонтального цилиндра и экстракционной колонны, внутри которых установлены шнеки. Сырье в виде лепестка или крупки поступает в загрузочную колонну, подхватывается витками шнека, перемещается в низ загрузочной колонны, проходит горизонтальный цилиндр и попадает в экстракционную колонну, где с помощью шнека поднимается в верхнюю ее часть. Одновременно с сырьем в экстрактор подается бензин температурой 55-60*С. Бензин перемещается на встречу сырью и проходит последовательно экстрактор, горизонтальный цилиндр и загрузочную колонну. Концентрация мисцеллы на выходе из экстрактора составляет 15-17%. Обезжиренный остаток сырья – шрот выходит из экстрактора с высоким содержанием растворителя и влаги (25-40%), поэтому его направляют в шнековые или чанные (тостеры) испарители, где из него удаляют бензин. К преимуществам экстракции погружением относятся: высокая скорость экстракции, простота конструкторского решения экстракционных аппаратов, безопасность их эксплуатации. Недостатком этого способа являются: низкие концентрации конечных мисцелл, высокое содержание примесей в мисцеллах, что осложняет их дальнейшую обработку.
Экстракция способом ступенчатого орошения. При этом способе непрерывно перемещается только растворитель, а сырье остается в покое в одной и той же перемещающейся емкости или движущейся ленте. Этот способ обеспечивает получение мисцеллы повышенной концентрации (25-30%), с меньшим количеством примесей. Недостатками этого способа являются: большая продолжительность экстракции, повышенная взрывоопасность производства.
Дистилляция – это отгонка растворителя из мисцеллы. Наиболее распространены трехступенчатые схемы дистилляции. На первых двух ступенях мисцелла обрабатывается в трубчатых пленочных дистилляторах. На первой происходит упаривание мисцеллы. На второй — мисцелла обрабатывается острым паром при температуре 180-220*С и давлении 0,3 мПа, что вызывает кипение мисцеллы и образование паров растворителя. Пары растворителя направляются в конденсатор. На третьей ступени высококонцентрированная мисцелла поступает в распылительный вакуумный дистиллятор, где в результате барботации острым паром под давлением 0,3 мПа происходит окончательное удаление следов растворителя.
После дистилляции масло направляют на рафинацию.
3. Рафинация масла
Рафинация — это процесс очистки масел от сопутствующих примесей. К примесям относятся следующие группы веществ:
- сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие из доброкачественного сырья в масло в процессе извлечения;
- вещества, образующиеся в результате химических реакций при извлечении и хранении жира;
- собственно примеси – минеральные примеси, частицы мезги или шрота, остатки растворителя или мыла.
Помимо нежелательных примесей из жиров при рафинации удаляются и полезные для организма вещества: жирорастворимые витамины, фосфатиды, незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты.
Рафинированные жиры труднее подвергаются окислительной порче, так как из них удаляются естественные антиокислители – фосфатиды и токоферолы. Поэтому рафинацию стремятся проводить таким образом, чтобы при максимальном извлечении нежелательных примесей сохранить полезные вещества.
Все методы рафинации делятся на:
- физические
- химические
- физико-химические
Рассмотрим их подробнее.
Физические методы рафинации
Под физическими методами рафинации растительного масла понимают такие:
- отстаивание
- центрифугирование
- фильтрация
Их используют для удаления механических частиц и коллоидно-растворенных веществ. Механические примеси не только ухудшают товарный вид жира, но и обусловливают ферментативные, гидролитические, окислительные процессы. Белковые вещества способствуют протеканию реакции Майара и образованию липопротеидных комплексов. Механические примеси удаляют сразу же после получения масла.
Отстаивание – это процесс естественного осаждения частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой среде, под действием силы тяжести. При длительном отстаивании масла происходит выделение из него части коллоидно-растворенных веществ – фосфолипидов, слизей, белков за счет их коагуляции. Масло после отделения осадка становится прозрачным.
Центрифугирование – процесс разделения неоднородных систем под действием центробежных сил. Для разделения тонких систем используют скоростные центрифуги: разделительные – для разделения двух несмешивающихся фаз (вода, жир) и осветляющие – для выделения из жидкостей тонкодисперсных механических примесей. Для разделения суспензий применяют гидроциклоны, действие которых основано на использовании центробежных сил и сил тяжести.
Фильтрация – процесс разделения неоднородных систем с помощью пористой перегородки, которая задерживает твердые частицы, а пропускает жидкость и газ. Форпрессовое и экспеллерное масла подвергают фильтрации дважды. Сначала проводят горячую фильтрацию при температуре 50-55*С для удаления механических примесей и отчасти фосфатидов. Затем – холодную фильтрацию при температуре 20-25*С для коагуляции мелких частиц фосфатидов. В промышленности используют фильтр-прессы, состоящие из 15-50 вертикально расположенных фильтрующих ячеек, находящихся на одной общей горизонтальной станине. В ячейке находится фильтровальная ткань, которая постепенно забивается осадком, называемым фузом. Фуз используют для получения масла экстракционным способом, фосфатидов, а остаток – в мыловарении.
Химические методы рафинации
Рафинация химическими методами включает:
- Сернокислая и щелочная рафинация
- Гидротация
Щелочная рафинация – обработка масла щелочью с целью выведения избыточного количества свободных жирных кислот. В процессе нейтрализации образуются соли жирных кислот – мыла. Мыла нерастворимы в нейтральном жире и образуют осадок – соапсток. Мыло обладает высокой адсорбирующей способностью, благодаря которой из жира удаляются пигменты, белки, слизи, механические примеси. Соапсток удаляются отстаиванием или центрифугированием. Процесс щелочной нейтрализации состоит из следующих операций:
- обработка фосфорной кислотой для разрушения негидратируемых фосфатидов;
- нейтрализация щелочью;
- первая промывка водой температурой 90-95*С для удаления мыла;
- вторая промывка водой;
- обработка лимонной кислотой для удаления следов мыла;
- сушка в аппаратах под вакуумом.
Нейтрализацию проводят непрерывным и периодическими методами. Периодический способ разделения фаз в гравитационном поле с водносолевой подкладкой основан на растворении мыла в воде или в водном растворе хлорида натрия. При периодическом методе нейтрализацию осуществляют в нейтрализаторе. Непрерывные методы:
- с применением сепараторов для отделения масла от соапстока под действием центробежных сил;
- с разделением фаз в мыльно-щелочной среде, при котором тонкодиспергированный жир пропускают через раствор щелочи, образующееся мыло растворяется в щелочи, нейтрализованный жир всплывает и отводится из аппарата;
- рафинация в мисцелле;
- рафинация масла, выходящего в виде мисцеллы из экстрактора, без операции дистилляции, устраняется воздействие высоких температур на масло.
В результате щелочной рафинации уменьшается содержание свободных жирных кислот, жиры осветляются, удаляются механические примеси. В маслах, рафинированных щелочью, наличие осадка не допускается.
Гидратация – процесс обработки масла водой для осаждения гидрофильных примесей (фосфатидов, фосфопротеидов). В результате гидратации фосфатиды набухают, теряют растворимость в масле и выпадают в осадок, который отфильтровывают. Для полного удаления фосфопротеидов применяют слабые растворы электролитов, в частности хлорид натрия. В целом гидротация сводится к тому, что масло нагревается до определенной температуры, смешивается с водой или барботируется острым паром, выдерживается для образования хлопьев с последующим отделением масла от осадка. В результате гидратации получают пищевое масло, пищевой и кормовой фосфатидные концентраты, масло для дальнейшей рафинации.
Физико-химические методы рафинации
К физико-химическим методам рафинации растительного масла относятся:
- Отбеливание
- Деходорация
- Вымораживание
Отбеливание – процесс извлечение из жиров красящих веществ путем их обработки сорбентами. Для отбеливания жиров и масел широко используют отбельные глины – отбельные земли (гумбрин, асканит, бентонин). Они представляют собой нейтральные вещества кристаллического или аморфного строения, содержащие кремниевую кислоту или алюмосиликаты. Для усиления эффекта отбеливания в отбельные глины добавляют активированный уголь. Кроме того, при добавлении к смеси отбельной глины и угля карбонатов никеля и меди выводится сера из рапсового масла. Процесс отбеливания заключается в перемешивании жира с отбельной глиной в течение 20-30 мин. в вакуум-отбельных аппаратах. После отбеливания адсорбент отделяют с помощью рамных фильтр-прессов с ручной выгрузкой осадка.
Дезодорация – процесс отгонки из жира летучих веществ, сообщающих ему вкус и запах: углеводородов, альдегидов, спиртов, низкомолекулярных жирных кислот, эфиров и др. Дезодорацию проводят для получения обезличенного масла, необходимого в маргариновом, майонезном, консервном производствах. Процесс дезодорации основан на разнице температуры испарения ароматических веществ и самих масел.
В промышленности используют способы периодического и непрерывного действия дезодорации жира.
- Периодический способ. Основным методом дезодорации является отгонка вкусоароматических веществ в токе водяного пара – дистилляции. Профильтрованные жиры помещают в специальные аппараты-дезодораторы, добавляют лимонную кислоту для повышения стойкости к окислению. Жир нагревают до 170*С и под вакуумом с острым паром температурой 250-350*С отгоняют вкусоароматические вещества.
- Непрерывные способы дезодорации жира осуществляются в два этапа. На первом этапе летучие вещества отгоняются путем контактирования острого пара с тонкой пленкой масла, образующейся за счет стекания пара по вертикальному пакету пластинок. Окончательная дезодорация производится в кубовой части аппарата путем барботирования масла острым паром под давлением 66,5-266 мПа.
Дезодораторы имеют узлы улавливания погонов, что позволяет совмещать дезодорацию с отгонкой свободных жирных кислот.
Вымораживание – процесс удаления воскообразных веществ, которые переходят в масла из семенных и плодовых оболочек масличных растений. Вымораживание проводят в начале или после рафинации. Сущность процесса вымораживания заключается в охлаждении масла до температуры 10-12*С и последующей выдержке при этой температуре при медленном перемешивании до образования кристаллов воска. Затем масло подогревают до 18-20*С для снижения вязкости и фильтруют. Профильтрованное масло прозрачное, не мутнеет при охлаждении даже до 5*С.
