Технология растительных масел

Лекция: Технология растительных масел

Масличное сырье:

- подсолнечник (масличность до 52-60%, лузжистость не более 20%)

- хлопчатник (масличность 22- 24%, лузжистость 40-44%)

- лен (масличность 46-48%, семенная оболочка не отделяется при переработке)

- соя (масличность 19- 22%, лузжистость 5-10%)

- клещевина (масличность 54-56%, лузжистость 22-25%)

Схема переработки масличных семян:

                        Семена

                             ↓

                         Сушка семян

                             ↓

                         Очистка семян – сорные примеси

                             ↓

                        Обрушивание семян и отделение оболочки – лузга, шелуха

                             ↓

                        Измельчение семян или ядра

                       ↓                                   ↓

      Прямая экстракция                            Гидротермическая обработка

                                                            ↓

                                                           Форпрессование – прессованное масло

                       ↓                                  ↓

                      Обработка жмыха

                                                            ↓

                                                         Экстракция

                                                  ↓                   ↓

                             Обработка шрота                     Обработка мисцеллы

                        ↓                                                                 ↓

                          Шрот                                               Масло экстракционное

                                                            ↓

                                                           На рафинацию

1. Сушка семян.

Семена подсолнечника поступают после уборки с влажностью, превышающей оптимальные значения для хранения и технологической переработки.

Наиболее распространенным методом снижения влажности семян является тепловая сушка, при которой происходит нагревание семян с помощью сушильного агента (обычно смеси воздуха и дымовых газов) и удаление испаряющейся при этом из семян влаги.

Широко применяются сушилки шахтного типа (ВТИ, СЗШ, ДСП). Высушиваемые семена проходят через сушильную шахту, где расположены короба, проводящие и выводящие из шахты газовоздушную смесь. Семена, опускаясь под действием своего веса между коробами, нагреваются смесью воздуха и дымовых газов, поступающих из специальной топки. Влага, содержащаяся в семенах, при этом испаряется, а высушенные семена затем охлаждаются в охладительной камере, где через семенную массу продувают атмосферный воздух.

Сушка ведется по одноступенчатому режиму   (газовоздушная  смесь одинаковой температуры) или двухступенчатому:

в верхней части сушильной шахты – сушка при невысоких температурах;

в нижней – досушка семян при повышенных температурах.

2. Очистка семян подсолнечника.

При очистке семян подсолнечника в воздушно-ситовых сепараторах выделяют крупные примеси, песок, легкие примеси.

3. Обрушивание семян.

Запасы масла в тканях масличных семян и плодов распределены неравномерно: главная часть сосредоточена в ядре семян – в зародыше и эндосперме; плодовая и семенная оболочка содержат небольшое количество масла, имеющего другой (худший) липидный состав. В связи с этим при переработке многих масличных семян и плодов отделяют от основной маслосодержащей ткани ядра низкомасличные внешние (плодовые или семенные) оболочки семян. При этом повышается масличность перерабатываемого сырья, увеличивается производительность технологического оборудования, растет качество масла.

Отделение оболочек от ядра складывается из операции разрушения покровных оболочек семян – обрушивания – и последующего разделения полученной смеси (рушанки) на ядро и шелуху (лузгу) – отвеивание.

Масличные плоды и семена обрушивают различными методами в зависимости от физико-механических свойств оболочки и ядра. Важнейшее требование к машинам для обрушивания семян – разрушение оболочки не должно сопровождаться разрушением ядра. Из-за несовершенства существующих обрушивающих машин это требование не выполняется в полной мере.

Разрушение плодовой оболочки подсолнечных семян осуществляют на центробежной  обрушивающей машине А1-МРЦ (основные рабочие органы – питатель, ротор, дека).

Качество обрушивания семян – рушанки характеризуется содержанием в ней нежелательных фракций – «целых» семян и частично неразрушенных семян («недоруш»), разрушенного ядра («сечка») и масличной пыли. Присутствие в рушанке недоруша нежелательно: оно увеличивает содержание лузги в ядре. Также нежелательно присутствие в рушанке  сечки и масличной пыли. Сечка легко отдает масло лузге даже при кратковременном контакте. Масличная пыль полностью не отделяется от лузги, уходящей с производства, и потери масла в лузге увеличиваются.

Разделение рушанки на лузгу и ядро основано на различии в размерах и аэродинамических свойствах. Лузга оказывает меньшее сопротивление воздушному потоку, чем ядро.

Для разделения рушанки применяют аспирационную вейку Р1-МСТ, которая состоит из двух основных частей: рассева и аспирационной камеры. Рассев служит для разделения рушанки на шесть фракций, содержащих частицы лузги  и ядра одного размера в каждой фракции.

Затем в аспирационной камере воздушным потоком каждую фракцию разделяют на ядро и лузгу.

После аспирационной вейки получают ядро, недоруш, перевей и лузгу.

Недоруш → сначала в воздушно-ситовой сепаратор для отбора крупной лузги, затем на повторное обрушивание → на А1-МРЦ.

Перевей → на контрольную вейку, отличающуюся от рабочей набором сит и воздушным режимом.

Лузга → отходы.

Целое ядро → на дальнейшую переработку.

Оценка работы рушально-веечного цеха:

-  по потерям масла в лузге (масличная пыль, сечка, замасливание лузги при контакте с сечкой);

- лузжистости ядра:

при прессовании масла – не более 3%;

при экстракции  – не более 8%.

4. Измельчение семян.

Для извлечения масла из семян необходимо разрушить их клеточную структуру. Конечным результатом операции измельчения является перевод масла, заключенного в клетках семян, в форму, доступную для дальнейших технологических воздействий.

Необходимая степень измельчения сырья достигается механизмами, производящими дробление, раздавливание и истирание семян.

Получаемый после измельчения материал называется мяткой и  отличается очень большой удельной поверхностью. Помимо разрушения клеточных оболочек при измельчении нарушается структура маслосодержащей части клетки, значительная доля масла высвобождается и адсорбируется на поверхности частиц мятки.

Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размерам частиц, не содержать целых неразрушенных клеток, и в то же время содержание очень мелких (мучнистых) частиц в ней должно быть невелико.

Для получения мятки применяют вальцовые станки. Рабочими органами наиболее широко применяемого станка типа ВС-5 являются пять валков, расположенных один над другим по вертикали: верхний валок рифленый, остальные гладкие.

5. Извлечение масла.

Извлечение масла из мятки осуществляется методами прессования или экстракции, или чаще всего их сочетанием.

Метод прессования

  Масло, адсорбированное в виде тонких пленок на поверхности частичек мятки, удерживается значительными поверхностными силами. Для ослабления этих сил служит гидротермическая обработка мятки – приготовление мезги. При увлажнении и последующей тепловой обработке мятки ослабевает связь липидов с нелипидной частью семян – с белками и углеводами, и масло переходит в относительно свободное состояние, его вязкость заметно снижается. Затем мятку нагревают до более высокой температуры, ее влажность при этом снижается, и одновременно происходит частичная денатурация белков, изменяющая пластические свойства мятки. Так под действием влаги и тепла мятка изменяет свои физико-химические свойства и превращается в мезгу.

В производственных условиях процесс приготовления мезги состоит из следующих операций:

- увлажнение мятки и подогрева ее до температуры 60° С. Влажность мятки после увлажнения должна быть не выше 8-9%;

- нагревания до 105°С и высушивания мятки. Конечная влажность мезги достигает 5-6%.

Мезга с такими характеристиками обеспечивает эффективный предварительный отжим масла.

Для окончательного отжима параметры мезги должны быть другими (конечная влажность 3-4%, температура 110-120° С).

Для приготовления мезги применяют жаровни – чанные, барабанные и шнековые.

В современных условиях прессование как способ извлечения масла из семян и плодов чаще всего является предшествующим окончательному обезжириванию материала воздействием органического растворителя

– экстракции. Только при небольших объемах производства осуществляется чисто прессовое извлечение масла.

Максимальное давление, развиваемое шнековым прессом, достигает 30 МПа, степень уплотнения (сжатия) мезги возрастает в 2,8-4,4 раза, длительность пребывания мезги в шнековом канале под давлением зависит от типа пресса и колеблется в пределах от 78 до 225 с.

В зависимости от рабочего давления прессования и масличности выходящего жмыха шнек-прессы делят на прессы предварительного (неглубокого) съема масла – форпресссы и прессы окончательного (глубокого) съема масла.

Форпрессы наиболее широко применяются в технологических схемах экстракционных заводов. Они отличаются относительно высокой производительностью (70-80 т и выше в сутки по сырью), частотой вращения шнекового вала 18-36 об/мин., длительностью прессования 80 с при сравнительно невысоком съеме масла (масличность жмыха до 15-17%).

Наиболее применяются в настоящее время  в масложировой промышленности форпрессы МПЖ-68.

Прессы глубокого съема масла имеют значительно меньшую производительность (18-30 т /сутки), но масличность жмыха ниже (4-7%). Последнее достигается более длительным нахождением мезги в прессе – 220-225с, вследствие замедленного вращения шнека (5-18 об/мин) и небольшой ширины выходной кольцевой щели.

В практике находят применение шнек-прессы однократного окончательного отжима, осуществляющие последовательно предварительный и окончательный отжим в одном агрегате.

Например, при небольших объемах производства может применяться универсальный минимаслопресс для получения подсолнечного масла УММП-1М-25 (изготовитель: ОАО «Луч» г. Белгород). При этом не требуется дополнительная подготовка семян – обрушивание, вальцовка, гидротермическая обработка. Пресс предназначен для непрерывной обработки необрушенных семян подсолнечника и отжима масла из них по схеме однократного окончательного прессования. Возможна обработка семян льна, конопли и других масличных культур.

Продукты переработки – растительное масло; отстой и жмыховые гранулы, идущие на корм животным.

Производительность (по семенам подсолнечника ГОСТ 22391-89 с удельным весом  0,4-0,44 кг/ дм куб.) кг/час – 250-280;

Влажность обрабатываемых семян, % - 7,5-9;

Температура обрабатываемого сырья, С – не ниже 15;

Масличность жмыха, % - 15-17.

Отстой, образующийся в первые сутки хранения свежего масла, насосом отсасывается с конусов отстойных емкостей в помещение для хранения отстоя. По мере накопления отстоя, он реализуется птицефабрике. Чистое отстоявшееся масло насосом перекачивается в емкости для хранения.

Жмых (на практике масличность до 10%), образующийся при производстве масла, хранится в специальном помещении и по мере накопления  реализуется птицефабрике.

Метод экстракции

Прессованием нельзя добиться полного обезжиривания мезги.  Для полного извлечения масла – экстракция.

Форпрессовый жмых подвергают обработке с целью придания ему структуры крупки, гранул или лепестков, обеспечивающей максимальное извлечение масла растворителями (бензин марки А и Б, гексан).

Эти растворители химически инертны, но пожаро- и взрывоопасны, токсичны.

Экстракцию ведут двумя способами:

- погружение экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель (вертикальный шнековый экстрактор НД-1250);

- ступенчатое орошение растворителем противоточно перемещающегося материала (горизонтальный ленточный экстрактор МЭЗ).

Выходящая из экстрактора мисцелла содержит от 10-15 до 30-35% масла. Пока концентрация мисцеллы невелика, отгонка растворителя производится выпариванием. При увеличении концентрации мисцеллы температура ее кипения быстро увеличивается. Для ускорения процесса и снижения температуры применяют отгонку растворителя под вакуумом, а также отгонку острым паром.