Технология производства растительных масел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Характеристика сырья, пригодного для переработки

 

В качестве масличного сырья используют растения, в семенах и плодах которых жиры и масла накапливаются в количествах, экономически оправдывающих их промышленное использование. В группу масличных включено более 100 видов растений, у отдельных из которых в семенах накапливается до 50–70% масла от их сухой массы.

Вначале человек использовал те масличные растения, в плодах и семенах которых содержались легко отделяемые масла (оливковое и пальмовое). Земледельческая культура масличных растений способствовала возникновению масло бойного ремесла. Развитие технологии получения растительных масел первоначально заметно опережало изучение свойств масличных семян и извлекаемых из них масел. В 1823 г. Шеврель определил структуру жиров. Основоположником химиижиров является А.М. Зайцев. Ведущая роль в исследовании технологических свойств растительного масличного сырья принадлежит ученым Всероссийского научно исследовательского института жиров (ВНИИЖ) и  Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур (ВНЙИМК). Главными видами масличного сырья в современном мире являются соя (50% общего объема производства), хлопчатник (15%), рапс, арахис и подсолнечник (по 10% каждый), а на долю всех остальных масличных растений остается около 5%.

Следует подчеркнуть, что много масел пищевого назначения используют на технические цели в качестве восполняемого масличного сырья.

В России пищевые масла в основном получают из семян подсолнечника, сои, рапса, горчицы, а технические – из семян клещевины, льна, рыжика, конопли, тунга.

Промышленное масличное сырье. В зависимости от использования масличные растения делятся на несколько подгрупп. Если растения выращивают с целью получения из семян жирного масла, а другие продукты менее ценны, то их считают чисто масличными (подсолнечник, клещевина, кунжут, сафлор, тунг).

Вторую подгруппу масличных растений составляют прядильно-масличные. Извлечение масла из их семян является не единственной целью возделывания этих растений, так как не менее важным считается и получение из них волокна (хлопчатник, лен, конопля). Третью подгруппу составляют эфирно-масличные растения, в семенах которых наряду с жирами содержатся эфирные масла (крамве, кориандр, тмин и др.).

Можно выделить еще две подгруппы растений, в семенах которых, несмотря на высокое содержание масла, нелипидная часть представляет более высокую хозяйственную ценность. Это, во-первых, растения, богатые легкоусвояемыми белками: белково-масличные (соя, арахис); во-вторых, растения, из нелипидной части которых получают пряности, – пряно-масличные (горчица).

Наряду с семенами масличных растений для извлечения масел все шире используют маслосодержащие части семян не масличных растений: зародыши семян пшеницы, риса, кукурузы, плодовые косточки т.п. При переработке овощей, фруктов и других видов сельскохозяйственной продукции семена или другие части, содержащие жирное масло, отделяют и из них получают растительные масла. Хотя объем выработки растительных масел из зародышей зерновых культур и плодовых косточек еще относительно невелик, этим видам масличного сырья уделяют все больше внимания.

Требования, предъявляемые к качеству масличного сырья. Качество промышленного растительного сырья – семян и плодов масличных растений – регламентируется нормативными документами (ГОСТами, ОСТами, ТУ и др.). Во всех стандартах на масличное сырье установлены нормы по влажности, засоренности и свежести, а также конкретизированы требования к масличному сырью в зависимости от поставщика и принимающей организации.

Например:

Семена подсолнечника размещают, транспортируют и хранят раздельно по классам в чистых сухих, без постороннего запаха, не зараженных вредителями транспортных средствах и зернохранилищах в соответствии с правилами перевозок, действующими на данном виде транспорта, санитарными правилами и условиями хранения, утвержденными в установленном порядке.

Партии семян подсолнечника, предназначенные для выработки продуктов детского питания, размещают, транспортируют и хранят отдельно в условиях, исключающих возможность их смешивания с другими партиями.

При размещении, транспортировании и их хранении семян подсолнечника учитывают следующие состояния:

На временное хранение сроком до 1 месяца должны закладываться семена подсолнечника с влажностью не более 9,0% и засоренностью не более 3,0% при условии их активного вентилирования.

На длительное хранение в зернохранилища без активного вентилирования должны закладываться семена подсолнечника с влажностью не более 7,0% и засоренностью не более 2,0%.

Семена подсолнечника с влажностью более 7,0% должны храниться на токах не более 1 суток.

Партии семян подсолнечника, пораженных белой или серой гнилью, размещают, транспортируют и хранят отдельно в условиях, исключающих возможность их смешивания с другими партиями.

 

4. Технология производства растительного масла, хранение и транспортирование.

 

Извлечение масла производят двумя способами:

1. Прессование
2. Экстракция

На основе этих двух способов разработаны следующие технологические схемы производства растительного масла:

1. Однократное прессование
2. Двукратное прессование – извлечение масла путем предварительного отжима – форпрессования с последующим окончательным отжимом – экспеллированием;
3. Холодное прессование – извлечение масла из сырья без предварительной влаготепловой обработки
4. Форпрессование-экстракция – предварительное обезжиривание масла путем форпрессования с последующим его извлечением путем экстракции бензином;
5. 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 уменьшении 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 – форпрессования. Прессованием называется отжим масла из сыпучей пористой массы – мезги. В результате прессования извлекается 60-85% масла, т.е. осуществляется предварительное извлечение масла – форпрессования. 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 и 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 или для получения лепестка. В промышленности используют форпрессы МП-68, ЕТП-20, ФР., Г-24.

Окончательный отжим масла – экспеллирование осуществляется в более жестких условиях, в результате чего содержание масла в жмыхе снижается до 4-7%.

Извлечение масла методом экстракции органическими растворителями эффективнее прессового метода, так как содержание масла в про экстрагированном 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 63-75оС.

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 в не 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. По способу погружения работают экстракторы НД-1000, НД-1250, Олье-200. Такой 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 навстречу 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 погружениям 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 – большая продолжительность экстракции, повышенная взрывоопасность производства.

Наша промышленность использует горизонтальные ленточные экстракторы МЭЗ-350, Т1-МЭМ-400, ДС-70, ДС-130, «Луги-100», ковшевые экстракторы «Джанациа», корзиночный экстрактор «Окрим». Более современным является карусельный экстрактор «Экстехник», работающий по принципу многоступенчатого орошения в режиме затопленного слоя.

При экстракции на ленточном экстракторе МЭЗ сырье из бункера подается на движущуюся сетчатую ленту транспортера, проходит под форсунками и оросителями, орошается последовательно мисцеллой и бензином. Экстрактор имеет 8 ступеней с рециркуляцией мисцеллы и соответственно 8 мисцелла сборников.

После экстракции мисцелла содержит до 1% примесей, и ее направляют на ротационные дисковые или патронные фильтры для очистки.

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 высоко концентрированная 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.

Рафинация жиров

Это процесс очистки жиров и 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 легче 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.