 |
Технологическая схема получения растительных масел.
|
|
|
|
Современная технология производства растительных масел включает в себя операции:
· Подготовки семян к хранению;
· Сушка и хранение семян;
· Подготовительные операции, связанные с подготовкой семян к извлечению масла (обрушивание, измельчение;
· Извлечение масла (метод прессования и экстракции масла);
· Первичная и комплексная очистка масла
· Переработка шрота.
В настоящее время для извлечения масла из семян применяют 2 способа: последовательное извлечение масла при переработке семян с высоким содержанием масла – сначала прессовым способом, при котором получают примерно ¾ всего масла, а затем экстракционным, с помощью которого извлекают остальное масло
и однократное извлечение масла из низкомасличных семян методом экстракции, получившее название метода прямой экстракции.
Специфической особенностью подготовки семян подсолнечника к переработке является их разделение по размерам, как правило на крупную и мелкую фракции, перерабатываемые отдельно по различным технологическим схемам.
Сушка и хранение масличного сырья. Период заготовки большинства видов масличного сырья длится не более 2…3 мес, поэтому необходимо сохранить большие партии семян до переработки в течение длительного времени с минимальными потерями и без ухудшения качества.
Семена большинства масличных растений (подсолнечник, хлопчатник, лен, соя, клещевина) поступают после уборки на хранение с содержанием влаги, превышающим оптимальные значения для хранения и технологической переработки. Для хранящихся семян характерен дыхательный газообмен, или дыхание, который требует расхода запасных веществ семян, в первую очередь липидов или масла.
|
|
|
Хранение семян при повышенных температурах также способствует росту дыхания семенной массы, при понижении температуры интенсивность дыхания падает, расходование запасных веществ семян прекращается.
Наиболее распространенный метод снижения содержания влаги в семенах перед хранением – тепловая сушка, в процессе которой семена нагревают с помощью сушильного агента. Высушенные семена затем охлаждают, продувая через них атмосферный воздух.
Заводы, перерабатывающие масличные семена, имеют обширные складские хозяйства со всеми вспомогательными службами. Наиболее совершенные – это хранилища силосного или элеваторного типа.
Элеваторные хранилища компактны, огнестойки, обеспечивают полную механизацию всех работ с семенами с использованием дистанционного управления. Но в таких хранилищах, где высота слоя семян составляет 30 м, не могут храниться семена с плохой сыпучестью (хлопчатник) и клещевина.
Менее интенсивным воздействиям подвержены семена при хранении в механизированных складах, высота слоя семян 15 м.
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 оболочки содержат относительно небольшое количество масла, имеющего другой (худший по пищевой ценности) липидный состав.
В связи с этим при переработке многих масличных семян и плодов плодовые и семенные оболочки отделяют от основных маслосодержащих тканей – ядра. При этом повышается масличность перерабатываемого сырья, увеличивается производительность технологического оборудования, растет качество масла и белка.
Отделение оболочек от ядра складывается из операции разрушения покровных тканей семян – обрушивания и последующего разделения (отвеивания) полученной смеси – рушанки - на ядро и шелуху (лузгу).
|
|
|
Важнейшее требование к операции обрушивания – разрушение оболочки не должно сопровождаться дроблением или разрушением ядра. Из-за несовершенства существующих обрушивающих машин это требование в полной мере не выполняется.
Плодовую оболочку подсолнечных семян разрушают на центробежной обрушивающей машине РЗ-МОС, обеспечивающей однократный направленный удар семян о деку.
Разделение рушанки на лузгу и ядро основано на различии в их размерах и аэродинамических свойствах. Поэтому сначала получают фракции рушанки, содержащие частицы лузги и ядра одного размера, а затем в потоке воздуха рушанку разделяют на лузгу и ядро. Такой способ разделения рушанки применен в аспирационной семеновейке Р1-МСТ.
Качество работы рушально-веечного цеха оценивают по величине остаточного содержания лузги в готовом ядре и потерям масла с отводимой из цеха лузгой.
Измельчение семян. Для извлечения масла из семян необходимо разрушить клеточную структуру их тканей. Конечным результатом операции измельчения является перевод масла, заключенного в клетках семян, в форму, доступную для дальнейших технологических воздействий. Необходимая степень измельчения достигается путем воздействия на обрабатываемый материал механических усилий, производящих раздавливающие, раскалывающие, истирающие или ударные действия. Обычно измельчение достигается сочетанием нескольких видов указанных усилий.
Получаемый после измельчения семян материал называется мяткой и отличается очень большой удельной поверхностью, так как помимо разрушения клеточных оболочек при измельчении нарушается также внутриклеточная структура маслосодержащей части клетки, значительная доля масла высвобождается и сразу же адсорбируется на поверхности частиц мятки.
Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размеру частиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1 мм, не должна 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.
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 измельченного ядра, удерживается значительными поверхностными силами. Для эффективного извлечения масла необходимо эту связь ослабить. Для этой цели служит гидротермическая (влаготепловая) обработка мятки – приготовление мезги, или жарение. 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.
Для приготовления мезги применяют жаровни – чанные, барабанные и шнековые. Как правило, жаровни входят в состав агрегата, состоящего из одной жаровни и одного – двух прессов предварительного прессования. Масло отжимается в шнековых прессах различных конструкций.
В зависимости от рабочего давления прессования и масличности выходящего жмыха шнек-прессы делят на прессы предварительного (неглубокого) съема масла – форпрессы и прессы окончательного (глубокого) съема масла.
Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания мезги, так как на поверхности жмыха, выходящего из пресса, всегда остаются тонкие слои масла, удерживаемые поверхностными силами, во много раз превышающими давление, развиваемое современными прессами.
Единственным способом, обеспечивающим практически полное извлечение масла, является экстракционный способ.
Метод экстракции. Форпрессовый жмых перед поступлением на экстракцию подвергают обработке с целью придания ему структуры крупки, гранул или лепестков, обеспечивающей максимальное извлечение масла растворителями.
Схема экстракционного процесса представлена на рис. ________
В качестве растворителей для экстракции растительных масел применяют экстракционный бензин марки А и гексан.
|
|
|
Эти вещества пожаро-и взрывоопасны и токсичны, поэтому работа экстракционных цехов строго регламентируется соответствующими нормами и правилами.
Экстракцию растительных масел чаще всего ведут способами погружения экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель или ступенчатого орошения растворителем противоточно перемещающегося обрабатываемого материала.
При экстракции погружением извлечение масла из масличного материала осуществляется прохождением его через поток растворителя в условиях противотока, при котором растворитель, и экстрагируемый материал непрерывно передвигаются относительно друг друга.
Преимущество экстракции погружением заключается в высокой скорости экстракции и небольшой длительности процесса обезжиривания, простоте конструкции экстракционного аппарата, высоком коэффициенте использования его геометрического объема (до 98%). При этом способе экстракции исключена возможность образования в аппаратах взрывоопасных смесей воздуха и растворителя.
К числу недостатков экстракции погружением следует отнести низкую концентрацию конечных мисцелл, высокое содержание в них примесей, значительные габариты экстракторов по высоте.
Для очистки мисцеллы от твердых примесей применяют отстойники, гидроциклоны и тканевые фильтры. Если содержание примесей в мисцелле невелико, то мисцеллу очищают, пропуская ее через раствор электролита (5%-й раствор NаCl).
Выходящая из экстрактора мисцелла содержит от 10-15 до 30-35% масла. Пока концентрация мисцеллы невелика, отгонка растворителя сводится к обычному процессу выпаривания. По мере повышения концентрации мисцеллы температура ее кипения быстро возрастает. Для ускорения процесса и уменьшения температуры применяют отгонку растворителя под вакуумом, а также отгонку с острым паром, подаваемом в мисцеллу.
В производстве операцию отгонки называют дистилляцией мисцеллы.
Выходящий из экстрактора шрот содержит от 20 до 30% растворителя, который удаляется нагреванием в аппаратах-испарителях (тостерах) с помощью острого пара. При этом достигаются оптимальная денатурация белков и инактивация токсичных, нежелательных веществ: рицина при переработке клещевины, ингибиторов трипсина и химотрипсина при переработке сои и арахиса.
Шрот, направляемый на хранение, должен иметь влажность 8.5 – 9%, а его температура не должна превышать 40°С.
Рафинация масла.
в сырых маслах всегда содержатся разнообразные примеси, затрудняющие их переработку и снижающие качество получаемой продукции.
|
|
|
Часть этих примесей извлекается из клеток семян под действием тепла, давления и органического растворителя вместе с маслом. Поэтому в товарном масле всегда присутствуют фосфолипиды, воски, красящие вещества и продукты гидролиза этих веществ (свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды и другие в-ва).
В масле, полученном из семян, присутствуют также продукты окисления различных соединений липидной природы. Кроме растворимых веществ товарное масло содержит и механически увлеченные твердые примеси – частицы мезги, жмыха или шрота.
Очистка масел от сопутствующих веществ получила название рафинации. При проведении рафинации необходимо не только удалить нежелательные примеси, но и сохранить все ценные вещества, содержащиеся в жире, не допустить их потерь и разложения.
Современная технология полной рафинации предусматривает удаление из масел фосфолипидов – гидратация масла;
восков и воскоподобных веществ – вымораживание;
свободных жирных кислот – щелочная нейтрализация;
красящих веществ – отбеливание масла;
веществ, ответственных за вкус и запах масел и жиров – дезодорация.
Полная рафинация необходима не всегда. Ее проводят при получении салатного масла, поступающего для непосредственного употребления в пищу, для масел и жиров, используемых при производстве маргарина, кондитерских, кулинарных жиров и майонеза.
Гидратация – это удаление из масла с помощью воды группы веществ с гидрофильными свойствами, важнейшими из которых являются фосфолипиды. Фосфолипиды – ценные в пищевом отношении соединения с антиокислительными свойствами. При хранении масел они выпадают в виде легко разлагающегося осадка, который затрудняет ряд технологических операций по переработке масла. поэтому фосфолипиды выделяют из масла путем гидратации, а затем используют в качестве самостоятельного продукта в пищевых, кормовых и лечебных целях.
Процесс гидратации заключается в смешивании подогретого масла с дозированным количеством воды. Оптимальная температура гидратации подсолнечного масла 45….50°С, а кол-во воды, добавляемое в масло – 0.5…3 %.
Гидратированное подсолнечное масло должно быть освобождено от восков и воскоподобных веществ. Это достигается путем низкотемпературной очистки, или вымораживания. Сущность процесса заключается в медленном охлаждении масла до 10…12°С при слабом перемешивании в экспозиторе. Масло выдерживают в экспозиторе в течение 4…6 ч. Здесь происходит кристаллизация восков, растворенных в масле. Затем масло подогревают до 16…18°С для снижения его вязкости и фильтруют на рамных фильтр-прессах.
Способ нейтрализации масел щелочью основан на обработке рафинируемого масла водными растворами NaOH, в ходе которой свободные жирные кислоты, взаимодействуя с щелочью, дают водные растворы мыла – соапстоки.
Соапстоки нерастворимы в масле и, так как их относительная плотность выше, чем у масла, образуют осадки (отстои), которые затем отделяют от масла.
В присутствии воды при недостатке щелочи могут образовываться кислые мыла, плохо растворимые в воде. Поэтому для реакции нейтрализации щелочь берут с некоторым избытком против расчетного количества. Избыток щелочи подавляет образование кислых мыл, но он ведет также к нежелательному омылению нейтрального масла. поэтому эффективность щелочной рафинации определяют как по качеству полученного масла, так и по величине отходов и потерь при нейтрализации.
При непрерывных методах нейтрализации и невысоком кислотном числе отходы составляют 1.25….1.5 %, потери – 0.1% к массе масла, поступившего на нейтрализацию.
Нейтрализацию осуществляют путем смешивания в реакторах-смесителях. Последующее разделение нейтрального масла и соапстока ведут в центробежном поле на сепараторах.
Адсорбционная рафинация (отбеливание масла) предусмотрена для растительных масел (кроме подсолнечного), предназначенного для гидрирования и производства маргариновой продукции. Для отбеливания масла – удаления из масла жирорастворимых пигментов – каротиноидов, хлорофиллов, применяют активированные кислотной и термической обработкой отбеливающие бентонитовые глины. Реже для осветления масел применяют активированные угли – в смеси с глинами и отдельно.
Дезодорация масел представляет собой дистилляционный процесс, цель которого – удаление из масла одорирующих веществ – низкомолекулярных жирных кислот, альдегидов, кетонов и других летучих продуктов, определяющих запах и вкус масла, а также выделение из растительных масел нежелательных чужеродных соединений – полициклических ароматических углеводородов, ядохимикатов, токсичных продуктов – афлатоксинов.
Дезодорация является обязательной операцией для получения масел и жиров, применяемых при производстве маргарина, в консервном производстве, и масла, непосредственно используемого в питании.
Дезодорацию проводят путем обработки масла при низком остаточном давлении – в вакууме и высокой температуре, при одновременном введении в нагретое масло острого водяного пара.
Перспективным направлением рафинации масел и жиров является близкая к дезодорации по физической сущности процесса бесщелочная рафинация, которя исключает операцию нейтрализации масла. однако процессы гидратации и отбеливания масла обязательны. Процесс осуществляется в непрерывном дезодорационном аппарате, который дополнительно оборудован устройством для улавливания отгоняемых вместе с одорирующими веществами жирных кислот.
|
|
|
