Способы получения и очистки растительных масел
Растительные масла выделяют из масличного сырья прессованием и экстрагированием, а иногда комбинированным методом (вначале прессованием, затем экстрагированием).
Сущность прессования заключается в отжатии масла из предварительно подготовленных семян под высоким давлением.
Экстрагирование основано на диффузии и заключается в извлечении масла из масличного сырья с помощью растворителя жира (экстракционного бензина).
Перед извлечением масла любым способом семена очищают от примесей, освобождают от оболочек и измельчают (получают мятку).
Мятку перед прессованием или экстрагированием подвергают гидротермической обработке, т.е увлажняют и прогревают в жаровнях или острым паром до температуры 80-105 0С В результате из мятки получают мезгу, из которой легче извлекается жир.
Полученное масло содержит различные примеси, наличие большинства из которых не желательно в доброкачественном масле.
Процесс очистки растительного масла от примесей называется рафинацией, конечной целью которой является выделение из природных масел и жиров триацилглицеринов, свободных от других групп липидов и примесей.
Рафинация растительных масел включает механическую очистку, гидратацию, вымораживание, нейтрализацию, отбелку, дезодорацию, полировку.
При механической очистке из масла удаляют взвешенные механические примеси (частицы семян, жмыхов, шерсти, волокон, пыли, воды) отстаиванием, фильтрованием через специальную хлопчатобумажную ткань на фильтрпрессах или центрифугированием.
Гидратация — это обработка масла небольшим количеством (2-3%) горячей воды, которая способствует набуханию фосфолипидов, белковых и слизистых веществ и выпаданию их в осадок, удаляемый после отстаивания. Полученные при гидратации фосфолипиды применяют в хлебопекарном и кондитерском производстве.
Вымораживание — это способ удаления из подсолнечного масла восков и воскоподобных веществ путем медленного охлаждения масла до 10-12 0С и слабом перемешивании. Профильтрованное масло становится прозрачным и не мутнеет даже при охлаждении до 5 0С.
Нейтрализация масел заключается в обработке масла водными растворами NaOH, в ходе которой свободные жирные кислоты, взаимодействуя с щелочью, дают водные растворы мыла — соапстоки.
Соапстоки нерастворимы в масле и образуют осадки (отстои), которые затем отделяют от масла.
Отбеливание масел (адсорбционная рафинация) — это удаление из масла жирорастворимых пигментов — каротиноидов, хлорофиллов, а для хлопкового масла также госсипола и его производных и др.
Отбеливают масло под вакуумом при температуре 75-80 0С, вводя в масло 2-5 % отбеливающие бентонитовые порошки и размешивая в течение 20-30 мин для адсорбции красящих веществ, с последующим отстаиванием и фильтрацией на фильтр-прессах.
Дезодорация масел представляет собой дистилляционный процесс, цель которого — удаление из масла одорирующих (odor — запах) веществ — низкомолекулярных жирных кислот, альдегидов, кетонов и других летучих продуктов, определяющих запах и вкус масла, а также выделение из масла полициклических углеводородов, ядохимикатов, токсичных продуктов — афлотоксинов и др. Дезодорацию проводят в вакууме путем продувания через масло, нагретого до 170-230 0С, острого водяного пара.
Не всегда необходима полная рафинация. Ее проводят при получении салатного масла, поступающего для непосредственного потребления в пищу, для масел и жиров, используемых в производстве маргарина, кондитерских, кулинарных жиров и майонеза.
Источник
Очистка растительных масел
Очистку сырых масел от различных примесей называют рафинацией, а масла, не подвергавшиеся после получения никакой обработке, кроме фильтрации, – сырыми. Они содержат разнообразные примеси, в том числе нежелательные. К примесям относят вещества различной природы и происхождения. Их делят на три группы. Первая включает сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие в масло в процессе его извлечения из доброкачественного сырья. Вторая – вещества, образующиеся в результате химических реакций (окисления, гидролиза) при извлечении и хранении масла. Третья – собственно примеси: минеральные вещества (например, песок), частички жмыха или шрота, остатки растворителя.
Однако помимо нежелательных примесей в жирах всегда имеются сопутствующие вещества, которые не только полезны, но и необходимы для нормальной жизнедеятельности организма человека. К таким веществам относятся, например, жирорастворимые витамины (К, Е), каротиноиды, стерины и др. Некоторые сопутствующие вещества занимают как бы промежуточное положение, например, фосфолипиды. С одной стороны это физиологически активные вещества, имеющие важное значение в обменных процессах организма, являющиеся ингибиторами окисления масел. С другой, – присутствие фосфолипидов в маслах, особенно в больших количествах, приводит к выпадению осадка, что резко снижает товарный вид и затрудняет дальнейшую переработку масла.
Рафинированные жиры легче подвергаются порче, так как при рафинации из них выводятся естественные антиоксиданты – фосфолипиды, токоферолы. Поэтому процесс рафинации стремятся вести так, чтобы, извлекая нежелательные примеси, по возможности сохранить полезные свойства. С этой же целью ограничивают глубину очистки масел. В зависимости от происхождения примесей, а также в зависимости от назначения масла используют разные методы рафинации.
В соответствии с механизмом протекания процессов методы рафинации условно делят на физические, химические, физико-химические.
Физические методы. Их применяют для первичной очистки масел, после чего они считаются нерафинированными. К ним относятся отстаивание, фильтрация, центрифугирование. С помощью этих методов из масла удаляются механические примеси и частично коллоидно-растворенные вещества, например, фосфолипиды, выпавшие в осадок, воду, попавшую в масло в процессе извлечения.
Отстаивание – наиболее простой способ рафинации, при котором из масла удаляют крупные взвешенные частицы мезги, жмыха и шрота в гущеловушках (рис.). Двойная механическая гущеловушка (производительность 8-10 т масла в час) представляет собой прямоугольную емкость, которая разделена продольной перегородкой на два изолированных отсека. Неочищенное масло поступает в гущеловушку через карман в первый отсек, где происходит предварительное отстаивание. Отстоявшееся в первом отсеке масло через щель в продольной перегородке перемещается во второй отсек. Отвод очищенного масла происходит через патрубки этого отсека. Осевшая гуща (шлам), состоящая из механических примесей и коллоидных частиц, удаляется с поверхности дна скрепковым цепным механизмом в шнек для шлама.
Фильтрация применяется для удаления из масла более мелких частиц мезги в фильтрпрессах. Широко применяют дисковый механизированный фильтр ФГДС (производительность 4-5 тонн в час). Он имеет корпус в виде цилиндра с коническим днищем (рис.). Внутри корпуса расположен полый вертикальный вал с набором фильтрующих дисков. Диски выполнены из сетки и с обеих сторон обтянуты фильтровальной тканью. Между дисками уложены прокладки из фильтроткани. В полом валу имеются радиальные отверстия для подачи профильтрованного масла из внутренней полости диска в полый вал. Снизу полый вал сообщается с патрубком для выхода фильтрованного масла из фильтра.
Центрифугирование масла применяют как для непосредственного отделения взвешенных частиц, так и для дополнительного отжима масла из шлама (осадка) после отстаивания или фильтрования. Основным узлом центрифуги (рис.) является установленный горизонтально ротор. По форме он представляет собой цилиндр, переходящий в усеченный конус. Суспензия, которую необходимо разделить на составляющие ее части, поступает через питающую трубу во вращающийся ротор. Твердые взвешенные частицы под действием центробежных сил осаждаются на внутреннюю коническую поверхность ротора и направляются шнеком к выгрузным отверстиям. Жидкая фаза протекает между витками шнека и стремится остаться на наибольшем радиусе вращения, то есть в цилиндрической части ротора. Для жидкости на большом диаметре ротора имеются сливные окна, через которые она выбрасывается в приемный отсек кожуха центрифуги. Таким образом, процесс разделения масла по компонентам происходит непрерывно.
Химические методы. К ним относится щелочная рафинация или нейтрализация. Это обработка масла щелочью для выведения избыточного количества свободных жирных кислот (для снижения кислотного числа). В процессе нейтрализации образуются мыла (соли) как результат взаимодействия жирных кислот и щелочи. Мыла нерастворимы в нейтральном жире и образуют осадок в виде хлопьев – соапсток. Для щелочной рафинации на предприятиях чаще всего применяют растворы NaOH различной концентрации, а также растворы Na2СО3, иногда КОН. Остатки мыла из масла удаляют путем промывания водой, а затем его сушат в вакуум-аппаратах. Для лучшего выделения соапстока и снижения потерь масла после введения щелочи в него добавляют 1-1,5 %-ный раствор поваренной соли. В последнее время применяют метод непрерывной щелочной нейтрализации путем смешивания (с автоматической дозировкой) обработанного продукта с раствором щелочи и последующего отделения соапстока на сепараторах (рис.). Степень очистки продукта при этом повышается.
Физико-химические методы. Эти методы включают гидратацию фосфолипидов, белковых и других слизистых веществ, вымораживание, отбеливание и дезодорацию масла. С помощью этих методов из масла удаляют примеси, образующие в маслах истинные растворы, без химического изменения самих веществ (красящие, вкусовые и одорируюшие вещества и др.).
Гидратация заключается в добавлении к маслу горячей воды (или введению в него насыщенного пара), чтобы создать эмульсию с температурой
45-60 °С, затем эту эмульсию непрерывно перемешивают в эмульгаторе в течение 30 минут (рис. 4). Количество воды, необходимое для выведения фосфолипидов из масла, определяют в лабораторных условиях пробной гидратацией, обычно оно составляет 0,5 % на 1 % фосфатидов, которые обладают гидрофильными свойствами и в процессе гидратации интенсивно вбирают воду, набухают и укрупняются. В результате образуются хлопья, выпадающие в осадок. При такой обработке удаляют фосфолипиды, белковые и слизистые вещества, частично пигменты; они набухают и выпадают в осадок, захватывая механические взвеси. После этого осадок выводится, а масло сепарируется или фильтруется. Гидратация проводится после первичной очистки масла физическими способами. Гидратированное масло в отличие от нерафинированного имеет менее выраженные вкус и аромат, менее интенсивную окраску без помутнения и отстоя.
Вымораживание. Подсолнечное масло подвергают вымораживанию (винтеризации) для удаления воскообразных веществ. Наличие восков в масле ухудшает его товарный вид. Для их выделения масло подвергают специальной обработке после щелочной рафинации. Сначала масло охлаждают (вымораживают) до 5-7 °С и выдерживают при этой температуре, медленно перемешивая до образования кристаллов воска. Затем масло отфильтровывают от кристаллов воска на рамных пресс-фильтрах или на вакуумных барабанных фильтрах. Профильтрованное масло прозрачное, не мутнеет при охлаждении даже до 5 °С.
Рисунок 4 – Цех гидратации масла
Отбеливание (адсорбционная рафинация) заключается в извлечении из масла красящих веществ путем обработки его адсорбентами. При этом уменьшается цветное число масла. При отбеливании растительных масел в качестве адсорбентов используют различные отбельные глины, которые называют «отбельными землями», или «отбельными порошками», а также активированный уголь. Как правило, используют бентонитовую глину, основными компонентами которой являются силикаты. Адсорбент вносят в масло в количестве 2-2,5 % от его массы. При отбеливании масло некоторое время перемешивают с адсорбентом в специальных аппаратах, а затем фильтруют. При этом на фильтре остается отбельный порошок вместе с адсорбированными красящими веществами, а осветленное масло проходит через фильтр. Такое масло используют для производства маргарина, майонеза, кондитерского жира и др. После щелочной и адсорбционной рафинации масло считается рафинированным. Следует отметить, что одновременно с отбеливанием в масле происходят нежелательные процессы – изомеризация жирных кислот и снижение стабильности отбеленного масла при хранении.
Дезодорация применяется для извлечения из масла посторонних веществ, которые придают ему специфические запахи и привкусы. Это ароматические углеводороды, низкомолекулярные кислоты, альдегиды, кетоны, эфирные масла. Частично эти вещества выводятся из масла на предыдущих этапах рафинации. В основе дезодорации лежит различие в температурах испарения летучих ароматических веществ и самих жиров. Растительное масло помещают в вакуум-дезодораторы и при обработке острым сухим паром (температура около 200 °С) под вакуумом отгоняют летучие вещества, придающие маслу запах и вкус, а также остатки бензина. Дезодорация является самым надежным способом удаления ядохимикатов из масел, так как в этих условиях они полностью разрушаются. Рафинированные дезодорированные масла прозрачны, без осадка, без запаха, имеют обезличенный вкус.
Источник
Способы очистки растительных масел
Какие бывают способы очистки растительных масел? Все ли сырье масла нужно очищать? Разберемся более подробно в рамках данной статьи.
По своей химической сути растительные масла являются сложными многокомпонентными системами. Эти системы состоят преимущественно из сложных эфиров глицерина и жирных кислот различного состава, а также веществ, которые могут растворяться в них в различной степени.
Изначально растительные масла могут содержать примеси, которые могут снижать их качество и (или) товарный вид: свободные жирные кислоты, фосфолипиды, ароматические вещества и пигменты. При таком химическом составе мы имеем дело с так называемым сырьем масла, которое только что было выделено из семян и плодов и еще не поддавалось никакой обработке.
Некоторые из типов такого сырья (рапсовое, соевое, кукурузное) имеют неудовлетворительные вкус и запах. А хлопковое сырье непригодно для употребления в пищу, так как содержит в себе токсические вещества.
Для того, чтобы улучшить потребительские свойства растительного масла, его поддают очистке различной степени. В применении к растительным маслам этот процесс еще называют рафинацией.
Она представляет собой достаточно сложный технологический процесс, который, тем не менее, допускает выделения пяти стадий.
Гидратация
Первая – это гидратация. Ее целью является извлечение из необработанного продукта фосфатидов, а также некоторых гидрофильных веществ. Для этого масло обрабатывают раствором лимонной или фосфорной кислоты, а потом разделяют образовавшиеся фазы с помощью сепаратора или емкостного аппарата с перемешивающим устройством – нейтрализатора. Побочным продуктом гидратации выступает гидрофуз. Он может быть реализован предприятиями вместе с соапстоком или же превращен в фосфатидный концентрат.
Нейтрализация
На второй стадии, получившей название нейтрализации, полученный после гидратации продукт обрабатывают щелочью. Конечная цель – удаление жирных кислот.
Существует непрерывная и периодическая нейтрализация. При проведении операции первого типа используют сепараторы, а сам продукт нагревают до температуры 90-100 о С. Однако, не так давно появились новые технологии, которые позволяют удалять воскоподобные вещества вместе с соапстоком. Последний может быть использован в мыловаренной промышленности.
Периодическая нейтрализация проводится в специальных аппаратах – нейтрализаторах. Она объединяет гидратацию и нейтрализацию. Продукт сначала обрабатывается раствором лимонной или фосфорной кислоты, а уже потом щелочью или силикатом натрия.
Использование силиката натрия для нейтрализации имеет как преимущества, так и недостатки. К первым относят то, что не требуется промывка масла от остатков щелочи. Ко вторым – получение очень густого соапстока, который нужно обрабатывать дальше. Если проводить силикатную рафинацию при температурах в диапазоне от 20 до 25 о С, то можно увеличить количество выводимых из масла воскоподобных веществ, а также сократить потенциальные затраты на при вымораживании.
Отбеливание
Третья стадия – отбеливание. Ее проводят с целью очистки от пигментов, мыла и фосфатидов, которые остались после нейтрализации. Технически реализуется за счет отбельных аппаратов периодического или непрерывного действия.
Операция проходит под вакуумом (30-50 мм.рт.ст.). В зависимости от используемой технологии процесс может протекать при высоких (85-110 о С) или низких (25-30 о С) температурах. Низкие температуры обработки менее предпочтительны, так как не позволяют в достаточной мере уменьшить интенсивность окраски продукта и плохо выводят фосфатиды.
Как адсорбенты используют вещества природного происхождения – природные вещества монтмориллониты. Их еще называют отбеливающей землей или глиной. Добывается такое вещество в карьерах. Перед обработкой отбеливающие земли измельчают, а потом добавляют соляную или серную кислоту.
Конкретный вид минерала подбирают в зависимости от того, какое сырье нужно обрабатывать, а также условий производства и возможности фильтрации полученной суспензии (разделения использованной глины и масла).
На практике активность поглощения примесей и тонкость гранулометрического состава являются обратно пропорциональными величинами. Поэтому очень важно найти допустимый баланс.
В результате отбеливания образуются отходы в виде отработанной отбеливающей глины. Ее вывозят на полигоны для промышленных отходов.
Вымораживание
Четвертая стадия – это вымораживание или еще ее называют винтеризацией. Используется для удаления из подсолнечного и кукурузного масла воскоподобных веществ. Также может быть периодической и непрерывной, а проводится в кристаллизаторах и экспозиторах. Суть вентеризации состоит в следующем. Масло смешивается с кизельгуром или перлитом и медленно охлаждается до температуры 5-8 о С. В таком виде его выдерживают несколько часов и уже потом отправляют на фильтрацию. После вымораживания образуются отходы в виде отработанного фильтровального порошка. Их, также как и отработанные отбеливающие земли, вывозят на специальные полигоны для промышленных отходов.
Кизельгур (диатомит) – это природный материал, который образовался на основе остатков древнейших микроорганизмов. Именно от его свойств во многом зависит качество получаемого масла и скорость последующей фильтрации. Также в качестве добавки можно использовать и перлит, но он приводит к повышенной маслоемкости. Перлит имеет низкую плотность, что может способствовать возникновению трудностей при транспортировке.
Дезодорация
Последняя стадия – дезодорация. Масло находится в дезодораторе, где поддается обработке острым паром при высоких температурах (225-260 о С) и остаточном давлении 1-3 мм. рт. ст. Главным результатом дезодорации является удаление из растительного масла пестицидов, одорирующих веществ, жирных кислот и гербицидов.
Время нахождения масла в дезодораторе – от 40 минут до двух часов. Очень важно, чтобы обработка масла на предыдущих этапах была качественной. Поскольку если не удалось убрать нежелательные вещества на первых четырех стадиях, то они также будут обработаны в дезодораторе.
Например, при наличии фосфатидов при дезодорации происходит их пригорание в масле, что приводит к тому, что при потреблении продукта в пищу будет ощущаться привкус гари. А само масло приобретет опалесцирующую окраску.
С приведенного обзора можно сделать вывод о том, что очистка растительного масла (рафинация) является технически очень сложной процедурой. Получение качественного конечного продукта возможно только при полном соблюдении всех технологических условий и требований на каждом из этапов технологического цикла.
Методы очистки растительных масел
На практике масло из семян масленичных культур получают путем механического воздействия, которое реализуется прессованием измельченного сырья. При этом кроме масла на выходе получают также жмых.
Доступные литературные источники утверждают, что растительное масло, производимое таким способом, содержит значительное количество витаминов и биологически активных веществ.
Холодное прессование
Если используется холодное прессование, то это позволяет сохранить натуральные вкус и цвет масла. Но при этом оно получается мутным из-за наличия слизистых и белковых веществ, которые попадают в продукт из исходного сырья и должны быть отфильтрованы.
Двойное прессование
В случае, когда масличность перерабатываемых культур достигает 50%, наибольший эффект достигается при использовании так называемого «двойного прессования»: предварительного на прессах непрерывного действия и вторичного на шнековых прессах.
Суть очистки
По своей сути очистка растительного масла – это разделение суспензий. Ее классифицируют в зависимости от того, движение какой фазы происходит относительно другой.
При осаждении частицы движутся относительно сплошной среды, а при фильтровании – имеет место проход дисперсионной фазы сквозь концентрированную дисперсную. Доказано, что в случае центрифугирования неоднородных продуктов можно добиться удаления не только взвешенных примесей, но также и воды.
Центрифугирование
Показателем эффективности работы центрифуги может служить фактор разделения и индекс производительности. Например, конические центрифуги имеют средний класс производительности приблизительно в 3 раза больше, чем цилиндрические.
Если вести речь о центрифугах, базовым предназначением которых является очистка растительных масел, то тут важнейшими показателями считаются производительность при заданной степени очистки, а также зависимости качественных показателей от параметров центрифуг, исходных свойств масла и параметров фильтра.
Сепарирование масла
При использовании сепараторов для решения задачи очистки растительных масел удалить механические примеси в полной мере не удается.
Фильтрация
Если в центрифугах конического типа задействовать дополнительную фильтрационную перегородку, то можно добиться более глубокой очистки в сравнении с сепарированием.
Фильтрование с постоянной скоростью приводит к повышению сопротивления осадков, что обусловлено увеличением их толщины.
В случае высоких давлений, которые могут возникать в центрифугах, происходит сильное уплотнение сжимаемых осадков, что в свою очередь приводит к возрастанию сопротивления потоку до очень больших значений. Этим и обусловлена нежелательность использования фильтрующих центрифуг для разделения суспензий с сильно сжимаемым осадком.
Очистку растительного масла с применением конических центрифуг условно можно разделить на следующие этапы: образование осадка в порах цеолита, уплотнение примесей и уменьшение объема пор цеолита, вытеснение жидкости. Чтобы повысить качество очистки растительных масел, отвод сырья из ротора центрифуги происходит через отверстия, расположенные недалеко от ее центра.
Источник
