Сушка и хранение масличного сырья

Период заготовки большинства масличного сырья 2-3 месяца.

Семена масличных растений поступают после уборки на хранение с содержанием влаги, превышающем оптимальные значения. Для хранящихся семян характерен дыхательный газообмен. Дыхание требует расхода запасных веществ семян (липидов). Поэтому в ходе хранения масличность семян снижается, в масле растет содержание свободных жирных кислот и продуктов из окисления.

Хранение семян при повышенных температурах способствует росту дыхания семенной массы, при понижении температуры интенсивность дыхания падает, расход запасных веществ семян прекращается. Охлаждение семян до низких плюсовых или небольших минусовых температур возможно при продувании холодного воздуха через семенную массу. Это благотворно влияет на их качество даже при хранении семян с влажностью выше критической. Перспективным способом хранения влажных семян является хранение в регулируемых газовых средах, содержащих от 1 до 2 % кислорода, остальное – азот. Почти полное отсутствие кислорода тормозит дыхание семенной массы, в результате чего качество семян может быть сохранено. Для хранения семян этим способом необходимы специальные хранилища, оборудованные устройствами для удаления из семенной массы паров воды и СО₂, выделяемых семенами при дыхании. Сложность устройств и хранилищ сдерживает применение этого способа в промышленных условиях. Поэтому при подготовке масличных семян к хранению необходимо снизить их влажность до уровня ниже критической.

Наиболее распространенным методом снижения влажности семян является тепловая сушка, в процессе которой семена нагревают с помощью смеси воздуха и дымовых газов, далее высушенные семена охлаждают, продувая через них атмосферный воздух.

Для сушки семян используют сушилки шахтного типа (ВТИ, СЗШ, ДСП).

Хранят зерна подсолнечника в элеваторах (силосах), хлопковые семена – в шатровых складах.

Обрушивание семян

Запасы масла в масличных семенах распределены не равномерно: большая 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 семенные оболочки отделяют от ядра.

Отделение оболочек от ядра складывается из операции разрушения покровных тканей семян – обрушивания и последующего разделения (отвеивания) полученной смеси – рушанки на ядро и шелуху. Плодовую оболочку подсолнечника 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 рушенки, содержащей частицы лузги и ядра одного размера, а затем в потоке воздуха рушанку разделяют на лузгу и ядро.

Измельчение семян

Для извлечения масла из семян необходимо разрушить клеточную структуру их тканей. Конечным результатом операции измельчения является перевод масла 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.

Извлечение масла

Масло адсорбируется в виде тонких пленок на поверхности частиц мятки, удерживается значительными поверхностными силами. Для эффективного извлечения масла необходимо эту связь ослабить. С этой целью используют гидротермическую (влаготепловую) обработку мятки – приготовление мезги или жарение. При увлажнении и последующей обработки мятки ослабевает связь липидов с нелипидной частью семян – белками и углеводами и масло переходит в относительно свободное состояние. Затем мятку нагревают до более высоких температур, вязкость масла снижается, одновременно снижается и содержание влаги в мятке, происходит частичная денатурация белков, изменяющая пластические свойства мятки. Мятка превращается в мезгу.

В производственных условиях приготовление мезги состоит из двух этапов. Первый – увлажнение мятки и первоначальный подогрев в инактиваторах или пропарочно-увлажнительных шнеках. Интенсивное кратковременное нагревание мятки до температуры 80-85 ⁰С с одновременным увлажнением до 8-9 % (для подсолнечника и льна) способствует равномерному распределению влаги в мятке и частичной инактивации гидролитических и окислительных ферментов семян, ухудшающих качество масла. Второй этап – нагревание мятки до температуры 105 ⁰С и ее высушивание до конечного содержания влаги (5-6 %) – осуществляется в жаровнях различных конструкций. Мезга с такими характеристиками обеспечивает эффективный предварительный отжим масла на прессах. Жаровни для приготовления мезги по конструкции подразделяются на чанные, барабанные и шнековые.

Как правило, жаровни входят в состав агрегата, состоящего из одной жаровни и одного-двух прессов предварительного прессования.

Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания мезги, т.к. на поверхности жмыха, выходящего из пресса, всегда остаются тонкие слои масла, удерживаемые поверхностными силами, во много раз превышающими давление, развиваемое современными прессами (4-7 % масла остается в жмыхе).

Единственным способом, обеспечивающим практически полное извлечение масла является экстракционный способ. Жмых перед экстракцией структурируют, придавая ему структуру крупки, гранул или лепестков, обеспечивающую максимальное извлечение масла растворителем.

Схема экстракционного процесса представлена на рисунке 7.2.

Экстрагируемый материал (крупка, гранулы, лепестки)
Экстрактор		Шрот		Обработка шрота		Шрот на склад
Мисцелла		Растворитель
Обработка мисцеллы						Сборник растворителя
Масло на склад

Рис. 7.2 Схема экстракционного процесса

В качестве растворителей для экстракции растительных масел применяют экстракционный бензин марки А (ТУ 38.101303) и нефрас (ОСТ 38.01199) с температурой кипения в пределах 63-75 ⁰С.

Экстракцию растительных масел чаще всего ведут способами погружения экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель в условиях абсолютного противотока или многоступенчатого орошения растворителем в условиях относительного противотока, когда перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое. Преимущества экстракции погружения: высокая скорость экстракции, небольшая продолжительность процесса, простота конструкции экстракционного аппарата. При применении экстракции с использованием многоступенчатого орошения получают чистые высококонцентрированные мисцеллы (35-40 %), а недостатком этого способа является более длительный процесс экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема экстрактора (45 %) и возможность образования взрывоопасных смесей паров растворителя и воздуха внутри аппарата, сложность конструкции экстрактора.

Экстрагируемый материал располагается в виде слоя высотой 1-1,8 м. Материал орошается мисцеллой (растворителем) возрастающей концентрации, проходя семь ступеней орошения. Для очистки мисцеллы от твердых примесей применяют отстойники, гидроциклонные установки и тканевые фильтры. Если содержание примесей в мисцелле невелико, то мисцеллу очищают, пропуская через 5 %-ный раствор NaCl.

Дистилляция мисцеллы

Мисцелла состоит из легкокипящего растворителя и практически нелетучего масла. При относительно невысоких концентрациях масла в мисцелле, выходящей из экстрактора, процесс удаления растворителя вначале сводится к обычному процессу выпаривания. По мере повышения концентрации мисцеллы температура ее кипения очень быстро возрастает. В связи с этим, для уменьшения температуры отгонки и ускорения процесса применяют отгонку растворителя под вакуумом, а также водяным паром. В масло-жировой промышленности операцию отгонки растворителя называют дистилляцией.

Отгонка растворителя из шрота

Выходящий из экстрактора шрот содержит от 20 до 30 % растворителя, который удаляется нагреванием в чанных испарителях (тостерах).

В процессе отгонки растворителя из шрота по существующей технологии происходят также изменения, улучшающие качество шрота как кормового продукта: инактивируются токсичные и нежелательные соединения, присутствующие в семенах, снижается содержание эфирных масел, достигается оптимальная денатурация белков семян.

Растворитель, удаляемый при обработке мисцеллы и шрота, регенерируется путем конденсации из парогазовых смесей в теплообменниках-конденсаторах и затем возвращается в производство.

3 Рафинация масел

Процесс очистки масла от нежелательных групп липидов и примесей называется рафинацией, конечной целью которой является выделение из природных масел и жиров триацилглицеринов, свободных от других групп липидов и примесей. Однако не во всех случаях рафинацию проводят до полного удаления всех структурных липидов и примесей, за исключением механических примесей и воды, удаление которых является обязательным уже при первичной очистке масла на маслодобывающих предприятиях.

Вследствие разнообразия физических и химических свойств липидов, входящих в состав природных масел и жиров, современная рафинация представляет собой комплексный процесс, включающий последовательную цепь технологических операций, отличающихся по характеру химических и физических воздействий на удаляемые группы липидов. Обязательным условием применяемых технологических операций является сохранение триацилглицериновой части масел в нативном состоянии.

Полная схема рафинации масле приведена на рисунке 7.3.

	Нерафинированное масло
	Гидратирующий агент (вода)
	Гидратация масла (отделение фосфолипидов)
		Фосфолипиды
Вода	Нейтрализация масла щелочью, промывка и сушка масла
Щелочь
Лимонная кислота
		Соапсток
	Вымораживание восков (для подсолнечного масла)
		Воски
Сорбент	Отбеливание масла или жира
		Отрабатывающий сорбент
Водяной пар	Дезодорация масла
		Одорирующие вещества
	Рафинированное дезодорированное масло

Рис. 7.3 Полная схема рафинации масел и жиров

Современная технология полной рафинации предусматривает удаление из масел фосфолипидов (операция гидратации масла), восков и воскоподобных веществ (операция вымораживания), свободных жирных кислот (операция щелочной нейтрализации), красящих веществ (операция отбеливания масла), веществ, ответственных за вкус и запах масел и жиров (операция дезодорации).

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.

Объем и последовательность технологических операций при рафинации устанавливают конкретно применительно к виду масла, поступающего на обработку.

Так, например, операция гидратации применяется преимущественно при рафинации подсолнечного масла.

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. Поэтому фосфолипиды выделяют из масла путем гидратации, а затем используют в качестве самостоятельного продукта в пищевых, кормовых и лечебных целях.

Процесс гидратации масла заключается в смешивании подогретого масла с дозированным количеством воды. Оптимальная температура гидратации масел различная: для подсолнечного масла – 45-50 ⁰С, для соевого – 65-70 ⁰С; количество воды, добавляемое в масло, также различно: для подсолнечного масла – 0,5-3 % от массы масла, для соевого – до 6 %. Продолжительность этого процесса 20-40 минут. Затем масло, содержащее крупные, сформированные хлопья гидратированных фосфолипидов, поступает на сепаратор или тарельчатый отстойник непрерывного действия.

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 ⁰С при слабом перемешивании в экспозиторе – цилиндрическом аппарате снабженном рамной мешалкой. Масло выдерживают в экспозиторе в течение 4-6 часов. Происходит кристаллизация восков, растворенных в масле. Затем масло подогревают до 16-18 ⁰С для снижения вязкости и фильтруют на рамных фильтр-прессах.

Способ нейтрализации масел щелочью основан на обработке рафинируемого масла водными растворами NаОН, в ходе которой свободные жирные кислоты, взаимодействуя с щелочью, дают водные растворы мыла – соапстоки.

Соапстоки нерастворимы в масле (их относительная плотность выше, чем у масла), образуют осадки, которые затем отделяют от масла.

Адсорбционная рафинация (отбеливание масла) предусмотрена для растительных масел (кроме подсолнечного), предназначенных для гидрирования и производства маргариновой продукции. Для отбеливания масел применяют активированные кислотной и термической обработкой отбеливающие бентонитовые глины.

Процесс адсорбционной рафинации заключается в приготовлении концентрированной масляной суспензии адсорбента, собственно отбеливании, осуществляемом в две стадии (предварительное и окончательное отбеливание), и отделении адсорбента от основной части масла на фильтрах.

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 и др.

Дезодорацию проводят путем обработки масла при низком остаточном давлении – вакууме и высокой температуре, при одновременном введении в нагретое масло острого водяного пара.

Перспективным направлением рафинации масел является близкое к дезодорации бесщелочная рафинация, которая исключает операцию нейтрализации масла. Однако процессы гидратации и отбеливания масла обязательны.

Растительные масла должны отвечать требованиям ГОСТов. Так, подсолнечное масло должно отвечать требованиям ГОСТ 1129. В соответствии с этим ГОСТом масла в зависимости от способа обработки подразделяют на следующие виды: рафинированное - дезодорированное и недезодорированное; гидратированное – высшего, первого и второго сортов и нерафинированное – высшего, первого и второго сортов.

Наличие отстоя в рафинированном и гидротированном маслах не допускается. Для нерафинированного масла допустим отстой от 0,05 до 0,20 % в зависимости от сорта. Рафинированное дезодорированное масло должно иметь вкус обезличенного масла и не иметь запаха, остальные виды подсолнечного масла должны иметь вкус и запах, свойственные этому маслу.

Контрольные вопросы

1. Что такое жиры ? Приведите характеристику жиров ?

2. Назовите основные процессы получения растительных масел.

3. Как получают прессовое масло ?

4. Что такое шрот ?

5. Как получают экстракционное масло ?

6. В чем заключается процесс рафинации масел ?

7. Что такое мисцелла ?

8. Что такое гидратация ?

9. На чем основан способ нейтрализации масел ?

10. Назовите пути освобождения масла от восков и воскоподобных веществ ?

11. Какие вещества применяют для отбеливания масел ?

12. Каким требованиям должно отвечать растительное масло ?

ЛЕКЦИЯ № 8