Технологічна схема виробництва олії

Виробництво рослинної олії складається з багатьох операцій, під час яких в олійній сировині відбувається складні фізико-хімічні процеси. Спрощену принципову схему переробки олійної сировини наведено на рис. 12.1.

Попередньою технічною операцією відокремлення домішок і сушіння зерна, потім роздрібнення, що призначено для відокрем­лення оболонок від ядра. Запаси олії в тканинах олійного насіння та плодів розподілені нерівномірно: головна частина зосередже­на в ядрі насінини — в зародкові та в ендоспермі, плодова та з

Рис. 12.1. Спрощена схема виробництва пресової нерафіновоної олії

сім'яна оболонки містять невелику кількість олії, яка має інший (гірший) ліпідний склад. У зв'язку з цим при переробці багатьох олійних культур та плодів від основної масловисткої тканини ядра відокремлюють олійні зовнішні (плодові та сім'яні) оболон­ки насіння. При цьому олійність пе­рероблюваної сировини підви­щується, збільшується продук­тивність технологічного устаткуван­ня, зростає кількість олії та білка.

Відокремлення оболонки від ядра складається із операції руйнування покривних оболонок насіння — обру­шення і наступного розподілу одер­жаної суміші (рушанки) на ядро та лу­шпиння (лузки) — відвіюванням.

Олійні плоди та насіння обрушу­ють різними методами в залежності від фізико-механічних властивостей оболонки та ядра. Найважливіша ви­мога до машин для облущування насіння - - руйнування оболонки не повинно супроводжуватись руйну­ванням ядра. Через недосконалість існуючих облущувальних машин ця вимога певною мірою не виконується.

Руйнування плодів оболонки со­няшникового насіння здіснюеться відцентровими облущувальними ма­шинами.

Якість облущенного насіння -рушанки характеризується вмістом у ній небажаних фракцій насінин та частково нерозрушеного насіння (цілих або "недоруш"), розрушенного ядра (січка) та олійного пилу. Присутність в рушанці недору-ша небажане: вона збільшує вміст лу

шпиння в ядрі. Також небажана і присутність в рушанні січки та олійного пилу. Січка легко віддає жир лушпинню навіть під час короткого контакту.

Олійний пил цілком не відокремлюється від лузки, яка відхо­дить з виробництва і витрати олії з лушпинням збільшуються. Розділення рушанки на лушпиння та ядра засновано на різниці в їх розмірах та аеродинамічних властивостях.

В аспіраційній камері для обробки рушанки є п^ять незалеж­них повітряних каналів (шоста фракція — олійний пил — повітряної обробки не зазнає), до яких надходять фракції рушан­ки, що одержанні в розсійнику.

Кожна фракція рушанки надходить до верхньої полиці, а потім під дією своєї маси пересипається з однієї полиці на іншу. Потік повітря, пронизуючи падаючий шар рушанки, виносить легкі частини (лузги). Із останньої полички сходить звільнені від лушпиння ядра, кут нахилу полиць змінюють при регулюванні війки: чим крутіше вони встановлені, тим швидше рушанка пере­сувається на них тим коротший час обробки рушанки повітрям і тим менший відбір з рушанки лушпиння.

Таким чином, після аспіраційної війки одержують, ядра недо-руш, перевій та лушпиння. Ядра надходять на подальшу пере­робку. Недоруш направляють в повітряно-ситовий сепаратор, аналогічний тому, який застосовують для очищення насіння. Тут в осадочних конусах після продування недоруша атмосферним повітрям збирається крупна лузга. Недоруш з меншим вмістом лушпиння (збагачений) йде на повторне обрушення на обрушу-вальну машину.

Перевій для повторного розподілу направляють на контроль­ну війку, яка відрізняється від робочої набором сит та повітря­ним режимом в аспіраційній камері. Лушпиння виводять з цеху.

Оцінюють роботу рушайно-війного цеху за вмістом лушпин­ня в ядрах, та за втратами олії в лушпинні, що вилучається з ви­робництва (у вигляді олійного пилу, січки ядер та замаслювання лушпиння при контакті з розрушеними ядрами).

Лушпинність ядер, що призначенні для одерження олії на пре­сових заводах, не повинна перевищувати 3%, на екстраційних -не більше 8%. Розпушення оболонки бавовняного насіння і інших олійних культур та її відокремлення від ядер здійснюють на ма-Шинах іншої конструкції, однак технологічна послідовність опе­рацій залишається такою ж.

Подрібнення ядра Для вилучення олії із насіння чи ядра не­обхідно розрушити їх клітинну структуру. Кінцевим результатом операції подрібнення є переведення олії, що міститься в клітинах насіння, до форми, доступної для подальших технологічних дій. Необхідна міра подрібнення сировини досягається механізмами, які здійснюють подрібнення, розчавлювання та розтирання насіння чи ядер. Подрібнення здійснюють на вальцьових верстатах.

Одержаний після подрібнення матеріал називають м'яткою, яка характеризується значною питомою поверхнею. Крім розру-шення клітинних оболонок при подрібненні порушується також структура оліємісткої частини клітини, значна частка олії вивільнюється і адсорбується на поверхні часток м"ятки. Добре здрібнена м"ятка повинна складатись з однорідних за розміром часток, не містити цілих нерозрушених клітин, і в той же час вміст дуже дрібних (мучнистих) часток в ній повинен бути не­значним. Для одерження м"ятки застосовують вальцьові верста­ти. Робочими органами верстата, який найбільш широко вжи­вається, є п'ять вальців, розміщених один над одним по верти­калі: верхній валок рифлений, інші гладкі.

Вилучення олії з м’ятки здіснюється методами пресування чи екстракцією, або найчастіше сполученням (поєднанням) цих двох операцій.

Метод пресування Олія абсорбована у вигляді плівок на по­верхні часток подрібнених ядер утримується значними поверхне­вими силами. Для ефективного відокремлення необхідно цей зв’язок послабити. Для цього використовують гідротермічну (во-логотєплову) обробку м'ятки — жаріння (смаження). При зволо­жуванні та наступній тепловій обробці м'ятки послаблюється зв'язок ліпідів з неліпідною частиною насіння — з білками та вуг­леводами і олія переходить у відносно вільний стан, а її боязкість помітно знижується. Потім м"ятку нагрівають до більш високої температури, її вологість при цьому зменшується, і одночасно відбувається часткова денатурація білків, яка змінює пластичні властивості млятки. Так під дією вологи та теплоти м'ятка змінює свої фізико — хімічні властивості і перетворюється в мезгу.

У виробничих умовах процес приготування мезги складається із зволоження м’ятки і підігрівання її до температури 60 °С, воло-гость м'ятки після зволоження (для соняшників) повинна бути не вищою (8...9)%. Нагрівання до 105 °С та висушування млятки кінцева вологість готової мезги (для соняшників) досягає (5...6%).

Мезга з такими характеристиками забезпечує ефективне поперед­нє вичавлювання олії. Для кінцевого вичавлювання параметри мезги повинні бути іншими (кінцева вологість) досягає (3...4)%, температура (110... 120) °С. Для приготування мезги застосовують чанні, барабанні та шнекові жаровні. Найбільш розповсюджени­ми є чанні жаровні з 6-ти або 5-ти чанів. Шестичанні жаровні ма­ють чани діаметром 2100 мм та висотою 435 мм, розміщені один над другим. По вертикальній осі проходить загальний вал, на якому в кожному чані закріплено ножі-мішалкі. Обігрівання чанів ведеться глухою парою. Пересування як спосіб вилучення олії з насіння передує остаточному знежиренню матеріалу дією ор­ганічного розчинника — екстракції. Тільки у порівняно невели­ких розмірах ще здіснюється чисто пресове вилучення олії.

До попереднього пресування, та роботи в режимі одноразо­вого пресування використовуються преси різних типів, напри­клад, прес ЕТП-20 (рис. 12.2). Прес має вертикальний шнековий наповнювач 1. На шнековому валу 2 для форпресування наби­рається сім витків, а для режиму одноразового пресування — вісім зі зменшеним кроком та збільшеним діаметром ступиць.

Прес оснащено системою 5 для підігрівання та охолодження вала. При пуску преса вал підігрівається парою, а при постійній роботі може охолоджуватися водою. Пара та вода подаються в центральний канал, який проходить через весь вал, вздовж його осьової лінії. Товщина макухи змінюється за допомогою конус-

Рис. 12.2. Прес ЕТП-20

ного пристрою 4. Зеєр З, роз'ємний по горизонталі, по довжині утворює п'ять ступенів, друга...п'ята ступені зеєра мають одна­кові внутрішні діаметри.

Технічні параметри преса ЕТП-20 в режимі форпресування при переробці насіння бавовни такі: продуктивність 70...80 т/до-бу, зазори між зеєрними пластинами, мм: І — 1,35; II — 0,7; III — 0,5; IV — 0,25; V — 0,15 мм, частота обертів — 25, 28 і 32 об/хв.

Мезга надходить до приймальної частини ступеневого циліндру через живильник і, там витки шнека 4 захоплюють її і переміщують уздовж нього до вихідного отвору.

Максимальний тиск, що розвиває шнековий прес, досягає ЗО МПа ущільнення (стиснення) мезги зростає в (2,8...44,4) ра­зи,тривалість перебування мезги у шнековому каналі під тиском залежить від типу преса і змінюється від 78 до 225 с. У залежності від робочого тиску пресування та оліїності макухи, шнек — пре­си ділять на преси попереднього (неглибокого) зняття олії (фор-преси) та преси остаточнього (глибокого) зняття олії.

Форпреси широко застосовуються в технологічних схемах ек­стракційних заводів. Вони відзначаються досить високою про­дуктивністю. Екстрактори.що працюють за способом занурю­вання екстрагуємого матеріалу в розчинник, бувають двох видів: вертикальними, шнековими та вежовими (баштовими).

Модернізований шнековий екстрактор НД-1250 складається з завантажувальної колони з декантатором 2, горизонтального пе­редаточного шнека 1 і екстракційної колони 11.

Корпус кожної колони складається з окремих царг, які, з'єднані між собою фланцями. Всередині корпуса розміщуюють-ся робочі шнеки 3, які приводяться в рух електро-двигунами че­рез редуктори. Шнеки завантажувальної та екстрагувальної ко­лони, крім того, мають конічні зубчасті передачі, а передаючий шнек — пару циліндричних шестерней.

В верхній частиш шнекового вала екстракційної колони закріплено лопаті зкидувача шрота 9, який приводиться до руху від редуктора екстракційної колони через ланцюгову передачу.

Шнековий вал екстраційної колони, як і інші шнеки екстрак­тора, обертається за годинниковою стрілкою. Лопатевий скидач обертається проти годинникової стрілки, робить при цьому 27 об/хв та скидає макуху із екстрактора через два патрубки. Ак­тивністю (70...80) т/добу при порівняно не високому зняттю олії (олійність макухи до (15... 17)% частота обертання шнекового ва-

лу фораса (18...36) об/хв., товщина вихідної ракушки (макухи) (8...12)мм. Тривалість пресування — в середньому 80с.

Преси глибокого заняття олії мають значно меншу продук­тивність (18...30) т./добу, але зате олійність макухи нижче (4...7)% — це досягається більш тривалим знаходженням мезги в пресі — (220...225) с, внаслідок сповільненого обертання шнека (5...13) об./хв. Та невеликої ширини вихідної кільцевої щілини. Товщина макухи — ракушки, що виходить з преса, знаходиться в межах (3...4) мм. В практиці застосовують шнек — преси одно­кратного остаточного вичавлювання, які здійснюють послідовно попереднє та остаточне вичавлювання в одному агрегаті.

Пресована олія після фільтрування та очищення від домішок може бути використована як готова продукція як нерафінована І та II сортів.

Екстрагування макухи

Пресовим способом неможливо досягти повного знежирення мезги. Повне вилучення олії можливе тільки екстракційним спо­собом, схему якого наведено на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Технологічна схема виробництва олії екстрагуванням

Форпресову макуху перед надходженням на екстрацію підда­ють обробці з метою надання їй структури крупки, гранул або пелюстків, які забезпечують максимальне вилучення олії розчин­никами.

Обробку форпресової макухи в такій послідовності: спочатку грубе подрібнення макухи, потім друге, більш тонке подрібнення на вальцьових та інших дробарках, що дають крупку макуху. Пе­ред отриманням пелюстки крупку зволожують і підігрівають для підвищення пластичності, потім крупка надходить до плющиль­ної вальцівки, на якій одержують макухову пелюстку товщиною (0,25...0,50) мм. Одержання пелюстки можливе також (за прямою екстракцією) з кондиційованого насіння, наприклад, сої, яке спря­мовується на екстракцію у вигляді так званої "сирої" пелюстки.

Як розчинник для екстракції олії застосовують бензин марок А та Б (ТУ-38 №101303-72) і гексан. Бензин і гексан хімічно інертні і не корозують апарат, але вони пожежо- та вибуховобез-печні і токсичні, тому робота екстракційних цехів сурово регла­ментується відповідними нормами та правилами.

Екстракцію рослинної олії частіше за все ведуть способом за­нурювання матеріалу. При екстракції занурюванням вилучення олії із олієматеріалу здійснюється проходження його через роз­чинник в умовах протитечії, при якому розчинник і екстрагуємий матеріал безперервно пересувається відносно один одного.

Перевага екстракції занурюванням закшочається у високій швидкості екстракції та незначній тривалості процесу знежирю­вання, простоті конструкції екстракційного апарату, високому коефіцієнтові використання його геометричного об"єму (до 98%). При цьому способі екстракції виключена можливість утворення в апаратах вибуховобезпечних сумішей повітря та розчинника.

За способом занурювання працює вертикальний шнековий екстрактор НД-125 (модернізований). Екстрактор складається із завантажувальної колони 7 з декантатором, горизонтального шнека та екстракційної коло рій 2. У серидині корпуса екстр акто­ра всталені перфоровані шнеки. Шнеки приводяться до обертан­ня від електродвигунів через редуктори. У верхній частині шне­кового валу екстраційної колони вставлено скидач шроту, в де-канторі відбувається самофільтрація місцели через шар ма­теріалу, який екстрагують, а також II відстоювання. Введення розчинника через форсунки у верхній частині екстраційнної колони.

При екстракції ступеневим зрощенням безперервно перемі­щується тільки розчинник, а матеріал, який екстрагують, зали­шається в спокої в одній і тій же ємкості, яка переміщується (ковші, камери, тощо), або на рухомій стрічці.

Рис. 12.4. Модернізований шнековий екстрактор НД-1250

Екстракція оліі способом ступеневого зрощення забезпечує одержання місцел збільшеної концентрації, чистих за рахунок са­мо фільтрації через шар екстрагуємого матеріалу.

За способом ступеневого зрошування працює горизонталь­ний стрічковий екстрактор МЕЗ. Екстрактор — це прямокутна коробка, зварена з листової сталі, у середині якої розміщується металевий сітковий, стрічковий транспортер, що є робочим орга­ном екстрактора. Транспортер складається з рамок, прикріпле­них болтами до щік двох ланцюгів, які утворюють його каркас. До рам прикріплені стальні перфоровані листи, які називаються підкладками, з ланками 8x8 або 20x20 мм.

Підкладки листи обтягнуті зверху металевою плетеною сіткою із чарунками 0,8-0,8 мм. Швидкість стрічки може змінюва­тись від 0,7 до 1,5. 10 (-3) м/с.

Найбільш досконалим екстрактором зараз є карусельний екст­рактор, який складається із розділеного на 13 секцій ротора за до­помогою якого переміщується екстрагуємий матеріал. Днище сек­ції спільне, нерухоме, сітчасте. Воно зроблено з дроту (проволки) трансцеподільного перерізку, що утворює щілини 0,8 мм для про­ходження місцели. Для очищення місцели від твердих домішок — обов'язкової операції при екстракції за способом занурювання — застосовують відстійники. Гідроциклони та тканинні фільтри. Як­що вміст домішок невеликий (після екстраціі за способом зрощен­ня), місцелу очищають, пропускаючи її через розчин електроліту.

Місцела, що виходить з електрактора, містить від (10... 15) до (30...35)% олії. Доки концентрація місцели значна, відгонка роз­чинника зводиться до звичайного процесу випарювання. З підви­щенням концентрації місцели температура її кипіння зростає. Для прискорення процесу та зменшення температури застосову­ють відгонку розчинника під вакумом, а також відгонку з гос­трою парою, яка подається у місцелу.

У виробництві операцію відгонки називають дистиляцією місцели. Устаткування для двоступеневої дистиляціі складається з плівкового дистилятора, який працює при атмосферному тиску, та остаточного дистилятора, який працює при остаточному тис­ку 0,07 Мпа.

Шрот, входить із екстрактора, містить від 20 до 30% розчин­ника, який виводиться нагріванням в апаратах-виварювачах (то­стерах). За допомогою гострої пари. При цьому досягається оп­тимальна денатурація білків та інактивація токсичних, небажа­них речовин: рицину при переробці рицин, інгібіторів, трипсину та химотрипсину при переробці сої, арахісу, тощо. Шрот, який направляють на збереження, повинен мати вологість в межах (8,5...9)%, а його температура не повинна перевищувати 4 °С. Вміст розчинника в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст фе-родомішок — не більше 0,01%.

Розчинник, що виводиться із місцели та шроту, регенерується конденсацією з парою сумішей в теплообмінниках-конденсаторах. В сирих маслах завжди містяться різноманітні домішки, які затруд-нюють їх переробку і знижують якість одержаної продукцієї. Час­тина цих домішок вилучається з клітин насіння під дією теплоти, тиску та органічного розчинника разом з олією. Тому в товарній олії завжди є фосфоліпіди, віск, барвники та продукти гідролізу цих речовин (вільні жирні кислоти, дігліцирин і інші речовини).

В олії, що одержана з насіння, є також продукти окислення різних сполучень ліпідної природи. Вміст продуктів гідролізу та окислення ліпідів у олії залежить від якості насіння, що надхо­дять на переробку, та інтенсивність технологічної дії на насіння. Крім розчинних речовин товарна олія містить і механічно захоп­лені тверді домішки — частки мезги, макухи або шроту.

Плівковий дистилятор (рис. 12.5) має трубчасту секцію 1 і се­паратор 2. Загальна поверхня нагрівання — 1000 м . Місцела на­сосом подається в нижню частину трубок. В між трубний простір вводиться перегріта пара температурі (180...220) °С. Місцела приблизно на 1/3 висоти трубок починає кипіти.

Під час кипіння утворюється значна кількість пари розчинни­ка, яка захоплює місцелу з великою швидкістю вгору у вигляді

тонкої плівки, що покриває внутрішню поверхню нагрітих па­рою трубок. Завдяки тонкому шару місцели з неї швидко випаро­вується розчинник. Суміш пари розчинника і місцели потрапляє на пластини з сепаратора і відкидаються до його стінок. Звідси концентрована місцела йде на кінцеву відгонку (остаточна дисти­ляція). Обов'язковою умовою сталої роботи плівкового дистиля-

тора є подача в нього місцели при температурі, близької до точки ки­піння. Тому перед дисти­ляцією місцела проходить через теплообмінники. Кінцевий дистилятор по­казано на рис. 12.6, а тос­тер для вилучення бензину показано на рис. 12.7.

Тривалість дистиляцій (6... 10) хв. Концентрація місцели після плівкового дистилятора зростає від (10... 15) до 85%.

В дистиляторі для оста­точного вилучення розчин­ника (кінцевий дистилятор) застосовують розпилення місцели під вакуумом, ви­паровування в тоненьких плівках і відгонку розчин­ника з водяною парою. Ос­таточний дистилятор скла­дається з трьох камер (роз­пилювальної 1, плівкової 2 і дуодораційної З і краплев-новлювача 4.

Підігріта місцела вво­диться в форсунку і розпи­люється в верхній зоні дистилятора під вакуу­мом. Розпилювання зде-більшує поверхню випа-

ровування. Краплини висококонцентрованої місцели, з яких вже видалена значна частина розчинника, падають черех форсунки 6 на вертикальні пластини 5 і у вигляді плівки стікають по них, продовжуючи звільнюватись від розчинника під дією теплоти глухої і гострої водяної пари.

В маслозбірній чашці нижньої частини дистилятора олія в парі (400...500) мм продувається (барботується) перегрітою парою і одночасно підігрівається глухою парою — через парову сорочку.

При такій обробці видаляються останні сліди розчинника і готова олія з дистилятора безперервно відводиться на охолод­ження. Тривалість дистиляцій (4. ..5) хв., температура готової олії (100... 110) °С. Така обробка забезпечує отримання олії, що не містить слідів розчинника, при невисоких температурах.

Шрот, що виходить з екстрактора містить від 20 до 30% роз­чинника, який відокремлюється нагріванням в шнекових випа­лювачах або в чанових випалювачах (тостерах) за допомогою гострої та глухої водяної пари. При цьому не тільки видаляється розчинник, але й досягають значної денатурації білків і інакти­вації токсичних речовин.

Тостер уявляє собою колону (рис. 12.7), що складаються з чанів діаметром 2100 мм. Через всі чани проходить вал 1 з ножа-ми-мішалками 2, що призначені для перемішування шроту, що пе­реходить із чана в чан. Вал має частоту обертання 21,5 об./хв. За­вантаження шроту проводиться через шлюзовий затвор З, виван­таження — через нижній клапанний розвантажувальник 4. Чани тостера мають парові сорочки в днищі і бокових стінках, гостра водяна пара вводиться в кожен чан. Шрот проходить послідовно всі чани; рівень шроту в кожному з них — 380 мм. Відводиться во­дяна пара і пара розчинника із шроту через повітропровід 5.

Шрот, що направляється на збереження, повинен мати во-I логість (8,5...9) 5, температуру не вище 40 °С. Вміст розчинника [ в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст феродомішок — 0,01%. | Розчинник, що вилучено з місцели теж регенерується.

Рафінація олії

Очищення масел від супутніх речовин одержало назву ; рафінація. При проведенні рафінації необхідно не тільки вилучи­ти небажані, але й зберегти всі цінні речовини, що містяться в І жирі, не допустити їх втрат та розкладання. Технологічну схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

Рис. 12.8. Технологічна схема рафінації олії

Сучасні методи рафінації жирів та масел підрозділяють на фізичні (відстоювання, центрифугування, фільтрування, хімічні (гідратація, лужна рафінація) та фізико-хімічні (адсорбційна рафінація, дезодорація). Вибір методу рафінації залежить від складу та кількості домішок, їх властивостей та призначення олії. У більшості випадків для повного очищення олії застосовують поєднання декількох засобів.

Вилучення з олії твердих домішок: часток мезги, шроту та ма­кухи — відстоювання — проводиться на механізованих гущепа-стках -- відстійниках за допомогою осаджувальних центрифуг безперервної дії, а також фільтруванням на рамкових фільтрпре­сах.

Ефективним методом очищення олії від зважених домішок та води є центрифугування. Відрізняють розподільнюючі центрифуги (вживаються для відокремлення води від олії) та освітлюючі (вико­ристовуються для вилучення механічних домішок). В розподільчо­му сепараторі олія під тиском до 0,3 МПа надходить через порож­нистий вал до робочого барабану де під дією відцентрової сили відбувається його розділення на два потоки: тяжка (важка) рідина з осадком та жир. Осадок накопичується біля внутрішніх стінок ба­рабану, важка рідина, ще перемішується вздовж нижньої поверхні тарілок, виходить, а жир, перемішуючись вздовж верхньої поверхні тарілок до центра барабана, виводиться.

Освітлення масел, що містять значну кількість домішок, про­водиться центрифугуванням — за допомогою саморозвантажу­вальної центрифуги. Для вилучення осадку, що міститься в мас­лах, широко застосовують фільтрування на фільтрпресах. При фільтрації рідина проходить через шпари фільтрувального ма­теріалу, а зважені частки затримуються на фільтрі.

Хімічні методи рафінації застосовуються для виведення вільних жирних кислот, фосфоліпідів, білків, слизот та деяких інших сполучень. Одним з найважливіших методів хімічного очи­щення жирів є гідратація. Гідратація (вилучення домішок за до­помогою води) дає можливість виділити з олії речовини з гідрофільними властивостями, в першу чергу фосфоліпіди. Фос-фоліпіди хоч і є цінними в харчовому та біологічному відношенні сполученнями, які мають антиокислювальні властивості, але при зберіганні олії випадають у вигляді осадку, який легко розкла­дається. Наявність їх в олії затрудняє також проведення ряду тех­нологічних операцій при їх переробці. Тому необхідно вилучити

їх із олії гідратацією, а потім використати в харчових та кормо­вих цілях у вигляді самостійного продукту.

При гідратації олію обробляють водою в струменевому змішувачі типу ежектора, в якому забезпечується інтенсивне змішування олії та води. Суміш олії та води (для соняшникової олії при температурі (45...60) °С. Направляють до коагулятора, де відбувається формування гідраційного осадку, який відокрем­люється у відстійнику. Коагулятор має рамкову мішалку, яка ро­бить 13 об/хв. Час перебування олії в коагуляторі — 0,5 години. Суміш олії з водою повільно проходить через коагулятор, вихо­дячи у вигляді олії, що містить сформовані пластівці фос-фоліпідів. Розподіл пластівців фосфоліпідів і олії відбувається у відстійнику безперервної дії.

Гідраційний осадок з нижньої частини відстійника безперервно подається до ротаційно-плівчастого апарату для сушіння. Осадок рівномірно розподіляється за допомогою лопатей ротору по внутрі­шній поверхні апарату. Ротор обертається із швидкістю 800 об/хв. Остаточний тиск в апараті (0,05...0,08) МПа. Температура осадку (60...70) °С, час висушування — 2 хв. В цих умовах вологість гідраційного осадку знижується від 35 до 2%. Висушений фосфа-тидний концентрат направляють на фасування в металеві банки.

Гідратовану олію для зневодження, відправляють до сушиль-но-деагераційного апарата, де олію розсіюють за допомогою форсунок у вакуумі. Волога випаровується, а краплини висуше­ної олії попадають на контактні поверхні, де олія додатково зне-воджується в тонкому прошарку. Початково волога олії — 0,2% кінцева — 0,05%; температура (85...90) °С. Остаточний тиск в апараті (0,027...0,053) МПа.

Гідратована (соняшникова) олія повинна бути звільнена від воску та воскоподібних речовин, для цього олію виморожу­ють — її охолоджують до 20 °С, а потім до (10... 12) °С і відправ­ляють до експозитора-циліндричного апарату, оснащеного ра­мочною мішалкою з уповільненим обертанням, де протягом 4 го­дин відбувається кристалізація розчиненого в олії воску. Одно­часно відбувається вилучення із олії фосфоромістких речовин (фосфоліпідів, що не гідратувались), які при гідратації не цілком відокремились. Трохи підігріту олію (при температурі (18...20) °С) з експозиторів відправляють на рамочні фільтрпре­си. Операція виведення воску та воскоподібних речовин із олії описаним способом має назву виморожування.

ЛУГОВА РАФІНАЦІЯ — це обробка олії лугами. Для нейт­ралізації вільних жирних (масних) кислот реакція проходить з ут­воренням нерозчинних в олії солей (мила)

Р - СООН + NaOH PCOO + Na + Н О.

Останні випадають в осадках, частково захоплюючи разом з собою різноманітні домішки: барвники, білки, слизі. Осадки ут­ворені, після лугової рафінації, називаються соапстоками.

Лугова рафінація супроводжується також частковим розпа­дом нейтрального жиру, що небажано, тому веде до зменшення виходу рафінованої олії. Швидкість рафінації, ефективність, ут­ворення соапстоку (осадку), його структура та величина втрат нейтрального жиру залежить від кислотного числа олії, характе­ру та кількості домішок, концентрації лугу, температури та умов проведення лугової рафінації.

Гідратована (у випадку обробки соняшникової олії також ви­морожена) олія надходить до нижньої частини нейтралізатора безперервної дії, заповненого розчином лугу. Тут за допомогою перфорованого розподільника олія у вигляді крапель діаметром 2 мм. розподіляється в луговому розчині і повільно піднімається на його поверхню, тому що густина олії менша ніж густина водя­ного розчину лугу. Завдяки належному розділу олії у розчині лу­гу відбувається нейтралізація вільних жирних кислот.

З поверхні розчину лугу олію відводять до сушильно-деае-раційного апарату, заздалегідь оброблюючи її розчином лимон­ної кислоти для розкладу мила в змішувачеві ежекційного типу, або промиваючи водою.

Мило — луговий розчин з нейтралізатора безперервно пере­дається на миловарний завод. Нейтралізатор заповнюють вод­ним розчином лугу концентрацією (8... 15) г/л. Температура олії та розчину для більшості масел (68...75) °С. Варіантом лужної рафінації є рафінація (нейтралізація) в місцелі, що застосовується для бавовняної олії.

Оптимальна концентрація місцели для рафінації (35... 45)%. То­му місцелу, що виходить з екстрактора з більш низькою концент­рацією, заздалегідь варять або додають олію попереднього пресу­вання, одержаного з цього ж насіння. Температура місцели під час надходження на рафінацію повинна бути (20...22) °С. Місцела надходить до струменевого змішувача (турбулізатора) для змішу­вання з розчином лугу. Одержану суміш місцели, пластівців мила, фосфоліпідів та інших речовин підігрівають до (60...70) °С та об-

робляють знесоленою водою для кращого вилучення соапстоку від місцели у відстійниках безперервної дії. Звідси місцела надхо­дить на перегонку розчинника в апарати екстракційного цеху. Одержане масло промивають водою (або розчином лимонної кис­лоти) і сушать в сушильно деаераційному апараті. Відгін розчин­ника з соапстока здійснюють за дві стадії під вакуумом при об­робці гострою парою в апаратах колонного типу.

АДСОРБЦІЙНА РАФІНАЦІЯ, — (відбілювання олії). Після лужної рафінації колір олії погіршується тому, що обробка лугом, а також часткова сорбція пігментів із соапстоку знижують колір олії. В той же час такі жиро-розчинні пігменти, як каротиноїди, хлорофіли в значній мірі зберігаються і після нейтралізації олії.

Для відбілювання олії використовують активізовані кислот­ною обробкою відбілюючу бентонітову глину. Основними ком­понентами бентонітової глини є алюмосилікати Al O 4SiO . До їх складу входять лужні та лужноземельні метали.

Активну глину кладуть в олію у кількості до (2,0... 2,5)% від її маси (для бавовняної олії дозу збільшують до (4... 5)% і незначній кількості для освітлення вживають активоване вугілля (в суміші з глиною та самостійно). Одночасно з відбілюванням в олії відбу­ваються небажані процеси — ізомеризація жирних кислот та зни­ження стабільності відбіленої олії при зберіганні.

Процес відбілювання олії заключається у створенні суспензії олії та відбілюваної глини (для утворення суспензії використову­ють j відбілюємої олії).

Основна частина олії (3/4 загальної кількості) надходить до апарату попереднього відбілювання, де олія попадаючи на дно обертального диска, розсіюється і контактує з розпиленою на верхньому диску апарата суспензією. Розпилена суспензія і олія у вигляді тонкої плівки стікає до нижньої частини апарату, де інтенсивно перемішується. Апарат працює під вакуумом.

Остаточне відбілювання здійснюють в другому апараті, де суміш суспензії і олії розсіюється за допомогою розсіювача. Суміш олії та суспензії надходить на фільтрування. Обігрівання глухою парою (остаточний тиск 0,034 МПа). Тривалість остаточного відбілювання — 30 хв. Олію з осадку (одержаного після фільтру­вання) відокремлюють обробленням осадку водяною парою.

ДЕЗОДОРАЦІЮ — олії застосовують для вилучення речо­вин, що надають олії специфічного смаку та пахощів: ненасиче-них вуглеводів, низькомолекулярних кислот, альдегідів, кетонів,

природних ефірних масел та ін. Частково ці сполуки виводяться з олії на попередніх етапах рафінації.

Дезодорацією називають вилучення вказаних сполук із олії водяною парою при високій температурі та низькому остаточно­му глибокому тиску. Перед дезодорацією олії рафінують лугом і відбілюють, підігрівають до 60 °С і подають до деаератора, де во­на розсіюється в вакуумі і підігрівається в плівці на поверхні змійовиків до (130... 180) °С. Після деаератора олію підігрівають до (150... 180) °С і подають до дезодоратора.

Тривалість перебування олії в дезодораторі — 25 хв. Остаточний тиск в дезодораторі — 0,05 МПа, тиск водяної пари (3... 4) МПа.

Таким чином, в умовах глибокого вакууму, високої темпера­тури та барботування перегрітої водяної пари з олії вилучається сполуки, які надають олії небажанні смак та пахощі, — відбу­вається дезодорація олії. Для запобігання окислення олії в ниж­ню секцію дезодоратора вводять 20%-ний розчин цитринової кислоти. При зупинці дезодоратора (аварійний або для планово­го ремонту) всю систему заповнюють інертним газом. Дезодоро­вана олія охолоджується і зберігається під вакуумом в атмосфері інертного газу.

Схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

На рис. 12.9 показано одну із схем безперервного рафінуван­ня олії.В установці здійснюється гідратація, нейтралізація, про­мивання і сушіння олії. Установка має чотири секції.

Рис. 12.9. Схеми безперервного рафінування олії із використанням сепараторів

Секція гидратації. Сира олія із резервуара 1 поступає в один із двох щільових фільтрів 2 і насосом З через підогіватель 4 по­дається в дісковий змішувач. Сюда же через ротаметр 17 по­дается невелика кількість конденсата чи слабого розчину поваре-

ної солі. Из смесителя 5 масло поступает в коагулятор б, где фор­мируется гидратационный осадок. Из коагулятора смесь посту­пает в сепаратор 7; гидратационный осадок отделяется от масла и направляется в сборник гидрофуза; масло поступает в пластин­чатый деаэратор 8 и в промежуточный резервуар 9.

Секція нейтрализації. Гідратована олія насосом 10 подається в подогреватель 11, и через ротаметр 17 оно поступает к мас-лянрму насосу 12 блока смесителя. Насосом под давлением око­ло 200 кПа масло подается в дисковый смеситель 13. Щелочь из резервуара 14 насосом 15 подается в дозатор 16 с переливной во­ронкой. Она провидит через ротаметр 17 и щелочным насосом 18 под давлением, несколько превышающим давление жира при вы­ходе из насоса 12, подается в смеситель 13. Эмульсия поступает в барабан сепаратора 19, где она разделяется на две фракции— масло и соапсток. Соапсток отводится в сборник 20 и шестерен­чатым насосом 21 передается на дальнейшую обработку, масло направляется на промывку.

Секція промивки. Масло проходит через теплообменник 22, подогревается и поступает в дисковый смеситель 23. Сюда же че­рез ротаметр 7 7 подается вода. Смесь направляется в аппарат 24, снабженный мешалкой и предназначенный для увеличения про­должительности промывки. Затем смесь поступает и сепаратор 25, где вода, содержащая мыло, отделяется от масла.

Секція сушки. Промытое масло поступает в коробку 26 и в вакуум-сушильный аппарат 27 непрерывного действия. Масло откачивается насосом 28, установленным значительно ниже ва­куум-сушильного аппарата.

Гідрогенізація жирів

Основна хімічна реакція що перебігає при гідрогенізації —, це приєднання водню до ненасичених (подвійних) сполучень, які містяться в залишках неграничних кислот, що входять до складу ацилгліцеринів.

Гідрування полі ненасичених жирних кислот проходять сту-пенево за формулою:

 

Процес іде вибірково (селективно): в першу чергу гідруються залишки жирних кислот, що містять більшу кількість подвійних

сполук, при однаковій ненасиченності — що містять меншу кількість атомів вуглецю.

Гідрування жирів супроводжується процессом переетерифіка-ції (обміном радикалів), а також веде до зниження вмісту в сала-масі вітамінів А і Д, але практично не впливає на вміст вітаміну Е.

З підвищенням температури гідрування, вологості водню, збільшенням тривалості процесу зростає вміст у гідрованому жирі вільних жирних кислот та продуктів їх взаємодії з каталіза­тором. Відбувається зростання кислотних чисел жиру. Накопи­чення вільних жирних кислот є наслідком гідролітичного та термічного розкладу ацилгліцеринів при гідруванні.

Подальше перетворення продуктів розпаду ацилгліцеринів та інших сполучень, що містяться в жирах, приводить до накопи­чення в саламасі різноманітних летких сполучень, які надають йому своєрідний запах, що зникає при подальшій рафінації.

Гідрування жирів здійснюється за участю каталізаторів. Ос­новним з них є порошкоподібний нікелевий каталізатор промо-товний міддю, а також нікелевий каталізатор на кізельгурі.

Серед різноманітних методів одержання водню найбільш по­ширений електролітичний. Практично електролізу підлягають слабкі водні розчини лугів та кислот. Процес здійснюють в апа­ратах, що називаються електролізерами, які дозволяють одержа­ти найбільш чистий водень. Зберігають водень в газгольдерах.

На гідрування надходять ретельно відрафінована олія. Олія яку направляють на гідрогенізацію, надходить до першого авто­клаву трьохавтоклавної батареї. Сюди ж подають каталізатор, розведений добре відрафінованою олією. Водень надходять до автоклаву через барботер. Автоклав уявляє собою циліндричний апарат, виготовлений з кислототривкої сталі із сферичним дном та кришкою. Всередині автоклаву встановлено два змійовика для підігрівання та для охолодження, турбіна мішалка, яка робить (60...70) об/хв. Барботер для подачі водню, встановлений нижче мішалки. Після першого автоклаву частково гідрогенізовану олію передають до другого автоклава, а потім — до третього. З третього автоклава готове гідрогенізоване масло-саламас — над­ходить до саламасозбірників (відстійників), саламас з відстій­ників надходить на фільтрування, а каталізатор — або на регене­рацію, або на повторне використання.

Для виробництва харчового саламасу використовують сві­жий водень (з газгольдерів), а для виробництва технічного —

суміш свіжого та очищеного відпрацьованого (циркуляційного) водню. Температура олії при гідруванні (210... 230) °С при вироб­ництві харчового саламасу та (240...250) °С при виробництві технічного. Кількість каталізатора, що додають до масла, скла­дає від 0,5 до 2,0 кг. Нікеля на одну тону масла. Тиск водню в ав­токлавах (50...70) Кпа. Приблизно один раз на годину з авто­клавів беруть проби саламасу для визначення його температури плавлення, яка при нормальному режимі процесу така: при гідру­ванні соняшникової олії в першому автоклаві (22...29) °С, в тре­тьому — (31...33) °С (при виробленні харчового саламасу). При виробленні технічного саламасу температура його плавлення в автоклавах вища і становить від (22... 36) до (45.. .48) °С.

Технологія маргарину

Маргарин уявляє собою фізично-хімічну систему, один з ос­новних компонентів якої — вода (дисперсна фаза) — розподіля­ється в іншому — маслі (дисперсійне середовище) — у вигляді найбільших часточок, утворюючи емульсію типу „вода в маслі".

За складом, властивостями та харчовою цінністю марга­рин — це високоякісний харчовий продукт, рівноцінний вершко­вому маслу. До його складу входять гідровані рослинні олії та гідрований китовий жир, молоко, сіль, цукор, фосфоліпіди та емульгатори. Стійкість маргарину в процесі обробки, зберігання та споживання обумовлене наявністю емульгаторів — речовин з поверхнево-активною здатністю, які стабілізують емульсію „вода в маслі". Маргарин вживають в хлібопекарській та конди­терській промисловості, кулінарії, у виробництві харчо концент­ратів, а також для безпосереднього вживання в їжу.

До складу жирової основи, наприклад, молочного маргарину входить, крім рослинного саламасу, тверді при кімнатній темпе­ратурі кокосове та пальмоядрове масло, китовий саламас та рідка рослинна олія. Жирова основа маргарину повинна мати температуру плавлення (27...33) °С, твердість від 8 до 18 КПа і містити тверді гліцериди при 20 °С від 18 до 22%.

Крім маргарину промисловість випускає жири кондитерські: для шоколадних виробів, цукерок, для ванільних та прохолодних начинок; жири кулінарні: гідрожир кулінарний, комбіжир рослин­ний, комбіжир тваринний, комбіжир свинячий та маргогуселін; жири для харчоконцентратів: гідрожир легкоплавкий з підвище-

ною твердістю; жир порошкоподібний; жир для булочних виробів (хлібопекарський жир з фосфоліпідами), замінник какао-масла.

Сировину для виробництва маргарину підрозділяють на жи­рову та нежирову. Жири і масла, які використовують при вироб­ництві маргарину, не повинні мати пахощів та смаку, повинні ма­ти світле забарвлення та низьку кислотність. Широко застосову­ють у виробництві маргарину соняшникову та бавовняну олію, а також соєве, кокосове, арахісове масло та деякі інші. Тваринні жири — воловий, баранячий, кісткове сало — входять до складу кулінарних жирів. Гідровані жири — головний компонент в ре­цептурі жирової основі маргарину (до 35%). Гідровані жири по­винні мати білий колір, чистий смак та низьке кислотне число.

Нежирова сировина призначена для поліпшення смаку та па­хощів маргарину і його біологічної цінності. Основним компо­нентом не жирової частини маргарину є коров'яче молоко. Воно дає маргарину смак та пахощі. За звичай вживають молоко нез­биране, без зайвого присмаку та запаху, із вмістом сухого залиш­ку не менше 8% вживають також сухе незбиране молоко.

Кухонну сіль додають для поліпшення смаку та як консерву­вальний засіб. Цукор-пісок поліпшує смак і сприяє утворенню бурої плівки на підсмажених продуктах.

Для надання маргарину світло-жовтого кольору, як у вершко­вого масла, до нього додають жиророзчинні харчові природні барвники (синтетичні барвники не допускаються). З цією метою використовують масляний розчин каротину, а також барвники, що одержані з томатів, насіння шипшини, тощо. Витрати барв­ника — 1,6 кг. на 100 кг. маргарину.

Для підвищення біологічної цінності маргарин збагачують жиророзчинними вітамінами А і Д. Як ароматизатори вживають сполуки, які в своєму складі мають діацетил. Нарешті, для підви­щення стійкості при зберіганні та для зменшення окислювальних процесів до маргарину додають консерванти — аскорбінову, ци­тринову та бензойну кислоти.

Вся сировина, яку використовують, повинна відповідати ви­могам відповідних державних стандартів. Молоко піддають пас­теризації при температурі (80...85) °С. Після пастеризації частину молока відправляють до ємності (танк), звідки його беруть на ви­робництво маргарину. Другу частину пастеризованого молока квасять, для чого його відправляють до ванни для квашення. Тут молоко витримують в гарячому стані, а потім охолоджують до

температури заквашування (24... 28) °С. До ванни кладуть (2... 5)% технічної закваски-культуру молочнокислих бактерій. В резуль­таті їх життєдіяльності виробляється молочна кислота, при нако­пиченні якої молоко зсідається. Нарівні з молочною кислотою при заквашуванні молока утворюється незначна кількість летких продуктів бродіння, зокрема діацетилу, які надають молоку, а потім і маргарину специфічні молочнокислі пахощі.

На заводі культури молочнокислих бактерій надходять у ви­гляді сухої чи рідкої закваски, або на твердій основі. Із цих заква­сок на заводі пересівання бактерій готують технічну закваску для сквашування молока. Процес сквашування триває (9... 12) годин. Після утворення так званого згустку, який визначається на­явністю запливаючого сліду на поверхні молока при відбиранні проби шпателем, молоко охолоджують і витримують для дозрівання (1 ...2) години, не перемішуючи. Після визрівання мо­локо охолоджують, перемішуючи.

Ванни для сквашування виготовляють із нержавіючої сталі місткістю від 800 до 2000 л. В них знаходяться мішалки маятни­кового типу. Сквашування молока здійснюється також в ємнос­тях інших типів — циліндричних, вертикальних, в яких знахо­дяться мішалки.

Для забезпечення стійкості маргарину, запобігання його від розшаровування на початкові компоненти — воду та жирову час­тину — при досить інтенсивному тепловому та механічному впли­ву до нього додають харчові емульгатори — органічні сполуки класу складних ефірів, молекули яких складаються з полярної (гідрофільної) частини та неполярної (ліофільної або гідро­фільної). Адсорбуючись на межі розподілу фаз "масло-вода", вони утворюють містки, які поєднують ці дві речовини, що нездатні взаємно розчинятись або перемішуватись в однорідну суміш.

В маргариновій промисловості застосовують емульгатори ос­нову яких складають моногліцерини. їх недоліком с слабка здатність сполучення з водою при підвищених температурах.

Доведення фосфоліпідів у співвідношенні 1:3 поліпшує якість емульгаторів, тому що фосфоліпіди здатні міцніше затримувати воду.

Технологічний процес одержання маргарину методом переохо­лодження складає гься із таких операцій: зберігання та тепперуван-ня дезодорованих жирів; підготовка молока; підготовка води, солі, цукру, емульгатора, барвника та вітамінів. Підготовка емульсії

маргарину ведеться спочатку в змішувачі турбінного, гвинтового, пропелерного або звичайного типу. Цей змішувач уявляє собою ємність з лопатевими мішалками, де утворюється груба емульсія, а потім в гомогенізаторі, де вона обробляється в залежності від ре­цептурного набору під тиском до 0,125 МПа і виходить у вигляді тонко дисперсної емульсії; охолодження (переохолодження) емульсії в витискуючому охолоджувачі та кристалізаторі, порож­нистій трубі діаметром (100... 150) мм; фасування маргарину.

Гомогенізатор — це плунжерний насос високого тиску із спеціальним гомогенізуючим вентилем. В ньому знаходиться ду­же малий отвір-щілина, через який виштовхується груба емульсія маргарину, яка надходить із змішувача під тиском до 0,125 МПа, кульки емульсії подрібнюються — емульсія гомогенізується. Тиск гомогенізації регулюють змінюючи натиск пружини гвин­товим регулятором. Витискуючий охолоджувач служить для охо­лодження з декількох однакових секціях (частіше трьох) в залеж­ності від продуктивності устаткування.

Кожна секція складається із циліндра з хромованої сталі, сто­ченого стрічкою для холодагента (рідкого аміаку). В середині циліндра знаходиться барабан, який обертається (частота обер­тання близько 500 об/хв..), на поверхні як встановлено ножі-скре-бачки. Під час обертання ножі-скребачки знімають і перемішу­ють застигаючий шар емульсії, яка під тиском (1,5...2,0) МПа з гомогенізатора подається до зазору між стиками циліндру та ба­рабана. Проходячи послідовно через циліндри, емульсія при тем­пературі (10...16) °С надходить до кристалізатора, утворюючи ущільнену пластичну масу маргарину.

З кристалізатора маргарин надходить на формувально-паку­вальні автомати, які фасують його в пачках по (200...250) г., а потім в укладальні для укладки в картонні коробки.

Зберігають маргарин, кондитерські та кулінарні жири в холо­дильних камерах при температурі (О...2)°С та відносній воло­гості повітря — не більше 80%.

Транспортування маргарину, кондитерських та кулінарних жирів при температурі зовнішнього повітря вище 12 °С дозво­ляється тільки в рефрижераторах. Якість маргарину повинна відповідати діючим ДСТУ. Всі столові та молочні маргарини по­винні містити жиру не менше 82%. Маргарини шоколадний та ка­вовий повинні містити жиру не менше (62...65)%. Кількість во­ди — не більше 17%. Маргарин повинен мати чистий смак та па-

хощі, подібні за смаком та пахощами вершковому маслу. Конси­стенція його повинна бути однорідною та пластичною, колір — однорідний по всій масі світло-жовтий для забарвленого та білий для незабарвленого. При смаженні маргарин не повинен розб­ризкуватись.

Контрольні запитання до 12-го розділу

1. Сировина для виготовлення олії.

2. Асортимент та якість соняшникової олії.

3. Технологія вилучення соняшникової олії.

4. Технологія вилучення олії екстрактивним способом.

5. Гідрогенізація олії.

6. Рафінування олії.

7. Виробництво маргарину.

8. Склад та показники якості маргарину.

9. Основні види устаткування для виробництва олії.

10. Характеристики та використання відходів масложирових виробництв.

11. Регенерація розчинника при екстрагуванні олії.


Далее ⇒