Технология получения соевого масла

Технология  получения соевого масла 

  Уже более 10 лет прошло со времени, когда масложировая промышленность, как и вся Украина, начала переход на рыночную экономику.

  Масложировой комплекс Украины занимает одно из центральных мест в пищевой и перерабатывающей промышленности.

  Продукты переработки семян масличных культур являются ценнейшим продуктом питания повседневного потребления, а также сырьем для многих отраслей народного хозяйства.

  Особое значение имеет регулирование экспортно-импортных поставок, пошлины по закупкам сырья и материалов, а также при импорте продуктов масложировой промышленности.

  Семена сои в общем объеме масличных семян, которые могут перерабатываться украинскими заводами, занимают основное место после подсолнечника.

Родиной сои (Glycine max) – одной из важных масличных культур – является Северо-Восточная Азия. Большой спрос на соевые бобы объясняется высоким содержанием в них одновременно белка и масла.

 Уникальность  семян сои обусловлена возможностью  одновременного получения высококачественного растительного масла и высокобелковых жмыхов и шротов, которые могут использоваться в производстве кормов и служить сырьем при выработке широкого ассортимента пищевых белковых продуктов - различных видов соевой муки, изолятов, концентратов белка, а также текстурированных соевых белков. Из семян сои получают соевое молоко, различные соусы, кофейные напитки и др. массы. Содержание масла в соевых бобах составляет 20% от сухой массы.

  Соевое масло  устойчиво к воздействию температуры  с точки  зрения  сохранения жидкой формы. Его можно рафинировать в целях производства из него сопутствующих веществ, таких, например, как фосфатиды, лецитины. При удалении этих компонентов стабильность соевого масла возрастает. Кроме того, в соевом масле присутствуют естественные антиоксиданты. Их наличие предотвращает прогоркание масла. Антиоксиданты также позволяют уменьшить вред, приносимый свободными радикалами человеческому организму. Однако у соевого масла есть не только преимущества, но и недостатки с точки зрения его переработки. Наличие в нем большого количества фосфолипидов (около 2%) требует их обязательного удаления. Кроме того, соевое масло содержит от 7 до 8 % линоленовой кислоты, высокое содержание которой может привести к реверсии вкуса рафинированных масел и появлению посторонних привкуса и запаха. Возвращение специфического (реверсия) вкуса масла происходит вследствие химических реакций, характерных для масел, которые содержат линолевую кислоту. В процессе хранения образуются линолеаты с различными соединениями, придающие маслу неприятные органолептические качества, которые большинство людей воспринимает как вкус зеленых бобов или травяной вкус, а позже – при прогрессировании соответствующих химических реакций – как привкус рыбы. Это представляет серьезную проблему при хранении соевого масла, поскольку от 7 до 8 % соевого масла содержат линоленовую кислоту. Изменение вкуса может также произойти под воздействием света.

  С 1973 по настоящее время на базе семян сои, поставляемой из Аргентины, Америки, Китая и других стран, в Украине многие заводы перерабатывали бобы сои, а именно - Винницкий, Днепропетровский, Кировоградский, Полтавский, Черновицкий, Пологовский, Волчанский, Одесский и другие маслоэкстракционные заводы, работающие по схеме форпресс-экстракция.

  В настоящее время необходимо учитывать много факторов, основанных на текущей ситуации обеспечения сырьем масложировых предприятий Украины, а также на прогнозировании будущих условий переработки семян бобов сои на украинских маслоэкстракционных заводах.

  А поэтому в случае переработки бобов сои необходимо ориентироваться на непрерывный процесс, учитывающий оптимальную производительность с наиболее безопасной и экономичной технологией. Сырой сое необходима обработка, которая приведет к дезодорации бобов и значительному изменению его химических и биологических комплексов, повышению пищевой ценности, освобождению от веществ дурно пахнущих и сдерживающих усвоение белков.

  При переработке  соевых бобов необходимо использовать  только тщательно очищенные, здоровые, зрелые, желтые семена, калиброванные по размеру.

  В мировой практике при переработке бобов сои используется процесс прямой экстракции, который включает следующие стадии предварительной подготовки материала к экстракции, а именно:

- сушка; 

- отлежка; 

- очистка; 

- дробление,  при необходимости обрушивание; 

- плющение;

- экспандирование. 

  Теперь вкратце остановимся на каждом из этих процессов.

  Соевые семена, поступающие по импорту, как правило, имеют влажность 13 -12%, что удовлетворяет условиям хранения и транспортировки.

  Влажность семян сои, поступающих на производство, зависит от технологии их переработки. Если в процессе переработки получают кормовой шрот с содержанием протеина 44% (т.е. процесс переработки ведется без обрушивания), тогда дополнительно сушить семена сои не нужно, если же переработка осуществляется с предварительным обрушиванием, тогда необходимо производить дополнительную сушку семян до влажности 10%. Сушка семян является довольно энергоемким процессом и для удаления 1 кг испаренной влаги требуется 830-890 Кал тепла.

  После сушки соевые семена подвергают отлежке в течение 25-72 часов для перераспределения влажности и ослабления связи оболочки с ядром при проведении процесса обрушивания.

  Кроме сырьевой очистки, семена, поступающие на производство, должны подвергаться производственной очистке, которая состоит из отделения металлопримесей, собственно очистки на ситовой поверхности и аспирации.

  Стадия дробления является очень важным процессом особенно при обрушивании. Задача дробления - получение крупки из соевых семян, подходящих для дальнейшего плющения, при этом не должна образовываться пыль и раздавливание семян. Бобы сои при дроблении должны измельчаться в основном до четвертинок. Если на производство поступают пересушенные семена, то при дроблении образуется пыль и избыточная мелочь, которая приводит к ухудшению процесса экстракции.

   В мировой практике для этих целей используют рифленые вальцевые станки, которые имеют гарантированный зазор между валками для необходимой степени измельчения. На украинских же заводах для этой цели используют бичевые и молотковые дробилки или же бичевые или центробежные рушки, которые не аспирируются, что приводит к нарушению экологической обстановки в цехе и созданию пожароопасной обстановки.

   Для получения высокобелкового шрота для кормов или производства пищевой муки необходимо осуществлять процесс отделения оболочки, которая составляет 8% от массы семян. Этот процесс на западе осуществляется на аспирационных рассевах фирмы Ротекс. На наших заводах этот процесс можно осуществлять на воздушных сепараторах АСХ-5 с замкнутым воздушным потоком Хорольского механического завода. Так как оболочка практически не содержит масла, то показатель масличности шелухи можно использовать для контроля отделения оболочки. Оптимально отходящая семенная оболочка должна иметь масличность не более 1,5%.

  При использовании процесса обрушивания и отделения шелухи, которую не надо подавать на экстракцию, производительность экстрактора может быть увеличена до 10%.

  За рубежом разработана новая технология отделения оболочки с подогревом семян. Эта технология отличается от обычного процесса тем, что оболочку снимают с раздробленных на половинки семян перед дроблением и плющением.

  Очищенные целые семена, имеющие обычную для условий хранения влажность, т.е. 13%, нагревают до 60°С в течение 20-30 минут, что позволяет влаге диффундировать к поверхности. Затем семена вновь быстро нагревают и сушат для отслоения оболочки. Температура на поверхности семян достигает 85°С, а содержание влаги при этом снижается на 1-3%. Далее соевые семена расщепляют на половинки с помощью рифленых вальцов, а оболочку высвобождают от половинок семян посредством ударного воздействия или трения. Высвобожденную оболочку отделяют с помощью аспирации. Данные системы шелушения с подогревом выпускают следующие фирмы: "Европа Краун", "Френч", "Ешер Висе" и "Бюлер".

  При прямой экстракции соевых семян перед плющением необходимо в обязательном порядке проводить кондиционирование дробленки. В кондиционерах дробленку нагревают до 70-72°С и впрыскивают острый пар или распыляют воду для доведения влажности приблизительно до 11%, что придает материалу пластичность, необходимую для плющения. Если не соблюдать температурные режимы, лепесток может получиться хрупким и при дальнейшем транспортировании на экстракцию может образовываться большое количество мелкой фракции, что ухудшает процесс экстракции и выходящий шрот будет иметь повышенную масличность.

  Плющение традиционно является заключительной стадией при подготовке соевых бобов к экстракции. Плющение осуществляется на вальцевых станках различной конструкции. Толщина лепестка для прямой экстракции должна соответствовать 0,25-0,3 мм. При переработке соевых семян с предварительным прессованием или подготовкой материала к экстракции в виде высокопористых гранул на экспандерах, толщина лепестка может колебаться в пределах от 0,2 до 0,5 мм.

  В последнее время за рубежом последней стадией подготовки материала к экстракции является экспандирование лепестка для получения высокопористых гранул перед экстракцией. Этот процесс осуществляется на экспандерах или экструдерах. На экспандер подается соевый лепесток с толщиной 0,5 мм и влажностью 10-11%. Обработка в экспандере осуществляется паром при температуре 105-120°С, охлаждение гранул перед экстракцией до 60°С. При необходимости в экспандер может впрыскиваться вода для создания необходимой структуры товара для взрыва гранул и создания пористой структуры.

  Использование экспандеров в процессе переработки семян сои имеет ряд преимуществ, а именно:

- семена в  экспандере сильно мицерируются, высвобождая масло для быстрой  экстракции;

- гранулы имеют  пористую структуру, что улучшает  перколяцию растворителя и снижение масличности шрота;

- увеличивается  насыпной вес; 

- структура гранул  не ограничивает фильтрацию растворителя  через экстрагируемый слой, что  наблюдается при экстракции лепестка;

- пористая структура  гранул позволяет снизить бензовлагоемкость  шрота, что приводит к снижению энергозатрат при отгонке растворителя из шрота;

- производительность  экстрактора, работающего на гранулах  увеличивается до 20%.

  На сегодняшний день нашим институтом совместно с черниговским Химтекстильмашем разработан двухчервячный экструдер производительностью 150 т/сутки с получением высокопористых гранул для экстракции. Кроме того, конструкция аппарата позволяет сократить стадии подготовки товара, а именно - стадии кондиционирования и плющения. А также разработан пресс гранулятор производительностью 72 т/сутки по бобам сои, в котором заложен эффект экспансии, позволяющий кроме отжима масла получать на выходе из пресса высокопористые гранулы для экстракции.

  На заводах Украины традиционная схема переработка бобов сои осуществляется по схеме с предварительным форпрессованием, за исключением Приколотнянского МЭЗа, где по схеме предусматривается прямая экстракция соевого лепестка.

  Из опыта переработки соевых бобов на маслоэкстракционных заводах Украины возникали некоторые сложности при ведении технологических процессов производства соевого масла и шрота.

  Сложность процесса прессования заключается в том, что необходимо выдерживать мягкие режимы подготовки материала к прессованию, иначе увеличивается масличность жмыха, ухудшается цветность масла. Для достижения качественных показателей необходимо, чтобы пар, подаваемый на жаровни, был не более 3 Атм и жаровня была заполнена на 3 чана, температура товара, поступающего на пресс, не превышала 85-90°С. При этом снижается производительность пресса, и коэффициент производительности составляет 0,6.

  Полученный жмых после прессов подвергается измельчению на дробилках и далее направляется на плющение для получения лепестка или в виде крупки поступает на экстракцию. Опытом работы и исследованиями было установлено, что на экстракцию должна подаваться крупка с размером частиц 5-6 мм. Содержание мелкой фракции, т.е. проход через 3 мм сито, не должно превышать 5%, в противном случае резко ухудшается дренаж растворителя через слой материала, что приводит к повышению масличности шрота. Содержание крупной фракции, т.е. сход с 10 мм сита, также не желателен, так как ухудшается перколяция растворителя в глубь частицы, что, в свою очередь, также увеличивает масличность шрота.

   Эффективная отгонка растворителя из шрота после экстракции - достаточно сложный процесс. Технологию получения тестированного шрота для кормовых целей можно разделить на несколько стадий:

- удаление растворителя  из шрота с доведением его  в шроте не более 0,08 -0,1%;

- инактивация ингибитора трипсина и снижение активности уреазы до значений менее 0,2 единиц рН;

- необходимо  осуществлять сушку и охлаждение  шрота до Ростовских показателей.     Увеличение влажности и температуры шрота приводит к его слеживанию в элеваторах, а также ухудшает питательную ценность за счет усиления окислительных процессов из-за самосогревания.

  Данная задача легко решается при использовании для отгонки растворителя из шрота установки ДТСО Шумахера. То есть тостер с зонами сушки и охлаждения шрота. Процесс отгонки ведется при температуре 100-105°С при повышенной влажности от 16 до 24% в течение 15-30 минут. Для окончательной дезодорации шрота от паров растворителя в днище одной или нескольких секций ниже уровня шрота впрыскивается острый пар. Кроме того, конденсат острого пара облегчает процесс тостирования. Шрот, выходящий из ДТ Шумахера, имеет остаточное содержание растворителя в пределах 0,03-0,05%. Сушка и охлаждение шрота осуществляется в нижней части ДТСО Шумахера. Сушка осуществляется горячим воздухом, подогретым в калорифере до температуры 150°С. При сушке идет съем влаги с 16-22% до 10-12%. Объем воздуха на сушку обычно составляет около 375 м3 на 1 тонну семян, скорость воздуха не должна превышать 0,4 м/с. Охлаждение шрота осуществляется за счет продувки его воздухом, имеющим температуру окружающей среды. Шрот из охладителя выходит с температурой на 6°С выше температуры окружающего воздуха. На заводах Украины отсутствие данных установок приводит к проблеме получения кондиционного по влажности и температуре шрота, закладываемого на хранение. Поэтому процесс тостирования шрота ведется на тостерах при более низкой влажности, но более продолжительное время - до 50 минут. На сегодняшний день институтом совместно с черниговским Химтекстильмашем ведется разработка чанной сушилки охладителя шрота.