Рослинні олії

    На відміну від інших олійних культур насіння бавовнику перед обробкою піддають зволоженню до 11%.

    Зберігання  насіння проводиться з метою збереження його від псування для одержання при переробці продуктів високої якості з мінімальними втратами; поліпшення якості насіння для більш ефективної переробки.

    Підготовка  насіння до витягу олії передбачає очищення насіння від домішок, калібрування насіння по розмірах, кондиціювання насіння по вологості, аналогічні відповідним до операцій перед закладкою насіння на зберігання; обрушення насіння; поділ рушанки на фракції; здрібнювання ядра.

    Обрушення насіння і відділення ядра від оболонки. Олійне насіння по характеру оболонок ділять на дві групи - кожурні (соняшник, бавовник) і безкожурні (льон, рапс, кунжут). Кожурне насіння переробляють після відділення оболонки, безкожурні - без її відділення.

    Обрушення - руйнування оболонок олійного насіння шляхом механічного впливу здійснюється в семенорушках бичевого типу МРН, обрушую вальними елементами якої є колосники із хвилястою поверхнею - деки. Більш сучасна модель - відцентрова машина, що обрушує, РЗ-МОС. Руйнують оболонки насіння бавовнику на дискових (АС-900) і ножових шолушителях. Насіння сої перед відділенням оболонки піддають дробленню на вальцьових верстатах.

    У результаті обрушення насіння одержують рушанку, що представляє собою суміш декількох фракцій: цілого насіння - ціляка, частково незаваленого насіння - недорушу, цілого ядра, половинок ядра, зруйнованого ядра - січки, олійного пилу й лузги (оболонки соняшника, у бавовнику - лушпайка). Установлені норми змісту ціляка, недорушу, січки й олійного пилу.

    Поділ рушанки на фракції. Для поділу рушанки  використовують аспіраційні насіннєвійки Р 1-МСТ, електросепаратори СМР-11, для поділу рушанки бавовнику - пурифайери, для поділу дробленки сої - сепаратори Граностар повітряно-ситового типу.

    Рушанку розділяють на ядро й лузгу (лушпайку).

    Відділення  оболонок від ядра має велике значення. При цьому підвищується якість олії, тому що в нього не переходять ліпіди оболонок, що містять велику кількість супутніх речовин; підвищується продуктивність устаткування; зменшуються втрати олії з лузгою за рахунок замаслювання.

    Здрібнювання  ядра. Метою цієї операції є руйнування клітинної структури ядра для  максимального витягу олії при подальших технологічних операціях. Для здрібнювання ядра й насіння використовують однопарні, двопарні й п'ятивалкові верстати з рифленими й гладкими поверхнями. У результаті одержують сипучу масу м'ятку. При пелюстковім розмелені на двопарному плющильному вальцюванні й двопарному плющильно-вальцьовому верстаті ФВ-600 одержують пелюстку - пластинки сплющеної макухи товщиною менш 1 мм [5].

    Витяг олії роблять двома способами: пресуванням  і екстракцією. На основі цих двох способів розроблені наступні технологічні схеми виробництва рослинних  олій: однократне пресування; дворазове  пресування - витяг олії шляхом попереднього віджиму - форпресування з наступним  кінцевим віджимом - експелірування; холодне  пресування - витяг олії із сировини без попередньої вологотеплової обробки; форпресування - екстракція - попереднє знежирення олії шляхом форпресування  з наступним його витягом шляхом екстракції бензином; пряма екстракція - екстракція розчинником без попереднього знежирення.

    Вологотеплова обробка м'ятки - жарення. Для ефективного  витягу олії з м'ятки проводять вологотеплову  обробку при безперервному і ретельному перемішуванні. У виробничих умовах процес вологотеплової обробки складається із двох етапів:

    1-й  етап - зволоження м'ятки й підігрів  в апаратах для попередньої  вологотеплової обробки м'ятки - інактиваторах або пропарочно-зволожувальних  шнеках. М'ятку нагрівають до температури  80-85 °С с одночасним зволоженням  водою або гострою парою. При  цьому відбуваються виборче змочування  й зменшення енергії зв'язки  олії з неліпідною частиною  насіння на поверхні м'ятки. Вологість  насіння соняшника після зволоження  становить 8-9%.

    2-й  етап - висушування й нагрівання  зволоженої м'ятки в жаровнях  різних конструкцій. При цьому  змінюються фізичні властивості  олії - зменшуються в'язкість, щільність  і поверхневий натяг.

    Матеріал, одержаний у результаті жарення, називається мезгою.

    Попередній  віджим олії - форпресування. Пресуванням  називається віджим олії із сипучої  пористої маси - мезги. У результаті пресування отримують 60-85% олії, тобто  здійснюється попередній витяг олії - форпресуовання. Для пресування застосовують преси різних конструкцій. Залежно  від тиску на матеріал, який пресується і олійності вихідної макухи шнекові  преси ділять на преси попереднього знімання олії - форпреси й преси остаточного знімання олії - експелери.

    Шнековий  прес являє собою східчастий циліндр, усередині якого перебуває шнековий вал. Стінки циліндра складаються зі сталевих пластин, між якими є  вузькі щілини для виходу віджатого  матеріалу. У результаті форпресування  мезги одержують форпресову олію і форпресову макуха. Вміст олії в макусі становить 14-20%. Її направляють  на додатковий витяг олії. Мезгу  направляють на остаточне пресування або для одержання пелюстки. У  промисловості використовують форпреси МП-68, ЕТП-20, ФР, Г-24.

    Остаточний  відтжим олії - експелірування здійснюється в більш жорстких умовах, у результаті чого вміст олії в макусі знижується до 4-7%.

    Витяг олії методом екстракції органічними  розчинниками ефективніше пресового  методу, тому що вміст олії в проекстрагованому  матеріалі - шроті - менш 1%.

    У нашій країні в якості розчинників  для витягу масла з рослинної  сировини застосовують екстракційний  бензин марки А и нефрас із температурою кипіння 63-75 °С.

    Екстракція - це дифузійний процес, рушійною силою  якого є різниця концентрацій місцели - розчинів олії в розчиннику усередині й зовні часток экстрагованого матеріалу. Розчинник, проникаючи через  мембрани клітин экстрагованої частки, дифундує в олію, а олія із клітин - у розчинник. Під впливом різниці  концентрацій олія переміщається із частки в зовнішнє середовище до моменту  вирівнювання концентрацій олії в частці й у розчиннику поза неї. В цей  момент екстракція припиняється.

    Екстракцію  олії з олійної сировини проводять  двома способами: зануренням і східчастим зрошенням.

    Екстракція  зануренням відбувається в процесі  безперервного проходження сировини через безперервний потік розчинника в умовах протитечії, коли розчинник  і сировина просуваються в протилежному напрямку відносно один одного. По способу  занурення працюють екстрактори  НД-1000, НД-1250, "Олье-200". Такий екстрактор складається із завантажувальної колони, горизонтального циліндра й екстракційної колони, усередині яких установлені шнеки.

    Сировина  у вигляді пелюстки або крупки надходить у завантажувальну  колону, підхоплюється витками шнека, переміщається в низ завантажувальної колони, проходить горизонтальний циліндр  і попадає в екстракційну колону, де за допомогою шнека піднімається у верхню її частину. Одночасно із сировиною в екстрактор подається  бензин температурою 55-60 °С. Бензин переміщається  назустріч сировині й проходить  послідовно екстрактор, горизонтальний циліндр і завантажувальну колону. Концентрація місцели на виході з  екстрактора становить 15-17%.

    Знежирений  залишок сировини - шрот виходить із екстрактора з високим вмістом  розчинника й вологи (25-40%), тому його направляють у шнекові або  чанні (тостери) випарники, де з нього  видаляють бензин.

    До  переваг екстракції зануренням відносяться: висока швидкість екстракції, простота конструкції апаратів, безпека їх експлуатації. Недоліками цього способу  є: низькі концентрації кінцевих місцел, високий вміст домішок у місцелах, що ускладнює їхню подальшу обробку.

    Екстракція  способом східчастого зрошення. При  цьому способі безупинно переміщається  тільки розчинник, а сировина залишається  в спокої в одній і тій ємності, що ж переміщається, або стрічці, що рухається. Цей спосіб забезпечує одержання місцели підвищеної концентрації (25-30%), з меншою кількістю домішок. Недоліки цього способу - більша тривалість екстракції, підвищена вибухонебезпечність  виробництва.

    Наша  промисловість використовує горизонтальні  стрічкові екстрактори МЭЗ-350, Т  МЭМ-400, ДС-70, ДС-130, "Луги-100", "Лур-200", ковшові екстрактори "Джанациа", корзиновий екстрактор "Окрим". Більш  сучасним є карусельний екстрактор "Экстехник" (Німеччина), що працює за принципом багатоступінчастого  зрошення в режимі затопленого шару.

    При екстракції на стрічковому екстракторі  МЭЗ сировину з бункера подається  на сітчасту стрічку, що рухається, транспортера, проходить під форсунками й зрошувачами, зрошується послідовно місцеллою і бензином. Екстрактор має 8 щаблів з рециркуляцією місцели й відповідно 8 місцелозбірників.

    Після екстракції місцела містить до 1% домішок, і її направляють на ротаційні дискові або патронні фільтри для очищення.

    Дистиляція - це відгін розчинника з місцели. Найпоширеніші триступінчасті схеми дистиляції. На перших двох щаблях місцела обробляється в трубчастих плівкових дистиляторах. На першій відбувається розпарювання місцели. На другому - місцела обробляється гострою парою при температурі 180-220 °С і тиску 0,3 мПа, що викликає кипіння місцели й утворення парів розчинника. Пари розчинника направляються в конденсатор. На третьому щаблі висококонцентрована місцела надходить у розпилювальний вакуумний дистилятор, де в результаті барботації гострою парою під тиском 0,3 мПа відбувається остаточне видалення слідів розчинника. Після дистиляції олію направляють на рафінацію [6]. 

    3.2 Очищення олій

    Процес  очищення проводиться з метою  звільнення олій від супутніх домішок. До домішок відносяться наступні групи речовин: супутні тригліцеридам речовини, що переходять із доброякісної сировини в олію в процесі витягу; речовини, що утворюються в результаті хімічних реакцій при витягу й зберіганні олій; мінеральні домішки, частки мезги або шроту, залишки розчинника або мила.

    Крім  небажаних домішок з жирів  при рафінації віддаляються й  корисні для організму речовини: жиророзчинні вітаміни, фосфатиди, незамінні  поліненасичені жирні кислоти.

    Рафіновані  жири краще піддаються окисному псуванню, тому що з них відділяються природні антиокислювачі - фосфатиди й токофероли. Тому рафінацію прагнуть проводити  таким чином, щоб при максимальному  витягу небажаних домішок зберегти корисні речовини.

    Послідовність процесів рафінації й одержувані при цьому види масла представлені на рисунку 3.1.

    Усі методи рафінації діляться на:

• фізичні - відстоювання, центрифугування, фільтрація, які використовуються для видалення механічних часток і колоїдно-розчинних речовин;
• хімічні - сірчанокисла й лужна рафінація, гідратація, видалення госсипола, які застосовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях дійсні або колоїдні розчини за участю речовин, що віддаляються, у хімічних реакціях;
• фізико-хімічні - відбілювання, дезодорація, виморожування, які використовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях дійсні розчини без хімічної зміни самих речовин.

               Операції по рафінації олії                         Готова продукція 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 3.2 – Послідовність процесів рафінації і отримані види продукці

    Фізичні методи. Механічні домішки (частки мезги  й макухи) не тільки погіршують товарний вид олії, але й обумовлюють  ферментативні, гідролітичні, окисні процеси. Білкові речовини сприяють протіканню реакції Майара (меланоїдоутворення) і утворенню ліпопротеїдних комплексів. Механічні домішки видаляють  відразу ж після одержання  олії.

    Відстоювання - це процес природного осадження часток, що перебувають у зваженому стані  в рідкому середовищі, під дією сили тяжіння. При тривалому відстоюванні олії відбувається виділення з неї  частин колоїдно-розчинених речовин - фосфоліпідів, слизів, білків за рахунок  їх коагуляції. Олія після відділення осаду стає прозорою. На промислових  підприємствах для відстоювання застосовуються механізовані подвійні гущеловки з електромеханічними вібраторами.

    Центрифугування - процес поділу неоднорідних систем під  дією відцентрових сил. У промисловості  застосовують корзинові, тарілчасті, трубчасті  центрифуги, наприклад, горизонтальну  осаджувальну центрифугу безперервної дії НОГШ-325, сепаратор Al- Мсп. Для  поділу тонких систем використовують швидкісні центрифуги: розподільні - для поділу двох фаз, що не змішуються (вода-жир) и освітляючі - для виділення  з рідин дрібнодисперсних механічних домішок. Для поділу суспензій застосовують гідроциклони, дія яких заснована  на використанні відцентрових сил і  сил тяжіння.