Технологія олії та жирів

Тема: Технологія олії та жирів.

Мета: Ознайомити студентів із технологією виробництва вище зазначеного продукту, навчити самостійно викреслювати апаратурно-технологічні схеми, робити висновки та пропозиції, щодо покращення якості виробленої продукції згідно нормативне - технологічної документації (ГОСТи, ТУ), з тим, що гідно конкурувати та ринку споживача XXI століття.

1. Характеристика  сировини для виробництва олії  та асортимент продукції.

2. Технологія  олії.

3. Рафінування  олії.

4. Гідрогенізація  жирів.

5. Технологія  маргарину.

1. Характеристика  сировини для виробництва олії  та асортимент продукції

 

Основна олійна культура в Україні — соняшник. Його частка становить понад 75% загального обсягу виробництва рослинної олії. Соняшник належить до ботанічної родини айстрових, квітки його зібрані в суцвіття типу кошика. Плід — сім'янка із крихкою оболонкою, що не розкривається. Найкращі сорти соняшника відзначаються високою врожайністю (35-40 ц/га) та олійністю (52-60%). Уміст плодової оболонки та лушпиння становить близько 20%.

Бавовник — друга за значенням олійна культура у світі, що належить до родини мальвових. Квіти бавовника зібрані в суцвіття типу звивини і дозрівають неодночасно. Після збирання бавовняного волокна та оброблення на бавовноочисних заводах на поверхні насінин залишається ще деяка кількість короткого бавовняного волокна-пуху та підпушку. У середньоволокнистих сортів воно досягає 8-12, у тонковолокнистих — 4-7%. Олійність насіння — 22-24, лушпиння — 40-44%.

Інші олійні культури переробляють у значно менших обсягах. Найбільшу роль серед них відіграють льон, соя, рицина, ріпак, свіріпа, кунжут, арахіс, гірчиця.

Льон належить до родини льонових. Його суцвіття — типу китиці, плід — коробочка, що містить від однієї до десяти насінин. Урожайність — 7-10 ц/га, олійність — 46-48% . Насіння льону надходить на перероблення без відокремлення насіннєвої оболонки.

Соя належить до родини бобових, квітки зібрані в суцвіття типу китиць, плоди-боби, містять від двох до п'яти насінин. Олійність соєвого насіння — 19-22, лушпиння — 5-10% .

Рицина належить до родини молочайних, квітки її зібрані в суцвіття типу китиці, плід — коробочка. Олійність насіння рицини — 54-56, лушпиння — 22-25%.

Олію виробляють також із насіння гарбузів, свіріпи, томатів, кісточок маслин, абрикосів, персиків, яблук, вишень, винограду, слив, з усіх видів горіхів, зародків кукурудзи, пшениці та інших зернових культур.

Останнім часом  виготовляють олію із ріпака, який відрізняється незначними затратами на його вирощування, стабільною врожайністю (1,5-2,0 т з 1 га), здатністю очищати ґрунт від збудників хвороб, високою олійністю (45%), широким ринком збуту, високою вартістю (260 дол. за 1 т), умістом білка (30%). Ріпакову олію за складом прирівнюють до маслинової (прованської). Перспективним є також одержання олії із сої, оскільки площі для її вирощування постійно зростають.

Рослинні олії повинні відповідати вимогам  стандартів. Так, соняшникова олія повинна  відповідати вимогам ДСТУ, відповідно до яких олію, залежно від способу  оброблення, поділяють на види: рафінована, дезодорована та недезодорована; гідратована вищого, першого та другого сортів; нерафінована — вищого, першого та другого сортів. У торгову мережу та на підприємства харчування надходить рафінована дезодорована соняшникова олія.

Рафіновані олії, дезодоровані та недезодоровані, а також гідратовані вищого та першого сортів, повинні бути прозорими і без осаду. Для гідратованої олії другого сорту та нерафінованої допускається слабке помутніння або «сітка», спричинена наявністю в олії воску та воскоподібних речовин. Рафінована дезодорована олія повинна мати смак, позбавлений індивідуальності, і не мати запаху. Недезодорована олія та гідратована вищого і першого сортів повинні мати смак і запах, властиві для соняшникової олії, без сторонніх запахів, присмаку та гіркоти. Такі самі вимоги за запахом і смаком ставляться і до нерафінованої олії вищого та першого сортів. Олія другого сорту, гідратована і нерафінована, може мати трохи затхлий запах та присмак легкої гіркоти. У рафінованій рослинній олії не повинно бути відстою, фосфоровмісних речовин та мила.

В оліях переважають  ненасичені жирні кислоти (олеїнова, ліноленова, лінолева — 70-80% та в меншій кількості — насичені (пальмітинова, стеаринова — близько 15-30%). Кислотний  склад деяких олій наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 — Кислотний склад рослинних олій

Кислота	Олія
	Соняшникова	Бавовняна	Соєва	Оливкова	Кукурудзяна	Лляна	Гарбузова
Пальмітинова	-	20	6	9	15	12	11
Стеаринова	9	2	4	2	5	12	5
Олеїнова	39	3	32	82	24	9	23
Лінолева	46	40	49	4	61	16	62
Ліноленова	-	-	10	-	-	52	0,8

2. Технологія  олії

Виробництво олії складається з багатьох операцій, під час яких в олійній сировині відбуваються складні фізико-хімічні  процеси. Принципову схему перероблення олійної сировини та окремі технологічні операції, показано на рис. 26.1.

Насіння переважної кількості олійних рослин після  збирання надходить із вологістю, що здебільшого перевищує припустимі значення для зберігання і технологічного перероблення. Найбільш поширенішим  способом зниження вологості насіння Є теплове сушіння, під час якого відбувається нагрівання насіння за допомогою сушильного агента (на шахтних та барабанних сушарках сумішшю повітря та димових газів). Для поліпшення роботи шахтних сушарок застосовують рециркуляційні способи сушіння, комбіновані та з попереднім підігріванням зерна.

 

 

 

Шеретування насіння. Запаси жиру в тканинах олійного насіння та плодів розподілені нерівномірно: основна частина зосереджена в ядрі насінини — зародку та ендоспермі, плодова та насіннєва оболонки містять невелику кількість олії, яка має інший (гірший) ліпідний склад. У зв'язку з цим під час перероблення і багатьох олійних культур та плодів від основної жировмісної тканини — ядра — відокремлюють малоолійні зовнішні (плодові та насінні) оболонки насіння. У цьому разі підвищується олійність перероблюваної сировини, збільшується продуктивність технологічного устаткування, зростає кількість вилученої олії та білка.

Відокремлення оболонки від ядра складається з  операції руйнування покривних оболонок насіння (шеретування) і подальшого розподілу одержаної суміші (шеретівки) на ядро та лушпиння провіюванням. Олійні плоди та насіння шеретують різними способами залежно від фізико-механічних властивостей оболонки та ядра. Найважливіша вимога до машин для шеретування насіння: руйнування оболонки не повинно супроводжуватися руйнуванням ядра. Через недосконалість наявних шеретівних машин цю вимогу повною мірою не виконують.

Плодову оболонку соняшникового насіння руйнують відцентровими шеретівними машинами. Насіння надходить через живильник до ротора із частотою обертів 1 200-1 500 хв  і рухається вздовж радіуса ротора, а потім, покидаючи ротор, ударяється в металеву поверхню — деку, оболонка насіння у цьому разі руйнується. Шеретоване насіння називають шеретівною.

Якість шеретівки  характеризується вмістом у ній  небажаних фракцій — цілих  насінин та частково незруйнованого насіння (цілого або недоруйнованого), зруйнованого ядра (січка) та олійного пилу. Наявність у шеретівці недоруйнованих насінин небажана: вона збільшує вміст лушпиння в ядрі. Також небажані наявність у шеретівці січки та олійного пилу. Січка легко віддає жир лушпинню навіть під час короткого контакту. Олійний пил шиком не відокремлюється від лушпиння, яке відходить з виробництва, і втрати олії з лушпинням збільшуються.

Відокремлення ядер. Розподіл шеретівки на лушпиння та ядра ґрунтується на різниці в їх розмірах та аеродинамічних властивостях. Лушпиння значно більше за розмірами від ядра і чинить менший опір повітряному потоку. Спочатку одержують фракції шеретівки, що містять у собі частинки лушпиння і ядер одного розміру, а потім у повітряному потоці кожну одержану фракцію розділяють на лушпиння та ядра, застосовуючи для цього аспіраційні віялки.

Аспіраційна віялка складається із двох основних частин: розсійника та аспіраційної камери. У передній частині розсійника — передрозсійнику — шеретівка звільняється від дрібної фракції ядер та лузги. За допомогою розсійника розподіляють шеретівку на шість фракцій за розміром частинок. Для цього в розсійнику розміщено один за одним три ряди решіт. Кожне решето поділено уздовж на дві нерівних ділянки — довгу та коротку. Під першим та другим рядом решіт установлено роздільні піддони з покрівельної сталі, під третім — піддон загальний. Діаметри отворів решіт зменшуються згори донизу приблизно на 2 мм. Розсійник віялки під час роботи здійснює коливання в горизонтальній площині радіусом 45 мм із частотою 200 хв

В аспіраційній камері для оброблення шеретівки  є п'ять незалежних повітряних каналів (шоста фракція — олійний пил — повітряного оброблення не зазнає), до яких надходять одержані в розсійнику фракції шеретівки.

Кожна фракція  шеретівки надходить на верхню полицю, а потім під дією своєї маси пересипається з однієї полиці на іншу. Потік повітря, пронизуючи падаючий шар шеретівки, виносить легкі частини (лушпиння), із останньої полички сходять звільнені від лушпиння ядра.

Після аспіраційної віялки одержують ядра, недоруйновані  насінини та лушпиння. Ядро надходить  на подальше перероблення. Недоруйноване насіння подають у повітроситовий сепаратор, подібний до того, який застосовують для очищення насіння. Тут в осаджувальних конусах після продування недоруйнованого насіння атмосферним повітрям збирається велике лушпиння. Недоруйноване насіння з меншим умістом лушпиння (збагачене) йде на повторне шеретування до шеретувальної машини. Відходи для повторного розподілу подають на контрольну віялку, що відрізняється від основної робочої набором сит та повітряним режимом в аспіраційній камері. Лушпиння видаляють із цеху транспортерами.

Роботу шеретувально-віяльного  цеху оцінюють за величиною лушпиння і готових ядер, тобто за процентним умістом лушпиння в ядрах та за втратами олії в лушпинні, що відходить  із виробництва як олійний пил, січка  ядер та замаслювання лушпиння під час контакту зі зруйнованими ядрами. Лушпинність ядер, призначених для одержання олії на пресових заводах, не повинна перевищувати 3, на екстракційних — 8%. Оболонки бавовняного насіння руйнують і відокремлюють від ядер на машинах іншої конструкції, але технологічна послідовність операції залишається такою самою.

Подрібнення насіння. Для вилучення олії із насіння чи з ядер потрібно зруйнувати їх клітинну структуру. Кінцевим результатом операції подрібнення є переведення олії, що міститься у клітинах насіння, у стан, необхідний для проведення наступних технологічних операцій. Необхідного ступеня подрібнення сировини досягають за допомогою механізмів, які подрібнюють, розчавлюють та розтирають насіння або ядра. Подрібнення здійснюють на вальцьових верстатах.

Одержаний після  подрібнення матеріал називають  «м'яткою», яка характеризується дуже великою питомою поверхнею. Крім руйнування клітинних оболонок, під  час подрібнення порушується  також структура жировмісної  частини клітини, значна частка жиру звільняється і адсорбується на поверхні частинок «м'ятки».

Добре подрібнена м'ятка повинна складатися з однорідних за розмірами частинок, не містити  цілих незруйнованих клітин, водночас вміст дуже дрібних (борошнистих) частинок у ній по винен бути невеликим. Для одержання м'ятки застосовують вальцьові верстати. Робочими органами верстата типу ВВ-5, який найчастіше використовують, є п'ять пар вальців, розміщених один над одним вертикально: верхні валки рифлені, інші гладкі.

Вилучення олії. Вилучення олії з м'ятки здійснюється пресуванням або екстракцією, а найчастіше — поєднанням цих двох способів.

Пресування. Олія, адсорбована у вигляді плівок на поверхні частинок подрібнених ядер, затримується значними поверхневими силами. Для ефективного відокремлення необхідно цей зв'язок послабити. Для цього використовують гідротермічне (волого-теплове) оброблення м'ятки, приготування мезги або прожарювання. Під час зволоження та подальшого теплового оброблення м'ятки послаблюється зв'язок ліпідів із неліпідною частинкою насіння, білками та вуглеводами, і жир переходить у відносно вільний стан, його в'язкість помітно знижується. Потім м'ятку нагрівають до більш високої температури, її вологість у цьому разі зменшується і одночасно відбувається часткова денатурація білків, яка змінює пластичні властивості м'ятки. Так, під дією вологи та теплоти м'ятка змінює свої фізико-хімічні властивості й перетворюється на мезгу.

У виробничих умовах процес приготування мезги складається із таких операцій: зволоження м'ятки та підігрівання її до температури 60°С (вологість м'ятки після зволоження для соняшників повинна бути не вищою 8-9%); нагрівання до 105° С та висушування м'ятки. Кінцева вологість готової мезги для соняшників становить 5-6%.

Мезга з такими характеристиками забезпечує ефективне  попереднє вичавлювання олії. Для  кінцевого вичавлювання параметри  мезги повинні бути іншими (кінцева  вологість 3-4%, температура 110-120° С). Для приготування мезги застосовують барабанні, шнекові, парові і жаровні-чани. Найпоширеніші чани- жаровні із шести або п'яти чанів. Шестичанні жаровні мають чани діаметром 2 100 мм та заввишки 435 мм, розміщені один над одним. За вертикальною віссю розташований загальний вал, на якому в кожному чані закріплено ножі-мішалки. Чани обігріваються глухою парою. Пресування як спосіб вилучення олії з насіння та плодів передує остаточному знежиренню матеріалу під дією органічного розчинника — екстрагента. Тільки у порівняно невеликих кількостях ще здійснюється чисто пресове вилучення олії.