Технологія олії та жирів

Оптимальна  концентрація міцели для рафінування  — 35-45%. Тому міцелу, що виходить із екстрактора  з більш низькою концентрацією, заздалегідь випаровують або  додають олію попереднього пресування, одержану із цього самого насіння. Температура міцели під час надходження на рафінування повинна становити 20-22°С. Міцела надходить до струменевого змішувача (турбулізатора) для змішування з розчином лугу. Одержану суміш міцели, пластівців мила, фосфоліпідів та інших речовин підігрівають до 60-70°С і обробляють знесоленою водою для кращого вилучення соапстоку з міцели у відстійниках безперервної дії. Звідси міцела надходить на перегонку розчинника в апарат екстракційного цеху. Одержану олію промивають водою (або розчином лимонної кислоти) і сушать у сушильно-деаераційному апараті.

Розчинник із соапстоку  відганяють за дві стадії під вакуумом із обробленням гострою парою  в апаратах колонного типу.

Адсорбційне рафінування (вибілювання олії). Після лужного рафінування колір олії погіршується, тому що оброблення лугом, а також часткова сорбція пігментів соапстоком знижують колір олії. Водночас такі жиророзчинні пігменти, як каротиноїди, хлорофіли значною мірою зберігаються і після нейтралізації олії. Для її вибілювання використовують активовану кислотним обробленням вибілювальну бентонітову глину, основними компонентами якої є алюмосилікати А1₂О₃ і SiO₂. До їх складу входять лужні та лужноземельні метали (3-10%).

Активовану  глину вносять в олію в кількості  до 2,0-2,5% від її маси (для бавовняної олії дозу збільшують до 4-5%). У невеликій кількості для освітлення вживають активоване вугілля (в суміші із глиною або самостійно). Одночасно з вибілюванням в олії відбуваються небажані процеси — ізомеризація жирних кислот та зниження стабільності вибіленої олії під час зберігання.

Процес вибілювання  олії полягає у створенні суспензії  олії та вибілювальної глини (для  утворення суспензії використовують 1/4 вибілюваної олії).

Основна частина  олії (3/4 загальної кількості) надходить  до апарата попереднього вибілювання, де олія, потрапляючи на дно обертального диска (п = 274 хв^-1), розсіюється і контактує з розпиленою на верхньому диску апарата суспензією. Розпилена суспензія і олія у вигляді тонкої плівки стікає до нижньої частини апарата, де інтенсивно перемішується. Апарат працює під вакуумом.

Остаточне вибілювання  здійснюють в іншому апараті, де суміш  суспензії й олії розсіюється  за допомогою розсіювана. Суміш олії та суспензії надходить на фільтрування. Обігрівання ведуть глухою парою під вакуумом із залишковим тиском 3,9 кПа. Тривалість остаточного вибілювання — 30 хв. Олію з осаду, одержаного після фільтрування, відокремлюють обробленням осаду водяною парою.

Дезодорування. Цей спосіб застосовують для вилучення речовин, що надають олії специфічного смаку та запаху: ненасичених вуглеводнів, низькомолекулярних кислот, альдегідів, кетонів, природних ефірних масел тощо. Частково ці сполуки виводяться з олії на попередніх етапах рафінування.

Дезодорування — це дистилювання зазначених сполук із олії водяною парою за високої температури та низького залишкового тиску. Перед дезодоруванням олію рафінують лугом, вибілюють, підігрівають до 60° С і подають до деаератора, де вона розсіюється у вакуумі і підігрівається у плівці на поверхні змійовиків до оптимальної температури. Після деаератора олію підігрівають до 150-160° С і подають до дезодоратора для усунення запахів.

Тривалість  перебування олії в дезодораторі — 25 хв. Залишковий тиск в дезодораторі — 50 Па, тиск водяної пари — 3-4 МПа.

Отже, в умовах глибокого вакууму, високої температури  та борботування перегрітої водяної  пари з олії вилучаються сполуки, які надають їй смаку та запаху, — відбувається дезодорування олії. Для запобігання окисненню олії в нижню секцію днзодоратора вводять 20% -й розчин цитринової кислоти. У разі зупинення дезодоратора (аварійне або для планового ремонту) всю систему заповнюють інертним газом. Дезодоровану олію охолоджують і зберігають під вакуумом в атмосфері інертного газу.

4. Гідрогенізація  жирів

Гідрогенізацією називають приєднання водню до ненасичених сполук, які містяться в залишках неорганічних кислот, що входять до складу ацилгліцеринів. Гідрування поліненасичених жирних кислот відбувається за формулою:

С_nН_2n-60₂+H₂ = С_nН_2n-40₂+H₂ = С_nН_2n-20₂+H₂ = С_nН_2n0₂.

Процес відбувається вибірково (селективно): у першу чергу  гідруються залишки жирних кислот, які містять більшу кількість  сполук з подвійними зв'язками, за однакової ненасиченості, — які містять меншу кількість атомів вуглецю.

Гідрування  жирів супроводжується процесом переетерифікації (обмін радикалів), а також призводить до зниження вмісту в саломасі (затверділі жири) вітамінів  А і Д, але практично не впливає на вміст вітаміну Е.

Із підвищенням  температури гідрування, концентрації водню, збільшенням тривалості процесу  зростає вміст у гідрованому  жирі вільних жирних кислот та продуктів  їх взаємодії з каталізатором. Відбувається зростання кислотного числа жиру. Нагромадження вільних жирних кислот є наслідком гідролітичного та термічного розкладу ацилгліцеринів під час гідрування. Подальші перетворення продуктів розпаду ацилгліцеринів та інших сполук, що містяться в жирах, призводять до накопичення різноманітних летких сполук, які надають продукту своєрідного запаху, що зникає після подальшого рафінування. Гідрування жирів здійснюється за участю каталізаторів. Основним із них є порошкоподібний нікелевий каталізатор, нанесений на мідний дріт, а також нікелевий каталізатор на кізельгурі.

Серед різноманітних  способів одержання водню найпоширеніший електролітичний. Практично електролізу  підлягають слабкі водяні розчини лугів  та кислот. Процес здійснюють в апаратах, які називають електролізерами  і які дають змогу одержати найчистіший водень. Зберігають водень у газгольдерах.

Гідруванню  підлягає тільки ретельно відрафінована  олія. Процес гідрування починається  з того, що на гідрогенізацію олія надходить  до першого автоклава триавтоклавної батареї. Сюди ж подають каталізатор, розведений добре відрафінованою олією. Водень надходить до автоклава через барботер. Автоклав являє собою циліндричний апарат, виготовлений із кислотостійкої сталі зі сферичними дном та кришкою. Усередині автоклава встановлено два змійовика для підігрівання та охолодження, турбінна мішалка з частотою обертів 60-70 хв^-1, барботер для подавання водню, установлений нижче мішалки. Після першого автоклава частково гідрогенізовану олію за допомогою газліфта передають до другого автоклава, а потім — до третього. Із третього автоклава готова гідрогенізована олія-саломас надходить до саломасозбірників (відстійників). Саломас із відстійників надходить на фільтрування, а каталізатор — на регенерацію або повторне використання.

Для виробництва  харчового саломасу використовують свіжий водень (із газгольдерів), а для виробництва технічного — суміш свіжого та очищеного відпрацьованого (циркуляційного) водню. Температура олії під час гідрування для виробництва харчового саломасу — 210-230°С, технічного — 240-250°С. Кількість каталізатора, що додають до олії, становить від 0,5 до 2,0 кг нікелю на 1 т олії. Тиск водню в автоклавах — 50-70 кПа.

Приблизно один раз на годину з автоклавів беруть проби саломасу для визначення його температури плавлення, яка за нормального  перебігу процесу повинна становити (°С): під час гідрування соняшникової олії в першому автоклаві 22-24, у другому — 26-29, у третьому — 31-33 (для виробництва харчового саломасу). У процесі виробництва технічного саломасу температура його плавлення в автоклавах вища і становить від 22-36 до 45-48⁰С.

5. Технологія  маргарину

Маргарин являє собою фізико-хімічну систему, один із основних компонентів якої — вода (дисперсна фаза) — розподіляється в іншому — маслі (дисперсійне середовище) як найдрібніші часточки, утворюючи емульсію типу «вода в маслі».

За складом, властивостями та поживністю маргарин — це нисокоякісний 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 оброблення, зберігання та споживання зумовлена наявністю емульгаторів — речовин із поверхнево-активними властивостями, що стабілізують емульсію «вода в маслі».

Маргарин вживають у хлібопекарській та кондитерській промисловостях, кулінарії, у виробництві харчоконцентратів, а також для безпосереднього вживання в їжу.

До складу жирової  основи, наприклад, молочного маргарину, крім рослинного саломасу, входять  тверді за кімнатної температури  кокосова та пальмоядрова олії, китовий саломас та рідка рослинна олія. Жирова основа маргарину повинна мати температуру плавлення 27-33° С, твердість — 3-13 кПа і містити 13-22% твердих гліцеридів за 20° С.

Крім маргарину, промисловість випускає жири кондитерські: для шоколадних виробів, цукерок, ванільних та прохолодних начинок; жири кулінарні: гідрожир кулінарний, комбіжир рослинний, комбіжир тваринний, комбіжир свинячий та маргогуселін; жири для харчоконцентратів: гідрожир легкоплавкий з підвищеною твердістю; жир порошкоподібний; жир для булочних виробів (хлібопекарський жир із фосфоліпідами), замінник какао-масла тощо.

Сировину для  виробництва маргарину поділяють  на жирову та нежирову. Жири й олії, які використовують для виробництва  маргарину, не повинні мати смаку та запаху, повинні мати світле забарвлення та низьку кислотність. У виробництві маргарину широко використовують соняшникову та бавовняну олію, а також соєву, кокосову, арахісову та деякі інші олії. Тваринні жири (воловий, баранячий, кісткове сало) входять до складу кулінарних жирів. Гідровані жири — головний компонент у рецептурі жирової основи маргарину (до 85%). Вони повинні мати білий колір, чистий смак та низьке кислотне число.

Нежирова сировина призначена для поліпшення смаку  та запаху маргарину і його біологічної цінності. Основним компонентом нежирової частини маргарину є коров'яче молоко, яке надає маргарину смаку та запаху. Використовують молоко незбиране без зайвого присмаку та запаху, з вмістом сухого залишку не менше 3%, а також сухе незбиране молоко. Кухонну сіль додають для поліпшення смаку та як консервувальний засіб.

Цукор-пісок  поліпшує смак і сприяє утворенню  золотавої плівки на підсмажуваних  продуктах.

Для надання  маргарину світло-жовтого кольору, як у вершкового масла, до нього додають жиророзчинні харчові природні барвники (синтетичні барвники не допускаються). Для цього використовують масляний розчин каротину, а також барвники, що одержують із томатів, насіння амаранту та із шипшини. Витрати барвника — 1,6 кг на 100 кг маргарину.

Для підвищення біологічної цінності маргарин збагачують жиророзчинними вітамінами А і Д. Як ароматизатор використовують сполуки, які у своєму складі мають діацетил. Нарешті, для підвищення стійкості  під час зберігання та для зменшення  окисних процесів до маргарину додають консерванти: аскорбінову, цитринову та бензойну кислоти.

Уся використовувана  сировина повинна відповідати вимогам  державних стандартів.

Молоко пастеризують за температури 80-85°С. Після пастеризації одну частину молока заливають у  місткості (танки), звідки його беруть для виробництва маргарину, а іншу частину молока заквашують, для чого його заливають у спеціальні ванни. Тут молоко витримують у гарячому стані, а потім охолоджують до температури заквашування (24-28°С). До ванни вносять 2-5% технічної закваски — культуру молочнокислих бактерій. У результаті їх життєдіяльності утворюється молочна кислота, внаслідок накопичення якої молоко зсідається. Нарівні з молочною кислотою під час заквашування молока утворюється невелика кількість летких продуктів бродіння, зокрема діацетилу, які надають молоку, а потім і маргарину, специфічного молочнокислого запаху.

Культури молочнокислих  бактерій надходять на заводи як суха або рідка закваска чи на твердій  основі. Із цих заквасок на заводі поетапним  пересіванням бактерій готують технічну закваску для заквашування молока. Процес заквашування триває 9-12 год. Після утворення так званого згустку, який визначається наявністю на поверхні молока сліду, що запливає під час відбирання проби шпателем, молоко охолоджують і витримують для дозрівання 1-2 год, не перемішуючи. Після визрівання молоко охолоджують, перемішуючи.

Ванни для заквашування виготовляють місткістю 800-2 000 л із нержавіючої  сталі. У них є мішалки маятникового типу. Молоко заквашують також у  місткостях інших типів: циліндричних і вертикальних, у яких теж є мішалки.

Для забезпечення стійкості маргарину, запобігання  його розшаровуванню на початкові компоненти (вода та жирова частими) за досить інтенсивного теплового та механічного впливу до нього додають харчові емульгатори — органічні сполуки класу складних ефірів, молекули яких складаються з полярної (гідрофільної) та неполярної (ліпофільної або гідрофобної) частин. Адсорбуючись на межі розподілу фаз «масло — вода», вони утворюють містки, що сполучають ці дві речовини, які нездатні взаємно розчинятись або перемішуватися в однорідну суміш.

У маргариновій промисловості як емульгатори застосовують фосфоліпіди (фосфатиди). Основою емульгаторів є моногліцериди, фосфоліпіди у  певному співвідношенні.

Технологічний процес одержання маргарину методом переохолодження складається із таких операцій: зберігання та темперування дезодорованих жирів; підготовка молока; підготовка ноди, солі, цукру, емульгатора, барвника та вітамінів; підготовка емульсії маргарину спочатку у змішувачі турбінного, гвинтового, пропелерного або звичайного типу, що являє собою місткість із лопатевими мішалками, в якій утворюється груба емульсія, яка потім надходить до гомогенізатора, де обробляється залежно від рецептурного набору під тиском до 0,125 МПа і виходить як тонкодисперсна емульсія; охолодження (переохолодження) емульсії в охолоднику та кристалізаторі, порожнистій трубі діаметром 100-150 мм.