Технологія виробництва рослинної олії

Сировина для виробництва олії. Всі культури, що є сировиною для виробництва олії, можна розділити на дві групи: рослини, що вирощують для одержання рослинної олії, і рослини, що служать для одержання інших продуктів, а вже потім для виробництва олії. До першої групи належать соняшник, кліщовина, рапс. Другу групу складають: бавовник, льон, коноплі, соя, арахіс, гірчиця, кліщовина.

Основну кількість рослинних олій одержують із насіння соняшнику, бавовнику, льону, сої, кліщовини. Залежно від вмісту жиру в ядрі всі олійні культури розділяються на 3 групи: малоолійні – зі вмістом жиру 15-35 % (соя); середньоолійні – 33-55 % (бавовник); багатоолійні – 55 % і вище (соняшник, арахіс, льон).

Зберігання олійного насіння. До переробки насіння олійних культур зберігають на підприємствах, створюючи найсприятливіші умови для підтримки їх високої якості та запобігання псування.

Для кращого зберігання якості насіння при тривалому збереженні створюють умови, за яких інтенсивність біохімічних процесів, у тому числі дихання, мінімальна. Основними чинниками, що впливають на інтенсивність дихання, є вологість і температура, а також наявність доступу повітря до насіння, що зберігається.

Для забезпечення гарної якості олійного насіння застосовують такі режими його збереження: 1) при вологості на 2-3 % нижче критичної; 2) в охолодженому стані; 3) без доступу повітря. Можна сполучити декілька режимів (наприклад, збереження сухого насіння при низьких температурах і т. ін.).

Створення оптимальних режимів збереження дозволяє різко уповільнити або цілком припинити всі біохімічні процеси в насінній масі. Підтримка необхідних режимів збереження дає можливість уникнути втрат і максимально зберегти якість олії.

Підготовка олійного насіння до вилучення олії полягає в очищенні його від усіх видів домішок і сушінні.

Засоби і методи очищення, а також принципи роботи відповідного устаткування засновані на відмінності домішок від олійного насіння за розмірами, формою, аеродинамічними і магнітними властивостями.

У промисловості для очищення олійного насіння від домішок в основному використовують високоефективні комбіновані машини. Найбільш поширені повітряно-ситові сепаратори, в яких насіння для відділення домішок просівають через сито з підібраними розмірами отворів, а на вході й виході із сепаратора насіння провівають повітрям, що відносить легкі домішки. На виході із сепаратора встановлений постійний магніт, що уловлює ферродомішки. Для створення однакових умов при збереженні й переробці олійного насіння здійснюють його поділ за розмірами на дві фракції: дрібну і велику. Дрібну фракцію, що містить незріле, щупле насіння, відразу відправляють на переробку.

У процесі технологічної переробки насіння велике значення має співвідношення вологості оболонок і ядра. Для ефективної руйнації оболонки насіння із найменшим ушкодженням ядра вологість оболонки має бути менше вологості ядра.

Кондиціонування олійного насіння. Кондиціонування (зниження вологості) насіння досягається шляхом висушування. Для цього використовується теплова обробка сумішшю димових газів і повітря. Сушіння відбувається в сушарках різних конструкцій за умов суворого дотримання режиму. Висушене насіння має бути охолоджене до температури, що перевищує температуру зовнішнього повітря не більш, ніж на 5°С.

Відділення оболонки від ядра олійного насіння покращує якість одержуваної олії, при цьому збільшується продуктивність технологічного устаткування, знижуються втрати олії, підвищується харчова, кормова цінність макухи і шроту.

Для шеретування олійного насіння застосовують різноманітні засоби залежно від властивостей оболонок і ядер. Так, шеретування насіння соняшнику засновано на ударній дії, що розколює зовнішню оболонку. Для цього використовують батіжні шеретівки з багатократним ударом, а також відцентрові шеретівки з багатократним ударом.

Для поділу шерету на фракції і відділення оболонки від ядра використовується сепарування.

Очищене ядро, призначене для пресового засобу вилучення олії, має містити не більш 3 % оболонки, для екстракційного засобу – не більше 8 %. Олійність відділеної оболонки не має бути більш ніж на 0,5 % вище ботанічної.

Здрібнювання насіння. Олія міститься в клітинах насіння або ядер, тому для її вилучення необхідно зруйнувати клітинну структуру олійного матеріалу. В результаті здрібнювання утвориться олійний матеріал нової структури – м’ятка. Вона має розвинену поверхню, містить переважно зруйновані клітини, олія з яких визволяється й утримується на поверхні часток м’ятки. Частина олії залишається усередині незруйнованих клітин. Добре здрібнена м’ятка не має містити рослинних клітин.

Вилучення олії з рослинної сировини здійснюється двома способами: пресуванням і екстракцією. Пресування являє собою механічне видавлювання олії на шнекових пресах. Пресування може бути одноразове і дворазове – із попереднім і остаточним видавленням олії.

Метод екстракції заснований на розчиненні олії в легколетючих органічних розчинниках; використовується для прямої екстракції і для екстракції з одноразовим попереднім видавлюванням олії на шнекових пресах.

Пресовий спосіб вилучення олії. При переробці багатоолійного насіння застосовується дворазове пресування. Цей процес (рис. 12.5) складається з попереднього знімання основної кількості олії на шнекових пресах і остаточного вилучення олії на пресах високого тиску. Попередньому вилученню олії передує стадія вологотеплової обробки м’ятки. Ця стадія гідротермічної обробки сприяє ослабленню зв’язку олії з частками м’ятки, що полегшує відділення олії при пресуванні. Оброблена м’ятка називається мезгою і має іншу структуру.

Вологотеплова обробка полягає в смаженні м’ятки і здійснюється у два етапи. На першому етапі вологість м’ятки і насіння соняшнику доводять до 7-9 % і температуру – до 60°С. При цьому відбувається поглинання води частками м’ятки, що викликаєїхнє набрякання і збільшення пластичності. Зв’язок олії з набухлими частками м’ятки слабшає, олія витісняється на поверхню м’ятки, її в’язкість помітно знижується. На другому етапі м’ятку висушують при температурі 105°С і доводять вологість мезги з насіння соняшнику до 5-6 %. На цій стадії відбувається денатурація білкових речовин, знижуються пластичні властивості мезги. Вона набуває більш жорсткої структури, що забезпечує оптимальне видавлювання олії.

Для попереднього видавлювання олії застосовують шнекові преси, які називають форпресами. Робочими органами шнекового пресу є роз’ємний східчастий циліндр і розташований усередині нього шнековий вал. Поверхня циліндра складається зі сталевих пластин і має подовжні щілини для стоку олії, в які не проходять частинки мезги.

Остаточне вилучення олії пресовим способом здійснюють із мезги, одержуваної із форпресової макухи, яку для цього подрібнюють і піддають вологотепловій обробці.

Вологотеплову обробку макухи проводять у більш жорсткому режимі, щоб одержати мезгу з гарними пластичними властивостями, що забезпечує ефективне відділення олії при остаточному пресуванні. Здрібнену макуху воложать до 8-9 %, потім пропарюють до температури 115-120°С і вологості 2,5-3,2 %. Мезгу з насіння бавовнику висушують до вологості 3-4% при температурі 110-115°С.

Мезга з форпресової макухи подається на шнекові преси дляостаточного вилучення олії.

Преси глибокого знімання олії (експелери) характеризуються меншою продуктивністю, ніж форпреси, але ступінь стиску олійного матеріалу в них значно вище. Одержувана експелерна макуха має містити не більше 6 % олії. Олія, що залишилася в макусі, міститься в незруйнованих клітинах олійного матеріалу, а також утримується на поверхні часток макухи.

Рис. 8.5. Схема вилучення рослинної олії пресуванням

Відразу після одержання олії проводять її первинне очищення, видаляючи механічні домішки, що потрапили в олію при пресуванні. Механічні домішки являють собою дрібні частки олійного матеріалу, шматки мезги, що знаходяться в олії в зваженому стані. Збереження олії, що містить тверді домішки, неминуче призведе до погіршення її якості в результаті інтенсивних хімічних і біохімічних процесів. Тому первинне очищення є обов’язковою технологічною стадією одержання рослинних олій пресовим способом.

Для видалення механічних домішок використовують способи відстоювання, центрифугування і фільтрації. Відстоювання здійснюють у гущепастках: при цьому з олії видаляють значні суспензії. Фільтрування широко застосовують для видалення тонкодисперсних часток, для цього використовують фільтрпреси. Для фільтрації також використовують тканини: бельтинг, міткаль, лавсан, капрон і т. ін. Центрифугування для відділення великих і дрібних зважених часток виконують на сепараторах і центрифугах.

Екстракційний спосіб вилучення олії. Цей спосіб – найекономічніший, бо забезпечує максимальне знежирення олійної сировини, дозволяє одержати високу якість олії і знежиреного залишку – шроту.

При переробці малоолійної сировини (насіння сої та інших рослин) застосовують пряму екстракцію олії (рис. 8.6).

Для знежирювання більшості багатоолійного насіння олію попередньо виділяють пресуванням, а потім відправляють на наступне остаточне вилучення її шляхом екстракції (рис. 8.7). Так переробляють насіння соняшнику, бавовника, льону, арахісу та ін.

Рис. 8.6. Схема вилучення рослинної олії прямою екстракцією

Рис. 8.7. Схема вилучення рослинної олії екстракцією з

попереднім видавлюванням олії на шнекових пресах

В промисловості для екстракції рослинних олій застосовують бензини різноманітних марок. Вони мають температуру кипіння від 63 до 95°C. Бензини, що містять ароматні вуглеводні, добре розчиняють не тільки олію, але й жироподібні речовини (фосфоліпіди, пігменти, воски), що погіршують якість олії. Крім того, застосування бензину з інтервалом температур кипіння 70-95°С спричиняє необхідність підтримувати високу температуру при видаленні розчинника з місцели і шроту, що дещо знижує якість одержуваної олії і шроту.

Підготовка олійної сировини для екстракції. Олійна сировина, що надходить на екстракцію, повинна мати визначену структуру, що дає можливість вилучити найбільшу кількість олії.

Режими обробки сировини перед екстракцією залежать від застосовуваної схеми вилучення олії (пряма екстракція або екстракція з попереднім видавленням олії на форпресах), а також від виду сировини.

Відомі різноманітні безупинні способи екстракції, в основі яких лежить метод послідовного знежирювання. При цьому використовується принцип протиплину, коли розчинник рухається назустріч олійному матеріалу.

Застосовують два способи екстракції: спосіб занурення олійного матеріалу в розчинник, що протиплинно рухається, і засіб багатоступінчастого протиплинного зрошення олійного матеріалу, що рухається, розчинником або місцелою. Застосовується і змішаний спосіб екстракції, у якому на різних стадіях використовується і спосіб занурення, і спосіб багатоступінчастого зрошення.

Останній спосіб застосовується у стрічкових екстракторах. На стрічку горизонтального транспортера подається олійний матеріал у формі пелюстка або крупки. Висота прошарку матеріалу на стрічці екстрактора регулюється від 0,8 до 1,4 м. Стрічка транспортера складена зі сталевих перфорованих пластин, затягнутих спеціальною металевою сіткою.

При русі стрічки екстрактора олійний матеріал, що знаходиться на ній, змочується спочатку концентрованою місцелою, а потім проходить вісім ступенів зрошення місцелою спадаючої концентрації. Після зрошення місцела накопичується у збірнику під відповідним ступенем екстракції, звідки насосом подається на зрошення екстрагованого матеріалу в тому ж ступені. Останнім етапом екстракції є остаточне знежирювання олійного матеріалу шляхом його зрошення чистим розчинником.

Очищення місцели. В процесі екстракції олії з олійної сировини одержують місцелу і знежирений залишок (шрот). Для виділення олії розчинник випарюють із місцели. Зі шроту також відганяється розчинник. Отримані пари розчинника конденсують і проводять їхню рекуперацію для переведення в рідкий стан.

Дистиляція місцели. Поділ місцели на олію і розчинник здійснюють шляхом відгону легколетючого розчинника від нелетючої олії. При дистиляції необхідно досягти швидкого і повного видалення розчинника з олії за наявності можливих найнижчих тем­ператур.

Обробку місцели проводять гострою перегрітою водяною парою, що дозволяє найбільш повно видалити розчинник і водночас дезодорувати олію. Тривалість остаточної дистиляції – 4-5 хвилин, температура після дистиляції – 105-110°С.

Розчинник, видалений із місцели і шроту при випарюванні та при обробці перегрітою парою, вилучається із суміші парів розчинника й води з повітрям і повторно використовується для екстрак­ції олії.

Рафінація рослинних олій. Рослинні олії, отримані пресовим або екстракційним способами, містять велику кількість домішок і без попереднього очищення не можуть уживатися в їжу і для подальшого застосування. Склад домішок залежить від виду сировини, способу одержання олії та інших чинників. У першу чергу це механічні домішки, що являють собою частки олійного матеріалу. Крім того, олії містять розчинені в них фосфоліпіди, воски, вільні масні кислоти, пігменти й ароматні речовини, що погіршують якість готової рослинної олії, її стійкість при збереженні.

Для очищення олій від різноманітних домішок використовується рафінація (рис. 8.8). Методи рафінації поділяють на фізичні, хімічні й фізико-хімічні.

Рис. 8.8. Схема повної рафінації рослинних олій

Відповідно до чинних стандартів рослинні олії виробляються нерафіновані, гідратовані, рафіновані недезодоровані і рафіновані дезодоровані. Нерафіновані рослинні олії, очищені від механічних домішок, прозорі, у них допускається наявність осаду. Гідротовані олії звільнені від фосфоліпідів, вони прозорі, без осаду. Рафіновані недезодоровані олії піддаються гідротації, нейтралізації і відбілюванню. Вони прозорі, без осаду, не мають смаку і запаху.

Олія соняшникова випускається рафінована, дезодорована і недозодорована; гідротована вищого, 1 і 2 гатунку; нерафінована вищого, 1 і 2 гатунку. Для харчових цілей використовується нерафінована соняшникова олія вищого і першого гатунку, отримана пресовим методом, а також гідротована і рафінована. Харчова олія, отримана екстракційним способом, випускається тільки рафінованою дезодорованою.

Рослинні олії входять до складу хлібопекарських, кондитерських, кулінарних жирів, що використовуються у громадському харчуванні й для домашнього приготування їжі.