Змістовий модуль 8. Система технологій в харчовій промисловості

8.1. Технологія виробництва цукру

Цукор – харчовий продукт, одержуваний головним чином із цукрового буряка і цукрової тростини. Випускається у виді цукру-піску і цукру-рафінаду. Калорійність 100 г цукру становить біля 400 ккал. Найважливішим показником якості цукру є його кольоровість, що в одиницях Штаммера не має перевищувати 1.0.

Незалежно від сировини відчуття солодкості цукру визначається винятково розміром поверхні кристалів, тобто швидкістю танення в роті. Великі кристали, що тануть повільно, здаються недостатньо солодкими, тоді як дрібні й особливо цукрова пудра мають нудно-солодкий смак.

Цукровий буряк – дворічна рослина із сімейства маревих. У перший рік її розвитку з висіяного насіння утворюються соковиті, багаті на цукор коренеплоди із широко розвиненим хвостовиком, бічними корінцями й потужною прикореневою розеткою листя – бадиллям, але без квіток і насінин. Саме ці корені після обрізання бадилля (разом із верхньою частиною кореневої голівки) й видалення хвостовика і частини корінців і служать сировиною для цукробурякового виробництва. Середня врожайність коренеплодів 25...40 т/га, на поливних землях України – понад 60 т/га.

Вміст цукру в буряку 16...18 % від маси кореня, іноді за сприятливих умов – 20 %. Тривалість вегетаційного періоду коливається від 150 до 180 діб. Сума середньодобових температур за період вегетації – 2400...2800°С, потрібне достатнє зволоження.

Утворення цукру в буряку відбувається шляхом початкового синтезу під дією сонячного світла найпростіших вуглеводів (глюкози і фруктози) із вуглекислого газу і води в листях рослин, що містять хлорофіл.

Масове викопування коренеплодів проводять із другої половини вересня. Доставлений транспортними засобами буряк до переробки зберігається в кагатах (буртах). Для попередження гнилісних процесів буряк у кагатах обприскується вапняним молоком, а в жарку погоду зрошується водою.

Коренеплоди в кагатах продовжують жити, споживаючи з повітря кисень і виділяючи вуглекислий газ, а також пару води.

Тростинний цукор-сирець, вироблюваний в Індії, Бразилії і на Кубі, є продуктом переробки соку, що віджимається зі стеблин цукрової тростини. Вміст сахарози в соку – 97...98 %, а в стеблах тростини – 12...15 %, урожай 40...60 т/га.

Віджатий тростиний сік піддається хімічному очищенню невеличкою кількістю вапна, фосфорної кислоти й сірчистого газу і у відфільтрованому виді надходить на випарювальну установку. Після згущення сироп із випарки уварюють до виділення кристалів цукру, які відокремлюють на центрифугах у виді цукру-сирцю.

Заводи, на яких виробляється цукор, являють собою великі, оснащені високопродуктивною технікою виробництва. Потужність окремих цукробурякових заводів з переробки буряку досягає 6...9 тис. т на добу, а в середньому – 2,5 тис. т у добу. Цукробурякове виробництво є масовим, поточним. У ньому в єдиному виробничому потоці здійснюються основні технологічні процеси і проміжні операції з переробки буряку з одержанням одного виду масової товарної продукції – білого цукру-піску. Побічними видами товарної продукції є жом і патока-меляса.

Щоб запобігти розкладанню сахарози, усі технологічні процеси виконуються при температурі, що не перевищує 90...100°С (тільки в перших корпусах випарки до 120...125°С), і в лужному середовищі (за винятком слабокислої реакції дифузійного соку).

Тривалість виробничого циклу від надходження буряка до одержання білого цукру-сирцю не більше 12...16 годин, а з урахуванням переробки всіх паток і жовтих цукрів у продуктовому відділенні – 36...42 години.

Найважливішими стадіями технології виробництва цукру з буряка є такі: приймання, збереження і подання буряка на завод; очищення коренів буряка від землі і сторонніх домішок; здрібнювання (нарізання) буряка в стружку й одержання з неї соку дифузійним способом; очищення соку; випарювання води із соку з одержанням сиропу; уварювання сиропу в кристалічну масу – утфель I і наступний поділ цієї маси шляхом центрифугування на білий кристалічний цукор і патоку; уварювання патоки в утфель II, додаткова його кристалізація і центрифугування з одержанням жовтого цукру і кінцевої патоки-меляси – відходу виробництва при роботі за схемою з двома утфелями.

Якщо роботи виконуються за схемою з трьома утфелями, то патока від утфеля II не є кінцевою. Вона ще раз уварюється на утфель III, із якого після кристалізації і центрифугування утворюється ще один жовтий цукор і вже як відхід виробництва – меляса.

Очищення (рафінація) останнього жовтого цукру, розчинення жовтих цукрів в соці (клерування) із поверненням одержуваного при цьому розчину – клеровки з очищення сиропу.

Крім цих технологічних операцій здійснюються допоміжні процеси: одержання необхідних для очищення соку вапна і сатураційного (вуглекислого) газу шляхом спалювання сірки сульфітаційного (сірчистого) газу для очищення соку і сиропу.

На деяких заводах виконуються додаткові технологічні операції, що є ніби продовженням основних процесів виробництва – сушіння бурячного жому і виробництво на його основі комбікормів (збагачення жому добавками), одержання з меляси мікробіологічним шляхом лимонної кислоти.

Всі технологічні операції здійснюються в трьох основних відділеннях заводу: бурякопереробному, що включає подання буряка на завод; сокоочисному, в якому відбувається випарювання й одержання вапна, сатураційного і сульфітаційного газів; продуктовому – варочно-кристалізаційному і пробілочному.

Очищення дифузійного соку. Крім цукру, у дифузійному соці містяться (приблизно 2 %) й інші речовини, називані нецукрами (солі фосфорної й інших кислот, білки), а також дрібні зважені частки, що надають соку темний колір.

Очищення дифузійного соку від зважених часток і значної частини нецукрів здійснюють за допомогою вапна, а для наступного видалення із соку вапна застосовують вуглекислоту. Вапно і вуглекислий газ одержують на цукрових заводах випалом вапняку (СаСО₃ = Са + СО₂); його витрата складає 5-6 % від ваги буряка, що переробляється.

Обробляють дифузійний сок вапном (у виді вапняного молока) у циліндричних казанах із мішалками-дефекаторами. Під дією вапна нецукри коагулюють і осаджуються або розкладаються, створюючи кальцієві солі, що залишаються в розчині.

Оброблений вапном (дефекований) сік надходить у сатуратор, де його обробляють вуглекислим газом. Під дією вуглекислого газу вапно перетворюється на вуглекислий кальцій СаСО₃, який, випадаючи в осад, захоплює із собою і нецукри.

Оброблений вуглекислим газом (сатурований) сік фільтрують на механічних фільтрах. При цьому від соку відокремлюється фільтр-пресовий бруд, що містить вуглекислий кальцій, нецукри і незначну кількість цукру (до 1 % від ваги бруду).

Очищений дифузійний сік зберігає темний колір, який усувається наступною обробкою соку сірчистим газом (його одержують спалюванням сірки). Процес обробки соку сірчистим газом називають сульфітацією.

Випарювання соку, уварювання сиропу й одержання цукру. Очищений сік надходить на випарну установку, де з нього видаляють велику частину води. Сік набуває концентрації сиропу (65 % сухих речовин, у тому числі 60 % цукру і 5 % нецукрів, що залишаються в дифузійному соці після його очищення).

Отриманий сироп знову відбілюють сірчистим газом і фільтрують, після чого уварюють у вакуум-апаратах. Уварювання сиропу продовжується 2,5-3 години при температурі біля 75°С (у вакуумі). У процесі уварювання відбувається кристалізація цукру. При цьому утворюється продукт, що містить 55-60 % кристалів цукру і називаний утфелем першої кристалізації. Концентрація сухих речовин в утфелі досягає 92,5 % (із них приблизно 85 % цукру).

З вакуум-апаратів утфель спускають у мішалку, а потім направляють у центрифуги, де проводиться відділення маткового розчину від кристалів цукру. Відділений матковий розчин називають зеленою патокою. В ній ще міститься значна кількість цукру, а також нецукри.

Після видалення зеленої патоки цукор, що залишився в центрифузі, промивають водою і пропарюють. У результаті цукор стає білим. При промиванні кристалів цукру в центрифузі утворюється рідина, що містить розчинений цукор – білу патоку. Її повертають у вакуум-апарати для додаткового уварювання на утфель першої кристалізації, що дає білий цукор.

Цукор же з центрифуг переправляють у сушильний барабан. Висушений цукор є вже цілком готовим продуктом – цукровим піском, що містить до 99,75 % чистого цукру (вже як сухої речовини).

Зелену патоку теж направляють у вакуум-апарати для уварювання на утфель другої кристалізації. При цьому одержують жовтий цукор, який головним чином використовується у кондитерській промисловості. Спеціальною обробкою жовтий цукор можна перетворити й у звичайний, білий.

Після виділення з утфеля другої кристалізації жовтого цукру одержують кормову патоку, або мелясу, щоє відходом виробництва. Вихід кормової патоки складає біля 5% від ваги переробленого буряку.

З урахуванням втрат цукру в процесі виробництва (більше за все його губиться в кормовій патоці – 9-14 % цукру, що міститься в буряку) вихід його з буряку практично складає 12-13 %. При цьому витрата буряку на 1 т цукру перевищує 7-8 т.

У процесі цукроваріння витрачається багато пари і гарячої води, зазвичай одержуваних у заводській котельній. Загальна витрата умовного палива на цукробурякових заводах (включаючи і витрату на випал вапняку) складає 11-12 % від ваги перероблюваного буряку.

Цукробурякове виробництво характеризується великими витратами води на технологічні процеси. Вони у 20 разів перевищують вагу буряка. З урахуванням використання оборотної води витрати свіжої води також дуже значні й досягають 8 т на 1 т буряків.

Використання відходів. Найціннішим відходом цукробурякового виробництва є кормова патока, щомайже наполовину складається з цукру, а також містить інші живильні речовини. Внаслідок цього патоку використовують як концентровані корми для худоби (безпосереднім згодовуванням або в складі комбікормів). Крім того, кормову патоку переробляють на спирт, дріжджі, лимонну й молочну кислоту та інші продукти.

Особливою переробкою з кормової патоки можна вилучити цукор, що міститься в ній, і тим самим підвищити його загальний вихід із буряку, знизивши цим його собівартість. З цією метою на деяких цукрових заводах побудовані цехи, в яких здійснюють знецукрення кормової патоки.

Іншим відходом є жом – позбавлена цукру бурякова стружка. Жом, що вивантажується з дифузорів, за допомогою води транспортують у сховища (жомові ями). Жом живильний, тому його охоче поїдають тварини. Відтак він використовується у тваринництві для відгодівлі худоби. Деякіх цукрові заводи утримують свої скотовідгодовувальні пункти.

Свіжий жом містить до 94 % води. Для підвищення транспортабельності, а також кормової цінності жому його частково збезводнюють і тим самим підвищують вміст у ньому сухих речовин до 15-18 %. Для тривалого збереження жом висушують до вологості 10-12 %, застосовуючи для сушіння паливні гази.

Сезонність роботи цукробурякових заводів. Цукробурякові заводи відзначаються різко вираженою сезонністю роботи. Цукровий буряк дозріває зазвичай у другій декаді вересня. У цей час починають викопування і вивезення його на заводи для переробки. На заводах створюють запас буряка, складаючи його в бурти. Потім ці запаси переробляють. При тривалому збереженні буряків їхня цукристість значно знижується. Тому на заводах намагаються переробити річний запас сировини в мінімальний термін – 3-4 місяці. Подовження терміну збереження буряка зменшує вихід цукру з одиниці сировини і знижує рентабельність цукробурякового заводу.

Виробництво цукру-рафінаду. Біля 20...25 % виробленого цукру-піску піддається рафінуванню з метою одержання більш чистого харчового продукту у твердому (грудковий рафінад) або розсипчастому кристалічному (рафінадний цукор-пісок) виді.

Для промислової переробки (на рафінування) допускається цукор-пісок із вологістю не більше 0,15 %, вмістом цукрів не менше 99,75 % і кольоровості до 1,8 одиниць Штаммера.

Сутність процесу рафінування цукру полягає в тому, що цукор-пісок розчиняють, отриманий сироп очищають і уварюють на кристал.

Після виливання рафінадного утфеля у форми і його охолодження одержують цукор високої твердості – виливний цукор. Крупні шматки виливного цукру розбивають на дрібніші або розпилюють на шматочки прямокутної форми.

Застосовують й інший спосіб виробництва грудкового цукру – пресування отриманого з рафінадного утфеля зволоженого цукру-піску у формах. Так одержують пресований цукор, щомає меншу твердість, ніж виливний.

Рідкий рафінад використовується в хлібопекарській промисловості і виробництві морозива.

Колір рафінаду має бути чисто білим, без плям, допускається блакитнуватий відтінок, одержуваний шляхом додавання ультра­марину.

Вихід готового цукру-рафінаду складає біля 98,5 % від маси узятого у виробництво цукру-піску. Сахарорафінадні заводи в Одесі, Сумах і Черкасах працюють цілий рік.

На Україні основне виробництво цукру зосереджене у Вінницькій, Хмельницькій, Київській, Черкаській областях. У кожній – по 30-40 цукрових заводів, більшість із них випускають цукор сезонно. Вихід білого цукру відносно маси цукру, що міститься в буряку, називається коефіцієнтом заводу. По цукровій промисловості він складає 78-80 %.

У середньому по промисловості річний вихід цукру складає 12...13 % до маси буряку, отже на 1 частину виробленого цукру витрачається 7...8 частин буряку.

Трудомісткість переробки цукрового буряку – 15...16 людино-днів на 100 т буряку.

Загальна витрата нормальної пари (із середнім тепловмістом 2700 кДж/кг) по заводу складає 50...60 % до маси буряку.

Загальний обіг води – 1800...2000 % до маси переробленого буряку, він може бути скорочений до 150...300 %.

 

8.2. Технологія виробництва кефіру

 

Батьківщиною кефіру є Північний Кавказ, де він вважається напоєм бадьорості та здоров’я – “дарунком небес”. Його рекомендують уживати для відновлення сил при недокрів’ї, а також при деяких хворобах шлунково-кишкового тракту.

Кефір утворюється завдяки сквашуванню молока так званими кефірними грибками. Ці грибки являють собою конгломерат різноманітних мікроорганізмів, у тому числі й дріжджів. Мікро-біологічна природа цих грибків остаточно не з’ясована. Виробництво кефіру в молочній промисловості здійснюється двома способами: резервуарним і термостатним. При першому способі сквашування пастеризованого молока й утворення згустку відбувається у великих резервуарах, при другому – сквашування молока й утворення згустку відбувається безпосередньо в пляшках, розміщених у спеціальних термостатах.

Молочна промисловість випускає декілька видів кефіру: жирний (6 і 3,2 % жиру), нежирний (10 %); кефір талліннський жирний (1 % жиру, 4,3-4,5 % білка) і нежирний.

Збільшення кількості білка досягається додаванням сухого знежиреного молока. Кефір виробляють із суцільного коров’ячого молока (щільність не нижче 1,028 г/см³), із знежиреного молока (не нижче другого гатунку, кислотністю 19ºТ (Тельнера) із використанням вершків (вміст жиру не більш 30 % і кислотність плазми не вище 24ºТ), молока, відновленого із сухого (або суцільного вищого гатунку, знежиреного).

Термостатний спосіб виробництва кефіру наведений на рис. 8.1. Вихідне молоко нормалізують за вмістом жиру в резервуарі 1 і направляють на теплову і механічну обробку.

Нормалізація молока – зниження або підвищення вмісту жиру або сухих знежирених речовин молока при виробітку молока або молочних продуктів.

 

Основою розрахунку нормалізації є рівняння матеріального балансу за вмістом жиру:

 

М_г.пЖ_г.п = М_сЖ_с – М_вЖ_в,

 

де М_г.п, М_с і М_в – відповідно кількість готового продукту, сировини і відходів, кг; Ж_т.п, Ж_с і Ж_в – відповідно вміст жиру в готовому продукті, сировині й відходах, %.

Підігріте до 40-50°С у секції регенерації пластинчастої пастеризаційної установки 5 молоко очищають від можливих механічних домішок на сепараторах-молокоочисниках 4. Потім його пастеризують і спрямовують у гомогенізатор 7.

Ефективність пастеризації щодо знищення туберкульозної палички як найбільш термостійкої залежить від температури нагрівання і тривалості її дії. При температурі 85-87°С витримка складає 5-10 хви­лин, а при 90-92°С нормалізоване молоко витримується 2-3 хвилини. При такому режимі теплової обробки молока гине патогенна мікрофлора й водночас відбуваються фізико-хімічні зміни вершків і молока, що істотно впливає на консистенцію готового продукту.

Гомогенізація молока – процес його інтенсивної механічної обробки з метою подрібнення жирових кульок (5-10 мкм) на дрібніші (1-2 мкм). Молоко гомогенізують при температурі не нижче 60°С, ступінь подрібнення жирових кульок залежить від температури і тиску, що складає 15 МПа, але не нижче 12,5 МПа. Гомогенізація необхідна для того, щоб запобігти відстоюванню жиру, поліпшити консистенцію готового продукту і підвищити його стійкість при збереженні.

Заквашене молоко далі розливають у скляні пляшки на автоматі 9 і спрямовують у термостатну камеру 10 для сквашування й утворення згустку. Потім пляшки зі згустком надходять у холодильну камеру 11 для охолодження продукту і його дозрівання. Проміжне збереження готового продукту і його дозрівання відбуваються в холодильній камері 12.

Резервуарний спосіб, при якому заквашування, сквашування і дозрівання кефіру відбувається в одній ємності, показаний на рис. 8.2. Молоко нормалізують за вмістом жиру в резервуарі 1, підігрівають у пластинчастому пастеризаторі 4, очищують від можливих механічних домішок у сепараторі-молокоочиснику 5. Потім молоко пастеризують і гомогенізують у гомогенізаторі 7. Після витримки молока при температурі пастеризації у витримувачі 6 його прохолоджують до температури заквашування в теплообмінному апараті 4 і подають у резервуари 8 для сквашування й утворення згуст­ку. Резервуари 8 мають охолоджувальні сорочки і мішалки для перемішування молока і сквашування згустку.

Перемішування закінчується через 15-20 хв після заповнення резервуару молоком. Після перемішування суміші дають спокій для дозрівання на 8-12 годин. Закінчення сквашування визначають за структурно-механічними властивостями і кислотністю згустку, яка має бути в межах 85-100ºТ.

Температура дозрівання кефіру – 14-16°С. При різкому охолодженні кефіру до 10°С і нижче припиняється розвиток дріжджів і бактерій, що ароматизують, внаслідок чого утворюється продукт невираженого смаку. Тривалість дозрівання залежить від бажаного смаку і лікувальних властивостей кефіру. По закінченні дозрівання кефір прохолоджують і розливають у дрібну тару місткістю 0,25; 0,5 л при температурі 14-16°С. Після розливу кефір прохолоджують до 5-8°С.

8.3. Технологія виробництва борошна

 

Борошном називають порошкоподібний продукт, одержуваний при розмелюванні зерна. Розмел зерна являє собою розчленований на окремі операції і стадії технологічний процес, у ході якого подрібнюють усе зерно, або найбільш повно виділяють борошняне зерно-ендосперм.

Борошно виготовляють в основному з пшениці й жита. Борошно з ячменю, сої, кукурудзи, вівса використовується як домішок до пшеничного або житнього борошна.

Розрізняють житньо-пшеничне борошно (60 % жита і 40 % пшениці) і пшенично-житнє (70 % пшениці і 30 % жита).

Корисною частиною зерна (рис. 8.3), що має залишитися в борошні при помелі, є борошняне зерно (ендосперм). Необхідно вилучати оболонки й алейроновий (крайовий) прошарок ядра.

Борошно, що містить зародок, швидко прогоркає і має більш темний колір. Помел зерна й одержання з нього борошна здійснюється на сучасних мірошницьких комбінатах. Вони мають декілька цехів, у яких послідовно здійснюють переробку зерна й утилізацію відходів виробництва.

1,2,3 – оболонки; 4 – алейроновий прошарок; 5 – ендосперм; 6 – брунька; 7 – зародок.

 

 

Рис. 8.3. Будова зерна пшениці:

 

Першим цехом заводу є зерносховище. Воно приймає зерно, яке надходить на завод, для розвантаження його із залізничного, водного або автомобільного транспорту. Для розвантаження застосовують механічні або пневматичні транспортуючі засоби. У зерносховищі є відділення для розділь-ного збереження зерна різних сортів і якості.

У зерноочисному цеху здійснюють підготовку зерна до помелу. За допомогою сепараторів, трієрів і магнітних установок зерно звільняють від домішок і потім на лущильних машинах очищують від поверхневих покровів. Після цього проводять кондиціювання (гідротехнотермічне), змішування в одну помольну партію різноманітних сортів зерна (для одержання визначеної якості борошна), надання зерну необхідної вологості (до 15,5 %) і т.ін.

Основним процесом борошномельного виробництва є подрібнювання зерна на вальцювальних верстатах (рис.8.4) у розмольному цеху. Продукти помелу розділяють за розмірами часток за допомогою просіювальних машин (механічних сит).

За будь-якою схемою помелу для одержання необхідного подрібнення зерно пропускають послідовно через декілька вальцювальних верстатів. Після кожного верстата для сортування борошна за розміром часток установлюються розсіви.

Для звичайного помелу зерно після підготовки відразу подрібнюють на борошно, послідовно пропускаючи його через 3...5 розмелювальних систем. З останньої системи відбирають 3...4 % висівок, що складаються в основному з оболонок і зародків.

Кількість отриманого при помелі борошна кожного гатунку має відповідати встановленій нормі виходу. Виходом борошна називається процентне відношення маси борошна до маси перероблюваного зерна, що має вологість 14,5 %.

Якщо відсів висівок не здійснюється, вага отриманого борошна дорівнює вазі переробленого зерна. В такому разі вихід борошна складає 100 %. При відсіві з 100-відсоткового борошна 10 %
висівок вихід складе 90 % і т.д. Отже, вихід борошна – це його кількість, виражена у відсотках до ваги зерна, із якого отримано борошно. Якщо в 100-відсотковому борошні утримується усе, що входить до складу розмеленого зерна, то при більш низьких показниках виходу відповідно менша кількість висівок залишається в борошні. Таким чином, показник виходу вказує ступінь очищення борошна від висівок і в основному характеризує гатунок борошна. Чим менше вихід, тим менше у борошні висівок, тим воно біліше і краще (але й бідніше на деякі вітаміни).

Для придбання кращих хлібопекарських властивостей пшеничне борошно витримують 3-8 тижнів (залежно від гатунку), протягом яких борошно дозріває. Витримка може проводитися як на борошномельних, так і на хлібозаводських складах.

Головний відхід борошномельного виробництва – висівки використовуються як дуже цінний корм для худоби.

В останні роки при борошномельних заводах почали створювати комбікормові цехи, в яких з висівок, відходів очищення зерна, мірошницького пилу в суміші з фуражним зерном, мінеральними речовинами й відходами інших галузей харчової промисловості готують живильні комбіновані корми (комбікорми).

Незважаючи на те, що витрата зерна на одержання вагової одиниці борошна перевищує цю одиницю (у середньому 1,25 т на 1 т), борошномельне виробництво доцільно розміщати в районах споживання борошна, навіть якщо таке розміщення викликає транспортування зерна на великі відстані. Це пояснюється більш високою транспортабельністю зерна порівняно з борошном і відносною легкістю механізації навантаження і розвантаження зерна. Крім того, в густонаселених районах споживання, що як правило, характеризуються інтенсивним тваринництвом, знаходять широке й ефективне застосування й відходи борошномельного виробництва.

 

8.4. 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.