Производство растительных масел

Технологический процесс получения растительных масел складывается из следующих стадий: получение и хранение сырья; очистка и кондиционирование семян; измельчение семян; пропарка и жарение мезги; извлечение масла; очистка (рафинация) масла; расфасовка и хранение.

 

Очистка и кондиционирование семян

Семена тщательно очищают от примесей. Очистку осуществляют воздушным потоком (аспирационно) и с помощью сит. Кроме того, поток семян пропускают через магнитные сепараторы для удаления феррепримесей. Далее семена либо подсушивают, либо увлажняют до 7-12% для того, чтобы они меньше пылили.

Обрушивание (шелушение) - отделение семян от оболочки (шелухи или лузги). Семена мака, льна, сои и других растений, у которых при обрушивании вместе с лузгой уходит много ядра, перерабатывают вместе с лузгой (такие семена называются бескожурными).

Кожурные - подвергают обрушиванию ударом (подсолнечник), разрезанием -хлопчатник или трением о шероховатую поверхность.

Рушанки, полученные в результате шелушения представляют собой смесь различных частиц. В состав рушанки входят целые ядра, их фрагменты, частицы оболочек, а также некоторое количество необрушенных семян (недорушенка).

С целью отделения оболочек от ядра проводят сепарирование рушанки. Сепарирование основано на различие размера и аэродинамических, свойств отдельных частиц, входящих в состав рушанки. Отделенные от оболочек, ядра семена направляют на измельчение.

Измельчение семян

Для увеличения выхода масла надо добиться возможно большего вскрытия клеточных оболочек. При измельчении необходимо получить однородный материал - мятку. Однако чрезмерно измельчать мятку до состояния муки нецелесообразно, так это в дальнейшем затрудняет отток масла. Оптимальной является мятка с 70% количеством вскрытых клеток.

Для измельчения масличного материала применяют несколько способов: растирание, раскалывание, разрезание и удар.

На качество измельчения значительное влияние оказывают влажность и температура семян. Сухие семена при измельчении дробятся в порошок, влажные дают упругий лепесток. Хорошее качество помола достигается при влажности материала 5,5,-6,0%.

Если семена измельчать при низкой температуре, то увеличивается их хрупкость, при повышенной температуре измельчения получается эластичный лепесток.

Масло, высвобождаемое при измельчении: семян в результате разрушения:

клеток, и дробления внутриклеточного содержимого, адсорбируется затем огромной поверхностью мятки. В масле начинают идти процессы окисления и гидролиза, т.к. ферментная система семян при разрушении лишь незначительно снижает свою активность, а разрушение семян способствует хорошему контакту масла с кислородом воздуха и атмосферной влагой. На поверхности мятки бурно развиваются микроорганизмы, т.к. они всегда присутствуют в измельченных, семенах.

Интенсивному течению разрушительного процесса в мятке способствует распределение высвобождаемого масла в виде тонких пленок, покрывающих внутреннюю и внешнюю поверхность частиц мятки.

При измельчении семян возможны так же некоторые денатурационные изменения белковых веществ.

Масличные семена измельчают на пятивальцовых и плющиленых вальцовых станках.

Пропарка и жарение (влаготепловая обработка) масличного материала.

Эта операция является основной, влияющей: на выход масла при прессовании и на его качество.

Масло, распределенное в мятке в виде тонких пленок на поверхности измельченного ядра, удерживается на них огромными адсорбционными: силами плазменного гель клетки, величина которых на много больше давлений, развиваемых современными прессами, применяемыми для извлечения масла. Для эффективного извлечения масла необходимо преодолеть или хотя бы уменьшить силы, удерживающие масло в мятке. Этой цели и служит влаготепловая обработка. Капля воды проникает между плазмой и масляной пленкой, т.к. плазменный гель обладает большим: сродством: к воде. Масло переходит в капельно-жидкое состояние, при этом также происходит набухание плазменного геля.

После увлажнения паром до 8-9% мятку подвергают жарению. При этом мятка прогревается и подсушивается до 5-6%, снижается вязкость масла, что способствует его вытеканию. Меняются физические свойства плазменного геля: с одной стороны, при повышении температуры увеличивается его текучесть, а с другой - при коагуляции белков снижаются пластические свойства.

При высушивании и нагреве увлажненной мятки до 105°С, влажность готовой мезги и ее температуру доводят до достижения мезгой физико-механических свойств, необходимых для максимального отделения масла прессовым способом.

Для каждой масличной культуры существует оптимальный температурный режим влаго-тепловой обработки. Переувлажнение и перегрев мятки недопустимы. Переувлажненная и перегретая мезга превращается в высокопластичную текучую массу, масло из которой не может быть отделено прессованием.

При действии повышенной температуры происходит некоторое снижение качества масла.

Таким образом, цель влаго-тепловой обработки мятки заключается в получении новой структуры масличного материала, способствующей максимальному извлечению масла при минимальных затратах энергии и в то же время исключающей глубокие изменения белковых веществ и масла.

Извлечение масла

Для извлечения масла применяют 2 способа: прессовый и экстракционный. Оба способа требуют предварительного обезжиривания высокомасличного материала, что технически и экономически более целесообразно.

Предварительное обезжиривание - процесс с мягким технологическим режимом, при котором не прибегая к высокой температуре нагрева мезги, высоким давлениям и низкой влажности отжимают 70-85% м:асла. Его осуществляют на шнековых прессах предварительного съема масла различных конструкций (форпрессах.).

Приготовленная для прессования мезга представляет собой сыпучий пористый материал с пластическими свойствами. Под действием давления из сжатой мезги отделяется жидкая часть (масло), а твердые частицы спрессовываются в брикет (жмых). При сжатии мезги происходит уменьшение промежутков между частицами, что приводит к выдавливанию масла. При значительном уплотнении самих частиц (их деформации и сплавливании) отжимается основное количество масла.

Брикетирование жмыха происходит следующим образом.

Под действием давления частицы мезги сближаются за счет уменьшения промежутков между ними, затем соприкасаясь давят на другую, что приводит к деформациям отдельных частиц и их сплавлению в местах разрыва масляных пленок. В определенный период мезга перестает быть сыпучей, а ведет себя как целое пластичное тело. Дальнейшее повышение давления приводит к образованию гелевого пористого брикета жмыха. Со снятием давления за счет упругих деформаций в жмыхе образуются крупные трещины и мелкие поры.

На полноту предварительного извлечения масла влияет степень измельчения мятки, размеры сечения зеерных щелей, величина зазора между перьями шнека и колосниками, эсера, давления при прессовании, геометрической форме витка, степени заполнения эсера материалом, сечения кольцевого отверстия.

Остаточную масличность жмыха составляет масло, оставшееся в неразрушенных клетках, масло, связанное с внешней и внутренней поверхностью пор и трещин жмыха, масло, капсулированное в слоях жмыха.

Действие на мезгу высоких давлений в процессе прессования приводит к уплотнению молекул аминокислот, изменению свойств белковых веществ, имеющему аналогичный характер с денатурацией, и к снижению их растворимости.

Перед окончательным прессованием необходима подготовка маслич­ного материала.

Выходящий из форпрессов в виде ракушки жмых с содержанием 16-18% масла не пригоден для дальнейшего съема масла. Форма ракушки различна, размеры ее кусков колеблются от 3-20 см по длине и 5-10 см по ширине. Такие куски на вальцовых станках не захватываются волками большого диаметра, применяемыми для измельчения жмыха, и не позволяют получить однородную структуру материала для вторичного прессования.

Поэтому, ракушку, вышедшую из форпрессов подвергают дроблению вначале в шнеках, затем на дисковых дробилках, мельницах, а уже потом на пятивалковых станках. После такой обработки размер частиц не менее 80% жмыха должен быть не более 1 см. Такой жмых уже легко поддается влаге-тепловой обработке, предшествующей окончательному прессованию, в результате чего получается мезга с хорошими пластическими свойствами, с разрушенной клеточной структурой, легко отдающей влагу при прессовании.

Вторичное прессование осуществляется на так называемом шнеке-экспеллере. Экспеллер характеризуется меньшим диаметром зеерного цилиндра и шнекового вала, сниженной частотой вращения шнекового вала и меньшей толщиной ракушки. Высокое давление при окончательном прессовании вызывает дополнительное нагревание прессуемого материала, что в свою очередь углубляет денатурацию белков. Поэтому при повторном прессовании вдвое снижается содержание водорастворимых белков (с 70 до 35%), т.е. 50% белков переходит из водорастворимых, в щелочнорастворимые. Дальнейшее превращение белков при возрастании давления замедляется.

Очистка масла. После отжима в прессовое масло попадают мелкие частицы маслосодержащего материала (мезги). Наличие в масле твердых примесей снижает его качество и затрудняет дальнейшую переработку. Контакт примесей с маслом ведет к. интенсификации его окисления, ферментативного гидролиза и, следовательно, к ухудшению биологической ценности масла, его органолептических свойств и т.п. Кроме того, в процессе маслодобывания, в масло переходят фосфатиды, воски, свободные жирные кислоты, красящие и другие сопутствующие вещества. Некоторые из них существенно влияют на качество масла и его технологические свойства. Фосфатиды, стеролы, токоферолы повышают биологическую ценность масел, а воски, свободные жирные кислоты снижают его качество.

Вместе с тем наличие фосфатидов в масле ухудшает его технологические свойства, затрудняя рафинацию и гидрогенизацию. Поэтому первичная очистка масла очень важна. Она осуществляется сразу после его получения и заключается в отделении механических примесей следующими методами: отстаивание (в гущеловушках), центрифугирование (в центрифугах и сепараторах) и фильтрация (на фильтр-прессах). Или различной комбинацией этих методов. После этой очистки, как правило, все масла имеют невысокое качество и нуждаются в дополнительной гидратации и рафинации.

Экстракция. В отличие от прессования способ экстракции позволяет довести остаточное содержание жира в мезге до 10%. Способ экстракции можно применять в комбинации с форпрессом (подсолнечник) или в чистом виде - прямая экстракция (соя и другое масличное сырье).

Технология подготовки масличного материала к экстракции практически ничем не отличается от подготовки материала к повторному прессованию. К материалу, подготовленному к экстракции, предъявляются следующие требования: клеточная структура материала должна быть максимально разрушена, (клетки вскрыты), полученный материал не должен слеживаться и слипаться (комковаться). Материал и растворитель должны легко отделяться друг от друга, обязательная незначительная поглотительная способность материала по отношению к растворителю; материал должен хорошо смачиваться растворителем и легко пропускать его внутрь частиц, для чего иметь хорошо разветвленную пористую структуру.

 

Характеристика растворимости масел в органических растворителях.

Растворимость жидкости в жидкостях основана на взаимодействии их молекул. Чем ближе по величине силы взаимодействия в двух жидкостях, тем легче они смешиваются одна с другой (тем больше их взаимная растворимость). Приближенной характеристикой, отражающей силу молекулярного взаимодействия, является диэлектрическая проницаемость, которая характеризует полярность молекул.

Растительные масла имеют небольшую полярность, их диэлектрическая проницаемость равна 3,0-3,2, за исключением касторового масла, диэлектрическая проницаемость которого 4,6-4,7.

В неполярных гидрофобных растворителях с диэлектрической проницаемостью, достаточно близкой к диэлектрической проницаемости масел, почти все растительные масла хорошо растворяются.

В любых соотношениях растительные масла хорошо смешиваются с гексаном, бензином, бензолом, дихлорэтаном и др. С увеличением разницы значений диэлектрической проницаемости растворителя и масел их взаимная растворимость ухудшается. Спирты (этиловый, метиловый, изопропиловый) при комнатной температуре смешиваются с маслами в ограниченных соотношениях, а при нагревании растворимость повышается. Растворы масла в растворителях называются мисцелой.

В воде растворимость масел ничтожна, т.к. диэлектрическая: проницаемость воды 81.

Растворы масел в органических растворителях близки к молекулярным растворам.

 

Растворители, применяемые при экстракции масла.

В нашей стране в качестве растворителя широко применяются экстракционные бензины, относящиеся к олифатическим углеводородам и являющиеся продуктами крекинга нефти. Применение их обуславливается тем, что они сравнительно дешевы, нейтральны по отношению к аппаратуре и обладают хорошей: растворяющей способностью по отношению к маслу.

Растворители должны удовлетворять требованиям, которые заключаются в том, чтобы обеспечить наилучшие качественные показатели готовой продукции (масла и шрота), избежать вредного воздействия растворителя на организм человека и обеспечить безопасность работы с ним.

Основным недостатком бензина является его легкая воспламеняемость и способность образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Температура самовоспламенения бензина (260-270⁰С) ограничивает температуру нагрева технологического пара, используемого при экстракции, величиной не выше 220°С. Пары бензина в 2,7 раза тяжелее воздуха и стелятся внизу, оказывая токсическое воздействие на организм: человека и собираясь в приямках и каналах.

Подаваемый в экстрактор растворитель должен быть нагрет (но не выше температуры кипения) и не содержать взвесей и примесей воды, содержание масла в регенерированном растворителе должно превышать 0,1%. Попадание воды в экстрактор может привести к набуханию экстрагируемого материала, от чего создается непрокачиваемая пробка и происходят выбросы растворителя в аппаратах для обработки: шрота или запрессовки экстрактора, что останавливает цех на длительное время.

Перед подачей на экстракцию бензин обезвоживается в водоосадителе и осушенный подается в бензоподогреватель, где нагревается до 50-60°С в зави­симости от марки бензина.

Процесс экстракции масла из сырого лепестка или жмыха является диф­фузионным процессом, переноса масла из экстрагируемого материала в поток движущегося растворителя или мисцеллы осуществляется путем конвективной молекулярной диффузии.

Под молекулярной диффузией понимается перенос вещества в виде от­дельных его молекул. Если полярности масла и растворителя близки, то и ин­тенсивность молекулярных сил в них близка друг к другу. При соприкоснове­нии эти жидкости начинают смешиваться, т.к. поверхность раздела между ни­ми долго существовать не может. Происходит переход молекул масла в раство­ритель, а молекулы растворителя - в масло. С повышением температуры моле­кулы приобретают большую кинетическую энергию и быстрее смешиваются.

Сущность молекулярной диффузии заключается в том., что при смешива­нии двух и более жидкостей их молекулы переходят из областей с большей концентрации в области с меньшей, до полного их выравнивания. Перенос ве­ществ происходит за счет кинетической энергии силового движения молекул.

Молекулярная диффузия характеризуется коэффициентом диффузии, по­казывающим, какая масса масла (вещества) диффундирует в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации равном единице.

Под конвективной диффузией понимается перенос вещества в виде от­дельных небольших объемов раствора. При конвективной диффузии перенос вещества осуществляется за счет энергии внесенной извне. Чем больше раз­ность концентраций, тем более интенсивно будет осуществляться перенос от­дельных объемов вещества из более концентрированной в менее концентриро­ванную за счет выравнивания концентраций. Конвективный перенос зависит от времени диффузии и величины поверхности, через которую осуществляется перенос масла в поток движущейся жидкости. Коэффициент конвективной диффузии показывает количество масла (вещества), переносимое через единицу поверхности в единицу времени при разности концентраций равной единице.

 

Состояние масла в экстрагируемом материале

В мятке, сыром лепестке или форпрессовом жмыхе основное количество масла находится на внешних и внутренних поверхностях частиц материала (свободное масло), а меньшая его часть - внутри неразрушенных и деформиро­ванных клеток (связанное масло).

Для увеличения свободного масла необходим только хороший контакт частиц материала с растворителем. Извлечение связанного масла возможно только при условии проникновения растворителя через клеточные стенки и вторичные структуры, а затем диффузия масла в обратном направлении.

Экстракция масла растворителем из отдельной частицы материала

Применительно к отдельной частице материала механизм переноса экс­тракции можно представить следующим образом. Вначале растворитель смачи­вает поверхность частицы и растворяет находящееся в ней свободное масло. Далее растворитель проникает по порам внутрь частицы и растворяет масло, находящееся в толще частицы.

Внутренние и внешние потоки мисцеллы слипаются и образуют единую систему. В потоке мисцеллы растворенное масло движется по порам и капил­лярам изнутри частицы к ее поверхности через неразрушенные клеточные стенки и перегородки вторичных структур, а затем выходит на поверхность частицы через окружающей ее пограничный слой жидкости. Это молекулярная диффузия. От внешней поверхности пограничного слоя масло переносится в общий поток мисцеллы, который движется в экстракционном аппарате. Этот процесс происходит за счет конвективной диффузии. Ее скорость зависит от гидродинамических условий движения потока мисцеллы и при переходе от маминарного режима к турбулентному резко возрастает.

Для эффективного извлечения масла необходима:

1. Оптимальная структура экстрагируемого материала, в т.ч. максимум «свободного масла» и оптимальные размеры частиц.

2. Температура близкая к точке кипения растворителя.

3. Оптимальная влажность.

4. Оптимальная скорость движения растворителя.

5. Оптимальное соотношение растворителя и экстрагируемого материа­ла.

Экстракции может подвергаться как сырой материал, так и форпрессовый жмых.

Прямая экстракция дает возможность получать менее окисленное масло и сопутствующие вещества более высокого качества

Кормовая и пищевая ценность шротов (при прямой экстракции) так же значительно выше.

Соевый шрот к экстракции готовится также как и прессованию, но режи­мы влаготепловой обработки в данном случае более щадящие и обрушивание семян вместе с измельчением происходит после влаготепловой обработки.

Извлечение масла из маслосодержащего материала возможно при ис­пользовании двух методов: настаивания и последовательного обезжиривания.

Метод настаивания заключается в том, что экстрагируемый материал не­сколько раз заливается чистым растворителем до тех пор, пока масло не будет извлечено.

При последовательном обезжиривании чистый растворитель непрерывно поступает на уже обезжиренный материал, а концентрированная мисцелла - на свежезагруженное сырье.

По характеру взаимодействия экстрагируемого материала и растворителя различают 3 способа экстракции:

- способ погружения экстрагируемого материала в противоточно движу­щийся растворитель;

- способ многоступенчатого противоточного орошения материала растворителем;

- смешанный способ (на 1 этапе - экстракция концентрированной мисцеллой, на 2 -многоступенчатым орошением мисцеллой и чистым растворителем).

Способ погружения осуществляется в вертикальных шнековых и башенных экстракторах, которые отличаются высоким коэффициентом использова­ния объема и малой возможностью образования в аппаратах взрывоопасных смесей. Вместе с тем, мисцелла получается низкой концентрации, велика высо­та аппаратов, в экстракторе может нарушаться структура экстрагированного материала, что вызывает помутнение мисцеллы и затрудняет ее фильтрацию, с мисцеллой могут вымываться и уноситься мелкие частицы экстрагируемого ма­териала, не исключена возможность всплывания материала.

Процесс извлечения масла по способу многоступенчатого орошения про­исходит противоточно с рециркуляцией мисцеллы. Путь, который проходит ма­териал в процессе экстракции, подразделяется на несколько ступеней. При рециркуляции на экстрагируемый материал в каждой ступени подается мисцелла, откачиваемая из сборника, расположенного над той же ступенью экстракции, а разность концентраций обеспечивается за счет переливания мисцеллы из сбор­ника с низкой концентрацией к сборнику с более высокой концентрацией.

К преимуществам этого способа можно отнести: получение мисцелл с повышенной концентрацией (25-30%), что позволяет уменьшить расход тепла на дистилляцию, большую чистоту получаемой мисцеллы за счет ее само­фильтрации через слой экстрагируемого материала, относительно небольшую высоту экстракторов.

Недостатки способа: низкий коэффициент использования геометрическо­го объема (до 45%), возможность образования взрывоопасных паров смеси растворителя с воздухом, сложные коммуникации, большое количество насосов, сложная кинематическая схема привода экстрактэра.

При смешенном способе экстракции процессы экстракции и отделения мисцеллы от экстрагируемого шрота разделены и производятся в отдельных аппаратах, т.е. сначала материал погружают в растворитель при перемешивании, что позволяет извлечь до 90% масла. Далее смесь передается в вакуум-фильтр, где мисцелла отфильтровывается, а материал подвергается многосту­пенчатой промывке слабой мисцеллой или чистым: растворителем.

Этот способ дает возможность перерабатывать прямой экстракцией даже высокомасличные материалы.

Выходящий из экстрактора шрот содержит 25-40% растворителя и воды. В первую очередь надо удалить из шрота растворитель, а затем произвести кондиционирование по температуре и влажности.

С одной стороны: наличие в лепестке мелких частиц приводит к. увеличе­нию бензовлагоемкости шрота. Вместе с тем, удалить растворитель из крупных. частиц более сложно, чем из мелких.

Растворитель удаляют из шрота путем отгонки. От условий и режимов процесса отгонки зависят потери растворителя в производстве, кормовые и пищевые достоинства шротов, пожаро и взрывобезопасность его транспортировки и хранения.

В процессе отгонки также наблюдается процесс диффузии, т.е. вначале удаляется: слабо связанный растворитель с поверхности частиц шрота, а затем происходит удаление прочносвязанного, т.е. перемещение молекул растворите­ля изнутри к ее поверхности.

Полная отгонка растворителя достигается повышением температуры процесса. Вместе с тем воздействие высоких температур в сочетании: с повы­шенной влажностью, приводит к. снижению количества усвояемых белков и понижению кормовой ценности шрота.

Однако умеренная влаготепловая обработка приводит к денатурации ток­сических и антипитательных веществ (сопка в соевых, рецина в клещевинных, гипоссола в хлопковых шротах), денатурация которых происходит раньше, чем полноценных белков шротов.

Снизить температуру процесса отгонки бензина и сократить его продол­жительность можно путем применения острого пара, разрежения и перемеши­вания.

Существуют следующие способы отгонки растворителя:

-в перемешиваемом слое (чановых испарителях-тостерах),

-в полувзвешенном состоянии (шнековых испарителях),

-во взвешенном состоянии в токе перегретых паров растворителя (пере­греватель и циклон).

С парами растворителя и воды из испарителей уносится значительное ко­личество частиц шрота, которые могут загрязнять поверхности охлаждения конденсаторов, ухудшая их работу.

Очистка смеси бензина и воды происходит с помощью сухих и мокрых шротоловушек. Образующиеся после отделения масла жмых и шроты приме­няются в основном для кормовых и иногда для пищевых целей. Они содержат до 35-50% белков.

Для их длительного хранения необходима определенная температура и влажность.

Жмых перед хранением увлажняют и охлаждают (1.⁼⁼35⁰С, уу=7,5-8,5%).

Шрот охлаждают до 40°С и увлажняют до 7-9%. "Чтобы избежать пылеоб-разования его обогащают соаистоком или гидратационным фузом. Далее шрот могут подвергать гранулированию. Шрот хранят как в механизированных скла­дах, так и в силосных элеваторах.

Очистка и дистилляция мисцеллы. Мисцелла, выходящая из экстрактора, представляет сложный раствор, ко­торый состоит из легкокипящего бензина, растворенных в нем практически не­мутного масла и соответствующих ему веществ липидного характера, а также взвешенных частиц шрота до 0,4-1,0%.

Мисцеллу очищают от взвешенных, частиц с помощью фильтрации, отстаивания или в гидроциклонах. Центрифугирование для этой цели в промышленных масштабах не применяется. Выделение масла из этой смеси проводят с помощью дистилляции.

Под дистилляцией масляных мисцелл растительных масел понимают двухэтапный процесс разделения мисцеллы на два компонента: экстракционное масло (нелетучее) и экстракционный бензин (который переводится в парообразное состояние под действием тепла глухого и острого водяного пара с последующей его конденсацией).

На первом этапе дистилляции мисцеллы отгонку растворителя осуществляют путем передачи жидкости необходимого количества тепла через теплообменную поверхность, т.е. происходит обычный процесс выпаривания. Обычно предварительную дистилляцию производят под вакуумом (0,01-0,04 МПа) или под атмосферным давлением, в зависимости от числа ступеней установки.

На втором эта­пе, т.е. окончательной дистилляции, отгонку растворителя осуществляют в токе острого водяного пара, обычно под вакуумом (0,03-0,06 МПа) и обогревом аппарата глухим водяным паром. Дистилляция мисцеллы с острым водяным паром необходима для того, чтобы температуру процесса отгонки поддерживать в допустимых пределах (примерно 100-110^оС). С увеличением температуры процесса происходят резкие ухудшения качества экстракционного масла (увеличивается кислотное число, цветность и изменяется ряд других качественных показателей масла), что значительно осложняет дальнейшую переработку масла и снижает выход рафинированного масла. При отгонке растворителя из мисцеллы в токе острого водяного пара в результате снижения давления уменьшается температура кипения мисцеллы, т.е. отгонка растворителя происходит при более низкой температуре.

Получаемое экстракционное масло должно удовлетворять соответствующим требованиям: температура вспышки не менее 225 ^оС и влажность не более 0,3%.

Отгонку растворителя из мисцеллы осуществляют в двух-, трех- и четырехступенчатых установках, в которых в качестве предварительных и окончательных дистилляторов могут, соответственно, быть один и один, два и один, два и два аппарата.

Дистилляция: мисцеллы производится тремя способами: распылением, в пленке мисцеллы и в слое мисцеллы. После испарения образовавшийся рас­творитель подвергается регенерации.

В нелипидном комплексе семян в процессе извлечения из них масел, воз­можны три направления изменений белков.

К первому относятся денатурационные изменения белков под действием нагревания в присутствии воды, трения и давления, а также под действием рас­творителей.

Второе связано с гидролитическим расщеплением белков, которое может протекать при обработке мятки и шрота водяным паром.

К третьему относятся взаимодействия свободных аминогрупп с липидами, имеющими кислотные свойства, фосфалипидами и свободными жирными кислотами.

Под действием технологических факторов в процессе извлечения масла свободные аминокислоты могут подвергаться декарбоксилированию и другим изменениям, в результате чего образуются новые вещества, не присутствующие в исходных масличных семенах.

Специфической особенностью химических процессов в белках маслично­го семени является то, что они протекают в твердой фазе и многие химические компоненты связаны внутриклеточными структурами семян.

Тепловая денатурация белков прямопропорциональна влажности, темпе­ратуре и продолжительности действия тепла и протекает в несколько стадий. Это объясняется прежде всего неоднородностью химического состава структуры и свойств белковых веществ масличного сырья.

При действии высоких, давлений, наблюдается уплотнение молекул ами­нокислот, это снижает растворимость белков, а в комплексе с высокой темпера­турой вызывает их глубокую денатурацию.

При взаимодействии с органическими растворителями белки также дена­турируют, но степень денатурации при этом много меньше, чем при влаготепловой обработке. Углеводородные слабополярные растворители в меньшей степени вызывают денатурацию белка, чем более полярные спирты. Однако, как показали биологические испытания, денатурация белковых веществ в ре­зультате действия органических растворителей практически не влияет на их пи­тательную ценность.

При некоторых соотношениях режимов обработки масличного сырья, можно улучшить кормовые качества шротов, в частности, увеличить количест­во растворимых белков.

Под влиянием технологической обработки масличного материала проис­ходит взаимодействие белков с липидами и редуцирующими, сахарами. В ре­зультате этого образуются неразрушаемые неполярными растворителями ком­плексы, вызывают увеличение так называемой остаточной масличности шро­тов.

Так, например, липиды из таких комплексов могут быть извлечены толь­ко после разрушения связей с белками.

Многообразие возможных химических реакций белков с моно-, ди- и триглицеридами и жирными кислотами приводит к изменению белковых ве­ществ, которые могут существенно влиять на выход масла из семян. Именно от характера связи между белками и липидами и ее энергетики зависит способ из­влечения масла из масличного сырья.

С биохимических позиций наиболее рациональными режимами обработ­ки масличного сырья, являются такие, которые позволяют разрушить естест­венные белково-липидные комплексы и не создавать вновь образующиеся.

Взаимодействие сахаров с аминокислотами и белками является многостадийным окислительно-восстановительным процессом, в результате которого образуется множество разнообразных веществ. Продукты, получаемые из се­мян, могут приобрести специфический или неприятный запах, более темную окраску (шроты, жмыхи).

При реакции сахаров с аминокислотами легко образуются мелаидиновые соединения с различной окраской. В результате взаимодействия аминокислот с глюкозой и другими моносахаридами может образовываться СО₂ и Н₂О, мо­жет происходить декарбоксилирование аминокислот, при этом аминогруппы аминокислот соединяются с альдегидной или кетонной группой моносахаридов, в качестве промежуточных веществ могут образовываться фурфурол и оксиметилфурфурол и др.

При повышении температуры может интенсифицироваться образование шиффовых оснований - глюкозидов. Интенсивность окраски мезги, жмыхов и шротов определяется прежде всего мелаидиновыми соединениями, а не про­дуктами превращения самих сахаров. До 105-115°С реакция взаимодействия белка с углеводами идет медленно, а при ее превышении значительно ускоряет­ся, а с увеличением влажности температурный порог понижается.

 

Рафинация масел

Масло, полученное любым из способов и подвергнутое только механиче­ской очистке, называется сырым и из-за наличия примесей не пригодно ни на пищевые, ни на технические цели.

Цель рафинации - освобождение масла от нежелательных примесей. При­месями в сыром масле являются фосфолипиды, воски, углеводороды, свобод­ные жирные кислоты, жирорастворимые витамины и красящие вещества, влага, минеральные примеси, белковые вещества (в т.ч. ферменты), углеводы, соеди­нения, обуславливающие вкус и аромат масла.

Примеси в растительных маслах подразделяются на примеси первого и второго рода. Они образуют в масле истинные и коллоидные растворы и взвеси.

К примесям первого рода относятся вещества, переходящие в масло в процессе его извлечения из масличного сырья. Количество и качественный со­став этих примесей зависит от способа переработки масличных семян и технологических режимов, а также от качества перерабатываемого сырья.

К примесям второго рода относятся вещества, образовавшиеся в резуль­тате реакций, протекающих в маслах при хранении.

Эти примеси образуются в результате химического изменения глицеридов и веществ, находящихся в масле.

Схемы рафинации.

Полная рафинация обеспечивает получение масел, свободных от механи­ческих примесей, без специфического вкуса, запаха и цвета, с заданным мини­мальным содержанием свободных жирных кислот. Масла, получаемые путем полной рафинации, называются также обезличенными, т.к. по внешнему виду масла от различных видов сырья неразличимы. У таких масел органолептические признаки (вкус и запах) практически отсутствуют. После полной рафина­ции масло состоит из чистых триглицеридов.

Частичная рафинация обеспечивает удаление из масла отдельных групп примесей и заканчивается на заданной стадии, определяемой дальнейшей пере­работкой или использованием масла, которое предусматривает освобождение масла от белковых веществ, фосфолипидов, в незначительном количестве аро­матических и вкусовых веществ, а также влаги. В частности, в результате пе­ревода фосфолипидов в гидрофильную форму они выпадают в осадок и отде­ляются вместе с частично адсорбированными на них ароматическими, вкусо­выми и красящими веществами.

Полная рафинация складывается из следующих процессов:

1. удаления механических примесей; гидратации - удаления гидро­фильных примесей (фосфолипидов, белков, углеводов);

2. удаления восков в виде кристаллов, вместе с которыми частично вы­водятся стерины,

3. нейтрализации - удаления свободных жирных кислот и веществ ки­слой природы (фосфолипидов, восков, углеводов, вкусовых и ароматических веществ);

4. промывки масла - удаления из него оставшихся после нейтрализа­ции частиц мыла;

5. высушивания - удаления влаги и летучих веществ;

6. отбеливания - удаления растворенных в масле красящих веществ и канцерогенных соединений;

7. дезодорации - удаления ароматических и вкусовых веществ, а также остатков канцерогенных веществ.

Для рафинации масел применяют непрерывные и периодические спосо­бы.

Непрерывные способы рафинации более совершенны, они позволяют по­лучать более высокий выход рафинированного масла, чем периодические, обо­рудование занимает меньше площади, кроме того, исключается длительное контактирование щелочи и смыленных жирных кислот с маслом.

По характеру процессов методы рафинации подразделяются на физиче­ские, химические и физико-химические.

К физическим методам очистки масел относят процессы, с помощью ко­торых удаляются механические примеси с помощью отстаивания, фильтрации через ткань, бумагу или слой сорбента и центрифугирования.

К физико-химическим методам относят процессы, с помощью которых из масел удаляются примеси, образующие истинные и коллоидные растворы, без химического изменения веществ, входящих в состав масел путем гидратации, охлаждения, дезодорации и адсорбционной рафинации.