Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 25 )

Подготовка сырья включает вылущивание, очистку, помол и кондиционирование. Процесс экстракции обычно является механическим, например, кипячения для фруктов и прессование для семян и орехов, или используются растворители, такие как гексан. После кипячения жидкое масло снимают. После прессования масло фильтруют. После экстракции растворителем необработанное масло сепарируют, и растворитель испаряется и восстанавливается. Остатки кондиционируют, например, высушивают, и перерабатывают для получения побочных продуктов, таких как корма для животных. Рафинирование сырого масла включает рафинирование гидратацией, нейтрализацию, отбеливание, дезодорацию и дальнейшее рафинирование. Масла могут перерабатывать далее для производства маргарина.

5.6.4.1 Экстракция масла из семян

Производство необработанного растительного масла из масличных семян состоит из двух этапов. На первом этапе выполняется очистка, подготовка, т. е., сушка, лущение, вальцевание, кондиционирование и прессование масличных семян. Прессование состоит из одной или двух стадий, в результате чего получают необработанное отпрессованное масло и жмых с содержанием масла от 12 до 25 %. Последующая экстракция гексаном не выполняется, если содержание масла в жмыхе после прессования снижено от 6 до 12 %. Бобы с содержанием масла 20 % или менее не подвергают прессованию по причине низкого содержания жира, а экстракция выполняется сразу после очистки и подготовки.

Второй этап включает экстракцию масла из прессованного жмыха или вальцованных бобов с помощью гексана или нефраса. Экстракция выполняется в противотоке. Смесь гексана и масла, называемая мисцеллой, подвергается процессу дистилляции. Пары растворителя и мисцеллы проходят через сепарацию, откуда мисцелла поступает на вторую ступень дистилляции или на окончательную дистилляцию, а пары гексана через теплообменник направляются в конденсатор и могут повторно использоваться в процессе экстракции. Оставшийся в жмыхе гексан восстанавливают в процессе отгонки с использованием пара. Этот процесс удаления растворителя / «подсушивания» также снижает активность ферментов и микроорганизмов в пищевом продукте. Пары гексана / воды используют в процессе дистилляции смеси для восстановления растворителя и регенерации тепла. Пищевой продукт сушат и охлаждают воздухом перед хранением в бункерах или перед отгрузкой.

Существуют разнообразные способы производства, связанные с большим разнообразием источников происхождения масла, для высвобождения масла и улучшения последующей экстракции. Обычно всегда используют несколько главных этапов. Сначала с помощью, например, сит или магнитов, удаляют крупные посторонние вещества, такие как дерево, камни и металл. Затем удаляют мелкие загрязнения, такие как остатки растений, пыль и песок, используя, например, вибрационные сита, ветровые просеиватели и циклоны. Удаляют шелуху и оболочки семян таких культур, как соя и подсолнечник, затем семена дробят, после этого подвергают воздушной классификации, чтобы выделить мякоть сырья. Потом мякоть кондиционируют или высушивают до требуемого уровня влажности, обычно от 9 до 10 %, и скатывают в хлопья.

5.6.4.2 Рафининация пищевых масел и жиров

Рафинация удаляет такие примеси, как фосфатиды, свободные жирные кислоты, пигменты и одорирующие вещества. В целом, имеется два способа рафинации растительного масла: физическая рафинация и более традиционная химическая рафинация. Химическая рафинация, применяемая для необработанного масла, включает, например, рафинацию гидратацией для удаления фосфолипидов, нейтрализацию для удаления свободных жирных кислот, отбеливание для обесцвечивания и дезодорацию.

Рафинация гидратацией включает добавление воды для удаления гидратируемых фосфолипидов, после чего следует разделение центрифугированием. Негидратируемые фосфолипиды удаляют путем преобразования их в гидратируемую форму с использованием фосфорной или лимонной кислоты, после чего следует добавление воды и центрифугирование.

Следующим этапом является нейтрализация, во время которой водную щелочь, обычно каустическая сода или карбонат натрия, разбрызгивают в масло, предварительно нагретое до температуры примерно от 75 до 95 °С. Щелочь реагирует в масле со свободными жирными кислотами с образованием мыла, которое отделяется осаждением или центрифугированием. После нейтрализации применяется этап промывки и сушки, чтобы обеспечить полное удаление добавленной воды.

Нейтрализованное масло отбеливают, чтобы удалить красящие вещества, такие как каротиноиды, и другие незначительные компоненты, такие как остатки металлов. При отбеливании используют активированную отбеливающую глину, например, «Фуллерова земля» с обработкой обычно в диапазоне от 90 °С до 130 °С в течение от 10 до 60 минут. Глина всасывается в масло под вакуумом и удаляется фильтрацией.

Отбеленное масло дистиллирует с водяным паром при низком давлении, чтобы удалить летучие примеси, в том числе нежелательные запахи и ароматы. Этот процесс, известный как дезодорация, происходит при температуре в диапазоне от 180 до 270 °С и может длиться от 15 минут до 5 часов в зависимости от качества и количества масла и типа используемого оборудования. Например, если используется периодический дезодоратор, это займет от 4,5 до 5 часов, в зависимости от типа и количества масла. Однако если эти же масла обрабатывать в полунепрерывном дозодораторе, это займет около 15 минут. Рисунок 5.8 показывает технологическую схему химической рафинации необработанного масла. Рафинирование оливкового масла и шелухи от выжимок аналогична рафинации масла семян масличных культур [91].

Физическое рафинирование - это более простой процесс, в котором необработанное масло рафинируют гидратацией и отбеливают, после чего выполняется отгонка водяным паром, во время которой удаляются свободные жирные кислоты, запахи и летучие вещества в один этап. Масло нагревают до температуры до 270 °С и затем рафинируют маслом, текущим через ряд желобов противотоком к потоку водяного пара отгонки. Преимуществами физического рафинирования являются более высокая производительность, более низкие затраты и меньшее количество используемых химикатов. Одним из недостатков, по сравнению с химической рафинацией, может быть более низкое качество конечного продукта.

Есть еще три процесса, которые могут выполняться во время рафинации масла, в зависимости от его происхождения. Это удаление твердых компонентов жиров путем охлаждения, по существу, являющееся удалением воска, который в противном случае вызвал бы помутнение. Это выполняется, например, для подсолнечного масла. Процесс включает охлаждение масла, после чего следует фильтрация с использованием вспомогательного фильтрующего материала для удаления воска. Второй процесс - это фракционирование. Обычно его можно выполнять с необработанным или рафинированным маслом. Он включает полное плавление твердого масла, за которым следует охлаждение для получения твердых и жидких фракций, имеющих различные функциональные свойства (см. 7.3.5.3).

Третий процесс - это интерэтерификация (гидролиз). Он включает разделение триглицеридов на жирные кислоты и глицерин. Процесс является обратимым. Реакция выполняется с использованием лимонной или фосфорной кислоты в присутствии катализатора, обычно метоксида натрия. Интерэтерификация изменяет функциональные свойства обработанного масла и может проводиться после нейтрализации или дезодоризации.

5.6.4.3 Кристаллизация пищевых масел и жиров

Кристаллизация пищевых масел и жиров, называемая также фракционированием, основывается на принципе, что растворимость компонентов с более высокой температурой плавления в жидкой фазе изменяется при разных температурах. Эта разница может быть расширена применением органического растворителя, имеющего эффект снижения вязкости и ведущего к лучшему вымыванию кристаллов.

Рисунок 5.8 - Химическое рафинирование необработанного масла

В состав оборудования входят резервуары для предварительного нагрева; охлаждаемые резервуары с мешалкой для кристаллизации; ленточные или мембранные фильтры для отделения кристаллов от жидкости и дистилляционные сосуды для восстановления растворителя. Масло нагревают на 10 °С выше температуры плавления самого высокого имеющегося триацилглицерина, чтобы получить полностью жидкий исходный материал, например, для пальмового масла температура нагрева обычно составляет 75 °С. Затем расплавленное масло охлаждают и перемешивают до образования зародышей кристаллов, а температуру поддерживают на более низком уровне, чтобы вызывать рост кристаллов, для пальмового масла это обычно 12 часов при 28 - 30 °С. Если используется растворитель, его добавляют к расплавленному маслу перед охлаждением. Смеси, содержащие кристаллизованные твердые вещества и растворенные жидкости, отделяют с помощью фильтров. Если используется растворитель, его удаляют из фракций дистилляцией.

5.6.4.4 Дальнейшая переработка пищевых масел и жиров - маргарин

Основные продукты, изготавливаемые из пищевых масел и жиров, - это маргарин, пищевые жиры, пищевые масла и майонез. По причине особой важности здесь описывается только производство маргарина.

Чтобы произвести жиры с наилучшими свойствами продолжительного использования и более высокими температурами плавления, большинство установок выполняют гидрогенизацию. Гидрогенизация обычно проводится путем диспергирования водорода в масле, в присутствии точно разделенного никелевого катализатора, установленного на диатомовой земле. Полученные в результате этого гидрогенизированные жиры фильтруют для удаления катализатора гидрогенизации, подвергают воздействию легкого глиняного отбеливателя и дезодорируют до того, как их можно будет использовать в пищевых целях. После затвердевания (гидрогенизации) жировую основу смешивают с водной фазой для получения эмульсии. Затем эмульгированная смесь пастеризуется, охлаждается и кристаллизуется для получения конечного продукта - маргарина.

5.6.4.5 Оливковое масло

Слова «оливковое масло» означают продукт, получаемый из Olea europea. Он состоит из около 98 % глицеридов, а остальные 2 % являются различными компонентами, естественным образом присутствующими в оливках, некоторые из которых играют основную роль в обонятельных и вкусовых характеристиках и также важны для стабильности и качества продукта. Оливковое масло и масло из жмыха классифицируются на основе названий и определений по Постановлению 136/66/ЕЕС от 22 сентября 1966 г. об учреждении общей организации рынка масел и жиров [215]