Здавалка
Главная | Обратная связь

РАФИНАЦИЯ МАСЕЛ И ЖИРОВ



 

В растительных маслах в зависимости от их природы, способа извлечения из исходного сырья, условий хранения, кроме основной группы – запасных липидов (триацилглицеринов) содержатся также структурные липиды, определяющие цвет, вкус, запах, свойственные данному виду масла. В зависимости от назначения масла некоторые из этих групп липидов нежелательны. При получении масла из семян прессованием в масло переходят, кроме того, твердые частицы мезги, а также группа чужеродных веществ – остатки гербицидов и пестицидов, накапливающиеся в масличном сырье и переходящие в масло; полициклические ароматические углеводороды, попадающие в семена и масло из окружающей среды; продукты жизнедеятельности микрофлоры, развивающейся на масличном сырье, – афлатоксины и другие токсины. Процесс очистки масла от нежелательных групп липидов и примесей называется рафинацией, конечной целью которой является выделение из природных масел и жиров триацилглицеринов, свободных от других групп липидов и примесей. Однако не во всех случаях рафинацию проводят до полного удаления всех структурных липидов и примесей, за исключением механических примесей и воды, удаление которых является обязательным уже при первичной очистке масла на маслодобывающих предприятиях.

Удаление из масла твердых взвешенных примесей и воды проводят методом отстаивания в отстойниках, механических гущеловушках, с помощью осадительных центрифуг и при фильтровании через ткань на рамных фильтрах-прессах.

Вследствие разнообразия физических и химических свойств липидов, входящих в состав природных масел и жиров, современная рафинация представляет собой комплексный процесс, включающий последовательную цепь технологических операций, отличающихся по характеру химических и физических воздействий на удаляемые группы липидов. Обязательное условие применяемых технологических операций – это сохранение триацилглицериновой части масел и жиров в нативном состоянии. Полная схема рафинации масел и жиров приведена на рисунке 20.

Современная технология полной рафинации предусматривает удаление из масел фосфолипидов (операция гидратации масла), восков и воскоподобных веществ (операция вымораживания), свободных жирных кислот (операция щелочной нейтрализации), красящих веществ (операция отбеливания масла), веществ, ответственных за вкус и запах масел и жиров (операция дезодорации). Полная рафинация необходима не всегда. Ее проводят при получении салатного масла, поступающего для непосредственного употребления в пищу, для масел и жиров, используемых при производстве маргарина, кондитерских, кулинарных жиров и майонеза.

Рисунок 20 – Схема рафинации масел и жиров

 

В других случаях, например при производстве гидрированных жиров, могут быть исключены операции отбелки и дезодорации.

В настоящее время для масел и жиров с низким содержанием свободных жирных кислот рекомендован метод дистилляционной рафинации, исключающий такие операции, как щелочная нейтрализация. В этом случае одновременно происходит удаление из масла свободных жирных кислот и веществ, ответственных за вкус и запах, – одорирующих веществ.

Объем и последовательность технологических операций при рафинации устанавливают конкретно применительно к виду масла, поступающего на обработку.

Так, операция гидратации применяется преимущественно при рафинации подсолнечного масла, хотя этой операции могут подвергаться соевое, арахисовое, кукурузное и хлопковое масла.

Гидратация– это удаление из масла с помощью воды группы веществ с гидрофильными свойствами, важнейшими из которых являются фосфолипиды. Фосфолипиды – ценные в пищевом отношении соединения с антиокислительными свойствами. При хранении масел они выпадают в виде легко разлагающегося осадка, который затрудняет ряд технологических операций по переработке масла. Поэтому фосфолипиды выделяют из масла путем гидратации, а затем используют в качестве самостоятельного продукта в пищевых, кормовых и лечебных целях.

Процесс гидратации заключается в смешивании подогретого масла с дозированным количеством воды. Оптимальная температура гидратации масел различная: для подсолнечного масла 45–50 ºС, для соевого – 65–70 ºС; количество воды, добавляемое в масло, также различно: для подсолнечного масла 0,5–3,0 % от массы масла, для соевого – до 6 %.

Воду и масло смешивают в струйных смесителях или реакторах-турбулизаторах (рисунок 21), в которых обеспечивается более полный контакт масла и воды.

Затем смесь масла и воды через патрубки 1 и 2 поступает в экспозитор (коагуляторы 3 и 4), где происходят коагуляция и формирование хлопьев осадка. Продолжительность этого процесса, протекающего при медленном перемешивании масла, 20–40 мин. Затем масло, содержащее крупные, сформированные хлопья гидратированных фосфолипидов, поступает на сепаратор или тарельчатый отстойник непрерывного действия. Масло после сепаратора или отстойника передается на дальнейшую рафинацию или сушку, так как содержание влаги в масле после гидратации высокое и хранению оно не подлежит.

Для высушивания масла применяют вакуум-сушильный аппарат колонного типа (рисунок 22), который представляет собой цилиндрический аппарат, где процесс высушивания осуществляется в пленочном режиме в условиях вакуума.

Подогретое до 85–90 ºС масло распыляется с помощью трех форсунок 1. При стекании масла по внутренним стенкам и контактным поверхностям 2 образуется тонкая пленка масла, из которого удаляется влага. Остаточное давление в аппарате 2,6–5,3 кПа, начальное содержание влаги масла 0,2 %, конечное – 0,05 %.

Гидратационный осадок (фосфолипидную эмульсию) из сепаратота или отстойника подают для высушивания в ротационно-пленочный аппарат цилиндрического типа (рисунок 23) через патрубок 1. Внутри аппарата расположен полый вращающийся ротор 2 в виде звездочки, на котором расположено шесть радиальных лопастей. Толщина слоя эмульсии между зазором лопастей и внутренней обогреваемой поверхностью аппарата 1 мм. Остаточное давление в аппарате 2,5 кПа. За время прохождения через аппарат (2 мин) содержание влаги эмульсии снижается с 50–60 до 1 %, и полученный фосфолипидный концентрат через патрубок 3 направляется на фасование.

Рисунок 23 – Ротационно-пленочный аппарат

При гидратации подсолнечного масла высшего и I сортов получают пищевой фосфолипидный концентрат, а при гидратации масла II сорта – кормовой.

Гидратированное подсолнечное масло должно быть освобождено от восков и воскоподобных веществ. Это достигается путем низкотемпературной очистки, или вымораживания. Сущность процесса заключается в медленном охлаждении масла до 10–12 ºС при слабом перемешивании в экспозиторе – цилиндрическом аппарате, снабженном рамной мешалкой, с частотой вращения 2 мин-1. Масло выдерживают в экспозиторе в течение 4–6 ч. Здесь происходит кристаллизация восков, растворенных в масле. Затем масло подогревают до 16–18 °С для снижения его вязкости и фильтруют на рамных фильтрах-прессах. Для ускорения процесса на фильтрующую поверхность наносят вспомогательные порошки (кизельгур, фильтроперлит и др.), улучшающие дренажные свойства осадка.

Способ нейтрализациимасел щелочью основан на обработке рафинируемого масла водными растворами NaOH, в ходе которой свободные жирные кислоты, взаимодействуя с щелочью, дают водные растворы мыла – соапстоки.

Соапстоки нерастворимы в масле и, так как их относительная плотность выше, чем у масла, образуют осадки (отстой), которые затем отделяют от масла.

В присутствии воды при недостатке щелочи могут образовываться кислые мыла, плохо растворимые в воде. Поэтому для реакции нейтрализации щелочь берут с некоторым избытком против расчетного (по уравнению химической реакции) количества. Избыток щелочи подавляет образование кислых мыл, но он ведет также к нежелательному омылению нейтрального масла. Поэтому эффективность щелочной рафинации определяют как по качеству полученного масла, так и по величине отходов и потерь при нейтрализации. Выход рафинированного масла зависит не только от избытка щелочи, но и от концентрации ее раствора, температуры и продолжительности процесса. При непрерывных методах нейтрализации и невысоком кислотном числе отходы составляют 1,25–1,5 %, потери – 0,1 % к массе масла, поступившего на нейтрализацию.

Нейтрализацию осуществляют путем смешивания в реакторах-смесителях, устройство которых аналогично применяемым при гидратации щелочи и масла. Последующее разделение нейтрального масла и соапстока ведут в центробежном поле на сепараторах. Применяемые в промышленности установки А1-ЖРН и зарубежные отличаются в основном производительностью и типом применяемых сепараторов.

Температура нейтрализации 85–90 °С, концентрация щелочи от 70 до 150 г/л и избыток щелочи от теоретического количества 5–20 %в зависимости от от кислотного числа масла, поступающего на нейтрализацию.

Другим непрерывным методом нейтрализации является нейтрализация в мыльно-щелочной среде, преимущество этого метода состоит в том, что процессы нейтрализации и отделения образовавшегося мыла совмещают во времени, а также применяют щелочь низкой концентрации и с минимальным избытком, что снижает потери масла.

Процесс ведут в нейтрализаторе (рисунок 23), заполненном раствором щелочи.

Масло с помощью перфорированного распределителя 1 поступает в виде капель диаметром 2 мм в щелочной раствор расширителя 2 и медленно всплывает на поверхность, так как плотность масла меньше плотности водного раствора щелочи. Нейтрализация идет на поверхности всплывающей капли масла, куда направляются более полярные по сравнению с триацилглицеринами свободные жирные кислоты. С поверхности раствора щелочи в расширителе 2 масло отводят в сушильно-деаэрационный аппарат, предварительно обрабатывая масло раствором лимонной кислоты для разложения мыла. Мыльно-щелочной раствор, содержащий 8–12 % мыла, непрерывно поступает на мыловаренный завод. Лучшие результаты получают при концентрации щелочи в нейтрализаторе 12–20 г/л и температуре 70–95 ºС. При установившемся режиме работы нейтрализатора концентрация щелочи в нем снижается до 1–3 г/л, что обеспечивает минимальные потери масла.

Вариантом щелочной нейтрализации является нейтрализация в мисцелле, применяемая при переработке хлопкового масла, описанная ранее. Адсорбционная рафинация (отбеливание масла) предусмотрена для растительных масел (кроме подсолнечного), предназначенных для гидрирования и производства маргариновой продукции. Для отбеливания масел– удаления из масла жирорастворимых пигментов – каротиноидов, хлорофиллов, а для хлопкового масла также госсипола и его производных и др. применяют активированные кислотной и термической обработкой отбеливающие бентонитовые глины. Основным компонентом бентонитовых глин являются алюмосиликаты Al203∙nSiO2, в состав которых входят щелочные и щелочноземельные металлы.

Реже для осветления масел применяют активированные угли – в смеси с глинами и отдельно.

При отбелке в масле протекают нежелательные процессы – изомеризация жирных кислот, снижающая биологическую ценность масла, образование в составе триацилглицеринов жирных кислот с сопряженными двойными связями, что приводит к активированию окислительных процессов в отбеленном масле при хранении. Для снижения окислительных процессов в масле при отбеливании рекомендуется процесс вести под вакуумом, а сорбенты предварительно обрабатывать под вакуумом. Масло на отбеливание необходимо направлять только после нейтрализации, промывки и сушки.

Процесс адсорбционной рафинации заключается в приготовлении концентрированной масляной суспензии адсорбента, собственно отбеливании, осуществляемом в две стадии (предварительное и окончательное отбеливание), и отделении адсорбента от основной части масла на фильтрах.

Активные глины вводят в масло в количестве 0,5–2 % от массы масла (для хлопковых масел – 4–5 %). Температура отбеливания 75–80 ºС, остаточное давление в отбельных аппаратах 4 кПа. Для получения суспензии используют 1/4 отбеливаемого масла. Основная часть масла (3/4 общего количества) поступает в аппарат для предварительного отбеливания (рисунок 25), где одновременно осуществляется деаэрация масла.

Суспензия, попадая на дно вращающегося диска 1 (274 мин-1), распыляется и контактирует с маслом, которое также распыляется на нижерасположенном диске. В нижней части аппарата смесь суспензии и масла интенсивно перемешивается двумя лопастями-мешалками 2. Окончательное отбеливание ведут в специальном аппарате (рисунок 26), где смесь суспензии и масла разбрызгивается с помощью распылителя 1, попадает на распределительную тарелку 2 и в виде тонкой пленки стекает по нагретой внутренней поверхности аппарата.

Отсюда смесь масла и суспензии поступает на фильтрование. Первые мутные порции фильтруемого масла возвращаются в аппарат через патрубок 3. Содержание масла в глине после фильтрования до 15 %.

Дезодорациямасел представляет собой дистилляционный процесс, цель которого – удаление из масла одорирующих веществ – низкомолекулярных жирных кислот, альдегидов, кетонов и других летучих продуктов, определяющих запах и вкус масла, а также выделение из растительных масел нежелательных чужеродных соединений – полициклических ароматических углеводородов, ядохимикатов, токсичных продуктов – афлатоксинов и др.

Дезодорация является обязательной операцией для получения масел и жиров, применяемых при производстве маргарина, в консервном производстве, и масла, непосредственно используемого в питании.

Дезодорацию проводят путем обработки масла при низком остаточном давлении – в вакууме и высокой температуре, при одновременном введении в нагретое масло острого водяного пара.

Перед дезодорацией нейтрализованное и отбеленное масло направляют в деаэратор, где оно распыляется в вакууме и подогревается в пленке на поверхности змеевиков до 130-180 ºС. После деаэратора масло поступает в дезодоратор непрерывного действия, который входит в состав установки А1-МНД.

Рисунок 26 – Аппарат для деаэрации и







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.