Технологічна схема виробництва олії

Виробництво рослинної олії складається з багатьох операцій, під час яких в олійній сировині відбувається складні фізико-хімічні процеси. Спрощену принципову схему переробки олійної сировини наведено на рис. 12.1.

Попередньою технічною операцією відокремлення домішок і сушіння зерна, потім роздрібнення, що призначено для відокремлення оболонок від ядра. Запаси олії в тканинах олійного насіння та плодів розподілені нерівномірно: головна частина зосереджена в ядрі насінини — в зародкові та в ендоспермі, плодова та з

Рис. 12.1. Спрощена схема виробництва пресової нерафіновоної олії

сім'яна оболонки містять невелику кількість олії, яка має інший (гірший) ліпідний склад. У зв'язку з цим при переробці багатьох олійних культур та плодів від основної масловисткої тканини ядра відокремлюють олійні зовнішні (плодові та сім'яні) оболонки насіння. При цьому олійність перероблюваної сировини підвищується, збільшується продуктивність технологічного устаткування, зростає кількість олії та білка.

Відокремлення оболонки від ядра складається із операції руйнування покривних оболонок насіння — обрушення і наступного розподілу одержаної суміші (рушанки) на ядро та лушпиння (лузки) — відвіюванням.

Олійні плоди та насіння обрушують різними методами в залежності від фізико-механічних властивостей оболонки та ядра. Найважливіша вимога до машин для облущування насіння - - руйнування оболонки не повинно супроводжуватись руйнуванням ядра. Через недосконалість існуючих облущувальних машин ця вимога певною мірою не виконується.

Руйнування плодів оболонки соняшникового насіння здіснюеться відцентровими облущувальними машинами.

Якість облущенного насіння -рушанки характеризується вмістом у ній небажаних фракцій насінин та частково нерозрушеного насіння (цілих або "недоруш"), розрушенного ядра (січка) та олійного пилу. Присутність в рушанці недору-ша небажане: вона збільшує вміст лу

шпиння в ядрі. Також небажана і присутність в рушанні січки та олійного пилу. Січка легко віддає жир лушпинню навіть під час короткого контакту.

Олійний пил цілком не відокремлюється від лузки, яка відходить з виробництва і витрати олії з лушпинням збільшуються. Розділення рушанки на лушпиння та ядра засновано на різниці в їх розмірах та аеродинамічних властивостях.

В аспіраційній камері для обробки рушанки є п^ять незалежних повітряних каналів (шоста фракція — олійний пил — повітряної обробки не зазнає), до яких надходять фракції рушанки, що одержанні в розсійнику.

Кожна фракція рушанки надходить до верхньої полиці, а потім під дією своєї маси пересипається з однієї полиці на іншу. Потік повітря, пронизуючи падаючий шар рушанки, виносить легкі частини (лузги). Із останньої полички сходить звільнені від лушпиння ядра, кут нахилу полиць змінюють при регулюванні війки: чим крутіше вони встановлені, тим швидше рушанка пересувається на них тим коротший час обробки рушанки повітрям і тим менший відбір з рушанки лушпиння.

Таким чином, після аспіраційної війки одержують, ядра недо-руш, перевій та лушпиння. Ядра надходять на подальшу переробку. Недоруш направляють в повітряно-ситовий сепаратор, аналогічний тому, який застосовують для очищення насіння. Тут в осадочних конусах після продування недоруша атмосферним повітрям збирається крупна лузга. Недоруш з меншим вмістом лушпиння (збагачений) йде на повторне обрушення на обрушу-вальну машину.

Перевій для повторного розподілу направляють на контрольну війку, яка відрізняється від робочої набором сит та повітряним режимом в аспіраційній камері. Лушпиння виводять з цеху.

Оцінюють роботу рушайно-війного цеху за вмістом лушпиння в ядрах, та за втратами олії в лушпинні, що вилучається з виробництва (у вигляді олійного пилу, січки ядер та замаслювання лушпиння при контакті з розрушеними ядрами).

Лушпинність ядер, що призначенні для одерження олії на пресових заводах, не повинна перевищувати 3%, на екстраційних -не більше 8%. Розпушення оболонки бавовняного насіння і інших олійних культур та її відокремлення від ядер здійснюють на ма-Шинах іншої конструкції, однак технологічна послідовність операцій залишається такою ж.

Подрібнення ядра Для вилучення олії із насіння чи ядра необхідно розрушити їх клітинну структуру. Кінцевим результатом операції подрібнення є переведення олії, що міститься в клітинах насіння, до форми, доступної для подальших технологічних дій. Необхідна міра подрібнення сировини досягається механізмами, які здійснюють подрібнення, розчавлювання та розтирання насіння чи ядер. Подрібнення здійснюють на вальцьових верстатах.

Одержаний після подрібнення матеріал називають м'яткою, яка характеризується значною питомою поверхнею. Крім розру-шення клітинних оболонок при подрібненні порушується також структура оліємісткої частини клітини, значна частка олії вивільнюється і адсорбується на поверхні часток м"ятки. Добре здрібнена м"ятка повинна складатись з однорідних за розміром часток, не містити цілих нерозрушених клітин, і в той же час вміст дуже дрібних (мучнистих) часток в ній повинен бути незначним. Для одерження м"ятки застосовують вальцьові верстати. Робочими органами верстата, який найбільш широко вживається, є п'ять вальців, розміщених один над одним по вертикалі: верхній валок рифлений, інші гладкі.

Вилучення олії з м’ятки здіснюється методами пресування чи екстракцією, або найчастіше сполученням (поєднанням) цих двох операцій.

Метод пресування Олія абсорбована у вигляді плівок на поверхні часток подрібнених ядер утримується значними поверхневими силами. Для ефективного відокремлення необхідно цей зв’язок послабити. Для цього використовують гідротермічну (во-логотєплову) обробку м'ятки — жаріння (смаження). При зволожуванні та наступній тепловій обробці м'ятки послаблюється зв'язок ліпідів з неліпідною частиною насіння — з білками та вуглеводами і олія переходить у відносно вільний стан, а її боязкість помітно знижується. Потім м"ятку нагрівають до більш високої температури, її вологість при цьому зменшується, і одночасно відбувається часткова денатурація білків, яка змінює пластичні властивості млятки. Так під дією вологи та теплоти м'ятка змінює свої фізико — хімічні властивості і перетворюється в мезгу.

У виробничих умовах процес приготування мезги складається із зволоження м’ятки і підігрівання її до температури 60 °С, воло-гость м'ятки після зволоження (для соняшників) повинна бути не вищою (8...9)%. Нагрівання до 105 °С та висушування млятки кінцева вологість готової мезги (для соняшників) досягає (5...6%).

Мезга з такими характеристиками забезпечує ефективне попереднє вичавлювання олії. Для кінцевого вичавлювання параметри мезги повинні бути іншими (кінцева вологість) досягає (3...4)%, температура (110... 120) °С. Для приготування мезги застосовують чанні, барабанні та шнекові жаровні. Найбільш розповсюдженими є чанні жаровні з 6-ти або 5-ти чанів. Шестичанні жаровні мають чани діаметром 2100 мм та висотою 435 мм, розміщені один над другим. По вертикальній осі проходить загальний вал, на якому в кожному чані закріплено ножі-мішалкі. Обігрівання чанів ведеться глухою парою. Пересування як спосіб вилучення олії з насіння передує остаточному знежиренню матеріалу дією органічного розчинника — екстракції. Тільки у порівняно невеликих розмірах ще здіснюється чисто пресове вилучення олії.

До попереднього пресування, та роботи в режимі одноразового пресування використовуються преси різних типів, наприклад, прес ЕТП-20 (рис. 12.2). Прес має вертикальний шнековий наповнювач 1. На шнековому валу 2 для форпресування набирається сім витків, а для режиму одноразового пресування — вісім зі зменшеним кроком та збільшеним діаметром ступиць.

Прес оснащено системою 5 для підігрівання та охолодження вала. При пуску преса вал підігрівається парою, а при постійній роботі може охолоджуватися водою. Пара та вода подаються в центральний канал, який проходить через весь вал, вздовж його осьової лінії. Товщина макухи змінюється за допомогою конус-

Рис. 12.2. Прес ЕТП-20

ного пристрою 4. Зеєр З, роз'ємний по горизонталі, по довжині утворює п'ять ступенів, друга...п'ята ступені зеєра мають однакові внутрішні діаметри.

Технічні параметри преса ЕТП-20 в режимі форпресування при переробці насіння бавовни такі: продуктивність 70...80 т/до-бу, зазори між зеєрними пластинами, мм: І — 1,35; II — 0,7; III — 0,5; IV — 0,25; V — 0,15 мм, частота обертів — 25, 28 і 32 об/хв.

Мезга надходить до приймальної частини ступеневого циліндру через живильник і, там витки шнека 4 захоплюють її і переміщують уздовж нього до вихідного отвору.

Максимальний тиск, що розвиває шнековий прес, досягає ЗО МПа ущільнення (стиснення) мезги зростає в (2,8...44,4) рази,тривалість перебування мезги у шнековому каналі під тиском залежить від типу преса і змінюється від 78 до 225 с. У залежності від робочого тиску пресування та оліїності макухи, шнек — преси ділять на преси попереднього (неглибокого) зняття олії (фор-преси) та преси остаточнього (глибокого) зняття олії.

Форпреси широко застосовуються в технологічних схемах екстракційних заводів. Вони відзначаються досить високою продуктивністю. Екстрактори.що працюють за способом занурювання екстрагуємого матеріалу в розчинник, бувають двох видів: вертикальними, шнековими та вежовими (баштовими).

Модернізований шнековий екстрактор НД-1250 складається з завантажувальної колони з декантатором 2, горизонтального передаточного шнека 1 і екстракційної колони 11.

Корпус кожної колони складається з окремих царг, які, з'єднані між собою фланцями. Всередині корпуса розміщуюють-ся робочі шнеки 3, які приводяться в рух електро-двигунами через редуктори. Шнеки завантажувальної та екстрагувальної колони, крім того, мають конічні зубчасті передачі, а передаючий шнек — пару циліндричних шестерней.

В верхній частиш шнекового вала екстракційної колони закріплено лопаті зкидувача шрота 9, який приводиться до руху від редуктора екстракційної колони через ланцюгову передачу.

Шнековий вал екстраційної колони, як і інші шнеки екстрактора, обертається за годинниковою стрілкою. Лопатевий скидач обертається проти годинникової стрілки, робить при цьому 27 об/хв та скидає макуху із екстрактора через два патрубки. Активністю (70...80) т/добу при порівняно не високому зняттю олії (олійність макухи до (15... 17)% частота обертання шнекового ва-

лу фораса (18...36) об/хв., товщина вихідної ракушки (макухи) (8...12)мм. Тривалість пресування — в середньому 80с.

Преси глибокого заняття олії мають значно меншу продуктивність (18...30) т./добу, але зате олійність макухи нижче (4...7)% — це досягається більш тривалим знаходженням мезги в пресі — (220...225) с, внаслідок сповільненого обертання шнека (5...13) об./хв. Та невеликої ширини вихідної кільцевої щілини. Товщина макухи — ракушки, що виходить з преса, знаходиться в межах (3...4) мм. В практиці застосовують шнек — преси однократного остаточного вичавлювання, які здійснюють послідовно попереднє та остаточне вичавлювання в одному агрегаті.

Пресована олія після фільтрування та очищення від домішок може бути використована як готова продукція як нерафінована І та II сортів.

Екстрагування макухи

Пресовим способом неможливо досягти повного знежирення мезги. Повне вилучення олії можливе тільки екстракційним способом, схему якого наведено на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Технологічна схема виробництва олії екстрагуванням

Форпресову макуху перед надходженням на екстрацію піддають обробці з метою надання їй структури крупки, гранул або пелюстків, які забезпечують максимальне вилучення олії розчинниками.

Обробку форпресової макухи в такій послідовності: спочатку грубе подрібнення макухи, потім друге, більш тонке подрібнення на вальцьових та інших дробарках, що дають крупку макуху. Перед отриманням пелюстки крупку зволожують і підігрівають для підвищення пластичності, потім крупка надходить до плющильної вальцівки, на якій одержують макухову пелюстку товщиною (0,25...0,50) мм. Одержання пелюстки можливе також (за прямою екстракцією) з кондиційованого насіння, наприклад, сої, яке спрямовується на екстракцію у вигляді так званої "сирої" пелюстки.

Як розчинник для екстракції олії застосовують бензин марок А та Б (ТУ-38 №101303-72) і гексан. Бензин і гексан хімічно інертні і не корозують апарат, але вони пожежо- та вибуховобез-печні і токсичні, тому робота екстракційних цехів сурово регламентується відповідними нормами та правилами.

Екстракцію рослинної олії частіше за все ведуть способом занурювання матеріалу. При екстракції занурюванням вилучення олії із олієматеріалу здійснюється проходження його через розчинник в умовах протитечії, при якому розчинник і екстрагуємий матеріал безперервно пересувається відносно один одного.

Перевага екстракції занурюванням закшочається у високій швидкості екстракції та незначній тривалості процесу знежирювання, простоті конструкції екстракційного апарату, високому коефіцієнтові використання його геометричного об"єму (до 98%). При цьому способі екстракції виключена можливість утворення в апаратах вибуховобезпечних сумішей повітря та розчинника.

За способом занурювання працює вертикальний шнековий екстрактор НД-125 (модернізований). Екстрактор складається із завантажувальної колони 7 з декантатором, горизонтального шнека та екстракційної коло рій 2. У серидині корпуса екстр актора всталені перфоровані шнеки. Шнеки приводяться до обертання від електродвигунів через редуктори. У верхній частині шнекового валу екстраційної колони вставлено скидач шроту, в де-канторі відбувається самофільтрація місцели через шар матеріалу, який екстрагують, а також II відстоювання. Введення розчинника через форсунки у верхній частині екстраційнної колони.

При екстракції ступеневим зрощенням безперервно переміщується тільки розчинник, а матеріал, який екстрагують, залишається в спокої в одній і тій же ємкості, яка переміщується (ковші, камери, тощо), або на рухомій стрічці.

Рис. 12.4. Модернізований шнековий екстрактор НД-1250

Екстракція оліі способом ступеневого зрощення забезпечує одержання місцел збільшеної концентрації, чистих за рахунок само фільтрації через шар екстрагуємого матеріалу.

За способом ступеневого зрошування працює горизонтальний стрічковий екстрактор МЕЗ. Екстрактор — це прямокутна коробка, зварена з листової сталі, у середині якої розміщується металевий сітковий, стрічковий транспортер, що є робочим органом екстрактора. Транспортер складається з рамок, прикріплених болтами до щік двох ланцюгів, які утворюють його каркас. До рам прикріплені стальні перфоровані листи, які називаються підкладками, з ланками 8x8 або 20x20 мм.

Підкладки листи обтягнуті зверху металевою плетеною сіткою із чарунками 0,8-0,8 мм. Швидкість стрічки може змінюватись від 0,7 до 1,5. 10 (-3) м/с.

Найбільш досконалим екстрактором зараз є карусельний екстрактор, який складається із розділеного на 13 секцій ротора за допомогою якого переміщується екстрагуємий матеріал. Днище секції спільне, нерухоме, сітчасте. Воно зроблено з дроту (проволки) трансцеподільного перерізку, що утворює щілини 0,8 мм для проходження місцели. Для очищення місцели від твердих домішок — обов'язкової операції при екстракції за способом занурювання — застосовують відстійники. Гідроциклони та тканинні фільтри. Якщо вміст домішок невеликий (після екстраціі за способом зрощення), місцелу очищають, пропускаючи її через розчин електроліту.

Місцела, що виходить з електрактора, містить від (10... 15) до (30...35)% олії. Доки концентрація місцели значна, відгонка розчинника зводиться до звичайного процесу випарювання. З підвищенням концентрації місцели температура її кипіння зростає. Для прискорення процесу та зменшення температури застосовують відгонку розчинника під вакумом, а також відгонку з гострою парою, яка подається у місцелу.

У виробництві операцію відгонки називають дистиляцією місцели. Устаткування для двоступеневої дистиляціі складається з плівкового дистилятора, який працює при атмосферному тиску, та остаточного дистилятора, який працює при остаточному тиску 0,07 Мпа.

Шрот, входить із екстрактора, містить від 20 до 30% розчинника, який виводиться нагріванням в апаратах-виварювачах (тостерах). За допомогою гострої пари. При цьому досягається оптимальна денатурація білків та інактивація токсичних, небажаних речовин: рицину при переробці рицин, інгібіторів, трипсину та химотрипсину при переробці сої, арахісу, тощо. Шрот, який направляють на збереження, повинен мати вологість в межах (8,5...9)%, а його температура не повинна перевищувати 4 °С. Вміст розчинника в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст фе-родомішок — не більше 0,01%.

Розчинник, що виводиться із місцели та шроту, регенерується конденсацією з парою сумішей в теплообмінниках-конденсаторах. В сирих маслах завжди містяться різноманітні домішки, які затруд-нюють їх переробку і знижують якість одержаної продукцієї. Частина цих домішок вилучається з клітин насіння під дією теплоти, тиску та органічного розчинника разом з олією. Тому в товарній олії завжди є фосфоліпіди, віск, барвники та продукти гідролізу цих речовин (вільні жирні кислоти, дігліцирин і інші речовини).

В олії, що одержана з насіння, є також продукти окислення різних сполучень ліпідної природи. Вміст продуктів гідролізу та окислення ліпідів у олії залежить від якості насіння, що надходять на переробку, та інтенсивність технологічної дії на насіння. Крім розчинних речовин товарна олія містить і механічно захоплені тверді домішки — частки мезги, макухи або шроту.

Плівковий дистилятор (рис. 12.5) має трубчасту секцію 1 і сепаратор 2. Загальна поверхня нагрівання — 1000 м . Місцела насосом подається в нижню частину трубок. В між трубний простір вводиться перегріта пара температурі (180...220) °С. Місцела приблизно на 1/3 висоти трубок починає кипіти.

Під час кипіння утворюється значна кількість пари розчинника, яка захоплює місцелу з великою швидкістю вгору у вигляді

тонкої плівки, що покриває внутрішню поверхню нагрітих парою трубок. Завдяки тонкому шару місцели з неї швидко випаровується розчинник. Суміш пари розчинника і місцели потрапляє на пластини з сепаратора і відкидаються до його стінок. Звідси концентрована місцела йде на кінцеву відгонку (остаточна дистиляція). Обов'язковою умовою сталої роботи плівкового дистиля-

тора є подача в нього місцели при температурі, близької до точки кипіння. Тому перед дистиляцією місцела проходить через теплообмінники. Кінцевий дистилятор показано на рис. 12.6, а тостер для вилучення бензину показано на рис. 12.7.

Тривалість дистиляцій (6... 10) хв. Концентрація місцели після плівкового дистилятора зростає від (10... 15) до 85%.

В дистиляторі для остаточного вилучення розчинника (кінцевий дистилятор) застосовують розпилення місцели під вакуумом, випаровування в тоненьких плівках і відгонку розчинника з водяною парою. Остаточний дистилятор складається з трьох камер (розпилювальної 1, плівкової 2 і дуодораційної З і краплев-новлювача 4.

Підігріта місцела вводиться в форсунку і розпилюється в верхній зоні дистилятора під вакуумом. Розпилювання зде-більшує поверхню випа-

ровування. Краплини висококонцентрованої місцели, з яких вже видалена значна частина розчинника, падають черех форсунки 6 на вертикальні пластини 5 і у вигляді плівки стікають по них, продовжуючи звільнюватись від розчинника під дією теплоти глухої і гострої водяної пари.

В маслозбірній чашці нижньої частини дистилятора олія в парі (400...500) мм продувається (барботується) перегрітою парою і одночасно підігрівається глухою парою — через парову сорочку.

При такій обробці видаляються останні сліди розчинника і готова олія з дистилятора безперервно відводиться на охолодження. Тривалість дистиляцій (4...5) хв., температура готової олії (100... 110) °С. Така обробка забезпечує отримання олії, що не містить слідів розчинника, при невисоких температурах.

Шрот, що виходить з екстрактора містить від 20 до 30% розчинника, який відокремлюється нагріванням в шнекових випалювачах або в чанових випалювачах (тостерах) за допомогою гострої та глухої водяної пари. При цьому не тільки видаляється розчинник, але й досягають значної денатурації білків і інактивації токсичних речовин.

Тостер уявляє собою колону (рис. 12.7), що складаються з чанів діаметром 2100 мм. Через всі чани проходить вал 1 з ножа-ми-мішалками 2, що призначені для перемішування шроту, що переходить із чана в чан. Вал має частоту обертання 21,5 об./хв. Завантаження шроту проводиться через шлюзовий затвор З, вивантаження — через нижній клапанний розвантажувальник 4. Чани тостера мають парові сорочки в днищі і бокових стінках, гостра водяна пара вводиться в кожен чан. Шрот проходить послідовно всі чани; рівень шроту в кожному з них — 380 мм. Відводиться водяна пара і пара розчинника із шроту через повітропровід 5.

Шрот, що направляється на збереження, повинен мати во-I логість (8,5...9) 5, температуру не вище 40 °С. Вміст розчинника [ в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст феродомішок — 0,01%. | Розчинник, що вилучено з місцели теж регенерується.

Рафінація олії

Очищення масел від супутніх речовин одержало назву; рафінація. При проведенні рафінації необхідно не тільки вилучити небажані, але й зберегти всі цінні речовини, що містяться в І жирі, не допустити їх втрат та розкладання. Технологічну схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

Рис. 12.8. Технологічна схема рафінації олії

Сучасні методи рафінації жирів та масел підрозділяють на фізичні (відстоювання, центрифугування, фільтрування, хімічні (гідратація, лужна рафінація) та фізико-хімічні (адсорбційна рафінація, дезодорація). Вибір методу рафінації залежить від складу та кількості домішок, їх властивостей та призначення олії. У більшості випадків для повного очищення олії застосовують поєднання декількох засобів.

Вилучення з олії твердих домішок: часток мезги, шроту та макухи — відстоювання — проводиться на механізованих гущепа-стках -- відстійниках за допомогою осаджувальних центрифуг безперервної дії, а також фільтруванням на рамкових фільтрпресах.

Ефективним методом очищення олії від зважених домішок та води є центрифугування. Відрізняють розподільнюючі центрифуги (вживаються для відокремлення води від олії) та освітлюючі (використовуються для вилучення механічних домішок). В розподільчому сепараторі олія під тиском до 0,3 МПа надходить через порожнистий вал до робочого барабану де під дією відцентрової сили відбувається його розділення на два потоки: тяжка (важка) рідина з осадком та жир. Осадок накопичується біля внутрішніх стінок барабану, важка рідина, ще перемішується вздовж нижньої поверхні тарілок, виходить, а жир, перемішуючись вздовж верхньої поверхні тарілок до центра барабана, виводиться.

Освітлення масел, що містять значну кількість домішок, проводиться центрифугуванням — за допомогою саморозвантажувальної центрифуги. Для вилучення осадку, що міститься в маслах, широко застосовують фільтрування на фільтрпресах. При фільтрації рідина проходить через шпари фільтрувального матеріалу, а зважені частки затримуються на фільтрі.

Хімічні методи рафінації застосовуються для виведення вільних жирних кислот, фосфоліпідів, білків, слизот та деяких інших сполучень. Одним з найважливіших методів хімічного очищення жирів є гідратація. Гідратація (вилучення домішок за допомогою води) дає можливість виділити з олії речовини з гідрофільними властивостями, в першу чергу фосфоліпіди. Фос-фоліпіди хоч і є цінними в харчовому та біологічному відношенні сполученнями, які мають антиокислювальні властивості, але при зберіганні олії випадають у вигляді осадку, який легко розкладається. Наявність їх в олії затрудняє також проведення ряду технологічних операцій при їх переробці. Тому необхідно вилучити

їх із олії гідратацією, а потім використати в харчових та кормових цілях у вигляді самостійного продукту.

При гідратації олію обробляють водою в струменевому змішувачі типу ежектора, в якому забезпечується інтенсивне змішування олії та води. Суміш олії та води (для соняшникової олії при температурі (45...60) °С. Направляють до коагулятора, де відбувається формування гідраційного осадку, який відокремлюється у відстійнику. Коагулятор має рамкову мішалку, яка робить 13 об/хв. Час перебування олії в коагуляторі — 0,5 години. Суміш олії з водою повільно проходить через коагулятор, виходячи у вигляді олії, що містить сформовані пластівці фос-фоліпідів. Розподіл пластівців фосфоліпідів і олії відбувається у відстійнику безперервної дії.

Гідраційний осадок з нижньої частини відстійника безперервно подається до ротаційно-плівчастого апарату для сушіння. Осадок рівномірно розподіляється за допомогою лопатей ротору по внутрішній поверхні апарату. Ротор обертається із швидкістю 800 об/хв. Остаточний тиск в апараті (0,05...0,08) МПа. Температура осадку (60...70) °С, час висушування — 2 хв. В цих умовах вологість гідраційного осадку знижується від 35 до 2%. Висушений фосфа-тидний концентрат направляють на фасування в металеві банки.

Гідратовану олію для зневодження, відправляють до сушиль-но-деагераційного апарата, де олію розсіюють за допомогою форсунок у вакуумі. Волога випаровується, а краплини висушеної олії попадають на контактні поверхні, де олія додатково зне-воджується в тонкому прошарку. Початково волога олії — 0,2% кінцева — 0,05%; температура (85...90) °С. Остаточний тиск в апараті (0,027...0,053) МПа.

Гідратована (соняшникова) олія повинна бути звільнена від воску та воскоподібних речовин, для цього олію виморожують — її охолоджують до 20 °С, а потім до (10... 12) °С і відправляють до експозитора-циліндричного апарату, оснащеного рамочною мішалкою з уповільненим обертанням, де протягом 4 годин відбувається кристалізація розчиненого в олії воску. Одночасно відбувається вилучення із олії фосфоромістких речовин (фосфоліпідів, що не гідратувались), які при гідратації не цілком відокремились. Трохи підігріту олію (при температурі (18...20) °С) з експозиторів відправляють на рамочні фільтрпреси. Операція виведення воску та воскоподібних речовин із олії описаним способом має назву виморожування.

ЛУГОВА РАФІНАЦІЯ — це обробка олії лугами. Для нейтралізації вільних жирних (масних) кислот реакція проходить з утворенням нерозчинних в олії солей (мила)

Р - СООН + NaOH PCOO + Na + Н О.

Останні випадають в осадках, частково захоплюючи разом з собою різноманітні домішки: барвники, білки, слизі. Осадки утворені, після лугової рафінації, називаються соапстоками.

Лугова рафінація супроводжується також частковим розпадом нейтрального жиру, що небажано, тому веде до зменшення виходу рафінованої олії. Швидкість рафінації, ефективність, утворення соапстоку (осадку), його структура та величина втрат нейтрального жиру залежить від кислотного числа олії, характеру та кількості домішок, концентрації лугу, температури та умов проведення лугової рафінації.

Гідратована (у випадку обробки соняшникової олії також виморожена) олія надходить до нижньої частини нейтралізатора безперервної дії, заповненого розчином лугу. Тут за допомогою перфорованого розподільника олія у вигляді крапель діаметром 2 мм. розподіляється в луговому розчині і повільно піднімається на його поверхню, тому що густина олії менша ніж густина водяного розчину лугу. Завдяки належному розділу олії у розчині лугу відбувається нейтралізація вільних жирних кислот.

З поверхні розчину лугу олію відводять до сушильно-деае-раційного апарату, заздалегідь оброблюючи її розчином лимонної кислоти для розкладу мила в змішувачеві ежекційного типу, або промиваючи водою.

Мило — луговий розчин з нейтралізатора безперервно передається на миловарний завод. Нейтралізатор заповнюють водним розчином лугу концентрацією (8... 15) г/л. Температура олії та розчину для більшості масел (68...75) °С. Варіантом лужної рафінації є рафінація (нейтралізація) в місцелі, що застосовується для бавовняної олії.

Оптимальна концентрація місцели для рафінації (35... 45)%. Тому місцелу, що виходить з екстрактора з більш низькою концентрацією, заздалегідь варять або додають олію попереднього пресування, одержаного з цього ж насіння. Температура місцели під час надходження на рафінацію повинна бути (20...22) °С. Місцела надходить до струменевого змішувача (турбулізатора) для змішування з розчином лугу. Одержану суміш місцели, пластівців мила, фосфоліпідів та інших речовин підігрівають до (60...70) °С та об-

робляють знесоленою водою для кращого вилучення соапстоку від місцели у відстійниках безперервної дії. Звідси місцела надходить на перегонку розчинника в апарати екстракційного цеху. Одержане масло промивають водою (або розчином лимонної кислоти) і сушать в сушильно деаераційному апараті. Відгін розчинника з соапстока здійснюють за дві стадії під вакуумом при обробці гострою парою в апаратах колонного типу.

АДСОРБЦІЙНА РАФІНАЦІЯ, — (відбілювання олії). Після лужної рафінації колір олії погіршується тому, що обробка лугом, а також часткова сорбція пігментів із соапстоку знижують колір олії. В той же час такі жиро-розчинні пігменти, як каротиноїди, хлорофіли в значній мірі зберігаються і після нейтралізації олії.

Для відбілювання олії використовують активізовані кислотною обробкою відбілюючу бентонітову глину. Основними компонентами бентонітової глини є алюмосилікати Al O 4SiO . До їх складу входять лужні та лужноземельні метали.

Активну глину кладуть в олію у кількості до (2,0... 2,5)% від її маси (для бавовняної олії дозу збільшують до (4... 5)% і незначній кількості для освітлення вживають активоване вугілля (в суміші з глиною та самостійно). Одночасно з відбілюванням в олії відбуваються небажані процеси — ізомеризація жирних кислот та зниження стабільності відбіленої олії при зберіганні.

Процес відбілювання олії заключається у створенні суспензії олії та відбілюваної глини (для утворення суспензії використовують j відбілюємої олії).

Основна частина олії (3/4 загальної кількості) надходить до апарату попереднього відбілювання, де олія попадаючи на дно обертального диска, розсіюється і контактує з розпиленою на верхньому диску апарата суспензією. Розпилена суспензія і олія у вигляді тонкої плівки стікає до нижньої частини апарату, де інтенсивно перемішується. Апарат працює під вакуумом.

Остаточне відбілювання здійснюють в другому апараті, де суміш суспензії і олії розсіюється за допомогою розсіювача. Суміш олії та суспензії надходить на фільтрування. Обігрівання глухою парою (остаточний тиск 0,034 МПа). Тривалість остаточного відбілювання — 30 хв. Олію з осадку (одержаного після фільтрування) відокремлюють обробленням осадку водяною парою.

ДЕЗОДОРАЦІЮ — олії застосовують для вилучення речовин, що надають олії специфічного смаку та пахощів: ненасиче-них вуглеводів, низькомолекулярних кислот, альдегідів, кетонів,

природних ефірних масел та ін. Частково ці сполуки виводяться з олії на попередніх етапах рафінації.

Дезодорацією називають вилучення вказаних сполук із олії водяною парою при високій температурі та низькому остаточному глибокому тиску. Перед дезодорацією олії рафінують лугом і відбілюють, підігрівають до 60 °С і подають до деаератора, де вона розсіюється в вакуумі і підігрівається в плівці на поверхні змійовиків до (130... 180) °С. Після деаератора олію підігрівають до (150... 180) °С і подають до дезодоратора.

Тривалість перебування олії в дезодораторі — 25 хв. Остаточний тиск в дезодораторі — 0,05 МПа, тиск водяної пари (3... 4) МПа.

Таким чином, в умовах глибокого вакууму, високої температури та барботування перегрітої водяної пари з олії вилучається сполуки, які надають олії небажанні смак та пахощі, — відбувається дезодорація олії. Для запобігання окислення олії в нижню секцію дезодоратора вводять 20%-ний розчин цитринової кислоти. При зупинці дезодоратора (аварійний або для планового ремонту) всю систему заповнюють інертним газом. Дезодорована олія охолоджується і зберігається під вакуумом в атмосфері інертного газу.

Схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

На рис. 12.9 показано одну із схем безперервного рафінування олії.В установці здійснюється гідратація, нейтралізація, промивання і сушіння олії. Установка має чотири секції.

Рис. 12.9. Схеми безперервного рафінування олії із використанням сепараторів

Секція гидратації. Сира олія із резервуара 1 поступає в один із двох щільових фільтрів 2 і насосом З через підогіватель 4 подається в дісковий змішувач. Сюда же через ротаметр 17 подается невелика кількість конденсата чи слабого розчину поваре-

ної солі. Из смесителя 5 масло поступает в коагулятор б, где формируется гидратационный осадок. Из коагулятора смесь поступает в сепаратор 7; гидратационный осадок отделяется от масла и направляется в сборник гидрофуза; масло поступает в пластинчатый деаэратор 8 и в промежуточный резервуар 9.

Секція нейтрализації. Гідратована олія насосом 10 подається в подогреватель 11, и через ротаметр 17 оно поступает к мас-лянрму насосу 12 блока смесителя. Насосом под давлением около 200 кПа масло подается в дисковый смеситель 13. Щелочь из резервуара 14 насосом 15 подается в дозатор 16 с переливной воронкой. Она провидит через ротаметр 17 и щелочным насосом 18 под давлением, несколько превышающим давление жира при выходе из насоса 12, подается в смеситель 13. Эмульсия поступает в барабан сепаратора 19, где она разделяется на две фракции— масло и соапсток. Соапсток отводится в сборник 20 и шестеренчатым насосом 21 передается на дальнейшую обработку, масло направляется на промывку.

Секція промивки. Масло проходит через теплообменник 22, подогревается и поступает в дисковый смеситель 23. Сюда же через ротаметр 7 7 подается вода. Смесь направляется в аппарат 24, снабженный мешалкой и предназначенный для увеличения продолжительности промывки. Затем смесь поступает и сепаратор 25, где вода, содержащая мыло, отделяется от масла.

Секція сушки. Промытое масло поступает в коробку 26 и в вакуум-сушильный аппарат 27 непрерывного действия. Масло откачивается насосом 28, установленным значительно ниже вакуум-сушильного аппарата.

Гідрогенізація жирів

Основна хімічна реакція що перебігає при гідрогенізації —, це приєднання водню до ненасичених (подвійних) сполучень, які містяться в залишках неграничних кислот, що входять до складу ацилгліцеринів.

Гідрування полі ненасичених жирних кислот проходять сту-пенево за формулою:

Процес іде вибірково (селективно): в першу чергу гідруються залишки жирних кислот, що містять більшу кількість подвійних

сполук, при однаковій ненасиченності — що містять меншу кількість атомів вуглецю.

Гідрування жирів супроводжується процессом переетерифіка-ції (обміном радикалів), а також веде до зниження вмісту в сала-масі вітамінів А і Д, але практично не впливає на вміст вітаміну Е.

З підвищенням температури гідрування, вологості водню, збільшенням тривалості процесу зростає вміст у гідрованому жирі вільних жирних кислот та продуктів їх взаємодії з каталізатором. Відбувається зростання кислотних чисел жиру. Накопичення вільних жирних кислот є наслідком гідролітичного та термічного розкладу ацилгліцеринів при гідруванні.

Подальше перетворення продуктів розпаду ацилгліцеринів та інших сполучень, що містяться в жирах, приводить до накопичення в саламасі різноманітних летких сполучень, які надають йому своєрідний запах, що зникає при подальшій рафінації.

Гідрування жирів здійснюється за участю каталізаторів. Основним з них є порошкоподібний нікелевий каталізатор промо-товний міддю, а також нікелевий каталізатор на кізельгурі.

Серед різноманітних методів одержання водню найбільш поширений електролітичний. Практично електролізу підлягають слабкі водні розчини лугів та кислот. Процес здійснюють в апаратах, що називаються електролізерами, які дозволяють одержати найбільш чистий водень. Зберігають водень в газгольдерах.

На гідрування надходять ретельно відрафінована олія. Олія яку направляють на гідрогенізацію, надходить до першого автоклаву трьохавтоклавної батареї. Сюди ж подають каталізатор, розведений добре відрафінованою олією. Водень надходять до автоклаву через барботер. Автоклав уявляє собою циліндричний апарат, виготовлений з кислототривкої сталі із сферичним дном та кришкою. Всередині автоклаву встановлено два змійовика для підігрівання та для охолодження, турбіна мішалка, яка робить (60...70) об/хв. Барботер для подачі водню, встановлений нижче мішалки. Після першого автоклаву частково гідрогенізовану олію передають до другого автоклава, а потім — до третього. З третього автоклава готове гідрогенізоване масло-саламас — надходить до саламасозбірників (відстійників), саламас з відстійників надходить на фільтрування, а каталізатор — або на регенерацію, або на повторне використання.

Для виробництва харчового саламасу використовують свіжий водень (з газгольдерів), а для виробництва технічного —

суміш свіжого та очищеного відпрацьованого (циркуляційного) водню. Температура олії при гідруванні (210... 230) °С при виробництві харчового саламасу та (240...250) °С при виробництві технічного. Кількість каталізатора, що додають до масла, складає від 0,5 до 2,0 кг. Нікеля на одну тону масла. Тиск водню в автоклавах (50...70) Кпа. Приблизно один раз на годину з автоклавів беруть проби саламасу для визначення його температури плавлення, яка при нормальному режимі процесу така: при гідруванні соняшникової олії в першому автоклаві (22...29) °С, в третьому — (31...33) °С (при виробленні харчового саламасу). При виробленні технічного саламасу температура його плавлення в автоклавах вища і становить від (22... 36) до (45...48) °С.

Технологія маргарину

Маргарин уявляє собою фізично-хімічну систему, один з основних компонентів якої — вода (дисперсна фаза) — розподіляється в іншому — маслі (дисперсійне середовище) — у вигляді найбільших часточок, утворюючи емульсію типу „вода в маслі".

За складом, властивостями та харчовою цінністю маргарин — це високоякісний харчовий продукт, рівноцінний вершковому маслу. До його складу входять гідровані рослинні олії та гідрований китовий жир, молоко, сіль, цукор, фосфоліпіди та емульгатори. Стійкість маргарину в процесі обробки, зберігання та споживання обумовлене наявністю емульгаторів — речовин з поверхнево-активною здатністю, які стабілізують емульсію „вода в маслі". Маргарин вживають в хлібопекарській та кондитерській промисловості, кулінарії, у виробництві харчо концентратів, а також для безпосереднього вживання в їжу.

До складу жирової основи, наприклад, молочного маргарину входить, крім рослинного саламасу, тверді при кімнатній температурі кокосове та пальмоядрове масло, китовий саламас та рідка рослинна олія. Жирова основа маргарину повинна мати температуру плавлення (27...33) °С, твердість від 8 до 18 КПа і містити тверді гліцериди при 20 °С від 18 до 22%.

Крім маргарину промисловість випускає жири кондитерські: для шоколадних виробів, цукерок, для ванільних та прохолодних начинок; жири кулінарні: гідрожир кулінарний, комбіжир рослинний, комбіжир тваринний, комбіжир свинячий та маргогуселін; жири для харчоконцентратів: гідрожир легкоплавкий з підвище-

ною твердістю; жир порошкоподібний; жир для булочних виробів (хлібопекарський жир з фосфоліпідами), замінник какао-масла.

Сировину для виробництва маргарину підрозділяють на жирову та нежирову. Жири і масла, які використовують при виробництві маргарину, не повинні мати пахощів та смаку, повинні мати світле забарвлення та низьку кислотність. Широко застосовують у виробництві маргарину соняшникову та бавовняну олію, а також соєве, кокосове, арахісове масло та деякі інші. Тваринні жири — воловий, баранячий, кісткове сало — входять до складу кулінарних жирів. Гідровані жири — головний компонент в рецептурі жирової основі маргарину (до 35%). Гідровані жири повинні мати білий колір, чистий смак та низьке кислотне число.

Нежирова сировина призначена для поліпшення смаку та пахощів маргарину і його біологічної цінності. Основним компонентом не жирової частини маргарину є коров'яче молоко. Воно дає маргарину смак та пахощі. За звичай вживають молоко незбиране, без зайвого присмаку та запаху, із вмістом сухого залишку не менше 8% вживають також сухе незбиране молоко.

Кухонну сіль додають для поліпшення смаку та як консервувальний засіб. Цукор-пісок поліпшує смак і сприяє утворенню бурої плівки на підсмажених продуктах.

Для надання маргарину світло-жовтого кольору, як у вершкового масла, до нього додають жиророзчинні харчові природні барвники (синтетичні барвники не допускаються). З цією метою використовують масляний розчин каротину, а також барвники, що одержані з томатів, насіння шипшини, тощо. Витрати барвника — 1,6 кг. на 100 кг. маргарину.

Для підвищення біологічної цінності маргарин збагачують жиророзчинними вітамінами А і Д. Як ароматизатори вживають сполуки, які в своєму складі мають діацетил. Нарешті, для підвищення стійкості при зберіганні та для зменшення окислювальних процесів до маргарину додають консерванти — аскорбінову, цитринову та бензойну кислоти.

Вся сировина, яку використовують, повинна відповідати вимогам відповідних державних стандартів. Молоко піддають пастеризації при температурі (80...85) °С. Після пастеризації частину молока відправляють до ємності (танк), звідки його беруть на виробництво маргарину. Другу частину пастеризованого молока квасять, для чого його відправляють до ванни для квашення. Тут молоко витримують в гарячому стані, а потім охолоджують до

температури заквашування (24... 28) °С. До ванни кладуть (2... 5)% технічної закваски-культуру молочнокислих бактерій. В результаті їх життєдіяльності виробляється молочна кислота, при накопиченні якої молоко зсідається. Нарівні з молочною кислотою при заквашуванні молока утворюється незначна кількість летких продуктів бродіння, зокрема діацетилу, які надають молоку, а потім і маргарину специфічні молочнокислі пахощі.

На заводі культури молочнокислих бактерій надходять у вигляді сухої чи рідкої закваски, або на твердій основі. Із цих заквасок на заводі пересівання бактерій готують технічну закваску для сквашування молока. Процес сквашування триває (9... 12) годин. Після утворення так званого згустку, який визначається наявністю запливаючого сліду на поверхні молока при відбиранні проби шпателем, молоко охолоджують і витримують для дозрівання (1...2) години, не перемішуючи. Після визрівання молоко охолоджують, перемішуючи.

Ванни для сквашування виготовляють із нержавіючої сталі місткістю від 800 до 2000 л. В них знаходяться мішалки маятникового типу. Сквашування молока здійснюється також в ємностях інших типів — циліндричних, вертикальних, в яких знаходяться мішалки.

Для забезпечення стійкості маргарину, запобігання його від розшаровування на початкові компоненти — воду та жирову частину — при досить інтенсивному тепловому та механічному впливу до нього додають харчові емульгатори — органічні сполуки класу складних ефірів, молекули яких складаються з полярної (гідрофільної) частини та неполярної (ліофільної або гідрофільної). Адсорбуючись на межі розподілу фаз "масло-вода", вони утворюють містки, які поєднують ці дві речовини, що нездатні взаємно розчинятись або перемішуватись в однорідну суміш.

В маргариновій промисловості застосовують емульгатори основу яких складають моногліцерини. їх недоліком с слабка здатність сполучення з водою при підвищених температурах.

Доведення фосфоліпідів у співвідношенні 1:3 поліпшує якість емульгаторів, тому що фосфоліпіди здатні міцніше затримувати воду.

Технологічний процес одержання маргарину методом переохолодження складає гься із таких операцій: зберігання та тепперуван-ня дезодорованих жирів; підготовка молока; підготовка води, солі, цукру, емульгатора, барвника та вітамінів. Підготовка емульсії

маргарину ведеться спочатку в змішувачі турбінного, гвинтового, пропелерного або звичайного типу. Цей змішувач уявляє собою ємність з лопатевими мішалками, де утворюється груба емульсія, а потім в гомогенізаторі, де вона обробляється в залежності від рецептурного набору під тиском до 0,125 МПа і виходить у вигляді тонко дисперсної емульсії; охолодження (переохолодження) емульсії в витискуючому охолоджувачі та кристалізаторі, порожнистій трубі діаметром (100... 150) мм; фасування маргарину.

Гомогенізатор — це плунжерний насос високого тиску із спеціальним гомогенізуючим вентилем. В ньому знаходиться дуже малий отвір-щілина, через який виштовхується груба емульсія маргарину, яка надходить із змішувача під тиском до 0,125 МПа, кульки емульсії подрібнюються — емульсія гомогенізується. Тиск гомогенізації регулюють змінюючи натиск пружини гвинтовим регулятором. Витискуючий охолоджувач служить для охолодження з декількох однакових секціях (частіше трьох) в залежності від продуктивності устаткування.

Кожна секція складається із циліндра з хромованої сталі, сточеного стрічкою для холодагента (рідкого аміаку). В середині циліндра знаходиться барабан, який обертається (частота обертання близько 500 об/хв..), на поверхні як встановлено ножі-скре-бачки. Під час обертання ножі-скребачки знімають і перемішують застигаючий шар емульсії, яка під тиском (1,5...2,0) МПа з гомогенізатора подається до зазору між стиками циліндру та барабана. Проходячи послідовно через циліндри, емульсія при температурі (10...16) °С надходить до кристалізатора, утворюючи ущільнену пластичну масу маргарину.

З кристалізатора маргарин надходить на формувально-пакувальні автомати, які фасують його в пачках по (200...250) г., а потім в укладальні для укладки в картонні коробки.

Зберігають маргарин, кондитерські та кулінарні жири в холодильних камерах при температурі (О...2)°С та відносній вологості повітря — не більше 80%.

Транспортування маргарину, кондитерських та кулінарних жирів при температурі зовнішнього повітря вище 12 °С дозволяється тільки в рефрижераторах. Якість маргарину повинна відповідати діючим ДСТУ. Всі столові та молочні маргарини повинні містити жиру не менше 82%. Маргарини шоколадний та кавовий повинні містити жиру не менше (62...65)%. Кількість води — не більше 17%. Маргарин повинен мати чистий смак та па-

хощі, подібні за смаком та пахощами вершковому маслу. Консистенція його повинна бути однорідною та пластичною, колір — однорідний по всій масі світло-жовтий для забарвленого та білий для незабарвленого. При смаженні маргарин не повинен розбризкуватись.

Контрольні запитання до 12-го розділу

1. Сировина для виготовлення олії.

2. Асортимент та якість соняшникової олії.

3. Технологія вилучення соняшникової олії.

4. Технологія вилучення олії екстрактивним способом.

5. Гідрогенізація олії.

6. Рафінування олії.

7. Виробництво маргарину.

8. Склад та показники якості маргарину.

9. Основні види устаткування для виробництва олії.

10. Характеристики та використання відходів масложирових виробництв.

11. Регенерація розчинника при екстрагуванні олії.