Технологический процесс производства масла растительного

Введение

Растительные масла - важнейшие пищевые продукты. Их питательная ценность

определяется высоким содержанием триглицеридов высших жировых кислот,

фосфатидов, стеринов, токоферолов.

Вытяжка масла из растительного сырья осуществляется в данное время двумя

средствами: прессованием и экстракцией.

Прессование представляет собой механическое выдавливание масла на шнековых

прессах. Прессование может быть одноразовое и двукратное - из предыдущих и

окончательным выдавливанием масла.

Метод экстракции, основанный на растворении масла в органических

растворителях, используется для прямой экстракции и для экстракции с

одноразовым предыдущим выдавливанием масла на шнековых прессах. Последний

является наиболее распространенным, экономичным, позволяет получать высокое

качество масла и обезжиренного остатка – шрота. На страницах этой работы мы и

рассмотрим этот метод.

1.Схема производственного процесса

Для обезжиривания большинства маслосодержащих семян, масло, прежде всего,

выделяют прессованием, а потом направляют на конечную вытяжку, путем

экстракции:

















Рис. 1.1. Схема вытяжки растительного масла экстракцией с предшествующим

выдавливанием масла на шнековых прессах

2.Технико-экономические характеристики процесса

На предприятии масложировой промышленности, производящего вытяжку

растительного масла из семян подсолнечника, за одну 10-ти часовую смену

(T=10 ч) изготовляется 1000 кг (m=1000 кг) рафинированного масла.

Перерабатывающая техника функционирует в течение 8-ми часов (t=8 ч) за

одну смену, ее мощность составляет 70 кВт (N=70 кВт), в цеху занято 4

человека

(n=4 чел.). Произведем расчеты:

2.1. Расчет трудоемкости процесса:

A = n ∙ T = 4 ∙ 10 = 40 чел. ∙ ч

a = A/m = 40/1000 = 0,04 чел. ∙ ч/кг

2.2. Расчет энергоемкости процесса:

E = N ∙ t = 70 ∙ 8 = 560 кВт ∙ ч

e = E / m = 560 / 1000 = 0,56 кВт ∙ ч/кг

Из этих вычислений мы видим, что:

на изготовление 1000 кг масла, за 10-ти часовую смену затрачено 40

человеко-часов (A=40 чел. ∙ ч), на изготовление 1 кг масла –

0,04 человеко-часа

(a= 0,04 чел. ∙ ч/кг). За 8 часов работы перерабатывающей техники,

на изготовление 1000 кг растительного масла затрачено 560 кВт ∙ ч (E=

560 кВт ∙ ч), на производство 1 кг – 0,56 кВт ∙ ч/кг (e=

0,56 кВт ∙ ч/кг).

3. Схематическое изображение процесса рафинации

Для очищения масел от разнообразных примесей используется рафинация. Методы

рафинации разделяют на физические, химические и физико-химические. Твердые

частицы изымаются физическими методами. К ним относятся отстаивание,

фильтрование и проводятся они при первичном очищении масла. Химические

средства рафинации (гидратация и щелочная рафинация) служат для изъятия

фосфолипидов, свободных жирных кислот. Физико-химические методы

(адсорбционная рафинация и дезодорация) предназначенные для изъятия красящих,

вкусовых и ароматных веществ.




Рис. 3.1. Схема полной рафинации растительных масел

Заключение

В потреблении растительных масел в Украине преобладает подсолнечное масло,

которое используется населением как один из основных продуктов питания, а

также выступает в качестве сырья для получения маргариновой продукции.

Масложировая промышленность также производит майонез, глицерин, мыла и моющие

средства на жировой основе, олифы и некоторые другие продукты, использующие в

качестве сырья растительные масла.

Следует отметить, что 90% населения отдают предпочтение именно подсолнечному

маслу. Еще в советское время большинство украинцев привыкли к

нерафинированному маслу желтого, почти оранжевого оттенка с запахом жареных

семечек. Эту традицию поддерживает и украинский ГОСТ, серьезно отличающийся

от мирового стандарта: два важнейших показателя - кислотное и перекисное

число - на Украине выше в несколько раз. В настоящее время жители крупных

городов предпочитают покупать рафинированное масло, которое не имеет ни

вкуса, ни запаха.

Остальные виды растительных масел - кукурузное, рапсовое, оливковое -

зачастую вообще отсутствуют в рационе украинских семей. Зная о полезных

свойствах оливкового масла, они не в состоянии его купить (оливковое масло в

среднем в 7 - 10 раз дороже подсолнечного). Последние годы потребитель стал

привыкать к смешанным маслам, то есть смесям соевого, рапсового и

подсолнечного. Примерно 15% бутилированного масла в потреблении занимают

именно эти растительные масла.

Основы прочеса адсорбционной рафинации масел и жиров и применяемые адсорбенты

Природные масла и жиры всегда содержат пигменты, окрашивающие их в специфический цвет. Так, присутствующие в масле каротиноиды придают им окраску от желтого (ксантофиллы) до красного цвета (каротины), особенно (b-каротин), хлорофиллы – зеленую, госсипол в хлопковом масле – темно-коричневую окраску.

Каротиноиды достаточно устойчивы к щелочам, поэтому в боль­шей своей части сохраняются в нейтрализованных маслах. Незна­чительное осветление происходит в результате адсорбции каротиноидов соапстоком только при нейтрализации концентрированными растворами щелочей. Каротиноиды активно адсорбируются на поверхности твердых адсорбентов, это свойство положено в основу технологии удаления их из масел.

Хлорофиллы, в отличие от каротиноидов, взаимодействуют со щелочью, омыляются с образованием ряда соединений, в том чис­ле и щелочных солей хлорофиллов, однако щелочной рафина­цией нельзя полностью удалить хлорофиллы из масла.

Эти две группы пигментов в основном присутствуют в маслах совместно, их соотношение и определяет специфическую окраску масла. Так, в подсолнечном, соевом и некоторых других маслах в большом количестве присутствуют каротиноиды, маскируя цвет хлорофиллов, придавая маслу окраску от красного до желтого цве­та. В рапсовом, льняном и других подобных маслах, наоборот, превалирует окраска, имеющая зеленый оттенок из-за содержания в большем количестве хлорофиллов.

В хлопковом масле много других пигментов, в том числе каротиноидов и хлорофиллов, но специфическую его окраску от коричневой до черной определяет госсипол и всевозможные формы его изменений и превращений.

Так как рафинированные масла и саломасы, приготовленные на их основе, должны быть светлыми, возникает необходимость дополнительной их обработки для снижения цветности. Это осо­бенно важно при выработке маргарина, так как используют специ­альные красители, придающие этому продукту цвет, свойствен­ным летнему сливочному маслу.

Помимо основного назначения адсорбционной очистки (удаление пигментов) она решает не менее  важные задачи разрушения и удаления из масел продуктов окисления, следов фосфорсодержащих веществ, снижения остаточного содержания металлов.

Для удаления из масел окрашивающих соединений в технологии рафинации используют метод адсорбционной очистки. Обработка высокодисперсными адсорбентами становится важнейшей стадией очистки растительных масел, природных и гидрированных жиров и жирных кислот от пигментов, следовых количеств фосфолипидов, соединений серы, солей жирных кислот (мыл со щелочными и другим металлами), а также основных продуктов окисления.

Адсорбция – это процесс концентрирования вещества из раство­ра или газа на поверхности твердого тела или жидкости. Адсорбция происходит под действием молекулярных сил на поверхности ад­сорбента и ведет к уменьшению свободной поверхностной энергии.

Прочность связывания и избирательность адсорбции зависят от природы и строения адсорбируемых веществ, природы и строения адсорбен­та. Неполярные (малополярные) соединения нормального строе­ния лучше адсорбируются на неполярных адсорбентах (отбельная земля Bent Actigel), например углях, в то время как молекулы с разветвленными цепями или непредельными связями и другие более полярные соединения лучше адсорбируются на полярных адсорбентах (отбельная земля Suprefast M1FF и
адсорбент F 160).

Природа и строение окрашивающих веществ в жирах различ­ны, однако они все обладают определенной степенью полярности, поэтому для адсорбционной рафинации обычно применяют по­лярные адсорбенты, обладающие достаточной избирательностью и активностью. Для этой цели используют специальные активные отбеливающие глины, получаемые из природных бентонитовых глин (алюмосиликатов), активированные минеральными (серной, соляной) кислотами, реже – активированные угли и др. В послед­ние годы используют высокоактивные адсорбенты.

Основными компонентами бентонитовых глин являются мине­ралы монтмориллонит и бейделит. Схематично структура природного алюмосиликата на примере ячейки монтмориллонита выглядит следующим образом:

Одна часть ячейки — I состоит из водородного иона, присоединенного к комплексному иону алюминия. Такая комбинация создает на поверхности кислотное соединение HАlO₂. Другая часть ячейки — II состоит из гидроксида кремния, связанного с кислородом кислотного комплекса алюминия. Эти активные центры и обеспечивают прохождение основных процессов отбеливания.

Установлено, что адсорбционной (отбеливающей) способностью обладают только алюмосиликаты, содержащие обменные кати­оны Al³⁺, H⁺, и природа активных центров связана с этими ком­понентами.

Адсорбция красящих веществ, фосфолипидов, остатков мыла и других соединений протекает преимущественно как хемосорбционный процесс, в котором большую роль играет водородная связь. Эти связи могут образовываться не только непосредственно с алюмосиликатным скелетом, но и с адсорбированными на его поверхности веществами, в первую очередь с водой. Поэтому оп­тимальное количество воды на поверхности адсорбента играет поло­жительную роль.

Адсорбенты, применяемые в масложировой промышленности, должны удовлетворять следующим требованиям:

иметь высокую адсорбционную емкость и активность, чтобы при меньшем количестве адсорбента достичь при отбеливании высоко­го эффекта;

иметь развитую поверхность (пористость) и значительное количество активных центров;

иметь невысокую маслоемкость (количество масла в процентах, удерживаемое адсорбентом);

не вступать в химическое взаимодействие с триглицеридами масел;

легко отделяться от масла отстаиванием или фильтрованием.

Природные бентонитовые глины (алюмосиликаты состава Al₂О₃ × nSiO₂) имеют соотношение между оксидами алюминия и кремния от 1 : 2 до 1 : 4, они малоактивны и для повышения активно­сти их подвергают специальной обработке – активации. Активацию природных глин осуществляют кислотой, а затем обработкой при температуре около 200°С.

При кислотной обработке достигается увеличение дисперсности материала, размельчение частиц монтмориллонита при сохранении его структуры, полное разрушение мелких кристаллов, обогаще­ние адсорбента кремнеземом, удаление из кристаллической решет­ки катионов Са²⁺, Mg⁺², Na⁺, К⁺. При термической активации удаляются также молекулы воды и посторонние загрязняющие аморфные вещества, что способствует увеличению удельной по­верхности и активности адсорбента.

В масложировой промышленности ранее использовали активированную глину (асканит) маслоемкостью не более 75%, а так­же импортные глины. Активированные угли хорошо удаляют из масел каротиноиды и хлорофиллы. Они трудно отделяются при фильтровании. Поэтому рекомендуется при необходимости применять для отбеливания смеси глины и угля (отбельная земля Bent Actigel).

Эффективность процесса отбеливания определяется цветностью жиров, количеством используемого адсорбента, количеством отходов, потерь и выходом отбеленного масла.

Количество адсорбента зависит от содержания в масле красящих веществ, требуемой степени осветления и ко­леблется от 0,2 до 4%.

К сожалению, в России нет промышленного производства качественных адсорбентов, поэтому большой интерес представляют зарубежные образцы, поступающие на предприятия отрасли.

Адсорбционные характеристики отбельных земель зависят от свойств исходной бентонитовой глины, степени кислотной акти­вации, профессионализма изготовителя и пр. Учитывая эти фак­торы и потребности рынка, фирмы-изготовители отбельных земель поставляют широкую гамму адсорбентов, как общего назначения, так и специальных для определенных групп ма­сел или жиров и определенного фильтрационного оборудования.

Отбельная земля  Suprefast M1FF и адсорбент F 160 снижает содержание катионов металлов, в том числе и тяжелых, что позволяет полностью освободиться от оставшихся после промывки мыл и повысить стойкость масел к окислению. Отбельная земля Suprefast M1FF и адсорбент F 160 благодаря высоким дренаж­ным свойствам обеспечивает повышение скорости фильтрования. Невысокий удельный расход адсорбента, его умеренная маслоемкость обеспечивают снижение отходов жира с отработанным адсорбентом.

При отбеливании в присутствии активной глины наблюдается частичная изомеризация и образование некоторого количества триглицеридов, содержащих кислоты с сопряженными связями, что приводит к снижению качества и стойкости отбеленных масел при хранении. Это, а также высокая маслоемкость, вызывают необходимость (по возможности) снижать количество отбельной глины. Продолжительность процесса составляет 10–30 мин, при более длительном контакте адсорбента и масла последнее может окислиться, приобрести землистый привкус.

Важное значение имеет подготовка масел к адсорбционной очистке. Наличие в них мыл, фосфатидов и других примесей приводит к их активной адсорбции, что вызывает увеличение расхода адсорбентов и повышение себестоимости готовой продукции. Поэтому экономически целесообразно передавать на абсорбционную очистку масла с минимальным содержанием примесей, что достижимо на предыдущих стадиях очистки.

 

Способы отбеливания жиров

Отбеливанию с помощью отбельной земли Suprefast M1FF и адсорбента F 160 подвергают масла после тщательной гидратации, нейтрализации, промывки и сушки. Для снижения окисления ма­сел адсорбенты перед вводом рекомендуется вакуумировать, и сам процесс отбеливания проводить под вакуумом.

В периодических схемах рафинации жиров адсорбент под вакуумом подают в вакуум-сушильный отбельный аппарат при температуре 90...95 °С. После перемешивания адсорбент отфильтровывают на фильтр-прессах.

В нашей стране и за рубежом широко применяют установки непрерывного отбеливания, в состав которых входят различные по конструкции герметические фильтры с механизированной выгруз­кой осадка.

Для всех схем общими являются следующие стадии процесса:

приготовление концентрированной масляной суспензии адсорбента;

деаэрация, предварительное и окончательное отбеливание;

отделение адсорбента на двух или более циклично работающих фильтрах.

Количество отбельной земли составляет 0,3–2 % от массы масла, температура отбеливания – 75...80 °С, давление в отбельных аппаратах – 4 кПа.