Виробництво рослинних жирів

Рослинні жири (рослинні олії, просто олії) – це жири, які видобуваються з різних частин рослинної сировини. Формально жирами можна назвати тверді продукти, а оліями рідкі, однак, ці назви можуть бути і взаємозамінними. Основа їх складу – тригліцериди жирних кислот (95-97 %). Іншу кількість становлять супутні речовини (фосфоліпіди, стероли, воски, пігменти та ін.).

Рослини точно так само, як і тварини накопичують у своїх тканинах жирові відкладення, щоб зберегти певний обсяг енергії для подальшого застосування. Відмінність тварин і рослин в цьому плані полягає в тому, що якщо перші, як правило, виконують цей процес для себе (на випадок виникнення періоду недоїдання), то другі – для наступних поколінь, щоб ті могли вижити. Тобто доросла рослина передає новому зародку весь можливий енергетичний потенціал (зокрема, і в формі жиру). А отже, цілком логічною відповіддю на питання «де найбільше жирів міститься в рослинах?» буде «в насінні та плодах». Саме цей матеріал найчастіше беруть в обробку компанії, головний напрямок діяльності яких – виробництво рослинних жирів.

Основні джерела цього типу продукції – олійні культури. Це і добре відомий усім соняшник (для виготовлення соняшникової олії). Це соя та ріпак – для соєвої та ріпакової, а також льон, кунжут, гірчиця, коноплі та низка інших рослин – для створення олії, відповідно, лляної, кунжутної, гірчичної, конопляної... З цих культур переробляють, як правило, насіння. Плоди беруть в роботу пальмові та оливкові (для пальмової та оливкової олій).

Також сировиною для цієї галузі можуть служити відходи переробки рослинного матеріалу, що містять жири: кукурудзяні, пшеничні та рисові зародки, кісточки плодових, таких як вишня, абрикос і виноград, кавунове, гарбузове, томатне, обліпихове насіння.

Ще одне джерело рослинних жирів – горіхи. Це, передусім, волоські та бразильські, фундук і мигдаль, фісташки, кедрові горішки тощо.

Види. Крім поділу за типом сировини (з насіння, з плодової м’якоті), рослинні жири можна класифікувати за консистенцією (тверді та рідкі), за можливістю плівкоутворення (ті, що висихають, напіввисихають і не висихають), за переважанням окремих жирних кислот (лауринової, ерукової, пальмітинової, олеїнової, олеїново-лінолевої, лінолевої, α-ліноленової та γ-ліноленової груп).

Виробництво рослинних жирів як складний багатокомпонентний процес

Якщо розглядати виробничий процес у цілому, то можна виділити 3 основні стадії. По-перше, це підготовка сировини до вилучення олії. По-друге, власне, витяг. По-третє, очищення отриманого матеріалу. Кожен з цих етапів має свої варіації, нюанси, специфіку. Детальніше про їх усіх – далі.

Підготовка сировинного матеріалу складається з таких процесів:

- очищення від домішок;

- калібрування відповідно до розміру;

- кондиціонування по вологості;

- обрушення насіння і відділення оболонок;

- поділ обрушеної суміші на фракції;

- ядроподрібнення.

Якщо з першими трьома процесами все більш-менш зрозуміло, то другі три вважаємо за потрібне роз’яснити.

Обрушення і відділення. Насіння може мати шкірку і не мати, залежно від виду рослини. Так, наприклад, у соняшників, кедрових горіхів шкірка присутня, а у кунжуту та льону її немає. Отже, у насіння з оболонкою попередньо необхідно її вилучити, інше цього не потребує.

Що стосується обрушення, то воно полягає в механічному руйнуванні оболонок. Для цього задіюють спеціальний агрегат. На виході з’являється рушанка – обрушена суміш, що складається з низки фракцій: ціле насіння, недоруша (не повністю обрушене насіння), цілі та зруйновані ядра, а також їх половинки, олійний пил, лузга (лушпиння).

Поділ рушанки. Щоб отримати необхідні фракції (поділ на ядра і лузгу) застосовують таку техніку, як сепаратори та насіннєвійки. Цей процес дуже важливий, оскільки прямо впливає на підвищення якості продукту. У жири не потрапляють ліпіди з оболонок, збільшується продуктивність техніки, а втрати олії з лушпинням мінімізуються за рахунок заоліювання.

Подрібнення ядер. Виконується для руйнування існуючої структури клітин, що надалі дозволяє витягувати олію по максимуму. На виході маємо м’ятку (результат подрібнення – сипкий матеріал).

Витяг жиру. Виділяють два способи витягу: пресування та екстракція. Можуть здійснюватися за такими технологічними схемами: одно- і дворазове пресування, попередній і остаточний віджим, холодне пресування (без обробки з залученням вологи і тепла), форпресування-екстракція (початкове знежирення методом форпресування з подальшим витяганням шляхом екстрагування бензином), пряма екстракція (процес, при якому екстракція здійснюється без знежирення).

Смаження (вплив на м’ятку вологою і теплом). Волого-теплова обробка з постійним і ретельним перемішуванням, що збільшує ефективність вилучення, виконується в 2 етапи:

1. Зволоження м’ятки гострою парою/водою і нагрівання до 80-85 °С в спеціальному обладнанні. Змочування при цьому виходить вибірковим, а енергія зв’язки жиру і неліпідних компонентів стає не такою сильною.
2. Сушка і підігрівання зволоженого матеріалу в жаровнях, що змінює фіз. властивості олії (зменшення в’язкості, густини та поверхневого натягу). Результат – отримання мезги (сипка маса пористої структури).

Пресування (віджимання олії з мезги). Може бути попереднім (форпресування) і остаточним (експелювання). І те, і інше здійснюється на спеціальних шнекових пресах: перше – на форпресі, друге – на експелері. Відрізняються конструкцією, тиском на опрацьовуваний матеріал і олійністю одержуваної макухи. На загал, виглядають як ступінчасті циліндри зі шнековими валами. Їх стінки комплектовані пластинами зі сталі з вузькими щілинами, через які і виходить віджатий матеріал.

Форпресування дає 60-85 % рослинної олії і макуху, в якій міститься ще близько 14-20 % жиру. Його додатково витягають з макухи, а мезгу піддають кінцевому пресуванню. Для остаточного віджиму олії створюються посилені умови, що зменшують кількість жиру в макусі до 4-7 %.

Екстракція. Цей метод полягає в обробці органічними розчинниками (бензином або нефрасом). Він, на відміну від пресового, дає більший ефект: олії в шроті (матеріалі, що пройшов екстракцію) міститься менше 1 %.

Екстракція є дифузійною дією, що полягає в різниці концентрацій олійних розчинів у розчинниках всередині та зовні сировинних частинок. Може виконуватися 2-ма способами: занурення (постійне проходження матеріалу по постійному потоку розчинної речовини в протипливі, коли обидва учасники процесу рухаються в протилежних напрямках) і поетапне зрошення (постійно рухається тільки розчинник, а сировина перебуває в стані спокою).

Перехідний етап між екстракцією і подальшою рафінацією – дистиляція (вилучення розчинника). Найчастіше, здійснюється в три стадії: на першій місцелла упарюється, на другій обдається гострою парою при t 180-220 °С і тиску 0,3 мПа, в результаті чого місцелла закипає, а розчинник переходить у пароподібний стан, на третій сліди розчинника вилучаються остаточно.

Рафінація. Полягає в очищенні продукту від усіляких домішок: речовин, супутніх тригліцеридам, тих, що формуються в ході хім. реакцій попередніх етапів і зберігання, а також, власне, домішок. Варто враховувати, що крім непотрібних компонентів при очищенні видаляються і корисні, такі як: фосфатиди, жирні кислоти і деякі вітаміни. При цьому жири, що пройшли рафінацію, менше піддаються окисленню. Важливо знайти баланс, щоб максимальними були і видалення непотрібних домішок, і збереження корисних елементів.

Методи рафінації

- фізичні (відстоювання, центрифугування, фільтрування). Сприяють вилученню механічних складових та колоїдно-розчинених субстанцій, які і погіршують товарний вигляд продукту, і є причиною ферментації, гідролізу, окислення.

Відстоювання полягає в природному осадженні завислих у рідині частинок під впливом тягаря. Коли видаляється осад, олія виходить прозорою.

Суть центрифугування – в розмежуванні неоднорідних компонентів шляхом впливу відцентрових сил, а фільтрації – за допомогою спеціальної перегородки з отворами, через які проходять рідкі і газоподібні середовища, а тверді залишаються.

- хімічні (сірчанокисле і лужне рафінування, гідратація).

Лужне (нейтралізація) полягає в обробці продукту лугом, унаслідок якої вилучається надлишок вільних жирних кислот. Основні етапи процесу виглядають так: очищення за допомогою фосфорної кислоти, безпосередньо обробка лугом, два промивання, обробка лимонною кислотою, вакуумне сушіння. Нейтралізація може здійснюватися безперервно і періодично.

Гідратація – використання води з метою відокремлення гідрофільних компонентів. На виході з’являється харчова олія, харчовий та кормовий фосфатидні концентрати, а також олійний матеріал для подальшого рафінування.

- фізико-хімічні (відбілювання, дезодорація, виморожування).

Відбілювання є вилученням із жирів фарбувальних складових. Для цього задіюються сорбенти. Процес триває близько півгодини, виглядає як перемішування жиру і сорбенту в вакуумно-відбілювальному обладнанні.

Дезодорація – це періодичне або безперервне вилучення летких речовин, які надають смако-ароматичних характеристик. Суть полягає в різниці t випаровування олії і цих компонентів. Дезодорований продукт надалі застосовують для виготовлення маргарину, майонезу і консервів.

Виморожування полягає у вилученні воскоподібних сполук. Може виконуватися на початковому і кінцевому етапах рафінації. Полягає в охолодженні до t 10-12 °С з подальшою витримкою і повільним перемішуванням до того моменту, поки з’являться кристали воску. Щоб після цього знизити в’язкість, жир нагрівають до 18-20 °С, а далі фільтрують. Продукт виходить прозорим, при чому каламутність після такої обробки не з’являється навіть при охолодженні до 5 °С.

Важливі групи добавок

Не обходиться виробництво рослинних жирів на різних етапах без спеціальних добавок. Серед них особливе місце посідають:

- антиокислювачі – сповільнювачі окислення, що захищають від появи гіркоти, потемніння і збільшують терміни зберігання продукту;

- добавки, які полегшують фільтрацію (освітлювачі, адсорбенти, флокулянти);

- барвники, які повертають природне забарвлення, інтенсифікують його, а також фарбують матеріали, що не мають кольору;

- коригувальники кислотного рівня – добавки, які формують і підтримують необхідне значення рН;

- емульгатори – речовини, що відповідають за можливість або полегшення створення емульсій, а також стабілізують їх.

Компоненти для виробництва рослинних жирів

Сорбінова кислота. Допоміжна речовина у виготовленні жиру. Є антимікробним консервантом. Найчастіше застосовується при створенні нехарчових олій (наприклад, медичного або косметичного призначення).

Сорбат калію. Ще один ефективний консервант, що характеризується відсутністю згубного впливу на людину. Його активно застосовують, зокрема, і при виготовленні рослинних жирів.

Бензоат натрію. Безпечний консервант, який не дає розвиватися мікроорганізмам і перешкоджає псуванню продуктів. Найчастіше вводиться в олії, призначені для подальшого виготовлення маргарину і рибних пресервів.

Молочна кислота. Також може виконувати консервуючий вплив. Однак, крім цього, регулює кислотний рівень продукту і виступає каталізатором гідролізу.

Борна кислота. Антимікробний агент, який додають, як правило, спільно з іншими кислотами до олій, що застосовуються в косметичній промисловості.

Лимонна кислота. Добавка, що регулює кислотність, стабілізує колір, є синергістом антиоксидантів і каталізатором гідролізу та інверсії. Вводиться в неемульговані рослинні жири (крім пресованих і оливкового), які, зокрема, можуть застосовуватися для кулінарних цілей.

Цитрат натрію. Речовина, схожа за своїми функціями і застосуванням для олій з лимонною кислотою. Найчастіше покликана регулювати кислотність. Також може стабілізувати, фіксувати забарвлення і виступати емульгатором.

Винна кислота. Задіюється в рафінуванні для поліпшення органолептичних показників та збільшення випуску продукції.

Камедь гуарова. Застосування цього компонента полягає у фіксації жирів (виступає фіксуючим агентом).

Камедь ксантана. Самостійно, як правило, не використовується. Однак, у поєднанні з іншими камедями, наприклад, з гуаровою, може впливати на в’язкість, текстуру і органолептичні властивості олій.

Залишилися запитання стосовно теми «виробництво рослинних жирів»? Цікавить більш детальна інформація про добавки, які застосовуються в цій галузі? Хочете придбати будь-які компоненти для виконання розглянутих технологій? Звертайтеся! Наші менеджери допоможуть вам прийняти правильне рішення!