Производство растительных жиров

Растительные жиры (растительные масла) – это жиры, которые извлекаются из разных элементов растительного сырья. Основа их состава – триглицериды жирных кислот (95-97 %). Остальное количество занимают сопутствующие вещества (фосфолипиды, стеролы, воски, пигменты и др.). Растения точно так же, как и животные копят в своих тканях жировые отложения, чтобы сохранить какой-то объем энергии для дальнейшего применения. Отличие животных и растений в этом плане состоит в том, что если первые, обычно, совершают этот процесс для себя (на случай возникновения момента, когда пища в организм будет поступать в недостаточном объеме), то вторые – для своих потомков, чтобы те жили и развивались. То есть «родитель» передает новому зародышу весь возможный энергетический потенциал (в частности, и в форме жира). Итак, вполне логичным ответом на вопрос «где наибольше жиров содержится в растительном сырье?» будет «в семени и плодах». Именно этот материал чаще всего берут в обработку компании, главное направление деятельности которых – производство растительных жиров.

Основные источники данного типа продукции – культуры масличного предназначения. Это и хорошо известный всем подсолнух (для изготовления подсолнечного масла). Это соя и рапс – для соевого и рапсового, а также лен, кунжут, горчица, конопля и ряд прочих растений – для создания масла, соответственно, льняного, кунжутного, горчичного, конопляного… Из этих культур перерабатывают, как правило, семена. Плоды берут в работу пальмовые и оливковые (для пальмового и оливкового масел).

Также сырьем для этой отрасли могут служить отходы переработки растительного материала, содержащие масло: кукурузные, пшеничные и рисовые зародыши, косточки плодовых, таких как вишня, абрикос и виноград, арбузные, тыквенные, томатные, облепиховые семена.

Еще один кладезь растительных жиров – орехи. Это, прежде всего, грецкие и бразильские, фундук и миндаль, фисташки, кедровые орешки и т.д.

Виды. Кроме разделения по типу сырья (из семян, из плодовой мякоти), растительные жиры можно классифицировать по консистенции (в твердой и жидкой форме), по способности пленкообразования (высыхающие, полу- и невысыхающие), по преобладанию отдельных жирных кислот (додекановой, гексадекановой, эруковой, олеиновой, линолевой, олеиново-линолевой, α- и γ-линоленовой групп).

Производство растительных жиров как сложный многокомпонентный процесс

Если рассматривать производственный процесс в целом, то можно выделить 3 основные стадии. Во-первых, это подготовка сырья к извлечению масла. Во-вторых, собственно, извлечение. В-третьих, очистка полученного материала. Каждый из этих этапов имеет свои вариации, нюансы, специфику. Детальнее о каждом из них – далее.

Подготовка сырьевого материала состоит из таких манипуляций:

- очищение от примесей;

- калибровка согласно размерным параметрам;

- кондиционирование по влажностным характеристикам;

- обрушивание семени и отсоединение оболочек;

- разделение обрушенной смеси на фракции;

- ядроизмельчение.

Если с первыми тремя процессами все более-менее понятно, то вторые три считаем нужным разъяснить.

Обрушивание и отделение. Масличные семена могут иметь кожуру и не иметь, зависимо от вида растения. Так, к примеру, у подсолнухов, кедровых орехов кожура присутствует, а у кунжута и льна ее нет. Следовательно, у кожурных семян предварительно необходимо изъять оболочку, бескожурные в этом не нуждаются.

Что касается обрушивания, то оно заключается в механическом разрушении оболочек. Для этого задействуют специальный агрегат – семенорушку. На выходе получается рушанка – обрушенная смесь, состоящая из ряда фракций: целые семена, недоруша (семена не полностью обрушенные), целые и разрушенные ядра, а также их половинки, масличная пыль, лузга (шелуха).

Разделение рушанки. Чтобы получить необходимые фракции (разделение на ядра и лузгу) применяют такую технику, как сепараторы и семеновейки. Этот процесс очень важен, поскольку прямо влияет на повышение качества продукта. В жиры не попадают липиды из оболочек, увеличивается производительность техники, а потери масла с лузгой минимизируются за счет замасливания.

Измельчение ядер. Производится для разрушения имеющейся структуры клеток, что в дальнейшем позволяет извлечь масло по максимуму. На выходе имеем мятку (результат измельчения – сыпучий материал).

Изъятие жира. Выделяют два способа маслоизвлечения: прессовка и экстрагирование. Могут осуществляться по различным техносхемам: одно- и двухразовая прессовка, предшествующий и конечный отжим, холодная прессовка (без обработки с задействованием влаги и тепла), форпрессование-экстрагирование (изначальное обезмасливание методом форпрессования с дальнейшей выемкой путем экстрагирования растворителем), прямая экстракция (процесс, при котором экстракция осуществляется без обезмасливания).

Жарение (воздействие на мятку влагой и теплом). Влаготепловой пропуск с постоянным и скрупулезным размешиванием, увеличивающая эффективность извлечения, выполняется в 2 этапа:

1. Смачивание мятки острым паром/водой и нагрев до 80-85 °С в специальном оборудовании. Увлажнение при этом получается селективным, а энергия связки жира и нелипидных компонентов становится менее сильной.
2. Сушка и подогрев увлажненного материала в жаровнях, изменяющая физ. свойства масла (уменьшение вязкости, плотности и поверхностного натяжения). Итог – получение мезги (сыпучей массы с ячеистой структурой).

Прессование (отжим масла из мезги). Может быть изначальным (форпрессовка) и конечным (экспеллирование). И то, и иное осуществляется на спец. шнековых прессах: первое – на форпрессах, другое – на экспеллерах. Отличаются конструктивными особенностями, давлением на обрабатываемый материал и степенью масличности получаемого жмыха. В целом же, выглядят как ступенеобразные цилиндры со шнековыми валами. Их стенки снабжены пластинками из стали с узкими щелями, через которые и выходит отжатый материал.

Форпрессование дает 60-85 % растительного жира и жмых, в котором находится еще около 14-20 % жира. Его дополнительно извлекают из жмыха, а мезгу поддают конечной прессовке. Для завершительного отжима масла создаются ужесточенные условия, уменьшающие размер жирового компонента в жмыхе до 4-7 %.

Экстракция. Этот метод заключается в обработке органическими растворителями (бензином или нефрасом). Он, в отличие от прессового, дает больший эффект: масла в шроте (материале, прошедшем экстракцию) содержится меньше 1 %.

Экстракция представляет собой диффузионное действие, заключающееся в разности концентраций масляных растворов в растворяющих веществах внутри и снаружи сырьевых частиц. Может выполняться 2-мя способами: погружение (постоянное прохождение материала по постоянному потоку растворяющего вещества в противотоке, когда оба участника процесса двигаются обратно друг к другу) и ступенчатое обрызгивание (постоянно движется лишь растворитель, а сырье находится в состоянии покоя).

Переходной этап между экстракцией и последующей рафинацией – дистилляция (изъятие растворителя). Зачастую, происходит в три стадии: на 1-ой мисцелла упаривается, на 2-ой обдается острым паром при t 180-220 °С и давлении 0,3 мПа, в ходе чего мисцелла закипает, а растворитель переходит в парообразное состояние, на 3-ей следы растворяющего вещества изымаются окончательно.

Рафинация. Заключается в очищении продукта от всяческих примесей: веществ, сопутствующих триглицеридам, формирующихся в ходе хим. реакций предыдущих этапов и хранения, а также, собственно, примесей. Стоит учитывать, что помимо ненужных компонентов при очистке удаляются и полезные, такие как: фосфатиды, жирные кислоты и ряд витаминов. При этом жиры, прошедшие рафинацию, менее поддаются окислению. Важно найти баланс, чтобы максимальными были и изъятие ненужных компонентов, и сохранность полезных элементов.

Методы рафинации

- физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование). Способствуют изъятию механических составляющих и коллоидно-растворенных субстанций, которые и делают хуже товарный вид, и являются причиной ферментации, гидролиза, окисления.

Отстаивание состоит в естественном осаждении взвешенных в жидкости частиц под влиянием тяжести. Когда удаляется осадок, масло получается прозрачным.

Суть центрифугирования – в разграничении неоднородных компонентов путем воздействия центробежных сил, а фильтрации – при помощи специальной перегородки с отверстиями, через которые проходят жидкие и газообразные среды, а твердые остаются.

- химические (сернокислое и щелочное рафинирование, гидратация).

Щелочное (нейтрализация) заключается в обработке продукта щелочью, в результате которой изымается избыток свободных жирных кислот. Основные этапы процесса выглядят следующим образом: очищение при помощи фосфорной кислоты, непосредственно обработка щелочью, две промывки, обработка лимонной кислотой, вакуумное сушение. Нейтрализация может осуществляться беспрерывно и в определенные периоды.

Гидратация – использование воды с целью отделения гидрофильных компонентов. На выходе появляется пищевое масло, пищевой и кормовой фосфатидные концентраты, а также масляный материал для последующего рафинирования.

- физико-химические (отбеливание, дезодорация, вымораживание).

Отбеливание представляет собой изъятие из жиров красящих составляющих. Для этого задействуются сорбенты. Процесс длится около получаса, выглядит как перемешивание жира и сорбента в вакуумно-отбеливательном оборудовании.

Дезодорация – это периодическое или непрерывное изымание летучих веществ, придающих вкусо-ароматические характеристики. Суть состоит в разности t испарения масла и этих компонентов. Дезодорированный продукт в дальнейшем применяют для изготовления маргарина, майонеза и консервов.

Вымораживание заключается в изъятии воскообразных соединений. Может выполняться на начальном и конечном этапах рафинации. Состоит в охлаждении до t 10-12 °С с дальнейшей выдержкой и медленным перемешиванием до того момента, пока появятся кристаллы воска. Чтобы после этого снизить вязкость, жир нагревают до 18-20 °С, а дальше фильтруют. Продукт выходит прозрачным, при чем мутность после такой обработки не появляется даже при охлаждении до 5 °С.

Важные группы добавок

Не обходится производство растительных жиров на различных этапах без специальных добавок. Среди них особое место занимают:

- антиокислители – замедлители окисления, защищающие от прогоркания, потемнения и увеличивающие сроки хранения продукта;

- добавки, которые облегчают фильтрацию (осветлители, адсорбенты, флокулянты);

- красящие вещества, которые возвращают естественный окрас, интенсифицируют его, а также окрашивают материалы, не имеющие цвета;

- корректировщики кислотного уровня – добавки, которые формируют и поддерживают необходимое значение рН;

- эмульгаторы – вещества, отвечающие за возможность или облегчение создания эмульсий, а также стабилизирующие их.

Компоненты для производства растительных жиров

Сорбиновая кислота. Вспомогательное вещество в жироизготовлении. Является антимикробным консервантом. Чаще всего применяется при создании непищевых масел (к примеру, медицинского или косметического назначения).

Сорбат калия. Еще один эффективный консервант, отличающийся отсутствием пагубного влияния на человека. Его активно применяют, в том числе, и при изготовлении растительных жиров.

Бензоат натрия. Безопасный консервант, который не дает развиваться микроорганизмам и препятствует порче продуктов. Зачастую вводится в масла, предназначенные для дальнейшего изготовления маргарина и рыбных пресервов.

Молочная кислота. Также может выполнять консервирующее воздействие. Однако, помимо этого, регулирует кислотный уровень продукта и выступает катализатором гидролиза.

Борная кислота. Антимикробный агент, который добавляют, как правило, совместно с иными кислотами в масла, применяемые в косметической промышленности.

Лимонная кислота. Добавка, регулирующая кислотность, стабилизирующая цвет, являющаяся синергистом антиоксидантов и катализатором гидролиза и инверсии. Вводится в неэмульгированные растительные жиры (кроме прессованных и оливкового), которые, в частности, могут применяться для кулинарных целей.

Цитрат натрия. Вещество, похожее по своим функциям и применению для масел на лимонную кислоту. Чаще всего призвано регулировать кислотность. Также может стабилизировать, фиксировать окрас и выступать эмульгатором.

Винная кислота. Задействуется в рафинировании для улучшения органолептических показателей и увеличения выпуска продукции.

Камедь гуаровая. Применение данного компонента заключается в фиксации жиров (выступает фиксирующим агентом).

Камедь ксантановая. Самостоятельно, обычно, не используется. Однако, в сочетании с иными камедями, например, с гуаровой, может влиять на вязкость, текстуру и органолептические характеристики масла.

Остались вопросы по теме «производство растительных жиров»? Интересует более детальная информация о добавках, которые применяются в данной отрасли? Хотите приобрести какие-либо компоненты для выполнения рассмотренных технологий? Обращайтесь! Наши менеджеры помогут вам принять правильное решение!