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.