Подготовительные процессы производства растительного масла из семян подсолнечника

Качество промышленного растительного сырья - семян и плодов масличных растений - регламентируется нормативными документами (ГОСТами, ОСТами, ТУ и др.). Во всех стандартах на масличные семена установлены нормы по влажности, засоренности и свежести, а также конкретизированы требования к масличному сырью в зависимости от поставщика и принимающей организации. В нашей стране основное масличное сырье - семена подсолнечника. Из семян подсолнечника вырабатывают свыше 85 % общего количества производимых растительных масел в России.

Семена для промышленной переработки должны иметь влажность не менее 6 и не более 8 %, содержание сорной примеси не более 3 %, масличной - не более 7 %. Не допускаются присутствие семян клещевины и зараженность вредителями (кроме зараженности клещами не выше II степени). Важный показатель качества семян подсолнечника - кислотное число масла. По значению кислотного числа масла семена различают по классам: высший (не более 1,3 мг КОН), первый (1,4...2,2 мг КОН) и второй (2,3...5,0 мг КОН).

Партии семян подсолнечника, пораженные белой и серой гнилью, резко снижающей качество пищевого масла, размещают и транспортируют отдельно, чтобы исключить возможность смешивания с другими партиями.

Химический состав, физико-химические свойства семян подсолнечника, поступающих на переработку в зависимости от сорта, условий возделывания, послеуборочной обработки и хранения семян колеблются в значительных пределах.

Подготовка масличного сырья состоит из очистки семян, кондиционирования по влажности, калибровки по размеру, обрушивания, отделения ядра от оболочки, измельчения, жарения (приготовление мезги).

Очистка семян. Засоренность семян, поступающих непосредственно в производство, отрицательно влияет на качество продукции, повышает потери масла, увеличивает износ машин и аппаратов, уменьшает их производительность и создает антисанитарные условия труда.

Очистка семян от примесей основывается на различии основных физических свойств семян очищаемой культуры и сопутствующих им примесей. Последние могут отличаться от семян по размерам и форме, плотности, аэродинамическим и магнитным свойствам. Поэтому для очистки семян от примесей применяют различное техническое оборудование с использованием различных принципов очистки.

Кондиционирование семян по влажности. Сушка - необходимая технологическая операция при подготовке масличных семян к переработке, так как ее эффективность также находится в прямой зависимости от оптимальной влажности. Влажность масличных семян определяет эффективность таких технологических процессов, как обрушивание, отделение ядра от оболочек, измельчение ядра, жарение мезги, извлечение масла. Технологический режим сушки считают оптимальным, если он был максимально коротким и в процессе его сохранилось или даже улучшилось качество семян и содержащихся в них масел, улучшились технологические свойства семян.

Выбор технологических режимов сушки определяется химическим составом и физико-механическими свойствами семян, а также конструкцией сушильной установки.

Калибровка семян по размеру (применяют пока еще редко). Калибровку и кондиционирование семян на производстве можно осуществлять и в иной последовательности: сначала семена кондиционируют по влажности, а затем калибруют. Семена одного и того же растения имеют различные линейные размеры (длину, ширину, толщину), что связано с другими физико-механическими показателями, например с прочностью плодовой оболочки. Поэтому перед обрушиванием семена целесообразно калибровать (сортировать по размерам). При обрушивании калиброванных семян более полно разрушается плодовая или семенная оболочка, ядро остается целым, снижаются потери.

Следует отметить, что не все виды семян нуждаются в калибровании и обрушивании - масличные семена, относимые к группе «бескожурных», после очистки от примесей измельчают и подвергают влаготепловой обработке (жарению).

Обрушивание семян. Просушенные семена поступают в распределительный шнек над рушками, которые предназначены для разрушения оболочки семян (лузги), с тем чтобы в дальнейшем ее отделить от ядра, содержащего основное количество масла.

По технологическим нормам качество рушанки должно соответствовать следующим требованиям: при переработке подсолнечных семян содержание недоруша и целых семян в ней не должно превышать 25 %, сечки - 15, масличной пыли - 15 %.

Отделение ядра от оболочки. После обрушивания (шелушения) рушанка поступает на разделение по фракциям: ядро, оболочку, целые семена, недоруш. Оболочка выводится из производства, ядро направляется на измельчение, недоруш и целые семена - на повторное обрушивание. Для разделения рушанки применяют аспирационные семеновейки. Необходимо проводить контроль ядра и лузги.

Измельчение ядра и семени. Измельчают семена (плоды) после отделения оболочек (ядро семян) или семена, перерабатываемые без отделения оболочки (нешелушеные), или семена бескожурного типа.

Измельчение в производстве растительных масел имеет важное значение, так как сильно влияет на выход масла и производительность основного оборудования. Измельчают семена (лен, конопля и т. п.) или ядро масличных (подсолнечник, клещевина и т. п.), при этом образуется продукт, называемый мяткой, из которой можно извлечь масло при существенно меньших внешних воздействиях, чем из целых семян или ядер.

Главная задача измельчения ядра семян - максимально возможное разрушение клеточной структуры, а также придание материалу определенной внешней структуры, оптимальной для последующих технологических операций, способствующих более полному извлечению масла: жарения, прессования, экстракции. При измельчении необходимо достигать оптимального размера и наибольшей однородности. В процессе измельчения изменяется не только структура маслосодержащих материалов, но и локализация в них липидов. При этом по мере разрушения клеточных оболочек разрушается и маслосодержащая часть клеток и все большая часть масла высвобождается и сразу же покрывает образующуюся огромную поверхность частиц в виде тонких пленок. Однако масло не вытекает из мятки, потому что оно связывается на создавшейся и вскрытой при измельчении широко развитой внешней и внутренней поверхности сильным молекулярным полем.

Ядро и семена измельчают различными способами: сжатие со сдвигом, истирание, удар, раздавливание. В машинах для измельчения, среди которых распространены вальцовые станки, реализуются названные выше способы измельчения в различных сочетаниях. В частности, на валках происходят обычно раздавливание, но частично и сжатие со сдвигом, и истирание.

Способ измельчения материала зависит от соотношения окружных скоростей валков, измельчающих семена, и состояния их поверхности: нарезка, ее форма, глубина.

Свойства материала, подвергаемого измельчению, а именно влажность и лузжистость, существенно влияют на качество измельчения.

Оптимальная влажность ядра для измельчения на вальцовых станках составляет 5,6...6,0 %. Избыточное содержание в материале лузги, обладающей твердой структурой, ухудшает качество измельчения.

Приготовление мезги (жарение). Для уменьшения сил, связывающих масло с поверхностью частиц мятки, и облегчения его отделения от нежировых компонентов мятки в технологии производства растительных масел применяют влаготепловую обработку мятки - так называемое жарение. В промышленности известны два типа жарения: влажное и сухое.

Сама операция влаготепловой обработки включает увлажнение капельной влагой или водяным паром до заданного значения и последующую сушку перемешиваемого слоя материала при подводе тепла до заданной влажности и температуры.

Наиболее распространенные аппараты для влаготепловой обработки мятки - чанные жаровни, в которых в верхнем чане проводится увлажнение, а во всех последующих чанах - сушка. При увлажнении необходимо обеспечить инактивацию ферментной системы в мятке, что приводит к подавлению нежелательных процессов накопления в масле негидратируемых фосфолипидов и свободных жирных, кислот. Мятку увлажняют до 8...9 % и нагревают до 80 0С (для инактивации фосфолипазы-D). Второй этап влаготепловой обработки - высушивание (жарение) до влажности 5...6 % и температуры 100...105 0С (перед форпрессованием). Таким образом мятка превращается в мезгу и поступает в шнековые прессы для съема масла.

Способы получения растительных масел

Масло из семян извлекают двумя основными способами: механическим, в основе которого лежит прессование измельченного сырья, и экстракционным, при котором специально подготовленное масличное сырье обрабатывают органическими растворителями.

Извлечение масла прессованием. Механический способ получения масла путем прессования масличного материала, прошедшего предварительную подготовку, распространен практически повсеместно не только на прессовых маслозаводах, но и на маслоэкстракционных заводах, где основной остается технологическая схема форпрессование - экстракция.

Исходная мезга представляет собой сыпучий пористый материал. При всестороннем сжатии под действием прилагаемого давления происходят два тесно связанных между собой процесса: отделение жидкой части - масла; соединение (сплавление) твердых частиц материала с образованием брикета - жмыха.

Получение растительных масел методом экстракции. Растворители, применяемые для извлечения растительных масел методом экстракции, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к ним техникой и технологией экстракционного процесса. В общем виде эти требования определяются стремлением получить наибольший выход масла при экстракции, обеспечить наилучшие качественные показатели готовой продукции - масла и шрота, избежать вредного воздействия растворителя на организм человека и обеспечить безопасность работы с ними.

В практике экстракции растительных масел наибольшее распространение получили алифатические углеводороды, в частности экстракционные бензины, гексан и нефрасы.

Форпрессование - экстракция. После форпрессования оставшийся материал - форпрессовая ракушка (жмых) направляется на экстракцию для окончательного извлечения из него масла. Предварительно он проходит соответствующую обработку, цель которой - создать оптимальную внешнюю и внутреннюю структуру для извлечения масла растворителем, для чего жмых дробят на дробилках (молотковых и дисковых), проводят кондиционирование в чанных жаровнях, лепесткование на плющильных вальцовых станках. Форма частиц материала в виде лепестка (пластинки материала толщиной примерно 0,4 мм) позволяет иметь в экстракторах легко проницаемую растворителем массу материала. Из-под плющильных вальцов транспортерами лепесток направляется в экстрактор. Лепесток из форпрессового жмыха - это не единственная возможная структура экстрагируемого материала. Известны и применяются крупка и гранулы, получаемые без плющильных вальцовых станков.

Экстрактор является основным аппаратом экстракционного цеха: он предназначен для извлечения масла в растворитель при противоточном контактировании. В качестве экстракционного растворителя применяют бензин с температурой кипения 65...68 0С.

Образовавшийся раствор называют мисцеллой, которую после экстрагирования фильтруют на специальных фильтрах и сливают в мисцеллосборники. Для отделения масла мисцеллу направляют сначала в предварительный, а затем в окончательный дистиллятор, где ее обрабатывают горячим паром с применением вакуума до полного удаления растворителя. Полученное масло выводят из дистиллятора и охлаждают. Затем его взвешивают и направляют на очистку. После окончания экстракции шрот содержит масла около 1 % и растворителя 40 %. Его обрабатывают острым паром с применением вакуума для испарения (отгонки) растворителя, подсушивают, охлаждают и измельчают.