БІОТЕХНОЛОГІЯ ЖИРІВ

Біоконверсія жировмісної сировини – процеси класичної харчової промисловості жирів.

Жири – водонерозчинні, розчинні у лугах органічні речовини:

• нейтральні жири - тригліцериди жирних кислот (70% С₁₂ –С₂₀);

• мила (Na⁺солі);

• воски

Типи жирів

• Рослинні жири (переважно олії)

• Тваринні жири (масло, лій, сало)

• Мікробні ліпіди

• Штучні жири

Вживання жирів людиною (4% маси тіла – захисні жири) не є енергетично детерміноване (1г жирів при спалюванні дає 9 ккал енергії), проте US Dietary Guidelines рекомендує не > 30% шоденно жирових калорій насичених (тваринних) та ненасичених (рослинних) кислот ( в тому числі не > 10% насичених жирів).

Більшість мікроорганізмів здатні утилізувати натуральні олії (рослинні жири) та тверді жири і масла (тваринні жири) з утворенням гліцерину та жирних кислот, а також продукувати на сахаридних субстратах ліпази, що ефективно застосовуються в масло-жировій та молочній промисловості, у косметиці, у побуті тощо.

Властивості жирів, що враховуються при застосування у харчовій промисловості : нерозчинність у воді, перебування у рідкому або твердому стані при нормальних умовах, здатність підлягати лужному омиленню, ферментному гідролізу ліпазами, утворенню водних емульсій, гідрогенізації (затвердінню).

Рослинні жири

Одержують з соняшника, пальми, оливок, кокосів, арахісу, сої, льону, ріпаку, бавовнику, а також екзотичних рослин евкаліпту, гваюлу, бабасу, джоби.

Застосовують як харчові продукти, технічні продукти, реагенти, а навіть як паливо ( в США запропоновано використовувати пересмажену олію картопляних фрі).

Ліпоїди деяких екзотичних рослин також пропонуються застосовувати як паливну сировину - “олійна нафта” – , а саме вуглеводні (каучуки Hevea brasilensis, латексне молочко Eubhorbia).

Для переробки олійних рослин враховує урожайність (т олії/ га), олієвмісність (% олії від маси сировини) та трудоємність і енергозатрати.

Урожайність складає від 2-5 т/га соняшникової олії до 14 т/га пальмової олії.

В США урожайність соняшникової та соєвої олії – 2-5 т/га при олієвмісності 40-50 %. В Україні – найбільш використовувана – соняшникова олія (75 % виробництва всіх олій) характеризується урожайністю 35 – 37 ц/га при олієвмісності 52-60%, крім того використовуються при урожайності 7-10 ц/га кукурудзяна (55%), льонова (46-48%), ріпакова технічна (17 %), соєва (19-22%), бавовникова (21-24%).

Світове виробництво олій – 40 000 000 т/рік при цьому світовий ринок в 1995 р. становив – 45 млрд. дол. (прогноз на 2010 р. - 70 млрд. дол.). 90% всієї олії йде на виробництво маргаринів, саломасних жирів,олій для салатів та смаження.

Рослинні олії включають, в основному, ненасичені жирні кислоти С₁₅ – С₁₉ з різною кількістю ненасичених з’вязків(С=С). Ненасичені жирні кислоти з більше, ніж двома насиченими з’язками не синтезуються в організмі.

• Пальмітинова (С₁₅Н₁₉СООН, С₉=С₁₀ , т.пл= 0С)

• Олеїнова (СН₃ (СН₂)₇-НС=СН-(СН₂ )_7- СООН, С₉=, т.пл= 16С)

• Лінолева (СН₃ (СН₂)₄-НС=СН-СН₂ –СН=СН-(СН₂ )_7- СООН, С₉=, С₁₂=, т.пл= 5С,))

• Леноленова ( С₁₇Н₂₉СООН, С₉=, С₁₂=, С₁₅ , т.пл= -11С)

• Арахідонова ( С₁₉Н₃₁СООН, С₅=, С8=, С₁₁=, С₁₄ , т.пл= -50С)

Технологія рослинних жирів

Принципова схема одержання природніх рослинних олій включає два основні процеси:

• деструкція сировини, зокрема соняшникового зерна (розрушення клітин зерна до м’якуша і вихід олії з м’якуша)

• екстракція олії (термічний перехід ліпідів у вільний стан і вивільнення олії) в форпресах, пресах та екстракторах (вертикальні шнекові, горизонтальні ленточні, ротаційні).

Технологія соняшникової олії Обробка соняшникового насіння

• очистка насіння (лушпинність –20%)

• сушка гарячим повітрям (t= С)

• охолодження (t= С)

• очистка зерна від лушпиння (одержання рушанки)

• просіювання (одержання чистого ядра)

• подріблення (одержання м’якуша)

обробка м’якуша

• пряма екстракція з одержанням екстрактної олії з домішками воску і фосфоліпідів та олійного шроту ( t= 20 - 25 С)

• додаткова органічна екстракція олійного шроту з одержанням сухого шроту (20-30% органічного розчинника, t=40 С)

або

• гідротермічне пресування (t=60 – 105С) з подальшим форпресуванням (одержання пресованої олії та 15 %-олійного жмиху)

• обробка жмиху органічним розчинником в екстракторі та фільтрація (одержання 15-35%-олійної місцели та 4%-олійного жмиху)

• випаровування розчинника (бензин або гексан) з одержанням та сирої екстрактивної олії з домішками ліпідів та олійного шроту

• рафінування олії