Растительные масла

Ежегодно в мире производится целый океан растительных масел – 59.670.000 тонн, преобладающая часть которых идет на пищевые цели – 47.670.000 тонн. Первенство прочно держит соевое масло (13.420.000 т), затем пальмовое (6.940.000 т), и подсолнечное (6.140.000 т). Далее в списке стоят рапсовое, хлопковое, арахисовое, кокосовое и оливковое.

Основным сырьем для производства растительных масел являются плоды и семена масличных растений. В семенах некоторых масличных растений содержание масла составляет до 50-70% их массы, например в семенах высокомасличных сортов подсолнечника.

К группе масличных относят в настоящее время более ста растений. В зарубежных странах для получения пищевых масел наиболее широко используют сою, оливы, рапс и др.

У нас в стране важнейшими масличными культурами являются подсолнечник, хлопчатник. В настоящее время на долю подсолнечного масла приходится около 75% общего производства растительных масел.

Технология получения растительных масел

При производстве растительных масел имеют место разные явления: механические, тепловые, диффузионные, химические, биохимические и др. Классификация явлений технологических процессов современного производства растительных масел впервые была разработана профессором Белобородовым.

Механические процессы занимают большое место в производстве растительных масел. К ним относятся: очистка семян от примесей, разрушение и отделение от ядра плодовых и семенных оболочек измельчения ядра и промежуточных продуктов переработки семян (жмыхов).

Значительное место в технологии занимают диффузионные и диффузионно-тепловые процессы – кондиционирование семян по влажности, влаготепловая обработка измельченных семян, экстракция органическими растворителями масла.

Гидромеханические процессы – прессование мезги на шнековых прессах, отстаивание и фильтрация масла.

Химические и биохимические процессы сопровождают почти все операции производства растительных масел. Это гидролиз и окисление липидов, образование белково-липидных соединений и их разрушение, денатурация белковых веществ семян.

Таким образом, в ходе некоторых или всех этих процессов формируются химический состав и показатели качества основных продуктов производства растительных масел: товарного растительного масла и пищевого или кормового шрота. Технология переработки масличных семян включает большое число процессов. По технологическому признаку их можно разделить на 4 группы:

подготовка к хранению и хранение масличных семян;
процессы, связанные с подготовкой семян к извлечению масел;
собственно извлечение масла из масличного материала (основные процессы);
рафинация (очистка) полученных масел.

1) Подготовка к хранению и хранение масличных семян включают следующие технологические процессы: первичную очистку семян от примесей; кондиционирование семян по влажности; хранение семян.

Семена содержат обычно примеси органического и минерального характера, поэтому семена подвергают очистке. Для этого их направляют на очистительные машины – сепараторы.

Влажность семян имеет решающее значение для их сохранности при складировании, а следовательно, и для получения масла и шрота высокого качества. Кроме того, кондиционирование по влажности улучшает технологические свойства семян, т.е. влияет на эффективность последующих операций. Семена подсолнечника должны иметь влажность менее 7%.

При хранении семян основная задача – это предохранение от порчи ценных веществ семян. Поэтому необходимо обеспечить правильные условия хранения – влажность и температуру окружающей среды и газовый состав атмосферы.

2) Подготовительные процессы производства растительных масел выполняются в следующей последовательности: очистка семян от примесей перед подачей в производство; калибрование семян по размеру (применяется пока еще редко, позволяет затем получить ядра семян целыми, снижаются потери); кондиционирование семян по влажности; обрушивание семян (разрушение оболочек семян путем механического воздействия на них); разделение рушанки (смесь ядра и оболочки) на фракции; измельчения ядра (цель этой операции – вскрытие клеточной структуры семян, что необходимо для максимального извлечения масла при дальнейших технологических операциях).

Наиболее распространены два способа извлечения растительных масел – прессование и экстракция, а иногда может использоваться комбинированный метод – вначале прессование, затем экстрагирование.

Извлечение растительных масел прессованием осуществляется путем переработки мезги на шнековых прессах непрерывного действия, которые бывают двух типов: для предварительного съема масла (извлекается 50-75% общего количества) и для окончательного его отжима. Обычно двукратное прессование применяют при переработке высокомасличных культур подсолнечника, хлопчатника.

Экстракция растительных масел – это извлечение их с помощью органического растворителя из маслосодержащего материала.

Экстракционный способ извлечения масла прогрессивнее прессового способа, поскольку обеспечивает почти полное извлечение масла: содержание масла в проэкстрагированном материале (шроте) менее 1%. При прессовом способе невозможно такое глубокое обезжиривание материала, т.к. на поверхности его всегда остаются слои масла, удерживаемые молекулярными силами.

В качестве растворителя для извлечения масла из растительного сырья используют экстракционный бензин (в перспективе намечается использование гексана).

Процесс экстрагирования основан на принципе диффузии: растворитель, окружающий клетки с маслом, проникает через стенки и диффундирует в масло, а масло из клеток диффундирует в растворитель. Поскольку движущей силой процесса экстракции является разность между концентрациями внутри и снаружи частицы материала, то процесс перехода продолжается до тех пор, пока не выровняются концентрации масла в частице и в растворителе вне частицы. При непрерывной подаче свежего растворителя масло из клеток будет диффундировать почти до полного исчезновения.

В настоящее время распространены два способа экстракции: погружение масличного материала в движущийся противотоком растворитель; многократное ступенчатое орошение растворителем обрабатываемого материала, перемещающегося в противотоке по отношению к растворителю с помощью какого-либо конвейера.

Способ экстракции погружением имеет существенные преимущества: небольшую продолжительность процесса обезжиривания при достаточной полноте экстракции; простоту конструктивного оформления и малые площади, занимаемые экстракторами; высокий коэффициент полезного использования объема аппарата.

Прессовые и экстракционные масла различаются глубиной съема, т.е. глубиной извлечения из масличного сырья.

Экстракционные масла по сравнению с прессовыми содержат больше свободных жирных кислот, фосфатидов, красящих веществ, восков, токоферолов, которые по-разному влияют на качество масел.

Так, качество экстракционного масла ухудшается из-за повышенного по сравнению с прессовым маслом содержания свободных жирных кислот, оно имеет более темную окраску вследствие большого количества красящих веществ, а повышенное содержание восков обуславливает наличие так называемой «сетки», которая возникает в слое масла в результате выпадения мельчайших частичек восков и делает его непрозрачным. Сырое экстракционное масло должно обладать большей способностью к окислению, чем прессовое, т.к. в нем больше токоферолов и фосфатидов.

Рафинация жиров – это очистка сырых жиров от примесей различного характера. Сырыми называют жиры, не подвергавшиеся после получения никакой обработке, кроме фильтрации. Они содержат разнообразные примеси, в т.ч. нежелательные или даже вредные.

К примесям относятся вещества различной природы и происхождения. Во-первых, это сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие из доброкачественного сырья в масло в процессе его извлечения. Вторая группа примесей – вещества, образующиеся в результате химических реакций (окисления, гидролиза и др.) при извлечении и хранении жира. Третья группа – собственно примеси минеральные вещества (песок), частички жмыха или шрота.

Однако помимо нежелательных или вредных примесей в жирах всегда имеются сопутствующие вещества, которые полезны. К таким примесям относятся жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К), свободные незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты.

Некоторые сопутствующие вещества занимают как бы промежуточное положение. Например, фосфатиды с одной стороны, физиологически активные вещества, играющие важную роль в обменных процессах организма, являющиеся ингибиторами окисления масел, с другой стороны, присутствие их в маслах, особенно в больших количествах, приводит к выпадению осадка, что резко ухудшает товарный вид.

Рафинированные жиры легче подвергаются порче, т.к. при рафинации из них выводятся естественные антиоксиданты – фосфатиды, токоферолы. Поэтому процесс рафинации стремятся вести так, чтобы извлекая нежелательные примеси, по возможности сохранить полезные вещества.

Жиры должны соответствовать определенным требованиям в зависимости от их назначения. Пищевые растительные масла не должны иметь неприятные привкус и запах, темную или неприятную окраску, содержать избыточное количество свободных жирных кислот. Масла, используемые для выработки консервов, в производстве маргарина, должны быть «обезличенными», т.е. без запаха и вкуса, прозрачными, очень светлой окраски.

Рафинация в большинстве случаев включает целый комплекс последовательных процессов обработки жира. Методы рафинации можно условно разделить на физические, химические, физико-химические.

К физическим методам относятся отстаивание, фильтрация, центрифугирование. С помощью этих методов из масел удаляют механические примеси и частично коллоидно-растворенные вещества, например, фосфатиды, выпавшие в осадок, воду, попавшую в масло в процессе извлечения.

Химические методы – гидратация, нейтрализация. Эти методы применяют для удаления примесей, образующих в маслах истинные или коллоидные растворы, причем удаляемые вещества участвуют в химической реакции.

К физико-химическим методам относятся отбеливание, дезодорация, вымораживание. С помощью этих методов из масел удаляют примеси, образующие в маслах истинные растворы, без химического изменения самих веществ – красящие, вкусовые и дезодорирующие вещества (рис. 4).

Удаление механи-ческих примесей