Аналіз способів проведення технологічних процесів - Технологічний процес виробництва рослинного масла

Схема виробництва рослинних олій

За технологічною ознакою технологічні процеси діляться на шість груп:

Підготовка до зберігання і зберігання олійного насіння;

Підготовка насіння до вилучення олії;

Власне вилучення олії;

Рафінація отриманої олії;

Розлив;

Упаковка та маркування.

У технологічних схемах переробки рослинної сировини на олію розрізняють підготовчі, основні, допоміжні і додаткові операції.

До підготовчих операцій відносять очищення насіння від домішок, сушку, звільнення ядра від оболонки.

Основні операції включають подрібнення ядра, волого-теплову обробку подрібненого продукту і власне виділення олії.

Допоміжні операції включають відділення розчинника від знежиреного шроту, отримання готового продукту з його розчину (міцели), регенерацію і рекуперацію розчинника.

До числа додаткових операцій відносять первинне очищення олії від механічних домішок і комплексне очищення з виділенням фосфоліпідів.

Сукупність усіх перерахованих операцій складає технологічні схеми виробництва рослинних олій, які поділяють на дві основні групи: схеми, що завершуються пресуванням і схеми, що завершуються екстракцією.

Очищення і зберігання насіння

Включає наступні технологічні процеси: очищення насіння від домішок, кондиціювання насіння по вологості, зберігання.

Очищення насіння від домішок. Насіннєва маса, що надходить на зберігання і переробку, являє собою неоднорідну суміш з насіння і органічних (стебла рослин, листя, оболонки насіння), мінеральних (земля, каміння,

Пісок), олійних (частково пошкоджені або пророслі насіння основної олійної культури) домішок.

Очищення насіння від домішок проводять на очисних машинах - сепараторах, аспіраторах, використовуючи такі методи:

Поділ насіння за розмірами шляхом просіювання через сита з отворами різних розмірів і форми. При просіюванні отримують дві фракції: частина, що проходить через отвори і частина, що залишилася на ситі;

Поділ насіннєвої маси за аеродинамічними властивостями шляхом продувки шару насіння повітрям;

Поділ металодомішок і насіння за феромагнітними властивостями.

Кондиціювання насіння за вологістю. Тривалого зберігання підлягають насіння, вологість яких на 2-3% нижча критичної. Кондиціювання покращує технологічні властивості насіння. Для зменшення вологості насіння застосовують метод сушіння в промислових сушарках шахтного, барабанного типів і сушарки з киплячим шаром, а також метод активного вентилювання в сховищах, обладнаних пристроями для підведення і розподілу повітря до насіннєвої маси.

Зберігання насіння переслідує мету збереження його від псування для отримання при переробці продуктів високої якості з мінімальними втратами; поліпшення якості насіння для їх більш ефективної переробки.

Підготовка насіння до вилучення олії

Ця підготовка передбачає очищення насіння від домішок, калібрування насіння за розмірами, кондиціювання за вологістю, аналогічні відповідним операціям перед закладкою насіння на зберігання; обрушення насіння; поділ рушанки на фракції; подрібнення ядра.

Обрушення насіння і відділення ядра від оболонки.

Обрушення (лущення) - руйнування оболонок олійного насіння виробляють способом розколювання оболонки ударом.

Із сучасних напрямків обрушення насіння найбільший інтерес представляють наступні методи:

1) аеродинамічний, суть якого полягає в тому, що насіння, що надходить в апарат, підхоплюється стисненим повітрям, яке подається через сопло, потім викидається через трубу в розгружувач; обрушення відбувається під дією декількох факторів: стираючої дії самого струменя, сил інерції, надлишкового тиску в самому насінні; 2) створення надлишкового тиску всередині насіння; метод використовується в декількох варіантах:

В електромагнітному полі надзвукової частоти, під дією якого волога з ядра випаровується практично миттєво, пари концентруються в просторі між ядром і оболонкою, тиск всередині насіння підвищується, оболонка руйнується;

Багаторазовою зміною тиску (в герметичній камері насіння піддають пульсуючій дії високого тиску, в результаті чого руйнується оболонка);

Одноразовим скиданням тиску (насіння поміщають в апарат з підвищеним тиском і після швидкої розгерметизації потрапляє в приймач з атмосферним тиском; за рахунок миттєвого перепаду тиску всередині і зовні насіння відбувається руйнування оболонки).

Користь цих методів: не відбувається значного руйнування ядра, мало січки й олійного пилу.

Недоліки: дороге технічне втілення і великі витрати електроенергії.

В результаті обрушення насіння отримують рушанку, що представляє собою суміш декількох фракцій: цілого насіння, частково необрушенного насіння, цілого ядра, половинок ядра, зруйнованого ядра, олійного пилу і лушпиння (оболонки соняшнику). Встановлено норми вмісту цих компонентів.

Поділ рушанки на фракції. Для поділу рушанки використовують відмінності у властивостях її окремих компонентів: в лінійних розмірах; по масі; в аеродинамічних властивостях; по електрофізичних властивостях; по опору тертю.

Рушанку поділяють на ядро і лузгу.

Відділення оболонки від ядра має велике значення. При цьому підвищується якість масла, так як в нього не переходять ліпіди оболонок, що містять велику кількість супутніх речовин; підвищується продуктивність обладнання; зменшуються втрати масла з лушпинням за рахунок замаслювання.

Подрібнення ядра. Метою цієї операції є руйнування клітинної структури ядра для максимального вилучення масла при подальших технологічних операціях. В результаті отримують сипучу масу - мятку.

Витяг олії

Витяг олії виробляють двома способами: пресуванням і екстракцією. На основі цих двох способів розроблені наступні технологічні схеми виробництва рослинних олій: одноразове пресування; дворазове пресування - витяг олії шляхом попереднього віджиму (форпресування) з подальшим остаточним віджимом (експелеруванням); холодне пресування - витяг олії з сировини без попередньої вологотеплової обробки; форпресування - екстракція - попереднє знежирення масла шляхом форпресування з його подальшим витягуванням шляхом екстракції бензином; пряма екстракція - екстракція розчинником без попереднього знежирення.

Вологотеплова обробка мятки - смаження. Для ефективного вилучення масла з мятки проводять вологотеплову обробку при безперервному і ретельному перемішуванні. У виробничих умовах процес вологотеплової обробки складається з двох етапів:

Перший етап - зволоження мятки і підігрів в апаратах для попередньої вологотеплової обробки мятки - інактиваторах або пропарочно-зволожувальних шнеках. Мятку нагрівають до температури 80 - 85° С з одночасним зволоженням водою або гострою парою. При цьому відбуваються виборче змочування і зменшення енергії зв'язку масла з неліпідною частиною насіння на поверхні мятки. Вологість насіння соняшнику після зволоження становить 8-9%;

Другий етап - висушування і нагрівання зволоженої мятки в жаровнях різних конструкцій. При цьому змінюються фізичні властивості масла - зменшуються в'язкість, щільність і поверхневий натяг.

Матеріал, що отримується в результаті смаження, називається мезгою.

Попереднє віджимання олії - Форпресування. Пресуванням називається віджимання масла з сипучої пористої маси - мезги. В результаті витягується 60 - 85% олії, тобто здійснюється попереднє вилучення олії - форпресування. Для пресування застосовують преси різних конструкцій. Залежно від тиску на пресований матеріал і олійності вихідного макуха, шнекові преси ділять на преси попереднього знімання олії - форпреси і преси остаточного знімання олії - експелери.

Шнековий прес являє собою ступінчастий циліндр, всередині якого знаходиться шнековий вал. Стінки циліндра складаються зі сталевих пластин, між якими є вузькі щілини для виходу віджатого матеріалу. В результаті форпресування мезги отримують форпресову олію (часто називають пресовою) і форпресова макуха. Зміст олії в макусі становить 14 - 20%. Його направляють на додаткове вилучення олії. Мезгу направляють на остаточне пресування або для отримання пелюстки.

Остаточне віджимання олії - Експелерування здійснюється в більш жорстких умовах, в результаті чого вміст олії в макусі знижується до 4 - 7%.

Принцип роботи установки полягає в поступовому багаторівневому руйнуванні і стисненні насіння двома складальними шнеками і спеціальними подрібнювачами. Насіння перед завантаженням в бункер проходить попереднє очищення від металевих домішок, каменів, піску, землі і доводять до необхідної вологості (7 - 9%).

Екстракція - це дифузний процес, рушійною силою якого є різниця концентрацій місцели - розчинів олії в розчиннику всередині і зовні частинок матеріалу, що екстрагується. Розчинник, проникаючи через мембрани клітин частин, що екстрагуються, змішується в масло, а масло з клітин - в розчинник. Під впливом різниці концентрацій масло переміщається з частки в зовнішнє середовище до моменту вирівнювання концентрацій масла в частці і в розчиннику.

У цей момент екстракція припиняється.

Екстракцію олії з олійної сировини проводять двома способами: зануренням і ступінчастим зрошенням.

Екстракція Зануренням відбувається в процесі безперервного проходження сировини через безперервний потік розчинника в умовах протилежної течії, коли розчинник і сировина просуваються в протилежному напрямку відносно один одного.

Сировина у вигляді пелюстки або крупки надходить в завантажувальну колону, підхоплюється витками шнека, переміщається вниз завантажувальної колони, проходить горизонтальний циліндр і потрапляє в екстракційну колону, де за допомогою шнека піднімається у верхню її частину. Одночасно з сировиною в екстрактор подається бензин температурою 55 - 60° С. Бензин переміщається назустріч сировині і проходить послідовно екстрактор, горизонтальний циліндр і завантажувальну колону.

Концентрація місцели на виході з екстрактора складає 15 - 17%.

Знежирений залишок сировини - шрот виходить з екстрактора з високим вмістом розчинника і вологи (25 - 40%), тому його направляють в шнекові або чанові (тостери) випаровувачі, де з нього видаляють бензин.

Переваги екстракції зануренням: висока швидкість екстракції, простота конструкції апаратів, безпеку їх експлуатації. Недоліки способу: низькі концентрації кінцевих місцел, високий вміст домішок.

Екстракція способом Ступеневого зрошення. При цьому способі безперервно переміщається тільки розчинник, а сировина залишається в спокої в одній і тій же ємності, що рухається або рухомій стрічці. Цей спосіб забезпечує отримання місцели підвищеної концентрації (25 - 30%), з меншою кількістю домішок. Недоліки цього способу - велика тривалість екстракції, підвищена вибухонебезпечність виробництва.

Після екстракції місцела містить до 1% домішок, і її направляють на ротаційні дискові або патронні фільтри для очищення.

Дистиляція - Це відгонка розчинника з місцели. Найбільш поширені триступінчаті схеми дистиляції.

На перших двох ступенях місцела обробляється в трубчастих плівкових дистиляторах. На першій відбувається упарювання місцели. На другій - місцела обробляється гострою парою при температурі 180 - 220° С і тиску 0,3 мПа, що викликає кипіння місцели і утворення пари розчинника. Пари розчинника направляються в конденсатор. На третьому щаблі висококонцентрована місцела надходить в розпилювальний вакуумний дистилятор, де в результаті барботажа (пропускання газу чи пару через рідину) гострою парою під тиском 0,3 мПа відбувається остаточне видалення слідів розчинника.

Після дистиляції олію направляють на рафінування.

Рафінація соняшникової олії

Це процес очищення олії від супутніх домішок. До домішок відносяться наступні групи речовин: супутні тригліцеридам речовини, що переходять з доброякісної сировини в олію в процесі вилучення; речовини, які утворюються в результаті хімічних реакцій при добуванні і зберіганні жиру; власне домішки - мінеральні домішки, частинки мезги або шроту, залишки розчинника або мила.

Крім небажаних домішок з жирів при рафінації віддаляються і корисні для організму речовини: жиророзчинні вітаміни, фосфатиди, незамінні поліненасичені жирні кислоти.

Рафіновані жири легше окислюються, так як з них видаляються природні антиокислювачі - фосфатиди і токофероли. Тому рафінацію прагнуть проводити таким чином, щоб при максимальному витягу небажаних домішок зберегти корисні речовини.

Всі методи рафінації діляться на:

Фізичні - відстоювання, центрифугування, фільтрація, які використовуються для видалення механічних частинок і колоїдно-розчиненних речовин;

Хімічні - сірчанокисла і лужна рафінація, гідратація, які застосовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях справжні (розміри частинок розчиненої речовини не перевищують 10-9 м, система є стійкою і не розшаровується з часом) або колоїдні розчини за участю видаляються речовин в хімічних реакціях; фізико-хімічні - відбілювання, дезодорація, виморожування, які використовуються для видалення домішок, що утворюють в оліях істинні розчини без хімічних зміни самих речовин.

Фізичні методи. Механічні домішки (частинки мезги і макуха) не тільки погіршують товарний вигляд жиру, а й обумовлюють ферментативні, гідролітичні, окислювальні процеси. Механічні домішки видаляють відразу ж після отримання масла.

Відстоювання - це процес природного осадження частинок, що знаходяться в підвішеному стані в рідкому середовищі, під дією сили тяжіння. При тривалому відстоюванні олії відбувається виділення з нього частини колоїдно-розчинених речовин - фосфоліпідів, слизу, білків за рахунок їх коагуляції. Олія після відділення осаду стає прозорою. На промислових підприємствах для відстоювання застосовуються механізовані подвійні пастки з електромеханічними вібраторами.

Центрифугування - процес поділу неоднорідних систем під дією відцентрових сил. В промисловості застосовують кошикові, тарілчасті, трубчасті центрифуги. Для поділу тонких систем використовують швидкісні центрифуги: розділові - для поділу двох змішаних фаз (вода - жир), освітлюють - для виділення з рідин тонкодисперсних механічних домішок.

Для поділу суспензій застосовують гідроциклони, дія яких заснована на використанні відцентрових сил і сил тяжіння.

Фільтрування - процес поділу неоднорідних систем за допомогою пористої перегородки, яка затримує тверді частинки, а пропускає рідину і газ. Форпресову і експелерну олії піддають фільтрування двічі. Спочатку проводять гаряче фільтрування при температурі 50 - 55° С для видалення механічних домішок і частково фосфатидів. Потім - холодне фільтрування при температурі 20-25° С для коагуляції дрібних частинок фосфатидів.

У промисловості використовують фільтр-преси, що складаються з 15 - 50 вертикально розташованих фільтруючих комірок, які знаходяться на одній загальній горизонтальній станині. В комірці знаходиться фільтрувальна тканина, яка поступово забивається осадом (фузом). Фуз використовують для отримання масла екстракційним способом, а залишок - в миловарінні.

Хімічні методи. Гідратація - процес обробки олії водою для осадження гідрофільних домішок (фосфатидів, фосфопротеїдів).

В результаті гідратації фосфатиди набухають, втрачають розчинність в маслі і випадають в осад, який відфільтровують. Для повного видалення фосфопротеїдів застосовують слабкі розчини електролітів, зокрема хлорид натрію.

В цілому гідратація зводиться до того, що олія нагрівається до певної температури (45-50° С), змішується з водою або барботується гострою парою, витримується для утворення пластівців з подальшим відділенням масла від осаду.

У промисловості використовують паровий, електромагнітний і гідротермічний методи гідратації.

В результаті гідратації отримують харчову олію, олію для подальшої рафінації.

Лужна рафінація - обробка олії лугом з метою виведення надлишкової кількості вільних жирних кислот. У процесі нейтралізації утворюються солі жирних кислот - мила. Мила нерозчинні в нейтральному жирі і утворюють осад - соапсток. Мило має високу адсорбуючою здатність, завдяки якій з жиру видаляються пігменти, білки, слиз, механічні домішки. Соапсток видаляється відстоюванням або центрифугуванням.

Процес лужної нейтралізації складається з наступних операцій: обробка фосфорною кислотою для руйнування негідратуючих фосфатидів; нейтралізація лугом; перше промивання водою температурою 90 - 95° С для видалення мила; друге промивання водою; обробка лимонною кислотою для видалення слідів мила; сушка в апаратах під вакуумом.

Нейтралізацію проводять безперервним і періодичними методами.

Періодичний спосіб поділу фаз в гравітаційному полі з водно-сольовою підкладкою заснований на розчиненні мила в воді або у водному розчині хлориду натрію. При періодичному методі нейтралізацію здійснюють в нейтралізаторі. Це апарат циліндричної форми з конічним дном, паровою сорочкою і грабельною мішалкою для перемішування жиру і лугу. Луг подають зверху через розпилювачі або знизу через змійовики. Через розпилювачі подають розчин солі і воду.

Безперервні методи:

Із застосуванням сепараторів для відділення масла від соапсток під дією відцентрових сил;

З поділом фаз в мильно-лужному середовищі, при якому тонкодиспергований жир пропускають через розчин лугу, утворюване мило розчиняється в лузі, нейтралізований жир спливає і відводиться з апарату;

Рафінація в місцелі - рафінація олії, що виходить у вигляді місцели з екстрактора, без операції дистиляції, усувається впливом високих температур на олію.

В результаті лужної рафінації зменшується вміст вільних жирних кислот, жири освітлюються, видаляються механічні домішки. В оліях, рафінованих лугом, наявність осаду не допускається.

Фізико-хімічні методи. Відбілювання - процес вилучення з жирів барвників шляхом їх обробки сорбентами. Для відбілювання жирів і олій широко використовують вибільні глини - гумбрин, асканіт, бентонін. Вони являють собою нейтральні речовини кристалічної або аморфної будови, що містять кремнієву кислоту чи алюмосилікати. Для посилення ефекту відбілювання в вибільні глини додають активоване вугілля. Крім того, при додаванні до суміші вибільної глини і вугілля карбонатів нікелю та міді виводиться сірка з ріпакової олії. Процес відбілювання полягає в перемішуванні жиру з вибільною глиною протягом 20 - 30 хвилин в вакуум-відбілювальних апаратах. Після відбілювання адсорбент відокремлюють за допомогою рамних фільтр-пресів з ручним вивантаженням осаду. Використовують також безперервно діючі лінії для відбілювання жирів.

Дезодорація - процес відгону з жиру летучих речовин, які надають йому смак і запах: вуглеводнів, альдегідів, спиртів, низькомолекулярних жирних кислот, ефірів та ін. Дезодорацію проводять для отримання знеособленої олії, необхідної в маргариновому, майонезному, консервному виробництвах. Процес дезодорації заснований на різниці температури випаровування ароматичних речовин і самих олій.

У промисловості застосовують методи періодичної і безперервної дії дезодорації жиру.

Періодичний спосіб. Основним методом дезодорації є відгонка смакоароматичних речовин в струмі водяної пари (дистиляція). Профільтровані жири поміщають в апарати - дезодоратори, додають лимонну кислоту для підвищення стійкості до окислення. Жир нагрівають до 170° С і під вакуумом з гострою парою температурою 250 - 350° С відганяють смакоароматичні речовини. Продуктивність дезодоратором періодичної дії в середньому 25 т / добу. Безперервні способи дезодорації жиру здійснюються як на вітчизняних, так і на імпортних установках.

Виморожування - процес видалення воскоподібніх речовин, які переходять в олії з насіннєвих і плодових оболонок олійних рослин. Виморожування проводять на початку або після рафінації. Сутність процесу виморожування полягає в охолодженні масла до температури 10 - 12° С і подальшій витримці при цій температурі при повільному перемішуванні для утворення кристалів воску. Потім масло підігрівають до 18 - 20° С для зниження в'язкості і фільтрують. Профільтровану олію прозора, не мутніє навіть при охолодженні до 5° С.

Аналіз способів проведення технологічних процесів - Технологічний процес виробництва рослинного масла

Похожие статьи