Очистка растительных масел

Очистку сырых масел от различных примесей называют рафинацией, а масла, не подвергавшиеся после получения никакой обработке, кроме фильтрации, – сырыми. Они содержат разнообразные примеси, в том числе нежелательные. К примесям относят вещества различной природы и происхождения. Их делят на три группы. Первая включает сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие в масло в процессе его извлечения из доброкачественного сырья. Вторая – вещества, образующиеся в результате химических реакций (окисления, гидролиза) при извлечении и хранении масла. Третья – собственно примеси: минеральные вещества (например, песок), частички жмыха или шрота, остатки растворителя.

Однако помимо нежелательных примесей в жирах всегда имеются сопутствующие вещества, которые не только полезны, но и необходимы для нормальной жизнедеятельности организма человека. К таким веществам относятся, например, жирорастворимые витамины (К, Е), каротиноиды, стерины и др. Некоторые сопутствующие вещества занимают как бы промежуточное положение, например, фосфолипиды. С одной стороны это физиологически активные вещества, имеющие важное значение в обменных процессах организма, являющиеся ингибиторами окисления масел. С другой, – присутствие фосфолипидов в маслах, особенно в больших количествах, приводит к выпадению осадка, что резко снижает товарный вид и затрудняет дальнейшую переработку масла.

Рафинированные жиры легче подвергаются порче, так как при рафинации из них выводятся естественные антиоксиданты – фосфолипиды, токоферолы. Поэтому процесс рафинации стремятся вести так, чтобы, извлекая нежелательные примеси, по возможности сохранить полезные свойства. С этой же целью ограничивают глубину очистки масел. В зависимости от происхождения примесей, а также в зависимости от назначения масла используют разные методы рафинации.

В соответствии с механизмом протекания процессов методы рафинации условно делят на физические, химические, физико-химические.

Физические методы. Их применяют для первичной очистки масел, после чего они считаются нерафинированными. К ним относятся отстаивание, фильтрация, центрифугирование. С помощью этих методов из масла удаляются механические примеси и частично коллоидно-растворенные вещества, например, фосфолипиды, выпавшие в осадок, воду, попавшую в масло в процессе извлечения.

Отстаивание – наиболее простой способ рафинации, при котором из масла удаляют крупные взвешенные частицы мезги, жмыха и шрота в гущеловушках (рис.). Двойная механическая гущеловушка (производительность 8-10 т масла в час) представляет собой прямоугольную емкость, которая разделена продольной перегородкой на два изолированных отсека. Неочищенное масло поступает в гущеловушку через карман в первый отсек, где происходит предварительное отстаивание. Отстоявшееся в первом отсеке масло через щель в продольной перегородке перемещается во второй отсек. Отвод очищенного масла происходит через патрубки этого отсека. Осевшая гуща (шлам), состоящая из механических примесей и коллоидных частиц, удаляется с поверхности дна скрепковым цепным механизмом в шнек для шлама.

Фильтрация применяется для удаления из масла более мелких частиц мезги в фильтрпрессах. Широко применяют дисковый механизированный фильтр ФГДС (производительность 4-5 тонн в час). Он имеет корпус в виде цилиндра с коническим днищем (рис.). Внутри корпуса расположен полый вертикальный вал с набором фильтрующих дисков. Диски выполнены из сетки и с обеих сторон обтянуты фильтровальной тканью. Между дисками уложены прокладки из фильтроткани. В полом валу имеются радиальные отверстия для подачи профильтрованного масла из внутренней полости диска в полый вал. Снизу полый вал сообщается с патрубком для выхода фильтрованного масла из фильтра.

Центрифугирование масла применяют как для непосредственного отделения взвешенных частиц, так и для дополнительного отжима масла из шлама (осадка) после отстаивания или фильтрования. Основным узлом центрифуги (рис.) является установленный горизонтально ротор. По форме он представляет собой цилиндр, переходящий в усеченный конус. Суспензия, которую необходимо разделить на составляющие ее части, поступает через питающую трубу во вращающийся ротор. Твердые взвешенные частицы под действием центробежных сил осаждаются на внутреннюю коническую поверхность ротора и направляются шнеком к выгрузным отверстиям. Жидкая фаза протекает между витками шнека и стремится остаться на наибольшем радиусе вращения, то есть в цилиндрической части ротора. Для жидкости на большом диаметре ротора имеются сливные окна, через которые она выбрасывается в приемный отсек кожуха центрифуги. Таким образом, процесс разделения масла по компонентам происходит непрерывно.

Химические методы. К ним относится щелочная рафинация или нейтрализация. Это обработка масла щелочью для выведения избыточного количества свободных жирных кислот (для снижения кислотного числа). В процессе нейтрализации образуются мыла (соли) как результат взаимодействия жирных кислот и щелочи. Мыла нерастворимы в нейтральном жире и образуют осадок в виде хлопьев – соапсток. Для щелочной рафинации на предприятиях чаще всего применяют растворы NaOH различной концентрации, а также растворы Na₂СО₃, иногда КОН. Остатки мыла из масла удаляют путем промывания водой, а затем его сушат в вакуум-аппаратах. Для лучшего выделения соапстока и снижения потерь масла после введения щелочи в него добавляют 1-1,5 %-ный раствор поваренной соли. В последнее время применяют метод непрерывной щелочной нейтрализации путем смешивания (с автоматической дозировкой) обработанного продукта с раствором щелочи и последующего отделения соапстока на сепараторах (рис.). Степень очистки продукта при этом повышается.

Физико-химические методы. Эти методы включают гидратацию фосфолипидов, белковых и других слизистых веществ, вымораживание, отбеливание и дезодорацию масла. С помощью этих методов из масла удаляют примеси, образующие в маслах истинные растворы, без химического изменения самих веществ (красящие, вкусовые и одорируюшие вещества и др.).

Гидратация заключается в добавлении к маслу горячей воды (или введению в него насыщенного пара), чтобы создать эмульсию с температурой
45-60 °С, затем эту эмульсию непрерывно перемешивают в эмульгаторе в течение 30 минут (рис. 4). Количество воды, необходимое для выведения фосфолипидов из масла, определяют в лабораторных условиях пробной гидратацией, обычно оно составляет 0,5 % на 1 % фосфатидов, которые обладают гидрофильными свойствами и в процессе гидратации интенсивно вбирают воду, набухают и укрупняются. В результате образуются хлопья, выпадающие в осадок. При такой обработке удаляют фосфолипиды, белковые и слизистые вещества, частично пигменты; они набухают и выпадают в осадок, захватывая механические взвеси. После этого осадок выводится, а масло сепарируется или фильтруется. Гидратация проводится после первичной очистки масла физическими способами. Гидратированное масло в отличие от нерафинированного имеет менее выраженные вкус и аромат, менее интенсивную окраску без помутнения и отстоя.

Вымораживание. Подсолнечное масло подвергают вымораживанию (винтеризации) для удаления воскообразных веществ. Наличие восков в масле ухудшает его товарный вид. Для их выделения масло подвергают специальной обработке после щелочной рафинации. Сначала масло охлаждают (вымораживают) до 5-7 °С и выдерживают при этой температуре, медленно перемешивая до образования кристаллов воска. Затем масло отфильтровывают от кристаллов воска на рамных пресс-фильтрах или на вакуумных барабанных фильтрах. Профильтрованное масло прозрачное, не мутнеет при охлаждении даже до 5 °С.

Рисунок 4 – Цех гидратации масла

Отбеливание (адсорбционная рафинация) заключается в извлечении из масла красящих веществ путем обработки его адсорбентами. При этом уменьшается цветное число масла. При отбеливании растительных масел в качестве адсорбентов используют различные отбельные глины, которые называют «отбельными землями», или «отбельными порошками», а также активированный уголь. Как правило, используют бентонитовую глину, основными компонентами которой являются силикаты. Адсорбент вносят в масло в количестве 2-2,5 % от его массы. При отбеливании масло некоторое время перемешивают с адсорбентом в специальных аппаратах, а затем фильтруют. При этом на фильтре остается отбельный порошок вместе с адсорбированными красящими веществами, а осветленное масло проходит через фильтр. Такое масло используют для производства маргарина, майонеза, кондитерского жира и др. После щелочной и адсорбционной рафинации масло считается рафинированным. Следует отметить, что одновременно с отбеливанием в масле происходят нежелательные процессы – изомеризация жирных кислот и снижение стабильности отбеленного масла при хранении.

Дезодорация применяется для извлечения из масла посторонних веществ, которые придают ему специфические запахи и привкусы. Это ароматические углеводороды, низкомолекулярные кислоты, альдегиды, кетоны, эфирные масла. Частично эти вещества выводятся из масла на предыдущих этапах рафинации. В основе дезодорации лежит различие в температурах испарения летучих ароматических веществ и самих жиров. Растительное масло помещают в вакуум-дезодораторы и при обработке острым сухим паром (температура около 200 °С) под вакуумом отгоняют летучие вещества, придающие маслу запах и вкус, а также остатки бензина. Дезодорация является самым надежным способом удаления ядохимикатов из масел, так как в этих условиях они полностью разрушаются. Рафинированные дезодорированные масла прозрачны, без осадка, без запаха, имеют обезличенный вкус.