Тема: Технология масложирового и маргаринового производств.
План лекции
Основные методы и технологические схемы производства растительных масел.
Хранение, очистка и сушка масличного сырья.
Кондиционирование масличных семян по влажности (сушка).
Основные способы и технологические режимы сушки.
Подготовительные операции при переработке масличного сырья.
Измельчение масличных семян, ядра и продуктов их переработки.
Приготовление мезги и извлечение масла прессованием.
Типовые технологические схемы переработки масличных семян однократного и двукратного прессования.
Получение растительных масел методом экстракции.
Рафинация масла.
Гидрогенизация жиров.
Технология маргарина.
Литература.
Богданов В.Д., Дацун В.М., Ефимова М.В. Общие принципы переработки сырья и введение в технологии производства продуктов питания: Учебное пособие. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. – 213 с., (с.183÷186).
Малкина В. Д., Касаткина Г. Д. Общая технология пищевых производств. Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2009.-84 с., (с.63÷70).
1. Основные методы и технологические схемы производства растительных масел
Для извлечения масла из масличного сырья в мировой практике производства растительных масел существуют два принципиально различных метода:
- механический отжим масла – прессование;
- извлечение масла в виде раствора в летучих органических растворителях с последующим удалением последнего из раствора – экстракция.
В некоторых случаях, которые определяются главным образом природой и качеством перерабатываемого масличного сырья, применяют различные комбинации этих методов.
В технологических схемах переработки масличных семян на масло различают подготовительные, основные, вспомогательные и дополнительные операции (рис. 25.1).
К подготовительным операциям относят очистку семян от примесей, сушку, освобождение ядра от оболочки.
Основные операции включают измельчение ядра, влаготепловую обработку измельченного продукта и собственно извлечение масла.
Вспомогательные операции для экстракционного метода включают от-деление растворителя от обезжиренного остатка (шрота), получение готового продукта (масла) из его раствора (мисцеллы), регенерацию и рекуперацию растворителя.
К числу дополнительных операций относят первичную очистку масла от механических примесей и его комплексную очистку с выделением фосфор-содержащих примесей.
Совокупность всех перечисленных операций составляет технологические схемы производства растительных масел, которые подразделяются на две основные группы.
Первая группа – схемы, завершающиеся прессованием:
- однократное прессование на шнековых прессах;
- двухкратное прессование на шнековых прессах с предварительным и окончательным отжимом масла;
- трехкратное прессование с двумя предварительными и одной окончательной ступенями отжима масла.
Вторая группа – схемы, завершающиеся экстракцией:
- прямая экстракция без предварительного отжима масла;
- экстракция с однократным предварительным отжимом масла на шнековых прессах;
- экстракция с двухкратным предварительным отжимом масла.
Среди схем первой группы наибольшее применение получила вторая – с двухкратным прессованием, а среди схем второй группы – схема с однократ-ным предварительным прессованием. В последнее время как в отечественной, так и в мировой практике производства растительных масел наблюдается тенденция в увеличении доли технологических схем прямой экстракции масла.
В целом выбор схемы переработки масличных семян обусловлен физико-механическими свойствами семян, их природой, видом компонентов и назначе-нием извлекаемого масла.
2. Хранение, очистка и сушка масличного сырья
Приемка масличного сырья. Основной задачей приемки масличных семян на маслозаводах является быстрая оценка качества, взвешивание, выгрузка и правильное размещение на складах предприятия. Приемка масличных семян начинается с отбора проб для определения качественных показателей согласно нормативной документации. В зависимости от исходного состояния (влажность, засоренность и т.д.) семена направляются либо на подработку и хранение, либо непосредственно на переработку (рис.25.2).
Во всех случаях заводского контроля на данной стадии основной является работа по отбору правильных средних проб. Каким бы опытом и точными методами не располагали специалисты, работа не имеет смысла, если проба недостаточно точно характеризует анализируемое вещество во всей партии.
Хранение масличного материала. Хранение масличных семян – один из важнейших этапов их переработки в растительные масла. Биологические особенности масличных семян обусловливают определенные трудности при хранении. Поступающие на маслодобывающие предприятия семена, как правило, сохраняют жизнедеятельность и, как всякий живой организм, дышат. Интенсивное дыхание может привести к порче семян. Порча семян при хранении приводит к потерям самого семенного материала, к уменьшению содержания в нем масла, ухудшению его качества и в результате может свести на нет все усилия сельскохозяйственного производства.
Период заготовки масличного сырья ограничен в среднем 2…3 месяцами, поэтому для бесперебойной работы в течение всего года маслозаводы вынуждены длительное время хранить масличные семена до технологической переработки. С этой целью данные предприятия должны содержать элеваторно - складские емкости для хранения больших масс семян.
Правильная организация и рациональная технология хранения, учитывающая физиологические и биохимические особенности отдельных видов и партий семян, позволяет сохранить их с минимальными потерями и сформировать партии семян для наиболее эффективной их переработки.
Режимы хранения семян. Для хранения масличных семян могут применяться следующие режимы: хранение в сухом состоянии, хранение в охлажденном состоянии, хранение без доступа воздуха.
К вспомогательным приемам относятся очистка семян от примесей, активное вентилирование, химическое консервирование и др.
Хранение в сухом состоянии заключается в следующем. При влажности ниже критической семена находятся в состоянии неполного анабиоза, и вся влага в них связана. Микроорганизмы в этих условиях нежизнеспособны.
Для достижения необходимой влажности используют сушку и активное вентилирование. Хранение в сухом состоянии может осуществляться в складах и элеваторах.
Хранение в охлажденном состоянии осуществляется при пониженных температурах. При темпера-туре ниже 10оС происходит сильное ослабление жизнедеятельности семян как основной культуры, так и приме-сей, микроорганизмов, насекомых, клещей. Поэтому охлаждение семенной массы до 0...10оС даже в условиях повышенной влажности позволяет хранить семена длительное время без ухудшения их качества. Для этой цели используют атмосферный воздух в холодное время года и искусственно охлажденный атмосферный – в остальное время. Активное вентилирование позволяет для достижения этих целей использовать суточные колебания температур. Этому способствует высокая тепловая инерция семян.
Для охлаждения семенной массы можно использовать пассивную аэрацию, средства активного вентилирования, перемещение семян через транспортные механизмы или семяочистительные машины. При этом необходимо учитывать возможность увлажнения семян при охлаждении в результате конденсации влаги из воздуха. В последнее время используют искусственный холод. Температура воздуха при этом снижается на 20оС.
Хранение без доступа воздуха. Жизнедеятельность семян, микроорганизмов и вредителей протекает с участием кислорода воздуха. Отсутствие кислорода в межсеменном пространстве приводит к снижению жизнедеятельности всех живых компонентов. Семена в этих условиях дышат анаэробно. Микроорганизмы, а также клещи и насекомые по своей природе главным образом аэробы, поэтому в этих условиях они не развиваются.
Бескислородная среда может быть достигнута самоконсервацией, т.е. процессом поглощения семенами кислорода межсеменного пространства и накопления в нем углекислого газа в герметизированном хранилище, а также путем вытеснения кислорода воздуха другими газами. Самоконсервирование осуществлять дешевле и проще. Однако этот способ имеет существенный недостаток: бескислородные условия создаются постепенно, не сразу, и за это время могут заметно развиться микроорганизмы и вредители. Принудительное вытеснение кислорода воздуха углекислым газом ускоряет консервацию, а если использовать брикеты сухой углекислоты, то дополнительно достигается охлаждение семян.
При использовании такого режима хранения строят газонепроницаемые хранилища из специального строительного материала: газонепроницаемые металлы, стеклопластики, некоторые виды бетона, полимерные смолы и пленки. Герметизированные хранилища бывают наземного и подземного типа.
Активное вентилирование – это принудительная аэрация неподвижной семенной массы. Хорошая газопроницаемость и скважистость семенной массы позволяет нагнетать в нее воздух вентиляторами в силосах. При этом снижается влажность семян и температура семенной массы, происходит ее дегазация, ускоряется послеуборочное дозревание семян. Активное вентилирование можно про-водить в силосах (в вертикальном или горизонтальном направлении, либо послойно), на складах любого типа и на площадках.
В складах и на площадках применяют стационарные, напольно-переносные и передвижные трубчатые установки. При активном вентилировании необходимо учитывать параметры применяемого наружного воздуха – его температуру и влажность. Следует также обеспечить необходимую удельную подачу воздуха в зависимости от влажности семян.
Химическое консервирование. Химическое консервирование применяют для стабилизации качества семян при хранении и для борьбы с различными вредителями. При этом способе межсеменное пространство заполняется парами веществ, обладающих токсическим действием на вредителей и микрофлору. Эти вещества могут быть парообразными, жидкими и газообразными, например, дихлорэтан, бромметил, пропионовая кислота.
Очистка масличных семян от примесей. Семена масличных культур, поступающие для переработки на предприятия маслодобывающей промышленности, представляют собой смесь, состоящую из семян основной культуры и различных примесей.
Все примеси в маслосеменах делятся на сорные и масличные.
Сорные (минеральные и органические) подразделяют в зависимости от размеров семян основной культуры:
для крупных семян (подсолнечник, соя) – проход через сито с отверстиями диаметром 3 мм;
мелких (лен, горчица, рапс) – проход через сито с отверстиями диаметром 1 мм.
Минеральные примеси включают в себя комочки земли, гальку, песок и прочее.
Органические примеси представляют собой остатки стеблей, листьев, оболочки семян и т.п.
К масличным примесям относят семена основной культуры, обрушенные полностью или частично, изъеденные вредителями, битые, давленные, испорченные самосогреванием или сушкой, заплесневевшие, поджаренные с измененным цветом ядра, недозрелые, недоразвитые, щуплые, проросшие, поврежденные морозом и т.п., а также семена всех других растений.
Очистка семян от примесей основана на различии семян основной культуры и примесей по их физическим свойствам (размер, плотность, форма, аэродинамические, магнитные характеристики).
Основные методы очистки:
очистка, основанная на различии семян и примесей по величине и форме. Такая очистка производится путем просеивания засоренных семян через сита с различной величиной и формой отверстий;
очистка, основанная на различии аэродинамических свойств. Для такой очистки используются машины, работа которых основана на принципе сепарации семенной массы в воздушном потоке;
механическая очистка с использованием метода удара и трения;
очистка путем мокрой обработки (мойка) не имеет широкого применения;
очистка от металлических примесей, использующая различие ферромагнитных свойств примесей и семян.
Часто указанные способы комбинируются, что позволяет улучшать операцию очистки семян.
3. Кондиционирование масличных семян по влажности(сушка)
Необходимость кондиционирования масличных семян по влажности (сушка) в технологии производства растительных масел встречается, по мень-шей мере, дважды.
В первом случае сушка используется при подготовке семян к хранению. Свежеубранные семена неоднородны по влажности и степени зрелости, к тому же уборка часто совпадает с неблагоприятными погодными условиями. А сушка обеспечивает быстрое снижение влажности маслосемян до величины, при которой обеспечивается безопасное их хранение. Это так называемая сырьевая сушка.
Во втором случае кондиционирование семян по влажности путем тепловой их сушки имеет значение непосредственно для технологии производства растительных масел. Оптимальная для переработки влажность семян определяет технологичность ряда последующих стадий: обрушивание, отделение ядра от оболочки, измельчение ядра, жарение мезги, извлечение масла.
В связи с этим тепловую сушку можно считать исходной стадией технологического процесса переработки масличного сырья, поэтому ее называют технологической.
4. Основные способы и технологические режимы сушки
За основу классификации методов сушки принимают способы передачи тепла высушиваемому материалу.
Основные способы сушки:
Тепловые, разделяющиеся по способу передачи тепла:
а) конвективный – осуществляется конвекцией от нагретого сушильного агента.
б) кондуктивный – осуществляется за счет теплопередачи от нагретой поверхности к семенной массе.
в) терморадиационный – осуществляется под действием ИК-излучения, которое вырабатывается генераторами ИК-лучей.
г) сушка токами высокой частоты. Высокочастотными электрическими генераторами создается электрическое поле, в которое помещается семенная масса. За счет вихревых потоков семена приводятся в высокочастотные колебания, и разогрев происходит частично за счет трения и частично за счет вихревых токов в самом семени. Часть электрической энергии превращается в тепловую.
Контактная (сорбционная) сушка. Суть ее заключается в передаче влаги от высушиваемой семенной массы к сорбенту, то есть к какому-то веществу с высокой гигроскопичностью (например, силикагель). Можно также смешать сырую семенную массу с высушенными семенами, при этом влажность выравнивается.
Вакуумная сушка. Достоинство ее заключается в том, что при искусственном уменьшении давления воздуха над семенами влага из них испаряется при более низких температурах, что позволит сохранить качество семян.
Такой способ сушки повышает интенсивность процесса при более низкой температуре нагрева семян. Нагрев семян производится от нагретой поверхности, то есть кондуктивным методом. Семена перемещаются по нагретому транспортеру в камере, где вакуум-насосом создается разрежение. Чем выше разность температур между греющей поверхностью и семенами и глубже вакуум, тем эффективнее сушка.
Сушка в кипящем слое. Процесс сушки интенсифицируется за счет изменения структуры слоя – перехода от плотного к разрыхленному, что значительно увеличивает активную поверхность. Проводится в ротационной установке: слой семян высотой 450 мм, температура сушильного агента 180...200оС. Скорость и количество сушильного агента должны обеспечивать витание семян. В зависимости от исходной влажности семена нагреваются до температуры 75...98оС.
Комбинированный способ представляет собой сочетание нескольких способов, чаще сочетают вакуумную сушку с конвективной, терморадиационную с конвективной.
Механический метод удаления влаги применяется при наличии избыточного количества поверхностной влаги, которую можно удалить с помощью центрифугирования, отжима.
Наиболее распространенным из всех рассмотренных методов является конвективный метод. В качестве сушильного агента используется воздух, нагретый в калориферах электричеством, паром; применяется также смесь воздуха с топочными газами.
По способу подачи семян на стадию сушки различают следующие способы сушки:
- в плотном неподвижном слое;
- в плотном движущемся слое;
- в частично взвешенном состоянии;
- в псевдоожиженном (кипящем) слое.
Эффективность процесса сушки зависит от исходной влажности семян, от их начальной температуры, от толщины и структуры слоя, от температуры и скорости сушильного агента.
У семян высокая инерция поля влажности. Это значит, что семенная масса быстрее прогревается, чем отдает влагу. Температура, до которой семенная масса прогревается при сушке, определяет жизнеспособность семян, способность к хранению, качество масла.
Таким образом, основными параметрами, определяющими интенсивность процесса и сохранение качества высушиваемых семян и содержащегося в них масла для всех методов и приемов сушки, являются: температура сушильного агента, продолжительность процесса, температура максимального нагрева семян. Этими параметрами руководствуются при выборе режимов сушки.
Для установления оптимального технологического режима сушки необходимо, чтобы процесс был максимально коротким и при этом сохранялось или даже улучшалось качество семян и содержащегося в них масла, улучшались технологические свойства семян.
Рекомендуемая максимальная температура прогрева семян 65...70оС.
Наиболее распространенным методом снижения влажности семян перед хранением является тепловая сушка, при которой семена нагреваются сушильным агентом и испаряющаяся из семян влага при этом удаляется.
Режим сушки в шахтных сушилках: толщина слоя – 250 мм, температура сушильного агента – 180оС, продолжительность сушки – 40...60 мин, температура прогрева семян – 65...70оС.
Режим сушки в барабанных сушилках: температура сушильного агента 200...350оС, температура прогрева семян 60...65оС, толщина слоя до 100 мм, время сушки 15...20 мин.
Режим сушки: температура сушильного агента 250...300оС, скорость сушильного агента 25...30 м/с, температура прогрева семян 55...60оС, влагосъем 10...12 %.
Главная 
