6.2. Технологія виробництва олії

У світовій практиці існує два способи виробництва олії: механіч­ний, або пресовий, і спосіб розчинення олії в летких органічних роз­чинниках, або екстракції. У виробництві рослинної олії ці два спо­соби використовуються окремо або сумісно.

На переробку зазвичай надходить неоднорідне за складом насін­ня олійних культур. Вміст домішок негативно впливає на якість олії, збільшує її втрати, знижує продуктивність машин. Отже, щоб забезпечити оптимальні умови переробки насіння олійних культур, його очищають від сторонніх органічних та мінеральних домішок. Процес очищення ґрунтується на різниці в розмірах, формі, густині та аеродинамічних властивостях насіння й домішок. Очищають на­сіння за допомогою сепараторів різної конструкції з відкритим або закритим повітряним циклом.

Для збереження якості насіння олійних культур і стабілізації технологічного процесу виробництва олії (шеретування, відокрем­лення оболонок, подрібнення ядра та ін.), крім очищення, необхідне кондиціювання насіння за вологістю.

Оптимальною для якісного зберігання насіння олійних культур вважається вологість, приблизно на 2 % нижча за критичну. Разом з тим для нормального ведення технологічного процесу вологість на­сіння більшості олійних культур (винятком є насіння бавовнику, яке перед надходженням на виробництво зволожують до 10—11%) має бути нижчою, ніж при зберіганні. Якщо вологість насіння перед переробкою треба зменшити, застосовують теплове сушіння або ак­тивне вентилювання. Для сушіння використовують шахтні, бара­банні та газові рециркуляційні сушарки (ДСП-12, ДСП-24, ДСП-32, ДСП-50, «Цілинна-50», ВТІ-8, ВТІ-15).

Основними компонентами насіння олійних культур з огляду на технологію їх переробки є ядро та оболонки. У насіння льону, сої, рицини, наприклад, є тільки насіннєва оболонка, а в соняшнику — насіннєва і плодова. За технологічною термінологією, як насіннєві, так і плодові оболонки, називають лузгою.

Одним із основних процесів відокремлення оболонок від ядра є шеретування, після якого одержують суміш, яка називається ру-шанкою і складається з цілих ядер, оболонок та січки (частинки яд­ра), цілого і неповністю шеретованого насіння.

За технологічними нормами, рушанка може містити: нешерето-ваного насіння не більше 5 %, січки — не більше 3 % від маси ядра. Віялку треба відрегулювати так, щоб у ядрі залишилося лузги не більше 5 — 6 %, а лузга містила не більше 0,5 % ядра від його маси.

Після шеретування рушанку розділяють на такі фракції: ядро, оболонки, ціле насіння і недошеретоване. Оболонки видаляються, ядро надходить на подрібнення, а недорушанка і ціле насіння — на повторне шеретування. Насіння соняшнику і сої шеретують на на-сіннєрушильних машинах МНР та відцентрових А1-МРЦ. На ма­шинах марки МНР насіння шеретується внаслідок ударів об била барабана, які закріплені на барабані, що обертається, або внаслідок повторного удару об деку. Основними робочими органами відцент­рової машини є ротор і дека. Насіння за рахунок відцентрової сили відкидається на деку і, ударяючись об неї, розколюється.

Наступним процесом є сепарація рушанки для максимального відокремлення плодових і насінних оболонок від ядра при міні­мальних втратах олії. Для цього використовують аспіраційну віяль­ну машину МІС-50 продуктивністю 50 т/добу. Вона складається з розсійника та аспіраційного корпуса. Розсійник має набір сит, при­значених для сортування рушанки на сім сортів (фракцій). Після розподілення рушанки за розміром на ситах її розділяють за щіль­ністю, змінюючи швидкість повітряних потоків.

Процес подрібнення ядра насіння впливає на вихід олії і про­дуктивність обладнання. Він спрямовується на подрібнення ядра насіння — максимально можливе руйнування структури клітин. Для цього використовують п'ятивальцьовий верстат — вальцівку мар­ки BС-5. Ядро насіння со­няшнику подрібнюється за чотири проходи через ва­льцьові верстати (рис. 16).

Якість подрібнення ядра значно залежить від воло­гості насіння. Структура клітин ядра максимально руйнується при його воло­гості 5,5 — 6%. Подрібнене на вальцівках ядро нази­вають м'яткою. Її не мож­на зберігати тривалий час, бо ферменти клітин (ліпа­за) швидко розкладають жири, гідролізуючи їх на гліцерин і вільні жирні кис­лоти та погіршуючи влас­тивості олії.

Олія в м'ятці розподіле­на у вигляді тонких плівок на поверхні часточок подрі­бненого ядра або насіння й утримується на ній силами молекулярної взаємодії, ве­личина   яких   перевищує

тиск, який створюють преси для видавлювання олії. Для зменшення сил, що зв'язують олію з поверхнею м'ятки, застосовують волого-теплову обробку, що називається підсмажуванням. Волого-теплова обробка здійснюється у спеціальних апаратах — жаровнях. Продукт, одержаний після волого-теплової обробки, називається мезгою. В промисловості відомі два типи підсмажування — вологе й сухе.

Вологе підсмажування здійснюють у два етапи. На першому ета­пі проводять зволоження та нагрівання м'ятки з добавлянням води, після чого її пропарюють, доводячи вміст у ній вологи й температу­ру до оптимальних значень. На другому етапі зволожену м'ятку ви­сушують, тобто відбувається її кондиціювання, яке забезпечує необ­хідну структуру матеріалу для кращого його пресування.

Сухе підсмажування полягає у висушуванні та нагріванні м'ятки до певної температури без попереднього її нагрівання і зволоження. Сумарна дія вологи, тепла і кисню повітря під час підсмажування сприяють інактивації ферментної системи м'ятки, яка сприяє інтен­сивному протіканню гідролітичних та окислювальних процесів. То­му перед сухим підсмажуванням проводять інактивацію ферментів у м'ятці в пропарювальних шнеках інтенсивним і короткочасним нагріванням її до 80 — 85 °С з одночасним зволоженням.

Зволоження та підсмажування м'ятки на олійних заводах здійс­нюють на спеціальних жаровнях, які за конструкцією поділяють на три типи: чанні, шнекові та барабанні. Мезга із ядра соняшнику при одноразовому пресуванні на пресах подвійної дії (МП-21) після подрібнення надходить у пропарювально-зволожувальний шнек, де зволожується парою до вологості 8 — 9 % і нагрівається до темпера­тури 80 — 85 °С. Зволожену м'ятку підсушують на жаровні, доводячи вміст вологи у ній до 2 — 1,5 %, а температуру — до 115 — 120 °С. Тривалість прожарювання 40 — 45 хв.

Для добування олії пресовим способом раніше застосовували гідравлічні преси, недоліком яких було недостатньо повне видавлю­вання олії, внаслідок чого вміст її у шротах становив 7 — 8 %.

На сучасних заводах застосовують шнекові преси, основними ро­бочими органами яких є шнековий вал і зеєрний циліндр. Залежно від тиску, створюваного в зеєрному просторі, на матеріал, що пресу­ється, а також від вмісту олії, яка залишається в макусі, на олійних заводах застосовують різні типи шнекових пресів. За призначенням вони поділяються на преси для попереднього відокремлення олії (форпреси), преси глибокого, або кінцевого, відокремлення олії (експелери) та преси подвійної дії (в одному агрегаті здійснюється попереднє і кінцеве відділення олії).

Тиск на початку пресування становить 0,03 МПа, в середній час­тині зеєрного простору 1,67 — 2,23 МПа і на виході макухи — 0,35 МПа. Тривалість перебування матеріалу в пресі (тривалість пресування) залежить від швидкості обертання вала, розміру вихі­дної щілини, фізико-механічних властивостей матеріалу тощо.

Екстракційний спосіб добування олії можна застосовувати як у чистому вигляді, так і в комбінації з форпресовим способом. При­кладом екстракційного способу добування олії в чистому вигляді є пряма екстракція «сирої м'ятки» при переробці сої.

Для добування олії з насіння соняшнику і льону застосовують схему форпресування, тобто на першому етапі використовують пре­си неглибокого одержання олії.

На олійних заводах для виділення олії екстракційним способом як розчинник використовують бензин, а в останні роки — суміш бу-тан-пропану, яка за нормальних умов є газоподібною.

Після форпресування макуху направляють на екстракцію для остаточного добування олії. Щоб збільшити поверхню дотику між розчинником та подрібненою сировиною (макуховою крупкою), останню пропускають через спарену плющильну вальцівку з гладе­нькими вальцями і дістають пластини завтовшки 0,2 — 0,4 мм.

Є два варіанти для добування олії при екстракційному способі — настоювання і послідовне знежирювання. При настоюванні мате­ріал заливають розчинником. Через деякий час олія переходить у розчинник та утворюється розчин (місцела), який потім зливають. Знежирений матеріал знову заливають чистим розчинником і так повторюють доти, поки не буде добута майже вся олія.

При послідовному знежирюванні чистий розчинник безперервно надходить на максимально знежирений матеріал. У процесі екстрак­ції розрізняють два періоди: 1) добування вільної олії, тобто тієї, що міститься на зовнішніх і внутрішніх поверхнях; 2) добування олії, яка знаходиться у незруйнованих або частково деформованих клі­тинах. Після закінчення екстракції у шроті міститься приблизно 1 % олії та близько 40 % розчинника.

Місцела, яку одержують після екстракції, складається із леткого розчинника, олії і твердих часточок. Щоб видалити з неї тверду фракцію та розділити на олію й розчинник, часточки твердої фрак­ції відокремлюють від місцели відстоюванням, центрифугуванням або фільтрацією. Із трьох основних способів розділення неоднорід­них систем здебільшого застосовують спосіб фільтрації. Цей спосіб очищення місцели ґрунтується на затримці твердих часточок порис­тими перегородками, які здатні пропускати рідку фазу та затриму­вати тверді домішки. На виробництві процес фільтрації місцели здійснюється при постійному тиску і поступовому зменшенні швид­кості фільтрації або при постійній швидкості фільтрації і поступо­вому збільшенні тиску.

Для відгонки леткого розчинника з місцели застосовують також спосіб дистиляції, використовуючи для цього спеціальні дистиля­ційні установках. Спочатку місцелу підігрівають у дистиляторі парою до температури 100 — 105 °С. При цьому частина бензину випа­ровується і концентрація олії підвищується до 75 — 85 %. Після цьо­го місцела надходить у кінцевий дистилятор, де бензин повністю відганяється парою при температурі 210 — 220 °С. Утворена в кінце­вому дистиляторі олія виводиться з нього, охолоджується водою в теплообміннику, зважується і направляється у сховище, з якого по­дається на очищення. Пара бензину по трубах відводиться в кон­денсатор з водяним охолодженням, де пари води й бензину, різні за густиною, розділяються на дві фракції.

Нині екстракційний спосіб добування олії на заводах України є провідним, тому що забезпечує більший вихід олії, ніж при викори­станні пресового способу.

Рослинна олія — складна багатокомпонентна система, в якій, крім гліцеридів, містяться механічні домішки та деякі інші речовини. То­му високу її якість можна забезпечити ретельним її очищенням. Умов­но розрізняють очищення первинне і глибоке —рафінування.

За ступенем очищення та цільовим призначенням рослинна олія буває нерафінована (очищена від механічних домішок), гідратована (очищена від фосфатидів), рафінована (очищена від фосфатидів, вільних жирних кислот, барвників), рафіновано-дезодорована (ра­фінована олія, очищена від ароматичних та смакових речовин, пес­тицидів і канцерогенів).

Найпоширенішим способом очищення олії є фільтрація на спеці­альних фільтрпресах. Перевагою цього способу є те, що він дає змо­гу відокремлювати механічні домішки, густина яких не відрізняєть­ся від густини олії. Олію фільтрують крізь спеціальну тканину або тканину з фільтрувальним папером у фільтрпресах рамного чи ка­мерного типу.

На олійних пресових заводах продуктивністю до 200 — 250 т на­сіння за добу олію очищають переважно способом подвійної фільт­рації. Після відокремлення крупних часточок на гущеуловлювачах олія надходить на першу так звану гарячу фільтрацію, яка здійсню­ється на рамних фільтрах. Після першої фільтрації олія охолоджу­ється до 20 — 25 °С за допомогою повітряних калориферів і знову повторно фільтрується на таких самих фільтрпресах. Відфільтрова­на й охолоджена олія надходить у складські місткості для зберігання.

Від фосфатидів олію очищають гідратацією. В неї вводять наси­чену пару або воду при перемішуванні, внаслідок чого фосфатиди і білкові речовини зволожуються. Маючи гідрофільні властивості, білкові речовини під час гідратації інтенсивно вбирають воду, набу­хають, укрупнюються, утворюючи пластівці, які випадають в осад.

Одним з поширених способів очищення олії від жирних кислот є обробка її слабкими розчинами лугів (NaOH). При взаємодії жир­них кислот з лугами утворюються нерозчинні в олії солі — мила, які

випадають в осад у вигляді пластівців. Щоб очистити олію від барв­ників, застосовують так зване адсорбційне рафінування. Суть його полягає в обробці олії спеціальними відбілюючими порошками, дрі­бненькі часточки яких адсорбують на своїй поверхні барвники.

Неприємний запах і смак видаляються з олії дезодорацією. Для цього у спеціальних апаратах періодичної або безперервної дії крізь шар олії пропускають перегріту, дуже розріджену водяну пару, що в техніці називається дистиляцією.