Wednesday, August 15, 2018

Tehnologia obținerii uleiurilor vegetale

Autori: Ciprian Nicolae Popa; Tamba - Berehoiu Radiana Maria

Procesarea materiilor prime grase este oarecum diferită în funcţie de felul acestora. La seminţele şi germenii oleaginoşi, în funcţie de conţinutul lor în ulei, extracţia uleiului se poate face numai prin presare (la rece sau la cald) sau numai prin extracţie cu solvenţi. Aproape în toate schemele apar operaţiile de măcinare şi aplatizare ca operaţii de pregătire a materialului înainte de prăjire-presare. La prelucrarea fructelor oleaginoase, datorită conţinutului diferit de apă şi coajă, operaţiile pregătitoare înainte de extracţie diferă de cele ale seminţelor, iar la unele fructe (măslin, caco) diferă chiar şi metodele de extracţie. Materiile prime prelucrate în România sunt seminţele de floarea-soarelui, soia, in, rapiţă, germenii de porumb, germenii de grâu .

Recoltarea şi postmaturizarea semnţelor oleaginoase 

Timpul optim de recoltare a seminţelor oleaginoase este determinat, în principal de maturitatea tehnologică. Astfel, dacă la sfârşitul maturităţii fiziologice, seminţele au ~35% umiditate, recoltarea florii-soarelui se face când seminţele au ajuns la 12-14% umiditate. Sub această umiditate (6-8%), pierderea de recoltă poate ajunge la 8-12%. În cazul seminţelor nematurizate se găsesc cantităţi mari de acizi graşi liberi, care nu s-au legat sub formă de esteri cu glicerina. Recoltarea boabelor de soia se face când cel puţin 3/4 din pâstăi sunt copate, plantele fiind îngălbenite. Postmaturizarea se realizează la depozitarea materiilor prime pe durata a 30-60 de zile, când seminţele îşi continua coacerea, deci au loc procese de respiraţie şi sinteză, viteza acestor procese scăzând proporţional cu scăderea umidităţii. În această perioadă are loc şi redistribuirea umidităţii între miez şi coajă.  

Recepţia și depozitarea materialelor prime la fabrică 


Recepţia calitativă a materialelor prime în fabrică se face pe baza unei determinări privind masa hectoliztică, corpurile străine, umiditatea şi a unor caracteristici senzoriale (integritate, culoare, gust, miros). Normal, ar trebui ca la recepţie să se determine şi conţinutul în ulei. Recepţia cantitativă se face prin cântărire. În tabelul de mai jos se prezintă condiţiile care se impun la recepţia unor materii prime oleaginoase.

Felul seminţei
Corpuri străine %, max.
Umiditate %, max.
Seminţe defecte %, max.
1
2
3
4
Floarea-soarelui
4
11
10
Soia
3
13
5
Răpiţa
4
9
4
In
6
11
10
Ricin
6
10
-
Dovleac
6
11
-
Germeni de porumb:
- procedeul umed
- procedeul uscat
-

6
12
-
Germeni de grâu
-
15
-


Depozitarea seminţelor oleaginoase trebuie să asigure: păstrarea substanţelor valoroase, prevenirea proceselor de degradare, îmbunătăţirea caracteristicilor tehnologice ale seminţelor, pregătirea de loturi mari, omogene din punct de vedere al caracteristicilor fizico-chimice şi tehnologice. 
La un conţinut redus de umiditate, seminţele se găsesc în stare de anabioză sau într-o stare apropiată de acesta, astfel încât funcţiile vitale sunt reduse ca intensitate (respiraţia decurge cu o viteză mică. Ceea ce conduce la micşorarea pierderilor de substanţe utile). În plus, se reduce şi activitatea microorganismelor. Dacă umiditatea seminţelor este mai mare, acţiunea enzimelor proprii sau a celor secretate de microorganism este mare şi se manifestă prin lipoliza grăsimii (creşterea acidităţii) şi degradarea proteinelor, hidraţilor de carbon, fosfatidelor cu formare de substanţe solubile în ulei, consecinţa fiind îngreunarea procesului de rafinare şi creşterea pierderilor de ulei la rafinare. [2,3,4,6] 

Curăţirea uscarea și decojirea seminţelor de oleaginoase 

În fabrică, seminţele sunt curăţite pentru îndepărtarea impurităţilor metalice, minerale, organice, neoleaginoase, organice oleaginoase (seminţe seci, seminţe carbonizate, spărturi sau seminţe din alte sorturi decât cel rcepţionat). Curăţirea în fabrică se face în două etape: înainte de depozitare (precurăţire –când se elimină ~50% din impurităţi) şi la trecerea în fabricaţie (postcurăţire – când se elimină ~75% din impurităţi). Apa din seminţele oleaginoase se găşeste sub formă de apă legată de componentel hidrofile şi apă imbilizată mechanic în capilarele celulare. Conţinutul de apă din seminţele oleaginoase este invers corelat cu cel de ulei. 
Viteza uscării seminţelor va depinde de: temperature agentului de uscare, umiditatea sa relativă şi viteza de deplasare la suprafaţa seminţelor. Pentru uscare se foloşeste ca agent termic aerul. La toate tipurile de uscătoare, condiţia de bază este reducera umidităţii seminţelor la 4%, cu un consum energetic scăzut, fără ca seminţele să depăşească temperatură de 700 C, deoarece peste această valoare are avea loc o creştere a indicelui de peroxid al uleiului din seminţe. 
Instalaţiile moderne de uscare sunt sub control computerizat, care dă informaţii privind umiditatea seminţelor la intrarea şi la ieşirea din uscător şi temperature aerului cald în diferite secţiuni ale uscătorului. Prin aplicarea acestui system se evită suprauscarea, economia de energie este de 12-20%, debitul de uscare creşte cu 12-20%, iar reducerea costurilor cu personalul cu 5-10%. Investiţia se amortizează în două sezoane. 
Operaţia de decojire (deşi uneori opţională) determină calitatea uleiului şi, în principal, a şrotului. Sunt supuse descojirii seminţele cu un conţinut mare de coajă şi care nu aderă intim la miez (floarea soarelui, soia, ricin, bumbac). Descojirea seminţelor de in, rapiţă, cânepă este dificilă, din cauza aderenţei cojii la miez. Importantă este descojirea seminţelor de floarea soarelui, mai ales a celor cu conţinut ridicat în ulei. La acestea, coaja are8-10% umiditate,1-5% grăsimi, 3-6% protein, 25-28% pentozani şi ~60% celuloză totală, din care 25-29% lignină. Lipidele din coajă conţin45-60% gliceride,15-45% ceruri şi 18-22% acizi graşi liberi. Creşterea conţinutului de ulei în seminţe conduce la diminuarea conţinutului de coajă (în ~30 de ani ponderea cojii s-a redus de la 35-40% la 22-24%). Coaja subţire conţine însă, mai multe ceruri (60-70% din lipidele cojii). 
După spargerea seminţelor, indifferent de metoda folosită, rezultă: un amestec de miezuri întregi şi sparte, coji întregi şi mărunţite, miez cu rest de coajă, seminţe întregi nedescojite. După procesul de separare rezultă două fracţiuni: miez industrial (80-85% din masa seminţelor prelucrate), miez care conţine 6-8% coajă şi a doua fracţiune, coaja care reprezintă 15-20% din masa seminţelor prelucrate (această coajă antrenează 0,4-1% miez). 

Mărunţirea materiilor prime oleaginoase 

Mărunţirea este operaţia obligatorie în pregătirea materialului pentru extragerea uleiului. Mărunţirea realizează ruperea membranelor şi destrămarea structurii oleoplasmei celulare care conţine uleiul. Consecinţa este eliminarea uleiului prin canalele oleoplasmei sub formă de picături fine, care sunt reţinute la suprafaţa măcinăturii sau în capilarele acesteia. Tehnic, mărunţirea realizează o deteriorare a 70-80% din cellule. Măcinătura trebuie să fie uniform, pentru a devaforiza conductibilitatea termică şi difuzia la prăjire şi extracţie. 

Umiditatea optimă de măcinare este de 5-6% la floarea soarelui, 8% la rapiţă, 8-9% la in, 10% la soia, 8-10% la germeni de porumb, 7% la ricin, 9-10% la sâmburii de struguri. 

Prăjirea și presarea materialului oleaginos 

Prăjirea reprezintă un tratament hidrotermic, realizat prin amestecarea continuă, în patru situaţii: înainte de presare, asupra măcinăturii obţinute la valţuri; înainte de extracţie, asupra broken-ului de la presare, după concasare; înainte de aplatizarea materialului oleaginos; înainte de extracţia asupra paietelor deja aplatizate (procedeul Alean). Prăjirea înainte de aplatizare şi extracţie urmăreşte obţinerea unei plasticităţi dorite în vederea prelucrării materialului la valţurile de aplatizare sub formă de paiete fine poroase şi stabile, care să nu se sfărâme în extractor şi să permit extracţia uleiului cu dizolvant. 
La stabilirea regimului de prăjire trebuie să se urmărească: păstrarea calităţii uleiului de presă şi a celui rămas în broken; păstrarea în stare neschimbată a fosfatidelor, vitaminelor, provitaminelor, antioxidanţilor naturali. Astfel, la temperature de 70 0C (faţă de 1050-110 0C considerată oprimă pentru randamentul bun la extracţie) şi la o viteză de încălzire de 3 0C/s, se obţine un ulei cu aciditate scăzută, indice de preoxid de două ori mai mic, uleiul fiind uşor hidratabil. Presarea este operaţia prin care se separă uleiul din măcinătura oleaginoasă (amestec solid-lichid), sub acţiunea unor forţe exterioare, rezultanta fiind uleiul brut de presă şi broken-ul.

Purificarea uleiului brut de presă 

Uleiul de presă conţine impurităţi mecanice şi organice în suspense precum şi urme de apă care trebuie rapid îndepărtate pentru evitarea degradărilor şi reducerea pierderilor. Purificarea uleiului de presă înainte de depozitare sau rafinare implică următoarele operaţii: separarea resturilor grosiere de măcinătură (zaţ) prin decantoare discontinue sau continue cu raclor, filtrare sau centrifugare (superdecantoare); eliminarea umidităţii prin uscare, dacă umiditatea uleiului rezultat este de peste 0,2% - uscarea se face sub vid (presiunea remanentă 10-20 mmHg, la temperature de 85...900C), până la o umiditate a uleiului de 0,05%; filtrare finală în filtre-presă sau în filtre sub presiune tip Niagara.


Extracța uleiului cu dizolvanţi din "broken" sau din materialul nepresat-aplatizat şi depozitarea uleiurilor brute 


Extracţia uleiului cu solvenţi este o operaţie tipică de transfer de masă, realizată prin solubilizarea uleiului în dizolvant, în care celelalte component sunt insolubile. Rolul preponderant în extracţie îl joacă difuzia, care poate fi: moleculară, prin convecţie şi prin membrane celulare. Uleurile brute de presă şi extracţiile se depozitează înainte de rafinare în rezervoare de oţel cu capacitate mare (mii m3). Uleiurile cu conţinut ridicat de fosfatide nehidratabile (soia) pot fi tratate cu acid fosforic direct din rezervor cu 24 de ore înainte de rafinare. Temperatura de depozitare a uleiului brut este de -380C (rezervoarele sunt plasate în contact cu atmosfera) 

Rafinarea uleiurilor vegetale 

Prin rafinarea, uleiurilor brute sunt transformate în uleiuri comercializabile atât sub aspectul calităţii senzoriale cât şi sub aspectul stabilităţii la păstrare ulterioară. 

Prin rafinare se elimină componentele nedorite: fosfatide, acizi graşi liberi, pigmenţi (clorofilă, carotenoide, pigmenţi bruni), metale (Cu, Fe, Ca, Mg), zaharuri libere, glicolipide, lipide oxidate, ceruri, substanţe de miros şi gust (aldehide,cetone), pesticide. În consecinţă, se îmbunătăţeşte culoarea, gustul, mirosul, transparenţa, stabilitatea, dar se îndepărtează şi substanţe valoroase, precum vitaminele A, D, E, K.  
Rafinarea alcalină. Scopul rafinării alcaline este eliminarea acizilor grași liberi, a fosfatidelor rămase și a altor componente (șrot proteic, glicerina, carbohidrați, rășini,pigmenți etc.). Eliminarea acizilor grași liberi se poate face prin mai multe metode, în funcție de aciditatea liberă a uleiului: neutralizare alcalină, când aciditatea liberă este sub 7%; neutralizare distilantă, aciditatea liberă este 7-30%; neuralizare prin esterificare, aciditatea liberă este peste 30%.  
Decolorarea, vinterizarea și dezodorizarea uleiurilor. Substanţele colorate/colorante din ulei sunt: pigmenţii naturali (clorofila, carotina, xantofila), pigmenţii secundari (complexe melano-fosfatidice) formaţi în „broken” şi uleiul obţinut din miscelele distilate la temperaturi ridicate. Operaţiile anterioare de rafinare (descmucilaginare acidă, neutralizarea alcalină) au şi ele efect de decolorare . 
Îmbutelierea uleiurilor comestibile. Uleiurile comestibile se îmbuteliază în ambalaje de sticlă de 1L si 1/2 L, butelii PET de 1L şi 1/2L, bidoane PET sau metalice de 5-10L. Dacă procesul tehnologic a fost bine condus şi uleiul rafinat îndeplineste condiţiile de calitate impuse, acesta prezintă o bună stabilitate în timp. În funcţie de durată şi de conditiile de depozitare, un ulei bine rafinat poate, însă să se oxideze dacă: este prezent oxigenul atmosferic; este prezentă lumina şi, în principal, sunt prezente radiatiile UV; temperatura de depozitare este ridicată ( > 30°C). Asemenea uleiuri pot fi realizate şi pentru fabricarea margarinei, „shortening-urilor”, uleiurilor pentru salate, dressingurilor, grasimilor rezistente la prăjit. 
Rafinarea fizica a uleiurilor. Rafinarea antrenează următoarele neajunsuri: pierderi de ulei neutru la neutralizare alcalină (1,4-1,8 kg/kg) acizi graşi, precum şi scindarea „soapstock-ului”cu H 2SO4, care este un proces poluant, epurarea apelor fiind dificilă. Ambele incoveniente sunt reduse prin rafinarea fizică, care presupune realizarea simultană a distilarii acizilor graşi şi a substanţelor responsabile de gust şi miros (dezodorizare). 

No comments:

Post a Comment