Тема №6: «Технология масложировой промышленности». План

ТЕМА №6: «Технология масложировой промышленности».
План:
1. Характеристика жиров.
2. Функции и свойства жиров.
3. Пищевая ценность масел и жиров.
4. Получение растительных масел.
5. Контрольные вопросы.

Масложировая промышленность — одна из важных отраслей пищевой промышленности, наиболее сложная по структуре. В ее состав входят маслоэкстракционные заводы, производящие из масличного сырья растительные масла и жиры; гидрогенизационные заводы, превращающие жидкие масла в твердые гидрированные (саломасы); цехи по переэтерификации масел и жиров, изменяющие их свойства; маргариновые заводы, производящие маргарин, майонез и кулинарные жиры; мыловаренные заводы, вырабатывающие туалетные и хозяйственные мыла, глицерин и жирные кислоты; заводы по производству пищевых поверхностно-активных веществ (ПАВ) и синтетических моющих средств.

Среди разнообразных масел и жиров, применяемых в народном хозяйстве, ведущее место по объему производства занимают растительные масла, на долю которых приходится свыше 80 % всех производимых в мире жиров.
Мировое производство основных видов растительного масличного сырья составляет около 200...230 млн т в год.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИРОВ
Жиры — это сложная смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, содержащимися в тканях растений и животных. Общими признаками для всех жиров являются нерастворимость в воде (гидрофобность*) и хорошая растворимость в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.), наличие в молекулах длинноцепочечных углеводородных радикалов и сложноэфирных группировок. Жиры составляют основную группу липидов (lipos — жир).
Липиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки.
Жиры являются важным компонентом пищи. Они применяются при получении многих продуктов питания, во многом определяя их пищевую и биологическую полноценность.
В растениях липиды накапливаются главным образом в семенах и плодах. Содержание липидов зависит не только от индивидуальных особенностей — вида растений, но и от сорта, места и условий произрастания.
По своему составу липиды делятся на две группы: простые и сложные. Жиры — наиболее важные и распространенные пред¬ставители простых липидов и составляют основную массу липидов (иногда до 95...97 %). По своей химической природе они являются ацилглицеринами — производными многоатомных (высших, с 12—22 атомами углерода) карбоновых кислот и трехатомного спирта глицерина. В природе известна и другая группа простых липидов — воски, однако содержание их в липидах невелико.
В состав жиров входят в основном триацилглицерины, но присутствуют в небольших количествах ди- и моноацилглицерины:

где R, R1, R2 — углеводородные радикалы.
В построении молекул ацилглицеринов участвует до 100 карбоновых кислот различного строения, однако большинство из них присутствует в небольшом количестве. Наиболее распространенные (их 5—8) содержат от 12 до 18 атомов углерода и представляют собой неразветвленные углерод -углеродные цепи с четным числом углеродных атомов
Стеариновая, пальмитиновая кислоты входят в состав практически всех природных масел и жиров, тогда как эруковая кислота — только в масло растений семейства капустных, например в состав рапсового масла. В состав большинства наиболее распространенных масел входят ненасыщенные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая), содержащие 1—3 двойные связи. Арахидоновая кислота, содержащая 4 двойные связи, присутствует в жирах животных; в жирах рыб и морских животных обнаружены кислоты с 5—6 и более двойными связями. Ненасыщенные кис¬лоты природных масел и жиров, как правило, имеют цис-конфигурацию. Кислоты, содержащие окси- (—ОН), кето- и другие группы в липидах растений, животных и рыб, встречаются в незначительном количестве. Исключение составляет рицинолевая кислота в касторовом масле.
Природные жиры содержат главным образом смешанные триацилглицерины, в состав которых входят остатки различных кислот, насыщенных и ненасыщенных.
Широкое разнообразие свойств триацилглицеринов связано с различным положением (1, 2, 3) остатков жирных кислот в их молекулах и их различным строением, что существенно влияет на физико-химические свойства и биологическую ценность масел и жиров.
Триацилглицерины — вязкие жидкости или твердые вещества, с низкими (до 40 °С) температурами плавления, без цвета и запаха, легче воды (при 15°С плотность 900...980 кг/м), не летучи. Они, как уже указывалось, хорошо растворимы в органических растворителях и нерастворимы в воде. В твердом состоянии триацилглицерины существуют в нескольких кристаллических полиморфных формах. Другая группа простых липидов — воски — сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот (Cj8 — С^) и одноосновных высокомолеку¬лярных (с 18—30 атомами углерода) спиртов.

где R—СНг—О — остаток высокомолекулярного спирта; —С—Ri — остаток высо¬комолекулярной карбоновой кислоты.
В растениях воски покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды, предохраняя их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Содержание их в масличных семенах, зерне, плодах невелико.
Следовательно, в молекуле фосфолипидов имеются заместители (группы атомов) двух типов: гидрофильные и гидрофобные. В качестве гидрофильных (полярных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основания («голова»), гидрофобных (неполярных) — углеводородные радикалы («хвосты»).
Вместе с белками и углеводами фосфолипиды участвуют в построении внутриклеточных мембран и субклеточных структур (органелл), регулируя поступление в клетку разнообразных веществ и другие биохимические процессы клетки. Количество и состав фосфолипидов влияют на технологию переработки масел и качество получаемых продуктов.
Выделенные в качестве самостоятельных продуктов из растительных масел фосфолипиды широко используются в качестве эмульгаторов в хлебопекарной и кондитерской промышленности, при производстве маргариновой продукции, а также лечебных препаратов.

ФУНКЦИИ И СВОЙСТВА ЖИРОВ

Липиды по функциям в живых организмах делят на запасные и структурные. Это деление, несмотря на его условность, широко применяется. Запасные липиды, в основном ацилглицерины, обладая высокой калорийностью, являются энергетическим и строительным (резервным) материалом организма, они используются им при недостатке питания и заболеваниях; запасные липиды являются защитными веществами, помогающими растению переносить неблагоприятное воздействие внешней среды, например низкие температуры. Запасные липиды животных и рыб, концентрируясь в подкожной жировой ткани, защищают организм от холода. Жировая ткань, окружающая внутренние органы, предохраняет их от травм. Запасные липиды семян большинства масличных растений и животных являются основной по массе группой липидов (иногда до 95...96 %), извлекаемых из жиросодержащего материала.
Структурные липиды, в первую очередь фосфолипиды, образуют сложные комплексы с белками (липопротеины), с углеводами и в составе клеточных структур участвуют в разнообразных биохимических процессах, протекающих в клетках. Структурные и защитные липиды (воски) составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3...5 %). Это трудно извлекаемые связанные и прочносвязанные липиды. Для их извлечения необходимо предварительно разрушить их связь с белками, углеводами и другими компонентами клетки. Воски, выполняющие защитные функции, могут быть условно отнесены к защитным липидам.
Для триацилглицеринов характерны следующие основные химические превращения: гидролиз, обмен остатков жирных кислот (переэтерификация), входящих в их молекулы, окисление, гидрирование ненасыщенных ацилглицеринов.
Под влиянием фермента липазы, кислот, щелочей масла и жиры гидролизуются, образуя сначала ди-, затем моно ацилглицерины и в итоге жирные кислоты и глицерин.

Полный гидролиз триацилглицеринов можно выразить следующей схемой:

Щелочной гидролиз получил название омыления, так как в результате его образуются соли жирных кислот — мыла.

Гидролитический распад жиров и масел, липидов зерна и продуктов его переработки, мяса и рыбы, многих других видов пищевого сырья и готовой продукции — это одна > из причин ухудшения их качества, приводящая в итоге к порче. Этот процесс особенно ускоряется при повышении содержания влаги в хранящихся продуктах, температуры и активности фермента липазы. Гидролитический распад липидов и липидо содержащих продуктов играет важную роль во многих процессах пищевой технологии и кулинарной обработки пищевых продуктов.
Количество свободных жирных кислот в масличном сырье либо в пищевых продуктах может быть оценено с помощью величины кислотного числа.
Кислотное число — это количество миллиграммов едкого кали, необходимого для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в одном грамме жира. Для ряда пищевых продуктов кислотное число нормируется.
Жиры и масла нестойки при хранении. Нестойкость их — это следствие особенностей строения их жирнокислотных остатков (ацилов). Растительные и животные жиры, а также масличные семена и другие жиросодержащие продукты под влиянием кислорода воздуха, света, влаги, ферментов постепенно приобретают неприятные вкус и запах. В них накапливаются вредные для организма человека продукты окисления жирных кислот, снижается их пищевая и физиологическая ценность, и они могут оказаться непригодными для употребления. Совокупность этих процессов получила название прогоркания. Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов — результат сложных химических и биохимических процессов, протекающих в липидном комплексе. Различают окислительное и гидролитическое прогорькание.
На его скорость влияют жирнокислотный состав окисляющегося жира, наличие кислорода, воздействие световой энергии, наличие веществ, ускоряющих процесс окисления (катализаторов) и его замедляющих (ингибиторов).
Следовательно, природа жирных кислот, входящих в состав жира, является важнейшим показателем его склонности к окислению.

ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ МАСЕЛ И ЖИРОВ

Растительные жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ, т. е. являются незаменимыми. Длительное ограничение жиров в питании или систематическое использование жиров с пониженным содержанием необходимых компонентов — незаменимых жирных кислот приводит к физиологическим отклонениям: нарушается деятельность центральной нервной системы, снижается устойчивость организма к инфекциям (иммунитет), сокращается продолжительность жизни. Но избыточное потребление жиров также нежелательно, оно приводит к ожирению и сердечнососудистым заболеваниям.
Наиболее важные источники жиров в питании — растительные масла (в рафинированных маслах 99,7...99,8 % липидов), сливочное масло (61,5...82,5 % липидов), маргарин (до 82 % липидов), кулинарные жиры (99 %).

ПОЛУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Современная технология производства растительных масел включает в себя операции подготовки семян к хранению и хранение семян; подготовительные операции, связанные с подготовкой семян к извлечению масла; операции прессования и экстракции масла, первичной и комплексной очистки масла, переработки шрота (рис.20).

Рис.20. Основные процессы получения растительных масел

Специфической особенностью подготовки семян подсолнечника к переработке является их разделение по размерам, как правило на крупную и мелкую фракции, перерабатываемые отдельно по различным технологическим схемам.

В настоящее время для извлечения масла из семян применяют два способа: последовательное извлечение масла при переработке семян с высоким содержанием масла — сначала прессовым способом, при котором получают примерно 3/4 всего масла, а затем экстракционным, с помощью которого извлекают остальное масло, и однократное извлечение масла из низкомасличных семян методом экстракции, получившее название метода прямой экстракции.
Поступление семян транспортом поставщиков. Очистка от примесей. Снижение содержания влаги (сушка). Хранение. Передача в производство. Очистка от примесей. Кондиционирование семян по содержанию влаги и размерам. Обрушивание семян и отделение оболочки. Измельчение Инактивация и влаготепловая обработка. Отжим масла. Получение лепестковой структуры экстрагируемого материала. Первичная очистка прессового масла. Экстракция масла. Переработка мисцеллы. Обработка шрота. Очистка масла в гущеловушках. Фильтрация. Получение фосфатидного концентрата. Извлечение белков и полу¬чение белковых продуктов. Обогащение шрота.
Как видно из рис.20, технологическая схема получения растительных масел существенно упрощается при переходе к схеме прямой экстракции, при которой извлечение масла осуществляется только методом экстракции. В этом случае исключаются операции предварительного прессования.
При переработке масличного сырья, не требующего отделения семенной (или плодовой) оболочки от ядра семян, исключаются операции обрушивания и отделения оболочки.
Сушка и хранение масличного сырья.
Период заготовки большинства видов масличного сырья длится не более 2...3 мес, поэтому необходимо сохранить большие партии семян до переработки, в течение длительного времени с минимальными потерями и без ухудшения качества.
Семена большинства масличных растений поступают после уборки на хранение с содержанием влаги, превышающим оптимальные значения для хранения и технологической переработки. Для хранящихся семян характерен дыхательный газообмен, или дыхание, — закономерный процесс, направленный на сохранение семенами жизнеспособности. Дыхание требует расхода запасных веществ семян, в первую очередь липидов или масла. Поэтому в ходе хранения масличность семян снижается, в масле растет содержание свободных жирных кислот и продуктов их окисления.
Интенсивность дыхания зависит от содержания влаги в семенах, их температуры и газового состава атмосферы, окружающей семена. Эти факторы воздействуют не только на семена, но и на все живые компоненты семенной массы — микроорганизмы и различных насекомых, всегда присутствующих на семенах и сорных примесях, семенах сорных растений.
Семенная масса, состоящая из семян, полностью закончивших созревание на растении, имеет низкую влажность и низкий уровень дыхания. Условия для развития жизнедеятельности других живых организмов в такой семенной массе затруднены. При повышении содержания влаги в семенах интенсивность дыхания семенной массы возрастает вначале медленно, затем, начиная с определенной границы влажности (критической влажности), резко. Скачкообразное возрастание интенсивности дыхания, отражающее активизирование всех биохимических процессов в семенах, идущих с расходованием запасных веществ семян, обусловлено появлением в тканях семян свободной влаги, которая в отличие от связанной способна участвовать в биохимических реакциях.
Хранение семян при повышенных температурах также способствует росту дыхания семенной массы, при понижении температуры интенсивность дыхания падает, расходование запасных веществ семян прекращается. Охлаждение семян до низких плюсовых или небольших минусовых температур продуванием холодного воздуха через семенную массу благотворно влияет на их качество даже при хранении семян с влажностью выше критической. Одним из перспективных способов хранения влажных семян является хранение в регулируемых газовых средах, содержащих 1...2 % кислорода, остальное — азот. Почти полное отсутствие кислорода тормозит дыхание семенной массы, в результате чего качество семян может быть сохранено. Для хранения семян этим способом необходимы специальные хранилища, оборудованные устройствами для удаления из семенной массы паров воды и диоксида углерода, выделяемых семенами при дыхании. Сложность устройств и хранилищ сдерживает применение этого способа в промышленных условиях. Поэтому при подготовке масличных семян к хранению необходимо снизить их влажность до уровня ниже критической.
Наиболее распространенный метод снижения содержания влаги в семенах перед хранением — тепловая сушка, в процессе которой семена нагревают с помощью сушильного агента (обычно в смеси воздуха и дымовых газов). Высушенные семена затем охлаждают, продувая через них атмосферный воздух.
Рис. 21. Схема сушилки шахтного типа
Сушка ведется по одно- и двухступенчатому режиму. При двухступенчатом режиме сушку сначала проводят при невысоких температурах сушильного агента, а окончательное досушивание — при повышенных температурах, экономически более выгодных. Снижение содержания влаги повышает термостойкость семян.
При одноступенчатой сушке в сушильную камеру поступает смесь воздуха и дымовых газов одной температуры.
Под влиянием тепловых воздействий в высушенных семенах идут химические и биохимические процессы, улуч¬шающие технологические свойства семян.
Сушильный агент температурой 300...350 °С по воздуховоду 3 поступает в нижнюю часть камеры нагрева, где он движется навстречу семенам. Содержание влаги в семенах снижается на 10...12 %.
Заводы, перерабатывающие масличные семена, имеют обширные складские хозяйства со всеми вспомогательными службами. Наиболее совершенные — это хранилища силосного или элеваторного типа, состоящие из круглых или квадратных в сечении железобетонных ячеек 2, в которых хранятся семена.
Элеваторные хранилища компактны, огнестойки, обеспечивают полную механизацию всех работ с семенами с использованием дистанционного управления. Но в элеваторных хранилищах, в которых высота слоя семян составляет 30м, не могут храниться семена с плохой сыпучестью (семена хлопчатника) и семена с непрочной семенной оболочкой (клещевина), которая может быть разрушена при загрузке силосов или выгрузке из них из-за значительных механических усилий на ткани семян.
Менее интенсивным воздействиям подвержены семена при хранении в механизированных складах, загрузка и выгрузка семян из которых также полностью механизированы, но высота слоя семян составляет до 15 м. В таких складах могут храниться все масличные семена, кроме хлопковых.
Для хранения семян хлопчатника и трудно сыпучих видов масличного сырья применяют шатровые склады с плоскими полами. Загрузка таких складов механизирована, выгрузка требует применения передвижных погрузчиков.
Обрушивание семян. Запасы масла в тканях масличных семян и плодов распределены неравномерно: главная часть сосредоточена в ядре семян — в зародыше и эндосперме, плодовая и семенная оболочки содержат относительно небольшое количество масла, имеющего другой (худший по пищевой ценности) липидный состав.
В связи с этим при переработке многих масличных семян и плодов плодовые и семенные оболочки отделяют от основных маслосодержащих тканей — ядра. При этом повышается масличность перерабатываемого сырья, увеличивается производительность технологического оборудования, растет качество масла и белка. Отделение оболочек от ядра складывается из операции разрушения покровных тканей семян — обрушивания и последующего разделения (отвеивания) полученной смеси — рушанки на ядро и шелуху (лузгу). В зависимости от физико-механических свойств оболочки и ядра масличные семена и плоды обрушивают различными методами. Важнейшее требование к операции обрушивания — разрушение оболочки не должно сопровождаться дроблением или разрушением ядра. Из-за несовершенства существующих обрушивающих машин это требование в полной мере не выполняется.
Плодовую оболочку подсолнечных семян разрушают на центробежной обрушивающей машине, обеспечи¬вающей однократный направленный удар семян о деку.
Качество обрушивания семян (качество рушанки) характеризуется содержанием в ней нежелательных фракций — целых семян и разрушенных частично, так называемые целняк или недоруш, раздробленного ядра (сечка) и масличной пыли. Присутствие целых и частично разрушенных семян увеличивает лузжистость ядра, присутствие сечки и масличной пыли увеличивает потери масла с отделяемой лузгой.
Разделение рушанки на лузгу и ядро основано на различии в их размерах и аэродинамических свойствах. Поэтому сначала получают фракции рушанки, содержащие частицы лузги и ядра одного размера, а затем в потоке воздуха рушанку разделяют на лузгу и ядро.
Качество работы рушально-веечного цеха оценивают по величине остаточного содержания лузги в готовом ядре и потерям масла с отводимой из цеха лузгой.
Оболочки хлопковых семян отделяют на машинах другой конструкции, однако технологическая последовательность операций остается такой же.
Измельчение семян. Для извлечения масла из семян необходимо разрушить клеточную структуру их тканей. Конечным результатом операции измельчения является перевод масла, заключенного в клетках семян, в форму, доступную для дальнейших технологических воздействий. Необходимая степень измельчения достигается путем воздействия на обрабатываемый материал механических усилий, производящих раздавливающие, раскалывающие, истирающие или ударные действия. Обычно измельчение достигается сочетанием нескольких видов указанных усилий.
Получаемый после измельчения семян материал называется мяткой и отличается очень большой удельной поверхностью, так как помимо разрушения клеточных оболочек при измельчении нарушается также внутриклеточная структура маслосодержащей части клетки, значительная доля масла высвобождается и сразу же адсорбируется на поверхности частиц мятки.
Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размеру час¬тиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1мм, не должна содержать целых, не разрушенных клеток, и в то же время содержание очень мелких (муч¬нистых) частиц в ней должно быть невелико.
Для получения мятки применяют вальцовые станки.
Извлечение масла. Масло, адсорбированное в виде тонких пленок на поверхности частиц мятки, удерживается значительными поверхностными силами. Для эффективного извлечения масла необходимо эту связь ослабить. С этой целью используют гидротермическую (влаготепловую) обработку мятки — приготовление мезги или жарение. При увлажнении и последующей тепловой обработке мятки ослабевает связь липидов с нелипидной частью семян — белками и углеводами и масло переходит в относительно свободное состояние. Затем мятку нагревают до более высоких температур, вязкость масла заметно снижается, одновременно снижается и содержание влаги в мятке, происходит частичная денатурация белков, изменяющая пластические свойства мятки. Мятка превращается в мезгу.
В производственных условиях приготовление мезги состоит из двух этапов. Первый — увлажнение мятки и первоначальный подогрев осуществляется в инактиваторах или пропарочно-увлажнительных шнеках. Интенсивное кратковременное нагревание мятки до температуры 80...85°С с одновременным увлажнением до 8...9 % (для подсолнечника, льна) способствует равномерному распределению влаги в мятке и частичной инактивации гидролитических и окислительных ферментов семян, ухудшающих качество масла. Второй этап — нагревание мятки до 105°С и ее высушивание до конечного содержания влаги (5...6 %) — осуществляется в жаровнях различных конструкций. Мезга с такими характеристиками обеспечивает эффективный предварительный отжим масла на прессах. Жаровни для приготовления мезги по конструкции подразделяются на чанные, барабанные и шнековые.
Наиболее широко применяют чанные жаровни, состоящие из 3 или 5 последовательно работающих чанов.
Как правило, жаровни входят в состав агрегата, состоящего из одной жаровни и одного-двух прессов предварительного прессования.
Масло отжимается в шнековых прессах различных конструкций. Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания мезги, так как на поверхности жмыха, выходящего из пресса, всегда остаются тонкие слои масла, удерживаемые поверхностными силами, во много раз превышающими давление, развиваемое современными прессами. Даже на прессах, работающих с максимальным съемом масла и развивающих максимальные давления, получают жмых масличностью 4...7 %.
Единственным способом, обеспечивающим практически полное извлечение масла, является экстракционный способ.
Форпрессовый жмых перед экстракцией структурируют, придавая ему структуру крупки, гранул или лепестков, обеспечиваю¬щую максимальное извлечение масла растворителем.

Рис.21. Схема экстракционного процесса

В качестве растворителей для экстракции растительных масел применяют экстракционный бензин марки А и нефрас с температурой кипения в пределах 63...75 °С. Перспективным является нефрас с более узким интервалом между началом и концом кипения (65...75 °С).

Экстракцию растительных масел чаще всего ведут способами погружения экстрагируемого материала в противоточное движущийся растворитель в условиях абсолютного противотока или многоступенчатого орошения растворителем в условиях относительного противотока, когда перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое на перемещающейся ленте, в ковше, секции ротора и др. Другие способы экстракции распространены меньше. Преимущества экстракции погружением — высокая скорость экстракции, небольшая продолжительность процесса, простота конструкции экстракционного аппарата и высокий коэффициент использования его геометрического объема (до 95 %). Последнее исключает возможность образования в экстракторе взрывоопасной смеси воздуха и паров растворителя. К недостаткам экстракторов этого типа относятся низкая концентрация конечной мисцеллы (15...20 %), высокое содержание примесей в мисцелле, большие габариты экстрактора по высоте.
Преимущества экстракции многоступенчатым орошением — получение чистых высококонцентрированных мисцелл (35...40 %), недостатки — более длительный процесс экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема экстрактора (45 %) и возможность образования взрывоопасных смесей паров растворителя и воздуха внутри аппарата, сложность конструкции экстрактора.
Для очистки мисцеллы от твердых примесей применяют отстойники, гидроциклоны и тканевые фильтры. Если содержание примесей в мисцелле невелико, то мисцеллу очищают, пропуская ее через раствор электролита (5%-й раствор NaCl), например мисцеллу из экстракторов, работающих по способу ступенчатого орошения.
Дистилляция мисцеллы.
Мисцелла состоит из легкокипящего растворителя и практически нелетучего масла. При относительно невысоких концентрациях масла в мисцелле, выходящей из экстрактора, процесс удаления растворителя вначале сводится к обычному процессу выпаривания. По мере повышения концентрации мисцеллы температура ее кипения очень быстро возрастает. В связи с этим для уменьшения температуры отгонки и ускорения процесса применяют отгонку растворителя под вакуумом, а также с водяным паром. В масложировой промышленности операцию отгонки растворителя называют дистилляцией. Различают дистилляцию распылением, дистилляцию в пленке — в стекающей и поднимающейся пленке и дистилляцию в слое. Эти виды дистилляции применяют на различных стадиях процесса отгонки растворителя из мисцеллы.
В промышленных установках дистилляцию мисцеллы проводят по двух- и трехступенчатой схеме. Установка для трехступенчатой дистилляции экстракционной линии состоит из двух пленочных дистилляторов (первая и вторая ступени дистил¬ляции), работающих последовательно при атмосферном давлении, и окончательного, работающего под разрежением (остаточное давление 0,04...0,06 МПа).
Чанный испаритель-тостер представляет собой аппарат колонного типа, ионная работает под вакуумом. Нагретый до ПО "С соапсток с растворителем через форсунки выбрасывается в паровое пространство колонны, растворитель испаряется, а соапсток поступает на склад.
Отгонка растворителя из шрота. Выходящий из экстрактора шрот содержит от 20 до 30 % растворителя, который удаляется нагреванием в чанных испарителях (тостерах), конструкция которых аналогична жаровням для приготовления мезги.
Для максимально полной отгонки растворителя необходимы высокие температуры. В то же время нагревание шрота повышенной влажности сопровождается денатурацией белков, потерей незаменимых аминокислот, снижает пищевую и кормовую ценность шрота и бел попеременно выпуклыми и вогнутыми тарелками орошения. Масло во всей схеме дистилляции не нагревается выше 90 °С, что обеспечивает его высокое качество.
Качество масла в ходе дистилляции мисцеллы зависит как от технологических параметров процесса — конечной температуры масла и продолжительности обработки мисцеллы, так и от содержания и состава липидов, извлекаемых при экстракции из экстрагируемого материала — фосфолипидов, каротиноидов и других жирорастворимых пигментов, витаминов и провитаминов, а также продуктов окисления липидов и др. Тепловое воздействие на эти группы липидов приводит к их изменению и не только снижает качество масла, но и существенно затрудняет ведение самой дистилляции мисцеллы. Особое значение приобретает проблема удаления перед дистилляцией жирорастворимого пигмента хлопковых семян — госсипола, который при нагревании подвергается разнообразным химическим превращениям и образует продукты, трудноудаляемые из масла. Для удаления госсипола перед дистилляцией мисцеллу подвергают щелочной рафинации. Рафи¬нация (нейтрализация) масла в мисцелле эффективно идет при оптимальной концентрации мисцеллы 35...45 %.
Поэтому мисцеллу, выходящую из экстрактора с более низкой концентрацией, или вначале упаривают на первой ступени дистилляции, или добавляют в мисцеллу масло предварительного прессования, полученное из этих же семян. Мисцелла оптимальной концентрации при температуре 20...22 "С поступает в струйный смеситель, где смешивается с щелочью. Смесь мисцеллы, хлопьев мыла, образующихся при взаимодействии щелочи со свободными жирными кислотами масла, фосфолипидов, госсипола и других веществ подогревают до 60...70 "С и обрабатывают обессоленной водой при температуре 90...95°С в отстойниках непрерывного действия. Отсюда очищенная мисцелла поступает в дистилляторы второй ступени.
Отгонку растворителя из осадка (соапстока), отделенного от мицеллы в от¬стойниках, проводят в колоннах (рис. 106), которые представляют собой цилиндрический вертикальный корпус со сферической крышкой и коническим днищем. В верхней части его для гашения пены установлен паровой барботер 2, в средней части — две паровые форсунки 5 для распыления соапстока. Какую ценность шрота и белковых продуктов, которые могут быть получены из него.
В процессе отгонки растворителя из шрота по существующей технологии происходят также изменения, улучшающие качество шрота как кормового продукта: инактивируются токсичные и нежелательные соединения, присутствующие в семенах (рицин семян клещевины, ингибиторы трипсина и химотрипсина семян сои и арахиса), снижается содержание гликозинолатов и горчичных эфирных масел семян рапса и горчицы, госсипол семян хлопчатника связывается с белками, достигается оптимальная денатурация белков семян. Поэтому влаготепловая обработка шрота в тостерах должна быть отрегулирована так, чтобы кроме максимально полного отделения растворителя ингибировались антипитательные вещества семян и повышалась питательная ценность шрота.
Шрот в тостере проходит последовательно все чаны, обогрев которых идет глухим паром через днища и боковые стенки.
Каждый чан имеет отвод паров в вертикальный воздуховод — коллектор 5, соединяющий для выравнивания давления в чанах все чаны тостера.
В верхние три чана кроме острого пара подводится вода. В верхнем чане шрот увлажняется, в последующих — высушивается. Это обеспечивает низкое содержание растворителя в готовом шроте и желаемую глубину денатурации белков шрота. В верхней части чанного испарителя расположен расширитель 4, в котором установлена мешалка со скребками для очистки стенок расширителя от прилипших частиц шрота, уносимых парами растворителя и воды.
В шроте, выходящем из тостера, содержание влаги должно быть в пределах 8,5...9 %, растворителя — не выше 0,1, ферро-примесей — не более 0,01 %. Температура не выше 40 "С.
Растворитель, удаляемый при обработке мисцеллы и шрота, регенерируется путем конденсации из парогазовых смесей в теплообменниках-конденсаторах и затем возвращается в производство. Шрот, предназначенный для использования в качестве корма для животных, подвергают гранулированию, предварительно смешивая его с гидрофузом — массой, выпадающей в осадок при обработке водой прессовых и экстракционных масел, или с соапстоком — осадком, который получают при обработке раствором щелочи мисцеллы или растительного масла. Смешивание шрота с гидрофузом или соапстоком проводят в чанной жаровне, затем в шнеке-смесителе и, наконец, в грануляторе. Готовые гранулы шрота охлаждают, отделяют от мелочи и направляют на склад. Гранулированный подсолнечный шрот согласно требованиям ОСТ 18.43 должен содержать (%): влаги 7...9,5, липидов 2,5...4, белков (протеина) 42...45.
Получение белковых изолятов из шрота. Белок извлекают из шрота сначала водным раствором NaCl, затем NaOH. Нераство¬римый осадок отделяют, а экстракт, содержащий 2...3 % белка, очищают и осаждают НС1. Осажденный белок промывают и высушивают в распылительной сушилке воздухом при температуре 180...200 "С.
Готовый белок с содержанием влаги 3...8 % фасуют и отправляют потребителям. Суммарный выход белка составляет 20...25 % к массе шрота. Пищевой белок из подсолнечного шрота должен содержать (%): протеина не менее 85, растворимого протеина (к общему протеину) не менее 80, масла не более 1,5, золы не более 3, клетчатки не более 3.
Нерастворимый остаток шрота после высушивания используют на корм животным.