TEHNOLOGIA ULEIURILOR VEGETALE COMESTIBILE
n procesul de obinere a uleiurilor vegetale, seminele
oleaginoase sunt supuse unor tratamente tehnologice care le asigur
caliti optime n vederea obinerii uleiului cu randamente maxime i
cheltuieli minime Schema tehnologic de obinere a uleiului vegetal
este prezentat n figura 60.
Fig. 60 Schema tehnologic de obinere a uleiului
7.1. PREGTIREA MATERIILOR PRIME N VEDEREA PRELUCRRIIDup recepia
i depozitarea materiilor prime oleaginoase acestea, nainte de
intrare n fabricaie, sunt supuse unor operaii pregtitoare:
7.1.1. Curirea seminelor
Seminele oleaginoase conin impuriti care trebuiesc separate.
Aceste impuriti pot fi grupate n:
impuriti metalice - cuie, uruburi, alte buci de metal ;
impuriti minerale - buci de pmnt, pietre, praf;
impuriti organice neoleaginoase - pleav, paie ;
impuriti oleaginoase - semine seci, semine carbonizate, sprturi,
semine din alte sorturi dect cel recepionat
ndeprtarea acestor impuriti se realizeaz n dou etape : nainte de
depozitare - precurire - cnd se elimin cea. 50% din impuritile
iniiale din loturile de semine neomogene, cu % ridicat de impuriti
i pericol de degradare;
la trecerea n fabricaie - postcurire - dup care coninutul
remanent de impuriti este de 0,3 - 0,4%.
Exist mai multe modaliti de separare, n funcie de felul
impuritilor, astfel:
1. separarea impuritilor feroase - se bazeaz pe proprietile
magnetice ale acestora i se realizeaz cu ajutorul magneilor
naturali sau a electromagneilor Aceast separare se execut naintea
tuturor operaiilor din cadrul procesului tehnologic n vederea
evitrii defectrii utilajelor;2. separarea pe baza diferenei de
mrime - operaie asemntoare celei din industria morritului - se
bazeaz pe micarea (rectilinie-circular sau vibratorie) unui strat
sau mai multor straturi de particule la suprafaa unor site
orizontale sau nclinate- prevzute cu perforaii (site) prin care cad
unele componente ale amestecului. Utilajele folosite sunt
asemntoare celor din industria morritului: site cu micare
rectilinie, circular sau vibratorie;
3. separarea pe baza diferenei de mas volumic - se efectueaz cu
ajutorul unui curent de aer care trece peste amestecul de semine i
impuriti antrennd impuritile mai uoare dect seminele. Separarea are
loc la o vitez a curentului de aer mai mare dect viteza de plutire.
Curentul de aer poate fi ascendent (cel mai des ntlnit) sau
orizontal.Ca utilaje principale, n fabricile de ulei din ar, se
folosesc: vibroaspiratorul i precuritorul pentru precurirea
seminelor; postcuritorul i tararul cu aspiraie ce funcioneaz att pe
principiul diferenei de mrime, ct i a diferenei vitezelor de
plutire; buratul, folosit pentru curirea seminelor de in i rapi i
precurirea seminelor de soia; separatori magnetici.
Dup curire, seminele oleaginoase sunt supuse unui proces de
uscare, n care se ndeprteaz cel puin 4% din coninutul de umiditate
al seminelor (de la 12-14% iniial se ajunge la 8-10% umiditate n
final).Scopul uscrii este de a evita fenomenele de autonclzire i
autoaprindere, prin ncetinirea proceselor chimice i biochimice.
Temperatura de uscare este limitat n masa seminelor la 60C
pentru a evita, n cazul unor temperaturi mai ridicate, denaturarea
termic a proteinelor i degradarea calitii uleiului din semine.
Usctoarele folosite la noi n ar se bazeaz pe principiul uscrii
prin contact i convecie, fiind de tip rotativ cu tambur orizontal,
coloane verticale sau cu fascicole tubulare, care pot lucra la
presiune atmosferic sau sub vid, usctoare n strat fluidizat-
usctoare pneumatice.
7.1.2. DescojireaCoaja seminelor oleaginoase constituie un
material inert n procesul de prelucrare datorit coninutului redus n
ulei (0,5 - 3%) i un coninut ridicat de celuloz ce este nedorit n
compoziia orturilor, impunndu-se deci eliminarea ei ori de cate ori
este posibil acest proces.
n cursul procesului de descojire, coaja se ndeprteaz numai
parial, deoarece prezena unui anumit procent de coaj n materialul
descojit este benefic n procesele de presare i extracie.Avantajele
prelucrrii seminelor descojite sunt : utilizare mai bun a capacitii
de prelucrare a instalaiilor ;
mbuntirea calitii rotului datorit creterii coninutului de
protein ;
reducerea uzurii utilajelor, n special a valurilor i a
preselor.
Dezavantajele operaiei de descojire sunt legate de :
pierderi de ulei n miezul antrenat cu coaja;
consum de energie i manoper n plus.
Descojirea seminelor comport dou faze:
a) spargerea cu detaarea cojii de miez ;
b) separarea cojilor din amestecul rezultat.Spargerea i detaarea
cojii pot fi obinute prin : lovire - se aplic la descojirea
seminelor de floarea-soarelui i la degerminarea pe cale uscat a
porumbului Se realizeaz n dou moduri : prin lovirea semine/or n
repaus cu ajutorul unor palete sau prin proiectarea seminelor ctre
un perete fix. De regul, cele dou procese se combin obinndu-se o
eficacitate mai mare a descojirii; tiere - se realizeaz prin
trecerea seminelor printre dou discuri rifluite, care se rotesc n
sens contrar i a cror distan este reglabil. Metoda se folosete la
descojirea seminelor de bumbac;
frecare - se efectueaz cu ajutorul valurilor prevzute cu
cilindrii rifluii sau acoperii cu past abraziv; metoda se aplic la
descojirea seminelor de soia i la decorticarea orezului ;
strivire - se folosete la descojirea seminelor de ricin i
ndeprtarea tegumentului de pe boabele de arahide ; se realizeaz cu
valuri prevzute cu cilindrii acoperii cu un strat de cauciuc.
Datorit turaiei diferite, pe lng forele de presare, apar i fore de
frecare i de forfecare.
Dup spargerea seminelor rezult un amestec de miezuri ntregi i
sparte, de coji ntregi i mrunite, precum i semine ntregi,
nedescojite.
Separarea cojilor din materialul descojit se efectueaz prin doua
metode :
dup diferena de mrime - realizat prin cernere pe site; dup
diferena de mas volumic - prin aspiraia cu un curent de aer
ascendent produs de un ventilator.
Din procesul de separare rezult dou fraciuni:
miez industrial - 80 - 85% din greutatea seminelor de
floarea-soarelui trecute la prelucrare - i o cantitate de coaj (6 -
8%) pstrat din considerente tehnologice ;
coaj eliminat - n proporie de 15- 20% din greutatea seminelor
trecute la prelucrare, care conine i o cantitate foarte redus de
miez antrenat (~ 0,4 - l %).
Utilajele cele mai folosite la descojirea seminelor de
floarea-soarelui sunt toba de spargere i separatorul de
coji.Factorii ce influeneaz gradul de spargere sunt :
viteza cu care se repet lovirea seminelor - determinat de numrul
de paiete i de viteza de rotaie a axului tobei;
distana dintre paiete i ecranul de spargere;
elasticitatea seminelor - care depinde de umiditatea la care are
loc procesulde spargere.
Pentru procesul de descojire umiditatea optim a seminelor de
floarea-soarelui este de 6,5 - 7%.
7.1.3. Mcinarea materiilor prime oleaginoase
Mcinarea seminelor oleaginoase este o operaie important n
procesul de pregtire pentru extragerea uleiului, prin aceasta
realizndu-se o rupere a membranelor i destrmarea structurii
oleoplasmei celulare care conine ulei (70 - 80% celule destrmate
din total).
n afar de materiile prime oleaginoase mai sunt supuse mcinrii
brochenul rezultat de la presare i, dac este necesar, rotul
rezultat la extracie.
n urma mcinrii, uleiul se elimin din canalele oleoplasmei sub
form de picturi fine, fiind reinute la suprafaa mcinturii sau n
capilarele acesteia.
n timpul mcinrii, n afar de necesitatea distrugerii ct mai
avansate a structurii celulare, trebuie s se aib n vedere i alte
aspecte tehnologice:
uniformitatea mcinturii, deoarece viteza proceselor de difuziune
i conductibilitatea termic (n timpul prjirii i extraciei) sunt
invers proporionale cu dimensiunile particulelor;
structura morfologic a seminelor - seminele cu coaja tare dau o
mcintur mai neuniform dect seminele cu coaj moale ;
compoziia seminelor (umiditate i coninut de ulei) - pe msur ce
umiditatea i coninutul de ulei al seminelor crete operaia de
mcinare devine mai dificil, mcintur rezultat fiind cleioas, cu
dificulti la presare i extracie i cu procent mai mare de pierderi
de ulei in rot.
Deoarece se supune mcinrii diferite materiale oleaginoase,
utilajele folosite pentru aceast operaie trebuie s fie alese
corespunztor, pentru a obine o mcintur de calitate. Utilajele
folosite pentru mcinare sunt valurile, concasorul i morile cu
ciocane.
Valurile sunt utilaje n care materialul trece printre cilindrii
aflai n micare de rotaie i este mrunit sub aciunea forelor de
compresiune, de tiere sau frecare. Cele mai utilizate valuri sunt
:
valul cu 5 cilindrii (tvlugi) suprapui ;
valul cu 2 perechi de tvlugi aflai n serie ;
valul cu o pereche de tvlugi (pentru boabe de soia).
Mrimea mcinturii rezultate este determinat de distana dintre
cilindrii mcintori (care pot avea suprafa neted sau rifluit i sunt
confecionai din oel turnat), aceast distan putnd fi reglat manual
sau cu sisteme de reglare automat.
Procesul de mcinare la valuri este influenat de coninutul de
coaj n materialul supus mcinrii (coninut >8% coaj conduce la o
destrmare necorespunztoare datorit mririi distanei dintre tvlugi) i
se realizeaz n 3 etape:
deformaia elastic, care are loc pn la apariia primelor
crpturi;
deformaia plastic, n care materialul se aplatizeaz i se
compacteaz:
destrmarea materialului i apariia de celule sparte.
Condiiile impuse ca materialul s fie mcinat corespunztor
sunt:
particulele materialului s poat fi antrenate de tvlugi;
crearea unei presiuni corespunztoare la trecerea ntre
tvlugi.
n funcie de tipul de tvlug (rifluit sau neted) mcinarea are loc
prin: tierea materialului de ctre rifluri i de presiunea ce se
creeaz ntre cei doi cilindri (cazul cilindrilor rifluii cu viteze
diferite);
comprimarea materialului - cilindri netezi cu viteze egale ;
comprimare i frecarea particulelor ntre ele - n cazul
cilindrilor netezi cu viteze diferite.
Boabele de ricin, datorit coninutului ridicat n ulei, se supun
doar unei striviri prin trecerea prin valuri cu o pereche de tvlugi
rifluii, avnd distana ntre ei cu l-2 mm mai mic dect grosimea medie
a boabelor.
n cazul cilindrilor rifluii, antrenarea particulelor este mult
mbuntit, prin prinderea seminelor oleaginoase de ctre rifluri, cu
importan major fiind parametrii riflurilor.Valurile se utilizeaz,
ndeosebi, la mcinarea seminelor oleaginoase.Concasoarele utilizate
la mcinarea brochenului sunt de dou tipuri: concasoare cu cilindri
cu dini;
concasoare cu cilindri - cu dini;
- rifluiiUtilizarea concasoarelor la mcinarea brochenului
conduce, n afar de obinerea unui brochen cu granulaia necesar, la
distrugerea structurii interioare secundare, fapt ce permite
eliberarea uleiului din aglomerrile formate i uurarea
extraciei.Morile cu ciocane, folosite n industria uleiului n
special pentru mcinarea rotului, prezint avantajul c sunt mai
robuste, au gabarit mic i productivitate mare, n comparaie cu
concasoarele.Dezavantajele acestora ns: reglarea atent a distanei
dintre ciocane i sita de cernere n funcie de umiditatea
materialului;
funcionarea cu uzuri mari necesitnd supraveghere atent i
permanent, nlocuirea la timp a ciocanelor i echilibrarea dinamic
repetat,
au condus la o utilizare mai restrns.n general, pentru a se
obine o mcintur cu % ridicat de celule destrmate, seminele de
floarea-soarelui, in i cnep, trebuiesc trecute de cel puin 3 ori
printre tvlugi.Pentru brochenul de floarea-soarelui destinat
extraciei se recomand o trecere prin concasor i 2 treceri prin
valuri pentru a se obine o suprafa specific a mcinturii de 1,1 -
1,6m2/Kg.
7.1.4. Prjirea materialului oleaginosPrjirea materialului
oleaginos este operaia de tratament hidrotermic aplicat ntr-un timp
limitat, sub amestecare continu i care se realizeaz fie naintea
presrii mcinturii obinute la valuri, fie nainte de extracie prin
procedee continui, asupra brochenului rezultat la presare sau a
mcinturii ce trece direct la extracie (soia).Scopul operaiei este
de a realiza: anumite transformri fizico-chimice ale componentelor
mcinturii ;
modificri ale structurii particulelor n vederea obinerii unui
randament maxim la presare;
transformri chimice suplimentare ce mbuntesc calitatea
produselor finite ;
dezodorizare parial.
n cazul prjirii nainte de extracie se urmrete obinerea
plasticitii corespunztoare unei prelucrri la valurile de aplatizare
n paiete fine, poroase i stabile, care, la extracie, s nu se sfrme
i s prezinte o structur favorabil extraciei cu dizolvani.
Mcintura este un sistem dispers - n faz lichid - compus din dou
faze : Faza lichid, compus din : faza gras - uleiul - se gsete la
suprafaa i n capilarele particulelor sub forma unor picturi fine; o
parte din uleiul coninut de mcintur (20 - 30%) se gsete nchis n
celulele care nu au fost destrmate la mcinare;
faza apoas - apa - este legat de gelul celular prin fore de
adsorbie, mai puternice dect forele de suprafa ale cmpului
molecular.
Faza de gel, caracterizat prin : proprietatea particulelor de a
se lipi, la o anumit umiditate :
plasticitate;
aglomerare la anumite presiuni exterioare.
Astfel, la presare, din celulele particulelor de mcintur se
separ cea mai mare parte din ulei, n timp ce cantitatea de ap
eliminat este neglijabil.
Procesul de prjire se realizeaz n dou faze :a) umectarea
mcinturii (cu pulverizare de ap i injectare de abur saturat, sau
numai prin aburire) pn la o umiditate optim (n funcie de sortul de
semine); n acelai timp, are ioc i o cretere a temperaturii
mcinturii;
b) uscarea mcinturii pentru atingerea parametrilor optimi de
presare sau extracie (structur celular, temperatur, umiditate).
Variaia temperaturii i umiditii n cele dou faze este redat n
figura 64.
Fig. 64. Modificarea umiditii si a temperaturii n cele dou
fazeale procesului de prjireUmectarea mcinturii - const n mbibarea
cu ap a gelului celular, conducnd astfel la urmtoarele modificri
ale caracteristicilor acestuia : modificarea plasticitii ;
aglomerare de particule ;
modificri ale strii uleiului;
-modificri chimice i biochimice ale componentelor mcinturii.
Viteza de umectare, care la nceputul operaiei este mare i scade pe
msur ce gelul celular se mbib cu ap, este influenat favorabil de :
gradul de mrunire (ca urmare a distrugerii avansate a membranelor
celulare i a mririi suprafeei de contact); bun malaxare n timpul
procesului.Pe msur ce gelul celular se mbib cu ap are loc, la
nceput, separarea uleiului sub forma unor picturi foarte fine care,
la o umiditate mai mare, se unesc formnd o pelicul continu la
suprafaa particulelor.Separarea uleiului are loc datorit
urmtoarelor fenomene : cel de la suprafaa particulelor - datorit
umectrii selective (moleculele de ap sunt mai bine legate de
particulele de mcintur i, deci, moleculele de ulei sunt eliberate
pentru a se lega apa);
uleiul din capilarele particulelor - datorit presiunii
exercitate asupra lui de presiunea de mbibare (prin mbibarea cu ap
a gelului celular, volumul acestuia crete presnd asupra, uleiului
aflat n capilare; sub aciunea acestei presiuni, uleiul este mpins
spre exterior).
nclzirea i uscarea mcinturii produce modificri de natur fizic,
chimic i biochimic asupra celor dou faze, intensitatea acestor
modificri fiind dependente de:
modul de nclzire i temperaturile utilizate ;
umiditatea mcinturii,
viteza de evaporare a apei din mcintur;
durata procesului. Modificrile fazei lichide sunt: de natur
fizic - scderea vscozitii uleiului; scderea tensiunii superficiale
a uleiului; evaporarea apei din mcintur ; de natur chimic -
oxidarea i creterea coninutului de peroxizi sunt nensemnate,
datorit duratei scurte a procesului.Modificrile suferite de faza de
gel n timpul nclzirii i uscrii mcinturii sunt: de natur chimic -
schimbarea structurii coloidale datorit denaturrii substanelor
proteice i distrugerii structurii celulare Factorii ce influeneaz
denaturarea termic sunt:
umiditatea - cu ct este mai mare cu att are loc o denaturare mai
pronunat;
viteza de evaporare a apei din mcintur - scade odat cu
umiditatea mcinturii
de natur biochimic - creterea activitii enzimatice, care conduce
la o cretere a aciditii libere a uleiului prin hidroliz enzimatic i
descompunerea substanelor proteice; n etapa a II-a, de prjire, are
loc scderea i ncetarea activitii enzimatice. Se recomand ca n faza
I de umectare, mbibarea cu ap a materialului s se fac concomitent
cu ridicarea rapid a temperaturii pn la 80 - 85C, cnd activitatea
enzimelor nceteaz ;
de natur fizic - modificare mai pronunat a plasticitii
mcinturii, prin atingerea valorii optime pentru presare (scade odat
cu reducerea umiditii i denaturarea substanelor proteice).
Prjirea nainte de extracie se realizeaz numai n cazul n care
brochenul necesit o prelucrare plastic pe valurile de aplatizare.Nu
se recomand utilizarea unor temperaturi mai mari de 80 - 85C,
deoarece denaturarea substanelor proteice i reducerea plasticitii
depesc limitele normale, rezultnd aa-numita mcintur
supraprjit.Utilajele folosite pentru prjire, n mod curent n
industria uleiului, sunt de tipul prjitoarelor cilindrice, cu
compartimente multietajate (2-6compartimente), prevzute cu fund i
manta dubl. Malaxarea mcinturii n fiecare compartiment se asigur cu
ajutorul unor palete.Trecerea mcinturii dintr-un compartiment n
altul se realizeaz cu ajutorul unui dispozitiv cu clapet rabatabil,
care asigur n acelai timp i nlimea stratului de mcintur la nivelul
dorit n fiecare compartiment (200 - 300 mm). Durata prjirii este de
circa 45 minute.
7.2. OBINEREA ULEIULUI BRUT PRIN PRESARE SAUEXTRACIE7.2.1.
Obinerea uleiului brut prin presarePresarea este operaia prin care
se separ sub aciunea unor fore exterioare componentul lichid
(uleiul) dintr-un amestec lichid-solid (mcintur oleaginoas).La
presare rezult uleiul brut de pres i brochenul. Operaia de presare,
cea mai veche metod de obinere a uleiurilor vegetale comestibile,
se realizeaz cu prese mecanice de mare randament, cu funcionare
continu.Presarea se face numai n cazul materiilor prime oleaginoase
cu coninut >30% ulei, deoarece randamentul presrii este de
80-85%, restul uleiului fiind obinut prin extracie cu
dizolvani.Procesul de presare a mcinturii oleaginoase are loc sub
influena forelor de compresiune ce iau natere n presele
mecanice.Prin presarea particulelor de mcintur unele de altele,
ncepe procesul de separare a uleiului de faza de gel : iniial se
separ uleiul de la suprafaa particulelor, iar dup un timp, cnd sub
aciunea presiunii exercitate ncepe deformarea i comprimarea
puternic a particulelor, eliminarea aflat n capilarele
particulelor.Cnd spaiul dintre suprafeele particulelor devine
foarte mic, uleiul nu mai poate fi eliminat, pelicula de ulei se
rupe n mai multe locuri, iar suprafeele particulelor se ating i
ncepe aa-numita brichetare, adic formarea brochenului
(turtelor).Creterea presiunii asupra particulelor de mcintur
trebuie s fie treptat, n caz contrar, respectiv aplicarea unei
presiuni prea mari de la nceput, se blocheaz ieirea uleiului din
capilare de ctre particulele fine de mcintur, reducndu-se astfel
randamentul de presare.Procesul de separare a uleiului este
influenat de urmtorii factori :
fora de presare la presele mecanice, P, este creat de un corn
elicoidal (melc), care se rotete ntr-un spaiu nchis (camera de
presare) Creterea treptat a presiunii se asigur prin :
micorarea volumului liber al camerei de presare de la o treapt
la alta;
reducerea pasului melcului; rezistena opus la ieirea
materialului din pres de ctre o pies special numit "con". durata de
presare, t, se alege astfel nct s permit scurgerea uleiului n
condiiile date. O mrire a timpului de presare peste limita normal
scade productivitatea presei i nu duce la o mrire sensibil a
produciei presei. De asemenea, durata presrii depinde de
caracteristicile constructive i funcionale ale presei, putnd varia
ntre 40 i 200 secunde. Durata presrii este influenat, la rndul ei,
de turaia axului presei, grosimea brochenului la ieirea din pres i
caracteristicile fizico-chimice ale mcinturii.
turaia axului presei influeneaz invers proporional asupra
duratei de presare ;
grosimea brochenului influeneaz tot invers proporional durata de
presare, deoarece cu ct grosimea este mai mare, cu att scade
presiunea n pres, iar durata presrii scade ; caracteristicile
mcinturii influeneaz astfel : vscozitatea uleiului se micoreaz prin
nclzirea mcinturii n timpul prjirii; lungimea capilarelor poate fi
micorat prin ;
distrugerea avansat a celulelor la mcinare, tratament de
prjire,
reducerea distanei de parcurs de ctre ulei n camera de
presare.
Brochenul obinut va fi cu att mai sfrmicios, cu ct va conine mai
mult ulei, deoarece peliculele de ulei nu permit particulelor de
mcintur s se bricheteze.Presele folosite curent n schema de
prelucrare prin presare urmat de extracia cu dizolvani sunt: pentru
presarea preliminar moderat - asigur separarea a 75 - 80% din ulei
i 18 - 22% ulei randament n brochen ; pentru presare avansat -
asigur 12-14% ulei remanent n brochen. La obinerea uleiului numai
prin presare se folosesc : prese mecanice de presare final (la o
singur treapt) realizeaz max. 3-6% ulei remanent n brochen;
pentru 2 trepte de presare: n prima treapt se folosesc prese cu
presare moderat, iar n treapta a II-a prese de presare final.
n practic se cunosc i tipuri constructive ce asigur procesul de
presare n 2 trepte n acelai utilaj, cu 2 camere de
presare.ntreprinderile de ulei din ara noastr prelucreaz seminele
oleaginoase bogate n ulei dup schema presare - extracie, folosind n
acest caz numai prese pentru presare preliminar (moderat sau
avansat).Uleiul brut de pres este supus n continuare unei operaii
de purificare, deoarece conine impuriti mecanice i organice n
suspensie, urme de ap, care trebuiesc ndeprtate pentru evitarea
degradrii rapide a uleiului i a pierderilor.Purificarea prealabil a
uleiului, nainte de depozitare, comport urmtoarele operaii :
separarea resturilor grosiere de mcintur oleaginoas (za)
antrenate la presare prin : sedimentare, filtrare sau centrifugare
;
eliminarea umiditii n exces prin evaporare (uscare) ;
separarea impuritilor cu dimensiuni mici prin filtrare.
Uscarea uleiului se face numai n cazul cnd umiditatea uleiului
depete 0,3%.
7.2.2. Obinerea uleiului brut prin extracie
Extracia uleiului este o operaie tipic de transfer de substan,
care se realizeaz prin solubilizarea uleiului ntr-un dizolvant, n
care ceilali componeni nu se solubilizeaz.
Fenomenul preponderent care are loc n timpul procesului de
extracie este difuzia - fenomen fizic n care substanele dizolvate
trec liber n soluia cu concentraie mai mic, pn cnd are loc o
repartizare uniform a moleculelor dizolvate. n cazul extragerii
uleiului, difuzia are loc n sistem solid-lichid printr-un complex
de reacii, moleculele de ulei parcurgnd 3 etape diferite ;
difuzia molecular a uleiului din interiorul particulei ctre
marginea ei;
difuzia molecular a uleiului prin stratul de separare de la
suprafaa exterioar a particulei la suprafaa exterioar a
dizolvantului;
difuzia prin convecie a uleiului de la stratul de separare ctre
miscela n micare.
Considerm o particul de material oleaginos, cu concentraia
iniial de ulei C, cufundat ntr-un curent de dizolvant (fig. 66).
Dup un anumit timp, datorit difuziei moleculare din interiorul
particulei, la distana l/n de exterior se atinge concentraia
C1.
Fig. 66. Schema extraciei uleiului n cele trei etape ale
sale
La suprafaa exterioar a particulei, splat n permanen de curentul
de dizolvant are loc difuzia prin convecie ntr-un strat de grosime
numit strat limit sau marginal, n care concentraia amestecului ulei
- dizolvant (miscel) este c.Aplicnd legile difuziei n cele 3 etape
ale procesului, rezult ; corespunztor difuziei n interiorul
particulei :
corespunztor difuziei din interiorul stratului marginal:
corespunztor difuziei prin convecie de la exteriorul
particulei:
n care :c - concentraia amestecului la exteriorul particulei :c"
- concentraia miscelei la suprafaa stratului marginal. Transferul
de substan n cele 3 etape va fi :
m=-k(C1-C2)
unde : k - coeficientul transferului de substan :
Coeficientul transferului de substan, k, caracterizeaz procesul
de extracie i reprezint cantitatea de ulei difuzat prin unitatea de
suprafa n unitatea de timp, n condiiile unei diferene de
concentraie egal cu l.Dint este coeficientul de difuzie n
interiorul particulei.Difuzia n interiorul particulei, datorit
structurii interioare foarte variate i transformrilor pe care le
sufer seminele oleaginoase, este influenat de : structura
oleoplasmei, structura membranelor celulare, a membranelor
secundare i a porozitii particulei.Viteza procesului de difuzie
depinde direct de mrimea coeficientului de difuzie n interiorul
particulei (Dint), fiind mare n cazul materialului bine
mcinat.Difuzia n stratul limit are loc dup legile difuziei
moleculare. Viteza de difuzie este influenat de coeficientul de
difuzie D i grosimea stratului limit.Difuzia ntre stratul limit i
miscela n micare are loc prin convecie, difuzia molecular fiind
nensemnat (ca urmare a agitaiei termice moleculare). Viteza de
difuzie prin convecie depinde de: condiiile hidrodinamice ale
curgerii miscelei (vitez de regim - laminar, turbulent), temperatur
i gradientul de concentraie n practica industrial, are loc extracia
concomitent dintr-o multitudine de particule, n acest caz procesul
de extracie prezentnd anumite particulariti i abateri de la
mecanismul extraciei unei singure particule, i anume:
diminuarea vitezei i gradului de extragere a uleiului datorit
blocrii porilor, fenomen direct proporional cu forma i mrimea
particulelor i cu gradul lor de compresibilitate ;
antrenarea n fluxul de dizolvant a particulelor foarte mici,
care se aglomereaz n anumite zone ale materialului, oblignd
dizolvantul s curg prin alte pri ale aparatului, cu rezisten mai
mic; astfel, zonele cu aglomerri de particule mici vor fi mai puin
prelucrate, rmnnd o cantitate mai mare de ulei n rot;
cnd o multitudine de particule se gsesc ntr-un strat imobil,
ntre ele se formeaz canale de penetraie ale dizolvantului de
diferite dimensiuni i un grad diferit de sinuozitate;
particulele tind a se lipi intre ele i are loc micorarea
diametrului canalelor de drenaj, nrutind n mare msur circulaia
miscelei i reducnd gradul de extracie al uleiului.
Procesul de extracie poate fi accelerat prin utilizarea unor
tehnici moderne cum ar fi : utilizarea ultrasunetelor de joas
frecven (21,3 KHz, 1,5 W/cm2); mrirea coeficientului de transfer de
substan folosind pulsaii (30C/80 pulsaii/min); folosirea vibraiilor
(20C/50 - 500 vibraii/min).Metode de extracie, n principiu,
extragerea uleiului din diverse materii prime oleaginoase const din
splarea cu dizolvant ntr-un vas de tratament a mcinturii pregtite n
prealabil, ntr-o singur sau mai multe trepte.n practic, se disting
3 moduri de realizare a extraciei: simpl, multipl (n trepte) i
extracie continu.
n funcie de contactul dintre mcintur i dizolvant distingem:
extracia prin imersiune, prin percolare repetat sau o extracie mixt
cu imersiune i percolare.Instalaiile de extracie care folosesc
aceste modaliti sunt: pe principiul percolrii :
extractorul cu band (tip De Smet)
extractorul rotativ cu sit fix (tip Carusel)
prin imersiune i percolare:
extractorul rotativ cu sit rabatabil (tip Rotocel)
extractorul continuu cu couri
Ca metod modern de extracie poate fi amintit extracia cu
ajutorul impulsurilor a uleiului din materii prime oleaginoase sau
deeuri oleaginoase ale altor industrii.Avantajele oferite de aceast
metod sunt ; prelucrarea are loc la temperaturi relativ sczute (18
- 30 C), ceea ce face s se menin nealterat calitatea proteinelor, a
vitaminelor a ; prelucrarea se poate face direct la locul de
producere a deeurilor oleaginoase n fabricile de conserve,
eliminndu-se cheltuielile de transport;
seminele pot fi prelucrate n stare umed fr a mai fi necesar
uscarea lor, care necesit consumuri considerabile de energie
Distilarea misceleiOperaia de separare a dizolvantului din
miscel se realizeaz n condiii de temperatur ridicat, prin
evaporarea acestuia ntr-una sau mai multe trepte.Temperatura de
distilare a soluiei de ulei n dizolvant (miscel) este cu mult mai
ridicat dect cea a dizolvantului curat, fiind direct proporional cu
concentraia n ulei. Astfel, cnd concentraia miscelei ajunge la 95 -
99% (iniial 14 - 35% n funcie de instalaie) temperatura de fierbere
crete brusc, trecnd de limitele tehnologice uzuale i periclitnd
calitatea uleiului finit. n aceste condiii, pentru reducerea
temperaturii, evaporarea avansat se realizeaz sub vid (30-40 mm col
Hg) sau prin antrenare cu vapori de apEliminarea total a
dizolvantului presupune o nclzire peste limitele admise astfel c
temperatura maximal de fierbere este totdeauna sub cea
corespunztoare unei eliminri totale.
Operaia de distilare const din urmtoarele faze ; purificarea
iniial, respectiv eliminarea fraciunilor uoare ale dizolvantului i
concentrarea miscelei prin fierbere, pn la 80 - 85% ulei ;
distilarea final - are loc sub vacuum, n principal la
temperaturi superioare celor de fierbere ale miscelei, deci prin
evaporarea dizolvantului.
Purificarea misceleiMiscela obinut n procesul de extracie se
prezint ca o soluie de ulei n benzin ce conine i impuriti mecanice
i organice. Purificarea miscelei se poate realiza prin decantare,
filtrare si centrifugare dar metoda cea mai utilizat este
filtrarea.Distilarea miscelei se poate realiza prin 3 procedee :n
flux discontinuu :-distilarea n strat nalt, care variaz ntre 200 mm
i 600 mm; are loc n flux discontinuu ;n flux continuu : distilare n
pelicul, a crei grosime este determinat de proprietile fizice ale
miscelei; proprietile i poziia suprafeei materialului pe care se
formeaz pelicula de miscel:
distilare prin pulverizare, ca rezultat al trecerii miscelei sub
presiune prin duze speciale de pulverizare i formare n interiorul
aparatului a unei infiniti de picturi fine.
Factorii ce influeneaz eficacitatea procesului de distilare a
miscelei sunt: presiunea remanent n instalaie;
-grosimea stratului de miscel;
temperatura miscelei i a aburului direct;
durata procesului.
Parametrii atini n timpul distilrii finale influeneaz ulterior
calitatea produsului finit - uleiul-, astfel:
crete indicele de culoare i scade indicele de peroxid - n cazul
distilrii finale la temperaturi ridicate ; uleiul nu trebuie s
conin > 0,1 % dizolvant deoarece, datorit tensiunii de vapori,
la o t = 120C se poate forma o atmosfer exploziv.De aceea, la
distilarea final se urmrete ca punctul de inflamabilitate s fie
min. 135C pentru uleiul de floarea-soarelui i min. 140C pentru
uleiul de rapi.Instalaiile de distilare sunt caracteristice fiecrui
tip de extractor.
Recuperarea dizolvantului din rot
Dup extragerea uleiului, n materialul degresat (rot) rmne o
cantitate mare de dizolvant (25-50%) reinut la suprafaa i n
capilarele particulelor.
Condiiile de depozitare a rotului impuse pentru evitarea
pericolului de explozie sunt:-coninut de benzin: max. 0,1% ;-
umiditate: max 9% pentru floarea soarelui ;max. 12% pentru soia.
Procesul de eliminare a dizolvantului i umiditii din rot se
realizeaz cu ajutorul cldurii, avnd loc o evaporare la suprafa n
paralel cu difuzia benzinei i a apei din straturile interioare ale
particulelor n prima perioad, iar n partea a doua a procesului
scade. Regimul termic aplicat n procesul de dezbenzinare,
determinat de urmtorii factorii: evitarea denaturrii prea avansate
a substanelor proteice din rot;
respectarea normelor de protecia muncii,
utilizeaz un abur cu temperatura max 180 C, iar temperatura
rotului nu depete 115C.Metodele de eliminare a dizolvantului
(dezbenzinare) utilizate n prezent sunt: ndeprtarea dizolvantului
dintr-un strat nalt de rot sub malaxare continu, cu ajutorul
aburului direct supranclzit; se folosete la instalaiile discontinui
de extracie;
ndeprtarea dizolvantului dintr-un rot, care se gsete parial n
stare de suspensie, cu ajutorul aburului direct i indirect, n
evaporatoare elicoidale ;
ndeprtarea dizolvantului din rot care se gsete integral n stare
de suspensie, ntr-un tunel de evaporare, cu ajutorul vaporilor
supranclzii de dizolvant;
dezbenzinarea asociat cu o prjire umed (toastare), menit s
inactiveze o serie de substane cu efecte antinutriionale, cum sunt
n cazul rotului de soia : ureaz, factorul antitripsinic,
hemoglutinina, lipoxidaza, saponina, ricina i ricinina. n practic,
dezbenzinarea se realizeaz mpreun cu toastarea ntr-un singur utilaj
(toaster), utiliznd o umidificare mai avansat, specific fiecrui
sortiment.7.3. RAFINAREA ULEIURILOR VEGETALEPentru asigurarea
calitii uleiurilor i a aspectului comercial cerut de consumatori,
uleiul brut este supus unui complex de operaii, grupat sub numele
de rafinare.Scopul acestor operaii este de a ameliora o serie de
proprieti, cum sunt: aciditatea liber, culoarea, gustul i mirosul,
transparena, conservabilitatea, prin eliminarea substanelor
nedorite (mucilagii, acizi grai liberi, pigmeni colorani, substane
mirositoare, ceruri) ce afecteaz nefavorabil stabilitatea
uleiurilor n timpul depozitrii. Fiecare operaie de rafinare are ca
efect principal eliminarea unei grupe din substanele de nsoire
(tabelul 25).Tabelul 25
Gruparea metodelor de rafinare dup efectul principal al
procesului
(dup Boeru, Gh.)Efectul principal urmrit Denumirea uzual a
metodei Alte denumiri
Eliminarea suspensiilor mecanice i parial a substanelor
dizolvate coloidal Purificarea mecanica prin decantare, filtrare
sau centrifugare
Eliminarea mucilagiilor Dezmucilaginare Delecitinizare
Degumare
Eliminarea acizilor grai liberi:
prin formarea spunurilor alcaline
prin antrenare cu vapori de ap sub vid
- prin combinarea acizilor grai cu glicerina - prin fracionare
cu solveni selectivi Neutralizare
Neutralizare prin distilare
Neutralizare prin esterificare
Rafinare cu solveni selectivi Rafinare chimic (caustic)Rafinare
fizic (realizeaz i dezodorizarea)Extracie cu solveni selectivi
Eliminarea pigmenilor colorani Decolorare Albire
Eliminarea substanelor odorante prin injecie de abur sub vid
Dezodorizare
Eliminarea cerurilor i a gliceridelor cu punct de topire ridicat
Winterizare Deceruire, Destearinizare, demargarinizare
Principalele operaii cuprinse n schema de rafinare a uleiurilor
vegetale sunt: dezmucilaginarea, neutralizarea, uscarea,
decolorarea, winterizarea, dezodorizarea i polisarea.7.3.1.
Dezmucilaginarea, degumarea uleiurilor vegetaleUleiul brut, parial
purificat, conine substane mucilaginoase i alte impuriti aflate sub
form coloidal, n suspensie sau dizolvate. Mucilagiile conin
fosfatide, albuminoide, hidrai de carbon .a.n rezervoarele de
depozitare a uleiului, la o temperatur critic ce depinde de metoda
de obinere a uleiului, are loc separarea mucilagiilor spontan prin
autohidratare cu umiditatea din aer. Temperatura critic pentru
uleiul de floarea soarelui este 7C, iar pentru cel de extracie
21,5C.Aceast precipitare a mucilagiilor este reversibil, avnd loc o
redispersare dar la o temperatura mai mare dect temperatura de
separare. Astfel, mucilagiile separate prin rcire la 10-20C se
disperseaz la 47-50C. Temperatura de dispersare depinde de
coninutul n umiditate i se poate ridica chiar peste 100C.Eliminarea
mucilagiilor este necesar din urmtoarele motive: stabilizeaz
emulsiile n timpul neutralizrii alcaline determinnd creterea
pierderilor de ulei n soapstock;
servesc la obinerea lecitinei folosit ca. emulgator (la
fabricarea ciocolatei, pinii etc.) i la creterea valorii nutritive
a produselor alimentare ;
se utilizeaz ca metod independent pentru rafinarea uleiurilor
necesare produciei de lacuri i uleiuri sicative ;
pentru purificarea uleiurilor nainte de scindare sau
hidrogenare.
Dezmucilaginarea este o operaie dificil n procesul de rafinare a
uleiurilor, existnd mai multe metode de ndeprtare a mucilagiilor,
astfel :
metode fizico-chimice (hidratarea, tratamentul cu absorbani)
;
metode fizice - tratament termic ;
metode chimice - tratament cu acid sulfuric, clorhidric sau
alcalin.
Cele mai utilizate metode sunt hidratarea i rafinarea acid.
Hidratarea mucilagiilor are loc n prezena apei la cald, cnd
albuminoidele, fosfolipidele i complecii acestora precipit n
flocoane, pierzndu-i solubilitatea n ulei; aceste flocoane pot fi
separate ulterior prin sedimentare sau centrifugareEficacitatea
procesului de hidratare a mucilagiilor depinde de o serie de
factori, cum sunt : natura i cantitatea agentului de hidratare,
temperatura de lucru, mrimea suprafeei de contact i modul de
separare a mucilagiilor.Pentru hidratarea continu a uleiurilor se
folosesc 2 procedee : procedeul de hidratare Sharples; instalaia de
baz cuprinde : rezervorul de amestec ulei-ap, aparatul de
hidratare, separatoare centrifugale pentru separarea mucilagiilor
din ulei, filtre pentru ulei, prenclzitor tip eav n eav. Procesul
are loc la 45-50C pentru ulei de floarea-soarelui i 70C pentru alte
uleiuri, sub agitare continu, timp de 22 minute (20-25 min) i n
prezena a 2-3% ap cu temperatura egal cu a uleiului ;
procedeul de hidratare Alfa De Laval, a crui instalaie de baz
cuprinde schimbtorul de cldur cu plci, aparatul de hidratare i
separatorul centrifugal cu talere. Procesul are loc la 60-70C
(pentru uleiuri comestibile) sub amestecare continu i cu 1-3%
condensat fierbinte. Dup centrifugare, uleiul delecitinizat trebuie
s aib temperatura de 65-70C i o presiune la ieirea din separator de
2-3 daN/cm . Concentratul de mucilagii separate la hidratare
trebuie s respecte un raport ulei-fosfatide de 1:1.
Dezmucilaginarea prin tratament acid are drept scop completarea
procesului de hidratare pentru a elimina fosfatidele nehidratabile,
n acest scop folosindu-se acidul fosforic sau acidul citric ce
transform fosfatidele n sruri solubile n mediu alcalin. De aceea, n
practic, dup dezmucilaginarea acid urmeaz operaia de neutralizare
alcalin. Tratamentul acid se practic independent (fr hidratare
preliminar), n cazul anumitor uleiuri : cu acid sulfuric concentrat
pentru uleiul de rapi destinat hidrogenrii sau utilizrii ca ulei
lampant;
cu acid fosforic la uleiul de in pentru utilizri tehnice
speciale.Dezmucilaginarea cu acid citric se face cu o soluie apoas
10-20%, introdus n proporie de 1-2% fa de uleiul brut Temperatura
de lucru depinde de natura uleiului (70 - 90C).Tratamentul cu acid
fosforic se aplic uleiurilor comestibile (la uleiul de
floarea-soarelui pentru loturile nchise la culoare), realizndu-se
cu o soluie de 75-85% ce se introduce n proporie de 0,05-2% fa de
ulei, sub agitare la temperatura de 70-90 C, n funcie de tipul
instalaiei folosite.Tratamentul acid urmeaz unei etape de
dezmucilaginare prin hidratare, n care coninutul de fosfatide a
fost redus de la 3,2-3,5% pn la 0,15-0,27%Prin tratamentul acid
coninutul n fosfatide scade pn la 0,05-0,09% iar coninutul de fier
de la 1,12 mg/Kg la 0,55 mg/Kg.7.3.2. Neutralizarea aciditii libere
a uleiurilor vegetaleUleiurile brute fabricate la noi n ar au o
aciditate liber cuprins ntre 1-4% datorat prezenei acizilor grai
liberi. Una din cauzele ce conduc la apariia acestora n ulei este
scindarea trigliceridelor, care poate avea loc : n timpul
depozitrii seminelor oleaginoase ;
n uleiul brut datorit prezenei urmelor de ap i condiiilor de
depozitare necorespunztoare.
Pentru obinerea de uleiuri comestibile este necesar ca
aciditatea liber s fie eliminat.Exist diferite metode de ndeprtare
a aciditii libere : neutralizarea alcalin :
neutralizarea prin distilare ;
neutralizare prin esterificare - nerecomandat n cazul uleiurilor
vegetale comestibile.Cea mai utilizat metod este neutralizarea
alcalin, care cuprinde etapele : tratamentul cu alcalii
(neutralizarea propriu-zis);
separarea soapstockului format;
splarea uleiului pentru eliminarea urmelor de spun.
Ca ageni de neutralizare se utilizeaz n principal Na OH i mai
puin Na2CO3.Efectele tratamentului alcalin sunt: adsorbia
cantitativ a impuritilor la suprafaa peliculei de spun ;
eliminarea mucilagiilor i acizilor grai ;
eliminarea parial a pigmenilor colorani.
Neutralizarea continu se efectueaz n instalaii care, din punct
de vedere tehnologic, se pot grupa astfel :
instalaii n care amestecarea uleiului cu soluia alcalin se
realizeaz n aparate sub agitare (procedeele Sharples i Alfa De
Laval);
instalaii n care reacia de neutralizare are loc n faz de
aerosoli, uleiul i leia fiind fin pulverizate (procedeul Fash).
Separarea soapstockului are loc prin centrifugare n ambele
cazuri. Uleiul neutralizat este trecut la splare, care se realizeaz
cu ap de condens sau ap dedurizat. Folosirea apei cu duritate
ridicata (peste 5 germane) conduce la creterea coninutului de spun
n uleiul rafinat (se formeaz spun de calciu n ulei).Temperatura
uleiului n faza de splare trebuie meninut la 85-90C.Regimul de
lucru (temperatura, concentraia i excesul soluiei alcaline, durata
tratamentului) se stabilete n funcie de felul uleiului i de
aciditatea liber a acestuia.Temperatura optim este de 70-90C, iar
concentraia soluiei de NaOH (sod caustic sau leie), variaz n funcie
de aciditatea liber a uleiului: o aciditate < 1% - sol. de NaOH
cu concentraie 6-12 Be ;
aciditate liber ntre 1-5% - sol. 20 Be ;
aciditate liber > 5% - sol. 20-30 Be.
Dup neutralizare, produsele finite rezultate trebuie s aib
urmtoarele caracteristici:
ulei neutralizat :aspect limpede, aciditate liber max. 0,08 mg
KOH/g, spun max. 0,05%;
soapstock : coninutul n grsimi totale 15-25%, iar raportul
ulei/ac. grai= 1:2,5.7.3.3. Uscarea uleiuluiDup splare, n uleiurile
neutralizate cu alcalii rmne un coninut de 0,5% ap, care trebuie
ndeprtat.Eliminarea apei se realizeaz prin operaia de uscare a
uleiului, prin aceasta evitndu-se fenomenele nedorite ce au loc n
prezena apei (hidroliza grsimilor i creterea aciditii libere,
scderea puterii de decolorare a adsorbanilor folosii
ulterior).Procedeele de uscare a uleiului pot fi realizate
discontinuu sau n flux continuu, sub vid, cu agitare
mecanic.Regimul de lucru depinde de tipul de procedeu aplicat:
procedeul discontinuu : t = 90-95 C/ =60-90 min/arja ;
coninut de ap i substane volatile la sfritul procesului = max
0,2% ;
procedeul continuu : t = 85-90 C/p = 10-30 mm Hg;
coninut max. de ap al uleiului uscat =0,05%.
7.3.4. Decolorarea (albirea) uleiurilorPigmenii colorani sunt
substane de nsoire a gliceridelor ce confer culoare uleiurilor
vegetale. Pigmenii pot fi clasificai n dou grupe : pigmeni naturali
: clorofila (verde); carotina (roie); xantofila (galben);
pigmeni secundari: substane complexe melano-fosfatidice - se
formeaz n brochen i n uleiul obinut din micele distilate la
temperaturi ridicate.
O parte din aceste substane colorante sunt parial ndeprtate n
procesele anterioare - dezmucilaginarea acid i neutralizare.n
practic, decolorarea uleiurilor poate fi efectuat prin dou procedee
: decolorarea fizic - realizat prin adsorbia pigmenilor pe pmnt sau
crbune decolorant;
decolorare chimic - realizat printr-o reacie chimic ce modific
grupele cromogene ale pigmenilor; nu se aplic uleiurilor
comestibile, ci numai uleiurilor i grsimilor tehnice puternic
pigmentate.Odat cu decolorarea, ca efect secundar are loc i
eliminarea mai avansat a mucilagiilor, substanelor proteice precum
i a altor substane de nsoire a materiilor grase (resturi de spun
din uleiurile neutralitate alcalin, urme de catalizator din
uleiurile hidrogenate).Decolorarea prin adsorbie const din
introducerea sub agitare a pmntului decolorant n uleiul neutralizat
i uscat sub vid, meninere i separarea adsorbantului din uleiul
decolorat. Aceste operaii pot fi realizate n instalaii cu
funcionare continu sau discontinu.Decolorarea, n general, este un
fenomen complex n cadrul cruia adsorbiei fizice i se suprapune
chemosorbia, precum i efecte secundare de natur termic i
oxidativ.Factorii ce influeneaz procesul de decolorare prin
adsorbie sunt
caracteristicile adsorbantului Adsorbantul reine preferenial
substanele colorante pn la o anumit limit - volum de adsorbie -
peste care adsorbia nu mai are loc. De aceea, n practic, se urmrete
utilizarea unor ageni decolorani ce au activitate specific
mare.
caracteristicile materiei prime - felul uleiului, natura i
concentraia pigmenilor, starea de oxidare, prezena acizilor grai
liberi i a urmelor de spun influeneaz randamentul procesului de
decolorare ; condiiile de lucru - temperatura optim pentru
decolorarea uleiurilor comestibile este de 85 -90C la o presiune
absolut de max. 60 mm Hg. Durata de meninere a contactului dintre
agentul decolorant i ulei este de 15-20min la decolorarea n flux
discontinuu i cteva minute la decolorarea n flux continuu. La
depirea timpului de contact poate aprea fenomenul de reversiune a
culorii.
Cea mai utilizat instalaie de decolorare n industria uleiului
este instalaia De Smet.
7.3.5. Winterizarea uleiurilor
n uleiul brut, ca substane de nsoire se gsesc i ceruri, al cror
coninut depinde de efectul decojirii i separarea din miez a
pielielor.Cerurile se dizolv cu solveni, trec n ulei iar operaiile
de rafinare anterioare nu au efect semnificativ asupra
lor.Winterizarea, numit i deceruire, const n cristalizarea
cerurilor i a digliceridelor solide, urmat de o separare a acestora
de ulei prin filtrare.Efectul cristalizrii este mrit dac
temperatura de cristalizare i filtrare a cerurilor se apropie de
0C.Pentru a avea loc o cristalizare rapid, n ulei se introduc
germeni de cristalizare - Kieselgur sub form de praf fin - pe care
se aglomereaz microcristale de gliceride i ceruri, obinndu-se
astfel cristale de dimensiuni mai mari.Cristalizarea poate avea loc
i spontan, iar durata procesului poate varia ntre cteva ore i 38-72
ore La rcirea rapid a uleiului se obin cristale mici greu de
separat prin filtrare. De aceea, se prefer rcirea progresiv, de
durat, sau introducerea de germeni de cristalizare, care s conduc
la formarea cristalelor de dimensiuni mari, uor separabile la
filtrare.n cazul folosirii Kieselgurului, winterizarea se face
naintea dezodorizrii, deoarece acesta imprim un gust strin care
poate fi ndeprtat la dezodorizare.La filtrare, Kieselgurul formeaz
un strat filtrant cu capacitate de filtrare un timp mai ndelungat.
n acest scop, se mai adaug n ulei i alte substane ca azbest,
celuloz a., amestecul azbest-celuloz fiind denumit n practic
cristal -theorit.
Deoarece la scderea temperaturii vscozitatea uleiului crete,
ngreunnd astfel separarea prin filtrare a cerurilor i gliceridelor
solide, procesul de deceruire n instalaii cu funcionare continu are
loc astfel: prercirea uleiului la 20-22C, urmat de o rcire la 5-7C
;
introducere de germeni de cristalizare (Kieselgur) cu amestecare
continu timp de 4 ore ;
nclzire brusc la 12-16C; filtrare.Au fost puse la punct i
procedee de winterizare a uleiului adus sub form de miscel cu
solveni.Cerurile i stearinele separate din ulei constituie un
subprodus de rafinare.
7.3.6. Dezodorizarea uleiurilorDezodorizarea - ultima operaie
din procesul complex al rafinrii - constituie faza tehnologic prin
care se elimin substanele care imprim uleiurilor miros i gust
neplcut, provenite att din materia prim ca substane de nsoire a
gliceridelor, ct i din transformrile chimice care au loc pe
parcursul procesului de depozitare i prelucrare.Dezodorizarea are
loc i ca efect secundar al altor operaii de rafinare cum ar fi:
adsorbia de ctre spun (la neutralizare alcalin) a unei pri a
acestor substane ;
n procesul de decolorare la utilizarea amestecurilor de ageni
decolorani care conin crbune.
Prin dezodorizare, efectuat mai ales n cazul uleiurilor
comestibile i a grsimilor vegetale obinute prin hidrogenare
destinate consumului alimentar, uleiurile nu se mai pot deosebi
ntre ele pe baza gustului i mirosului, respectiv se
depersonalizeaz.Operaia de dezodorizare se realizeaz combinnd
efectul a trei parametri tehnologici : temperatur, presiune i
antrenarea cu vapori de ap.Distilatul obinut la antrenarea cu
vapori conine un amestec de substane format din: substane volatile
la presiune i temperatur ambiant, de regul hidrosolubile,
responsabile de mirosul uleiului;
substane nevolatile la presiune i temperatur ambiant i
insolubile n ap formate din : substane saponificabiie (ac. grai
liberi, trigliceride, ceruri i esteri metilici); substane
nesaponificabile (hidrocarburi parafinice, olefinice i
poliolefinice, steroli liberi i esterificai, tocoferoli liberi i
esterificai, alcooli triterpenici i alcooli grai) ; produse de
oxidare : ulei antrenat n proporie de 1:1 fa de acizi grai plus
substane nesaponificabile antrenate.Eliminarea eficient a
substanelor care imprim gustul i mirosul uleiurilor i grsimilor se
face prin antrenare cu abur la presiune redus i temperatur relativ
nalt (185-220C pentru uleiuri vegetale i 220-230C pentru cele
solidificate).O reuit bun n procesul de vaporizare se obine prin
asigurarea unei distribuii ct mai uniforme i n cantiti mici a
aburului direct injectat n uleiul vegetal, avnd o temperatur cu
30-50C peste temperatura uleiului.Aburul de antrenare nu trebuie s
conin gaze (n special oxigen) iar cantitatea de abur pentru
antrenare depinde de o serie de factori cum ar fi: cantitatea de
ulei supus dezodorizrii, temperatura, vidul, felul compuilor
volatili, tensiunea de vapori a acestora etc.Procesul de
dezodorizare se realizeaz n instalaii discontinue i continue.n
instalaii discontinui, operaia dureaz 5-7 h iar parametrii de lucru
sunt : temperatura uleiului 175-185C, presiunea 5-30 mm col
Hg.Procedeele continui utilizeaz utilaje legate n flux, cu excepia
situaiilor de nesincronizare a debitelor, cnd pot fi introduse
rezervoare intermediare.Seciile de rafinare continu folosesc
liniile procedeelor Sharples sau Alfa-Laval pentru
dezmucilaginare-neutralizare, cuplate cu instalaii De Smet pentru
decolorare-winterizare-dezodorizare.Rafinarea discontinu este
aplicabil n liniile cu capaciti mici (sub 50t /24 h) i cu schimbri
frecvente ale sortimentelor de ulei.
7.4. HIDROGENAREA ULEIURILOR VEGETALEPentru fabricarea
margarinei i a altor grsimi vegetale este necesar modificarea
temperaturii de topire a gliceridelor din uleiurile fluide prin
adiia de hidrogen la dublele legturi ale radicalilor acizilor grai
nesaturai din trigliceride.n funcie de caracteristicile dorite,
reacia de hidrogenare poate fi total - conduce la saturarea tuturor
legturilor duble, rezultnd acizi grai saturai cu acelai numr de
atomi de carbon ;
parial - saturarea incomplet a dublelor legturi ale acizilor
grai; astfel c se obin uleiuri solidificate care conin un amestec
de acizi grai saturai cu acizi grai nesaturai, n principal cu o
dubla legtur.Adiia hidrogenului la dubla legtur a acizilor grai
decurge prin reacia de cataliz eterogen, conform schemei:Reactani +
Catalizator Reactani-Catalizator Ulei + Catalizatoravnd loc i
modificarea att a compoziiei ct i a proprietilor trigiceridelor
respective.O reacie secundar adiiei hidrogenului este reacia de
trans-izomerizare, n care are loc trecerea parial a izomerilor cis
ai acizilor grai nesaturai n izomeri trans, acetia din urm
conferind consistena necesar grsimilor.Catalizatorii utilizai pot
forma dou complexe active, astfel : C=C i H-H
Ca+ Cat
Aceste complexe active reacioneaz ntre ele, conducnd la un
compus saturat i elibernd catalizatorul.Uleiurile sunt formate din
molecule de trigliceride care posed, ns, grade de saturare
diferite. Un model al reaciilor posibile n timpul hidrogenrii poate
fi construit pe baza schemei urmtoare:
Acid linoleic
Acid linolenic
Acid oleic
Acid stearic
Acid izolinoleic
Aceasta situaie ridic problema selectivitii procesului de
hidrogenare. Hidrogenarea uleiurilor poate decurge: selectiv - dac
hidrogenul se fixeaz mai repede la radicalii cei mai nesaturai dect
la radicali mai puin saturai ; neselectiv - cnd are loc
hidrogenarea concomitent a acizilor grai mono- i polinesaturai.n
comparaie cu hidrogenarea neselectiv, procesul de hidrogenare
selectiv determin reducerea coninutului n acizi polinesaturai i
acizi saturai. Prin aceasta, uleiul hidrogenat selectiv obine o
compoziie mai omogen, datorit creia se mbuntete plasticitatea i
stabilitatea proprietilor organolepticeEtapele reaciei de
hidrogenare sunt: difuzia reactaniior pe suprafaa catalizatorului;
reacii ntre moleculele n stare adsorbit n mai multe etape; desorbia
produilor de reacie ; difuzia produilor de reacie n mediu.Prima si
ultima etap sunt rapide, iar celelalte etape sunt lente, determinnd
viteza global a procesului.Viteza de hidrogenare este dependent de
urmtorii faeton : activitatea i cantitatea catalizatorului folosit
- exist o relaie direct proporional ntre activitatea
catalizatorului i viteza de hidrogenare. ns, pe msur ce
catalizatorul se uzeaz (apar fenomene de nvechire i otrvire a
catalizatorilor), activitatea acestuia scade; n aceeai relaie este
i cantitatea de catalizator folosit, dar peste 0.3-0,4% fa de
grsime, creterea vitezei de reacie nu este semnificativ temperatura
de hidrogenare influeneaz direct proporional viteza de reacie,
temperatura de hidrogenare variaz ntre 160-240C (n funcie de
selectivitatea procesului): pentru grsimi moi - 160.. 380C; grsimi
pentru margarina - 180...200C, grsimi tehnice > 200C ; presiunea
de hidrogenare influeneaz favorabil reacia: viteza de hidrogenare
crete cu presiunea de lucru, presiunea optim variind ntre 1,5-2,0
daN/cm2. Presiunea sczut favorizeaz selectivitatea; intensitatea
amestecrii asigur meninerea catalizatorului n stare de suspensie i
distribuirea uniform i continu a hidrogenului n toat masa, ceea ce
conduce la creterea vitezei de hidrogenare.Catalizatorii de
hidrogenare ce pot fi utilizai sunt : catalizatori de nichel pur,
cu sau fr suport de Kieselgur; catalizatori din aliaje cu nichel;
catalizatori de amestecHidrogenarea uleiurilor vegetale se poate
face n proces discontinuu sau continuu.Hidrogenarea discontinu se
poate realiza prin urmtoarele metode : hidrogenarea cu barbotare de
hidrogen n masa uleiului;
hidrogenarea n atmosfer staionar de hidrogen, n care uleiul,
coninnd suspensia de catalizator, este pulverizat n atmosfer de
hidrogen ; hidrogenarea cu circulaie att a uleiului cuprinznd
catalizatorul, ct i a hidrogenului (circulaie combinat).Aceste
metode difer ntre ele prin modul n care se poate obine contactul
hidrogenului cu masa de ulei i catalizator.Hidrogenarea continu
este mai puin selectiv i d rezultate bune atunci cnd se prelucreaz
un singur sortiment de ulei hidrogenat. n funcie de forma de
utilizare a catalizatorului metodele aplicate sunt: hidrogenarea cu
catalizator n suspensie, n care reactanii sunt amestecai i
vehiculai prin mai multe coloane de reacie ; hidrogenarea cu
catalizator staionar, n care catalizatorul se folosete sub form de
sit sau buci special tratate pentru a avea suprafaa activSfritul
procesului se stabilete prin determinarea temperaturii de topire
(care crete) sau prin msurarea indicelui de refracie, care variaz
liniar cu temperatura de topire.Prelucrarea final a uleiurilor
hidrogenate comestibile se face prin rafinare, ncepnd cu
neutralizarea alcalin, dac aciditatea liber a uleiului trecut la
hidrogenare este > 0,05%. Dac aciditatea liber corespunde
acestei limite este suficient numai dezodorizarea.
7.5. FABRICAREA MARGARINEI I A SHORTENINGURILOR 7.5.1. Procesul
tehnologic de obinere a margarineiFabricarea margarinei i are
originea n secolul 19, cnd Mege-Mouries a efectuat unele cercetri
cu intenia de a nlocui untul. Ulterior, margarina s-a impus ca
produs de sine stttor, datorit proprietilor specifice.Margarina
este o emulsie stabil concentrat, de tipul A/U. obinut din uleiuri,
grsimi vegetale i, eventual, grsimi animale, cu ap sau lapte,
asemnndu-se cu untul datorit proprietilor ei : plasticitate,
consisten, culoare, gust i miros.Din punct de vedere nutriional,
sortimentele de margarin pot fi concepute pentru a suplimenta sau
corecta anumite regimuri alimentare, dup cum urmeaz:
margarine utilizate pentru introducerea n alimentaie a unor
substane necesare organismului; margarine utilizate ca suport
pentru vitamine liposolubile (A, D, E) destinate completrii
aportului acestor substane n organism ; margarine utilizate pentru
introducerea n diet a gliceridelor acizilor grai polinesaturai. n
scopul prevenirii maladiilor cardiovasculare (min 25% acid linoleic
i ulei de floarea soarelui) ; margarine hipocalorice, avnd un
coninut de 40-50% grsimi, utilizate n combaterea obezitii;
margarine pentru corectarea dereglrilor de metabolism, avnd n
compoziie acizi grai cu caten medie sau scurt (cu 8-12 C).Procesul
tehnologic de fabricare al margarinei. Baza de grsimi (format din
uleiuri fluide, grsimi vegetale solide i semisolide i uleiuri
hidrogenate) se nclzete la o temperatur cu 3-4C mai mare fa de
punctul de topire, operaie ce poart denumirea de temperarea
grsimilor.Concomitent, se face: prepararea ingredientelor :
dizolvarea emulgatorilor n ulei nclzit la 50-60C ; dizolvarea
zahrului i a srii; diluarea colorantului pn se formeaz o soluie
uleioas de 2% i a concentratului de vitamine cu ulei n proporie de
1:1 ; pregtirea laptelui (dac este cazul) - dup recepie, laptele se
rcete la 4-5C; se depoziteaz temporar in tancuri izoterme, dup care
se pasteurizeaz la 63-65C/25-30 min; se rcete la 20C cnd se face
nsmnarea cu 3-5% maia de producie i se fermenteaz la 16-20C/18-20
h, pn la o aciditate a laptelui de 80-100T. n continuare, laptele
se rcete la 5 C i se trece n aparatele de emulsionare. n malaxorul
de emulsionare se obine emulsia primar prin amestecarea fazei grase
cu faza apoas i, apoi, adugarea tuturor ingredientelor, temperatura
de lucru meninndu-se la 38C Emulsia primar este trecut apoi la
omogenizator, pentru a obine o emulsie fin i la pasteurizator la
80C Rcirea i cristalizarea emulsiei se face n cilindrii de rcire ai
agitatorului Kombinator pn la 12-14 C. Pentru consolidarea
structurii cristaline, margarina este trecut n cilindrul de
temperare., unde are loc omogenizarea temperaturii de 17-19C. Din
cilindrul de temperare, margarina trece la maina de divizat i
ambalat (cnd se obin pachetele de margarina) sau n bazine, de unde
se ambaleaz n lzi PFL (cnd se obine margarina bloc). Depozitarea
margarinei se face la temperaturi ntre -2 . +2 C i umezeala relativ
a aerului de max. 80%, la ntuneric.Margarina hipocaloric, avnd o
consisten moale, se ambaleaz n pahare din material plastic, care se
depoziteaz la 6-8C, pe o durat de maxim 21 zile.Cele mai importante
instalaii cu funcionare continu, existente pe plan mondial, sunt :
Kombinator (firma Schroder), Votator (firma Girdler), Perfektor
(Gerstenherg). ale cror principii de funcionare sunt apropiate.
7.5.2. Fabricarea grsimilor vegetale culinare
(Shorteninguri)Grsimile vegetale culinare (shorteninguri) se
deosebesc de margarina prin urmtoarele : sunt destinate nlocuirii
unturii, pe cnd margarina poate nlocui untul ; grsimile vegetale
sunt grsimi aproape pure (cel puin 99% grsime), iar margarina
conine o cantitate relativ mare de ap emulsionat.Exist mai multe
criterii de clasificare a shorteningurilor, cteva fiind prezentate
n tabelul 27.Tabelul 27
Clasificarea shorteningurilorDup starea fizic : plastic fluid
(conine suspensii solide) lichid deshidratat (pudr sau paiete)
Dup proprieti funcionale speciale : cu destinaie general de nalt
stabilitate (ex. : pentru prjit i produse crocante) prjituri i
glazuri pine i aluaturi dulci
mixuri deshidratate
Dup utilizarea obinuit coacere
frigere
de uz casnic
Dup forma de ambalare : bloc cubic
plac forme imprimate (ex.: brichet, vergea)
Proprietile funcionale ale shorteningurilor. Folosirea
shorteningurilor plastice n produsele coapte contribuie la obinerea
unei caliti finale deosebite, prin proprietile funcionale de care
dispun, astfel: imprim frgezime i luciu ; poteneaz aerarea
produselor fermentate;
promoveaz o porozitate i arom dorit; favorizeaz foietarea unor
produse speciale (pateuri, foi de plcint, produse de cofetrie
aerate i de tip Danish) ; modific glutenul, n special n aluaturile
fermentate cu drojdie; acioneaz ca emulgatori.Principalele
proprieti funcionale specifice shorteningurilor plastice sunt:
afnarea, emulsionarea. plasticitatea, aromare. conservabilitatea i
ntrirea.Afnarea produselor de patiserie, care conin o cantitate
mare de zahr i ingrediente lichide, se datoreaz proprietii
shorteningurilor de a ngloba bule mici de aer n particulele de
grsime solidificat. La coacere, bulele de aer sunt supuse
expansiunii sub aciunea gazelor formate, dioxid de carbon i vapori
de ap, realiznd astfel, o structura fin i un volum
optim.Emulsionarea are loc datorit dispersrii uniforme a
shorteningului sub form de globule mici n aluatul pentru prjituri
dulci, a foilor de prjituri, n ngheate i umpluturi. Un shortening
cu proprieti bune de emulsionare conine o cantitate mai mare mono i
digliceride (- 4 - 6%), iar n cazul cnd se utilizeaz pentru
obinerea mixurilor de ngheat i a umpluturilor, necesit un adaos
suplimentar de 0,5% de emulgator puternic hidrofil.Plasticitatea.
Pentru a conferi o plasticitate excelent aluaturilor speciale de
cofetrie, cum sunt cele obinute prin rularea aluaturilor (foi de
plcint, dulciuri aerate sau de tip Danish- produse dulci n care se
mbin foietarea cu fermentarea cu drojdie de panificaie),
shorteningul de acest tip va avea o consisten care variaz de la
foarte moale la foarte tare. Baza primar de grsimi utilizat va fi
foarte moale, de exemplu ulei de soia parial hidrogenat amestecat
cu o cantitate mai mic de grsime tare. Se recomand ca aceast
fraciune s nu fie tot ulei de soia puternic hidrogenat, datorit
posibilitii de cristalizare n form , ceea ce ar conduce la obinerea
unui aluat sfrmicios.Dac se folosete acest tip de grsime
hidrogenat, ea va fi amestecat n pri egale sau mai mult cu o grsime
cristalizat n forma '.Aromarea. Acest tip de shortening se folosete
pentru obinerea unor aluaturi cu gust i arom plcut, ca aceea
conferit de unt. De aceea, baza de grsimi folosit trebuie s fie
complet dezodorizat. iar coninutul de acizi grai s fie foarte redus
(max. 0,05%). Mono i digliceridele de adaos n shortening trebuiesc
preparate din grsimi consistente bine dezodorizate, fiind necesar
aromatizarea lui cu arom de unt.Conservabilitatea Asigurarea unei
perioade mari de pstrare a unor produse, prjituri i mixuri,
comercializate n supermagazine, necesit pentru preparare un
shortening special, obinut dintr-o baz de grsimi hidrogenat care s
conin un procent sczut de acizi grai polinesaturai, uleiul de soia
fiind sursa cea mai utilizat.ntrirea. Aceast proprietate este cerut
la prepararea ngheatei i a umpluturilor cu fric. Shorteningul
necesar pentru aceste produse trebuie s fie rigid, alegndu-se un
raport convenabil grsime moale/grsime tare, care va conferi
corpolena i textura dorit_1122892033.unknown
_1122892137.unknown
_1122892366.unknown
_1122891922.unknown