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