Kui olete kunagi näinud, kuidas õli tuleb kruvipressist - tume, hägune ja lõhnab tugevalt selle seemne järgi, millest see pärit oli -, siis ei oskaks arvata, et tegemist on sama ainega, mis jõuab läbipaistva neutraalse-maitsega pudelina supermarketi riiulile. See muundumine on nafta rafineerimise töö, mitmeetapiline protsess, mis eemaldab toortaimeõlis looduslikult esinevad lisandid, säilitades samal ajal triglütseriidid, mis muudavad õli väärtuslikuks. See ei tähenda ainult õli puhta väljanägemist - iga samm on suunatud konkreetsetele ühenditele, mis mõjutavad maitset, stabiilsust, säilivusaega ja isegi ohutust.
Mida toornafta tegelikult sisaldab
Toornafta - otse pressimisel või lahustiga ekstraheerimisel saadud õli enne rafineerimist - koosneb peamiselt triglütseriididest (neutraalne õli, mida me tahame), kuid see sisaldab ka soovimatute ühendite kokteili. Fosfolipiidid (kummid) muudavad õli häguseks ja põhjustavad kuumutamisel vahutamist. Vabad rasvhapped (FFA) annavad õlile terava, rääsunud maitse ja vähendavad selle suitsupunkti. Pigmendid nagu klorofüll ja karotenoidid annavad õlile tumeda värvuse ja võivad soodustada oksüdatsiooni. Olenevalt seemne kvaliteedist ja ekstraheerimismeetodist võib esineda ka metallijääke, pestitsiide ja keskkonnasaasteaineid. Lenduvad ühendid - aldehüüdid, ketoonid ja oksüdatsiooniproduktid - annavad toornaftale tugeva, sageli ebameeldiva lõhna.
Rafineerimise eesmärk on eemaldada need lisandid võimalikult väikese neutraalõli kadumisega. Hästi juhitud rafineerimistehas võib olenevalt õli kvaliteedist ja rafineerimismeetodist kaotada 3–8% toornafta kaalust kõrvalsaaduste ja protsessikadude tõttu. Halvasti juhitud toimingud võivad oluliselt rohkem kaotada, mis mõjutab otseselt kasumlikkust.
Esimene samm: kummide eemaldamine
Kummi eemaldamine on rafineerimise esimene etapp ja selle ülesanne on eemaldada fosfolipiidid - kummiühendid, mis muudavad toornafta häguseks ja ebastabiilseks. Fosfolipiidid on iseenesest väärtuslikud (nad on kaubandusliku letsitiini allikas), kuid õlisse jättes põhjustavad nad probleeme: nad vahutavad praadimisel, lagunevad kõrgel temperatuuril ja segavad allavoolu rafineerimist.
Kõige levinum meetod on vee eemaldamine: kuum vesi (umbes 80–85 kraadi) segatakse toornaftaga, põhjustades fosfolipiidide hüdratatsiooni -, nad imavad vett, paisuvad ja muutuvad õlis lahustumatuks. Hüdreeritud kummid moodustavad eraldi raske faasi, mis eemaldatakse tsentrifuugimisega. Eraldatud kummikuid saab kuivatada ja müüa toorletsitiinina, kasutada loomasöödas või töödelda edasi toidupõhiseks letsitiiniks.
Kõrge -hüdratiseerimata fosfolipiidide sisaldusega õlide puhul (mis ei reageeri ainult veele), kasutatakse happelist eemaldamist. Enne vett lisatakse väike kogus fosforhapet või sidrunhapet, mis muudab mitte-hüdrateeritavad fosfolipiidid hüdrateeritavateks vormideks, mida saab seejärel vee ja tsentrifuugimisega eemaldada. Ensümaatiline deummimine, uuem meetod, kasutab fosfolipiidide struktuuride lõhustamiseks fosfolipaasi ensüüme, saavutades veelgi madalama jääkfosfori taseme väiksema õlikaoga. Kaasaegsed pidevad kummide eemaldamise süsteemid suudavad eemaldada üle 95% fosfolipiididest, tagades, et õli püsib selge ka külmkapis.
Teine etapp: hapetus (neutraliseerimine)
Hapetus eemaldab vabad rasvhapped, mis on peamiseks rääsunud maitse ja säilivusaja lühenemise põhjuseks. On kaks põhimõtteliselt erinevat lähenemisviisi: keemiline rafineerimine ja füüsiline rafineerimine.
Keemiline rafineerimine (nimetatakse ka leeliseliseks rafineerimiseks või neutraliseerimiseks) on traditsiooniline meetod. Naatriumhüdroksiidi (seebikivi) lahjendatud lahus segatakse eemaldatud õliga. NaOH reageerib vabade rasvhapetega, moodustades seebi (rasvhapete naatriumisoolad), mis ei lahustu õlis ja eraldub raske faasina, mida nimetatakse seebimaterjaliks. Seebimaterjal eemaldatakse tsentrifuugimisega ja õli pestakse kuuma veega, et eemaldada seebijäägid, seejärel kuivatatakse vaakumis. Keemiline rafineerimine on efektiivne mis tahes FFA taseme korral ja annab väga puhta õli, kuid sellel on puudused: seebimaterjal kannab endaga kaasa 1–3% neutraalset õli (majanduslik kahju) ja protsessi käigus tekib puhastamist vajav reovesi.
Füüsiline rafineerimine (nimetatakse ka auruga rafineerimiseks või destilleerimisel hapestamiseks) on kaasaegsem lähenemisviis ja sellest on saanud enamiku taimeõlide puhul domineeriv meetod. FFA-de keemilise reageerimise asemel eemaldab füüsikaline rafineerimine need destilleerimise teel: õli kuumutatakse sügavvaakumis (tavaliselt alla 3 mbar ehk 600 Pa) temperatuurini 240–260 kraadi ja sellest juhitakse läbi auru. Vabadel rasvhapetel on palju madalamad keemistemperatuurid kui triglütseriididel, nii et need aurustuvad ja viiakse auruga minema, seejärel kondenseeritakse ja kogutakse kõrvalsaadusena, mida nimetatakse rasvhapete destillaadiks (mida saab müüa kasutamiseks seebi valmistamisel, loomasöödas või biodiislikütusel). Füüsiline rafineerimine ühendab happesuse eemaldamise desodoreerimisega ühes etapis, ei kasuta kemikaale, ei tekita seebijääke ega reovett ning kaotab vähem neutraalset õli. Peamine piirang on see, et see toimib kõige paremini madala kuni mõõduka FFA sisaldusega (alla 3–5%) õlide puhul ja nõuab esmalt väga tõhusat igemeeemaldust, sest jääkfosfolipiidid lagundavad ja muudavad õli kõrgel kasutataval temperatuuril tumedamaks.
Valik keemilise ja füüsikalise rafineerimise vahel sõltub õli tüübist, FFA tasemest ja soovitud tootest. Palmiõli, palmituumaõli, kookosõli ja enamik kõrge -FFA õlisid on tavaliselt füüsiliselt rafineeritud. Sojaõli, rapsiõli ja päevalilleõli võivad minna mõlemale poole, kuigi üha enam eelistatakse füüsilist rafineerimist. Puuvillaseemneõli ja mõned spetsiaalsed õlid võivad spetsiifiliste lisandite profiilide tõttu siiski kasutada keemilist rafineerimist.
Kolmas samm: pleegitamine
Pleegitamine eemaldab pigmendid - peamiselt klorofülli (roheline) ja karotenoidid (kollane, oranž, punane) - koos seepide, fosfolipiidide, oksüdatsiooniproduktide ja saasteainete jäägid. Vaatamata nimele ei ole see keemiline pleegitamisprotsess; see on adsorptsiooniprotsess, milles kasutatakse pleegitusmulda (aktiivsavi) ja mõnikord ka aktiivsütt.
Protsess on lihtne: kummidest puhastatud ja hapestatud õli kuumutatakse vaakumis 90–110 kraadini (tavaliselt umbes 50 mbar) ja sinna segatakse 0,5–2% pleegitusmulda. Aktiveeritud savil on tohutu pindala ja see adsorbeerib oma pinnale pigmendimolekule, seebi jääkaineid ja muid polaarseid lisandeid. Pärast 15–30-minutilist kokkupuuteaega filtreeritakse õli-muldsegu läbi survelehtfiltrite või filtripresside, eemaldades kasutatud pleegitusmulla ja jättes järele selge, heledat värvi õli. Tugeva pigmentatsiooniga õlide või polütsükliliste aromaatsete süsivesinike (PAH) ja muude saasteainete jälgede eemaldamiseks võib aktiivsütt lisada 0,1–0,5%.
Vaakum on oluline, kuna see takistab õli oksüdeerumist kõrgetel temperatuuridel. Kasutatav - õhuhapnik reageerib kuuma õliga ning eraldab-maitseid ja oksüdatsiooniprodukte. Kasutatud pleegitusmuld, mis sisaldab 20–40% kaasahaaratud õli, on kõrvalsaadus, mida mõnikord kasutatakse loomasöödas, telliste valmistamisel või ladestatakse prügilasse, kuigi õlisisaldus muudab selle ebaõige käitlemise korral tuleohuks.
Neljas samm: desodoreerimine
Deodoriseerimine on viimane suur rafineerimise etapp ning see annab rafineeritud õlile neutraalse maitse ja lõhna. Eesmärk on eemaldada lenduvad ühendid - vabad rasvhapped (füüsilisel rafineerimisel), aldehüüdid, ketoonid, alkoholid ja muud lõhna-- ja maitse--aktiivsed ühendid - koos pestitsiidide ja kergete polütsükliliste aromaatsete süsivesinike jääkidega.
Deodoriseerimine on sisuliselt kõrgel temperatuuril ja sügavas vaakumis läbiviidav aurudestillatsiooniprotsess. Õli kuumutatakse 180–220 kraadini tavapärasel desodoreerimisel (pärast keemilist rafineerimist) või 240–260 kraadini füüsilisel rafineerimisel (kus hapetus ja desodoreerimine toimuvad koos). Rõhku hoitakse 2–6 mbar (väga madal, peaaegu -vaakum) ja aur juhitakse läbi õli. Aur eemaldab lenduvad ühendid, mis seejärel kondenseeritakse ja kogutakse. Viipeaeg on tavaliselt 30–90 minutit, olenevalt õli tüübist ja soovitud desodoreerimistasemest.
Kõrge temperatuur on vajalik, kuna lenduvatel ühenditel on madal aururõhk ja need vajavad aurustumiseks soojust, kuid see on ka protsessi kõige õrnem osa. Liiga palju soojust või liiga pikk viibimisaeg võib põhjustada õli - transrasvhapete termilist lagunemist, värvuse muutumist ja looduslike antioksüdantide, nagu tokoferoolide, kadu. Kaasaegsed desodoraatorid on loodud kuumusega kokkupuutumise minimeerimiseks, kasutades struktureeritud pakkimist (mis suurendab auru-õliga kokkupuute tõhusust) ja lühemaid viideaegu kõrgeimal temperatuuril. Pärast desodoreerimist jahutatakse õli kiiresti vaakumis ja sageli lisatakse väike kogus sidrunhapet (50–200 ppm) kelaativa ainena, et siduda metallijääke ja parandada oksüdatiivset stabiilsust.
Valikuline samm: vaha eemaldamine (talvendamine)
Mõned õlid - päevalilleõli, maisiõli, riisikliiõli ning mõned viinamarja- ja puuvillaseemneõlid - sisaldavad vahaestreid, mis on toatemperatuuril tahked. Õlisse jättes põhjustavad need vahad õli jahutamisel (näiteks külmkapis) hägusust ja võivad settida pudeli põhja. Läbipaistvate lauakvaliteediga toodetena müüdavate õlide puhul on vaja vahaeemaldust.
Vahatustamine (nimetatakse ka talvistamiseks) on lihtne kristalliseerimis- ja filtreerimisprotsess. Pleegitatud või täielikult rafineeritud õli jahutatakse aeglaselt 5–15 kraadini (olenevalt õli tüübist) ja hoitakse sellel temperatuuril mitu tundi, lastes vahaestritel kristalliseeruda tahketeks osakesteks. Seejärel filtreeritakse õli läbi filterpressi või membraanfiltri, eemaldades vahakristallid ja jättes järele läbipaistva õli, mis jääb läbipaistvaks ka külmutustemperatuuridel. Filtreeritud vaha on väike kõrvalsaadus, mida mõnikord kasutatakse tööstuslikes rakendustes või loomasöödas.
Kõrvalsaadused ja saagikus
Rafineerimine ei seisne ainult lisandite eemaldamises -, vaid tekitab ka väärtuslikke kõrvalsaadusi, mis aitavad kaasa protsessi ökonoomsusele. Kummi eemaldamisel saab eraldatud kummid töödelda letsitiiniks, laialdaselt kasutatavaks toiduemulgaatoriks või müüa loomasöödaks. Keemilisel rafineerimisel saab seebimaterjali hapestada, et taastada vabu rasvhappeid, mida kasutatakse seebis, biodiislis või loomasöödas. Füüsilisest rafineerimisest tulenevalt on rasvhappedestillaat müüdav toode, mida kasutatakse sarnastes rakendustes. Pleegitamise tõttu on kasutatud mulla väärtus piiratud, kuid mõnikord saab seda töödelda, et kaasavõetud õli kätte saada.
Üldine rafineerimise saagis - rafineeritud toiduõliks saadava toornafta protsent - on tavaliselt vahemikus 92% kuni 97%, olenevalt toorõli kvaliteedist (FFA sisaldus, fosfori tase, lisandite hulk) ja rafineerimismeetodist. Kvaliteetne toornafta, millel on madal FFA-sisaldus ja hea igemete eemaldamine, võib saada üle 97%; halva-kvaliteediga toornafta kõrge FFA ja kõrge lisandisisaldusega võib anda kuni 90%. Rafineerimistehase jaoks, mis töötleb tuhandeid tonne kuus, tähendab isegi 1% saagikuse erinevus märkimisväärset tulu, mistõttu protsesside optimeerimist ja juhtimist võetakse väga tõsiselt.
järeldus
Toiduõli rafineerimine muudab hoolikalt kontrollitud füüsikaliste ja keemiliste protsesside jada kaudu toores, tume, tugeva maitsega õli selgeks, neutraalseks ja stabiilseks tooteks, mida tarbijad ootavad. Kummide eemaldamine eemaldab fosfolipiidid vee, happe või ensüümide abil. Hapnestamine eemaldab vabad rasvhapped kas keemilisel reaktsioonil naatriumhüdroksiidiga (keemiline rafineerimine, seebimaterjali tootmine) või kõrgtemperatuurse vaakum-aurudestillatsiooniga (füüsiline rafineerimine, rasvhapete destillaadi tootmine). Pleegitamisel kasutatakse pigmentide ja jääklisandite adsorbeerimiseks aktiivsavi ja süsinikku. Deodoriseerimisel kasutatakse kõrgel -temperatuuril auru sügavas vaakumis, et eemaldada lenduvad maitse- ja lõhnaühendid, saades lõpliku neutraalse-maitsega õli. Valikuline vahaeemaldus eemaldab õlide vahaestrid, mis peavad madalatel temperatuuridel selgeks jääma.
Tööstuses on suund füüsilisele rafineerimisele - vähem kemikaale, vähem jäätmeid, suurem saagis ja kombineeritud hapetustamine-deodoriseerimine ühe etapiga -, kuid keemilisel rafineerimisel on siiski oma koht teatud õlide ja kõrge -FFA toornafta puhul. Põhiprintsiip ei muutu: eemaldage lisandid, mis muudavad õli ebastabiilseks, ebamaitseliseks või ohtlikuks, säilitades samal ajal neutraalsed triglütseriidid, mis muudavad õli väärtuslikuks toidu koostisosaks.
