OTRZYWYWANIE TŁUSZCZU ROŚLINNEGO

Tłuszcz przyjmuje postać w żywności:

- niewidoczny np. nabiał, parówki

- wyizolowany np. smalec, oleje

Konsystencje:

- stała np. smalec, łój

- ciekła np. oleje

Podział tłuszczów:

- jadalne (zawartość tłuszczu 75-100%) np. masło, margaryna, oleje roślinne, oliwa

- stołowe o obniżonej kaloryczności (zaw. tł. 45-55%) np. margaryny niskokaloryczne

- produkty o bardzo dużej zawartości tłuszczu (25-30%) np. śmietana kremowa, sery żółte, parówki

- produkty o wysokiej zawartości tłuszczu (10-25%) np. jaja, wieprzowina, gęś, śledź, sery tłuste, pieczywo cukiernicze

- produkty o niskiej zawartości tłuszczu (3-10%) np. cielęcina, kurczak, indyk, wieprzowina, produkty zbożowe, jogurty

- produkty o bardzo niskiej zawartości tłuszczu (0-3%) np. kefir

Tłuszcze są wydobywane z nasion albo z owoców roślin oleistych. W Polsce gł źródłem jest rzepak i rzepik. Zawartość tłuszczu w rzepaku 35-50%, rzepik 22-40%. Światowa produkcja: soja ok. 20% zawartości tłuszczu.

Tłuszcze są wykorzystywane od razu po wydobyciu albo są przetwarzane i modyfikowane.

Tłuszcze naturalne: surowe, bielowe (olej rzepakowy), rafinowane (oleje z ziaren palmowych)

Tłuszcze przetworzone: uwodornione (tł. rzepakowy), uwodornienie z dodatkami (tł piekarskie), przeestryfikowane (margaryna)

Tłuszcze emisyjne: margaryny, majonezy, inne emulsje

Tłuszczowe produkty uboczne: lecytyna, kwasy tłuszczowe, tłuszcze odpadowe, destylaty z odwaniania

Wydobywanie tłuszczu:

1. Magazynowanie: w silosach (długookresowe), w specjalnych komorach (krótkookresowe) z otworami, które dostarczają ciepłe powietrze, które osusza produkt. Zawartość wody jest bardzo istotna, w rzepaku 6-8%- wtedy dobrze się go przechowuje. Gdy wilgotność wynosi 14% to rozwijają się pleśnie i następuje zakażenie surowca. Pleśnie rozkładają tłuszcze i przechodzą one do rzepaku co powoduje przykry zapach- produkty metabolityczne przechodzą do ziaren i obniżają ich wartość odżywczą. Bakterie powodują gnicie.

Zaparzenie spowodowane jest oddychaniem najistotniejsze po 1,5 m-ca po zbiorze. Podwyższa się wilgotność, temp i stężenie CO₂ w wyniku czego ubywa masy produktu. Temperatura wzrasta tu do 70 st . aby zapobiec zaparzeniu trzeba przesypać materiał z jednego silosa do drugiego.

2. Suszenie: kontakt z gorącym powietrzem (100-250 st C) gdy są mokre nasiona.

3. Oczyszczanie: sita o różnej średnicy oczek. W przypadku rzepaku stosuje się tryjer- bęben z wgłębieniami na powierzchni, które odpowiadają kształtowi nasion rzepaku. W ten sposób oddzielamy najlepiej nasiona od zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia ferromagnetyczne wyłapywane są przy pomocy magnesów.

4. Łuszczenie: może występować ale nie musi. Celem jest usunięcie twardych łupin. W przypadku rzepaku nie musi ona występować, bo posiada on delikatną łuskę. Gdy celem jest uzyskanie też białek to należy tą łuskę usunąć.

5. Rozdrabnianie: istotną rzeczą tu jest wilgotność nasion. Gdy są za suche tworzy się pył, który ciężko się odoleja i ma tendencję do przechodzenia do oleju przez co utrudnia jego rafinację. Gdy są one zbyt wilgotne stają się zbyt plastyczne co też jest niekorzystne. W zależności od potrzeb materiał albo się podsusza albo nawilża. Na rozdrobnienie wpływa też temperatura (32-38st C do tylu max można podwyższyć. Taka temp powoduje upłynnienie tłuszczu w materiale i staje się on bardziej plastyczny, stawia mniejszy opór przy rozdrabniani i powstaje mniej pyłu). Rozdrabnianie wykonuje się w specjalnym aparacie, który posiada zestaw walców ustawionych blisko siebie poruszających się w przeciwnych kierunkach. Istotna jest tu powierzchnia walców. Może być płaska, gładka z kolcami, żłobkowania z zębami. Gdy jest płaska to otrzymujemy płatki o gr 0,1-0,2 mm, żłobkowana - śruta do 1 cm, kolce- elementy są do 2 cm. Z soi otrzymujemy śrutę, z rzepaku płatki (płatkownica). Postać uzyskanej miazgi jest istotna. Jeśli dalej będziemy prowadzić ekstrakcję to muszą być płatki, a jeśli tłoczenie to albo płatki albo śruta.

6. Kondycjonowanie miazgi: ma na celu polepszenie warunków wydobywania tłuszczu. Polega na podgrzewaniu i nawilżaniu równocześnie. Ogrzewanie wpływa na powiększenie objętości komórek co ułatwia wydobywanie tłuszczu, powoduje też obniżenie lepkości tłuszczu - wpływa to pozytywnie na wypływanie. Nawilżanie powoduje rozmiękczanie ścian komórkowych, rozkład ścian i lepsze wydobywanie tłuszczu. Nasiona mają charakter hydrofilowy, przez co woda wypycha tłuszcz z nasion. Materiał wilgotny łatwiej się zbryla, a więc zmniejsza się powierzchnia, na której olej absorbuje. Materiał nawilżony lepiej przewodzi ciepło. Podczas kondycjonowania następuje denaturacja białek i to zaburza stan równowagi napięcia powierzchniowego zemulgowanego oleju. Kondycjonowanie prowadzi się w próżni (zbiorniki z mieszadłami ustawione jeden za drugim; są podgrzewane, miazga podawana od góry; dodawana jest na górze woda a niższe partie powodują ujednolicenie). Po 30-40 min wilgotność miazgi wynosi 4-6% w wysokiej temp ok. 90 st C.

Wydobywanie tłuszczu:

Następuje przez ekstrakcję lub tłoczenie.

1. Tłoczenie: opłaca się przy nasionach bardzo oleistych. W wytłokach 6-20% tłuszczu. Tłoczenie jest mniej wydajne niż ekstrakcja. Po ekstrakcji zawartość tł wynosi 0,2-1,5% w śrucie poekstrakcyjnej. Ekstrakcja daje nam lepszą ochronę śruty przed wysoką temp., możliwość uzyskania lecytyny. Wadą jest to, że opłaca się ona tylko na dużą skalę- duże koszty, toksyczność i polarność substancji użytych do tego procesu.

Do tłoczenia używa się prasy rotacyjnej, hydraulicznej, lub ślimakowej. Prasa ślimakowa posiada ze ślimakiem i wokół niego są cedzidła ustawione blisko siebie. Miazga jest dopychana do cedzideł przez poruszający się wał i następuje wyciskanie oleju. Ciśnienie musi być 160mPa i temp. ok. 160 st C to wtedy zostaje wszystko wyciśnięte. Olej jest tu bardzo zanieczyszczony. Dlatego najlepiej gdy jest one z pierwszego tłoczenia (niskie temp i ciś).

2. Usuwanie zawiesin: wstrząsanie na sitach. Usuwane ¾ zawiesin. Aby usunąć resztę to trafia to do osadników. Zawiesiny później usuwa się w wirówkach ok. 0,1%. Później stosuje się filtry- poziom zanieczyszczeń- 0,02%.

3. Ekstrakcja: stosuje się tu heksan i benzynę ekstrakcyjną- rozpuszczalnik. Po dodaniu ich do miazgi tłuszcz zostaje rozpuszczony i tworzy się miscela. Grubość płatków wpływa na szybkość ekstrakcji. Temp im wyższa tym sprawniejsza ekstrakcja (niższa lepkość oleju niższa lepkość rozpuszczalnika) - 50-60 st C i czas 40-60 minut. Prowadzona na 2 sopsoby:

Metoda perkolacyjna: polega na natryskiwaniu rozpuszczalnika na miazgę. Miscela jest tu rozcieńczona i wykorzystuje się ją wielokrotnie- jest zawracana. Końcowe stężenie musi wynosić 35%. Istotne jest tu aby nie było pyłu, bo przeszkadza to rozpuszczalnikowi.

Metoda immersyjna: surowiec jest całkowicie zanurzony w rozpuszczalniku. Tłuszcz łatwiej dyfununduje także z tych komórek, które nie zostały otwarte lub zniszczone. Mniej korzystny efekt z punktu widzenia gospodarki cieplnej. Do zalet zaliczamy to, że jest łagodniejszy ruch rozpuszczalnika. Pyły tutaj nie stwarzają problemów z przepływem tego rozpuszczalnika.

4. Usuwanie zawiesin z misceli: robimy tak po to aby nie powodować powstawania nowych produktów zanieczyszczających olej. Zawiesiny usuwa się poprzez filtrację. Im są drobniejsze cząstki tym tych zawiesin tym filtracja trudniejsza. Obniżamy lepkość oleju przez podgrzanie do 60st C co ułatwia filtrację. Prowadzi się je z użyciem pras filtracyjnych (są czasochłonne) lub w specjalnych urządzeniach o pracy ciągłej.

5. Odparowanie rozpuszczalnika: temp niższa niż 95 st C- zabezpieczenie oleju przed niebezpiecznymi zmianami jakie może powodować niekorzystny wpływ temp na ten olej. Stosowana destylacja z parą wodną pod zmniejszonym ciśnieniem. Są to odparowywacze I i II stopnia. Miscela podawana jest od dołu. Tu ok. 95% rozpuszczalnika można usunąć. Odparowywacz II stopnia- tu usuwane jest ok. 8% rozpuszczalnika. Następnie podajemy olej + rozpuszczalnik i przepuszczamy go przez parę wodną- kolumna z parą wodną do usuwania resztek rozpuszczalnika. Potem trafia to do osuszacza. Pod zmniejszonym ciśnieniem usuwana jest wilgoć poniżej 0,1%.

Produktem ubocznym jest śruta poekstrakcyjna, która jest stosowana do karmienia zwierząt, ale wcześniej trzeba ją uwolnić od resztek rozpuszczalnika.

Rafinacja: aby usunąć śluzy dlatego ją stosujemy

1. Odśluzowanie: usuwanie śluzu i białka. Jeśli tego nie zrobimy to ulegną one stopniowej hydratacji przez co olej będzie mętniał. Fosfolipidy (lecytyna i kefalina) to emulgatory pomagają one w uzyskaniu emulsji ale są niekorzystne. To zakłóca następny etap rafinacji. Woda i podwyższona temperatura powoduje, że śluzy przechodzą w kłaczkowaty osad. Osad ten jest oddzielany w wirówkach. Następuje suszenie (95˚C, obniżone ciśnienie). Otrzymujemy odśluzowany olej, ale nie zawsze to wystarcza. Wtedy olej bez suszenie kierujemy znów do odśluzowywania. Szlamy po Odśluzowanie są źródłem lecytyny.

2. Odkwaszanie: ma na celu usunięcie wolnych kwasów tłuszczowych. Aby je przeprowadzić dodaje się do oleju alkalia0 zasady ( gł sodową)- powstają mydła. Odbywa się to w zbiorniku z mieszadłem. Olej jest wprowadzany i podgrzewany do 70-90 st C i przez kilkanaście minut natryskiwana jest na niego zasada. Następuje neutralizacja kwasów tłuszczowych. Ilość tej zasady wyliczana jest na podstawie LK. Po ok. 30 min wyłącza się mieszadło, ale wcześniej dodaje się solankę bo wtedy łatwiej oddzielają się mydła od tłuszczów. To rozwarstwianie trwa ok. 2h. Mydło gromadzi się w dolnej warstwie zbiornika i jest to Sopstop- grawitacyjnie jest ono usuwane ze zbiornika. Kieruje się je na wirówki i ok. 90% oleju tu uzyskujemy. W zbiorniki pozostał olej i zasada, która nie przereagowała. W tym celu natryskuje się prawie wrzącą wodę ok. 100 st C. Woda stanowi ok. 10% objętości oleju. Usuwa się w tym celu resztki zasady.

3. Bielenie: oleje mają ciemną barwę od karotenów i innych związków jakie zawierają. Barw jest wypadkową temp rozpuszczalników. Aby pozbyc się tego zabarwienia używa się ziemie bielące mieszane do 20% C aktywnego. Prowadzi się to w bielniku- zbiornik z płaszczem grzejnym i mieszadłem, Panuje tam podciśnienie (jest bardzo istotne). Gdy obecny jest tlen to następuje katalizowanie utleniania tłuszczu. Przed samym bieleniem olej musi być osuszony- podgrzewany do temp 70 st C i w ciągu 1h pod ciśnieniem 400 Pa. Tak aby wilgotność spadła do ok. 0,1% (zależy to od oleju). Temperatura podnosi się do 90 st C i dodaje ziemi bielącej do 2% w przeliczeniu na olej. Trwa to kilkanaście minut. Po zakończeniu odbarwiania ma miejsce odsączanie na filtrach ziemi bielących. Stosuje się też ekstrakcję oleju rozpuszczalnikiem z tych ziem w celu odzyskania oleju. Ziemie te mogą być ponownie regenerowane i są stosowane tylko do tłuszczów przemysłowych.

4. Odwanianie: Usuwanie zapachów (substancji naturalnych lub powstałych w procesach technologicznych). Niższe kwasy tłuszczowe, aldehydy, ketony, niższe węglowodory do C₁₆ i substancje powstające w wyniku degradacji wysoko nienasyconych kwasów tłuszczowych (linolowy itp.). aby je usunąć stosuje się parę wodną o wysokiej temp. Olej jest podgrzewany do temp. 200-270 st C. Para przepływająca przez olej zawiera substancje zapachowe i jest wyciągana na zewnątrz. Cały cykl odwaniania jest długi nawet do 8h. Oczywiście zależy to od oleju i temp prowadzenia tego procesu. Po zakończeniu olej jest schładzany. Koniec rafinacji

Usuwanie wosków: olej słonecznikowy, kukurydziany i lniany pozostałe nie wymagają tego procesu. Jest on przetrzymywany w temp. 6-8 st c prze kilka h. Później jest filtracja. Taki olej jest bardzo stabilny.

Modyfikowanie tłuszczu:

Cechy fizyczne i właściwości chemiczne możemy modyfikować. Przede wszystkim zależy nam na uzyskaniu tłuszczu bardziej odpornego na utlenienie oraz o lepszym smaku i większej wartości żywieniowej.

1. Wodorowanie: wysycenie nienasyconych wiązań, które występują w kwasach tłuszczowych. Prowadzone w autoklawach. Wprowadza się tłuszcz, podgrzewa się przeponowo do temp. 180-200 st C i przepuszcza się w obecności katalizatora (mrówczan niklu) H przez warstwę oleju. Trwa to kilka h. Maleje tu liczba jodowa. Efektem jest to ze tłuszcz jest bardziej termostabilny. Samo wodorowanie przyczynia się do zanieczyszczania tłuszczu, powstawania izomerów trans (rozwój miażdżycy). Prowadzi się je w 3 etapach:

- wodorowanie bez utwardzania - wysycanie tylko wiązań = w wielonienasyconych kwasach tłuszczowych. Olej zachowuje ciekłą konsystencję ale jest bardziej termostabilny. Pozostaje więcej kwasów o mniejszej ilości wiązań nienasyconych.

- wodorowanie częściowe - produkt ma stałą konsystencję, t_t ok. 35 st C i stosowany do produkcji margaryny, tł cukierniczych, piekarskich i to jest główne źródło izomerów trans.

- uwodornienie całkowite - bardzo twardy produkt o wysokiej temp top nie posiada wiązań = i nei ma izomerów trans. Półprodukt do dalszego przerobu.

2. Frakcjonowanie: dzielenie tłuszczu na frakcje o różnej temp topnienia (oleina- frakcja ciekła; stearyna- frakcja stała). Poddawany jest tłuszcz palmowy o półstałej konsystencji. Frakcja stała nie zawiera izomerów trans i traktowana po utwardzeniu. Cały olej odgrzewa się do 50 st C i przez 6h jest ona obniżana. Pojawia się osad. Przez 4h w temp 40 st C olej jest przetrzymywany. Od 20 do 40 st C przez 6h temp nadal jest obnizana. Frakcje się odsącza. Jest to tzw sucha krystalizacja.

3. Przeestryfikowanie: celem jest zmiana właściwości krystalizacyjnej, temp top. Polega na wymianie reszt kw tłuszczowych. Ta wymiana może być w obrębie jednej cząsteczki lub między cząsteczkami. Nie zmienia się tu ilość kw tłuszczowych występujących w danej masie. Nie powstają izomery trans. Aby uzyskać produkt o określonych właściwościach używamy określonych kw tłuszczowych. Proces dzielimy na 2 etapy:

- przeestryfikowanie kierowane - powstaje tu faza stała, która ma dużo kwasów nasyconych. Uzyskujemy produkt po utwardzeniu ale bez wodorowania. W fazie ciepłej powstaje tłuszcz o niskiej temp topnienia z większym udziałem kw tłuszczowych; temp niższa od klarowności substratu, sprzyja wypadaniu fazy stałej 60 st C 30 min katalizator Na

- niekierowane - brak fazy stałej. Produkt ma niższą temp top niż materiał wyjściowy; 100-160 st C, 60 min w obecności NaOH i KOH lub 40 st C 15 min katalizator- stop Na i K (są stosowane do smalcu, margaryny)

Margaryna jest emulsją rafinowanych tł roślinnych lub roślinnych i zwierzęcych z wodą lub z mlekiem. Zawiera ona osnowę tłuszczową, która stanowi 80% masy margaryny. Na tę osnowę składają się tłuszcze utwardzone (sojowy rzepakowy palmowy rybi arachidowy) i ciekłe nie poddane modyfikacji (słonecznikowy sojowy rzepakowy). Tłuszczów utwardzonych musi być 15-30%. Faza wodna stanowi <20% i znajduje się w niej taki tłuszcz jak kokosowy i palmowy, rzepakowy (LJ=4) sojowy uwodorniony (LJ=4). Dobra charakterystyka topnienia dzięki łańcuchom C₆-C₁₄. odporność dzięki łańcuchom C₂₀-C₂₂. w efekcie ma dobrą smarowalność i dobrą odporność na wysoką temperaturę. Produkowana jest w stanie ciągłym lub okresowym. Najpierw dobieramy odpowiedni skład osnowy tłuszczowej, mieszamy podgrzewamy do temp top ok. 4-5 st C. Wprowadzamy emulgatory 1-2 glicerydy kw tłuszczowych- lecytyna jako substancja antyrozpryskowa, karoten- barwa, witaminy A i D. Dodajemy powoli fazę wodną która zawiera cukier i sól jako dodatki smakowe, kw cytrynowy jako regulator kwasowości, kw sorbowy- zabezpiecza przed pleśnią. Wprowadzamy powoli ja intensywnie mieszając. Po wprowadzeniu wszystkiego ustalamy stałą temp 1-2 st ponad temp top i zachodzi tu emulgowanie w kilkadziesiąt min. Przepompowujemy emulsję do schładzacza do temp 12-14 st C i następuje tu zestalenie tej masy. Później przez filtry homogenizujące do krystalizatora i w nim pozostawiamy ją na kilkanaście min aby nabrała odpowiedniej struktury krystalicznej. Później trafia do urządzenia pakującego. Do wogatora- produkcja ciągła- praca polega na wprowadzeniu osnowy i fazy wodnej do wolnej przestrzeni zawierającej wirujący wał. Tu następuje emulgowanie. Po tym ta masa przechodzi do schładzania.

---