8. Tłuszcze- podział, właściwości, subst. Tow

Tłuszcze są mieszanina estrów gliceryny i wyższych kwasów tłuszczowych.

Podział tłuszczy:

I Tłuszcze roślinny ze względu na konsystencje dzielimy na:

1-tl. Stale,2-tl. Ciekle, czyli oleje

Oleje z kolei na:

1-oleje nieschnace,2- półschnące3-schnace

II Tl zwierzęce:

1- stale(łój wolowy), 2-maziste(smalec wieprzowy), 3-ciekle(Tl kostny),4- Tl ssaków i ryb morskich, czyli trany

Ogony wzór tłuszczu

H2C-O-COR

HC-O-COR1

H2C-O-COR2, R,R1,R2-podstwniki

R:{CnH2n+1COOH,CnH2n-1COOH(1 wiąz. Podwójne), CnH2n-3COOH(2wiaz),CnH2n-5COOH(3wiaz)}

O właściwościach tłuszczów decyduje podstawnik:

*ze wzrostem masy temp topnienia rośnie, a im więcej wiązań podwójnych, tym temp maleje,

*r-cje char.:

-hydroliza

-zmydlanie

-podstawianie

-schniecie Tl

-jełczenie

-działanie wodorem-utwardzanie tłuszczów

Liczby char:jodowa(LJ)-mówi o stopniu nasyconości lub nienasyconości, il. gr. J2 potrzebna do nasycenia 100g tł, kwasowa (LK)- mówi o il gr wyst. kwasów Tł w 1kg tłuszczu, zmydlania(LZ)-il g ługów potrzebnych do zobojętnienia różnych kw. Tł. I zmydlenia estrów w 1g tłuszczu LZ=LE+LR, LZ=(3*5640)/mS-jest odwrotnie prop do Sr masy cząst. Tłuszczu., Nadtlenkowa -mówi o ilości nadtlenków występujących w danym tłuszczu, czyli o świeżości.

Zawsze w olejach naturalnych występują różne składniki uboczne (towarzyszące) o działaniu korzystnym lub nie. Należą do nich:

• Stabilizatory -takoferol składnik utleniający. Wyst w oleju z oliwek, sojowym, kukurydzianym, palmowym i arachidowym od 0.8 do 0.003%

• Barwniki- chlorofil, karoten, ksantofi lgosipol(barwnik brunatny)

• Ciała smakowe i zapachow- pochadza od nasion i SA to (olejki eteryczne, węglowodany, śluzy, enzymy)

• Fosfatydy-glicerydy kw tłuszczowych i reszt kw. fosforowego.wpływaja korzystnie na prace umysłu, łatwo je rozdzielić przez różnego rodz sedymentacje, lecytyny SA jednak nie pożadane, bo zanieczyszczają katalizatory Pd i Ni w procesach technologicznych

• Sterole- (II rzędowe aromatyczne alkoholi) fitosterole, cholesterole

• Węglowodany - zmydlają Si e, łatwo je usunąć

• Witaminy- SA praktycznie usuwane w Pr technologicznych

• Woski- to estry wyższych alkoholi prostych i kw. Tl. Jak olej stoi długo to wytrącają się woski. Wytraca się je w niskich temp. Zastosowanie-prod świec

• Śluzy

9. Otrzymywanie tłuszczów roślinnych i 12. otrzymywanie oleju surowego przez tłoczenie.

Tłuszcze roślinne otrzymuje się przez tłoczenie na prasach, względnie ekstrakcje przy pomocy rozpuszczalników organicznych.

Tłoczenie - na zimno(tylko i wyłącznie podczas tłoczenia oliwy z oliwek) i na gorąco.

Tłoczenie oliwy z oliwek: Na gwintowniku umieszczamy jednolita papkę z owoców, następnie filtruje się i mamy olej z woda, wodę ta oddziela się na wirówce. Jest to tzw. Olej z pierwszego tłoczenia. Można go używać od razu

Tłoczenie oleju rzepakowego: ziarna z silosa o zaw. H2O 6-9%. 1-wazenie, 2-oczyszczanie z piasku (przez wdmuchiwanie powietrza),3- oczyszczanie z cz. metalowych przez elektromagnes. 4- śrutownik- rozdrabnianie ziarenek, powstaje grys.5-mlyn wielowalcowy -powstaje płatek, 6- próżnia - podgrzewanie i nawilżanie płatków, rozluźnianie tkanki, zmniejsza Sie lepkość, nast. Denaturacja białek. Olej wypływa a makuchy zostaja.7-mlyn krzyżowy, 8- prasa hydrauliczna- ta znajdują Się makuchy, powst placki o zaw. Tl 5%, którymi karmi się cielęta, a olej idzie na wibrator i prasę filtr. 9- prasa filtracyjna- oczyszczanie oleju na pochodnych tworzywowych (tkanina), ciśnienie.

11. przygotowanie nasion do przerobu w olejowni.

Nasiona przed tłoczeniem poddawane SA starannemu oczyszczeniu, wysuszeniu, rozdrobnieniu, podgrzaniu, aby odolejenie przebiegało możliwie łatwo, a uzyskany olej miał jak najlepsze właściwości oraz aby zmniejszyć do min ilość oleju w makuchach. Najpierw przepuszcza się najpierw przepuszcza Si e je przez oczyszczacze elektromagn. W celu usunięcia cz. Metalowych. Usuwa się inne zanieczyszczenia jak: łupiny, połamane ziarna, patyki, gałązki, słomę, obce ziarna. Na zespole sit o odpowiednio dobranych gr oczek z urządzeniami wentylacyjnymi ziarna zdrowe zostają oddzielone od części grubych i drobnych i podzielone wg wielkości. Nast. Oczyszczanie na szczotkarkach od pyłu glebowego. Niektóre nasiona zawierają twarda łuskę otaczającą jadro oleiste. Musza ulec odłuszczeniu. Do tego celu śluzy łuszczarka. Suszenie nasion przed przerobem i ich kondycjonowanie (doprowadzeni wilgotności i elastyczności nasion do poziomu wymaganego przez proces techno.) cieple nasiona po Pr kondycj. Poddaje Sie rozdrobnieniu rozdrobnione nasiona należy podgrzać i doprowadzić do odp. wilgotności (70-100C) dzięki ogrzewaniu tłuszcz uzyskuje większą płynność, równocześnie następuje denaturacja białek, obniżenie napięcia powierzchniowego, a przez to łatwiejsze odolejenie nasion. Tak przygotowane nasiona poddaje się tłoczeniu.

13 otrzymywanie oleju surowego met ekstrakcyjna.\

Zaleta tej metody jest wysoki stopień odolejenia nasion oraz uzyskanie olejów bez smaku, zapachu i barwy.

Jako rozpuszczalnik podczas ekstrakcji używany jest alk. Etylowy i wąskofrakcyjna. Ekstrakcja nasion polega n a wyługowaniu zawartego w nich oleju rozpuszczalnikiem, oddzieleniu otrzymanego r-ru oleju, zwanego „miscela” od pozostałości i oddestylowaniu rozpuszczalnika. Polega ona na wielokrotnym wymywaniu zmielonych nasion rozpuszczalnikiem, prowadzi się to metoda tłoczenia na zimno uzyskując ok. ½ oleju zawartego w nasionach. Pozostała cz. -ekstrakcja na gorąco, za pomocą rozpuszczalnika org.

Rys., Jeżeli będzie rozpuszczalnik, który zrasza koszyczek, to w lewej gałęzi będzie przeciwprąd, a w prawej współprąd. Celem jest uzyskanie największej ilości prod po ekstrakcji, przy jak najmniejszym zużyciu rozpuszczalnika.

Miscelo wędruje pompa do zbiornika na górze, gdzie znajdują się surowe ziarna, następnie spada na pompę gdzie jest zatężana (ma ok. 30% Tl), a wyekstrahowana ma ok. 50%tl. Regulować ekstrakcje możemy przez-szybkosc napędu kubełków, -wielkość zasypu kubełka, -ilość rozpuszczalnika. Opory przepływu zależą od grubości płatków.

14. rafinacja tłuszczu

Rozróżnia się rafinacje wstępną i pełna. Rafinacja wstępna obejmuje: odśluzowanie, odkwaszenie i bielenie( stosuje się ja głównie do olejów poddawanych utwardzeniu) rafinacja pełna tzw. Ostra obejmuje: odśluzowanie, odkwaszenie, bielenie, odwonienie i polerowanie (pozwala otrzymać oleje bezwonne bez smaku i zapachu. Przeznaczone do prod tłuszczów masło lub smalcopodobnych) oleje rafinowane SA znacznie szerzej stosowane niż surowe.

RAFINACJA OLEJU

Składniki olejów surowych.

Świeże tłuszcze roślinne wydobyte z nasion i owoców zawierają obok trójglicerydów , jedno— i dwuglicerydy, fosfolipidy, witaminy, barwniki, woski i naturalne substancje niezmydlające się. Składają się one z węglowodorów (skwalen), alkoholi tłuszczowych (laurynowego, stearylowego, cetylowego) steroli (stigmasterol i brassicasterol ), ketonów i szeregu innych związków występujących w niewielkich ilościach. Pośród wymienionych grup związków znaczny jest udział steroli, których zawartość wynosi: od 0,05% do 0,5%.

Do substancji niezmydlających się zalicza się także barwniki:

karoten, ksantofil, chlorofii. Zawartość β-karotenu, który jest prowitaminą A zależy od pochodzenia oleju.

Woski zalicza się do tłuszczowców prostych; są to bowiem estry wyższych jednowodorotlenowych alkoholi i kwasów tłuszczowych. W olejach występują w ilościach bardzo małych rzędu 0,002%. W niewielkich ilościach występują w olejach również jedno- i dwuglicerydy, jednakże i1ość ich może być znaczna w przypadkach uaktywnienia lipaz, co się zdarza przy przerobie wilgotnych i porośniętych nasion.

Olej z takiego przerobu nie nadaje się jednak do celów spożywczych.

Bardzo ważnymi i cennymi składnikami surowych olejów naturalnych są fosfolipidy, tj. glicerydy złożone, zawierające w cząsteczce estrowo związaną resztę kwasu fosforowego, który z kolei jest związany z choliną (lecytyna) lub kolaminą (kefaliny). Lecytyna występuje m.in. w oleju sojowym w i1ości około 1% i w oleju rzepakowym w ilości 0,3%. Fosfolipidy, a zwłaszcza lecytyna są wytrącane z oleju surowego przez dodawanie małej i1ości wody (hydratacja). Po odwirowaniu i wysuszeniu jest lecytyna zagospodarowana przy produkcji margaryny jako emulgator.

Do nietłuszczowych naturalnych składników olejów zalicza się tzn. śluzy, tj. koloidy pochodzenia białkowego, które występują w i1ości około 0,2%. Śluzy wydzielają się z oleju w trakcie hydratacji i tworzą osad łącznie z fosfolipidami i sterolami. Oprócz wymienionych składników naturalnych surowe oleje zawierają często resztki rozdrobnionego surowca, enzymy (lipazy), wolne kwasy tłuszczowe oraz produkty chemicznego i termicznego rozkładu tłuszczów: ketony i barwniki.

Oczyszczone (rafinowane) oleje mają wielostronną przydatność, która w znacznym stopniu zależy od składu kwasów tłuszczowych i jakości surowca użytego do wydobywania oleju.

Zgodnie z wymaganiami żywieniowymi oleje spożywcze powinny być neutralne i jest pożądane, aby zawierały około 20% tzw. niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, do których na1ezą kwasy: linolowy, linolenowy i arachidonowy. Pośród olejów roślinnych dużą wartość żywieniową mają więc oleje sojowy i słonecznikowy. Wartość oleju rzepakowego jest znacznie mniejsza ze wzg1ędu na znaczną zawartość trudno strawnego kwasu erukowego.

Metody rafinacji

Rafinacja jest zwykle dostosowana do celów, do których olej jest przeznaczony. Oleje jadalne rafinuje się w warunkach umoż1iwiających pozostawienie w oleju prowitaminy A i witaminy E oraz swoistego smaku i zapachu. Starannej rafinacji poddaje się natomiast oleje przeznaczone do utwardzania oraz tłuszcze używane do wyrobu margaryny. Szczególne znaczenie w tych przypadkach ma usunięcie z tłuszczów ich charakterystycznego smaku i zapachu, ponieważ te cechy pogarszają jakość wyrobu gotowego.

Metody rafinowania tłuszczów można podzielić na trzy grupy:

1) fizyczne, tj. filtracja i destylacja z parą wodną,

2)fizykochemiczne, tj. hydratacja i adsorbcja na środkach odbarwiających

3)chemiczne, tj. odkwaszanie i estryfikacja.

Rafinację olejów prowadzi się w następującej kolejności: odśluzowanie (odszlamowanie), odkwaszanie (neutralizacja), bielenie, odwanianie (dezodoryzacja), wymrażanie.

Warunki przebiegu poszczególnych etapów rafinacji mogą być spełnione w procesach prowadzonych metodą okresową lub metodą ciągłą. Wybór metody zależy od wielkości rafinerii i możliwości technicznych. Technicznie dość trudne są procesy odkwaszania, bielenia i odwadniania zwłaszcza, gdy są prowadzone metodą cigg1ą. W przypadku odkwaszania istotnym czynnikiem sprawności procesu jest wybór należytego stężenia neutralizatora i jego nadmiaru oraz skuteczne odmycie powstałych mydeł. Oleje zawierające powyżej 5% wolnych kwasów tłuszczowych można wydajnie odkwaszać jedynie metodą destylacji próżniowej.

W etapie bielenia olejów poza doborem optymalnych wielkości temperatury, czasu i dawki czynników bielących konieczne jest zabezpieczenie tłuszczu przed utlenianiem. W tym celu odbarwianie prowadzi się pod zmniejszonym ciśnieniem.

Część składników zapachowych i substancji pogarszających smak

tłuszczów jest usuwana w toku odśluzowania i odbarwiania. Powstałych składników, zwłaszcza węglowodorów aldehydów i ketonów, można

się pozbyć tylko za pomocą destylacji pod ciśnieniem 5—20 mm Hg

przegrzaną parą wodną w temperaturze 150-180 °C. Niektóre oleje, np. słonecznikowy i sojowy, przeznaczone do niektórych celów kulinarnych, poddaje się dodatkowo schłodzeniu do 3-5 °C w celu wykrystalizowania glicerydów nasyconych kwasów tłuszczowych o wysokiej temperaturze topnienia. W celu zachowania wartości smakowej oleje rafinowane powinny być przechowywane w umiarkowanej temperaturze w hermetycznych naczyniach bez dostępu światła.

15.pr odsluzowania, odkwaszania, bielenia, odwaniania,

Odsluzowanie,-stosuje się dla olejów zaw. Duże il. Fosfatydów, które po wydzieleniu i rafinacji używane SA do celów spoz (np.lecytyny).. śluzom towarzysza zw. białkowe i fosfatydy. Wszystkie te szw. chłoną wodę i wydzielają się w postaci kłaczkowatego osadu.

Odkwaszanie- badamy LK i wyliczmy ile ługu trzeba użyć. dodajemy ługu sodowego 10% w nadmiarze w temp wysokiej ok. 80-85C.powstaja mydła.mydła te oddziela się od oleju, a olej przemywa woda, Az do usunięcia alkaliów. Mydła przerabia Się na wirowce, oddzielając olej sorbowany przez mydła, który powraca do rafinacji, a mydła rozkłada kw. mineralnymi i otrzymuje tzw. Mkw. porafinacyjne

Bielenie-oleje przeznaczone do celo jadalnych bieli się przy pomocy tzw. Adsorbentów, które maja zdolność adsorbowaniana swej powierzchni różnego rodzaju zanieczyszczeń. Zwykle stosuje się ziemie bielące naturalne, ziemie bielące aktywowane i węgiel aktywowany. W czasie bielenia należy unikać zetknięcia się oleju z powietrzem, ponieważ ziemie bielące wykazują wł. katalityczne i przyspieszają utl olejów.

Odwonienie-odbywa się w dużej próżni 0,6kPa przez pompę próżniową przepuszczamy przegrzana parę wodna (150-180C).oddestylowanie kw. tłuszczowych do maks zawartości 0.05% jest niemal gwarancja oddzielenia subst smak i zapach. W odwanianiu zostają całkowicie zniszczone resztki karotenu, a najbardziej wytrzymale na temp tokoferole zostają częściowo oddestylowane

Wymrażanie- niektóre oleje zawierają w swym składzie znaczne ilości glicerydów wysokoczasteczkowych nasyconych kw. tłuszczowych. Poddaje się je wymrożeniu w celu ich usunięcia. Glicerydy te w temp niższych mogłyby wydzielić się i spowodować zmętnienie oleju. Oleje wymrożone noszą nazwę sałatkowych.

16 UWODORNIENIE, czyli UTWARDZENIE

TŁUSZCZU

Celem tej reakcji jest zwiększenie stabilności względem tlenu oraz przekształcenie oleju w tłuszcze plastyczne (np.: margaryny). Jest to reakcja katalityczna. Katalizatorem najczęściej jest nikiel (Pt, Pd są za drogie). W wyniku tej reakcji zostają zniszczone substancje smakowe i zapachowe, dlatego do margaryn należy je dodawać.

Produkcja margaryny polega:

-na wytworzeniu emulsji

-tłuszczu i wody lub tłuszczu i mleka

-zestaleniu otrzymanej emulsji

-obróbce tej emulsji

-dojrzewaniu margaryny

-pakowaniu

przy producji margaryny należy wytworzyc emulsje wody lub mleka w oleju. Jest to korzystne ponieważ woda rozproszona w fazie tluszczowej w postaci drobnych kropelek utrudnia zakazenie mikroflora i jej rozwoj . do produkcji emulsji stosowane sa tez emulgatory ( mono lub dwuglicerydy kw tłuszczowych). Jako dobny stabilizator emulsji uzywa się lecytyne ponieważ rozpuszcza się w tłuszczach i dobrze chłonie wode..Do tłuszczu znajdujacego się w temperaturze 2-3 stopnie wiekszej niż temperatura jej topnienia zawierajacego witaminy barwniki lecytyne emulgator dodajemy wode lub mleko ze wszystkimi rozpuszczinymi w niej skladnikami (sól cukier) jednoszcesnie energicznie mieszamy w celu unikniecia lokalnemu ochlodzeniu emulsji oraz powstawaniu klaczowatego osadu tłuszczu. Nastepnie emulsje przepompowujemy do bebna chlodniczego w celu zestalenia. Z bebna emulsje przepuszczamy przez wale i ugniatamy w celu otrzymania mazistej konsystencji i pozbawienia się nadmiaru wody. Do koncowego ugniatania margaryny uzywa się wygniatarek próżniowych przez co unika się wtłaczania powietrza do margaryny i chroni ja przed zakazeniem. Tak przegotowany produkt zostawiamy na pewien czas az do momentu uzyskania koncystencji umozliwiajacej pakowanie. Margaryne formuje się w kostkii w bloki i pakuje.

1. Chłodnictwo żywności.

Chłodzenie - polega na obniżeniu temperatury produktu do 0st C (lub do punktu krioskopowego; jest procesem doraźnym; musi być to proces odwracalny; zmienia aktywność; nie powoduje zniszczenia komórki); owoce, warzywa, drób; kurczak - 3 dni przechowywania (nie więcej). W atmosferze kontrolowanej w jeden dzień można dłużej trzymać. Za duża wilgotność powoduje pleśnienie. Za mała wilgotność - np. pomarszczone jabłko.

Punkt krioskopowy - punkt, po którym następuje przemiana fazowa. Obniżenie temperatury o 10st C powoduje zmianę aktywności 2-3 krotnie (zaczynają się pojawiać kryształki lodu)

Zamrażanie - to obniżenie temperatury poniżej -20st C; następuje zamiana wody w lód przy czym maleje ilość wody, a rośnie ilość elektrolitu; przemiany przebiegają wolniej.

2. Cel chłodzenia i zamrażania.

Zmniejszenie strat z przechowywania żywności; zabezpieczenie przed zmianami pod wpływem przemian tkankowych; zabezpieczenie przed zmianami pod wpływem drobnoustrojów (gnicie, pleśnienie, fermentacja); zabezpieczenie przed zmianami pod wpływem szkodników zwierzęcych; zabezpieczenie przed zmianami chemicznymi nieenzymatycznymi (autodesydacja tłuszczy).

3. Wpływ niskich temperatur na tkankę roślinną i zwierzęcą.

- aktywność życia drobnoustrojów w zależności od temperatury ( zdolność życiowa ograniczona, przemiany zachodzą w niewielkim stopniu, optimum rozwoju, życie ograniczone, życie praktycznie nie istnieje);

- rodzaje wód występujących w organizmach żywych (2/3 wody to płyny wewnątrzkomórkowe, także pokarmowe; woda wolna - w przestrzeni komórkowej rozpuszczonych substratów - łatwo ją wydzielić z produktu; woda związana ze struktura tkanki i uczestnicząca w przemianach - ok. 70% wody która występuje w żywności; woda hydratacyjna - na stałe związana - nie uczestniczy w przemianach - obniża temperaturę krzepnięcia);

- chłodzenie żywności (polega na obniżeniu temperatury produktu do 0st C (lub do punktu krioskopowego; jest procesem doraźnym; musi być to proces odwracalny; zmienia aktywność; nie powoduje zniszczenia komórki); owoce, warzywa, drób; kurczak - 3 dni przechowywania (nie więcej). W atmosferze kontrolowanej w jeden dzień można dłużej trzymać. Za duża wilgotność powoduje pleśnienie. Za mała wilgotność - np. pomarszczone jabłko).

- zamrażanie (to obniżenie temperatury poniżej -20st C; następuje zamiana wody w lód przy czym maleje ilość wody, a rośnie ilość elektrolitu; przemiany przebiegają wolniej; 3 szybkości mrożenia: intensywne - 0,1 do 1 cm/h zamrażania - w przemianie gazowej powstają duże kryształy i powodują rozerwanie komórek; szybkie - 5-10cm/h - powstają nieregularne dendryty; ultraszybkie - powyżej 10cm/h - powstają kryształy kuliste)

- skutki przemiany fazowej wody w lód (80% wody zostaje zamrożone, mechaniczne uszkodzenie protoplastu, turgoru komórkowego)

4. Układy chłodnicze i media stosowane w chłodnictwie.

Układ chłodniczy - obieg Carnote'a

Zbiornik ciepłego czynnika chłodniczego jest pod odpowiednim ciśnieniem. Jeśli otworzymy zawór rozprężny zmienia się ciśnienie. Ciecz zaczyna parować. Wydziela się ciepło. Ciecz parowała, to w komorze parownika będzie zimno. Gaz przechodzi, pobiera ciepło, a następnie zostaje sprężony w sprężarce, czyli dokładamy mu ciepła - potem zostaje rozprężony i jest w postaci ciekłej.

Media chłodnicze:

- amoniak NH3 - dodaje temp od -10 do -60st C, jest toksyczny i wybuchowy

- freon - czterochlorek węgla - od -40 do -80st C, niepalny i nietoksyczny

Nośniki zimna:

- powietrze nawet do -40st C

- ciekłe: solanka do -23, CaCl2 do -50

- stałe: suchy lód, CuO2, płyty metalowe

Nośniki kriogeniczne:

- ciekły azot do -195st C

- ciekły CO2 do -78st C

5. Chłodnicze utrwalanie żywności, chłodzenie i zamrażanie owoców, warzyw i mięsa.

owoce, warzywa, drób; kurczak - 3 dni przechowywania (nie więcej). W atmosferze kontrolowanej w jeden dzień można dłużej trzymać. Za duża wilgotność powoduje pleśnienie. Za mała wilgotność - np. pomarszczone jabłko).

Kontrolowanie atmosferyczne:

- jednostronnie - dopompowanie CO2

- dwustronnie - zwiększenie N2, O2, H2 ?

- można dodać etylen - przyspieszenie dojrzewania

Łańcuch chłodniczy.

Łańcuch chłodniczy:

- chłodzenie lub zamrażanie

- składowanie

- rozmrażanie

- transport

Chłodzenie klasyczne - odbywa się w powietrzu 0st C do 24h; potrzebna duża wilgotność;

Chłodzenie szybkie - temp -12stC, 1,5h, dochładzanie powyżej -5st C 2h, końcowe, wyrównawcze T=-2st C, 6-8h, powietrze musi być sterylne;

Chłodzenie krioskopowe - zwolnione procesy życiowe T=-3-4st C, stosowane CO2, azot, dojrzewalnie owoców tropikalnych, ananas, mango, awokado, cytryny, ok. 10st C i 40dni w dojrzewalniach

Zamrażanie kriogeniczne - stosuje się ją do drogich produktów, organów ludzkich, N2 lub CO2 w stanie ciekłym, nietoksyczne, brak zapachu i smaku.

Metoda kriokoncentracji - wydzielamy wodę w postaci lody z surowca bardzo uwodnionego (zagęszczanie soków), dla wysokiej klasy produktów

Metoda liofilizacyjna - z pominięciem jednej fazy, produkt mrozi się szybko i później włącza się próżnię poniżej 100hPa (lód zaczyna parować przy pominięciu fazy ciekłej) do wilgotności 2-4%, bardzo kosztowne, nie zmienia kształtu, ciężar masy pary jest mały, produkt zostaje w stanie naturalnym, produkt może wchłonąć tyle wilgoci ile miał pierwotnie.

Metoda amerykańska - cieplna inaktywacja enzymów, zapakowanie pod próżnią lub w azocie, zamrożenie do -40st C przez 72h, napromieniowanie (brak zakażeń pożywienia), rozmrażanie.

Składowanie - od kilku dni do kilkunastu miesięcy, mogą być przechowywane w workach papierowych, foliach, luzem, nie może być skoków temperatury.

Rozmrażanie: przemysłowe - stosujemy media gazowe, para wodna, bądź wysokie napięcie, domowe, zmiany: zapachu, barwy, ubytek wody w stosunku do ilości pierwotnej, polega na doprowadzeniu do produktu odpowiedniej ilości ciepła w celu otrzymania założonej końcowej temperatury w środku termicznym. Proces rozmrażania przebiega wg odwróconej krzywej zamrażania.

Transport chłodniczy:

- samochodowy (system chłodniczy sprężarkowy)

- wagonowy (układ sprężarkowy, suchy lód)

- lotniczy (kosztowny, suchy lód, lód z CaCl2)

- morski (układ sprężarkowy, chłodzenie amoniakiem)

1. Przemysł cukrowniczy.

Pierwsze cukrownie powstały na terenie Polski na Śląsku jakieś 200 lat temu. W Polsce było prawie 100 cukrowni. Wydajność hodowli buraków z hektara średnio +/- 40ton, 20mln ton na rok. Uprawa buraków w okresie międzywojennym - zawartość cukru dochodziła do 20%. Średnia waga buraka +/-1kg.

Burak jest dojrzały gdy masa korzenia : masa liści = 1 : 1, a gdy masa korzenia przewyższa masę liści to jest najlepszy technologicznie. Początkowo zbiór buraków rozpoczynano od obcinania liści a potem zbierano, ale przez ten czas burak zużywał nagromadzony cukier. Obecnie stosuje się kombajny, jest szybciej.

2. Otrzymywanie cukru z buraków.

Produkcja cukru z buraków cukrowych składa się z następujących etapów: krojenie buraków,

ekstrakcja cukru do wody (sok w burakach zawiera sacharozę oraz kwasy organiczne i

nieorganiczne), defekacja: to wytrącanie wymienionych kwasów za pomocą soli wapnia, saturacja:

związanie nadmiaru jonów wapnia (otrzymujemy sok rzadki: roztwór cukru w wodzie),

odwapnianie soku: na kolumnach jonowymiennych, siarczynowanie (nasycanie poprzedniego

roztworu SO2 aby nie fermentował), zatężanie: otrzymujemy cukier I rzutu (biały, rafinowany),

cukier II rzutu (żółty, zawracany do zatężania), cukier III rzutu (zawracany do defekacji). Po

ekstrakcji zostaje melas: 20[%] wody, 80[%] innych substancji w tym: głównie sacharoza, 20[%] nne substancje organiczne, 10[%] popiół. Cukier trzcinowy różni się od buraczanego, trzcinowy

zawiera heksazy i cukry pięcioczłonowe.

3. Skład buraków, składowanie, transport, mycie.

Skład buraków:

75% woda,

25% sucha substancja: 16-18% sacharoza i inne,

4-5% miąższ (celuloza, hemiceluloza, saponiny, pektyny),

1-1,5% substancje azotowe: 0,6% białek, 0,2-0,3% AMK, 0,1-0,2% amidów,

2-2,5% związki organiczne: kwasy organiczne 0,5%.

Składowanie: place składowe buraków są utwardzone. Przed rozpoczęciem układania buraków w kopce, place składowe są starannie oczyszczane z ziemi, roślin itp., następnie dezynfekuje się je przez skropienie mlekiem wapiennym. Wiele cukrowni ma duży centralny skład. Składy te mają nawierzchnie betonową i są wyposażone w stałe kanały wentylacyjne, kanały spławiakowe, rurociągi i przenośne głowice wodne służące do spłukiwania buraków.

Do przejściowego kilkudniowego składowania buraków są przeznaczone spławy.

Mycie w płuczkach.

Wykopane buraki wędrują do cukrowni. Tam następuje:

- wstępne oczyszczanie,

- składowanie w pryzmach (duże zbiorniki z ciągami wentylacyjnymi aby zapewnić stałą temp i zapobiec zagrzewaniu się buraków. rys),

- transportowanie hydromechaniczne i oczyszczanie,

- dalej wędrują na najwyższy punkt cukrowni do silosu

4. Otrzymywanie krajanki.

krajanie na krótkie, cienkie pasemka w krajalnicy tarczowej (noże ułożone na przemian na obracającej się tarczy) - tzw. krajankę (rozrywanie błon komórkowych, rozwinięcie powierzchni buraka). Krajanka ma w przekroju kształt daszkowaty który jest optymalny dla najlepszego przebiegu następnego procesu. Z krajalnicy wszystko kierowane jest do dyfuzora przez wagę taśmową. Im cieńsza jest krajanka tym krótsza droga dyfundowania cukru ze środka tkanki.

5. Proces dyfuzji i otrzymywanie soku surowego.

Dyfuzor obudowany jest płaszczem grzejnym, bo podwyższając temp zmniejszamy lepkość i dyfuzja jest większa.

Aby zaszedł proces dyfuzji, musi zajść plazmoliza pod wypływem różnych czynników: - obróbka termiczna: działanie wysoką temp co powoduje denaturację białka z błon cytoplazmatycznych (ok. 60st C). W dyfuzorze zawracana jest woda wysłodkowa czyli około 40% wody krąży w dyfuzorze. Zawiera ona 0,5% cukru, całe zakażenie mikrobiologiczne. Wychodząca woda ma pH ok. 5,6, ale przez różne bakterie rozkładające cukier woda ta jest jeszcze bardziej zakwaszana, ponadto wytwarzane kwasy powodują inwersję cukru, co bardzo szkodzi przy procesie krystalizacji cukru. Mikroorganizmy te są więc niepożądane. Zwalcza się je dodając do wody wysłodkowej formalinę. Sok po wyjściu z dyfuzora i przejściu przez sito ma ok. 40st C. jest to tzw sok surowy i poddawany jest defekacji wstępnej, czyli pierwszemu nawapnianiu.

6. proces oczyszczania soku (defekacja wstępna, głównie, saturacja I i II, filtracja).Defektacja : wytrącanie mlekiem wapiennym ( CA (OH)₂ ) niecukrów w postaci osadu. Ponieważ CA (OH)₂ reaguje także z sacharozą, tworząc rozpuszczalne cukrzany wapniowe - wysyca się zdefekowany sok dwutlenkiem węgla celem wytrącania nadmiaru wapnia - to saturacja. W rezultacie osad, powstały w czasie defekacji oraz węglan wapniowy - tworzący się w procesie saturacji, zawierają większość zanieczyszczeń, które po odfiltrowaniu stanowią tzw. błoto defeko-saturacyjne.

7. saturacja

Po defekacji głównej sok poddawany jest węglanowaniu (saturacji) w aparacie zwanym saturatorem, w którym przez słup soku przepuszcza się gaz saturacyjny. W soku tworzy się wówczas drobnokrystaliczna zawiesina węglanu wapniowego, który jest doskonałym pochłaniaczem dla niecukrów. Saturacja wiąże się z obniżeniem odczynu pH do wartości około 10,8-11,2.

Filtrowanie

Wytworzoną zawiesinę (osad) węglanu wapniowe-go wraz z zaadsorbowanymi niecukrami filtruje się na różnego typu urządzeniach. Najczęściej stosowane jest najpierw zagęszczanie osadu w dekantatorach (urządzeniach do sedymentacji osadu) następnie filtracja na prasach filtracyjnych lub filtrach próżniowych. Tak oczyszczony sok nazywa się sokiem rzadkim. Zawiera on ok. 14,5-16% suchej substancji (w tym 13,5-15% cukru). Odfiltrowany osad, zwany wapnem defekosaturacyjnym, jest jednym z produktów ubocznych przemysłu cukrowniczego i jest stosowany w rolnictwie jako doskonały nawóz wapniowy do odkwaszania gleby.

8. Zatężanie soku rzadkiego.

Sok rzadki jest roztworem nienasyconym sacharozy zatem nie można z niego wykrystalizować cukru. Konieczne jest więc jego zagęszczenie do stanu przesycenia cukrem.

Sok rzadki poddaje się zagęszczaniu w aparatach wyparnych zwanych wyparkami. Zagęszczanie prowadzi się w temperaturach wrzenia, jest to proces prowadzony kilkukrotnie. W pierwszym dziale wyparki temp. osiąga 131°C, w końcowym ok. 85 °C (dział ten pracuje pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego, stąd tak niska temp. wrzenia). Wyparkę opuszcza tzw. sok gęsty, który ma ok. 73-76% suchej substancji, w tym ok. 68-71% cukru.

9. Teoria krystalizacji sacharozy, cykl pracy warnika.

Kryształy cukru uzyskuje się przez prowadzenie krystalizacji w warnikach przez dalsza zagęszcza-nie syropu czyli soku gęstego i odparowywanie wody w warunkach stanu przesycenia. Przesycenie roztworu jest warunkiem krystalizacji, czyli wytrącania cukru w postaci kryształów. Krystali-zacja jest to proces kształtowania się i osadzania kryształów na obecnych w roztworze drobinach zwanych ośrodkami krystalizacji, w ten sposób powstaje tzw. cukrzyca, czyli zawiesina kryształów cukru i syropu.

Szybkość krystalizacji zależy od: szybkości dyfuzji cząstek sacharozy do kryształu, od szybkości wbudowywania się w kryształ, szybkości mieszania.

W zależności od tego jak zagęścimy sok gęsty to metody krystalizacji są następujące:

całkowitego wszczepienia (mielimy cukier puder powodując powstanie zarodków krystalicznych, mieszamy z sokiem i wlewamy do warnika. Metodą tą możemy sterować bo ilość kryształków się nie zmienia. Otrzymamy tyle ile zarodków wprowadziliśmy);

wstrząsowa (polega na zakłóceniu równowagi; praca pod próżnią - bąbelki wstrząsają i pojawiają się kryształy, wprowadzamy zimną porcję soku, samoczynnie zaczynają się pojawiać kryształy, uderzenie ciśnienia w warniku powodujące wyrzucenie kryształów);

częściowego wszczepienia (przy przesyceniu roztworu od 1,1-2,3. prowadzimy tak samo jak całkowite, ale mogą spontanicznie powstawać pewne ilości kryształów - proces niekontrolowany);

spontanicznej krystalizacji (jeżeli roztwór jest zatężony za mocno 1,4-1,5 z klarownego roztworu powstają miliony drobnych kryształków, które nigdy nie urosną do właściwych rozmiarów. W warniku powstaje bardzo lepki `kit' zapychający warnik. Aby część powstałych w ten sposób kryształów wytopić wprowadza się wodę).

Cykl pracy wirnika:

- napełnianie warnika (od spodu);

- włączamy parę i zagęszczamy do momentu otrzymania odpowiedniego przesycenia 0,05-1,5dopuszczany sok;

- jeżeli w ¾ objętości warnika znajdują się już kryształy to następuje tzw suszenie waru, odcinamy dostęp soku zagęszczonego;

- zamykamy próżnię, otwieramy zawór i doprowadzamy cukrzycę do mieszadła oraz przeprowadzamy parowanie warnika (usuwa wszelkie kryształy cukru z warnika, aby nie mogły stać się one zarodnikami w kolejnym cyklu). Przeważnie stosowane są 3 warniki obok siebie co powoduje równomierne zużycie pary.

10. Otrzymywanie cukrzyc I II III rzutu.

Cukrzyce = kryształy + sok (schemat?)

11. Wirowanie cukrzyc.

Wirowanie stosuje się w cukrownictwie do oddzielenia kryształów cukru od syropu między-kryształowego z cukrzyc. W procesie wirowania ciągłego stosuje się bębny stożkowe o stożku rozszerzającym się ku górze. Cukrzyca jest poda-wana na dół bębna i dzięki sile odśrodkowej przesuwa się ku jego górze. Syrop międzykryszta-łowy (tzw. odciek) przechodzi przez sito, w którym jest wyłożony bęben wirówki i jest odlewany, natomiast kryształy cukru odsypuje się w dolnej części bębna.

Wirówka 1000-1500 obrotów, siła odśrodkowa odrzuca na sito, wpuszcza się H2O i parę żeby zmniejszyć lepkość.

12. Suszenie, segregacja i pakowanie cukru białego.

Cukier biały, który opuszcza wirówki, musi być poddany dalszej obróbce, aby mógł być przechowywany przez długi czas. Pierwszym zabiegiem jest suszenie gorącym powietrzem w różnego rodzaju suszarkach. Następnie musi być schłodzony do temp. ok. 20-25°C i posegregowany według wielkości kryształów.

Do końcowego wysuszenia cukru stosuje się suszarki (talerzowo-kaskadowe, fluidalne).

Cukier jest segregowany na trzęsłach lub w wibratorach piętrowych.

Sposób pakowania cukru zależy od potrzeb klientów. Część wyprodukowanego cukru jest przerabiana na różnego rodzaju asortymenty w cukrowniach, np.. Cukier żelujący, cukier puder, cukier w kostkach.

13. Podstawowa ocena analityczna poszczególnych etapów procesów technologicznego.

14. Oznaczanie zawartości sacharozy, inwertu, suchej substancji, soli wapniowych, określenie alkaliczności i pH oraz zabarwienia.

Skrobia

Sklad ziem.:woda 70-80%,skrobia 20%,zw.azotowe 8%,tluszcze 0,1-0,05%,błonnik 2-2,5%,sub.org 1-1,8%. 20mln ton ziemniakow rocznie. Przechowywanie-kopcowanie(sloma+ziemia)-straty ok. 20% przez czynniki zewnętrzne(mróz).jezeli caly przerób jest jesienia to ogranicza to straty.

Skrobia ziemniaczana posiada ziarenka duze(15-100μ)-wielkosc zalezy od odmiany ziem.,stopnia dojrzałości,warunkow klimatycznych i glebowych. Ziarna maja kształt owalny,z wyraźnym koncentrycznym nawarstwieniem. Struktura zewnetrzna rozni się od wewnetrznej. Czesc wew. tworzy amyloza posiadajaca strukture krystaliczna, natomiast otaczajaca ja amylopektyna jest związkiem bezpostaciowym. Skrobia nie jest rozpuszczalna w wodzie, ale sorbuje ja w ilości 25-30%. W cieplej wodzie silnie pecznieje.

Przerób ziemniakow

Rys

1.oznaczenie % zawartości zanieczyszczen-wazy się ziem. przed i po usunieciu-roznica to % zawartość zanieczyszczen

-pompa podaje ziem. na rynnie(subst. cięższe wpadaja do kieszeni)

-zanieczyszczenia lekkie sa usuwane za pomocą lapacza zanieczyszczeń na walcu

-ziem. kreca się ,jest przeciwprąd wody i sa one oczyszczane z ziemi i kierowane na siatke ociekowa

2.nalezy podziurawic sciane komórkowa. Cytoplazma oddziela się -pozostaja ziarenka skrobi.. cytoplazma + sok komorkowy + błonnik=wycierka

Rys

Obracający się bęben z ząbkami kreci się,klocek dociska i ziemniaki się tra .stosuje się różne tarki o roznej średnicy oczek(15-1,5; 14-0,6 -2 stopnie roztarcia). Otrzymujemy miazge ziemniaczana. Dodajemy SO2(czasem H2SO4) do pH=4,5 co blokuje tyrozyne-nie ciemnieja. Z tej miazgi wymywa się skrobie wymywaczem strumieniowym. Jest to stozek pokryty sitem. Miazga przesuwa się po nim, sa natrysnice które ja zmiękczają. Gdy ziarenka skrobi spadna na sito to się oddziela (opada). Sa dwa stopnie wymywania. Błonnik idzie do konca(na kształt niteczek). Podczas drugiego wymywania, dalej wymywamy błonnik, który układa się już inaczej Robi się to z 7-krotnie wieksza ilością wody. 3-3,5% suchej masy (skrobi w ziem.). takie rzadkie mleczko trzeba pozbawić soku komorkowego. Do tego celu stosuje się wirowke-najczesciej wirowke Jahna.

Rys

Otrzymujemy sok komorkowy(woda sokowa) i zageszczone mleczko 25Be(10 razy bardziej w stosunku do pierwotnego). Zawiera 5-10% wody sokowej pierwotnej.drobna zawiesina z krochmalem idzie na osadniki, na dole gromadzi się krochmal, a mleczko idze do dalszej przerobki. Dwa slimaki obracające się w ta sama strone ale z rozna szybkością. W slimaku na gorze jest woda sokowa, a na dole skrobia. Dalej skrobia przesuwana jest na basen zewnętrzny, skrobia sedymentuje(jest to tzw,zielona skrobia-gorszego gatunku-robi się z niej soki skrobiowe. Skrobia z wirowki Jahna zawiera jeszcze troche soku komorkowego. Podaje się na sito rafinujące, wprowadzamy mleczko i wode rafinujaca. Sito jest drobniejsze, strumieniowe, rafinujące. Mleczko jest rozrzedzone. Rafinacja ma na celu usuniecie błonnika i pozbycie się wody. Dalej poddajemy koncowemu oczyszczaniu(hydrocyklon). Skrobia zaczyna opadac na dno, a woda z zanieczyszczeniami do gory. Rafinacja druga i zagęszczanie do 15-20 Be. Hydrocyklony ida szeregowo- frakcjonowane wymywanie. Wtedy jest już 3 kontakt skrobi, soku komórkowego i wody. Idzie to na odwadniacz próżniowy. Odklada się warstwa skrobi na tkaninie i jest zeskrobywana, dalej idzie na przenośniki(40% wilgoci).dalej produkt przechodzi do suszarki pneumatycznej. Zakończenie suszarki-cyklon, powoduje on utrate prędkości powietrza. Skrobia spada na dol a powietrze do gory. Na gorze jest filtr workowy gdzie zatrzymuja się drobne cząsteczki. Nie zachodzi dekstrynizacja. Wilgotność otrzymanej skrobi 20%, otrzymujemy krochmal o roznej wielkości ziaren.wycierka ma 5-6% suchej substancji-zageszczamy, a woda sciekowa trafia na pola. 10% wycierka sluzy jako wypełniacz do pasz, a woda sokowa do nawożenia pol. Rys

Wirowka miazgowca- otrzymujemy 70% wody sokowej na zewnatrz. Skrobia jest podstawowym produktem do otrzymywania glukozy krystalicznej.

Syrop skrobiowy

Niezbędny do produkcji słodyczy(karmelki, landrynki)

metody otrzymywania:metoda kwasowa,metoda enzymatycznego rozkładu skrobi(daja odpowiednie reduktory), metoda kwasowo-enzymatyczna. W zależności od sposobu wytwarzania otrzymujemy syropy o roznej redukcyjności i smaku słodkim. Redukcyjność- wynosi ok. 40 przy metodzie kwasowej, 20-30 przy m.enzymatycznej, ok. 40 dla kwasowo-enzym.(wieksza zawartość maltozy, 2 razy wieksza niż glukozy).

Metoda kwasowa

Redukcyjność syropu skrobiowego zalezy od:temp.,pH,stężenia kwasu,wzajemnych ilości skrobi i czynnika redukcyjnego. Proces przebiega w kilku fazach:upłynnianie skrobi, zcukrzenie skrobi- rozbicie łańcuchów. Te dwa etapy musza ze soba współgrać. Ze skrobi sporządzamy mleczko skrobiowe.

Schemat:mleczko skrobiowe(20-22Be) i [HCl i H2SO4] (0,5kg/100kg mleczka)→konwertor(pH=1,5; 1,4-1,7 atm, temp121-129C)→neutralizator(0,4-1% s.s.; Na2CO3, Ca(OH)2; pH=5,2)→filtracja→sok rzadki→wyparka(34Be, 66% s.s.)→wegiel(do neutralizatora)→filtracja(filtry ceramiczne)→sok gesty→warnik(próżniowy)→beczki(200-300litrow). Cysterny przewozace syrop skrobiowy musza być podgrzewane.

W konwertorze grzejemy mieszając do momentu odpowiedniego scukrzenia, co sprawdzamy mierzac redukcyjność(60 min). Nastepnym krokiem jest neutralizacja, pH podwyzsza się do ok. 4,5-5,2. gdy do hydrolizy uzywamy HCl neutralizujemy Na2CO3, natomiast przy H2SO4 stosujemy Ca(OH)2. w czasie tej reakcji powstaje CaSO4-gips. W tym przypadku zasolenie syropu jest mniejsze. W reakcjach termicznych z kwasami powstaja również barwne polaczenia z furfuralem i metylofurfuralem. Oraz produkty rewersji. Aby zapobiec powstawaniu barwnych polaczen dodajemy wegiel aktywny. Nastepnie żeby się pozbyc osadu stosujemy filtracje otrzymujemy tzw.sok rzadki. Zatrzymuje się on często na filtrze, dlatego wprowadzamy w przeciwprądzie H2O, która ten sok wypycha. Sok kierowany jest do wyparki gdzie jet zagęszczony do 34Be. Stezenie glukozy bardzo się zwieksza i syrop przyjmuje lekko zolte zabarwienie. Na filtrze zostaje dosc duzo syropu na weglu, dlatego wegiel ten jest kierowany do neutralizatora. Po przefiltrowaniu sok gesty przechodzi drugi stopien zageszczenia w warniku. Zostaje zageszczony do 45Be, temp. zageszczenia wynosi 60C i rozlewany do beczek(85% suchej masy).

Otrzymywanie glukozy i spożywczej przebiega w podobny sposób z tym ze w konwertorze jest wyższa temp albo wiecej kwasu. Mleczko skrobiowe o gęstości 10Be i czas hydrolizy jest znacznie dłuższy. Stopień hydrolizy osiąga do 90%. Kolejna różnica polega na tym, ze w wyparce jest zagęszczony sok do 40Be i kierujemy go do krystalizatora z płaszczem wodnym. Woda chlodzi. Jest to krystalizacja na zimno w związku z czym dodaje się zwizkow krystalicznych. Temp. zmienia się od ok. 40-20C co trwa ok. 90h. Z krystalizatora kierujemy do wirówki. Sito wirówkowe polewamy woda o temp. 0-4C co wymywa syrop miedzykrysztalowy zawróżony do ponownego uzycia. Glukoza natomiast suszona jest w suszarce do momentu az będzie miala 9% wody. Syrop glukozowy można ponownie skierowac do wyparki, zageszczac,krystalizowac, jednak będzie bardziej zanieczyszczony. glukoza spozywcza-80% glukozy, glukoza krystaliczna-91%. Metoda ta jest periodyczna i aby ja uciaglic trzeba wymienic konwertor na hydrolizator. Rys

Układ rura w rurze ogrzewany para wodna pod cisnieneim 18 atm. Czas uplyniania się skrobi wynosi 1-1,5min. Na koniec umieszcza się pompe która wstrzykuje na przemian sode i skrobie-zachodzi mineralizacja. Taki syrop zawiera 15% glukozy, 20%maltozy, natomiast reszte stanowia dekstryny które sa antykrystalizatorami.

Do metody enzymatycznej uzywamy:α-amyloza- rozszczepia na glukoze, β-amylaza- rozszczepia na maltoze, glukoamyloza-dziala systematycznie ale szybko.

---