Ja kādreiz esat redzējis, kā eļļa izplūst no skrūves spiedes - tumša, duļķaina, spēcīgi smaržo pēc sēklām, no kuras tā iegūta -, jūs nekad nenojaušat, ka tā ir tā pati viela, kas nonāk dzidrajā, neitrālas-garšas pudelē lielveikala plauktā. Šī transformācija ir naftas rafinēšanas darbs, kas ir daudzpakāpju process, kurā tiek noņemti piemaisījumi, kas dabiski atrodas neapstrādātā augu eļļā, vienlaikus saglabājot triglicerīdus, kas padara eļļu vērtīgu. Tas neattiecas tikai uz to, lai eļļa izskatītos tīra - katra darbība ir vērsta uz konkrētiem savienojumiem, kas ietekmē garšu, stabilitāti, glabāšanas laiku un pat drošību.
Ko jēlnafta patiesībā satur
Jēlnafta - eļļa, kas iegūta tieši no presēšanas vai ekstrakcijas ar šķīdinātāju, pirms jebkādas rafinēšanas - galvenokārt sastāv no triglicerīdiem (neitrāla eļļa, ko mēs vēlamies), taču tajā ir arī nevēlamu savienojumu kokteilis. Fosfolipīdi (sveķi) padara eļļu duļķainu un karsējot izraisa putu veidošanos. Brīvās taukskābes (FFA) piešķir eļļai asu, sasmakušu garšu un samazina dūmu punktu. Pigmenti, piemēram, hlorofils un karotinoīdi, piešķir eļļai tumšu krāsu un var veicināt oksidāciju. Atkarībā no sēklu kvalitātes un ekstrakcijas metodes var būt arī metālu pēdas, pesticīdi un vides piesārņotāji. Un gaistošie savienojumi - aldehīdi, ketoni un oksidācijas produkti - ir tie, kas piešķir jēlnaftai spēcīgo, bieži vien nepatīkamo smaku.
Rafinēšanas mērķis ir noņemt šos piemaisījumus ar pēc iespējas mazākiem neitrālās eļļas zudumiem. Labi-vadīta naftas pārstrādes rūpnīca var zaudēt 3–8% no jēlnaftas svara kā blakusprodukti un procesa zudumi atkarībā no naftas kvalitātes un rafinēšanas metodes. Slikti vadītas darbības var zaudēt ievērojami vairāk, kas tieši ietekmē rentabilitāti.
Pirmais solis: attīrīšana
Attīrīšana no sveķiem ir pirmais rafinēšanas posms, un tā uzdevums ir noņemt fosfolipīdus - sveķainos savienojumus, kas padara jēlnaftu duļķainu un nestabilu. Fosfolipīdi ir vērtīgi paši par sevi (tie ir komerciālā lecitīna avots), bet atstāti eļļā tie rada problēmas: tie puto cepšanas laikā, sadalās augstā temperatūrā un traucē pakārtotajiem rafinēšanas posmiem.
Visizplatītākā metode ir ūdens attīrīšana: karstu ūdeni (apmēram 80–85 grādi) sajauc ar jēlnaftu, izraisot fosfolipīdu hidratāciju -, tie absorbē ūdeni, uzbriest un kļūst eļļā nešķīstoši. Hidrētās smaganas veido atsevišķu smago fāzi, kas tiek noņemta, centrifugējot. Atdalītās gumijas var žāvēt un pārdot kā neapstrādātu lecitīnu, izmantot dzīvnieku barībā vai tālāk pārstrādāt pārtikas lecitīnā.
Eļļām ar augstu ne-hidratējamo fosfolipīdu līmeni (kas nereaģē tikai uz ūdeni), tiek izmantota skābes attīrīšana. Pirms ūdens pievieno nelielu daudzumu fosforskābes vai citronskābes, pārvēršot ne-hidratējamos fosfolipīdus hidratējamās formās, kuras pēc tam var noņemt ar ūdeni un centrifugējot. Enzīmu attīrīšana, jaunāka metode, izmanto fosfolipāzes enzīmus, lai sadalītu fosfolipīdu struktūras, panākot vēl zemāku atlikušā fosfora līmeni ar mazāku eļļas zudumu. Mūsdienu nepārtrauktas atsveķu noņemšanas sistēmas var noņemt vairāk nekā 95% fosfolipīdu, nodrošinot, ka eļļa paliek dzidra pat ledusskapī.
Otrais solis: atskābināšana (neitralizācija)
Atskābināšana noņem brīvās taukskābes, kas ir galvenais sasmakušas garšas un samazināta glabāšanas laika cēlonis. Ir divas principiāli atšķirīgas pieejas: ķīmiskā rafinēšana un fiziskā rafinēšana.
Ķīmiskā rafinēšana (saukta arī par sārmu attīrīšanu vai neitralizāciju) ir tradicionālā metode. Atšķaidītu nātrija hidroksīda (kaustiskās sodas) šķīdumu sajauc ar eļļu, no kuras attīrīta viela. NaOH reaģē ar brīvajām taukskābēm, veidojot ziepes (taukskābju nātrija sāļus), kas nešķīst eļļā un atdalās kā smaga fāze, ko sauc par ziepju sastāvu. Ziepju sastāvu noņem, centrifugējot, un pēc tam eļļu mazgā ar karstu ūdeni, lai noņemtu ziepju atlikumus, un pēc tam žāvē vakuumā. Ķīmiskā rafinēšana ir efektīva jebkuram FFA līmenim un rada ļoti tīru eļļu, taču tai ir trūkumi: ziepju sastāvs kopā ar to satur 1–3% neitrālas eļļas (ekonomiski zaudējumi), un procesā rodas notekūdeņi, kas ir jāattīra.
Fiziskā rafinēšana (saukta arī par rafinēšanu ar tvaiku vai destilācijas atskābināšanu) ir modernāka pieeja, un tā ir kļuvusi par dominējošo metodi lielākajai daļai augu eļļu. Tā vietā, lai ķīmiski reaģētu ar FFA, fizikālā rafinēšana tos noņem destilējot: eļļu uzkarsē līdz 240–260 grādiem dziļā vakuumā (parasti zem 3 mbar jeb 600 Pa), un caur to tiek izvadīts dzīvais tvaiks. Brīvajām taukskābēm ir daudz zemākas viršanas temperatūras nekā triglicerīdiem, tāpēc tās iztvaiko un tvaiki aizved, pēc tam kondensējas un savāc kā blakusproduktu, ko sauc par taukskābju destilātu (ko var pārdot izmantošanai ziepju ražošanā, dzīvnieku barībā vai biodīzeļdegvielā). Fiziskā rafinēšana apvieno atskābināšanu ar dezodorēšanu vienā solī, neizmanto ķīmiskas vielas, nerada ziepju krājumus vai notekūdeņus un zaudē mazāk neitrālas eļļas. Galvenais ierobežojums ir tas, ka tas vislabāk darbojas eļļām ar zemu vai mērenu FFA saturu (zem 3–5%), un vispirms ir nepieciešama ļoti efektīva sveķu noņemšana, jo atlikušie fosfolipīdi noārdīs un padarīs eļļu tumšās augstās izmantotās temperatūrās.
Izvēle starp ķīmisko un fizikālo rafinēšanu ir atkarīga no eļļas veida, FFA līmeņa un vēlamā produkta. Palmu eļļa, palmu kodolu eļļa, kokosriekstu eļļa un vairums augstas-FFA eļļas parasti ir fiziski rafinētas. Sojas pupu eļļa, rapšu eļļa un saulespuķu eļļa var būt abos virzienos, lai gan arvien vairāk priekšroka tiek dota fiziskai rafinēšanai. Kokvilnas sēklu eļļā un dažās speciālajās eļļās joprojām var izmantot ķīmisko rafinēšanu īpašu piemaisījumu profilu dēļ.
Trešais solis: balināšana
Balināšana noņem pigmentus -, galvenokārt hlorofilu (zaļu) un karotinoīdus (dzeltenu, oranžu, sarkanu) -, kā arī ziepju atlikumus, fosfolipīdus, oksidācijas produktus un piesārņotājus. Neskatoties uz nosaukumu, tas nav ķīmisks balināšanas process; tas ir adsorbcijas process, kurā izmanto balināšanas zemi (aktivēto mālu) un dažreiz arī aktivēto ogli.
Process ir vienkāršs: attīrīto un atskābināto eļļu uzkarsē līdz 90–110 grādiem vakuumā (parasti ap 50 mbar), un tajā iemaisa 0,5–2% balinošās zemes. Aktivētajam mālam ir milzīgs virsmas laukums, un tas uz tās virsmas adsorbē pigmenta molekulas, ziepju atlikumus un citus polāros piemaisījumus. Pēc 15–30 minūšu saskarsmes laika eļļas -zemes maisījums tiek filtrēts caur spiediena lapu filtriem vai filtru presēm, noņemot izlietoto balināšanas zemi un atstājot dzidru, gaišu{10}}krāsu eļļu. Eļļām ar smagu pigmentāciju vai policiklisko aromātisko ogļūdeņražu (PAO) un citu piesārņotāju attīrīšanai var pievienot 0,1–0,5% aktivēto ogli.
Vakuums ir svarīgs, jo tas novērš eļļas oksidēšanos paaugstinātā temperatūrā. Izmantotais - skābeklis gaisā reaģētu ar karsto eļļu un izdalītu-garšas un oksidācijas produktus. Izlietotā balinātāja zeme, kas satur 20–40% ievilktās eļļas, ir blakusprodukts, ko dažreiz izmanto dzīvnieku barībā, ķieģeļu ražošanā vai apglabā poligonos, lai gan eļļas saturs rada ugunsgrēka risku, ja ar to netiek pareizi rīkoties.
Ceturtais solis: dezodorēšana
Dezodorēšana ir pēdējais galvenais rafinēšanas posms, un tas piešķir rafinētai eļļai neitrālu garšu un smaržu. Mērķis ir noņemt gaistošos savienojumus - brīvās taukskābes (fiziskā rafinēšanā), aldehīdus, ketonus, spirtus un citus smakas- un garšas-aktīvos savienojumus -, kā arī visus pesticīdu atlikumus un vieglos policikliskos aromātiskos ogļūdeņražus.
Dezodorēšana būtībā ir tvaika destilācijas process, ko veic augstā temperatūrā un dziļā vakuumā. Eļļu karsē līdz 180–220 grādiem parastajai dezodorēšanai (pēc ķīmiskās attīrīšanas) vai līdz 240–260 grādiem fiziskai attīrīšanai (kur atskābināšana un dezodorēšana notiek kopā). Spiediens tiek turēts 2–6 mbar (ļoti zems, tuvu vakuumam), un caur eļļu tiek izvadīts dzīvs tvaiks. Tvaiks izņem gaistošos savienojumus, kas pēc tam tiek kondensēti un savākti. Uzturēšanās laiks parasti ir 30–90 minūtes atkarībā no eļļas veida un vēlamā dezodorēšanas līmeņa.
Augsta temperatūra ir nepieciešama, jo gaistošajiem savienojumiem ir zems tvaika spiediens, un tiem ir nepieciešams siltums, lai iztvaikotu, taču tā ir arī procesa trauslākā daļa. Pārāk liels karstums vai pārāk ilgs uzturēšanās laiks var izraisīt eļļas - transtaukskābju termisko noārdīšanos, veidoties, krāsas maiņu un dabisko antioksidantu, piemēram, tokoferolu, zudumu. Mūsdienu dezodorētāji ir izstrādāti, lai samazinātu siltuma iedarbību, izmantojot strukturētu iepakojumu (kas palielina tvaika-eļļas kontakta efektivitāti) un īsāku uzturēšanās laiku augstākajā temperatūrā. Pēc dezodorēšanas eļļu ātri atdzesē vakuumā, un kā helātus veidojošo līdzekli bieži pievieno nelielu daudzumu citronskābes (50–200 ppm), lai saistītu metālu pēdas un uzlabotu oksidatīvo stabilitāti.
Izvēles solis: atslogošana (ziemošana)
Dažas eļļas - saulespuķu eļļa, kukurūzas eļļa, rīsu kliju eļļa un dažas vīnogu kauliņu un kokvilnas sēklu eļļas - satur vaska esterus, kas istabas temperatūrā ir cieti. Ja šie vaski tiek atstāti eļļā, tie rada duļķainību, kad eļļa ir atdzesēta (piemēram, ledusskapī), un var nogulsnēties pudeles apakšā. Eļļām, kas tiek pārdotas kā caurspīdīgas, galda -klases produkti, ir nepieciešama atvaskošanas darbība.
Devaskošana (saukta arī par ziemošanu) ir vienkāršs kristalizācijas un filtrēšanas process. Balināto vai pilnībā rafinēto eļļu lēnām atdzesē līdz 5–15 grādiem (atkarībā no eļļas veida) un tur šajā temperatūrā vairākas stundas, ļaujot vaska esteriem kristalizēties cietās daļiņās. Pēc tam eļļu filtrē caur filtra presi vai membrānfiltru, noņemot vaska kristālus un atstājot dzidru eļļu, kas paliek caurspīdīga pat ledusskapī. Filtrētais vasks ir neliels blakusprodukts, ko dažkārt izmanto rūpniecībā vai dzīvnieku barībā.
Blakusprodukti un raža
Rafinēšana nav tikai piemaisījumu noņemšana -, tā arī rada vērtīgus blakusproduktus, kas veicina procesa ekonomiju. Atdalot sveķus, atdalītās gumijas var pārstrādāt lecitīnā, plaši izmantotā pārtikas emulgatorā, vai pārdot dzīvnieku barībai. No ķīmiskās rafinēšanas ziepju krājumus var paskābināt, lai atgūtu brīvās taukskābes, ko izmanto ziepēs, biodīzeļdegvielā vai dzīvnieku barībā. No fizikālās rafinēšanas taukskābju destilāts ir pārdodams produkts, ko izmanto līdzīgos lietojumos. Balināšanas rezultātā izlietotajai zemei ir ierobežota vērtība, taču dažreiz to var apstrādāt, lai atgūtu aiznesto eļļu.
Kopējā rafinēšanas raža - jēlnaftas procentuālā daļa, kas tiek iegūta kā rafinēta pārtikas eļļa -, parasti ir no 92% līdz 97%, atkarībā no jēlnaftas kvalitātes (FFA saturs, fosfora līmenis, piemaisījumu slodze) un rafinēšanas metodes. Augstas-kvalitatīvas jēlnaftas ar zemu FFA saturu un labu attīrīšanu var iegūt vairāk nekā 97%; sliktas-kvalitātes jēlnaftas ar augstu FFA un augstu piemaisījumu līmeni var iegūt tikai 90%. Rafinēšanas rūpnīcai, kas apstrādā tūkstošiem tonnu mēnesī, pat 1% atšķirība ražībā rada ievērojamus ieņēmumus, tāpēc procesa optimizācija un kontrole tiek uztverta ļoti nopietni.
secinājums
Pārtikas eļļas rafinēšana rūpīgi kontrolētu fizikālo un ķīmisko procesu secībā pārveido neapstrādātu, tumšu, spēcīgi aromatizētu eļļu par skaidru, neitrālu, stabilu produktu, ko patērētāji sagaida. Attīrīšana no sveķiem noņem fosfolipīdus, izmantojot ūdeni, skābi vai fermentus. Atskābināšana noņem brīvās taukskābes vai nu ķīmiskā reakcijā ar kaustisko nātriju (ķīmiskā attīrīšana, iegūstot ziepju sastāvu), vai ar augstas -temperatūras vakuuma tvaika destilāciju (fiziskā attīrīšana, iegūstot taukskābju destilātu). Balināšana izmanto aktivēto mālu un oglekli, lai adsorbētu pigmentus un atlikušos piemaisījumus. Dezodorācijā tiek izmantots augstas -temperatūras tvaiks dziļā vakuumā, lai atdalītu gaistošos garšas un smakas savienojumus, iegūstot galīgo neitrālas-garšas eļļu. Izvēles atvaskošana noņem vaska esterus eļļām, kurām jāpaliek dzidrām zemā temperatūrā.
Nozarē ir tendence uz fizisku rafinēšanu - mazāk ķimikāliju, mazāk atkritumu, augstāku ražu un kombinētu atskābināšanu-dezodorēšanu vienā solī -, taču ķīmiskā rafinēšana joprojām ir piemērota noteiktām eļļām un augstam -FFA jēlnaftam. Tas, kas nemainās, ir pamatprincips: noņemiet piemaisījumus, kas padara eļļu nestabilu, ne{5}}aromatizētu vai nedrošu, vienlaikus saglabājot neitrālos triglicerīdus, kas padara eļļu par vērtīgu pārtikas sastāvdaļu.
