Прогрессивные методы экстракции нетрадиционных масличных семян

АННОТАЦИЯ

Обзор посвящен анализу методов получения масел из нетрадиционного масличного сырья. Разработана технология получения масел методом холодного прессования с последующей экстракцией этиловым спиртом, что позволяет максимально сохранить их биологические и технологические свойства.

ABSTRACT

The review is devoted to the analysis of methods for producing oils from non-traditional oilseeds. A technology for producing oils by cold pressing with subsequent extraction with ethyl alcohol has been developed, which allows to preserve their biological and technological properties to the maximum.

Ключевые слова: нетрадиционное масличное сырьё, метод холодного отжима, экстракция, растворитель, этиловый спирт.

Keywords: unconventional oilseeds, cold pressed method, extraction, solvent, ethyl alcohol

Введение: В настоящее время перерабатываемые в республике масличные семена можно разделить на две группы: основные (традиционные) и нетрадиционные масличные культуры. Основным масличным сырьём в Узбекистане являются семена хлопчатника, на некоторых заводах перерабатываются семена подсолнечника, сои, софлора и др. К нетрадиционным семенам относится семена арбуза, дыни, тыквы, фруктовые косточки (абрикос, персик, миндаль), орехи и т.д.

На сегодняшний день в республике действует 23 крупных и более 200 маломощных маслодобывающих заводов. На действующих маслоэкстракционных предприятиях в основном перерабатываются семена хлопчатника, подсолнечника, сои и сафлора. Существующая технология и технологическое оборудование также ориентированы на переработку такого сырья. Семена нетрадиционных масличных культур имеют различное морфологическое и анатомическое строение, поэтому разработка технологии их переработки требует индивидуального подхода.

Переработка нетрадиционных масличных культур и получение максимального количества качественных масел и жмыха остается на сегодняшний день актуальной задачей.

Обзор работ, посвященных способам получения растительных масел показал, что для максимального извлечения масел, содержащихся в семенах необходимо использовать метод прессования-экстракции. Целью нашей работы является разработка технологии получения  масел из нетрадиционного масличного сырья.

Результаты и обсуждение. Известно, что при прессовании можно получить наиболее ценное масло, однако количество масла остающееся в жмыхе составляет от 65 до 68 % [1, с.285-288]. Методом холодного прессования из семян извлекается только треть соджержащегося в них масла. Поэтому холодному прессованию подвергают в основном высокомасличные культуры, такие как семена подсолнечника, семена рапса,  семена льна и так далее, чтобы производство растительных масел было экономичным. Экстракционный способ получения растительных масел позволяет получать максимальное количество масла, содержащееся в семенах. Однако применяемые в экстракционном производстве растворители имеют ряд недостатков.

На свойства масла и его способность сохранять свои ценные качества влияет множество факторов, одним из основных является метод его получения.

Для получения максимального количества биологически ценного масла из нетрадиционных масличных культур необходимо использовать холодный метод прессования с последующей экстракцией. Масло холодного отжима сохраняет свои полезные свойства по сравнению с маслами, полученными обычным способом, так как в процессе его производства не применяются высокие температуры. При использовании обычного прессового способа сырье подвергается воздействию высоких температур, достигающих иногда 105-110°C, а это изменяет его химическую структуру, отрицательно влияет на качественные показатели получаемого масла.

При холодном способе прессования белок в жмыхах сохраняет свои первоначальные свойства из-за отсутствия влияния высоких температур. Качество жмыха не изменяется даже после пресса. Таким образом, жмых также имеет высокую пищевую ценность.

Метод холодного прессования (без влаготепловой обработки) позволит сохранить биологически активные вещества, которые содержатся в семенах нетрадиционных масличных культур, а также получить масла, содержащие необходимые для современного человека незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, каротиноиды, фосфатиды и т.д.

Для разработки технологии переработки семян нетрадиционных масличных культур семена кунжута очищались от примесей и подвергались прессованию без тепловой обработки на шнековом (прессе марка).  Полученное масло подвергалось фильтрации.

Качественные показатели масла: кислотное число, цветность.

Технологическая схема получения масел методом холодного отжима представлена на рис.1.

Рисунок 1. Технологическая схема получения масел методом холодного отжима

Преимущества данного способа состоит в следующем:

- масло, полученное методом холодного отжима, сохраняет все свои природные целебные свойства, не требует дополнительной обработки в виде рафинации, после фильтрации может быть использовано непосредственно по назначению;

- выходящее из пресса масло нагревается до температуры 40-50⁰С, это позволяет сохранить все питательные вещества.

Недостатки данного способа:

- для получения масел данным способом семена должны быть высокого качества;

- количество получаемого прессового масло составило 27-30 % от его общего количества. 

Таким образом, в жмыхе остается большое количество ценного масла. Поэтому для полного извлечения масел из нетрадиционного масличного сырья считаем необходимым использовать и метод экстракции.

Получение масел из нетрадиционного масличного сырья, обладающих не только пищевыми, но и фармакологическими, целебными свойствами, требует использования новых, нетрадиционных растворителей.

В практике экстракции растительных масел используются в основном алифатические углеводороды (к примеру, экстракционные бензины). Ряд исследователей в своих работах использовали такие полярные растворители как ацетон, этанол, сжиженные газы (пропан, бутан и т. п.). [2, с.13-23 3, с.148-150. 4, с.35]. Применение этих растворителей позволяет облегчить процесс выделения их из раствора растительных масел (мисцелл), которые получаются довольно хорошего качества.

При разработке технологии получения масел из нетрадиционного масличного сырья для того чтобы это масло сохранило свои ценные свойства в качестве растворителя использовался этиловый спирт. Преимущество использования спирта заключается в том, что в горячем состоянии он растворяет масло, при охлаждении происходит расслоение, масло отделяется от растворителя. Таким способом масло можно отделить в сравнительно чистом виде. Растворимость масла в спирте повышается при повышении давления с доведением температуры экстракции до 120°С [5, с. 905. 6, c 36].

Технологический процесс осуществляли следующим образом. Жмых, полученный холодным прессованием семян кунжута, измельчали на вальцовке, получая частицы в виде лепестка толщиной 0,25-0,30 мм. Полученный лепесток высушивали до влажности 2,8-3,0 % и подавали в экстрактор.  Для экстракции использовали 97%-ный этиловый спирт.

Процесс экстракции осуществлялся при  температуре 100-105⁰С. Полученную мисцеллу охлаждали до температуры 17-22⁰С. при этом смесь разделилась и образовалось два слоя, т.е. масло отделилось от спирта. Таким образом, спиртовая мисцелла не подвергалась тепловой дистиляции и масло сохранило свои целебные свойства.

Согласно полученным данным сопутствующие вещества (пигменты, фосфатиды и др.) при охлаждении спиртовой мисцеллы переходят в спиртовый слой.  Отстоявшийся спирт можно использовать для повторной экстракции. При понижении концентрации оборотного спирта ниже 95% необходима его ректификация.

Таким образом, семена кунджута подвергались холодному прессованию, полученный жмых экстрагировали этиловым спиртом. Полученное экстракционное масло имеет следующие показатели: кислотное число 0,15-0,20 мг КОН, вязкость при 20⁰С 50,78-51,8 спз; температура застывания -5 ⁰С.

Согласно проведенным исследованиям для получения качественных масел из нетрадиционного масличного сырья методом экстракции, как для пищевой, так и для фармацевтической промышленности наиболее перспективным является применение этилового спирта.

Выводы. Таким образом, в работе дан краткий обзор методам получения растительных масел из традиционного масличного сырья. Для сохранения биологических свойств получаемых масел и его максимального извлечения целесообразно применять метод холодного прессования с последующей экстракцией. Согласно проведенному анализу наиболее перспективным является применение этилового спирта для получения качественных масел, как для пищевой, так и для фармацевтической промышленности.

Список литературы:

1. Копейковский В.М. Технология производства растительного масла Издательский дом "Легкая и кулинарная индустрия", -1982. -416 с.
2. Халимова У.Х. Технология производства растительного масла Учительский издательский дом -1982. -248 с.
3. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. -М.: Москва «Колос» 2003. -360 с.
4. Матюксов Д.В. Илия природой растворителя на процесс экстракции насекомых подсолнечника // Матер. Межд. Науч- прак.конф./Д.В.Матюксов // Сборник научных трудов СВорлд «Современные направления теоретических и прикладных исследований» .- 2013.-Т.2013. -18-24 с.
5. Кошевой Е.П. Процесс извлечения кулинарной среды // В.А. Панфилов Теоретические основы технологии варки. Кн. 2.М.: Колос, 2009. -894-913 c.
6. Георгиеш Е.В. Интенсификация процесса теплопроводности при извлечении биологически активных веществ из растительного сырья в условиях микроволнового воздействия: дис.канд.техн.науки: 05.14.06 / Георгиеш Екатерина Викторовна.-О., 2015.-185 с.