О технологиях переработки масличных семян, роли сырья, алгоритмах производственного процесса, целях и задачах рафинации масел рассказал sfera.fm Пётр Пугачев, к. т. н., технический консультант по производству и переработке семян масличных культур ООО «Трейдстройцентр» и спикер конференций «Масложировая индустрия. Масла и жиры» 2020 и 2021, организованных ИД «Сфера».
— С чего начинается переработка масличных семян?
— Начать наш разговор хочется с приятного — в этом году по предварительным данным валовые сборы масличных семян будут опять достаточно высокими, особенно по семенам подсолнечника, сои и масличного льна.
Традиционная технология переработки масличных семян и производства растительных масел начинается с подготовки семян к отжиму, которая заключается в послеуборочной обработке семян. В общем виде послеуборочная обработка заключается в снижении засорённости семян, путём их очистки от сорных примесей на сепараторах до уровня порядка 3%, и доведении семян до требуемых значений влажности (в диапазоне 6…9%, в зависимости от масличной культуры), за счёт их сушки в специализированных сушилках. Высушенные семена отправляют на хранение (напольное или силосное) с целью дальнейшей их переработки.
Хранение семян предусматривает не только создание запаса семенного материала для последующей переработки, при хранении семян главным образом происходит осуществление послеуборочного биологического дозревания семян, в процессе которого идет накопление белков и продолжается синтез жиров.
Послеуборочное дозревание семян оказывает также большое влияние на извлечения масла из семян в оптимальном режиме, поскольку при дозревании улучшаются технологические свойства семян, позволяющие повысить выход и качество масла. Например, в масле, полученном из семян рапса и льна, не прошедших послеуборочного дозревания, повышается содержание хлорофилла и других структурных липидов, в результате чего после отжима такое масло имеет зеленоватый цвет (или оттенок).
Особенностью ряда масличных семян, таких как подсолнечник, рапс, соя и др. является их специфическое строение — семена содержат ядро, в котором находится масло (жир) и сырой протеин, покрыто лузгой или семенной оболочкой, содержащей преимущественно клетчатку. При промышленном производстве растительного масла из семян подсолнечника, их перед переработкой обычно подвергают обрушиванию с отделением (выделением) ядра и удалением семенной оболочки (лузги) на рушально-веечном оборудовании (РВО).
При механическом отжиме масла прессованием в зависимости от вида материала и используемой технологии, семена направляются либо на РВО (рушанка), затем на вальцы (мятка), а потом в чанные жаровни (мезга) для влаготепловой обработки с частичной денатурацией белков, либо сразу направляется на шнековые прессы или форпрессы. Экстракционная переработка семян также включает подготовку семян к извлечению масла растворителем.
— Какова роль обрушивания семян в производстве растительного масла?
— Обрушивание семян (холодное или горячее) играет очень важную роль в процессе переработки семян и производстве растительного масла. Обрушивание может осуществляться по технологии одно-двукратного обрушивания с сепарацией лузги или по технологии двукратного обрушивания с сепарацией и с контролем лузги. Для обрушивания семян в зависимости от физико-механических свойств лузги или оболочки применяются бичевые или центробежные рушки.
При обрушивании семян происходит дробление ядра, что положительно сказывается на работе и особенно на производительности шнекового пресса. А поскольку отжимаются практически в большей части чистые ядра, на выходе получается масло высокого качества с низким кислотным и перекисным числом и с уникальным вкусом и запахом. В подсолнечном сырье при уменьшении количества лузги, в масло меньше переходит сопутствующих веществ, таких как воск, воскоподобные вещества, свободные жирные кислоты и др., что улучшает товарные и потребительские свойства масла.
фото: Freepik
За счёт отделения и удаления лузги в процессе прессования отжимаемое масло не адсорбируется в лузгу и, соответственно, с лузгой в жмых, что в конечном счёте приводит к увеличению выхода масла и снижению остаточной масличности в жмыхе.
В жмыхе (шроте), полученном после обрушивания лузги и последующем отжиме (извлечении) масла, обеспечивается более высокий уровень содержания сырого протеина. Приведу два конкретных примера. В технологии переработки сои обрушивание оболочки и дробление соевых бобов повышает эффективность и производительность работы экструдера и обеспечивает получение не только высококачественного масла и жмыха, но и расширяет область дальнейшей переработки соевого жмыха, при его глубокой переработке с получением текстурированных растительных протеинов.
Кроме того, дробление соевых бобов происходящее при обрушивании, позволило исключить из технологии такую технологическую операцию и машину, как дробление и дробилку.
За счёт частичного обрушивания семенной оболочки семян рапса и разделения рушанки на две фракции — высокопротеиновую и низкопротеиновую, в процессе дальнейшей их раздельной поэтапной переработки, можно получить не только высококачественное рапсовое масло, но и новые кормовые компоненты — жмыхи с разным уровнем содержания сырого протеина, жира и клетчатки.
Для обеспечения содержания клетчатки в подсолнечном жмыхе не выше 20% необходимо удалить и отсепарировать порядка 55-65% лузги по отношению к её исходному содержанию. Причём, более всего обрушивание лузги важно на подсолнечнике, поскольку жмых подсолнечника без обрушивания практически невозможно использовать на корм птице и свиньям, при этом необрушенный подсолнечный жмых также хуже переваривается КРС.
Правда у операции обрушивания лузги есть побочный отрицательный момент. Например, после обрушивания семян подсолнечника, особенно на высокопроизводительных рушках, остаются достаточно большие объёмы отсепарированной лузги, которые в силу низкой насыпной плотности занимают большие площади производственных помещений.
Так, для уменьшения объёма отсепарированной лузги, зачастую используют её пеллетирование, но для этого нужны энергоёмкий пресс гранулятор с паровым генератором. С утилизацией лузги возникает ряд проблем. Для сжигания лузги требуются специализированные котлы со сложной системой сжигания и дожига лузги. Немало возникает также вопросов с утилизацией или использованием образовавшейся золы в качестве компонента удобрений.
Суммируя всё вышесказанное, все перечисленные факторы указывают на необходимость добиваться максимального допустимого отделения лузги (оболочки) от ядра при переработке семян масличных культур. При этом, обрушивание и удаление лузги (оболочки) из семян обеспечивает повышение выхода качественного масла, увеличение производительности прессового оборудования и срока его эксплуатации.
— Когда нужна рафинация масла и что она в себя включает?
Применение рафинации определяется качеством исходного растительного масла и назначением рафинированного продукта. В целом можно сказать, что рафинация масла объединяет процессы, основное назначение которых — выведение (удаление) из растительных масел сопутствующих веществ (в основном фосфолипидов, восков, свободных жирных кислот и других соединений липидной природы), красящих веществ и некоторых механических примесей.
В большинстве случаев, для пищевой промышленности необходимы рафинированные растительные масла для непосредственного употребления их в пищу. Рафинированные растительные масла также используют в производстве маргариновой продукции, и для промышленной переработки (гидрогенизация, производство мыла, глицерина, жирных кислот, олиф и т. д.).
Очистка сырья рафинацией начинается после завершения технологических этапов предварительной обработки, прессования или фопрессования и экстракции. На рафинацию поступают как пpeссовые, так и эстракционные масла. При прессовании и экстракции получаемые масла значительно различаются по количеству и качеству веществ, переходящих в масло при его извлечении. Приемы, применяемые для рафинации этих двух видов масел, различаются между собой. Процессу рафинации сопутствует снижение содержания в масле полезных веществ.
Одна из задач рафинации масла — это увеличение срока его безопасного хранения. Для рафинации растительных масел могут использоваться как физическая, так и химическая рафинация. Химическая рафинация обычно состоит из следующих четырех (или пяти, если в составе сырья присутствует воск) стадий: гидратации, нейтрализации, отбеливания, удаления восков/вымораживание и дезодорации.
Физическая рафинация включает следующие этапы — дегумминг, отбеливание, удаление восков из подсолнечного масла и деацидификация. Преимуществом физической рафинация масла является низкий расход химических веществ, невысокие потери масла, при этом в процессе физической рафинации не возникает соапсток.
Следует отметить, что некоторые растительные масла, полученные прессовым способом, могут использоваться на пищевые цели без применения рафинации. Так, например, при переработке семян подсолнечника прессовым способом, согласно ГОСТ 1129-2013, нерафинированное подсолнечное масло может использоваться для непосредственного употребления в пищу и для производства пищевых продуктов для промышленной переработки.
Рафинация растительного масла может проводиться как по полному циклу, так и частично. Так, для снижения содержания фосфолипидов в масле применяется водно-щелочная гидратация. Для удаления из подсолнечного масла восков используется винтеризация, а для изменения цвета и прозрачности масла — отбелка глинами. Можно отметить, что в последние годы в торговых сетях в продаже вырос ассортимент нерафинированного растительное масло холодного отжима — подсолнечного, рапсового, горчичного, рыжикового, льняного, конопляного, тыквенного и других.
— Влияет ли на производственный процесс смена качества сырья от урожая к урожаю?
— У семян масличных культур, да и не только у них, в зависимости от погодных условий года произрастания, в процессе вегетации растений могут существенно изменяться их качественные параметры. Для масличных семян основными параметрами являются содержание в них масла и белка.
При жаркой погоде в процессе созревания семена получаются щуплыми, снижается в них содержание масла и даже может изменяться их жирно-кислотный состав. При холодном или дождливом периоде созревания семена имеют пониженное содержание в них масла при более высоком содержании белка. Во время дождливого периоде уборки семян существенно возрастает их уборочная влажность, засорённость и повышается кислотное число масла семян.
Следует отметить, что влияние на качественные характеристики семян оказывают не только погодные условия года произрастания, но также свойства почвы (плодородие поля) и агротехника возделывания растений.
фото: Freepik
Сушка масличных семян требует повышенной осторожности и строгого соблюдения рекомендованных температурно-влажностных режимов сушки. Нарушение их или отклонение от необходимых параметров сушки может испортить сырьё — пересушить или не досушить семена, снизить количество содержащегося в них масла, а также ухудшить качественные характеристики готового продукта переработки семян — масла и жмыха.
Таким образом, ухудшение качественных параметров семян в конечном итоге скажутся на работе оборудования, в первую очередь на его производительности и проценте выхода масла, а также на качестве готовой продукции — товарных свойствах масла, его кислотности и содержании протеина в жмыхе.
— Какова ценность жмыхов?
— В настоящее время акцент в переработке масличных прессованием смещается не только на качество масла, но и на качество получаемого жмыха, как источника сырья для производства комбикормов, а также в качестве одного из компонента в пищевой промышленности. Цель переработки масличных семян на кормовые цели — обеспечить максимально возможную усвояемость жмыха с/х животными.
Во многих публикациях пишут, что при переработке семян масличных культур прессованием на выходе получается растительное масло, а жмых является продуктом отхода производства или побочным продуктом переработки масличных. По моему мнению, данные определения не совсем верные и не отражают реалии, поскольку всё зависит от поставленной или решаемой задачи при переработке масличных семян.
Если это строится маслозавод, то первичным конечно будет производство растительного масла, а вторичным или сопутствующим продуктом будет жмых. Если же предприятие ставит задачу построить «жмыхозавод» для переработки семян с целью производства жмыха на кормовые или пищевые цели, или же для производства текстуратов и концентратов, тогда в приоритете будет получение качественного высокопротеинового жмыха, а на втором плане или вторичным продуктом будет растительное масло.
В таком жмыхе должны быть максимально сохранены все полезные витамины и питательные свойства исходного сырья, что будет обеспечивать максимальную конверсию кормов в готовую продукцию.
Кроме того, при строительстве «жмыхозавода» важно понимать — для откорма каких животных или птицы будет использоваться жмых. Тогда на основании этого можно будет определиться — какие именно растительные белки представляют наибольший интерес — растворимые (расщепляемые), либо транзитные протеины.
Следует отметить, что жмых после прессования, в отличие от экстрагированного шрота, имеет более высокий уровень энергии, так как он содержит 6–8% масла. Причем, это достаточно оптимальный уровень масличности для производства комбикормов и не потребуется дополнительно покупать и добавлять растительное масло в комбикормовую смесь, как при использовании шрота в комбикормах. Масло в таком жмыхе находится в связанном (нативном) состоянии, что расширяет возможности применения жмыха. Такой жмых может также рассматриваться не только как замена шроту, но и как совершенно самостоятельный конкурентоспособный кормовой продукт.
Продолжение беседы, посвященное непосредственно оборудованию, можно будет прочитать на сайте Сферы на следующей неделе.
Интервью провела Полина Асланова, sfera.fm
Оборудование и технологию переработки масличных обсудят на параллельной сессии VIII Международной конференции «Масложировая индустрия. Масла и жиры». Мероприятие состоится 18–19 октября 2023 года в Санкт-Петербурге. Организатор мероприятия — издательский дом «Сфера».
