Переработка пищевого масла

Рафинация пищевого масла — это комплекс процессов или обработок, необходимых для превращения растительного сырого масла в пищевое масло .

Сырое растительное масло, полученное из семян путем прессования , экстракции растворителем , содержит свободные жирные кислоты и другие компоненты, такие как фосфолипиды , воски , пероксиды , альдегиды и кетоны , которые способствуют нежелательному вкусу, запаху и внешнему виду; ^{[ 1 ]} по этим причинам все масло необходимо рафинировать. ^{[ 2 ]}

Шаги

Дегумирование

Растительное масло содержит лецитины , фосфолипиды и металлы , которые из-за внешнего вида обычно называют слизистыми камедьми или просто камедью . Процесс удаления камедей называется дегуммированием. Эти камеди являются натуральными эмульгаторами , которые могут вызывать увеличение вязкости , что является важным параметром конечного продукта. ^{[ 1 ]} Из-за этой физической проблемы важно выполнить этот первый этап, поскольку высокая вязкость может создать трудности на последующих этапах фильтрации. ^{[ 2 ]}

В зависимости от сырого масла эти вещества встречаются в большей или меньшей степени, поэтому дегумирование не является обязательным этапом: оно во многом зависит от ценности лецитинов источника и концентрации камедей в сыром масле. Например, этот этап чаще встречается в соевом и рапсовом маслах , которые содержат гораздо больше смол, чем в подсолнечном масле . ^{[ 3 ]} По этой причине разрабатываются различные процессы рафинирования.

Сухое дегумирование

Этот процесс обычно используется при низком содержании фосфолипидов , например, в кокосовом и пальмовом масле . Сырое масло смешивают с раствором лимонной кислоты для координации металлов и фосфолипидов. Обычно смесь направляют непосредственно на процедуру отбеливания. ^{[ 3 ]}

Мягкое дегумирование

В этом процессе сырое масло обрабатывается водным раствором агента хелатирующего . Как и в предыдущей обработке, раствор координирует металлы и фосфолипиды, однако используемый хелатирующий агент, такой как ЭДТА , способен удалить более 90% содержания фосфора в матрице, такой как рапсовое масло. ^{[ 3 ]}

Полный процесс дегуммирования

Также сокращенно TOD. Это традиционный процесс, при котором сырое масло обрабатывается кислой водой, а затем обрабатывается основанием либо на этом этапе, либо во время нейтрализации. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Мембранное рагуммирование

В этом процессе используется способность камедей образовывать мицеллы , которые затем разделяются с помощью процесса, аналогичного ультрафильтрации . Используя этот принцип, можно отделить не только камеди, но и другие примеси, такие как жирные кислоты, чтобы ограничить дальнейшие процессы масла и сократить отходы и энергию для его очистки. Однако для образования мицелл требуется использование гексана , а в процессах, в которых его можно избежать, поток мал, поэтому в промышленных масштабах это неосуществимо. ^{[ 3 ]}

Ферментативное рафинирование

В этом процессе ферменты , способные гидролизовать к сырому маслу добавляются фосфолипиды. С помощью этого метода можно избежать использования высоких температур и кислотных агентов. Однако стоимость ферментов и необходимость различных методов разделения представляют собой большие недостатки этого процесса. ^{[ 2 ]}^{[ 1 ]}

Нейтрализация

Нейтрализация заключается в удалении свободных жирных кислот , образующихся в результате частичного естественного гидролиза триглицеридов. В случае коротких жирных кислот это делается путем отгонки паром , например, в пальмовом или кокосовом масле . ^{[ 4 ]} В противном случае pH повышается путем добавления разбавленного раствора гидроксида натрия или извести . Жирные кислоты превращаются в мыла , которые отделяются от основной водной фазы и подвергаются второй обработке горячей водой при температуре 65-90°С. ^{[ 3 ]}^{[ 1 ]} Побочный продукт этого этапа называется соапсток .

Альтернативные процессы

Чтобы свести к минимуму соапсток, потребление энергии и основу , используемую в процессе, были проведены различные эксперименты в попытке улучшить процесс. Например, было продемонстрировано, что можно отделить некоторые свободные жирные кислоты путем рафинирования мембран.

Другая технология оценивала этерификацию свободных жирных кислот глицерином , с целью регенерации растительного масла как с помощью металлического катализа так и с использованием микроорганизмов . Однако все эти попытки оказались менее удобными, чем первоначальный процесс нейтрализации. ^{[ 3 ]}

Подготовка к зиме или депарафинизация

Зимняя обработка или депарафинизация — это процесс, при котором масло отделяется от восков , токоферолов и остаточных фосфолипидов , которые могут вызвать проблемы с мутностью масла, если они остаются в конечном продукте. В стандартном процессе масло комнатной температуры осторожно перемешивают, пока оно медленно остывает, чтобы кристаллизовать все с высокой температурой плавления вещества . Затем твердые вещества отделяют декантацией , фильтрацией , центрифугированием или другими методами разделения твердых веществ и жидкостей. ^{[ 5 ]}

Поскольку кристаллизация представляет собой сложный процесс, а природные масла имеют разный состав и ботанические источники, были разработаны разные варианты, в которых разные температуры, время пребывания используются присутствие или введение поверхностно-активных веществ , фосфолипидов или органических растворителей . и для оптимизации разделения используются ^{[ 5 ]}^{[ 3 ]}

Отбеливание и фильтрация

Сырое масло содержит различные пигменты, такие как хлорофиллы , каротиноиды , ксантофилл и т. д., которые могут вызвать проблемы при последующей обработке или окрашивать конечный продукт во время хранения. Этот процесс направлен на их удаление с помощью отбеливающей земли , которая представляет собой класс кислой глины, способной поглощать пигменты масла, а также металлы. Этот процесс можно выполнить после или до подготовки к зиме.

Масло смешивают с этой землей в массовом соотношении 0,2-2%, затем применяют вакуум и суспензию нагревают при температуре 70-140°С, чтобы улучшить разложение жирных кислот пероксидов и абсорбцию пигмента. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} После этого масло пропускают через фильтр-пресс . ^{[ 6 ]} Также можно обрабатывать масло кремнеземом для улучшения очистки и удаления металлов. ^{[ 4 ]}

Дезодорация

На заключительных этапах процесса рафинации масло подвергается паровой очистке при высокой температуре, чтобы удалить все оставшиеся в нем нежелательные запахи и привкусы. На этом этапе удаляются остатки жирных кислот , стеринов и других неомыляемых веществ. Обычно используется пар с температурой 270 °C, но можно применять и более низкую температуру, если масло имеет слабый запах и применяется вакуум. Альтернативные процессы в настоящее время не рассматриваются. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Полировка

На последнем этапе перед консервацией проводится еще одна фильтрация, аналогичная той, что применяется к вину . Это делается для удаления остатков примесей из масла и улучшения его внешнего вида. ^{[ 7 ]}

Валоризация отходов

прогресс в органической химии , ферментативном , металлоорганическом и органокатализе За последнее десятилетие позволил не только улучшить процесс, но и восстановить часть отходов, чтобы реализовать процесс экономики замкнутого цикла и разработать новые химические реакции для биоперерабатывающий завод .

Десны

Камедь, полученную в процессе дегуммирования, обычно очищают и используют в качестве эмульгаторов . ^{[ 4 ]} Если лецитины не представляют ценности, их можно утилизировать в процессе биопереваривания .

В недавней работе было продемонстрировано, что можно изолировать и охарактеризовать различные фосфолипиды, присутствующие в отходах жевательной резинки, из смеси они смогли получить либо фосфатидную кислоту с помощью ферментативного катализа , либо ферментировать другой интересный эфир фосфатидной кислоты. ^{[ 8 ]}

Соапсток

Соапсток получается на этапе нейтрализации и содержит щелочную воду, натриевые соли жирных кислот , остаточные три- , ди- и моноглицериды и другие второстепенные компоненты. Это составляет 6% объема от исходной массы. Обычно его нейтрализуют, разделяют для получения олеинов и отправляют на биопереработку для восстановления энергии. ^{[ 1 ]}

Недавно олеиновая кислота , выделенная из соапстока высокоолеинового подсолнечного масла путем ферментативной обработки, была подвергнута химиоферментативному окислительному расщеплению с целью получения пеларгоновой кислоты и азелаиновой кислоты . ^{[ 9 ]}

В другом применении удалось восстановить олеиновую кислоту , линолевую кислоту и линоленовую кислоту и ферментировать их с использованием безопасного для употребления в пищу пробиотика Lacticaseibacillus rhamnosus до (R)-10-гидроксистеариновой кислоты, (S)-(12Z)-10- гидроксиоктадеценовая кислота и (S)-(12Z,15Z)-10-гидроксиоктадекадиеновая кислота кислота соответственно; эти соединения можно использовать в качестве промежуточного соединения для придания аромата . ^{[ 10 ]}

Исчерпанные сорбенты

Отработанные отбеливающие земли являются отходами процесса отбеливания. Они состоят из земли и остатков нефти, которые составляют 30-40% веса отходов. Их считают опасными, поскольку они могут самопроизвольно загореться. Из-за этого риска, как правило, эти отходы необходимо правильно обработать перед их вывозом на свалку. Однако это представляет собой экологическую проблему. Поэтому предпринимаются попытки как регенерировать землю ^{[ 6 ]} использовать оставшуюся нефть для синтеза биодизеля . и повторно ^{[ 11 ]}

Масляный жмых для зимовки

Твердые отходы, образующиеся в результате подготовки к зиме, часто называют жмыхом, приготовленным к зиме , или просто фильтровальным кеком . Он состоит на 50-60% из масла, а остальная часть – из твердых восков . в подсолнечном масле состав восков варьируется от C36 до C60. Например, ^{[ 5 ]} Оставшийся жмых обычно утилизируют. Однако недавно было показано, что воски можно подвергать твердофазной ферментации с использованием Starmerella Bombicola в сочетании с источниками сахара, такими как свекольная патока , и использовать ее для производства поверхностно-активных веществ . ^{[ 12 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Беатрис Казали; Элизабетта Бренна; Фабио Пармеджани; Давиде Тессаро; Франческа Тентори (3 февраля 2021 г.), Ферментативные методы обработки и повышения ценности мыльного сырья в процессах переработки растительного масла , doi : 10.3390/SUSCHEM2010006 , Wikidata Q112790819
^ Jump up to: ^а ^б ^с Вим Де Грейт (4 июня 2013 г.), Переработка пищевого масла: современные и будущие технологии , стр. 127–151, doi : 10.1002/9781118535202.CH5 , Wikidata Q112793141
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Сук Чин Чу; Кар Лин Ньям (2020). «Рафинирование пищевых масел». книга : 213–241. дои : 10.1016/B978-0-12-817105-9.00006-9 . Викиданные Q112812698 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Д. Гордон Доррелл; Брэди А. Вик (1 января 1997 г.), Свойства и переработка масличного подсолнечника , стр. 709–745, doi : 10.2134/AGRONMONOGR35.C15 , Wikidata Q112795888
^ Jump up to: ^а ^б ^с Майра К. Чалапу; , Эрика Р. Баумлер; Амалия А. Карелли (28 апреля 2016 г.). «Характеристика восков и остаточного масла, извлеченных из отходов консервации подсолнечного масла». Европейский журнал липидной науки и технологий . 119 : 1500608. дои : 10.1002/EJLT.201500608 . ISSN 1438-7697 . Викиданные Q112795430 .
^ Jump up to: ^а ^б Питер Дж. А. Мэйс; Альберт Дж. Дейкстра (1992), Процесс регенерации отработанной отбеливающей глины , Викиданные Q112840070
^ Кеннет С. Уотсон; Курт Х. Мейерхефер (1976). «Использование или утилизация побочных продуктов и отработанных материалов промышленности по переработке растительного масла в США». Журнал Американского общества нефтехимиков . 53 : 437–442. дои : 10.1007/BF02605740 . ISSN 0003-021X . Викиданные Q112841265 .
^ Кьяра Аллегретти; Андреа Боно; Паола Д'Арриго; и др. (21 июля 2020 г.). «Валоризация отходов кислотного рафинирования кукурузного масла для получения фосфолипидов с помощью процесса, опосредованного фосфолипазой D» . МДПИ . 10 :809 дои : 10.3390/CATAL10070809 . Викиданные Q112818902 .
^ Беатрис Казали; Элизабетта Бренна; Фабио Пармеджани; Франческа Тентори; Давиде Тессаро (4 февраля 2022 г.). «Многостадийный химико-ферментативный синтез азелаиновой и пеларгоновой кислот из соапстока высокоолеинового подсолнечного масла». Зеленая химия . 24 : 2082. дои : 10.1039/D1GC03553C . ISSN 1463-9262 . Викиданные Q112820081 .
^ Стефано Серра; Давиде Де Симейс (9 марта 2018 г.). «Использование Lactobacillus rhamnosus (ATCC 53103) в качестве цельноклеточного биокатализатора для регио- и стереоселективной гидратации олеиновой, линолевой и линоленовой кислот» . МДПИ . 8 : 109. дои : 10.3390/CATAL8030109 . Викиданные Q112819981 .
^ К. Суппалакпанья; С.Б. Ратанавилай; К. Тонгурай (6 января 2010 г.). «Производство этилового эфира из этерифицированного сырого пальмового масла с помощью микроволновой печи с сухой промывкой отбеливающей землей». Прикладная энергетика . 87 (7): 2356–2359. doi : 10.1016/J.APENERGY.2009.12.006 . ISSN 0306-2619 . Викиданные Q112841041 .
^ Педро Хименес-Пеньальвер; Тереза Хеа; Антони Санчес; Ксавье Фонт (24 августа 2016 г.). «Производство софоролипидов из жмыха, приготовленного на зиму, методом твердофазной ферментации: оптимизация, мониторинг и эффект смешивания». Журнал биохимической инженерии . 115 (115): 93–100. дои : 10.1016/J.BEJ.2016.08.006 . ISSN 1369-703X . Викиданные Q112820169 .

[rewbea-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Беатрис Казали; Элизабетта Бренна; Фабио Пармеджани; Давиде Тессаро; Франческа Тентори (3 февраля 2021 г.), Ферментативные методы обработки и повышения ценности мыльного сырья в процессах переработки растительного масла , doi : 10.3390/SUSCHEM2010006 , Wikidata Q112790819

[bookchpt-2] Jump up to: ^а ^б ^с Вим Де Грейт (4 июня 2013 г.), Переработка пищевого масла: современные и будущие технологии , стр. 127–151, doi : 10.1002/9781118535202.CH5 , Wikidata Q112793141

[refi-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Сук Чин Чу; Кар Лин Ньям (2020). «Рафинирование пищевых масел». книга : 213–241. дои : 10.1016/B978-0-12-817105-9.00006-9 . Викиданные Q112812698 .

[sunf-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Д. Гордон Доррелл; Брэди А. Вик (1 января 1997 г.), Свойства и переработка масличного подсолнечника , стр. 709–745, doi : 10.2134/AGRONMONOGR35.C15 , Wikidata Q112795888

[winwax-5] Jump up to: ^а ^б ^с Майра К. Чалапу; , Эрика Р. Баумлер; Амалия А. Карелли (28 апреля 2016 г.). «Характеристика восков и остаточного масла, извлеченных из отходов консервации подсолнечного масла». Европейский журнал липидной науки и технологий . 119 : 1500608. дои : 10.1002/EJLT.201500608 . ISSN 1438-7697 . Викиданные Q112795430 .

[patent-6] Jump up to: ^а ^б Питер Дж. А. Мэйс; Альберт Дж. Дейкстра (1992), Процесс регенерации отработанной отбеливающей глины , Викиданные Q112840070

[7] Кеннет С. Уотсон; Курт Х. Мейерхефер (1976). «Использование или утилизация побочных продуктов и отработанных материалов промышленности по переработке растительного масла в США». Журнал Американского общества нефтехимиков . 53 : 437–442. дои : 10.1007/BF02605740 . ISSN 0003-021X . Викиданные Q112841265 .

[8] Кьяра Аллегретти; Андреа Боно; Паола Д'Арриго; и др. (21 июля 2020 г.). «Валоризация отходов кислотного рафинирования кукурузного масла для получения фосфолипидов с помощью процесса, опосредованного фосфолипазой D» . МДПИ . 10 :809 дои : 10.3390/CATAL10070809 . Викиданные Q112818902 .

[9] Беатрис Казали; Элизабетта Бренна; Фабио Пармеджани; Франческа Тентори; Давиде Тессаро (4 февраля 2022 г.). «Многостадийный химико-ферментативный синтез азелаиновой и пеларгоновой кислот из соапстока высокоолеинового подсолнечного масла». Зеленая химия . 24 : 2082. дои : 10.1039/D1GC03553C . ISSN 1463-9262 . Викиданные Q112820081 .

[10] Стефано Серра; Давиде Де Симейс (9 марта 2018 г.). «Использование Lactobacillus rhamnosus (ATCC 53103) в качестве цельноклеточного биокатализатора для регио- и стереоселективной гидратации олеиновой, линолевой и линоленовой кислот» . МДПИ . 8 : 109. дои : 10.3390/CATAL8030109 . Викиданные Q112819981 .

[11] К. Суппалакпанья; С.Б. Ратанавилай; К. Тонгурай (6 января 2010 г.). «Производство этилового эфира из этерифицированного сырого пальмового масла с помощью микроволновой печи с сухой промывкой отбеливающей землей». Прикладная энергетика . 87 (7): 2356–2359. doi : 10.1016/J.APENERGY.2009.12.006 . ISSN 0306-2619 . Викиданные Q112841041 .

[12] Педро Хименес-Пеньальвер; Тереза Хеа; Антони Санчес; Ксавье Фонт (24 августа 2016 г.). «Производство софоролипидов из жмыха, приготовленного на зиму, методом твердофазной ферментации: оптимизация, мониторинг и эффект смешивания». Журнал биохимической инженерии . 115 (115): 93–100. дои : 10.1016/J.BEJ.2016.08.006 . ISSN 1369-703X . Викиданные Q112820169 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]