Jos olet koskaan nähnyt öljyn tulevan ulos ruuvipuristimesta - tummaa, sameaa, haisevan voimakkaasti siemeneltä, josta se tuli -, et koskaan arvaa, että se on sama aine, joka päätyy kirkkaan, neutraalin-makuisena pullona supermarketin hyllylle. Tämä muutos on öljynjalostuksen työ, monivaiheinen prosessi, joka poistaa raakakasviöljystä luonnollisesti esiintyvät epäpuhtaudet säilyttäen samalla triglyseridit, jotka tekevät öljystä arvokasta. Kyse ei ole vain siitä, että öljy näyttää puhtaalta - jokainen vaihe kohdistuu tiettyihin yhdisteisiin, jotka vaikuttavat makuun, stabiilisuuteen, säilyvuuteen ja jopa turvallisuuteen.
Mitä raakaöljy todellisuudessa sisältää
Raakaöljy - suoraan puristamalla tai liuotinuutolla saatu öljy ennen puhdistusta - on enimmäkseen triglyseridejä (haluamamme neutraali öljy), mutta siinä on myös sekoitus ei-toivottuja yhdisteitä. Fosfolipidit (kumit) tekevät öljystä sameaa ja aiheuttavat vaahtoamista kuumennettaessa. Vapaat rasvahapot (FFA) antavat öljylle terävän, eltaantuneen maun ja vähentävät sen savupistettä. Pigmentit, kuten klorofylli ja karotenoidit, antavat öljylle sen tumman värin ja voivat edistää hapettumista. Siementen laadusta ja uuttomenetelmästä riippuen saattaa myös esiintyä hivenmetalleja, torjunta-aineita ja ympäristön saasteita. Ja haihtuvat yhdisteet - aldehydit, ketonit ja hapetustuotteet - antavat raakaöljylle sen voimakkaan, usein epämiellyttävän hajun.
Jalostuksen tavoitteena on poistaa nämä epäpuhtaudet mahdollisimman pienellä neutraaliöljyn häviöllä. Hyvin hoidettu jalostamo saattaa menettää 3–8 % raakaöljyn painosta sivutuotteina ja prosessihävikinä öljyn laadusta ja jalostusmenetelmästä riippuen. Huonosti hoidetut toiminnot voivat menettää huomattavasti enemmän, mikä vaikuttaa suoraan kannattavuuteen.
Vaihe yksi: Degumming
Liimanpoisto on ensimmäinen jalostusvaihe, ja sen tehtävänä on poistaa fosfolipidit - kumimaiset yhdisteet, jotka tekevät raakaöljystä sameaa ja epästabiilia. Fosfolipidit ovat arvokkaita sinänsä (ne ovat kaupallisen lesitiinin lähde), mutta öljyyn jätettynä ne aiheuttavat ongelmia: ne vaahtoavat paistamisen aikana, hajoavat korkeissa lämpötiloissa ja häiritsevät myöhempiä jalostusvaiheita.
Yleisin menetelmä on vedenpoistomenetelmä: kuumaa vettä (noin 80–85 astetta) sekoitetaan raakaöljyyn, jolloin fosfolipidit hydratoituvat - ne imevät vettä, turpoavat ja muuttuvat öljyyn liukenemattomiksi. Hydratoidut kumit muodostavat erillisen raskaan faasin, joka poistetaan sentrifugoimalla. Erotetut kumit voidaan kuivata ja myydä raakalesitiininä, käyttää eläinten ruokinnassa tai jatkojalostaa elintarvikelaatuiseksi lesitiiniksi.
Öljyille, joissa on paljon ei--hydratoituvia fosfolipidejä (jotka eivät reagoi pelkästään veteen), käytetään happoliimanpoistoa. Ennen vettä lisätään pieni määrä fosforihappoa tai sitruunahappoa, mikä muuttaa ei--hydratoituvat fosfolipidit hydratoituviin muotoihin, jotka voidaan sitten poistaa vedellä ja sentrifugoimalla. Entsymaattinen liimanpoisto, uudempi menetelmä, käyttää fosfolipaasientsyymejä fosfolipidirakenteiden hajottamiseen, jolloin jäännösfosforipitoisuus saadaan vieläkin alhaisemmaksi pienemmällä öljyhäviöllä. Nykyaikaiset jatkuvat liimanpoistojärjestelmät voivat poistaa yli 95 % fosfolipideistä, mikä varmistaa, että öljy pysyy kirkkaana myös jääkaapissa.
Vaihe kaksi: happamuuden vähentäminen (neutralointi)
Happamuuden vähentäminen poistaa vapaat rasvahapot, jotka ovat pääasiallinen syy härskiintyneeseen makuun ja lyhentyneeseen säilyvuuteen. On olemassa kaksi pohjimmiltaan erilaista lähestymistapaa: kemiallinen jalostus ja fysikaalinen jalostus.
Kemiallinen jalostus (kutsutaan myös alkalipuhdistukseksi tai neutralointiksi) on perinteinen menetelmä. Laimeaa natriumhydroksidiliuosta (kaustista soodaa) sekoitetaan öljyn kanssa, josta on poistettu liima. NaOH reagoi vapaiden rasvahappojen kanssa muodostaen saippuaa (rasvahappojen natriumsuoloja), joka on öljyyn liukenematon ja erottuu raskaaksi faasiksi, jota kutsutaan saippuaksi. Saippuamassa poistetaan sentrifugoimalla ja öljy pestään sitten kuumalla vedellä jäännössaippuan poistamiseksi, minkä jälkeen se kuivataan tyhjössä. Kemiallinen jalostus on tehokas kaikille FFA-tasoille ja tuottaa erittäin puhdasta öljyä, mutta siinä on haittoja: saippuamassa kuljettaa mukanaan 1–3 % neutraalia öljyä (taloudellinen menetys), ja prosessissa syntyy käsittelyä vaativaa jätevettä.
Fysikaalinen raffinointi (kutsutaan myös höyrypuhdistukseksi tai tislaushapon vähentämiseksi) on nykyaikaisempi lähestymistapa, ja siitä on tullut hallitseva menetelmä useimmille kasviöljyille. FFA-yhdisteiden kemiallisen reagoimisen sijaan fysikaalinen jalostus poistaa ne tislaamalla: öljy kuumennetaan 240–260 asteeseen syvätyhjössä (tyypillisesti alle 3 mbar eli 600 Pa) ja sen läpi johdetaan höyryä. Vapailla rasvahapoilla on paljon alhaisemmat kiehumispisteet kuin triglyserideillä, joten ne höyrystyvät ja kulkeutuvat höyryn mukana, sitten tiivistyvät ja kerätään sivutuotteena, jota kutsutaan rasvahappotisleeksi (jota voidaan myydä saippuan valmistukseen, eläinten rehuun tai biodieseliin). Fyysinen jalostus yhdistää happamuuden poistamisen hajunpoistoon yhdessä vaiheessa, ei käytä kemikaaleja, ei tuota saippuaa tai jätevettä ja häviää vähemmän neutraalia öljyä. Suurin rajoitus on, että se toimii parhaiten öljyille, joissa on alhainen tai kohtalainen FFA-pitoisuus (alle 3–5 %) ja vaatii ensin erittäin tehokkaan liimanpoiston, koska jäännösfosfolipidit hajottavat ja tummuvat öljyä korkeissa lämpötiloissa.
Valinta kemiallisen ja fysikaalisen jalostuksen välillä riippuu öljytyypistä, FFA-tasosta ja halutusta tuotteesta. Palmuöljy, palmunydinöljy, kookosöljy ja useimmat korkean -FFA-öljyt ovat tyypillisesti fyysisesti jalostettuja. Soijaöljy, rypsiöljy ja auringonkukkaöljy voivat mennä kumpaankin suuntaan, vaikka fyysinen jalostus on yhä suositumpi. Puuvillansiemenöljy ja jotkin erikoisöljyt saattavat edelleen käyttää kemiallista jalostusta tiettyjen epäpuhtausprofiilien vuoksi.
Vaihe kolme: Valkaisu
Valkaisu poistaa pigmentit - ensisijaisesti klorofyllin (vihreä) ja karotenoidit (keltainen, oranssi, punainen) - sekä jäännössaippuat, fosfolipidit, hapettumistuotteet ja epäpuhtaudet. Nimestä huolimatta se ei ole kemiallinen valkaisuprosessi; se on adsorptioprosessi, jossa käytetään valkaisumaata (aktivoitua savea) ja joskus aktiivihiiltä.
Prosessi on suoraviivainen: öljy, josta on poistettu liima ja hapot, kuumennetaan 90–110 asteeseen tyhjiössä (tyypillisesti noin 50 mbar) ja siihen sekoitetaan 0,5–2 % valkaisumaata. Aktivoidulla savella on valtava pinta-ala ja se adsorboi pinnoilleen pigmenttimolekyylejä, jäännössaippuaa ja muita polaarisia epäpuhtauksia. 15–30 minuutin kosketusajan jälkeen öljy-maaseos suodatetaan painelehtisuodattimien tai suodatinpuristimien läpi, mikä poistaa käytetyn valkaisumaan ja jättää kirkkaan, vaalean{10}}värisen öljyn. Aktiivihiiltä voidaan lisätä 0,1–0,5 % öljyihin, joissa on voimakasta pigmenttiä tai polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH) ja muiden epäpuhtauksien poistamiseen.
Tyhjiö on tärkeä, koska se estää öljyn hapettumisen korotetuissa lämpötiloissa. Käytetty - ilman happi reagoi kuuman öljyn kanssa ja tuottaisi pois-makuja ja hapettumistuotteita. Käytetty valkaisumaa, joka sisältää 20–40 % mukana kulkeutunutta öljyä, on sivutuote, jota joskus käytetään eläinten ruokinnassa, tiilen valmistuksessa tai kaatopaikalle, vaikka öljypitoisuus tekee siitä palovaaran, jos sitä ei käsitellä kunnolla.
Vaihe neljä: Hajunpoisto
Hajunpoisto on viimeinen suuri jalostusvaihe, ja se antaa puhdistetulle öljylle sen neutraalin maun ja tuoksun. Tavoitteena on poistaa haihtuvat yhdisteet - vapaat rasvahapot (fysikaalisessa jalostuksessa), aldehydit, ketonit, alkoholit ja muut haju- ja maku{3}}aktiiviset yhdisteet - sekä mahdolliset torjunta-ainejäämät ja kevyet polysykliset aromaattiset hiilivedyt.
Hajunpoisto on pohjimmiltaan höyrytislausprosessi, joka suoritetaan korkeassa lämpötilassa ja syvässä tyhjiössä. Öljy kuumennetaan 180–220 asteeseen tavanomaisessa hajunpoistossa (kemiallisen jalostuksen jälkeen) tai 240–260 asteeseen fysikaalisessa puhdistuksessa (jossa happamuudenpoisto ja hajunpoisto tapahtuvat yhdessä). Painetta pidetään 2–6 mbarissa (erittäin alhainen, lähes tyhjiö), ja öljyn läpi suihkutetaan elävää höyryä. Höyry poistaa haihtuvat yhdisteet, jotka sitten kondensoidaan ja kerätään. Viipymäaika on tyypillisesti 30–90 minuuttia öljytyypistä ja halutusta hajunpoistotasosta riippuen.
Korkea lämpötila on tarpeen, koska haihtuvilla yhdisteillä on alhainen höyrynpaine ja ne tarvitsevat lämpöä höyrystyäkseen, mutta se on myös prosessin herkin osa. Liian paljon lämpöä tai liian pitkä viipymäaika voi aiheuttaa öljyn - transrasvahappojen termistä hajoamista, värin palautumista ja luonnollisten antioksidanttien, kuten tokoferolien, häviämistä. Nykyaikaiset hajunpoistoaineet on suunniteltu minimoimaan lämpöaltistus käyttämällä strukturoitua pakkausta (joka lisää höyry-öljykosketuksen tehokkuutta) ja lyhyempiä viipymäaikoja korkeimmassa lämpötilassa. Hajunpoiston jälkeen öljy jäähdytetään nopeasti tyhjiössä ja siihen lisätään usein pieni määrä sitruunahappoa (50–200 ppm) kelatoivana aineena metallijäämien sitomiseksi ja hapettumisstabiilisuuden parantamiseksi.
Valinnainen vaihe: vahanpoisto (talvetus)
Jotkut öljyt - auringonkukkaöljy, maissiöljy, riisileseöljy sekä jotkut rypäleensiemen- ja puuvillansiemenöljyt - sisältävät vahaestereitä, jotka ovat kiinteitä huoneenlämpötilassa. Jos nämä vahat jätetään öljyyn, ne aiheuttavat sameutta öljyä jäähdytettäessä (esim. jääkaapissa) ja voivat laskeutua sakkana pullon pohjalle. Kirkkaina, pöytälaatuisina-laatutuotteina myytäville öljyille tarvitaan vahanpoistovaihe.
Vahanpoisto (kutsutaan myös talvehtimiseksi) on yksinkertainen kiteytys- ja suodatusprosessi. Valkaistu tai täysin jalostettu öljy jäähdytetään hitaasti 5–15 asteeseen (öljytyypistä riippuen) ja pidetään tässä lämpötilassa useita tunteja, jolloin vahaesterit kiteytyvät kiinteiksi hiukkasiksi. Öljy suodatetaan sitten suodatinpuristimen tai kalvosuodattimen läpi, jolloin vahakiteet poistetaan ja jäljelle jää kirkas öljy, joka pysyy läpinäkyvänä jopa jäähdytyslämpötiloissa. Suodatettu vaha on vähäinen sivutuote, jota joskus käytetään teollisissa sovelluksissa tai eläinten ruokinnassa.
Sivutuotteet ja tuotto
Jalostaminen ei ole vain epäpuhtauksien poistamista -, vaan se tuottaa myös arvokkaita sivutuotteita, jotka edistävät prosessin taloudellisuutta. Liuminpoistosta erotetut kumit voidaan jalostaa lesitiiniksi, joka on laajalti käytetty elintarvikeemulgointiaine, tai myydä rehuksi. Kemiallisesta jalostuksesta saippuamassaa voidaan hapottaa vapaiden rasvahappojen talteenottamiseksi käytettäväksi saippuassa, biodieselissä tai eläinten rehussa. Fysikaalisesta jalostuksesta saatu rasvahappotisle on myyntikelpoinen tuote, jota käytetään vastaavissa sovelluksissa. Valkaisun seurauksena käytetyllä maalla on rajallinen arvo, mutta se voidaan joskus käsitellä mukana kulkeutuneen öljyn talteenottamiseksi.
Jalostuksen kokonaissaanto - jalostetuksi ruokaöljyksi päätyvän raakaöljyn prosenttiosuus - vaihtelee tyypillisesti 92–97 % raakaöljyn laadusta (FFA-pitoisuus, fosforitaso, epäpuhtausmäärä) ja jalostusmenetelmästä riippuen. Korkealaatuinen-raakaöljy, jossa on alhainen FFA-pitoisuus ja hyvä liimanpoisto, voi tuottaa yli 97 %; huonolaatuisesta-raakaöljystä, jossa on paljon FFA:ta ja suuria epäpuhtauspitoisuuksia, voi saada jopa 90 %. Jalostamolle, joka käsittelee tuhansia tonneja kuukaudessa, jopa 1 % ero tuottossa merkitsee merkittävää tuloa, minkä vuoksi prosessin optimointi ja ohjaus otetaan erittäin vakavasti.
johtopäätös
Ruokaöljyn jalostus muuttaa raakaöljyn, tumman, voimakkaasti maustetun öljyn kirkkaaksi, neutraaliksi, vakaaksi tuotteeksi, jota kuluttajat odottavat tarkasti kontrolloitujen fysikaalisten ja kemiallisten prosessien avulla. Liimanpoisto poistaa fosfolipidit käyttämällä vettä, happoa tai entsyymejä. Happamuuden poistaminen poistaa vapaat rasvahapot joko kemiallisella reaktiolla kaustisen soodan kanssa (kemiallinen jalostus, saippuamassan tuottaminen) tai korkean lämpötilan -tyhjiöhöyrytislauksella (fyysinen jalostus, rasvahappotisleen tuottaminen). Valkaisussa käytetään aktiivista savea ja hiiltä pigmenttien ja epäpuhtauksien imemiseen. Hajunpoistossa käytetään korkean lämpötilan -höyryä syvätyhjiössä haihtuvien maku- ja hajuyhdisteiden poistamiseksi, jolloin saadaan lopullinen neutraali-makuinen öljy. Valinnainen vahanpoisto poistaa vahaesterit öljyistä, joiden on pysyttävä kirkkaina alhaisissa lämpötiloissa.
Alan suuntaus on kohti fyysistä jalostusta - vähemmän kemikaaleja, vähemmän jätettä, suurempi saanto ja yhdistetty happamuudenpoisto-hajunpoisto yhdessä vaiheessa -, mutta kemiallisessa jalostuksessa on silti paikkansa tietyille öljyille ja korkealle-FFA-raakaöljylle. Se, mikä ei muutu, on ydinperiaate: poista epäpuhtaudet, jotka tekevät öljystä epävakaata,-makuista tai vaarallista, säilyttäen samalla neutraalit triglyseridit, jotka tekevät öljystä arvokkaan ruoan ainesosan.
