Biotehnologii in industria uleiurilor vegetale

Plantele oleaginoase sunt plantele ale caror seminte sau fructe au un continut ridicat de lipide (ulei). Ele constituie materia prima pentru fabricarea uleiurilor vegetale si sunt cultivate, în principal pentru acest scop.Principalele plante oleaginoase sunt:

floarea soarelui (Helianthus annuus) : Rusia, Argentina, România; rapita (Brasica napus): India, China, Canada, Polonia; inul pentru ulei, ricinul, susanul, mustarul negru, iar în zonele tropicale

si subtropicale: maslinul, cocotierul, palmierul de ulei;Se obtin uleiuri vegetale si din specii de plante din alte grupe fitotehnice cum sunt:

soia (Glycine hispida): China, SUA, Rusia; arahidele (Arachis hypogaea): India, China, Nigeria; bumbacul, porumbul (din germeni), macul, dovleacul, nucul, vita de

vie;În ţara noastră principalele culturi oleaginoase sunt reprezentate de floarea soarelui, soia şi inul pentru ulei.

Structura morfologică a seminţelor oleaginoase

În general, toate semintele oleaginoase se compun din doua parti distincte: miezul: cuprinde embrionul, două cotiledoane şi ţesutul nutritiv,

denumit endosperm. Cotiledoanele şi endospermul cuprind substanţe nutritive de rezervă, care se consumă în perioada iniţială a dezvoltării plantei noi din embrion.

coaja: constituie învelişul exterior al seminţelor şi are rolul de a le apăra împotriva deteriorărilor de ordin mecanic (şocuri), chimic (acţiunea gazelor şi aerului) şi biochimic (acţiunea enzimelor).

Compoziţia chimică a seminţelor oleaginoase

Uleiurile vegetale se extrag din semintele, pulpa sau miezul unor fructe sau chiar din samburii unor plante denumite oleaginoase.Seminţele oleaginoase sunt organe de înmulţire ale unor plante, care rezultă în urma fecundării florilor, şi care acumulează, ca substanţe de rezervă, mari cantităţi de lipide. Pe lângă lipide, seminţele oleaginoase conţin în proporţii mari proteine, zaharide şi apă. În cantităţi mici se găsesc fosfatide, steride, ceruri, substanţe colorante şi alţi compuşi chimici, care se extrag o dată cu uleiul. Compozitia chimica a semintelor oleaginoase variaza cu specia vegetala din care provine. Se considera ca semintele au un continut de 0,5g ulei/g proteina.Compozitia chimica a semintelor si uleiurilor poate fi influentata de umiditate solului, procedeele agrotehnice aplicate, temperatura mediului. Compozitia chimica a unor seminte oleaginoase cultivate la noi în tara este prezentata în tabelul nr.1:

1

Tabel nr.1:

Compoziţia chimică este alcătuită din: Lipidele: sunt esteri ai alcoolilor cu acizii graşi. În funcţie de natura alcoolilor

conţinuţi în molecula lor, lipidele se clasifică astfel: - lipide simple: gliceride (esteri ai glicerolului cu acizii graşi); ceride (esteri

ai unor monoalcooli superiori cu acizi graşi); steride (esteri ai sterolilor cu acizii graşi);

- lipide complexe :glicerofosfatide (fosfatide); sfingolipide;Din punct de vedere alimentar, lipidele se împart în:

grăsimi de origine animală; grăsimi de origine vegetală (lipidele vegetale, care predomină în

seminţele oleaginoase, au un conţinut ridicat de acizi graşi nesaturaţi)’

Lipidele (grăsimile) vegetale prezente în aceste seminţe, sunt formate din uleiuri grase (trigliceride lichide) ce conţin acizi graşi nesaturaţi (acizi omega), cu rol benefic asupra organismului. Datorită conţinutului ridicat de fibre, substanţele lipidice din seminţe se eliberează treptat, furnizând organismului astfel de compuşi cu mare putere calorică, în concentraţii mici şi pe o durată mai lungă de timp.Acizii grasi din structura gliceridelor pot fi: saturati (butiric, capronic, caprilic, caprinic, lauric, miristic, palmitic, stearic); mononesaturati (oleic, mirist-oleic, erucic); esentiali (linoleic, linolenic, arahidonic).Acizii grasi nesaturati: acidul oleic : CH3(CH2)7 - CH═CH -(CH)7 –COOH :acid cis octadecanoi: sub formã de gliceride este unul dintre principalii constituenti ai uleiurilor vegetale si animale în unele depasind 50% din compozitia chimicã, este un lichid uleios, fara culoare si miros, în stare purã se oxideazã usor la aer si se închide la culoare. nu distila la presiune normalã se poate descompune, poate fi

2

însa antrenat de vapori de apã supraîncalziti. e insolubil în apa; solubil în alcool, benzen, cloroform, eter. Proteinele se cumulează mai ales în miezul seminţelor, în timp ce coaja

conţine o cantitate mică de proteine. În timpul prăjirii seminţelor, proteinele suferă modificări structurale, dintre care cea mai importantă o constituie denaturarea termică.

Gliceridele sunt grăsimi vegetale, care după starea lor de agregare se împart în: grăsimi lichide (uleiuri) şi grăsimi solide la temperatura mediului ambiant. La rândul lor uleiurile se împart în uleiuri sicative, semisicative şi nesicative. În contact cu aerul, uleiurile sicative au proprietatea de a se transforma după 5-6 zile într-o peliculă elastică şi rezistentă la intemperii.

Zaharurile sunt substanţe extractive neazotate, care se găsesc în seminţele oleaginoase, sunt mai uşor sau mai greu asimilabile, în funcţie de grupa din care fac parte.

Apa se găseşte în seminţele oleaginoase în proporţie variabilă, în funcţie de categoria seminţelor şi calitatea lor.

Substanţele minerale sunt reprezentate de macroelemente (C, H, N, S, K, Na, Ca, P, Fe) şi microelemente (Mg, Zn, I, Mo, Mn);

Uleiurile vegetale contin acizi grasi saturati si nesaturati (acid oleic, acid linolic si linolenic).Uleiurile vegetale se împart în doua grupe:

uleiuri alimentare; uleiuri tehnice (industriale);

Uleiurile alimentare se obtin din: soia, floarea-soarelui, rapita, arahide, bumbac, cocotier, palmier, maslin, porumb, susan. Uleiurile alimentare obtinute din plantele oleaginoase se folosesc în alimentatie, se utilizeaza în industria conservelor, la fabricarea margarinei, la obtinerea de lecitina sau sunt folosite în industria sapunurilor si în industria vopselelor.Uleiurile industriale se obtin din seminte de: in, ricin, rapita, maslin. Uleiurile industriale sicative, care au un continut ridicat de acizi grasi polinesaturati (acid linolenic) se folosesc pentru obtinerea de vopseluri, lacuri, culori pentru pictura în ulei, cerneluri tipografice. Alte uleiuri industriale, nesicative, cum sunt cele de ricin se utilizeaza ca uleiuri de ungere a organelor de masini în miscare.Calitatea semintelor oleaginoase este definita de:

masa hectolitrica: masa hectolitrica a semintelor de floarea soarelui este cuprinsa între 42-45 kg/hl, a boabelor de soia între 71-75 kg/hl, iar a semintelor de rapita între 64-68 kg/hl;

compozitia chimica; proprietatile tehnologice; comportarea în timpul depozitarii;

Avantajele utilizării seminţelor oleaginoase în alimentaţiePrin faptul că aduc organismului acizi graşi polinesaturaţi (vitamine F) şi mononesaturaţi (acid oleic), seminţele oleaginoase contribuie la reducerea colesterolului, la sănătatea pielii şi a mucoaselor, şi la o bună  nutriţie celulară prin acţiunea asupra membranelor. Vasele de sânge şi inima, îşi păstrează tonicitatea optimă mult mai mult timp graţie acestor compuşi. Deoarece nu conţin

3

colesterol şi cantitatea de acizi graşi saturaţi este mică, seminţele oleaginoase sunt cele mai sănătoase surse de lipide.Oleaginoasele se dovedesc a fi energizante, prin valoarea energetică mare a lipidelor din compoziţie. Totodată, prin conţinutul mare de fibre, ajută digestia, favorizând tranzitul intestinal.Pe lângă vitaminele F, seminţele oleaginoase conţin şi alte vitamine liposolubile sau precursori ai acestora (provitamine A - caroten, vitamina E), care sunt esenţiali pentru buna desfăşurare a proceselor fiziologice.Seminţele oleaginoase reprezintă o hrana sănătoasă, necesară bunei funcţionări a corpului. Floarea soarelui (Helianthus annuus), este originară din America centrală şi a fost adusă în Europa în secolul al XVI–lea.În prezent floarea soarelui constituie una din principalele culturi oleaginoase, în producţia mondială de seminţe oleaginoase, ocupă locul al doilea după soia.Nouă ţări au reprezentat peste 40% din producţia mondiala de seminţe de floarea-soarelui in 2004 (Tabel nr.2).Tabel nr.2:Tara producatoare Productia (1000 tone) Srotpe plan mondial 26208 100.0Federatia Rusa 4300 16.4Ucraina 3400 13.0Argentina 3100 11.8China 1880 7.2Romania 1712 6.5Franta 1456 5.6India 1250 4.8Ungaria 1119 4.3S.U.A. 1082 4.1

4

Tabel nr. 3. Compoziţia chimică a florii-soarelui (%);Părţi ale plantei Ulei Proteină

brută

Extract

fără azot

Celuloză Cenuşă

Total achenă 43,1-52,5 15,9-21,9 14,6-14,8 17,1-19,5 3,1-3,9

Miez (sămânţă) 57,8-68,0 19,8-25,2 7,4-9,2 4,1-5,0 3,4-3,6

Coji 1,0-6,0 1,9-4,2 30,8-36,9 53,3-65,9 1,4-2,8

Turte valori

extreme

5,0-27,0 25,0-50,0 7,0-30,0 8,0-26,0 5,0-10,5

valori

curente

6,0-10,0 30,0-35,0 19,0-22,0 12,0-18,0 6,5-7,2

Calatidii 4,8 7,0-9,0 45,1-57,2 18,1 17,2

Floarea-soarelui se caracterizează printr-o plasticitate ecologică ridicată, dar necesită, în general, o climă caldă şi moderat de umedă. Deşi are cerinţe ridicate faţă de căldură, lumină şi fertilitatea solului, arealul de cultură a acestei plante este mare datorită rezistenţei la secetă, la oscilaţiile mari de temperatură şi la temperaturile scăzute din prima parte a vegetaţiei.Sămânţa de floarea soarelui se compune din: învelişul exterior (coaja), o pieliţă subţire (tegumentul) şi miezul.Coaja conţine puţin ulei (0,7–1%), componenţii principali ai acesteia fiind celuloza şi nemiceluloza. Coaja are o structură poroasă, din care motiv absoarbe o cantitate mare de ulei, ceea ce îngreunează procesul de extragere a uleiului la presare.

Fig. 1. Structura morfologică a seminţei de floarea-soarelui

1-coajă; 2- tegument; 3- miez.

Cojile care rezultă la decorticarea seminţelor se folosesc în întreprinderile de ulei drept combustibil, sau ca materie primă pentru fabricarea furfurolului, un solvent utilizat la rafinarea uleiurilor. Din coji se produce drojdie furajera, un valoros produs proteic pentru animale si pasari.

5

Uleiul din floarea soarelui este un amestec de: 95% trigliceride si 5% acizi grasi liberi. Lipidele (uleiul), proteinele şi substanţele extractive neazotate sunt concentrate în miezul seminţelor.Este un ulei semisicativ caracterizat printr-un indice de iod de 132 si o aciditate de 0,05. Uleiul natural de floarea-soarelui este de o culoare ceva mai inchisa, avand in plus o aroma distincta, de planta, este foarte bogat in vitaminele E si F, in acizi grasi nesaturati (extrem de sanatosi pentru inima si vasele de sange), precum si in substante cu efecte antiinfectioase, stimulatoare ale activitatii hormonale, regenerative .

Compoziţia chimică a seminţei de floarea-soarelui (%)

315

22 56

4

Grăsimi

Proteine

Glucide

Celuloză

Săruri minerale şivitamine

Caracteristicile calitative ale semintelor de floarea-soarelui destinate industrializarii sunt, in principal, urmatoarele:

continutul in umiditate, se calculează după formula:

U = procentul de ulei), unde:

14 – reprezintă umiditatea critică a părţii hidrofile; 100 – conţinutul fiecărui lot în ulei;

continul de corpuri strặine; seminte cu defecte; masa hectolitrica a semintelor de floarea-soarelui variaza intre 40 si 42

kh/hl;

6

indicele de iod (grad de sicativitate), caracterizeaza continutul acizilor grasi nesaturati din ulei si este exprimat prin numarul de grame de iod legat la 100 g de ulei: 112-145 (in medie:132);

indicele de saponificare:180-194; indicele de aciditate:este definit ca numarul de mg de KOH necesar

pentru a neutraliza acizii grasi liberi dintr-un gram de ulei (0.1-0.5%);Aciditatea liberã este procentul de acizi grasi liberi aflati în uleiul analizat. In cazul exprimãrii ca acid oleic, calculul se face cu relatia:

Aciditatea liberã (acid oleic) = ,

în care: 282 este masa molecularã a acidului oleic; V = volumul solutiei de hidroxid de potasiu folosit la titrare, în cm3; n = normalitatea solutiei de hidroxid de potasiu; m= masa probei luate in analizã, în g.Caracteristicile fizice ale uleiului din floarea soarelui:

densitatea la 20 grade = 0,92; indicele de refractie la 20°C : 1.474 – 1.478 ; vascozitate (CST) la 20 grade = 55 - 61; punctul de solidificare = - 16 / -19°C; punctul de fumegare:209°C; punctul de rupere = - 5°C; PCI (Kcal/kg) = 9032; Amplitudinea autoinflamarii = 30. Puncul de inflamabilitate:316°C;

Importanţa economică a florii-soarelui Floarea-soarelui (Helianthus annuus L.), este o plantă uleioasă de mare importanţă economică şi alimentară. Uleiul de floarea-soarelui este excelent pentru alimentaţie, având fluiditate, culoare, gust şi miros plăcute.Valoarea alimentară ridicată a uleiului de floarea-soarelui, se datorează conţinutului bogat în acizi graşi nesaturaţi, reprezentaţi preponderent de acidul linoleic (44-75 %) şi acidul oleic (14-43 %), cât şi prezenţei reduse a acidului linolenic (0,2 %), componente care-i conferă stabilitate şi capacitate îndelungată de păstrare, superioare altor uleiuri vegetale. Funcţia nutritivă a uleiului de floarea-soarelui este sporită de prezenţa unor provitamine a vitaminelor liposolubile A, D, E, fosfatidelor ca şi a vitaminelor B4, B8 , K. Uleiul mai conţine steroli (aproximativ 0,04 %) şi tocoferoli (fracţiune antioxidantă a uleiului vegetal, cca. 0,07%).Capacitatea energetică (8,8 calorii/g ulei) şi gradul de asimilare ridicat, situează uleiul de floarea-soarelui aproape de nivelul nutritiv al untului.Utilizari: Uleiul din floarea soarelui, utilizat ca si carburant are avantajul ca este usor de pastrat, este stabil, nu este periculos, este putin poluant, nu are risc foarte mare de inflamare si are un indice de evapoare aproape de zero. Uleiul din floarea soarelui contine intre 10-15% oxigen, ceea ce duce la ameliorarea combustiei si la diminuarea nivelului poluarii.

7

Prin industrializare, dupa extragerea uleiului, raman sroturile, utilizate ca sursa de proteina in hrana animalelor si materie prima pentru concentrate de proteine in industria mezelurilor.Capitulele se utilizeaza in hrana animalelor, tulpinile sunt utilizate drept material combustibil sau in industria materialelor de constructii. Fiind o apreciata planta melifera, floarea soarelui asigura, in perioada infloririii, 30-130 kg miere/ha.Din cojile semintelor se fabrica furfurolul folosit in industria fibrelor artificiale, a maselor plastice. Macinate, cojile se folosesc la fabricarea drojdiei furajere, circa 150 kg /tona produs.Floarea-soarelui poate avea şi întrebuinţări medicinale. Din florile ligulate (care conţin quercitrină, anticianină, colină, betaină, xantofilă, etc.), se obţine un extract alcoolic care se foloseşte în combaterea malariei, iar tinctura în afecţiuni pulmonare. Din achene, dat fiind conţinutul în fitină, lecitină, colesterină, se preparau produse indicate în profilaxia dezenteriei, febrei tifoide şi pentru vindecarea rănilor supurate. Uleiul se foloseşte (în medicina populară) pentru macerarea plantelor utilizate în tratarea unor răni şi arsuri.

Tehnologia obtinerii uleiurilor vegetale

În procesul de obţinere a uleiurilor vegetale, seminţele oleaginoase sunt supuse unor tratamente tehnologice care le asigură calităţi optime în vederea obţinerii uleiului cu randamente maxime şi cheltuieli minime.Uleiurile alimentare rezultă din aplicarea mai multor metode posibile, ca:

presarea materiei prime; extragerea lipidelor cu ajutorul unor solvenţi; aplicarea unor tehnici de rafinare (filtrare, saponificare, distilare);

Fig 2. Instalatie de obtinere a uleiurilor vegetale

8

SEMINTE OLEAGINOASE

Receptiecantitativã

calitativã

Depozitare

Curãtire

Uscare

Descojire (decorticare)

Mãcinare

Tratament hidrotermic (prãjire)

Presare Extractie cu solventi

BROCHEN(turte de presã)

ULEI BRUT DE PRESÃ

MISCELÃ SROT

Distilare Desolventizare

ULEI BRUT DE EXTRACTIE

Rafinare

-Desmucilaginare-Neutralizare-Spãlare-Uscare-Decolorare-Winterizare (deceruire)-Dezodorizare

ULEI RAFINAT

Fig. 3. Schema tehnologică de obţinere a uleiului

9

1. Procese şi operaţii premergătoare presării:

Curatirea semintelor: are ca scop indepartarea impuritatilor organice, minerale si a prafului. Îndepărtarea acestor impurităţi se realizează în două etape :

înainte de depozitare - precurăţire - când se elimină cea. 50% din impurităţile iniţiale din loturile de seminţe neomogene, cu procent ridicat de impurităţi şi pericol de degradare. Precuratirea semintelor oleaginoase are ca scop prevenirea unor deprecieri ale materiei prime in timpul depozitarii.

la trecerea în fabricaţie - postcurăţire - după care, conţinutul remanent de impurităţi este de 0,3 - 0,4%.

Ca utilaje principale, în fabricile de ulei din ţară, se folosesc: vibroaspiratorul şi precurăţitorul pentru precurăţirea seminţelor; postcurăţitorul şi tararul cu aspiraţie ce funcţionează atât pe principiul diferenţei de mărime, cât şi a diferenţei vitezelor de plutire; buratul, folosit pentru curăţirea seminţelor de in şi rapiţă şi precurăţirea seminţelor de soia; separatori magnetici.Uscarea semintelor: se îndepărtează cel puţin 4% din conţinutul de umiditate al seminţelor (de la 12-14% iniţial se ajunge la 8-10% umiditate în final). Scopul uscării este de a evita fenomenele de autoîncălzire şi autoaprindere, prin încetinirea proceselor chimice şi biochimice. Temperatura de uscare este limitată în masa seminţelor la 60°C pentru a evita, în cazul unor temperaturi mai ridicate, denaturarea termică a proteinelor şi degradarea calităţii uleiului din seminţe. Uscătoarele folosite la noi în ţară se bazează pe principiul uscării prin contact şi convecţie, fiind de tip rotativ cu tambur orizontal, coloane verticale sau cu fascicole tubulare, care pot lucra la presiune atmosferică sau sub vid, uscătoare în strat fluidizat- uscătoare pneumatice.Depozitarea semintelor oleaginoase. Depozitarea si reducerea umiditatii semintelor oleaginoase creaza conditi necesare unei depozitari in care pericolul degradarii materiei prime prin respiratie, incingere, degradare este micsorat. Maturarea semintelor oleaginoase se poate continua si dupa recoltare. Stabilitatea este influentata de trecerea enzimelor din starea lor activa in starea inactiva. Incheierea maturarii imbunatateste randamentul de prelucrare a semintelor in uleiuri. In timpul depozitarii se evita accesul luminii in silozuri, pentru a preveni autooxidarea grasimilor. Microorganismele pot provoca degradarea semintelor, activitatea lor fiind favorizata de umiditate. Controlul de calitate va urmari eventuala dezvoltare a germenilor, a bacteriilor si a mucegaiurilor.Descojirea: se realizeaza prin lovire, frecare, presare sau taiere, folosindu-se in acest scop utilaje speciale. Utilajele cele mai folosite la descojirea seminţelor de floarea-soarelui sunt toba de spargere şi separatorul de coji.În cursul procesului de descojire, coaja se îndepărtează numai parţial, deoarece prezenţa unui anumit procent de coajă în materialul descojit este benefică în procesele de presare şi extracţie.

10

Avantajele prelucrării seminţelor descojite sunt : utilizare mai bună a capacităţii de prelucrare a instalaţiilor; îmbunătăţirea calităţii şrotului datorită creşterii conţinutului de proteină; reducerea uzurii utilajelor, în special a valţurilor şi a preselor;

Dezavantajele operaţiei de descojire sunt legate de : pierderi de ulei în miezul antrenat cu coaja; consum de energie şi manoperă în plus;

In materialul descojit se determina procentul de miez, continutul de ulei in coaja si umiditatea. Pentru procesul de descojire, umiditatea optimă a seminţelor de floarea-soarelui este de 6,5 - 7%.

Selector Decortificator

Măcinarea seminţelor oleaginoase este o operaţie importantă în procesul de pregătire pentru extragerea uleiului si are ca scop ruperea membranei celulare si destramarea structurii ectoplasmei, creandu-se conditii favorabile pentru extractia uleiului. Continutul de mic de ulei si mediul favorizeaza in general o buna macinare. In timpul macinarii se creeaza conditi prielnice oxidarii uleiului.În afară de materiile prime oleaginoase mai sunt supuse măcinării, broken-ul rezultat de la presare şi, dacă este necesar, şrotul rezultat la extracţie.Utilajele folosite pentru măcinare sunt:

valţurile: sunt utilaje în care materialul trece printre cilindrii aflaţi în mişcare de rotaţie şi este mărunţit sub acţiunea forţelor de compresiune, de tăiere sau frecare;

concasorul: utilizate la măcinarea broken-ului; morile cu ciocane: folosite în industria uleiului în special pentru

măcinarea şrotului, prezintă avantajul că sunt mai robuste, au gabarit mic şi productivitate mare, în comparaţie cu concasoarele;

În general, pentru a se obţine o măcinătură cu procent ridicat de celule destrămate, seminţele de floarea-soarelui, in şi cânepă, trebuiesc trecute de cel puţin 3 ori printre tăvălugi.Pentru brokenul de floarea-soarelui destinat extracţiei se recomandă o trecere prin concasor şi 2 treceri prin valţuri pentru a se obţine o suprafaţă specifică a măcinăturii de 1,1 - 1,6m2/Kg.

11

Prajirea are ca scop modificarea proprietatilor fizice-chimice ale macinaturii pentru ca la presare sa se obtina randamentul maxim in ulei.Prăjirea materialului oleaginos este operaţia de tratament hidrotermic aplicat într-un timp limitat, sub amestecare continuă şi care se realizează fie înaintea presării măcinăturii obţinute la valţuri, fie înainte de extracţie prin procedee continue, asupra brochenului rezultat la presare sau a măcinăturii ce trece direct la extracţie (soia).Măcinătura este un sistem dispers, în fază lichidă, compus din două faze :

a) Faza lichidă, compusă din :

faza grasă - uleiul - se găseşte la suprafaţa şi în capilarele particulelor sub forma unor picături fine; o parte din uleiul conţinut de măcinătură (20 - 30%) se găseşte „închis” în celulele care nu au fost destrămate la măcinare; faza apoasă - apa - este legată de gelul celular prin forţe de adsorbţie, mai puternice decât forţele de suprafaţă ale câmpului molecular. b) Faza de gel, caracterizată prin: proprietatea particulelor de a se lipi, la o anumită umiditate, plasticitate, aglomerare la anumite presiuni exterioare.Procesul de prăjire se realizează în două faze:

umectarea măcinăturii: se realizeaza prin adaugarea de apa favorizand fenomenul de udare selectiva, potrivit caruia fortele de suprafata care retin uleiul se satureaza cu apa eliminand uleiul. Incalzirea macinaturii duce la scaderea tensiunii superficiale si vascozitatii uleiului;

uscarea măcinăturii: pentru atingerea parametrilor optimi de presare sau extracţie (structură celulară, temperatură, umiditate).

Utilajele folosite pentru prăjire, în mod curent în industria uleiului, sunt de tipul prăjitoarelor cilindrice, cu compartimente multietajate (2-6 compartimente), prevăzute cu fund şi manta dublă. Malaxarea măcinăturii în fiecare compartiment se asigură cu ajutorul unor palete. Trecerea măcinăturii dintr-un compartiment în altul se realizează cu ajutorul unui dispozitiv cu clapetă rabatabilă, care asigură în acelaşi timp şi înălţimea stratului de măcinătură la nivelul dorit în fiecare compartiment (200 - 300 mm). Durata prăjirii este de circa 45 minute.

2. Obţinerea uleiului brut prin presare

Presarea macinaturii reprezinta una dintre cele doua operatii finale ale procesului tehnologic de obtinere a uleiului brut. La presare rezultă uleiul brut de presă şi broken-ul. Operaţia de presare, cea mai veche metodă de obţinere a uleiurilor vegetale comestibile, se realizează cu prese mecanice de mare randament, cu funcţionare continuă.Presarea se face numai în cazul materiilor prime oleaginoase cu conţinut >30% ulei, deoarece randamentul presării este de 80-85%, restul uleiului fiind obţinut prin extracţie cu dizolvanţi.Procesul de presare este infuentat de: tipul de presa, presiunea exercitata, durata presarii, umiditatea macinaturii, temperatura macinaturii, grosimea stratului de material supus presarii.

12

Cresterea presiunii trebuie sa se faca gradat, pentru a evita infundarea capilalelor si impiedicarea scurgerii uleiului. Cresterea presiunii si durata de presare influenteaza asupra cantitati de ulei expulzat, numai pana la o limita, dupa care randamentul nu mai este modificat.

Presa de ulei

La obţinerea uleiului numai prin presare se folosesc: prese mecanice de presare finală (la o singură treaptă) – realizează

max. 3-6% ulei remanent în broken; pentru 2 trepte de presare: în prima treaptă se folosesc prese cu

presare moderată, iar în treapta a II-a prese de presare finală.În practică se cunosc şi tipuri constructive ce asigură procesul de presare în 2 trepte în acelaşi utilaj, cu 2 camere de presare.Întreprinderile de ulei din ţara noastră prelucrează seminţele oleaginoase bogate în ulei după schema presare - extracţie, folosind în acest caz numai prese pentru presare preliminară (moderată sau avansată).

3. Purificarea

Uleiul brut de presă este supus în continuare unei operaţii de purificare, deoarece conţine impurităţi mecanice şi organice în suspensie, urme de apă, care trebuiesc îndepărtate pentru evitarea degradării rapide a uleiului şi a pierderilor.

Purificarea prealabilă a uleiului, înainte de depozitare, comportă următoarele operaţii :

separarea resturilor grosiere de măcinătură oleaginoasă (zaţ) antrenate la presare prin : sedimentare, filtrare sau centrifugare ;

eliminarea umidităţii în exces prin evaporare (uscare); separarea impurităţilor cu dimensiuni mici prin filtrare.

Uscarea uleiului se face numai în cazul când umiditatea uleiului depăşeşte 0,3%.Purificarea uleuiului brut cu presa se realizeaza prin trecerea uleiului pe sita vibratoare, uscarea si filtrarea uleiului.Factorii care influenteaza filtrarea sunt: presiunea si viteza de filtrare, structura sau natura precipitatului depus, grosimea precipitatului, vascozitarea lichidului care se filtreaza si temperatuta lichidului care se filtreaza.

13

La uleiul brut se determina sedimetul si aciditatea iar la broken umiditatea si continutul de ulei. Rezultatul purificarii se masoara prin continul de impuritati si apa a uleiului rezultat. In acelasi timp se verifica aciditatea libera, gustul mirosul si culoarea.

4. Extracţia cu dizolvanţi

Extracţia uleiului este o operaţie tipică de transfer de substanţă, care se realizează prin solubilizarea uleiului într-un dizolvant, în care ceilalţi componenţi nu se solubilizează. Fenomenul preponderent care are loc în timpul procesului de extracţie este difuzia - fenomen fizic în care substanţele dizolvate trec liber în soluţia cu concentraţie mai mică, până când are loc o repartizare uniformă a moleculelor dizolvate. În cazul extragerii uleiului, difuzia are loc în sistem solid-lichid printr-un complex de reacţii, moleculele de ulei parcurgând 3 etape diferite ;

difuzia moleculară a uleiului din interiorul particulei către marginea ei; difuzia moleculară a uleiului prin stratul de separare de la suprafaţa exterioară a particulei la suprafaţa exterioară a dizolvantului; difuzia prin convecţie a uleiului de la stratul de separare către miscela în mişcare.

Procesul de extracţie poate fi accelerat prin utilizarea unor tehnici moderne cum ar fi: utilizarea ultrasunetelor de joasă frecvenţă (21,3 KHz, 1,5 W/cm2); mărirea coeficientului de transfer de substanţă folosind pulsaţii (30°C/80 pulsaţii/min); folosirea vibraţiilor (20°C/50 - 500 vibraţii/min).Extractia cu dizolvanti prezinta avantajul ca asigura extragerea aproape integrala a uleiului, mai ales atunci cand se practica o schema tehnologica moderna, care cuprinde si presare anterioara.In industrie, extractia este influentata de structura materialului supus extractiei, proprietatile dizolvantului si regimul de extractie a macinaturii.

Metode de extracţieIn principiu, extragerea uleiului din diverse materii prime oleaginoase constă din spălarea cu dizolvant într-un vas de tratament a măcinăturii pregătite în prealabil, într-o singură sau mai multe trepte. În practică, se disting 3 moduri de realizare a extracţiei: simplă, multiplă (în trepte) şi extracţie continuă. În funcţie de contactul dintre măcinătură şi dizolvant se disting:

extracţia prin imersiune;

prin percolare repetată: extractorul cu bandă (tip De Smet), extractorul rotativ cu sită fixă (tip Carusel);

extracţie mixtă cu imersiune şi percolare: extractorul rotativ cu sită rabatabilă (tip Rotocel), extractorul continuu cu coşuri;

Umiditatea optima a macinaturii este de 6-9 %. Cresterea temperaturii dizolvantului favorizeaza procesul de extractie a uleiuluiExtractia macinaturii se poate realiza atat in baterii de extractie cat si in instalatii cu flux continuu. La extractia in baterii, controlul de calitate va urmari respectatea

14

normelor tehnologice de incarcare a extractului cu macinatura si benzina.Distilarea miscelei se refera la procesul de ulei dizolvat intr-o cantitate determinata de dizolvant. Greutatea specifica este influentata de raportul cantitativ dintre ulei si dizolvant si de temperatura.Eliminarea dizolvantului din srot se realizeaza prin aburirea srotului urmata de uscare, pana la o umiditate de 8-9 % pentru eliminarea dizolvantului. Operaţia de distilare constă din următoarele faze:

purificarea iniţială, respectiv eliminarea fracţiunilor uşoare ale dizolvantului şi concentrarea miscelei prin fierbere, până la 80 - 85% ulei;

distilarea finală: are loc sub vacuum, în principal la temperaturi superioare celor de fierbere ale miscelei, deci prin evaporarea dizolvantului.

Miscela obţinută în procesul de extracţie se prezintă ca o soluţie de ulei în benzină ce conţine şi impurităţi mecanice şi organice. Purificarea miscelei se poate realiza prin decantare, filtrare si centrifugare dar metoda cea mai utilizată este filtrarea.Distilarea miscelei se poate realiza prin 3 procedee:

în flux discontinuu: distilarea în strat înalt, care variază între 200 mm şi 600 mm; are loc în flux discontinuu ;

în flux continuu: distilare în peliculă, a cărei grosime este determinată de proprietăţile fizice ale miscelei; proprietăţile şi poziţia suprafeţei materialului pe care se formează pelicula de miscelă;

distilare prin pulverizare, ca rezultat al trecerii miscelei sub presiune prin duze speciale de pulverizare şi formare în interiorul aparatului a unei infinităţi de picături fine.

Factorii care influenţează eficacitatea procesului de distilare a miscelei sunt: presiunea remanentă în instalaţie; grosimea stratului de miscelă; temperatura miscelei şi a aburului direct; durata procesului.

Parametrii atinşi în timpul distilării finale influenţează ulterior calitatea produsului finit (uleiul), astfel:

creşte indicele de culoare şi scade indicele de peroxid: în cazul distilării finale la temperaturi ridicate ;

uleiul nu trebuie să conţină > 0,1 % dizolvant deoarece, datorită tensiunii de vapori, la o t = 120°C se poate forma o atmosferă explozivă.

De aceea, la distilarea finală se urmăreşte ca punctul de inflamabilitate să fie min. 135°C pentru uleiul de floarea-soarelui şi min. 140°C pentru uleiul de rapiţă. Instalaţiile de distilare sunt caracteristice fiecărui tip de extractor.

Recuperarea dizolvantului din şrot

După extragerea uleiului, în materialul degresat (şrot) rămâne o cantitate mare de dizolvant (25-50%) reţinut la suprafaţa şi în capilarele particulelor.

15

Condiţiile de depozitare a şrotului impuse pentru evitarea pericolului de explozie sunt:

conţinut de benzină: max. 0,1% ; umiditate: max 9% pentru floarea soarelui, max. 12% pentru soia.

Procesul de eliminare a dizolvantului şi umidităţii din şrot se realizează cu ajutorul căldurii, având loc o evaporare la suprafaţă în paralel cu difuzia benzinei şi a apei din straturile interioare ale particulelor în prima perioadă, iar în partea a doua a procesului scade. Metodele de eliminare a dizolvantului (dezbenzinare) utilizate în prezent sunt:

îndepărtarea dizolvantului dintr-un strat înalt de şrot sub malaxare continuă, cu ajutorul aburului direct supraîncălzit; se foloseşte la instalaţiile discontinue de extracţie;

îndepărtarea dizolvantului dintr-un şrot, care se găseşte parţial în stare de suspensie, cu ajutorul aburului direct şi indirect, în evaporatoare elicoidale ;

îndepărtarea dizolvantului din şrot care se găseşte integral în stare de suspensie, într-un tunnel de evaporare, cu ajutorul vaporilor supraîncălziţi de dizolvant;

dezbenzinarea asociată cu o prăjire umedă (toastare), menită să inactiveze o serie de substanţe cu efecte antinutriţionale, cum sunt în cazul şrotului de soia: urează, factorul antitripsinic, hemoglutinina, lipoxidaza, saponina, ricina şi ricinina.

În practică, dezbenzinarea se realizează împreună cu toastarea într-un singur utilaj (toaster), utilizând o umidificare mai avansată, specifică fiecărui sortiment.

5. Rafinarea uleiurilor vegetale

Pentru asigurarea calităţii uleiurilor şi a aspectului comercial cerut de consumatori, uleiul brut este supus unui complex de operaţii, grupat sub numele de rafinare.Scopul acestor operaţii este de a ameliora o serie de proprietăţi, cum sunt: aciditatea liberă, culoarea, gustul şi mirosul, transparenţa, conservabilitatea, prin eliminarea substanţelor nedorite (mucilagii, acizi graşi liberi, pigmenţi coloranţi, substanţe mirositoare, ceruri) ce afectează nefavorabil stabilitatea uleiurilor în timpul depozitării. Fiecare operaţie de rafinare are ca efect principal eliminarea unei grupe din substanţele de însoţire.Principalele operaţii cuprinse în schema de rafinare a uleiurilor vegetale sunt:

desmucilaginarea; neutralizarea; uscarea; decolorarea si winterizarea; dezodorizarea şi polisarea.

Rafinarea trebuie astfel condusa incat sa se obtina minimim de pierderi de grasime.Rafinarea se realizeaza, in functie de impuritatile din uleiul brut, prin:

16

metode fizice: sedimentare, centrifugare, filtrare, distilare; metode chimice: neutralizarea alcalina, rafinarea acida, decolorarea

chimica, neutralizarea prin esterificare; metode fizico-chimice: hidratatea, decolorarea prin adsortie, rafinarea

cu dizolvanti selectivi;Filtrarea este influentata de presiunea vascozitatii uleiului si temperatura sa, grosimea stratului de separat.

Filtru centrifugal Filtru cu placi Controlul de calitate va urmari calitatea uleiului dupa filtrare, colmatarea stratului filtrant si in functie de aceasta, durata de functionare a filtrului si necesitatea regenerarii capacitatii filtrate prin curatire.Desmucilaginarea uleiului brut este necesara pentru marirea convervabilitatii si pentru favorizarea procesului de neutralizare.Uleiul brut, parţial purificat, conţine substanţe mucilaginoase şi alte impurităţi aflate sub formă coloidală, în suspensie sau dizolvate. Mucilagiile conţin fosfatide, albuminoide, hidraţi de carbon.În rezervoarele de depozitare a uleiului, la o temperatură critică ce depinde de metoda de obţinere a uleiului, are loc separarea mucilagiilor spontan prin autohidratare cu umiditatea din aer. Temperatura critică pentru uleiul de floarea soarelui este 7°C, iar pentru cel de extracţie 21,5°C.Dezmucilaginarea este o operaţie dificilă în procesul de rafinare a uleiurilor, existând mai multe metode de îndepărtare a mucilagiilor, astfel:

metode fizico-chimice (hidratarea, tratamentul cu absorbanţi) ; metode fizice - tratament termic ; metode chimice - tratament cu acid sulfuric, clorhidric sau alcalin.

Cele mai utilizate metode sunt hidratarea şi rafinarea acidă.Hidratarea mucilagiilor are loc în prezenţa apei la cald, când albuminoidele, fosfolipidele şi complecşii acestora precipită în flocoane, pierzându-şi solubilitatea în ulei; aceste flocoane pot fi separate ulterior prin sedimentare sau centrifugare.Eficacitatea procesului de hidratare a mucilagiilor depinde de o serie de factori, cum sunt: natura şi cantitatea agentului de hidratare, temperatura de lucru, mărimea suprafeţei de contact şi modul de separare a mucilagiilor.Pentru hidratarea continuă a uleiurilor se folosesc 2 procedee :

17

procedeul de hidratare Sharples; instalaţia de bază cuprinde: rezervorul de amestec ulei-apă, aparatul de hidratare, separatoare centrifugale pentru separarea mucilagiilor din ulei, filtre pentru ulei, preîncălzitor tip „ţeavă în ţeavă”. Procesul are loc la 45-50°C pentru ulei de floarea-soarelui şi 70°C pentru alte uleiuri, sub agitare continuă, timp de 22 minute (20-25 min) şi în prezenţa a 2-3% apă cu temperatura egală cu a uleiului;

procedeul de hidratare Alfa De Laval, a cărui instalaţie de bază cuprinde schimbătorul de căldură cu plăci, aparatul de hidratare şi separatorul centrifugal cu talere. Procesul are loc la 60-70°C (pentru uleiuri comestibile) sub amestecare continuă şi cu 1-3% condensat fierbinte. După centrifugare, uleiul delecitinizat trebuie să aibă temperatura de 65-70°C şi o presiune la ieşirea din separator de 2-3 daN/cm . Concentratul de mucilagii separate la hidratare trebuie să respecte un raport ulei-fosfatide de 1:1.

Dezmucilaginarea prin tratament acid are drept scop completarea procesului de hidratare pentru a elimina fosfatidele nehidratabile, în acest scop folosindu-se acidul fosforic sau acidul citric ce transformă fosfatidele în săruri solubile în mediu alcalin. Dezmucilaginarea cu acid citric se face cu o soluţie apoasă 10-20%, introdusă în proporţie de 1-2% faţă de uleiul brut. Temperatura de lucru depinde de natura uleiului (70 - 90°C).Tratamentul cu acid fosforic se aplică uleiurilor comestibile (la uleiul de floarea-soarelui pentru loturile închise la culoare), realizându-se cu o soluţie de 75-85% ce se introduce în proporţie de 0,05-2% faţă de ulei, sub agitare la temperatura de 70-90 °C, în funcţie de tipul instalaţiei folosite.Tratamentul acid urmează unei etape de dezmucilaginare prin hidratare, în care conţinutul de fosfatide a fost redus de la 3,2-3,5% până la 0,15-0,27%Prin tratamentul acid conţinutul în fosfatide scade până la 0,05-0,09% iar conţinutul de fier de la 1,12 mg/Kg la 0,55 mg/Kg.

Neutralizarea acidităţii libere a uleiurilor vegetale

Uleiurile brute fabricate la noi în ţară au o aciditate liberă cuprinsă între 1-4% datorată prezenţei acizilor graşi liberi. Una din cauzele ce conduc la apariţia acestora în ulei este scindarea trigliceridelor, care poate avea loc: în timpul depozitării seminţelor oleaginoase; în uleiul brut datorită prezenţei urmelor de apă şi condiţiilor de depozitare

necorespunzătoare.Pentru obţinerea de uleiuri comestibile este necesar ca aciditatea liberă să fie eliminată.Dezacidifierea uleiurilor se realizeaza prin: neutralizare alcalina; neutralizarea prin distilare; neutralizarea prin esterificarea acizilor grasi cu glicerina; rafinarea cu dizolvanti selectivi.

18

Metodele de neutralizare se aplica in functie de aciditatea libera a uleiurilor.Cea mai utilizată metodă este neutralizarea alcalină, care cuprinde etapele :

tratamentul cu alcalii (neutralizarea propriu-zisă); separarea soapstockului format; spălarea uleiului pentru eliminarea urmelor de săpun.

Ca agenţi de neutralizare se utilizează în principal NaOH şi mai puţin Na2CO3.Efectele tratamentului alcalin sunt:

adsorbţia cantitativă a impurităţilor la suprafaţa peliculei de săpun ; eliminarea mucilagiilor şi acizilor graşi ; eliminarea parţială a pigmenţilor coloranţi.

Separarea soapstockului are loc prin centrifugare în ambele cazuri. Uleiul neutralizat este trecut la spălare, care se realizează cu apă de condens sau apă dedurizată. Spalarea uleiului se efectueaza pentru indepartarea cantitativa a sapunului din ulei. Temperatura uleiului în faza de spălare trebuie menţinută la 85-90°C.Regimul de lucru (temperatura, concentraţia şi excesul soluţiei alcaline, durata tratamentului) se stabileşte în funcţie de felul uleiului şi de aciditatea liberă a acestuia.Temperatura optimă este de 70-90°C, iar concentraţia soluţiei de NaOH (sodă caustică), variază în funcţie de aciditatea liberă a uleiului:

o aciditate < 1% - sol. de NaOH cu concentraţie 6-12° Be ; aciditate liberă între 1-5% - sol. 20° Be ; aciditate liberă > 5% - sol. 20-30° Be.

După neutralizare, produsele finite rezultate trebuie să aibă următoarele caracteristici:

ulei neutralizat :aspect limpede, aciditate liberă max. 0,08 mg KOH/g, săpun max. 0,05%;

soapstock : conţinutul în grăsimi totale 15-25%, iar raportul ulei/ac. graşi= 1:2,5.

Tratamentul cu dizolvanti selectivi are ca scop separerea glucidelor si uleiurilor in mai multe fractiuni.

6. Uscarea uleiurilor

După spălare, în uleiurile neutralizate cu alcalii rămâne un conţinut de 0,5% apă, care trebuie îndepărtat.Eliminarea apei se realizează prin operaţia de uscare a uleiului, prin aceasta evitându-se fenomenele nedorite ce au loc în prezenţa apei (hidroliza grăsimilor şi creşterea acidităţii libere, scăderea puterii de decolorare a adsorbanţilor folosiţi ulterior).Procedeele de uscare a uleiului pot fi realizate discontinuu sau în flux continuu, sub vid, cu agitare mecanică.Regimul de lucru depinde de tipul de procedeu aplicat:

procedeul discontinuu: t = 90-95 °C/τ =60-90 min/şarja; conţinut de apă şi substanţe volatile la sfârşitul procesului = max 0,2% ;

19

procedeul continuu : t = 85-90 °C/p = 10-30 mm Hg; conţinut max. de apă al uleiului uscat =0,05%.

Uscarea in industria uleiului se realizeaza utilizand, in general, actiunea caldurii. La indicarea metodei de uscare si a regimului de uscare aplicat, controlul de calitate va urmari:

evitarea supraincalzirii semintelor, printr-o temperatura prea ridicata; mentinerea unei durate cat mai reduse de deshidratare pentru a evita ,

la temperaturi ridicate, unele procese enzimatice;Uscarea se poate realiza in uscatoare rotative, uscaroare tambur si in instalatii de iradiere cu radiatii infrarosii. Viteza de uscare depinde de umiditatea initiala si finala a semintelor oleaginoase, de temperatura mediului in care are loc uscarea si de intensitatea de miscare a agentului. Uscarea uleiurilor se realizeaza la o temperatura de 90-95oC, la o presiune reziduala de 100-160 mm Hg.Aparatul de uscare trebuie supravegheat, deoarece in cazul spumarii uleiului, aceasta poate fi aspirat pe conducta de vid. Continutul de apa al uleiului uscat este de circa 0,05%. Uscarea uleiului se efectueaza pentru a indeparta apa ramasa in ulei dupa spalare. Incalzirea sub vid la o anumita temperatura asiguta evaporarea ultimelor resturi de apa.

7. Decolorarea şi Winterizarea

Pigmenţii coloranţi sunt substanţe de însoţire a gliceridelor ce conferă culoare uleiurilor vegetale. Pigmenţii pot fi clasificaţi în două grupe:

pigmenţi naturali : clorofila (verde); carotina (roşie); xantofila (galbenă); pigmenţi secundari: substanţe complexe melano-fosfatidice - se

formează în broken şi în uleiul obţinut din micele distilate la temperaturi ridicate.

O parte din aceste substanţe colorante sunt parţial îndepărtate în procesele anterioare (dezmucilaginarea acidă şi neutralizare).Decolorarea (albirea) are ca scop obtinerea unui ulei cu o coloratie cat mai slaba. Prezenta aciilor grasi liberi cum si a urmelor de sapun micsoreaza eficienta decolorarii cu adsorbanti, datorita faptului ca sunt adsorbanti preferentiali.Efectul secundar al decolorarii consta in diminuarea resturilor de substante de insotire (mucegai, resturi de sapun).Decolorarea prin adsorbţie constă din introducerea sub agitare a pământului decolorant în uleiul neutralizat şi uscat sub vid, menţinerea şi separarea adsorbantului din uleiul decolorat.Factorii care influenteaza acest proces de decolorare sunt:

cantitatea acizilor grasi liberi; prezenta unor urme de sapun; temperatura de lucru (90-105oC); durata de contact dintre ulei si si agentul adsorbant; natura si caracteristicele adsorbantultui utilizat; metoda si tipul de instalatie folosit;

Decolorarea uleiurilor poate fi efectuată prin două procedee :

20

decolorarea fizică: realizată prin adsorbţia pigmenţilor pe pământ sau cărbune decolorant;

decolorare chimică: realizată printr-o reacţie chimică ce modifică grupele cromogene ale pigmenţilor; nu se aplică uleiurilor comestibile, ci numai uleiurilor şi grăsimilor tehnice puternic pigmentate;

Cea mai utilizată instalaţie de decolorare în industria uleiului este instalaţia De Smet.Winterizarea. În uleiul brut, ca substanţe de însoţire se găsesc şi ceruri, al căror conţinut depinde de efectul decojirii şi separarea din miez a pieliţelor. Cerurile se dizolvă cu solvenţi, trec în ulei iar operaţiile de rafinare anterioare nu au efect semnificativ asupra lor.Winterizarea (deceruirea) este o operatie prin care se elimina din ulei cerurile si gliceridele care se solidifica la temperatura camerei.Temperatura de cristalizare este de 5-7oC, iar in vederea obtinerii de cristale cu dimensiuni mari, se introduc ca centre de cristalizare, granule de kiselgur in proportie de 0,5%.Filtrarea se face in filtre tip Seitz, iar pentru formarea stratului filtrant se aplica dozele de 1 kg cristal teorit si 25 kg kiselgur pentru primele 2500 kg ulei.La o temperatua mai joasa de 15-20oC apare o tulbureala a uleiului, care este rezultatul precipitarii cerurilor si gliceridelor saturate.Procesul de winterizare este influentat de:

temperatura la care este racit uleiul; cantitatea de praf folosita; durata mentinerii la temperatura respectiva; temperatura de reincalzire a uleiului.

Deoarece la scăderea temperaturii vâscozitatea uleiului creşte, îngreunând astfel separarea prin filtrare a cerurilor şi gliceridelor solide, procesul de deceruire în instalaţii cu funcţionare continuă are loc astfel:

prerăcirea uleiului la 20-22°C, urmată de o răcire la 5-7°C ; introducere de germeni de cristalizare (Kieselgur) cu amestecare

continuă timp de 4 ore ; încălzire bruscă la 12-16°C; filtrare.

8.Dezodorizarea

Dezodorizarea - ultima operaţie din procesul complex al rafinării - constituie faza tehnologică prin care se elimină substanţele care imprimă uleiurilor miros şi gust neplăcut, provenite atât din materia primă ca substanţe de însoţire a gliceridelor, cât şi din transformările chimice care au loc pe parcursul procesului de depozitare şi prelucrare.Dezodorizarea este obligatorie pentru uleiurile comestibile obtinute prin extractie.Operaţia de dezodorizare se realizează combinând efectul a trei parametri tehnologici: temperatură, presiune şi antrenarea cu vapori de apă.Prin dezodorizare se urmareste eliminarea mirositoare fara antrenarea gliceridelor.

21

Tensiunea de vapori fiind redusa la presiunea atmosferica, temperatura de fierbere este de 193-263oC pentru eliminarea dimetilului si cetonelor.Pentru reducerea temperaturii de distilare se lucreaza fie sub vacuum, fie utilizandu-se antrenarea cu gaz inert.Pentru a evita hidroliza gliceridelor se va aplica, pentru uleiurile vegetale, temperatura maxim de 185-200oC. Ca gaz inert se folosesc vaporii de apa.In timpul dezodorizarii se pierde de la 0,2-0,8% ulei.La dezodorizarea discontinua se va urmari coeficientul de umplere al aparatului. De asemea serpentina de incalzire va fi in permanta acoperita de ulei, pentru a evita supraincalzirea unor stropi de ulei, producand degradarea produsului finit.Aburul utilizat la dezodorizare trebuie sa fie obtinut din apa bine purificata sau chiar din condens, deoarece urmele de saruri prezente in abur pot influenta gustul uleiului.Pentru evitarea pericolului oxidarii, inainte de evacuarea din aparat, uleiul dezodorizat se raceste pana la 110oC, iar in etapa a doua pana la 20-30oC.Dupa racire, uleiul este supus filtrarii de control, numita polizare.Schema controlului tehnic de calitate la rafinarea uleiurilor reprezinta una dintre cele mai importante faze si cuprinde controlul la:

uleiul supus rafinarii: aciditatea, umiditatea, substante insolubile in eter etilic, fosfatide si mucilagii;

neutralizare: aciditate si continut de de sapun (dupa spalare) controlul apelor la spalare (continut in sapun);

albire: aciditate, culoare, continut in sapun, continut de ulei in pamantul decolorant;

acizi grasi de rafinare: continut de acizi grasi, umiditate, impuritati;Procesul de dezodorizare se realizează în instalaţii discontinue şi continue.În instalaţii discontinue, operaţia durează 5-7 h iar parametrii de lucru sunt: temperatura uleiului 175-185°C, presiunea 5-30 mm col Hg.Procedeele continue utilizează utilaje legate în flux, cu excepţia situaţiilor de nesincronizare a debitelor, când pot fi introduse rezervoare intermediare.Secţiile de rafinare continuă folosesc liniile procedeelor Sharples sau Alfa-Laval pentru dezmucilaginare-neutralizare, cuplate cu instalaţii De Smet pentru decolorare-winterizare-dezodorizare.Rafinarea discontinuă este aplicabilă în liniile cu capacităţi mici (sub 50t /24 h) şi cu schimbări frecvente ale sortimentelor de ulei.

9. Controlul produselor finite

Uleiurile se pastreaza in rezervoare ferite de actiunea lumini si umiditatii care favorizeaza producerea unor fenomene de degradare.Rezervoarele trebuie sa fie etanse, pentru a impiedica patrunderea prafului si mirosurilor straine.In timpul depozitarii uleiul poate suferi procese de degradare (hidroliza enzimatica, absorbtia unor substante volatile, mirositoare).Rancezirea hidrolitica se produce în prezenþa umezelii si a lipazelor produse de mucegaiuri (Penicillium, Aspergillus) si se caracterizeaza prin cresterea aciditatii,

22

in timp ce rancezirea oxidativa duce fie la formarea metil-cetonelor puternic mirositoare (rancezirea cetonica), cum si a unor peroxizi si in final la aldehide si acizi cu catena mijlocie. Alterarea se produce cu atat mai repede cu cat grasimea contine o cantitate mai mare de acizi grasi nesaturati si grasimea este mai impura.La descompunerea lecitinelor cuprinse in grasimi, aceastea primesc miros de peste prin formarea trimetil-aminelor.Procese microbiologiceNumeroase ciuperci ca: Penecillium, Aspergillus, Sterigmatocistis, sau bacterii ca Bacterium pyocianeus, Bacterium fluorescens liquefaciens, Sarcina lutea saponifica grasimile.Alte microorganisme oxideaza grasimile rezultand peroxizi, oxi-acizi, aldehide, cetone.Unele ciuperci sau bacterii produc pigmenti (Bacterium luteum formeaza un pigment galben- portocaliu).Falsificarile grasimilor mai frecvente sunt: adausul de apa, adausul de antiseptice sau conservanti, amestecarea grasimilor intre ele. Recunoasterea si identificarea alterarilor:

indice de peroxid, proba cu fuxina decolorata pentru aldehide, proba epihidrin-aldehidei. proba cetonelor cu aldehida salicilica, proba cu difenil-carbazida;

Stabilizarea uleiurilor si a grasimilor in general se realizeaza atat prin regimul tehnologic utilizat, cat si prin conditiile de pastrare si depozitare, sau pot fi utilizati antioxidanti naturali sau sintetici. Antioxidanti folositi pentru stabilirea grasimilor nu trebuie sa aiba efecte nocive asupra organismului, sa fie stabili in grasimi, stabili in conditiile de tratament si depozitare (acidul citric, acidul ascorbic si acidul fosforic). Aplicaţii biotehnologice

Turtele şi şroturile, rămase ca produse secundare de la fabricile de ulei, constituie nutreţuri concentrate valoroase pentru creşterea animalelor fiind bogate în proteină (30-55%), extractive neazotate, grăsimi şi vitamine.Compozitia chimica a turtelor si sroturilor depinde de calitatea semintelor si de metodele de prelucrare a acestora, in special, de eficienta procedeelor de descojire si extractie.Cantitatile de ulei rezidual in turte si srot contribuie la imbunatatirea calitatii acestora prin furnizarea unor cantitati suplimentare de energie.Compozitia chimica (% substanta uscata) a srotului si a concentratelor proteice de floarea soarelui(Tabel nr. 4.).Tabel nr.4Componenti Faina degresata de

floarea soareluiConcentrat proteic de floarea soarelui

23

Proteina 55 70Lipide 1.5 1Fibra bruta 6.5 7Cenusa 7.5 8.5Extractive neazotate 29.5 13.5Produsele proteice de floarea soarelui, in special, faina degresata, sunt caracterizate printr-un bun continut de micronutrienti (calciu, fier si fosfor) si pot fi considerate ca surse valoroase ale complexului hidrosolubil de vitamina B (tiamina, riboflavina si acid pantotenic).Comparativ cu alte produse oleaginoase turtele si srotul de floarea soarelui sunt lipsite de factori antinutritionali (inhibitorii tripsinici) sau de substante toxice si de arome neplacute.Srotul (faina) este un subprodus al procesului de extracţie al uleiului si este un excelent nutret pentru animale, în special pentru rumegătoare.Valoarea nutritivă a srotului de floarea-soarelui, ca a celor mai multe ingrediente neconventionale, este afectată de conţinutul său ridicat de polizaharide fara amidon. Şroturile reprezintă 300 kg pentru fiecare tonă de sămânţă. Acestea conţin 30-35% substanţă uscată, 6-10% grăsimi, 8-26% celuloză, 7-30% substanţe extractive neazotate, 5-10% cenuşă.Turtele de ulei pot fi: comestibile si necomestibile. Turtele rezultate în urma procesului de extracţie a uleiului (aproximativ 300 kg/t sămânţă), constituie o sursă valoroasă de proteine pentru rumegătoare, iepuri, porci şi păsări. Turtele conţin proteină brută (între 33,7 şi 47,8 %) şi aminoacizi esenţiali, cu valori apropiate cu cele de la soia, excepţie făcând lizina, care se găseşte în cantităţi mai mici. Valoarea enegetică a turtelor este corelată cu gradul de decorticare a seminţelor. Turta de ulei de floarea soarelui poate fi fracţionată în trei componente principale: o fracţiune lignocelulozica (LCF), o fracţiune proteica (PF) şi o fracţiune solubilă (SF), ceea ce reprezinta: 23.2 la 25.3%, 55.4 - 57.6% şi respectiv 17.1 - 21.4% din greutatea în stare uscată. După îndepărtarea fractiunii proteice, subprodusele rămase (LCF şi SF) au un potenţial ridicat pentru utilizarea ca surse de fermentare. Turta de ulei de floarea soarelui contine un nivel ridicat de metionină, dar scăzutde lizină şi treonină.Turtele de ulei au fost utilizate pe scară largă pentru producţia de enzime industriale, antibiotice, biopesticide, vitamine şi alte substante biochimice. De asemenea, au fost utilizate ca supliment pentru hrana animalelor.Producerea de enzimeExistă mai multe rapoarte care descriu producţia de enzime diferite, folosind turte de ulei ca substrat în fermentarea in faza solida (SSF), sau ca supliment la productia medie. Turtele de ulei sunt suporturi nutritive potrivite în fermentarea in faza solida, redand atât sursele de carbon cat şi de azot, şi s-a raportat ca fiind substraturi bune pentru producţia de enzime cu ajutorul speciilor fungice. Producerea de enzime ar putea fi dezvoltata prin optimizarea condiţiilor fiziologice şi biologice. Lipaza, α-amilaza, fitaza, proteaza şi glutaminaza sunt cateva dintre enzimele produse folosind turte de ulei ca sursă de nutrienţi.

24

1. Producerea de lipaza, indusa uleiului de floarea-soarelui cu 540 U/ml şi activitatea maxima a lipazei a fost observata la t=60 ° C (1200 U/ml) şi la pH=8.Tabel nr.5

Turta de ulei Produse Microorganisme

Proteaza Bacillus horikoshiiProteaza B. clausi I52Proteaza Penicillium sp.Proteaza Bacillus sp. I-312Proteaza A. oryzae NRRL 1808Fitaza A. ficuum

δ-endotoxinaB. thuringiensis var kurstaki ATCC 33679

Lipaza P. simplicissimumTurta de floarea soarelui

α-amilaza B. licheniformis

Cefamicin C S. clavuligerusacid Clavulanic S. clavuligerusCiuperci P. sajor-caju

Producerea de ciuperciSuplimentarea turtelor de ulei cu substrat de paie de orez colonizate de ciuperca Pleurotus sajor-caju a marit randamentul ciupercii, între 50% şi 100%, comparativ cu substratul nesuplimentat. Sursa de energieExperimentele de piroliză a turtei de ulei de floarea soarelui realizate într-un reactor tubular cu strat fix şi efectele debitului de azot şi a temperaturii finale de piroliza privind randamentele produsului de piroliză şi compoziţiile chimice au arătat că uleiul obţinut din turta de ulei de floarea soarelui poate fi folosit ca un combustibil regenerabil şi ca materie prima chimica.ConcluziiMarea provocare pentru biotehnologia semintelor oleaginoase este necesitatea de a produce cantităţi suficiente de uleiuri vegetale, la preţuri accesibile pentru a satisface cererea la nivel mondial. Această provocare poate fi abordată prin creşterea randamentului uleiului din culturi şi prin extinderea producţiei la terenurile cu fertilitate si precipitatii mai scăzute prin tehnologizarea culturilor deja existente pentru utilizarea sporita a azotului şi eficienta utilizarii apei sau prin introducerea de culturi de seminte oleaginoase alternative care sunt mai bine adaptate la solurile periferice. Fiind bogate în proteine, turtele de ulei au fost considerare, ideale pentru suplimentarea hranei animalelor.Cu toate acestea, punand accent pe reducerea costurilor proceselor industriale şi pe cresterea valorii reziduurilor agro-industriale, turtele de ulei ar putea fi sursa ideala de substante nutritive proteice şi matrice-suport pentru diferite procese biotehnologice. Turtele de ulei comestibile, ofera beneficii potenţiale atunci când sunt utilizate ca substrat pentru bioprocese. Acestea au fost utilizate pentru producerea fermentativa de enzime, antibiotice, ciuperci. Aplicaţiile biotehnologice a turtelor de ulei includ, utilizarea lor si pentru producerea de vitamine şi antioxidanţi.

25