Technologia tłuszczów roślinnych

Podziała i właściwości tłuszczów.

Tłuszcze (lipidy) dzielimy na tłuszcze proste, złożone i pochodne. Tłuszcze proste to woski i tłuszcze właściwe, czyli estry kwasów tłuszczowych i glicerolu. Tłuszcze złożone dzielimy na fosfolipidy(te z koli na glicerofosfolipidy i sfingolipidy), glikolipidy (glikoglicerolipidy i glikosfingolipidy) i inne złożone. Pochodne natomiast to kwasy tłuszczowe, węglowodory i alkohole.

Tłuszcze właściwe, czyli triacyloglicerole to estry kwasów tłuszczowych i glicerolu,mogą być one zestryfikowane dwoma różnymi kwasami tłuszczowymi - 8 możliwości (SSS, SSU, SUS, USS, SUU, USU, UUS, UUU), w przypadku trzech różnych kwasów SUV możliwości podstawienia jest 27.Ważniejsze kwasy tłuszczowe to

nasycone: kaprynowy(C10), laurynowy (C12), mirystynowy (C14), palmitynowy(C16), stearynowy (C18), arachidonowy (C20), behenowy (C22),

monoenowe: oleomirystynowy (C14), oleopalmitynowy (16), oleinowy (C18), gadoleinowy (20), erukowy (22)

polienowe: linolowy i linolenowy (18).

Właściwości tłuszczów zależą od budowy i składu TAG-ów.

Produkcja tłuszczów

W latach 1988\92),), znacznie wzrosła produkcja tłuszczów roślinnych w porównaniu do lat 1963\67, szczególnie wzrosła ilość tłuszczów sojowych, i produkuje się go najwięcej, chociaż wydajność produkcji jest bardzo niska 370kg/ha/rok. Wynika to z dużej produkcji surowca. Natomiast przewidywany jest w latach 2008\12 wzrost produkcji tłuszczów pochodzenia palmowego, co wynika z wysokiej wydajności produkcji-około 7060kg/ha/rok.( wydajności: kokosowy-2280kg: rzepakowy-1000kg, arachidowy-830kg, słonecznikowy-800, sojowy-370kg).

Spożycie tłuszczów roślinnych w krajach UE waha się w granicach 5-20kg/ mieszkańca, dużo tłuszczów spożywa się we Włoszech-28,1, Hiszpanii-27,9, Belgii, Niemczech. W Polsce spożycie jest na średnim poziomie i wynosi 14kg./ mieszkańca. Niskim spożyciem charakteryzuje się Malta-5,5kg/ mieszkańca. Procentowy udział tłuszczów roślinnych w ilości pozywanych tłuszczów w krajach UE szacuje się powyżej 50%, w Polsce jest na poziomie 58%, w krajach takich jak Malta, Dania, Węgry jest poniżej 0.

Główni producenci tłuszczów roślinnych w Polsce w roku 2004 6 dużych zakładów:

ZT Kruszwica S.A. - Kruszwica-Cereol-a Division of Erolianie Beghin Say,

ZPT w Warszawie S.A. Polska

ZT Olvit Sp. Z o.o. Gdańsk Polska

Unilever Polska S.A. w Szopienicach i Trzebieni

ZT Bielmar Sp. z o.o. Bielsko-Biała Polska

Ewico Sp zo.o. Brzeg(Bunge+Jerzy Storak)

W Polsce istnieją także 3 zakłady przetwórstwa nasion oleistych:

ADM Szamotuły, arche Daniels Midland Company USA

ELSTAR Sp. z o.o. Sztum Polska

ZPNO Sp z o.o. w Brokatowie

oraz 2 duże zakłady produkcji gotowych wyrobów tłuszczowych tj. RAISIO POLSKA FOODS Sp. z o.o. w Karczewie i Elmilk Sp. z o.o. w Sczecinie.

W 2004 roku w Polsce produkowano około 100 gatunków margaryn . Margaryny dzieli się na margaryny do bezpośredniego spożycia i sa to kubkowe (miękkie ) kostkowe (twarde), mixy. Druga grupa to margaryny do dalszego przetwórstwa tzw. blokowe (cukiernicze)

Wykorzystuje się je do ciast francuskich półfrancuskich, sa to także płyny do pieczenia.. produkuje się także tzw tłuszcze 100%, sa to częściowo uwodornione i formowane w bloki lub przewożone cysternami tłuszcze wykorzystywane w cukiernictwie, piekarstwie, do smażenia. Wyróżnić można w tej grupie tłuszcze do głębokiego smażenia, tł cukiernicze miękkie średnie i wysokie, tł do polew, tłuszcz kokosowy, tł do lodów tł palmowy.

Wykład II, III, IV. Charakterystyka surowców tłuszczowych.

Tłuszcze można podzielić

1)ze względu na konsystencje na stałe i płynne , ale jest to podział niedokładny bo konsystencja zależy od temperatury.

2)ze względu na skład kwasów tłuszczowych(główny)wyróżnia się 4 grupy

Kwas laurynowy to główny składnik tłuszczu z kokosa, ziarna palmowego, babassu Kw palmitynowy to główny składnik oleju palmowego; Kw oleinowy-oliwka, arachidy: Kw linolowy-soja, bawełna, sezam, kukurydza.

3)ze względu na zastosowanie np. spożywcze , techniczne

4)na pochodzenie tłuszczu np. z kokosa itp.

5) z zastosowaniem systematyki botanicznej

RZEPAK

Jest to podstawowy surowiec w Polsce . rzepak pochodzi z Azji z Pakistanu, od dawna wykorzystywany jest w Indiach i Chinach. Około 2000lat p.n.e. był traktowany jako warzywo. Olej z nasion rzepaku był bardziej wykorzystywany technicznie (lampy) głównie w Japonii i Egipcie do Europy dotarł w XV wieku (belgia) do Polski w XIX w. gdy wynaleziono maszynę parową był używany do silników, rzadko jako spożywczy ze względu na cechy sensoryczne. Dopiero po odkryciu toksycznego charakteru oleju ze wzg na zawartość ka erukowego 45% rozpoczęto prace nad modyfikacją. W wyniku modyfikacji poprzez krzyżowanie otrzymano odmianę jednozerową o zawartości kw zredukowanej do 5%, odmianę dwuzerową CANOLA która poza obniżoną zawartością kwasu ma obniżoną zawartość glukozylanów z 200 poniżej 25μg/smb: domiana trzecia trzyzerowa „L” MANOLA o obniżonej zawartości łuski. Od 1995 roku zaczęto prowadzic genetyczne modyfikacje , w ich wyniku powstały odmiany o zmienionym składzie . Do celów spożywczych są to :

-olej z wysoka zawartością kw laurynowego 40% (lody, cukiernicze wyroby)

-olej z wysoka zawartością kw stearynowego 40% (nie podnosi zawartości cholesterolu) i z kwasem γ-linolowym

-olej z podwyższoną zawartością z 60% do 85% kw oleinowego (bardziej stabilny stosowany do głębokiego smażenia)

-olej z obniżoną zawartością kw wielonienasyconych

-olej z duża zawartością kwasu mirystynowego

-olej ze średniołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi

-olej o składzie masła kakaowego

Tłuszcze modyfikowane genetycznie do celów niespozywczych:

-z wysoka zawartością 90% kw erukowego (dobre właściwości smarujące)

-z zawartością kw rycynowego (kosmetyki)

-z woskiem jojoba

-z kw petroselinowym

-z pochodnymi kw masłowego.

Skład rzepaku

Rzepak zawiera 35-50% tłuszczu, produkcja oleju wynosi 13,4tys ton

Rzepak charakteryzuje się wysoką zawartością kw erukowego 45-54% linolowego 11-15% oraz oleinowego 8-14%. Kw C20:1 i linolenowego jest 6-10%odznacza się także niska zawartością kw stearynowego. Zmodyfikowany rzepak Canola charakteryzuje się niższą zawartością kwasów erukowego <5% i C20:1-0,1-4,3% i podwyższona zawartością kw stearynowego 2,5-6%, oleinowego 50-66% linolenowego. Rzepak charakteryzuje się liczba jodową określająca stopień nienasycenia równa 84-109 zaś Canola 110-126: liczba zmydlania określająca długość łańcucha dla wysokoerukowego 167-181 zaś dla Canola 188-193.wielkosćia charakteryzująca jest także n_D¹⁵ mierzone w 15 C dla wysokoerukowego wynosi 1,4634=-1,4754 a dla Canoli 1,465=1,467.

Światowa produkcja rzepaku 2003/2004

Chiny 11mln ton: UE 9,48 mln ton, Kanada 6,77 mln ton, Indie 6,5 mln ton, Australia 1,65 mln ton, Europa centralna 1,5mln ton, USA 0,89 mln ton

1,23 mln ton pozostałe kraje. W krajach UE w roku 2003/2004 najwięcej produkowali Niemcy (>3500)potem Francja Wielka Brytania Polska produkcja wynosiła około 500tys ton. W Polsce powierzchnia uprawy rzepaku nie zmienia się zasadniczo a zmiany w zbiorach są związane z klęskami pogodowymi.

Czynniki decydujące o atrakcyjności rzepaku:

-noga odmienność typów , gatunków i odmian

-bardzo wydajność tłuszczów

-bardzo wysoka wartość żywieniowa niskoerukowego oleju Canola tzw. oliwa północy

-bardzo dobra wartość użytkowa oleju (odporny na zmiany oksydacyjne, duża stabilność temperaturowa, łatwość ociekania właściwości wypiekowe, właściwości kremowania, łatwość emulgowania.

- wysoka wartość odżywcza śruty rzepakowej.

SOJA

Pochodzi z Azij, roślina jednoroczna, motylkowa kwitnąca na biało i różowo. uprawiana we wszystkich krajach. Zawiera 40% cennego białka, 20% tłuszczu a produkcja tłuszczu bedaca uboczna produkcją wynosi 29,4 mln ton.

Składa:

Najwięcej zawiera kwasu linolowego 48-58%oraz oleinowego 19-30%, 7-12% palmitynowego, 4-10% linolenowego, 2,5-5,5% stearynowego, mniej niż 0,5% palmitooleinowego. Liczba jodowa ma wartość 117-141, liczba zmydlania 188-195. soja to surowiec bogaty w fosfolipidy 1,5-2,5%, zawiera 0,33 % steroli i 0,15-0,21 tokoferolu.

Główni producenci soi:w 2003\2004r:

USA 65 mln ton, Brazylia 18-19 mln ton, Chiny 16-17mln ton, Argentyna 14-15 mln ton, Indie 6-7 mln ton, Paragwaj 4-5mln ton, UE znikome ilości.

Wykorzystanie soi:

-nasiona jako jarzyna prażona, solona, cukiernicza, do produkcji produktów spożywczych, anlogi mięsa

-olej sojowy spożywczy: kuchenny, płynny tłuszcz piekarski, margaryna, tłuszcze kuchenne

-olej do celów technicznych farby mydła pokosty, smary

-śruta: maki, koncentraty, izobaty białkowe, pasza

-lecytyna: emulgator w przemyśle chemicznym i do produkcji margaryny

SŁONECZNIK

Pochodzi z ameryki północnej, nasiona wykorzystywano tam jako karma dla ptactwa jako przekąska, okrywę nasienna jako opał. W europie pojawił się dość późno w połowie Xix w Rosji gdzie bardzo dobrze został przyjęty, tam też modyfikowano go .

Skład:

Zawartość tłuszczu 35-45%, produkcja tłuszczu 7,46 mln ton . charakteryzuje się wysoka zawartością kwasów nienasyconych i niewielka ilością kwasu linolenowego. 65% stanowi kw oleinowy, 20-75% kw linolowy, 3,8-10% palmitynowy, 1,0-10% stearynowy, poniżej 1% arachidowy i behenowy, poniżej 0,7% linolenowego. Charakteryzuje go liczba jodowa 116-143, liczba zmydlania 186-194 oraz współczynnik załamania światła 1,466-1,468,

W 100 gramach zawiera 50-60mg tokoferoli.

Światowa produkcja słonecznika 2003\2004

Najwięcej produkuje się w Rosji > 4,5 mln ton, potem w Ukrainie < 4,5 mln ton, Argentynie >3mln ton, UE (15) >2,5 mln ton, Europa Centralna <2,5 mln ton, USA >1 mln ton, RPA<0,5 mln ton

Wykorzystanie słonecznika:

-nasiona jako prażone, solone odtłuszczone lub w cukiernictwie

-olej do produkcji margaryn , prażynek, majonezu jako kuchenny, stołowy olej

-olej techniczny do mydeł włókiennych, żywic alkaloidowych, jako dodatek do oleju do silników Diesla

-śruta wykorzystywana jest jako pasza dla trzody chlewnej i drobiu

ORZECH ARACHIDOWY-ziemny

Pochodzi z Ameryki Południowej. Zalicza się do roślin motylkowych. Wyglądem przypomina koniczynę ale czterolistna. Kwitnie na biało lub różowo. Kwiatostany wypuszczają łodygę, ale zalążnia rozwija się pod ziemią, gdzie dojrzewają orzechy. Od 1 do 3,4 nasion, które w zależności od gatunku dojrzewają 4 do 6 miesięcy. Nasiona są toksyczne ale olej już jest wolny od mykotoksyn.

Światowa produkcja 22,3mln ton, głównie Indie, Chiny, Nigeria, USA, Senegal

Skład

Olej o konsystencji płynnej z wysoka zawartością kwasów nienasyconych głownie oleinowego(42-72%) linolowego(13-28%) , ale także dosyć dużo zawiera kw palmitynowego (6-12%). Zawiera także kwas stearynowy (2-4%). Charakteryzuje się LJ=84-104, LZ=188-195, ­n⁴⁰_D=1,461-1,465.

Wykorzystanie orzechów i oleju:

-nasiona jako dodatek do zup na Wschodzie , gulaszu w Afryce, składnik przekąsek, słodyczy, w formie odtłuszczonej 50% jako element żywności niskokalorycznej, jako surowiec do produkcji masła orzechowego

-olej stołowy kuchenny, po uwodornieniu do produkcji margaryn

-olej techniczny do produkcji mydeł

-śruta na pasze

-mąka otrzymywana ze śruty poekstrakcyjnej lub wytłoku stosowana jest jako dodatek do mięsa mielonego, wypieków, do chleba, makaronu, ciastek (podwyższa Ilość białka) ,jako dodatek do napojów, lodów

-łuszczyny płyty konstrukcyjne

OLIWKA

Pochodzi z basenu Morza Śródziemnego sprzed 10tys lat. Jest to roślina o , której krążą mity i podania. Roślina długowieczna (max 700-800lat), odporna na wysoka temperaturę i wilgotność ale wrażliwe na niska temperaturę (poniżej -8). Roślina kwitnie po w wieku kilku lat owocuje po 20 latach, natomiast maksymalne zbiory osiągane są w latach 20-50lat. Średni zbiór wynosi 20kg/drzewo, ale może tez wynosić 50kg a zależy to od gatunku. Owoce maja zróżnicowana wielkość od 2-3g do 20g. Owoce dojrzewają od ok. 0,5 roku do 8 miesięcy. Zbiór trwa od października do marca zależnie od przeznaczenia. Do konsumpcji zbiera się zielone( dojrzewające). Tłuszcz zawarty jest w miąższu ok. 4o%, w pestce 14% i jest ona rzadko wykorzystywana jako surowiec. Oliwa z oliwek to najzdrowszy tłuszcz roślinny.

Produkcja światowa -2,5mln ton głównie Hiszpania , Włochy, Grecja.

Skład:

Oliwa z oliwek charakteryzuje się dużą zawartością kwasów nienasyconych, głównie kwasu oleinowego 64,6-84,8%. Ponadto zawiera 6,9-15,6% kwasu linolowego , 1,3-3,0% palmitooleinowego. Nasycone kwasy tłuszczowe występujące w oliwie to kw palmitynowy 6,9-15,6%, kw mirystynowy 0,1-0,2% , stearynowy 1,4-3,3%. Ze względu na duża zawartość kwasów nienasyconych liczba jodowa ma waha się w granicach 79-90%. Liczba zmydlania , określająca długość łańcucha wynosi 186-196. współczynnika załamania światła 1,461-1,462.

Rodzaje oliwy:

1. Extra virgin alive oil- najlepsza „dziewicza” z pierwszego tłoczenia o barwie zielonkawej i 21% kwasu w surowcu.

2. Virgin olive oil - z pierwszego tłoczenia ale o zawartości w surowcu kwasu 3%.

3. Refined olive oil- oliwa tłoczona rafinowana , surowiec o zawartości tłuszczu <3%

4. Olive oil- mieszanina dziewiczej oliwy i oliwy rafinowanej, >#% kwasu w surowcu.

5. Olive ???? oil- najgorszy rodzaj oliwy , mieszanina oleju z ekstrakcji z olejem z wytłok i oliwy dziewiczej, surowiec >3% kwasu

Wykorzystanie surowca:

-oliwki do sałatek, drylowane i faszerowane papryką, migdałami, bądź czosnkiem jako przekąska (głównie w krajach śródziemnomorskich)

-olej do sałatek, smażenia, w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym

-olej techniczny otrzymywany przez ekstrakcje z pozostałości po wytłoczeniu lub z rozłożonej i sfermentowanej pulpy, która jest macerowana gorącą woda po produkcji stosuje się do produkcji mydeł, smarów, jako środek opałowy, w przemyśle włókienniczym. Pozostałości po wytłoczeniu stosuje się także jako nawóz.

PALMA KOKOSOWA (kokos)

Pochodzi z Azji, z wysp Afryki, ze względu na wysoka odporność na wilgotność rośnie przy plażach. Drzewo żyjące około 100 - 200 lat. Dorosłe ma wysokość 25-30m ?????????????????????? zaczyna kwitnąć i owocować od kilku lat w wieku 20-30 lat są głownie zbiry. Daje około 30 orzechów rocznie o masie od 1 do 2kg o średnicy 20cmowoce dojrzewają około 5 miesięcy od barwy zielonej przez żółta, pomarańczowa do brązowej. Zbiór odbywa się ręcznie przy pomocy maczet, małp lub kijami. Tłuszcz wydobywa się z białego miąższu po rozłupaniu i usunięcie części zew miąższ jest suszony, aby zmniejszyć jego objętość i uniknąc fermentacji. Wysuszony miąższ to KOPRA, jest ona transportowana i magazynowana.

Produkcja światowa 5,5 mln ton , głównie Filipiny, Indonezja, Indie, Malezja, Meksyk.

Skład kopry:

63-70% tłuszczu, 3-5% wody, 12-14% bezazotowych substancji ekstrakcyjnych, 6-14% błonnika, 7-8% białka, 2-3% popiołu.

Zawartość kwasów t łuszczowych w oleju:

Olej palmowy zawiera głównie średniołancuchowe nasycone kwasy tłuszczowe, 45-50% laurynowego(C12:0), 17,4-18,9% mirystynowego (C14:0), 7,3-8,1% kaprylowego(C8:0),

7,5-9,7 karynowego(C10:0), 7,6-8,6 palmitynowego(C16:0), 2,0-3,7% steraynowego (C18:0), oraz nienasycone kwasy- 5,5-6,3%oleinowego (C18:1), 1,5-2,2% linolowego (C18:2).

Skład mleczka

Woda 52% tłuszcz 275 białko 4% popiół 1%

Wykorzystanie surowca:

-olej: margaryna, tłuszcze kuchenne, piekarskie, cukiernicze, lody

-olej techniczny:mydła, gliceryna, kw. Tłuszczowe.

-śruta: na Ceylonie pasza dla bydła, szczególnie krów mlecznych, w żywieniu trzody chlewnej i drobiu dodatek do pasz.

-mąka: ze świeżych owoców kokosowych

-mleko kokosowe: dodatek do zup, sosów emulguje emulsja olej/białko/woda.

Ze względu na wysoką zawartość średnio łańcuchowych łatwo przyswajalnych kwasów tłuszczowych ma znaczenie jako parabiotyk. Monolaurynian wykazuje właściwości zabezpieczające przed HIV jest zatem polecany dla osób zakażonych wirusem.

PALMA OLEISTA

Pochodzi z Afryki gdzie jest nadal uprawiana. Uprawiana w Malezji, Indonezji, Brazylii na plantacjach. Osiaga wysokość 20-30m

Ale uprawia się 6-7 m posiada kwiaty żeńskie i męskie a owoce są drobne o średnicy 2-3 cm. W kiściach jest kilkaset owoców. Gdy owoce są dojrzałe pojedyncze spadają z kiści. Odcina się kiście z drzew i są one kierowane do przerobu. Tuż przy plantacji są zakłady, które prowadza wstępną obróbkę (sterylizacja aby nie zaszła hydroliza). Olej wydobywa się z:

-owoców jest to olej o konsystencji półpłynnej i intensywnej pomarańczowej , około 40%tłuszczu.

-z miąższu

-z jądra tłuszcz o konsystencji stałej i biało-kremowej barwie.

Ziarno palmy składa się z cz. zewnętrznej tzw. egzocarp, cz wewnętrznej tzw. endocarp oraz jądra zwanego mezocarp.

Różna jest zawartość poszczególnych części w różnych gatunkach i w zależności od tego pozyskuje się z nich poszczególne rodzaje tłuszczu:

owoc Dura owoc Tenera owoc Pisifiera

miąższ 20-65% miąższ 60-96% miąższ 92-97%

ziarno 4-20% ziarno 3-15% ziarno 3-8%

łupina 20-50% łupina 3-20% ----------------

Schemat produkcji oleju palmowego

Świeże kiście owoców

ZAŁADUNEK

STERYLIZATOR skropliny

ZGNIATARKA łodyga

WARNIK

Cz stałe

PRASA wytłok

PRZESIAWACZ SEPARATOR włókna

Zbiornik osadów j suszarka ziarna

szlam olej suszarka szczękowa

usuwanie wirówka kruszara szczękowa

piasku kolumna oczyszczająca ziarna

wirówka suszarka próżniowa hydrocyklon-łupiny

szlam olej suszarka

ziarna

Skład kwasów tłuszczowych w oleju palmowym :

Olej palmowy zawiera stosunkowo dużo kwasów nasyconych 47,2-55,1% ogółem. W tym 41,8-46,8% kwasu palmitynowego, 4,2-5,1% stearynowego, 0,9-1,5% mirystynowego oraz sladowe ilości laurynowego, arachidynowego kwasu. Zawrotność kwasów nienasyconych monoenowych ogółem wynosi 37,4-41,4% w tym 0,1-0,3% palmitooleinowego oraz 37,4-41,4% oleinowego, natomiast polienowych 9,1-11,6% w tym 9,1-11,0%linolowego oraz 0,6%linolenowego.

LJ=51-55,3 n_D=1,453-1,458

LZ=190,1-201,7

LOO=2-3

Skład kwasów tłuszczowych oleju z ziaren palmowych:

45-50% stanowi kwas laurynowy zwany także kwasem palmowym. 14-16.9% kwasu mirystynowego w granicach 3-4% kwasów kaprylowego i kaprynowego, 7,8-9,1% palmitynowego oraz 2-3,2% kwasu stearynowego. Ponadto zawiera 15,5-16,9% kwasu nienasyconego oleinowego oraz 1,5-2,0% linolowego.

LJ=14-22

LZ=245-255

n_D=1,449-1,452

Rodzaje olejów z palmy oleistej:

-olej z nasion palmowych

-olej palmowy: frakcjonowanie:

a)oleina palmowa całkiem ciekła doskonale się miesza z każdym rodzajem oleju roślinnego, tem mięknięcia 19,4-23,5

b)stearyna palmowa najbardziej stały tłuszcz, temp topnienia 44-56C, można ja otrzymać w postaci miękkiej lub twardej, temp mięknięcia 14,5-56,2C

c)super oleina palmowa wykazuje niski punkt zmętnienia nawet w niskich temperaturach, temp mięknięcia 13,3-15,6C

d)palmowa frakcja pośrednia składa się głównie z kw palmitynowego i stearynowego. temp mięknięcia 18,9-37,3C

Wykorzystanie surowca :

-spożywcze w 90%: margaryny, makarony, do smażenia, gotowania, wyroby piekarskie, tłuszcz cukierniczy, zamiennik masła kakaowego, Vanaspati.

-chemiczne w 10%: mydła, kw tłuszczowe, estry tłuszczowe, gliceryna, aminy alifatyczne, alkohole tłuszczowe.

-wytłoki wykorzystywane jako pasza ze względu na zawartość białka 20%

-palma oleista do produkcji wina palmowego „toody”.

KAKOWIEC

Pochodzi z Ameryki Środkowej półwyspy Jukatan. Drzewo wymaga szerokości południkowej, opadów powyżej 160 cm³, temperatury powyżej 22C . młode rośliny są wrażliwe na nasłonecznienie, dlatego zwykle sadzi się w cieniu. Drzewa osiągają 15 m wysokości, ale uprawia się niższe. Owocują w wieku kilku-kilkudziesięciu lat. maksymalny zbiór następuje po 40-50 latach. Są to drzewa wiecznie zielone żyjące do 60 lat , o dużych liściach i biało różowych kwiatach z pączków uśpionych na pniu. Dają około 50 owoców rocznie, które dojrzewają 6 miesięcy. Dojrzały owoc ma 40 cm³ długości i średnice 6 cm³ a waży około 0,5kg. Wewnątrz a 5 rzędach znajdują się nasiona. Dojrzałe zbierane są ręcznie. Ziarno pokryte jest białym miąższem jest gorzkie i miękkie. Po zbiorach owoce się rozbija a ziarno wysypuje zwykle do skrzynki i poddaje się je fermentacji, która trwa od 3-7 dni. Ziarna mają barwę od białawej do lekko brązowej sa miękkie i łatwo ulegają zepsuciu. Na plantacjach suszy się je na matach , bądź a suszarniach powietrznych.????

Światowa produkcja : 35 krajów na powierzchni 3.6 mln ha zbiera się 2.6 mln ton

Brazylia 13.6 , Wybrzeże Kości Słoniowej 31.5 Ghuana 10.6, Indonezja 10,1, Malezja 9.(jednostki)

Skład ziarna :

Woda 4-6%, tłuszcz 48-54%, białko 11-15%, skrobia 6-10%, garbniki 3-6%, teobromina 0,8-0,21%, kofeina 0.05-0,34%, celuloza 2-3%, pentozany 1-2%, zw bezazotowe 7-10%

Skład kwasów tłuszczowych

Najwięcej zawiera kwasu stearynowego (C 18:0), oraz oleinowego (C18:1) 30-37%, palmitynowego (C 16:0) 23-30%, oraz 2-3% linolowego (C18:2). Zawiera poniżej 1% kwasu mirystynowego (C14:0)i laurynowego (C12:0)oraz linolenowego (C18:3). Cecha charakterystyczna jest niska temperatura topnienia 33-35C.

LJ=33-42, LZ=188-192, n⁴⁰_D=1,4565-1,4980

ziarno kakaowca przerabia się na kakao na masło kakaowe czekoladę, często stosowany w medycynie jako nośnik ze względu na odporność na hydrolizę i utlenianie.

PRODUKCJA OLEJU

Wstępna obróbka nasion:

Surowiec powinien zawierać maksymalną ilość tłuszczu dlatego zbierany jest wna 6 dni przed osiągnięciem dojrzałości fizjologicznej w momencie dojrzałości technologicznej. Zebrany surowiec transportem samochodowym dostarczany jest do zakładów. Następnie surowiec jest suszony, aby w trakcie magazynowania ( produkcja całoroczna zbiór okresowy) nie uległy zepsuciu. Wyróżniamy suszenie :

-naturalne tzw. przewietrzenie , woda luźno związana odparowuje z nasion,

-sztuczne za pomocą ogrzanego powietrza lub gazów spalinowych przy użyciu suszarek szybowych, bębnowych bądź fluidyzacyjnych. Wysuszone nasiona są magazynowane przez kilka miesięcy w silosach żelbetonowych lub stalowych wypełnionych do 2/3 objętości, lub krótkotrwało w komorach magazynowych. W czasie przechowywania stale jest kontrolowana temperatura i wilgotność. Nasiona zawierają zanieczyszczenia , które w kolejnym etapie obróbki wstępnej się usuwa. Zanieczyszczenie:

- psują jakość tłuszczu i utrudniają jego ekstrakcje,

-pogarsza jakość śruty poekstrakcyjnej,

-są podłożem dla drobnoustrojów,

- niszczą maszyny,

-zmniejszają zdolność przerobową

-mogą przyczyniać się do samozapłonu.

Po oczyszczeniu następuje łuszczenie ziaren czyli mechaniczne usuwanie strąków, łupin, łusek, włosów, kiełków.

Przyczyny psucia się nasion:

• Wewnętrzne:

-działanie enzymów w obecności wody przy odpowiedniej temperaturze i pH

-oddychanie ziarna

-kiełkowanie nasion

• Zewnętrzne :

-oddziaływanie klimatu np.. przemarznięcia

-oddziaływania chemiczne (hydroliza , działanie tlenu z powietrza)

-oddziaływania mikrobiologiczne (bakterie , pleśnie)

Skutki psucia się nasion:

zmiana temperatury - samozagrzewanie się nasion:

1 etap do 55st C - oddychanie nasion, pleśnienie

2 etap 55-70st C - reakcja utlenienia , Maillarda, bakterie termofilne, brązowienie nasion

3 etap powyżej 95st C - reakcje chemiczne , zwęglenie nasion, samozapłon.

II. zmiana zabarwienia oleju surowego , zmiana smaku i zapachu (smak ketonów, mydlany, łojowaty) jest następstwem : magazynowania nasion w stanie nadmiernej wilgotności,

samozgrzewania się nasion, działania mikroorganizmów

SCHEMAT BLOKOWY PRZETWARZANIA RZEPAKU CANOLA

Nasiona

Oczyszczanie zanieczyszczenia

Podgrzanie wstępne 32-38st.C

Zwrot osadu Płatkowanie ( rozdrobnione płatki 0,012-0,015mm)

Kondycjonowanie (85stC 5,5-6% wilg 30-40 minut)

prasa

mętów

Wytłok olej i mety do śruty

do ekstrakcji

Tłoczenie ( do 18-20%oleju 6-6,5% wilgotności)

Sita Łamanie wytłok (do wielkości ziaren grochu)

Osadnik (ewentualnie) Ekstrakcja

Filtr lub wirówka Olej ekstrakcyjny śruta

Olej tłoczniowy

Przygotowanie nasion do przerobu.

1.Rozdrobnienie nasion ułatwia wydobycie tłuszczu poprzez rozerwanie tkanki i ścian komórkowych , skrócenie drogi do środka cząsteczki ziarna ku powierzchni , zwiększenie pow. wypływu oleju .Rozdrabiania się kopre, ziarno palmowe i arachidowe na młynach tarczowych i łamaczach, zaś soje ( o ziarnach miękkich) i rzepak (o ziarnach drobnych) na walcowych, rurkowych lub gładkich. W zależności od rodzaju powierzchni inna jest funkcja walców. Para walców gładkich obracających się z ta samą prędkością służy do zgniatania ziana lub wytłoku; walce obracające się z różną prędkością współbieżną służą do rozcierania. Walce rowkowate służą do rozłupywania i ścinania (śrutowania) surowca.

2. Kondycjonowanie ziarna (prażenie) podgrzanie rozdrobnionego surowca w tzw prażniach do optymalnej wilgotności a następnie wysuszenie go. Podgrzewanie i nawilżanie s a procesami współzależnymi. Kondycjonowanie ułatwia wypływ oleju w czasie tłoczenia.

Prażnie mogą być pionowe i poziome.

Prażnie pionowe są zbudowane z panwi ustawionych jedna nad druga, co umożliwia grawitacyjny przelot miazgi. Liczba panwi wpływa na czas kondycjonowania i wynosi średni 3-6. można regulować stopień kondycjonowania za pomocą zasuwy, przez która ziarno dostaje się do prasy. Regulowany jest także poziom surowca w panwi.

Nawilżanie miazgi następuje poprzez zastosowanie pary lub gorącej wody. Ważne jest aby woda zwilżała ją możliwie równomiernie. Jeżeli nawilża się parą to jest ona doprowadzana przez otworki mieszadła skierowane przeciwnie do jego obrotów lub przez otworki na promieniście zmocowanej rurce. Wilgoć doprowadza się głownie do najwyższej panwi, natomiast niższe są przeznaczone do uregulowania wilgoci i podgrzewania miazgi. W każdej panwi materiał jest mieszany za pomocą ramion mieszadła zamocowanego na wspólnym wale napędzanego silnikiem przez przekładnie. Temperatura procesu dobiera się w zależności od jakości nasiona.

Prażnie poziome umożliwiają szybkie i dokładne regulowanie wilgotności materiału w sposób ciągły. Poziom ogrzewacza składa się zasadniczo z 2-3 bębnów cylindrycznych, wyposażonych w płaszcz parowy, z mieszadłami ślimakowymi wewnątrz.

Podgrzewanie w prażalniach:

-zmniejsza lepkość i jego napięcia powierzchniowego oraz łączenie się w większe krople rozproszone w protoplazmie cząsteczek tłuszczu, co ułatwia mechaniczne wytłoczenie oleju

-zwiększa plastyczność ziaren

-powoduje pękanie ścian komórkowych,

-powoduje koagulacje białek,

-inaktywuje szkodliwe enzymy, w szczególności lipazy i mirozynazy, co zapobiega nadmiernemu wzrostowi zawartości WKT w oleju oraz związków siarkowych w oleju i śrucie poreakcyjnej

- powoduje rozkład toksyn

Natomiast nawilżanie powoduje:

- wyparcie oleju z materiału

-powstawanie dużych agregatów rozdrobnionego surowca

- umożliwia dobra wymianę ciepła

3. Wydobywanie tłuszczu:

Odbywa się na drodze ekstrakcji bądź tłoczenia.

1. Tłoczenie jest 2 etapowe , najpierw jest wstępne tłoczenie , odolejenie a potem wydobywanie tłuszczu do wytłoku o 3-6%tłuszczu. Tłoczenie na gorąco 160st C w podniesionym ciśnieniu co zwiększa wydobycie tłuszczu, ale pogarsza jego jakość. Na gorąco tłoczy się oliwę i olej palmowy. Po tłoczeniu na zimno stosuje się rafinacje. Stosuje się prasy ślimakowe, rotacyjna (najczęściej firmy Stock) oraz pierścieniowe.

Prasy ślimakowe pracują w sposób ciągły, mogą służyć do wstępnego odolejania i następnej ekstrakcji, bądź tez są jedynym urządzeniem do tłoczenia. Liczba obrotów ślimaka wynosi 35-80 obrotów. W celu uzyskania dużego stopnia wydobycia oleju reguluje się dokładnie wilgotność miazgi przy wejściu do prasy. Zasadnicze części prasy to cedzidło, ślimak, napęd i regulator ciśnienia. Cedzidło składa się z pręcików, noży, jarzm, i ewentualnego chłodzenia. Ciśnienie w cedzidle reguluje się za pomocą położenia stołka dławiącego, nakręconego na wale ślimaka przy wylocie. Aby uniknąć przegrzania się miazgi prasy chłodzi się od zewnątrz oraz przez wał ślimaka zimna wodą lub ochłodzonym do 50C przefiltrowanym olejem.

Prasa rotacyjna to urządzenie będące walcowatym cedzidłem, w którym mimośrodkowo obraca się żłobkowany cylinder. Miazga jest podawana ślimakiem do stopniowego zmniejszającej się przestrzeni miedzy cedzidłem a wirującym cylindrem, dzięki czemu jest wytłaczana. Olej wypływa przez szczeliny na zewnątrz.

Prasy pierścieniowe stosuje się do wytłaczania nasion kakao, karate i innych surowców zawierających wartościowy tłuszcz o wysokiej temperaturze topnienia.

2. Ekstrakcja

Zalety : większy stopień wydobycia tłuszczu, tańsza robocizna.

Wady:

Palność, straty i toksyczność rozpuszczalnika, większa zanieczyszczenia uzyskiwanego oleju substancjami ubocznymi, kosztowniejsza gospodarka wodno-ściekowa.

Stosowane rozpuszczalniki to

- węglowodory alifatyczne :heksan, benzyna ekstrakcyjna,

- chloropochodne węglowodorów alifatycznych :trichloroetylen

- alkohole: etanol, izopropanol

- ketony skroplone gazy, gazy w stanie nadkrytycznym.

Metody ekstrakcji przemysłowej:

1.Ekstrakcja perkolacyjna: natryskiwanie miazgi nasiennej rozpuszczalnikiem bez wypełniania pustych przestrzenie między cząsteczkami miazgi. Rozpuszczalnik występuje wiec w postaci filmu spływającego szybko, grawitacyjnie pokrywającego cały materiał. (dlatego tez musi on być dobrze rozdrobniony aby ułatwił przenikanie rozpuszczalnika).

2.Ekstarkcja immersyjna dyfuzja rozpuszczonego tłuszczu gdy surowiec jest całkowicie zanurzony w miceli, która obmywa jego powierzchnię (ekstraktor typu Hildebrandta, który składa się z dwóch wież pionowych połączonych w dolnej części poziomym ślimakiem. W obu pionowych częściach obracają się ślimaki o perforowanych skrzydłach, ale różnej liczbie obrotów. Nasiona śa wprowadzane do niższej wieży i powoli przemieszczane ku dołowi, poziomy slimak przenosi materiał do drugiej wieży, w której jest przenoszony ku górze Az do wylotu.)

3.Ekstarkcja kombinowana jest to połączenie ekstrakcji perkolacyjnej i immersyjnej. Charakteryzuje się dużym stężeniem miceli, małą zawartością oleju w śrucie mety uniemożliwiają wydobycie tłuszczu z nasion o dużej zawartości bez tłoczenia wstępnego.( aparatura zwana filtracją-ekstarkcją firmy Wurstes-Sanger,)

MISCELA to roztwór tłuszczu z rozpuszczalnikiem.

Ekstrakcje prowadzi się za pomocą ekstraktora poziomego i pionowego

-pionowy kubełkowy, surowiec przesuwa się cyklicznie w koszach z perforowanym dnem, poruszających się pionowo z góry na dół i następnie z powrotem z dołu do góry. Materiał zraszany jest rozpuszczalnikiem półmiscelą. W ten sposób micela wzbogaca się cały czas, na dole aparatu jest już tak stężona że można ja kierować do filtracji. Po przejściu przez najniższe położenia kosze poruszają się ku górze, z tym ze poniżej wierzchołka aparatu są poddawane natryskowi czystego rozpuszczalnika. w tej części aparatu miscela ściekając w dół wzbogaca się w olej i jest na dole odbierana jako „półmiscela”, która zostanie użyta do ponownej ekstrakcji po odcieknięciu kosz zostaje odwrócony , a zawarta w nim śruta opuszcza ekstraktor.

-poziomy ekstraktor ma około 20-22m posiada perforowaną taśmę. Na początku surowiec natryskuje się najbardziej stężoną micelą a następnie kolejno coraz bardziej rozcieńczoną, aż na końcu czystym rozpuszczalnikiem. Rozpuszczalnik o optymalnej temp jest natryskiwany równomierne w każdym stopniu ekstrakcji, przechodzi przez warstwę materiału, uzyskując nową ilość tłuszczu i zbiera się w wannach zamocowanych poniżej przesuwającej się taśmy. Pompy pobierają go łącznie z porwanym szlamem i natryskują w opisanym porządku. W ten sposób porwana zawiesina jest ponownie sączona. Nadmiar gromadzącej się pod danym natryskiem miceli przelewa się do następnej wanny w kierunku zwiększającego się stężenia . między natryskami znajduje się strefa odcieku, z których najdłuższa jest na końcu taśmy. Po dojściu do końca częśći perkolacyjnej, taśma powraca do punktu zasilania przechodząc pod natryskiem oczyszczającym otworki jej sit.

SCHEMAT OCZYSZCZANIA OLEJU TLOCZENIOWEGO I MISCELI

Sita wstrząsane 65-75% osadu tłoczonego

cząsteczki grube olej

zbiornik sedymentacyjny

filtry workowe wirówki

olej lub miscela osad prażalnie

wytłaczanie

Olej uzyskany w wyniku tłoczenia powinien być oczyszczony, a zawarta w nim zawiesina zawracana do prażni. Stosuje się do tego m. in. sita wytrząsane, gdzie udziela się cząstki grube od oleju. Olej kierowany jest do wirówek, które usuwają osad do zawartości 0,1%, lub na filtry workowe , które pozostawiają tylko 0,02% zanieczyszczeń.

4. Oddzielenie rozpuszczalnika od miceli odbywa się kilkuetapowo na odparowywaczu. Mogą by odparowywacze ze strumieniu wstępującym, ze strumieniem spadającym lub obrotowe. Na ogół rozpuszczalnik usuwa się w 2 - 4 operacjach. Po zagęszczaniu w odparowywaczu I do 65%, przy ciśnieniu 5,2kPA i przejściu przez odparowywacz II, Olek zawiera jeszcze ok. 5% rozpuszczalnika, który usuwa się w wyparce filmowej. Film spływa ku dołowi kolumny, będąc intensywnie ogrzewany od zewnętrznej strony cylindra.

5.Odbenzynowanie śruty:

a)z tosterem pionowym z kilkoma półkami

b) ze ślimakiem

Olej tłoczony i ekstrakcyjny po wszystkich zabiegach to olej surowy, zwykle o ciemnej barwie i niekorzystnym smaku .dlatego poddaje się go rafinacji. Tylko olej z oliwek może być od razu po tłoczeniu używany

Substancje uboczne w oleju surowym:

- zanieczyszczenia mechaniczne - z nasion stosowanej agrotechniki, opakowań środków transportu

- emulsje tworzone przez frakcje wodną , w której rozpuszczone są inne związki,

-roztwory koloidalne - fosfolipidy, z rozpadu białka, węglowodanów, zw. Kompleksowe,

-substancje rozpuszczalne w tłuszczach:

• -macierzyste - wolne KT, mono- i diglicerydy, alkohole alifatyczne, alkohole triterpenowe, sterole, tokoferole, węglowodory, woski, Wit A, D, E, K, związki charakterystyczne dla surowca np. glikozydy siarkowe roślin krzyżowych

• związki powstające w procesach technologicznych i agrotechnicznych: zwiększona ilość KT, aldehydy, ketony, polimery.

6) Rafinacja to poprawa właściwości smakowych i zapachowych oleju przez usunięcie z oleju surowego składników niepożądanych. W skład rafinacji wchodzą następujące operacje: odszlamianie (hydratacja), oraz te zachodzące z rafinerii: odkwaszanie(neutralizacja), bielenie , odwadnianie (dezodoryzacja), winteryzacja.

SCHEMAT RAFINACJI

RAFINACJA

FIZYCZNA CHEMICZNA

hydratacja hydratacja

kwaśne odśluzowanie ( z para wodną) neutralizacja sopstok

winteryzacja winteryzacja

odwadnianie bielenie

olej jadlany odwadnianie

olej jadalny

RAFINACJA

CHEMICZNA FIZYCZNA

usuwanie

obróbka wstepna fosfatydy obróbka wstepna

rafinowanie ługiem WKT

fosfatydy, barwniki

bielenie fosfatydy i metale śładowo bielenie

barwniki

odwadnianie zw zapachowe odwodnianie

WKT

Metoda chemiczna powoduje większe straty i w trakcie tej metody powstaje sopstoc, jakkolwiek można ta metoda rafinować wszelkie rodzaje olejów i metoda ta pozwala na sprawne oddzielenie zanieczyszczeń. Metoda fizyczna ma ograniczone pole zastosowania, ale daje większy uzysk oleju i mniejsza ilość zanieczyszczeń.

Etapy rafinacji:

Hydratacja: czyli odszlamianie przeprowadzana w celu usunięcia substancji koloidalnych , białek, fosfatydów i uzykania surowca do produkcji lecytyny. Zabieg przeprowadza się różnymi metodami

-główna gdy olej ma dużo lecytyny

-z zastosowaniem kw mineralnych i ich soli (np. siarkowy, fosforowy)

-z zastosowaniem kw organicznych (np. bezwodnik octowy, kw octowy, mrówkowy, cytrynowy,)

- z zastosowaniem alkaliów ( gdy nie prowadzi się odśluzowywania przed odkwaszeniem)

-odśluzowanie w miceli

-zastosowanie środków specjalnych (np. powierzchniowo-czynnych)

-metodami adsorpcyjnymi

-metoda termiczną (240-280stC)

-metoda fizykalną (użycie prądu elektrycznego).

UZYSKANIE LECYTYNY

( do margaryn )

Olej ekstrakcyjny

Zbiornik 70stC woda podgrzana

Mieszanie i wytracenie fosfolipidów

Wirówka talerzowa

Olej Szlamy

Schłodzenie zbiornik szlamów

Magazyn oleju wyparka lecytyny 70-80stC

Schłodzenie magazyn lecytyny

2.Odkwaszanie ma na celu usunięcie WKT, dodatkowo usuwane są niektóre barwniki, (korzystnie) i przeciwutleniacze (niekorzystnie). Odkwaszanie prowadzi się metodami:

-alkaliczną (podstawowe)

-destylacyjną (rafinacja fizyczna)

-ekstrakcyjną (z misceli)

-z użyciem mocznika

-estryfikacyjna

Podstawowe elementy neutralizacji to

-typ związku alkalicznego NaOH, Na₂CO_3, NH₄OH

-siła alkaliczna roztworu

-nadmiar alkalicznego roztworu (uwzględnienie roztworu WKT i H₃PO₄)

-temperatura

-typ i stopień mieszania

-czas między dodatkiem związku alkalicznego i czasem oddzielania sopstocku.

Powstałe w trakcie procesu mydła to substancje powierzchniowo-czynne, na których mogą absorbować się inne związki znajdujące się w układzie np. barwniki, fosfolipidy itp.

Teoretyczne zużycie czystego NaOH na odkwaszanie 1 tony oleju zawierającego 1%WKT:

Olej kokosowy i z ziaren palmowych 1,980-2,030kg NaOH

Olej palmowy i arachidowy 1,520-1,570kf NaOH

Olej słonecznikowy, sezamowy, sojowy, lniany, oliwkowy 1,400-1,450kg NaOH

Olej rzepakowy 1,120-1,160kg NaOH
przyjmuje się ze LK=1 oznacza zużycie 0,7kg czystego NaOH.

Stężenie ługu zależy od LK

LK OLEJU	STĘŻENIE		TEMPERATURA		MIESZANIE
		%wagowe	Be	oleju		ługu
Rozcień do 3 Od 3-6	2-4 5-10	3-8 8-15	80-950 70-80	80-90 70-80	Brak Minimalne
Stężony powyżej 6	12-18	18-25	50	20	Szybkie intensywne.

Proces przeprowadza się w neutralizatorach. Maszyna ma około 5m jest wyposażona w mieszadło . po skończeniu mieszania, warstwy rozdzielają się na zasadzie różnicy gęstości, a na końcu jest olej usuwany.

Obecnie proces prowadzi się w systemie ciągłym np. aparatura Short- Mix firmy Alfa-Laval,

Aparatura do ciągłego odkwaszania metodą Claytona - 2-etapową:

I etap R-COOH+Na₂CO₃=R-COONa+NaHCO₃

II etap R-COOH+NaHCO₃=RCOONa+CO₂=H₂O

Neutralizacja jest także prowadzona metoda zenit w neutralizatorach Zenith, gdzie proces zachodzi w zbiorniku z roztworem ługu o wysokości kilku metrów i średnicy 2-3 m . Olej podawany jest od dołu zbiornika i przemieszcza się na górę przez warstwę ługu ze względu na różnice gęstości. Aby krople oleju były jednorodne na dnie umieszcza się sito.

W neutralizacji metodami chemicznymi powstaje sopstock czyli mydło+olej naturalny+woda+substancje uboczne.

Tłuszcz neutralny może być związany w sopstocku pomiędzy wytraconymi mydłami, wewnątrz błonek, w ścianach błonek.

Przerób spostocku obejmuje wydzielenie tłuszczu neutralnego i wprowadzenie NaCl (80-90stC)i, rozcieńczenie woda i odwirowanie a także rozszczepienie mydeł.

Rozszczepienie sopstocku może być metodą okresową lub ciagłą.

Metoda okresową

sopstock, woda, H₂SO₄

warstwa KT

warstwa

pośrednia

kwaśne wody

para bezpośrednio od dołu

(podgrzewanie i wymieszanie)

Warstwa pośrednia i kwaśne wody to produkty uboczne.

Metoda ciągła (z domydlaniem sopstocków)

SOPSTOCK

WYMIENNIK CIEPŁA

KOLUMNA DOMYDLAJĄCA

woda ZBIORNIK POŚREDNI

przepompowywanie

H₂SO₄ ZBIORNIK KT

dekantacja

ZBIORNIK FLOTACYJNY

NEUTRALIZACJA KWASNYCH WÓD

ŚCIEKI

3.Bielenie czyli odbarwianie ziarna .

Barwniki tłuszczów jadalnych to chlorofile, gossipole, antocyjany, produkty przemiany tych barwników, produkty r. Maillarda, produkty r. ze związkami metali, produkty r. utlenienia substancji towarzyszących.

Procesy technologiczne w których usuwane są barwniki to:

-odśluzowywanie (kw. Mineralne),

-odkwaszanie (stężone ługi),

-wytrącenie i oddzielenie sopstocku w wyniku absorpcji i flokulacji,

-odbarwienie adsorpcyjne lub chemiczne,

-uwodornienia.

Efekty procesu odbarwienia

a)zjawiska powierzchniowe: b)reakcje chemiczne

-usuniecie barwników (katalizowane ziemią bielącą)

-obniżenie zawartości metali -rozpad wodoronadletnków

-obniżenie zawartości związków siarki -odwodnienie steroli i oksysteroli

-obniżenie zawartości fosfolipidów do węglowodorów aromatycznych

-obniżenie zawartości mydeł porafinacyjnych

Najczęściej stosuje się metody adsorpcyjne.

.Właściwości, jakie określają adsorbent:

-stopień odbarwienia w stosunku do ilości absorbenta

-efektywność usuwania grup poszczególnych barwników

-stopień pochłaniania tłuszczu

-łatwość odsączenia.

Rodzaje adsorbentów

a)naturalne b)syntetyczne

ziemia bieląca , zmielona tlenek glinu

węgiel aktywny tlenek magnezu

naturalne krzemionki hydrożele krzemionkowe

Obecnie stosuje się ziemie aktywowane .Aktywacja to rozdrobnienie ziemi bielącej i wyługowanie tlenku glinu, przy użyciu kwasu siarkowego lub solnego co w efekcie prowadzi do zmiany składu, objętości porów, hydratacji wolnego SiO_2. Węgiel aktywny podlega aktywacji metodą gazową. Po zabiegu węgiel aktywny charakteryzuje się gorszym odsączaniem (straty porównywalne).

Stosuje się zwykle 2 etapowe odbarwienie gdzie pierwszy etap to użycie adsorbentu syntetycznego, a drugi prowadzi się z ziemi a bielącą.

Ziemia bielona „Jeltar 100”

Jest to proszek bez zanieczyszczeń mechanicznych o białej barwie z różowo popielatym odcieniem, o gęstości nasypowej luźnej 550-660g/, gęstości nasypowej ścisłej 630-740g/l, Ph 2,9-3,5, retencja oleju rzepakowego max 35%. Straty przy prażeniu w temp 1000stC/1h wynoszą 6-8%.

Ta ziemia charakteryzuje się zdolnością odbarwienia rzepaku - min 80%, ilości kwasów w przeliczeniu na HCl- max 0,09%, zawartością wody 4-10%, odsiewem na sicie 0,1mm - max 7%, śr 4.5%. Ziemie ta stosuje się w przemyśle tłuszczowym do dobarwienia olejów jadalnych oraz w przemyśle rafinacyjnym, farbiarskim itp. Transportowana jest w workach papierowych po 40kg, samochodowym bądź kolejowym transportem.

Ziemia bielona aktywowana Tonsil

Tonsil optimum exstra - bardzo aktywn, całkowicie odbarwia tłuszcze(oleje jadalne, łój parafiny)

Tonsil optimum exstra FF - bardzo aktywn, całkowicie odbarwia tłuszcze(oleje jadalne, łój parafiny)

Tonsil optimum i optimum FF - bardzo aktywna do trudno odbarwiających się olejów roślinnych i zwierzęcych ( olej bawełniany, lniany, palmowy, łój, smalec)

Tonsil standard i standard FF - do naturalnie odbarwiających się olejków roślinnych (olej sojowy, arachidowy, rzepakowy)

Tonsil L80 i L 880 - do olejów mineralnych.

Analiza wielkości ziaren

Wielkość ziarna [Ц]	Ziemia naturalna ze stanu Georgie		Tonsil standard FF	Tonsil L80
		przed mieleniem			mielona
>149	48	6	4	0
100-149	15	11	8	0
71-100	11	17	11	0
63-71	6	14	10	0
<63	20	52	67	100

Stopień rozdrobnienia ma bardzo duży wpływa na efekt bielenia.

Syntetyczna ziemia Trisyl

Odbarwia - chlorofile (częściowo), fosfolipidy, mydła, produkty oksydacji, Fe, Mg, Cu, Ca, Ni, Cd, karoten (w małym stopniu).

Bielenie prowadzi się metoda okresową (aparatura Mozzorii) trwa ono kilka godzina po bieleniu ziemia bieląca jest prażona w celu reaktywacji. Olej zawiera może mieć złe walory smakowe dlatego nie stosuje się metody okresowej do olejów jadalnych. Bielenie może być prowadzone także dwu etapowo. W pierwszym etapie bieli się Trisylem, filtruje, a następnie ziemia bielącą i także filtruje.

4. Dezodoryzacja (odwodnienie)

Ma na celu usunięcie substancji smakowych i zapachowych. Są to:

a) związane występują w surowych świeżych tłuszczach:

-niższe węglowodory do C₁₆

-krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe,

-produkty degradacji wysokonienasyconych długołańcuchowych kwasów tłuszczowych,

-produkty hydrolizy tioglikozydów,

b) związki powstające w czasie magazynowania surowców i podczas ich przerobu w warsztacie rolnym i przemysłowym:

-produkty samoutleniania - aldehydy, ketony,

Metody odwadniania:

-destylacyjna z przegrzaną para wodną

-niedestylacyjna

-uwodornienie

-polimeryzacja

-adsorpcja za pomocą węgla aktywnego

-ogrzewanie oleju w cienkich filmach na płytkach pochyłych.

Odwodnienie destylacyjne określają takie parametry jak cisnienie, temperatura, ilość pary, czas operacji, charakterystyka pary.

Temperatura stC	Czas	Ciśnienie
210	1-2h	266-898Pa
230	30-60min
270	17-20min

Temperatura nie może być zbyt wysoka bo to powoduje straty oleju. Warunki musza być tak dobrane aby nie zachodziła destylacja triglicerydów oraz aby ilość porwanych przez parę wodną triglicerydów był jak najmniejsza.

Podczas odwodnienia w oleju zachodzą zmiany korzystne tj. usunięcie nadtlenków, rozkład utleniaczy zawartych w oleju co zwiększa jego trwałość, usunięcie węglowodorów steroidowych powstałych a czasie odbarwienia. Zachodzące przemiany mają też niekorzystny charakter tzn. polimeryzacja, rozkład i usuniecie naturalnych przeciwutleniaczy, rozkład karotenoidów, rozkład substancji zapachowych, częściowa hydroliza glicerydów.

Olej odwodniony powinien charakteryzować się:określona dla poszczególnych rodzajów oleju LZ, LJ, zawartością SN₂, refrakcją, barwą i żądanymi cechami chemicznymi.

-LK<0,4, Lea<4, zaw.sub. lotnych m/m<0,15, zawartość Na mg.kg <0,5, zawartość Ca <0,5, Fe <0,03, Cu<0,005.

Najczęściej proces prowadzi się w autoklawach z kilkoma sekcjami gdzie olej jest stopniowo ogrzewany. W pierwszej sekcji temperatura jest podniesiona do odpowiedniej wartośći, drugiej sekcji przegrzana para wodna jest dodawana , w trzeciej nastepuje schłodzenie odwodnionego oleju.

Istnieja także metody półciągłego odwodnienia.

5. Winteryzacja (odwoskowanie)

Niektóre oleje w celu usunięcia wosków poddaje się winteryzacji - olej słonecznikowy, lniany, kukurydziany z 2000mg/kg do 10mg/kg.

Winteryzacje prowadzi się na mokro i na zimno.

Metoda mokra

Olej po neutralizacji

Zbiornik do podgrzewania

Ług

Mikser

Woda przechłodzona

Wymiennik ciepła

Krystalizator I krystalizator II woda

Wymiennik ciepła

Separator

Mycie

Suszenie lub bielenie

Wosk nie jest zły jednak może klient ni być zadowolony gdy olej po włożeniue do lodówki się skłaczał.

Metoda zimna

Olej surowy

Kwas

Mieszalnik

Alkalie Wymiennik ciepłą

Krystalizator I Krystalizator II

Woda tem pokojowa Wymiennik ciepła

Separator woski z sopstockami

Woda gorąca Wymiennik ciepła

Separator

Mycie

Suszenie lub Bielenie

Po zakończeniu czyszczenia oleju surowego otrzymujemy olej spożywczy.

MODYFIKACJA TŁUSZCZÓW

Modyfikacja tłuszczów czyli zmiana właściwości tłuszczów pod względem chemicznym, fizycznym i , sensorycznym zachodzi na drodze uwodornienia, frakcjonowania, przeestryfikowanie i najstarsze najbardziej prymitywny sposób mieszanie.

Celem procesu jest:

-otrzymanie tłuszczu o charakterystyce niespotykanej w przyrodzie

-wykorzystanie tańszego surowca, który posiada charakterystykę innego o wyższej cenie,

- zwiększenie odporności na utlenianie,

-polepszenie smakowitości,

-zmiana krystalicznej charakterystyki,

-zwiększenie wartości żywieniowych.

Uwodornienie WKT stosowane od 1903 roku zachodzi na katalizatorze który , uaktywnia oba reagenty w trakcie reakcji - głownie niklowym. Rocznie produkuje się ponad 15 mln ton tłuszczu ta metodą. Cel uwodornienia to zmiana konsystencji z płynnej na stała, zwiększenie trwałości tłuszczu i odbarwienie i odwodnienie tłuszczu. Podczas uwodornienia zachodzą następujące procesy:

-wysycenie „=” kwasów nienasyconych - jest to główna reakcja

- izomeryzacja geometryczna i położenia - są to wady procesu bo powstają w wyniku tych reakcji izomery „trans” które nie występują naturalnie w tłuszczach.

-polimeryzacja

-przeesryfikowanie

-cyklizacja

-hydroliza

Mechanizm procesu:

- CH₂-CH=CH-CH₂- +H₂ kat = -CH₂-CH₂-CH₂-

Reakcja jest heterogeniczna zachodzi w 3 fazach:

-katalizator to faza stała -olej to faza płynna

-wodór to faza gazowa

Szybkość reakcji zależy od:

-rozproszenia wodoru w oleju wprostproporcjonalnie

-transportu wodoru do powierzchni katalizatora

-adsorpcji na aktywnej powierzchni katalizatora

-adsorpcja nienasyconych rodników kwasów tłuszczowych w sąsiedztwie wodoru.

-reakcji wodoru z niklem i rodnikiem nienasyconym, co daje trwały kompleks

-rozpad kompleksu na nikiel i zaabsorbowany rodnik

- desorpcja wysycanego rodnika z powierzchni katalizatora.

Podczas reakcji zachodzą następujące procesy: absorpcja, r., chemiczne, dyfuzja.

Reakcja zachodzi najszybciej w trienach potem w dienach potem monoenach aż otrzymujemy kwasy nasycone.

Selektywność wysycania podwójnych wiązań:

k₃/k₂=S_3/2-selektywność przejścia od 3 do 2 nienasyconego kwasu

S=2 - mała selektywność

S>32 - duża selektywność

Gdy SS=0 (SS - stosunek selektywności) wszystkie cząsteczki zdarzają do kwasu stearynowego

SS=50 kwas linolowy reaguje zanim jakakolwiek ilość kwasu oleinowego zostanie uwodorniona , czyli najpierw będą się wysycać „=” kwasu linolowego i zostanie tylko oleinowy nienasycony.

Zwykle kwasy charakteryzują się SS równa się od 30-90.

Temperatura procesu 150 do 225 C.

Katalizatory stosowane w procesie to:

Niklowe, miedziowe, niklowo-miedziowe, niklowo-selenowe, miedziowo-chromowo-manganowe, chromowe i palladowe. Często stosuje się katalizatory na nośnikach aby zwiększyć powierzchnie reakcji.

Cechy katalizatorów:aktywność, selektywność, wpływ na izomeryzacje, i odporność na trucizne.

Truciznę katalizatorów pochodzą od wodoru - związki siarki i tlenek węgla oraz od oleju - związki zawierającą siarkę, fosfor i lipidy utlenione, chlorowce WKT sole KT i chlorofil.

Katalizatory wykorzystywane są wielokrotnie

Do uwodornienia używa się zwykle olejów o wstępnej (niepełnej) rafinacji ponieważ po uwodornieniu należy rafinować olej ponownie aby usunąć niekorzystne związki zapachowe i smakowe będące ubocznymi produktami reakcji.

TECHNOLOGIE UWODORNIENIA-etapy

1. wytworzenie katalizatora - zwykle katalizatory kupowane są z wyspecjalizowanych zakładów. Zazwyczaj stosuje się na nośniku. Przenoszenie na nośnik np. metoda mokrą - gotowanie niklu w wodzie z dodatkiem kwasu i ogrzewanie w piecu

2. wytworzenie wodoru - często wykonywane na drodze hydrolizy w zakładzie ale produkt hydrolizy był gorszej jakości, dlatego obecnie kupuje się wodór w zakładach chemicznych.

3. rafinacja wstępna oleju - ma na celu usuwania fosfolipidów i związków siarki WKT wilgoci oraz zanieczyszczeń metalicznych.

4. właściwe uwodornienie - zwykle prowadzone okresowo. Przebieg:

przygotowanie namiaru, proces właściwy z dodatkiem katalizatora. Po oddaniu katalizatora całość miesza się delikatnie i podgrzewa. w temperaturze o 10C niższej od rozpoczęcia procesu dozuje się wodór proces trwa ok. 4 godz., schładzanie - ponieważ jest to reakcja egzotermiczna dlatego konieczne jest schładzanie.

5. rafinacja wtórna - odkwaszanie rozcieńczonym ługiem przemywanie gorącą wodą co obniża kwasowość do 0,1% WKT, następnie suszenie, odbarwienie, filtracja - co w efekcie daje odwodniony produkt

Aby oddzielić katalizator od tłuszczu uwodornionego stosuje się filtracje z dodatkiem ziemi bielącej, bo katalizator charakteryzuje się mała granulacją i ziemia jest adsorbentem.

Katalizator jest zawracany i używany średni 50 razy

(Aby proces uwodornienia był efektywny niezbędne jest odpowiednie mieszanie, stosowane mieszadła to mieszadło typu TAJFUN centralnie ułożone w autoklawie, oraz mieszalnik z dyfuzorem. Autoklaw zazwyczaj wypełniony jest wodorem do 2/3 wysokości.)

W jaki sposób określa się czy konsystencja tłuszczu zmieniła się już na pożądaną w trakcie trwania procesu?

Liczba jodowa określa stopień nienasycenia zatem parametry procesu ustala się tak aby liczba jodowa spadała o jednostkę w ciągu minuty.

FRAKCJONOWANIE polega na podziale tiacylogliceroli miedzy dwie fazy. Wykorzystuje się różnice temperatur topnienia triacylogliceroli. Frakcjonowanie zachodzi według schematu:

- w niskiej temperaturze TAG'i typu SU₂ pozostają płynne, podczas gdy TAG'i typu S₃, S₂U krystalizują co daje odpowiednio frakcje płynna (oleinę) i stałą (stearynę).

- nastopnie frakcje te można podzielić przez filtracje.

- trakcie frakcjonowania oleju palmowego oleiny sa produktami steryny, natomiast sytuacja jest odwrotna w przypadku oleju z ziaren palmowych.

W praktyce przemysłowej stosuje się 3 metody frakcjonowania:

-na sucho - 90% tłuszczów jadalnych,

-przy użyciu detergentu (Na₂SO₄, MgSO₄),

-przy użyciu rozpuszczalnika (heksan, izopropanol, dinitropropanol, aceton).

Cele frakcjonowania:

-usunięcie substancji ograniczających spektrum stosowania olejów (np. odkwasowanie oleju słonecznikowego),

-wzbogacenie olejów w pożądane TAG'i (np. POP w oleju palmowym),

-rozdzielenie na 2 lub więcej frakcji o szerokim zastosowaniu i większej wartości niż tłuszcz wyjściowy (np. frakcjonowanie oleju z ziaren palmowych i oleju palmowego),

-alternatywna metoda do uwodornienia (np. frakcja oleju palmowego mogą zastępować uwodorniony olej sojowy bądź rzepakowy w produkcji margaryn).

Etapy frakcjonowania:

1. krystalizacja

-ogrzewanie oleju do temperatury o 20C wyższej niż temperatura topnienia TAG'ów.

-ochładzanie oleju.

Szybkie ochładzanie daje dużą ilość drobnych niedoskonałych kryształów, które trudno się oddzielają, czyli twarda frakcja jest niskiej jakości. Dlatego stosuje się zasadę schładzania powolnego 1-3C na minutę, w małych krystalizatorach wyposażonych w płaszcz chłodzący. Lub w dużych (5-50t) z dodatkową spiralą chłodzącą. Cechy typowego krystalizatora to:

-odpowiednia powierzchnia chłodzącą 3-4m²/m³,

-małe różnice temperatury pomiędzy chłodzącym medium i olejem (1Cmax 3C)

-delikatne mieszanie zapewniające jednakową temperaturę i nie uszkadzające kryształów,

-wolne chłodzenie zapewniające krystalizacje w warunkach zbliżonych do równowagi ( zwykle 10-30 h)

Krystalizator składa się z mieszadła wewnątrz, płaszcza chłodzącego (nawet kilku płaszczy) oraz rur, metalowych płyt.

II. oddzielenie

Zachodzi na filtrach próżniowych , bębnowych i taśmowych , w wirówkach bądź prasach.

Obdzielenie frakcji płynnej i stałej zachodzi na filtrach. Na powierzchni filtra znajduje się stearyna i jest zeskrobywana zaś płynna jest wewnątrz bębna.

Schemat aparatury firmy Tirtiaux do frakcjonowania oleju: krystalizatory wstępne, pompa zasilająca, filtr, pompa do cyrkulacji, filtr próżniowy.

Olej palmowy zbudowany jest w 50% z kwasów nasyconych i nienasyconych. Na skale przemysłowa frakcjonuje się 3 stopniowo:

Super stearin

Hard stearin 17-21 l.jodowa

32-36

Soft stearin

40-42

Palm oil soft pmf hard pmf

51-53 42-48 32-36

Recycling oleins

Olein

57-59

Super olein top olein(*)

54-66 70-72

First stage fractionation second stage fractionation third stage fractionation

(*)- na tym oleju smaży się frytki,chipsy

Frakcjonuje się tez olej z nasion kokosowych wcześniej uwodorniany i wykorzystuje się właściwą frakcje (np. w cukiernictwie)

Przeestryfikowanie (transestryfikacja, interestryfikacja) jest to szereg rekacji spokrewnionych ze soba polegających na wymianie grup arylowych pomiędzy:

-estrem i alkoholem - alkoholiza=gliceroliza

-estrem i kwasem - acydoliza

-estrem i estrem - przeestryfikowanie właściwe

-przeestryfikowanie jednostronne ( jednofazowa randomizacja) - jest to systematyczny rozdział we wszystkich możliwych pozycjach triacylogliceroli S₁,S₂,S₃ w fazie płynnej powyżej najwyższej temperatury topnienia aż do osiągnięcia równowagi.

SSS(50%) + OOO(50%)

SSS(12,5%) SOS(12,5%) OSS(12,5%) OSO(12,5%) OOO(12,5%)

-przeestryfikowanie kierowane (wielofazowe) - 2 fazy płynna i stała w temperaturze od 0 - 40C w temperaturze niższej od najbardziej topliwego TAG, te o najwyższej temperaturze topnienia wypadają w postaci kryształów i otrzymujemy stąd mieszaninę dwóch frakcje aż do przekrystalizowania wszystkich TAG-ówo temperaturze topnienia ??????????????

OSO(100%)

SSS (33,3%) OOO(66,6%)

Katalizatory stosowane do estryfikacji mogą być: biologiczne i chemiczne.

Katalizatory chemiczne to

1. alkoholany CH₃Ona, C­₂H₅ONa, używane w ilości 0,06-,04% w temperaturze 80-110 przez 30 minut.

Zalety tych katalizatorów:

-łatwe usuwanie poreakcyjne

-proste urządzenia

Wady:

-toksyczne , wysokoreaktywne

-o zmiennej jakości,

-reagują z CO₂, SO₂, O₂

2. metale - Na, K, Na-K stop, używane w ilości 0,05-0,1% w temperaturze 120C i w czasie 5 minut

Zalety katalizatorów z metali:

-najbardziej aktywne

-małe straty

Wady katalizatorów z metalu:

--drogie

-reaguja ze śladami H₂O

-wybuchowe

3. NaOH+glicerol, używane w reakcji o dwustopniowym przebiegu:

I. temperatura 60-80C (próżnia) - zachodzi dyspersja katalizatora, naturalizacja WKT, usuniecie H₂O

II. temperatura 140-180C (próżnia) - tworzenie glicerynianu sodu, diglicerynianu sodu właściwe przeestryfikowanie.

Zalety:

-tani surowiec

-nie trzeba go neutralizować

Wady:

-najmniej aktywny,

-wymaga dwustopniowej reakcji

SCHEMAT BLOKOWY PROCESU PRZEESTRYFIKOWANIA

Przygotowanie komponentów przeestryfikowanie

Zestawienie mieszaniny reakcyjnej

Suszenie mieszaniny reakcyjnej (90-120C, próżnia, mieszanie)

Dodanie katalizatora i prowadzenie przeestryfikowanie (0,2-0,5%, 30-60 minut)

Dezaktywacja katalizatora i przemywanie

Suszenie

Schemat aparatury do przeestryfikowanie : zbudowana z kilku zbiorników z mieszadłami gdzie dodaje się katalizatora , przeesryfikowany tłuszcz trafia do reaktora schłodzony , osuszony tłuszcz trafia do rafinacji.

Katalizatory biologiczne to:

-enzymy lipolityczne (lipazy) mają większe spektrum działania niż chemiczne katalizatory.

Podział lipaz w zależności od ich specyficzności;

Rodzaj lipaz	Specyficzność	Pochodzenie lipaz
A. substancje specyficzne w stosowaniu do struktury kwasów tłuszczowych	Monoacyglicerole Mono- i diacyglicerole Mono i triacyglicerole	Z tkanki tłuszczowej szczura Penicillum camemberitii Penicillum sp.???
B. substratowe specyficzne w stosowaniu do struktury kwasów tłuszczowych	Krótkołańcuchowe cis-9 nienasycone długołańcuchowe	Penicillium rquerforti Z żołądka noworodka Geotrictum condidum
Regiospecyficzne	Sn - 1,3 regioselektywne Sn - 2 regioselektywne	Aspergillus Niger Rhizopus arrhizus Mucom ??? Candidia autaritica
Niespecyficzne		Candidia cylidraceo Penicillium expansum Aspergillus sp Pseudomonas cepacis
stereospecyficzne	Sn - 1 stereospecyficzne Sn - 3 stereospecyficzne	Aumicda la??/ Fusarium solani Pseudomonas fluorescens Z żołądka królika Candida ???

.

na razie używa się ich na poziomie laboratoryjnym.

Hydroliza przy udziale lipaz :

R₂OCO

???????????????????????????

Lipazy działają w środowisku wodnym.??????????????

Zastosowanie tłuszczów przeestryfikowanych:

-produkcja namiastek masła kakaowego

-produkcja specjalnych preparatów tłuszczowych zawierających średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe:

-dietetyka (szybkie wchłanianie w organizmie)

-przemysł spożywczy (rozpuszczalniki i nośniki substancji zapachowych, smakowych, barwników i witamin), (do powlekania cukierków - połysk)

-produkcja koncentratów długołańcuchowych

-niskokaloryczne strukturyzowane triacylogliceroli

-produkcja koncentratów wielonienasyconych kwasów tłuszczowych

-produkcja margaryn nie zwierających izomerów trans

-otrzymywanie tłuszczów o pożądanej formie krystalicznej

Process for the production of confectionery fats

High deate sunflower oil

Stearin acid

H₂O

Packed bed 70Creactor rizospus

Distillation mixed acids (stearin + oleil)

Fractional oleine byproduct

Crystallization (OOO+StOO)

Stearine (StOSt)

Bardzo mozliwe jest że z biegiem lat I rozwojem technologii katalizatory biologiczne będą stosowane na szeroka skale. W Polsce żaden zakład nie prowadzi przeestryfikowanie.

Najprostsza metoda modyfikacji tłuszczów to mieszanie bo nastepuje zmania właściwości fizycznych i chemicznych.( często stosowane do mas czekoladowych i cukierniczych)

CHARAKTERYSTYKA MARGARYNY

Po raz pierwszy powstała w latach 60-tych XIX wieku we Francji w czasie deficytu olejów zwierzęcych. W trakcie frakcjonowania francuski chemik otrzymał stearyne i oleomargarynę.

Margaryna to zestalona emulsja w/o fazy tłuszcowej składającej się z mieszaniny roślinnych i zwierzęcych tłuszczów i olejów oraz fazy wodnej będącej specjalnie przygotowanym mlekiem lub wodą albo ich mieszaniną z różnymi dodatkami.

MARGARYNA	MASŁO
Do60%kwasów nienasyconych	Do 70% kwasów nienasyconych
Do 30%kwasu liolowego	1-2% kwasu linolowego
Wit E	Wit A i D
Wzbogacona o Wit A i D	200-250mg/100g cholesterol

Właściwości fizyczne margaryny (wynikające ze składu chemicznego, budowy glicerydowej, stanu emulsyjnego i krystalicznego)

1. konsystencja czyli właściwość ciała przeciwstawiająca się deformacji

2. plastyczność czyli właściwość umożliwiająca zachowanie deformacji po ustąpieniu siły odkształcającej.

TAG i występują w formie krystalicznej w formach polimorficznych heksagonalnej, rombowe, trójskośnej. Najbardziej oczekiwana faza to faza rombowa gdzie kryształy maja wielkość 20-50 mikrometrów, są wyczuwalne, dają posak piaszczystości.

Plastyczność

Zawartość f. stałej zawartość f. wodnej

Do 5% tłuszcz b. miękki do 10% wzrost twardośći

Do 35% tł. Jeszcze plastyczny nie kruchy 10-20% twardość bez zmian

>40% tł. Nieelastyczny, kruchy >20% mięknięcie

Konsystencja natomiast jest uzależniona od wielkości kryształów i ich ilości.

Konsystencja zależy od:

-składu osnowy (zawartość fazy stałej w temp użytkowania, wzajemnej rozpuszczalności glicerydów i tworzenia euteklydów)

-krystalizacji emulsji (wielkość kryształów więźby krystalicznej powstającej w czasie zestalania)

-wygniatania (kształtowania właściwości reologicznych poprzez wew homogenizację struktury)

-przechowywania (twardość wzrasta w miare przechowywania z istniejących zarodków krystalicznych rośnie liczba małych kryształów)

Struktura margaryn z taka sama ilością stałej struktury, ale o różnej konsystencji rózni się obecnością w margarynach twardych występowaniem kryształów poza wodą i olejem, które występują także w miękkich margarynach.

Przyczyna psucia się margaryn:

1. mikrobiologiczne : hydroliza i utlenianie tłuszczów.

2. 2. chemiczne tzw. jełczenie chemiczne - samoutlenianie tłuszczów, które przyspieszone jest poprzez:

-wielonienasycone kwasy tłuszczowe w osnowie

-kontakt z tlenem atmosferycznym

-metale

-sól

-wielkość kryształów wody

3. fizyczne:

-mechaniczne niszczenie struktury emulsji

-mechaniczne niszczenie krystaliczne

-wew procesy psucia się struktury krystalicznej.

Skład margaryny

Margaryna składa się z fazy wodnej , fazy stałej i dodatków do tych faz.

1. faza tłuszczowa to mieszanina tłuszczów naturalnych, uwodornionych, frakcjonowanych i przeesryfikowanych. (olej arachidowy, bobasku, bawełniany, kakaowy, kukurydziany, oliwkowy, palmowy, sezamowy, słonecznikowy, rzepakowy, sojowy, palmowy,).

Osnowa tłuszczowa to mieszanina kilku tłuszczów o nie zmienionej budowie glicerydowej oraz tłuszczów modyfikowanych.

O budowie osnowy decydują cena , jakość, wpływ na właściwości margaryny, wpływ na technologię.

Dodatki stosowane do fazy tłuszczowej:

-emulgatory (niepełne estry glicerolu nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych, estry innych alkoholi niewodorotlenowych, fosfolipidy) dziś głównie lecytyna, sojowe lub rzepakowe tłuszcze.

-barwniki ( naturalne substancje barwiące ekstrakt karotenu, annato, czerwony olej palmowy)

-witamina A i D

-przeciwutleniacze

-srodki zapachowe (diacetyl, acetoina, kwas octowy, propionowy, kapronowy)

-indykatory dziś nie dodaje się już bo metody analityczne są tak daleko posunięte że nie są one konieczne.

2.Faza wodna składa się z mleka ,wody lub ich mieszaniny i jest nośnikiem naturalnego aromatu, ale JEST BARDZO PODDATNA NA ZAKAZENIA MIKROBIOLOGICZNE

Dodatki stosowane do fazy wodnej to:

-sól

-laktoza, glukoza, sacharoza,

-kwas cytrynowy

-kwas mlekowy

-środki konserwujące ( benzoesan sodu, kwas sorbowy)

SCHEMAT OTRZYMYWANIA MARGARYNY

Przygotowanie osnowy tłuszczowej przygotowanie fazy wodnej

(wytworzenie nat aromatu)

Emulgowanie

Chłodzenie

Nadanie konsystencji

Formowane

Pakowanie

W trakcie chłodzenie dochodzi do krystalizacji obu faz. Od tempa chłodzenia zalęzy jakie powstaja kryształy - wolne chłodzenie daje duże kryształy.

Podczas wygniatania dochodzi do złamania układu krystalicznego , produkt staje się bardziej plastyczny.

SCHEMAT OTRZYMYWANIA MARGARYNY KOSTKOWEJ 250G

Zbiorniki

rafinat oleju ciekłego

rafinat oleju utwardzonego

emulgatora rozp w oleju

barwniki witaminy

r/r soli kuchennej i kwasu cytrynowego

serwatki

wody uzdatnionej

Pompa wysokociśnieniowa wielogłowicowa

Wytworzenie fazy olejowej wytworzenie fazy tłuszczowej

Wytworzenie emulsji

Pasteryzacji emulsji

(sekcja grzania 84-86Ci sekcja chłodzeni 35-40C)

Zestalenie emulsji

(chłodzenie I 22-27C i chłodzenie II 12-17C)

Krystalizacja emulsji

Pakowanie

(formowane kostek i owijanie folia aluminiową)

Pakowanie w pojemni zbiorcze

Waletowanie

Magazynowanie

Od 20 lat do produkcji margaryny stołowej i kuchennej stosuje się linie do produkcji ciągłej, która charakteryzuje się krótszym czasem produkcji, wyeliminowanie pracy człowieka i jego kontaktu z surowcem i produktem.

SHORTENINGS

(tłuszcze kuchenne, piekarskie, cukiernicze )

1. tłuszcze mieszane

2. tłuszcze uwodornione

Tłuszcze te nie zawierają fazy wodnej, ale mogą zawierać emulgatory, bądź mogą być napowietrzanie.

Dane analityczne:

	ogólnego zastosowania		o dużej stabilności
	wyłącznie wodorowane tłuszcze roślinne	mieszanina tłuszczów zwierzę- cych i roślinnych	wyłącznie wodorowane tłuszcze roślinne	mieszanina tłuszczów zwierzę- cych i roślinnych
SFI (%)*
w temp 10C	28	29	40	39
21C	22	22	27	36
27C	20	20	22	22
33C	16	17	11	14
38C	12	13	5	9
77C	51	51	43	46
kw. Linolowy (%)	8	8	1,5	3,5
WKT(%)	0,04	0,04	0,04	0,04
LJ	74	60	6,9	58

*SFI - indeks fazy stałej

Rodzaje shorteningów:

-tłuszcze wysokoodporne na jełczenie

-tłuszcze do ciast

-tłuszcze do pieczenia chleba i słodkiego ciasta

-tłuszcze do sucharków

-tłuszcze do głębokiego smażenia

-tłuszcze plastyczne

-tłuszcze płynne

-tłuszcze półpłynne

-tłuszcze suche

-tłuszcze do lodów (zwykle na bazie tłuszczu kokosowego)

-tłuszcz kakao podobny (namiastki masła kakaowego

-tłuszcz vanaspati (uwodorniony tłuszcz z orzechów arachidowych)

-tłuszcze paszowe.

TŁUSZCZE SMAŻALNICZE

1. Tłuszcze do głębokiego smażenia

Smażenie to silne ogrzewanie surowca w ciekłym ośrodku pośredniczącym (zwykle gorący olej)

Zalety procesu to specyficzna atrakcyjność wyrobów zmazanych oraz prostota i szybkość procesu smażenia. Wyróżniamy smażenie

-w małej ilości oleju - na patelni gdzie tłuszcz używany jest jednokrotnie

-głębokie smażenie zanurzeniowe - w dużej ilości tłuszczu zwykle roślinnego. Następuje gwałtowne odparowanie wody i smażenie (chrupki, frytki, chipsy, produkty mięsne). Zazwyczaj wielokrotnie wykorzystuje się medium smażalnicze, które jest cyklicznie wymieniane bądź ciągle uzupełniane świeżym tłuszczem i jest to forma naturalnej wymiany tłuszczu w smażalniku.

Przykład smażenie frytki. Trwa kilkanaście minut. W początkowym okresie nastepuije podgrzewanie aż do temperatury 180C (pożądana). Następuje wtedy odparowanie widyz powierzchni i obniżenie temperatury oleju. W miejsce wody wnika tłuszcz.w produktach typu chipsy zawarte jest aż 30% oleju w miejscu wody, dlatego bardzo Warn jest jakość oleju, który jako składnik wpływa na cechy otrzymanego produktu.

Na wybór tłuszczu wpływają takie cechy jak :

-funkcjonalność

-wartość odżywcza

-cena

Tłuszcze smażalnicze charakteryzuje się według następujących kryteriów:

Kolor jasny

Smak -

Zapach -

Punkt dymienia 220C

Zawartość WKT 0,1%

Wilgotność 0,1%

Kwas linolenowy max 2% (najbardziej podatny na przemiany oksydacyjne)

Podział tłuszczów smażalniczych :

a).tłuszcze stałe pochodzenia roślinnego:

-tłuszcze laurynowe otrzymywane z tłuszczu kokosowego i ziaren palm oleistej,

-frakcja oleju palmowego (głównie frakcja stearynowa)

b) tłuszcze uwodornione, z których częściowo lub całkowicie usunięto kwasy wielonienasycone ,

c) tłuszcze o obniżonej na drodze genetycznej zawartości kwasów wielonienasyconych:

- ma bazie słonecznika i soi (bogatych w kwas oleinowy i z niewielką ilością kwasu linolenowego i linolowego)

- wysokooleinowy słonecznikowy, arachidowy,

- niskooleinowy rzepakowy,

d) mieszanina tłuszczów tzw blendy - mieszaniny tłuszczów mniej stabilnych z bardziej stabilnymi np. uwodornionego tłuszczu roślinnego i oleju roślinnego,

e) namiastki tłuszczowe: olstra mieszanina okta-, hepto-, i heksaestrów sacharozy z długołańcuchowymi KT, które nie zmieniają smaku produktów smażonych ale obniżają kaloryczność.

Tłuszcze zawierające przeciwutleniacze (środki chelatujące i polikrzemiany):

-zawierające naturalne przeciwutleniacze np. tokoferole

-wzbogacone w naturalne przeciwutleniacze z ziół ekstrahowanych np. majeranku, szałwi, rozmarynu,

-z dodatkiem syntetycznych przeciwutleniaczy syntetycznych,

-z dodatkiem związków o charakterze kwaśnych np. kwasu askorbinowego, cytrynowego,

-z dodatkiem dwumetylkosiloksanu DMS (środek antypieniący)

Etap przydatności technologii tłuszczu smażalniczego:

1. okres ogrzewania to tzw łamanie oleju

2. okres to tzw. olej świeży - smażenie w tej samej temperaturze daje produkty o mniejszych walorach (bo brak substancji do reakcji Maillarda).

3. okres to długie smażenie w tzw. oleju optymalnym - produkt najlepszej jakości pod względem organoleptycznym,

4. okres to już olej zużyty - jakość produktów gorsza,

5.okres olej zdegradowany, który nie powinien być używany.

W trakcie smażenia zachodzą w oleju następujące przemiany:

1.hydrolityczne związane z wodą zawartą w surowcu. Zanim ona pozostanie usunięta musi przejść przez olej. Część z niej może powodować hydrolizę czyli tworzenie monogliceroli, oligogliceroli.

2.związane z reakcja tłuszczu z tlenem z powietrza. Zależnie od konsystencji smażalnia różny jest dostęp tlenu. W wyniku utleniania powstają wodoronadtlenki, następnie ketony, aldehydy a ostatecznie węglowodory, kwasy.

3.polimeryzacja w głębszych warstwach oleju gdzie jest on poddawany wysokiej temperaturze tworzą się związki cykliczne. Jest to najbardziej niekorzystny kierunek przemian oleju smażalniczego.

Przemiany zachodzące w tłuszczu w trakcie smazenia ABSORPCJA dym przeciwuteniacz Napowietrzanie PAROWANIE

tlen żywność para

utlenianie rozpuszczanie hydroliza

związki barwne WKT

tłuszczu z produktu DAG

MAG

Glicerol

wodorotlenki (skoniungowane dieny)

rozszczepienie dehydratacja wolne rodniki (bardzo niekorzystne)

aldehydy, alkohole ketony dieny, trieny, epoksydy, węglowodany

kwasy węglowodany

ogrzewanie

dieny związki cykliczne

Konsekwencje przemian hydrolitycznych:

-obniżenie punktu dymienia tłuszczu - biały duszący dym

-posmak ostry, mydlący, ( głównie w olejach laurynowych)

Konsekwencja przemian oksydacyjnych:

-pogorszenie cech organoleptycznych

-obniżenie wartości odżywczej (w wyniku rozkładu witamin i NNKT)

Konsekwencji przemian polimeryzacyjnych:

-wzrost lepkości

-obniżenie strawności

-powstanie produktów o działaniu toksycznym.

Czynniki wpływające na tempo przemian w tłuszczu podczas smazenia :

1. Dostępność tlenu atmosferycznego:

-powierzchnia kontaktu smażonego tłuszczu z powietrzem powinna być minimalna

-odpowiednia konstrukcja smażalnia

-wielkość układu jednorazowego.

2.Rodzaj tłuszczu smażalniczego.

3.Rodzaj produktu smażonego:

-składniki produktu mogą przyspieszyć zachodzące zmiany (woda , barwniki porfirowe) ub hamować (antyoksydanty),

-zdolność adsorpcji tłuszczu podczas smażenia.

Cechy idealnego tłuszczu smażalniczego :

-mała zawartość kwasów wielonienasyconych (C18:3 do 2%)

-wysoka zawartość kwasu oleinowego (C18:1 do 75%)

-niska zawartość kwasów nasyconych (C12:0, C14:0, C16:0)

-do 0,1% WKT

-punkt dymienia nie niższy niż 200C

-obecność naturalnych przeciwutleniaczy.

Kryterium wyboru tłuszczów smżalniczych - kwestionariusz wg Brinkmanna
czynniki	cechy
I. Odżywianie	-zawartość kwasów nasyconych (niski poziom) -zawartość izomerów trans -zawartość substancji dodatkowych.
II. Proces technologiczny	-rodzaj smażonego produktu, -temperatura smażenia, -czas smażenia, -częstotliwość wymiany frytury, -warunki magazynowania frytury.
III. Produkt	-magazynowanie produktów mrożonych, -termin przydatności smażonego produktu, -atrybuty sensoryczne
IV. Ekonomiczny	-cena -dostępność.
V. Środowiskowy	-opakowanie.

Charakterystyka wybranych tłuszczów smażalniczych

zawartość KT	naturalny olej rzepakowy	częściowo uwodorniony olej rzepakowy	olej palmowy	oleina palmowa
C 16:0	4,5%	4,5	44,0
C 18:0	1,5	5,5	4,5
C 18:1	59,0	72,0	39,0
C 18:2	21,0	14,0	10,0
C 18:3	11,0	1,0	0,4
LJ	116	90	53
IP 1h w 120C	3-4	8-9	1,5-1,6

Charakterystyka słonecznikowych tłuszczów smażalniczych

(o obniżonej wartości kwasu linolowego na rzecz oleinowego )

zawartość KT	Klasyczny	Nu-Sun	HOSO	Good-fry oil*
C 16:0	7,0	8,8	4,3	4,5
C 18:0	4,5	2,3	4,2	3,7
C 18:1	18,7	64,5	85,2	78,7
C 18:2	67,0	22,1	8,2	10,8
C 18:3	0,8	0,4	0,1	0,1
LJ	134	95	83	86
IP 1h w 120C	4,5	12	18	19

*z dodatkiem oleju sezamowego z otrab jezowych, których dodatek zwieksza stabilność oksydacyjną.

Europejskie uregulowania prawne dotyczące tłuszczów smażalniczych

Kryteria i ich wartości krytyczne (dyskwalifikujące)

państwo	WKT (%)	nierozpuszczalne w w eterze naftowym związki (%)	frakcja polarna (%)	punkt dymienia (C)	specyficzne
Austria	<2,5	<1	<27	>170	-
Belgia	<2,5	-	<25	>170	<2% C18:3
Francja	-	-	<25	-	<2% C18:3
Niemcy	-	<1	-	>170	-
Finlandia	<2,0	-	-	>180	-
polskie propzycje	<2,5	<1	-	>170	„lipid test” (test barwny)

w Polsce najczęściej zawartość związków polarnych jest wyznacznikiem.

NAMIASTKI MASŁA KAKAOWEGO

Czynniki wpływające na poszukiwanie zamienników masła kakaowego :

-wysoka cena produkcji masła

-zmienna jakość

-konieczność temperowania

-ograniczone stabilność połysku czekolad produkowanych tylko z tłuszczu kakaowego

-wysoki koszt produkcji.

Surowce dozwolone do otrzymywania namiastek masła kakaowego(EU Chocolate Directive 2000) pochodzą

-olej palmowy (Elaeis guineesis, E. oleifera)

-illipe Bameo tallow (Shorea species)

-sal (Shorea robusta)

-shea (Butyrospermum parki)

-kokum gurgi (Garcinia indica)

-tłuszcz z pestek mango (Magniferia indica)

Wymagania dla tych tłuszczu :

1. Roślinne tłuszcze nielaurynowe bogate w symetryczne TAG typu POP, post, StOSt.

2. Mieszające się w dowolnych proporcjach z tłuszczem kakaowym o takim samych właściwościach fizycznych ( pkt topnienia, temp krystalizacji, zakres mięknięcia, konieczność temperowania)

3. Otrzymane w procesie rafinacji i/lub frakcjonowania bez enzymatycznych modyfikacji struktury TAG.

Charakterystyka surowców do otrzymania namiastek masła kakaowego

	masło illipe	masło kokum	tłuszcz z pestek mango		tłuszcz sal		masło shea		olej palmowy
						tłuszcz	stearyna	tłuszcz		stearyna	tłuszcz	stearyna
LJ	32,9	37,9	48,74	38,5	36,0	34,1	55	35	51-53
C16:0(%)	20,4	2,3	8,5	7,1	5,0	5,6	5,5	0,9	43,7
C18:0(%)	42,8	56,6	40,5	48,5	45,5	47,9	41,3	58,4	4,4
C18:1(%)	33,0	39,4	43,7	38,4	39,6	35,7	44,7	35,7	39,9
C18:2(%)	1,0	1,0	4,1	2,9	1,7	1,4	6,1	3,3	9,7
POP(%)	5,9	0,6	1,6	1,5	0,8	0,6	2,0	0,5	29,4
POST(%)	36,8	4,7	12,9	13,0	11,0	10,3	5,2	6,7	8,8
StOSt(%)	48,7	76,4	40,6	55,4	46,6	57,3	34,3	70,7	0,7
Ttop (C)	30,0	30,5	-	29,7	-	20,3	-	30,0	20,0

Masło illipe -otrzymywane z orzeszków drzewa illipe. Po dogrzaniu spadają i są skupowane

zawierają około 40-70% tłuszczu.

Masło kokum - z owoców drzewa kokum 45% tłuszczu.

Tłuszcz z pestek mango - tłuszcz to produkt uboczny. W pestkach 7-11% tłuszczu. Zwykle do produkcji namiastek masła kakaowego wykorzystuje się stearynę.

Sal - zbiory orzechów duże choc zawierają tylko 19% tłuszczu

Shea - 40-60% tłuszczu.

Olej palmowy - 40% tłuszczu w owocach palmy oleistej.

Zawartość (%) wybranych TAG w niektórych surowcach tłuszczowych stosowanych do produkcji CBE

surowiec	POP	POSt	StOSt
palmowa frakcja	43	8	1
masło illipe	7	31	50
?	1	6	25
?	1	10	66
masło kakaowe	15	39	30

Obróbka tłuszczów :

1) rafinacja +??????????? - illipe, kokum

2) rafinacja + frakcjonowanie - sal, shea, mango, olej palmowy.

Zamienniki masła kakaowego, których 5% dodatek jest dozwolony do czekolad i wyrobów czekoladowych od 2000 roku ( w Polsce od 2002)

-CBE

-CBS

-CBR

Różnice w składzie kwasów tłuszczowych (%) w namiastkach masła kakaowego:

kwasy tłuszczowe	Masło kakaowe	CBE	CBR*	CBS**
C8:0	-	-	-	2
C10:0	-	-	-	3
C12:0	-	-	-	54
C14:0	-	1	-	22
C16:0	25	29	21	9
C18:0	35	33	8	2
C18:1	36	32	65	7
C18:2	9	4	2	1
C20:0	1	1	-	-

*substytut masła otrzymany w oparciu o tłuszcze utwardzone głównie stearynę, z dużą zawartością kwasu oleinowego

** substytut masła otrzymany w oparciu o tłuszcze laurynowe o dużej zawartości średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych

CBE - coca butter equivalents (ekwiwalenty masła kakowego)

-o prawie identycznym kładzie KT w odniesieniu do masła kakaowego

-mieszają się z masłem kakaowym w każdych proporcjach

-wymagają temperowania

CBT - coca butter improvers (polepszacze masła kakowego) o wyższej SFC od masła kakowego ( temp topnienia).

Zawartość (%) wybranych TAG w niektórych typach CBE i CBI

	POP	POSt	StOSt
CBE a	60	14	6
CBE b	34	17	31
CBI	20	12	51
masło kakaowe	15	39	30

Jednak pomimo podobnego składu pod względem zawartości kwasów tłuszczowych skład TAG jest różny.

Role CBE w wyrobach czekoladowych:

-balansowanie naturalnego zróżnicowania jakościowego masła kakaowego

-stabilizacja czekolad mlecznych (CBI eliminuje niepożądane wpływ tłuszczu mlecznego na sposób mięknięcia)

-zwiększa stabilność czekolad gorzkich,

-zwiększa odporność czekolad na powstanie „kwiatu tłuszczowego”,

-obniżają koszty produkcji.

CBR - cacao butter replacers ( zamienniki masła kakaowego) tłuszcze nielaurynowe.

CBS - caco butter substitutes (substytuty masła kakaowego) tłuszcze laurynowe.

• o innym składzie KT niż masło kakaowe ,

• mieszają się z masłem kakaowym max do 25% CBR i 5% CBS,

• nie wymagają temperowania,

• niska cena.

(stosowane do produkcji polew, nadzień cukierniczych)

SCHEMAT OTRZYMYWANIA CBR

Tanic tłuszcze high trans Uwodornienie

Frakcjonowanie oleina

(Stearyna)

Frakcjonowanie stearyna

Frakcja pośrednia

Bielenie i dezodoryzacja

CBR

Cecha charakterystyczna CBR zawartość izomerów trans do 60-70% .

CBS tłuszcze laurynowe otrzymuje się z nasion palmy oleistej (głównie) w wyniku uwodornienia, frakcjonowania, i czasem interestryfikacji, a często kombinacja tych metod.

Rola tłuszczów CBR i CBS w wyrobach cukierniczych:

-szybka krystalizacja,

-nie wymagają temperowania,

-nadają idealny połysk,

-odporne na utlenianie (przedłużają okres przydatności do spożycia)

Tłuszcze o obniżonej kaloryczności :

1.Caprerenin syntetyczny tłuszcz (Procter&Gamber) 5kcal/g

TAG: kw. Kaprylowy (C8:0)

Kw. Kaprynowy (C10:0)

Kw. Behenowy (C22:0)

2.Salatrium : Nabisto Foods Group 5kcal/g

TAG: kw. palmitynowy (C16:0)

Kw. Stearynowy (C18:0)

Kw. Octowy (C2:0)

Kw. Propionowy (C3:0)

Kw. Masłowy (C4:0)

Np. Benefat , Benefat 1, Benefat 1H - pod takimi nazwami występują na rynku.

Miłej nauki

---