Что такое обрушивание масличных семян
Подготовка масличных семян к извлечению масла
Очистка семян от примесей. Перед переработкой масличные семена очищают от сорных, масличных и металлических примесей. К примесям относятся оболочки, остатки листьев и стеблей, песок, земля, камни, семена дикорастущих и культурных растений, поврежденные семена основной культуры.
Способы и методы очистки, а также соответствующее оборудование основаны на отличии примесей от масличных семян по размерам, форме, аэродинамическим и магнитным свойствам. При отделении примесей от семян, отличающихся от основной культуры по размерам, используют ситовое сепарирование. Массу семян с сорными примесями подают на сита с крупными ячейками, на которых задерживается крупный сор. Семена с более мелкими примесями попадают на сита с меньшими ячейками, через которые проходят мелкие примеси, а очищенные семена остаются на ситах. Для просеивания необходимо, чтобы сита совершали возвратно-поступательное или круговое движение либо вибрировали.
Для удаления примесей, близких к масличным семенам по размеру, но отличающихся по плотности, применяют воздушное сепарирование. При пропускании воздуха через семенную массу, происходит ее разделение в зависимости от аэродинамических свойств компонентов: более легкие примеси и семена уносятся потоком воздуха. Снижая скорость воздушного потока, можно отделять и более легкие примеси.
Удаление ферропримесей осуществляется при магнитном сепарировании, когда семенная масса непрерывно движется через сепараторы с постоянными магнитами или через электромагнитные сепараторы.
В промышленности для очистки масличных семян от примесей в основном используют высокоэффективные комбинированные очистительные машины. Наиболее распространены воздушно-ситовые сепараторы, в которых семена для отделения примесей просеивают через сита с подобранными размерами ячеек, а на входе и выходе из сепаратора семена продувают воздухом, уносящим легкие примеси. На выходе из сепаратора установлен постоянный магнит, улавливающий ферропримеси.
Для создания однородных условий при хранении и переработке масличных семян проводят разделение семян по размерам на две фракции: мелкую и крупную. Мелкую фракцию, которая включает в себя незрелые, щуплые семена, сразу направляют на переработку. Семена крупной фракции более устойчивы при хранении, содержат масло лучшего качества. Фракционирование семян осуществляют на сепараторах или калибровочных машинах.
Кондиционирование масличных семян по влажности. В процессе технологической переработки семян большое значение имеет соотношение влажности оболочек и ядра. Для эффективного разрушения оболочки семян с наименьшим повреждением ядра влажность оболочки должна быть меньше влажности ядра.
Кондиционирование (снижение влажности) семян достигается путем высушивания. Для этого используется тепловая сушка смесью дымовых газов и воздуха. Сушка производится в сушилках разных конструкций при строгом соблюдении режимов. На предприятиях масложировой промышленности используются стационарные сушильные установки: шахтные, барабанные, газовые рециркуляционные, с «кипящим» слоем семян и др. Сушилки состоят из сушильной и охладительной камер. Высушенные семена должны быть охлаждены до температуры, превышающей температуру наружного воздуха не более чем на 5 °С.
Влажность семян хлопчатника, поступающих на перерабатывающие предприятия, в ряде случаев составляет 5-7% и является благоприятной для хранения семян. Однако переработка семян с такой низкой влажностью приводит к чрезмерному измельчению оболочки, ядра, увеличиваются потери масла с шелухой. В этом случае кондиционирование
заключается в увеличении влажности семян до 10-11% с использованием специального увлажнителя.
Обрушивание масличных семян и отделение оболочки. Семена основных масличных культур имеют твердую оболочку, которую следует отделять перед извлечением масла. Это возможно, если семенная оболочка не срастается с ядром (например, семена подсолнечника, хлопчатника, сои, арахиса и других культур перерабатывают с отделением оболочки). В семенах льна, рапса и других оболочка прочно срастается с ядром, поэтому эти культуры перерабатывают без отделения оболочки.
Отделение оболочек от ядра масличных семян улучшает качество получаемого масла, при этом увеличивается производительность технологического оборудования, снижаются потери масла, повышается пищевая и кормовая ценности жмыха и шрота.
Процесс отделения оболочки состоит из двух операций: разрушения оболочек семян (обрушивание) и последующего отделения их от ядра. В результате обрушивания получают смесь, называемую рушанкой, которая состоит из целого ядра, оболочки, частиц ядра (сечки), масличной пыли, целых и не полностью обрушенных семян (недоруша). Наличие в рушанке сечки и масличной пыли увеличивает потери масла с отделяемой оболочкой. После отделения от ядра недоруш направляют на повторное обрушивание. Большое влияние на состав рушанки может оказать влажность масличных семян. Оболочка семян должна иметь меньшую влажность, чем ядро, тогда сухая и хрупкая оболочка легче раскалывается, а пластичное ядро остается целым, меньше образуется масличной пыли. Рушанка однородного состава может быть получена только при переработке одинаковых по размеру семян.
Семена сои перед отделением оболочки подвергают дробленнию на вальцовых станках.
Для разделения рушанки на фракции и отделения оболочки от ядра используется сепарирование. С этой целью широко применяются аспирационные семеновейки, разделяющие компоненты рушанки по размерам и аэродинамическим свойствам. Для разделегия дробленки сои применяют сепараторы воздушно-ситового типа, для разделения рушанки хлопчатника — пурифайеры.
После разделения рушанки получают очищенное ядро (к нему присоединяют масличную пыль) и лузгу. Недоруш подают на повторное обрушивание. Перевей, содержащий оболочки и осколки ядра, снова направляют на вейку.
Очищенное ядро, предназначенное для прессового способа извлечения масла, должно содержать не более 3% оболочек, для экстракционного способа — не более 8%.
Измельчение масличных семян и ядра. Масло содержится в клетках семян или ядер, поэтому для извлечения масла необходимо разрушить клеточную структуру масличного материала. В результате измельчения образуется масличный материал новой структуры — мятка. Мятка имеет развитую поверхность, содержит преимущественно разрушенные клетки, масло из которых высвобождается и удерживается на поверхности частиц мягки. Часть масла остается внутри неразрушенных клеток. Хорошо измельченная мятка не должна содержать растительных клеток.
Задачей измельчения является максимальное разрушение клеток и получение однородных частиц оптимального размера для дальнейшей переработки. На структуру образующейся мятки влияет влажность семян или ядер, поступающих на измельчение. Сухие семена более хрупкие, и при измельчении из них образуется много очень мелких частиц, ухудшающих свойства мятки в процессе ее технологической переработки. Семена с большей влажностью более пластичные, и из них получается мятка однородной рыхлой структуры. Ядро семян подсолнечника должно иметь влажность в пределах 5,5-6,0%.
Для измельчения ядра и семян используют однопарные, двупарные и пятивалковые станки с рифлеными и гладкими поверхностями. В результате получают сыпучую массу мятку. При лепестковом помоле на двупарной плющильной вальцовке и двупарном плющильно-вальцовом станке получают лепесток — пластинки сплющенного жмыха толщиной менее 1 мм.
Качество измельчения определяется проходом частиц мятки через сито с размером ячеек 1 мм (для подсолнечника проход должен составлять не менее 60%).
ПРОДОЛЖЕНИЕ № 21
6. Подготовительные операции при переработке масличного сырья
Целесообразность отделения оболочек от ядра. Семена масличных культур состоят из ядра и оболочки, между которыми имеется воздушная прослойка разной толщины. В процессе извлечения масла оболочки могут переходить в продукт и тем самым ухудшать его качество. Значительное содержание плотной оболочки в ядре препятствует его хорошему измельчению. С увеличением количества лузги возрастают потери масла. Лузга обладает пористой структурой, поэтому легко поглощает масло на всех стадиях, с трудом отдает его в процессе прессования и даже экстракции, в результате часть масла остается в жмыхе и шроте. В связи с этим необходимо максимально отделять оболочку от ядра.
Обрушивание семян. Не все семена освобождают от оболочек. У некоторых культур (лен, рапс, рыжик, сурепка) семенная оболочка срощена с зародышевой частью семечка (эндоспермом). При отделении оболочки эндосперм тоже отделяется вместе с ней и переходит в лузгу, в результате чего заметно снижается выход масла. Поэтому семена этих культур перерабатываются вместе с лузгой.
Семена хлопчатника, клещевины, сои перерабатывают с отделением оболочки, так как семенная оболочка с ядром у них не срастается.
У подсолнечника семенная оболочка с одной стороны семечка срощена с ядром, с другой стороны – с плодовой оболочкой. Поэтому при обрушивании она разрывается, часть оболочки остается на ядре.
В результате операции обрушивания образуется сложная смесь: ядро, луз-га, частички ядра (сечка), масличная пыль, необрушенные семена (целяк), не полностью обрушенные семена (недоруш). Вся смесь называется рушанка.
После обрушивания смесь фракционируют, отделяя ядра, оболочку, целые семена и недоруш. Недоруш и целые семена направляют на повторное обруши-вание, ядра – на измельчение. Оболочка чаще всего не перерабатывается, маслич-ная пыль обычно теряется.
Свойства оболочки семян. Оболочки различных масличных семян в зна-чительной степени отличаются по своим свойствам.
У подсолнечника и в какой-то степени у сои оболочка хрупкая, кроме того, у подсолнечника она волокнистая, легко раскалывается вдоль волокон.
Для обрушивания этих культур применяют действие удара, которое используют в бичевых или центробежных семенорушках (слайд 15 и 16).
Клещевина имеет тоже хрупкую оболочку, но кроме этого высокомасличное мягкое ядро. Под действием удара ядро бы разрушилось. Здесь подходит метод сжатия. Он осуществляется между двумя гладкими валками в специальных шелушильных машинах.
Горчицу и косточковые культуры также обрушивают методом сжатия.
Хлопчатник имеет прочную эластичную оболочку, плотно облегающую ядро и покрытую пухом. Для шелушения хлопчатника применяют метод скалывания (для низкоопушенных семян тонковолокнистого хлопчатника) с применением ножевых шелушителей и метод разрезания (для высокоопушенных семян средневолокнистого хлопчатника) с применением дисковых шелушителей.
Современные методы обрушивания семян. Из современных направлений обрушивания семян наибольший интерес представляют следующие методы:
а) аэродинамический, суть которого заключается в том, что семена, пос-тупающие в аппарат, подхватываются сжатым воздухом, который подается через сопло, затем семена выбрасываются через трубу в разгрузитель. Обрушивание происходит под действием нескольких факторов: истирающее действие самой струи, сил инерции, избыточного давления в самих семенах.
б) создание избыточного давления внутри семени. Оболочка семени раз-рушается под действием избыточного давления, которое создается внутри семени.
Используется в нескольких вариантах:
— в электромагнитном поле очень высокой частоты (сверхзвуковой). За счет действия этого поля в семенах происходит практически мгновенное испарение влаги из ядра. Пары концентрируются в пространстве между ядром и оболочкой, давление внутри семени повышается, происходит разрыв оболочки.
— многократным изменением давления. Осуществляется в герметизированной камере, где семенная масса подвергается пульсирующему действию высокого давления. В результате чего появляются усталостные явления в семенах, что вызывает разрушение их оболочки.
— однократным сбросом давления. В семенах, помещенных в рабочий аппарат, создается определенное повышенное давление. После быстрой разгерметизации семена попадают в приемник с атмосферным давлением. На какое-то мгновение создается перепад между давлением внутри семени и снаружи, что приводит к разрушению оболочки.
Общие достоинства данного метода: не происходит значительного разрушения ядер, мало сечки и масличной пыли.
Недостатки: дорогое техническое воплощение этих методов и большие затраты электроэнергии.
Сепарирование рушанки. Цель сепарирования рушанки заключается в максимальном отделении лузги от ядра при минимальных потерях масла. Для этой цели применяются аспирационная семеновейка (слайд 19 и 20).
Для разделения используют различие в свойствах отдельных компонентов рушанки:
— в линейных размерах;
— в аэродинамических свойствах;
— по способности к электризации (по электрофизическим свойствам);
— по сопротивлению трению.
Однако ни одно из перечисленных свойств не позволяет качественно разделить смесь. На практике находит применение комбинация методов:
— рассев на сите (по размерам) + аспирация (по электродинамическим свойствам);
— под действием центробежных сил (по массе) + электрофизическое действие (способность электризоваться).
7. Измельчение масличных семян, ядра и продуктов их переработки
Измельчение в производстве растительных масел играет важную роль и встречается в технологической цепочке неоднократно:
— измельчение семян (лен, конопля) или ядер (подсолнечник, клещевина) с образованием мятки;
— измельчение жмыха перед подготовкой к экстракции;
— измельчение ядер и семян для прямой экстракции (плющение).
Основная задача измельчения – максимально возможно разрушить клеточную структуру, чтобы более полно извлечь масло и создать условия для минимального механического воздействия при извлечении масла прессованием.
При измельчении семян клеточная оболочка разрушается, при этом масло из клетки вытекает, но за счет поверхностных сил удерживается. Полученная в результате измельчения мятка обладает огромной поверхностной энергией, величина которой тем больше, чем больше поверхность частиц, т.е. чем выше степень измельчения.
При измельчении необходимо достичь оптимальный размер частиц и наибольшую их однородность, кроме того, измельченный материал должен обладать достаточной рыхлостью, проницаемостью, стойкостью (для лепестка).
Необходимость оптимального размера частиц связана с двумя основными моментами:
— при очень высокой тонкости помола образуется большое количество масличной пыли, что приводит к слеживанию материала, агрегированию частиц за счет частично клеящих свойств масличной пыли;
— крупные размеры частиц ухудшают в дальнейшем процессы прессования и экстракции, которые связаны с явлениями диффузии, то есть чем меньше раз-мер частиц, тем легче отделяется масло при прессовании и быстрее происходит экстракция.
Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размеру частиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1 мм, не должна содержать целых, неразрушенных клеток, и в то же время содержание очень мелких (мучнистых) частиц в ней должно быть невелико.
Режимы измельчения для отдельных культур.
а) Ядро семян подсолнечника.
Используется пятивалковый станок, измельчается за четыре прохода. Оптимальная влажность 5,5. 6,0%; лузжистость ядра – 3,0. 8,0%; проход мятки через сито с диаметром 1 мм – не менее 60%.
Используется пятивалковый станок, измельчается за четыре прохода. Оптимальная влажность – не более 6%; проход мятки через сито с диаметром 1 мм – не более 70%.
На плющильных вальцах получают соевый лепесток. Температура крупки – 60. 70 о С; влажность – 8,0. 9,5%; толщина соевого лепестка – 0,25. 0,30 мм.
г) Ядро семян клещевины.
Осуществляют грубое плющение на однопарных плющильных вальцах. Оптимальная влажность 7 %.
д) Форпрессовый жмых.
Используют дисковые мельницы, однопарные рифленые или пятивалковые станки, ломальные шнеки (слайд 22).
8. Приготовление мезги и извлечение масла прессованием
Приготовление мезги. В мятке после измельчения семян или ядер за счет сильно развитой поверхности масло, даже вытекшее из клеток, прочно удерживается огромными силами межмолекулярного взаимодействия, величина которых намного превышает давление, развиваемое современными прессами, применяемыми для отжима масла.
Для уменьшения сил, связывающих масло с поверхностью частиц мятки, и облегчения процесса извлечения масла применяется влаготепловая обработка мятки – так называемое «жарение».
В результате «жарения» достигаются:
а) оптимальные условия, обеспечивающие отжим масла;
б) оптимальная пластичность мезги, необходимая для формирования брикета жмыха;
в) оптимальные упругие свойства, необходимые для формирования достаточно прочной нерассыпающейся ракушки;
г) меньшая вязкость масла для лучшего его вытекания;
д) инактивация ферментной системы мятки.
При этом необходимо соблюдать условия, чтобы сохранить природную ценность масла, а также жмыха и шрота. Условия должны обеспечить наименьшую денатурацию белков и инактивацию ферментов, детоксикацию жмыхов и шротов (для хлопка, сои, клещевины).
В промышленности известны два типа жарения:
1-й тип – «влажное», осуществляют в два этапа. На первом этапе прово-дят увлажнение и нагревание мятки, затем пропаривание (с целью доведения влажности и температуры до оптимальных). Второй этап включает высушивание увлажненной мятки с созданием оптимальной структуры, доведение ее влажности и температуры до оптимальных для прессования и характерных для готовой мезги.
2-й тип – «сухое» жарение, проводится без предварительного нагревания и увлажнения, а представляет собой высушивание и нагревание мятки до определенных значений. Рекомендуется в тех случаях, когда при влажном нагреве происходят нежелательные химические и биохимические процессы (при переработке семян горчицы) или когда исходная влажность сырья существенно выше, чем необходимо для мезги.
Режим жарения характеризуется сочетанием определенных значений влажности и температуры и продолжительностью процесса и зависит от вида масличной культуры, назначения мезги (подготовка к предварительному прессованию, окончательному прессованию, окончательному отжиму или экстракции).
Технология и техника приготовления мезги. В производственных условиях приготовление мезги состоит из двух этапов. Первый этап – интенсивный кратковременный нагрев мятки до 80. 85 о С за 14. 16 с и увлажнение ее до 8. 9% (для подсолнечника, льна), что способствует равномерному распределению влаги в мятке и инактивации гидролитических и окислительных ферментов семян, ухудшающих качество масла. Осуществляется в шнековых инак-тиваторах (слайд 24).
Аппарат представляет собой стальной спаренный желоб 2, в котором расположены два шнека 5 и 6. Витки у шнеков частично заходят один в другой (с заходящимися витками), а валы имеют встречное вращение. Мятка перемещается через загрузочный патрубок с помощью шнеков. В верхней крышке 4 инактиватора расположены патрубки для впуска мятки и для удаления избытка водяного пара 1; в нижней части желоба – патрубок для выхода обработанной мятки 8. Аппарат обогревается глухим паром с помощью паровых труб 7, нагрев и увлажнение мятки острым паром осуществляется с помощью двух рядов форсунок 3 (10…40 шт.).
Второй этап – нагревание мятки до 105 о С и высушивание ее до конечного содержания влаги (например, 5. 6% для подсолнечника). Осуществляется в жаровнях различных конструкций: чанные, барабанные, шнековые.
Наиболее широко применяются чанные жаровни (слайд 25). Они состоят из 5 или 7 последовательно работающих чанов 1, в днище которых вводится по трубам пар. Чаны укреплены на валу 2, который вращается с невысокой скоростью и на котором закреплены ножи—мешалки 3. Для перепуска мезги из чана в чан имеются перепускные отверстия. Чанные жаровни применяют, как правило, в составе агрегатов вместе с различными шнековыми прессами.
Реже используются шнековые жаровни. Хотя они просты по устройству, надежны и удобны в обслуживании, но не удовлетворяют некоторым требованиям технологии. Барабанные жаровни применяются в основном на хлопчатнике.
Извлечение масла прессованием. В современных условиях прессование как способ извлечения масла из семян чаще является предоперацией перед окончательным обезжириванием экстракцией. Только в небольших объемах осуществляется чисто прессовое извлечение масла.
Прессовый способ производства растительных масел осуществляется на шнековых прессах различной конструкции. Раньше применяли гидравлические прессы, но они имеют много недостатков: периодичность процесса, использование тяжелого ручного труда при загрузке и выгрузке, большое количество вспомогательных машин, использование пресс-сукна, высокая масличность прессовых жмыхов (7. 8%). В настоящее время они используются лишь в качестве лабораторного оборудования, а в промышленности во всех схемах применяют шнековые прессы.
Технология и техника прессования. В зависимости от назначения различают два вида шнековых прессов:
1) для неглубокого съема масла – форпрессы, или прессы предварительного прессования. Они применяются в технологических схемах: форпрессование-экстракция и схеме двукратного прессования для предварительного съема масла.
2) прессы глубокого съема масла – экспеллеры. Они применяются в схемах двухкратного прессования для окончательного отжима масла и однократного прессования.
Характеризуются меньшим диаметром зеерного цилиндра и шнекового вала 130. 150 мм; толщина жмыховой ракушки 5. 7 мм; частота вращения шнекового вала 4,5. 35,6 об/мин.
МП-21. Пресс двойного действия с двумя шнековыми валами: вертикальным и горизонтальным. Обеспечивает глубокий съем масла, называется экспеллер.
МП и ФП. Форпресс для предварительного отжима масла. Имеет 4 ступени. Снизу оборудовано маслосборное устройство, которое состоит из наклонного листа и приемной коробки с сеткой для отделения зеерной осыпи.
ЕП. Экспеллер, используется на окончательном отжиме из жмыхов. Имеет 4 секции по длине зеера.
Современный шнековый маслопресс РЗ—МОА—10 входит в состав маслоотжимного агрегата РЗ—МОА. Он состоит из семичанной жаровни и шнекового пресса с питателем. Агрегат автоматически регулирует уровень мезги в верхнем чане жаровни. Жмых выходит из пресса в виде ракушки или гранул.
9. Типовые технологические схемы переработки масличных
семян однократного и двукратного прессования
Схема однократного прессования достаточно экономична, применяется для переработки семян хлопчатника, подсолнечника, льна, горчицы, тунга (рис. 21.3, слайд 26).
Мятка проходит через сотрясательное сито 1 и электромагнитный сепаратор 2 и поступает в пропарочно-увлажнительный шнек (инактиватор) 3, затем в чанную жаровню 4. Полученная мезга норией 5 попадает в распределительный шнек 8, откуда – в жаровни прессов 9. Отжатое в прессах 9 масло сборным шнеком 11 направляется на первичную очистку в гущеловушку 12, а жмых шнеком 10 – на охлаждение и дробление. Часть масла после очистки подается в холодильник и используется для охлаждения зееров прессов. Гуща после гущеловушки шнеком 7 и норией 6 возвращается в жаровню 4 и далее на повторное прессование. В этой схеме в основном применяются экспеллеры ЕП и МП-21.
Рис. 21.3. Типовая технологическая схема однократного прессования.
Схема двукратного прессования может перерабатывать любое масличное сырье, кроме отходов кориандра (рис. 21.4, слайд 27).
Рис. 21.4. Типовая технологическая схема двукратного прессования.
Мятка, пройдя электромагнитный сепаратор с сотрясательным ситом 1, поступает в инактиватор 2, где нагревается и увлажняется, а затем – в чанную жаровню 3.
Подготовленная мезга поступает в форпрессы 4. Отжатое масло сборным шнеком 6 направляется в механическую гущеловушку 8, затем – на первичную очистку.
Форпрессовый жмых измельчается резаком, который установлен на валу пресса, и в ломальном шнеке 5, затем норией 9 передается в электромагнитный сепаратор 10. Дальнейшее измельчение происходит в дробилке 11 (молотковой или дисковой) и на пятивальцовом станке 12.
Жмыховая мятка шнеком 14, норией 13 и распределительным шнеком 16 подается в жаровню прессов окончательного прессования 17. Экспеллерное масло сборным шнеком 19 направляется в гущеловушку 20, откуда – на первичную очистку. А жмых шнеком 18 подается на дробление, увлажнение, охлаждение, взвешивание и на склад.
Зеерная осыпь и шлам шнеком 15 и норией 7 подается в первый чан жаровни 3 для вторичной переработки.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
Напечатать 