Спосіб волого-теплової обробки олійної сировини

Реферат: UA 80621 U UA 80621 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до олієжирової промисловості і може бути використана під час переробки насіння олійних культур. Відомий традиційний спосіб підготовки насіння олійних культур до вилучення олії (Копейковский В.М., Данильчук С.И., Гарбузова Г.И. и др. Технология производства растительных масел. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982), який передбачає вологотеплову обробку подрібненого насіння (м'ятки) в чанних жаровнях, що призводить до послаблення зв'язування олії із гелевими частинками м'ятки, збільшення пружності та пластичності м'ятки, наслідком чого є збільшення виходу олії, а також інактивації деяких ферментів, в першу чергу ліпаз. Традиційна схема підготовки олійної сировини до вилучення олії включає такі стадії: очищення, подрібнення, волого-теплову обробку одержаної м'ятки. Волого-теплову обробку олійної м'ятки проводять шляхом зволоження її до вологості 8-9 % та пропарювання за температури 100-105 °С протягом 40-50 хвилин для одержання мезги із вологістю 5-6 %. Із обробленої таким чином м'ятки (мезги) вилучають олію пресуванням або екстракцією. Недоліком даного способу є високий залишковий вміст олії в макусі, велика тривалість екстракції у випадку екстракційного вилучення олії та високий ступінь денатурації білків, що зменшує біологічну цінність шротів і макухи. Тривала дія високих температур під час переробки насіння негативно впливає на біологічну цінність білків макухи та шроту, спричиняє активацію пероксидного окиснення олії. Крім цього тривала обробка м'ятки при високій температурі збільшує енергозатрати виробництва. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу підготовки насіння олійних культур до вилучення олії шляхом заміни традиційної волого-теплової обробки м'ятки нагріванням зволоженої м'ятки в електромагнітному полі надвисокої частоти, частотою генерації 2450 МГц (далі - НВЧ-поле), для збільшення кількісного виходу олії, зменшення ступеня денатурації білків. Поставлена задача вирішується тим, що в способі волого-теплової обробки олійної сировини, що включає очищення, подрібнення сировини та зволоження одержаної м'ятки, згідно з корисною моделлю, проводять зволоження м'ятки до вологості 11-14 %, оброблення зволоженої м'ятки НВЧ-полем частотою генерації 2450 МГц, потужністю 270-330 Вт, протягом 57 хв. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. Відомо, що нагрівання продуктів в НВЧ-полі забезпечує рівномірність та високу швидкість нагрівання, а також прискорює швидкість масообмінних процесів. Останнім часом НВЧ-нагрівання широко використовується в харчовій промисловості, як альтернатива традиційному нагріванню, що здійснюється від теплоносіїв. При традиційних методах теплової обробки продуктів взаємодія теплоносія з продуктом здійснюється через його поверхню. Нагрівання всієї маси продукту відбувається поступово, від одного нагрітого шару до наступного. Швидкість такого нагрівання обмежена відносно невисокими значеннями термодинамічних характеристик продукту. Крім цього таке нагрівання є нерівномірним як з точки зору його тривалості, так і з точки зору максимальної температури, до якої нагріваються окремі ділянки оброблюваної сировини. Природа електромагнітного випромінювання мікрохвильового діапазону дає йому можливість рівномірно проникати на значну глибину всередину об'єкта, поглинатися і майже без втрат перетворюватись у тепло. Таким чином можна досягти швидкого нагрівання у всьому об'ємі продукту до 100-110 °С. До переваг мікрохвильового нагрівання відносять високу швидкість, безконтактність, рівномірність нагрівання, безінерційність, можливість високої концентрації енергії в одиниці об'єму, можливість здійснювати термічну обробку в "м'яких" режимах, високий коефіцієнт корисної дії перетворення енергії електромагнітних хвиль надвисокочастотного діапазону в теплову енергію та ін. "М'який" режим термічної обробки в полі НВЧ зумовлюється низьким значенням енергії квантів електромагнітних хвиль даного діапазону і порівняно нетривалим впливом "вторинного" фактора (тепла) завдяки високій швидкості процесу внаслідок нагрівання по всьому об'єму. Мікрохвильова обробка використовується для стерилізації, пастеризації, висушування та дефростації харчових продуктів, інактивації ферментів тощо. Нами було використане нагрівання попередньо зволоженої до 11-14 % м'ятки в НВЧ-полі, як метод підготовки її до вилученняолії. Оскільки енергія електромагнітного випромінювання, яка поглинається об'єктом і витрачається на висушування матеріалу, прямо пропорційна його вологості, вибрані нами значення зволоження м'ятки забезпечували високу швидкість нагрівання сировини. За більш низьких значень початкової вологості м'ятки спостерігалось різке 1 UA 80621 U 5 10 підвищення температури матеріалу. Потужність поля змінювали від 240 до 360 Вт, тривалість оброблення коливалась в межах 5-7 хвилин. Одержані нами дані свідчать, що використання НВЧ-нагрівання суттєво скорочує тривалість висушування м'ятки. Масова частка вологи в м'ятці, зволоженій попередньо до вологості 11-14 %, зменшувалась при обробці в НВЧ-полі до 4,2-9,7 % протягом 5 хв., в той час як після теплового нагрівання за температури 100-105 °С протягом 70 хв. її вологість становила 9,5-11,2 %. Наступне екстрагування олії із мезги розчинником свідчить про збільшення кількісного вилучення олії у порівнянні із контролем. Дослідження впливу НВЧ-обробки олійної м'ятки на якість олії свідчать про незначне зниження кислотного числа та суттєве зменшення значення пероксидного числа олії (Таблиця 1), що можливо зумовлене скороченням тривалості дії високої температури та більшою рівномірністю нагрівання м'ятки в полі НВЧ у порівнянні із контролем. Таблиця 1 Вплив волого-теплової обробки на показники якості рослинної олії Метод попередньої обробки тривалість, хв. Теплове нагрівання НВЧ-поле 15 Кислотне число олії, мг КОН/г. Пероксидне число олії, 1 мМоль /2 О/КГ 105 3,3±0,1 1,67±0,05 115 2,8±0,1 0,85±0,05 Режими волого-теплової обробки потужність, Вт температура, °С 70 5 300 Дослідження ступеня денатурації білків в одержаних шротах свідчать також про його зменшення в шроті, одержаному із матеріалу, обробленому в НВЧ-полі (Табл.2). Таблиця 2 Вплив волого-теплової обробки на ступінь денатурації білків Метод попередньо обробки Теплове нагрівання НВЧ-поле 20 25 30 35 Режими волого-теплової обробки тривалість, потужність, температура, хв. Вт °С 5 34,4±0,5 36,0±0,5 115 300 Ступінь денатурації білків 105 70 Вміст солерозчинних білків, % 41,5±0,5 12,8±0,5 Таким чином, інтенсивність нагрівання в НВЧ-полі залежить від потужності генератора мікрохвильового електромагнітного поля, а також від вологості матеріалу та тривалості обробки. Вплив саме цих параметрів на ефективність вилучення олії було взято за основу корисної моделі. Спосіб здійснюється наступним чином. Олійне насіння очищується, подрібнюється (прохід через сито з діаметром отворів 1 мм - не менше 60 %). Одержана м'ятка зволожується водяною парою до значення вологості 11-14 %. Зволожена м'ятка обробляється в НВЧ-полі потужністю 270-330 Вт протягом 5-7 хв. При цьому температура у внутрішніх шарах м'ятки досягає в залежності від потужності поля та тривалості обробки 90-140 °С, а кінцева вологість мезги становить 5,5-7,2 %. Із обробленої таким чином мезги олія вилучається екстрагуванням розчинником. Приклади здійснення способу. Приклад 3. Очищене насіння стандартної вологості (6-8 %) подрібнюють до проходу через сито з діаметром отворів 1 мм. Подрібнене насіння (м'ятку) зволожують водяною парою до значення вологості 11-14 %. Зволожену м'ятку нагрівають в НВЧ-полі потужністю 300 Вт протягом 5 хв. до значення вологості 7,2±0,5 %. Із обробленої м'ятки (мезги) вилучають олію екстрагуванням розчинником. 2 UA 80621 U Таблиця 3 Способи волого-теплової обробки олійної сировини Технологічні параметри процесу № прикладу Спосіб нагрівання Масова частка Темпера- Кінцева екстраговолованої тура y Тривалість гість протягом 1 внутрішекспозиції, мезги, години ньому хв. % олії, % до об'ємі маси олії в м'ятки, °С насінні. 1. 10,9±0,5 38,03 НВЧ-поле, 240 Вт 7 96 9,0±0,5 41,1 НВЧ-поле, 300 Вт 5 115 7,2±0,5 55,9 4. НВЧ-поле, 300 Вт 7 140 5,5±0,5 54,6 5. 15 90 3. 10 5 2. 5 НВЧ-поле, 240 Вт НВЧ-поле, 360 Вт 5 160 4,2±0,5 48,4 Висновки Вологість мезги висока, ефективність екстракції низька. Вологість мезги оптимальна, проте ефективність екстракції невисока. Вологість мезги оптимальна, масова частка екстрагованої олії найвища. Вологість мезги низька, ефективність екстракції висока. Проте температура нагрівання м'ятки висока, що викликає високий ступінь денатурації білків. Вологість мезги низька, проте ефективність екстракції досить висока. Температура нагрівання м'ятки дуже висока, що викликає високий ступінь денатурації білків. Збільшення тривалості нагрівання за такої потужності матиме негативний вплив на якість шроту. Інші приклади здійснення способу наведені в таблиці 3. Таким чином, з таблиці 3 видно, що, використовуючи НВЧ-нагрівання зволоженої м'ятки олійного насіння замість традиційної волого-теплової обробки, можна суттєво скоротити тривалість нагрівання для досягнення оптимальної вологості мезги та збільшити швидкість екстрагування олії розчинником. Олія, одержана із мезги після НВЧ-обробки, характеризувалась нижчим вмістом пероксидних сполук, а ступінь денатурації білків шроту був невисоким. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб волого-теплової обробки олійної сировини, який включає очищення, подрібнення сировини, зволоження отриманої м'ятки, екстрагування олії, який відрізняється тим, що зволожену до 11-14 % м'ятку обробляють електромагнітним полем надвисокої частоти, частотою генерації 2450 МГц, потужністю 270-330 Вт, протягом 5-7 хвилин. 3 UA 80621 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4