Osnove prehrambenih tehnologija Osnove tehnologije ulja i masti

Osnove prehrambenih tehnologija Osnove tehnologije ulja i masti dr. sc. Dubravka Škevin, doc

Plan predavanja: 1. 2. 3. Uvod, priprema sjemena za skladištenje (čišćenje, sušenje), priprema za proizvodnju (ljuštenje, kondicioniranje) Proizvodnja ulja (prešanje, ekstrakcija), rafinacija Neke vrste ulja i masti (maslinovo, bučino, i dr. )

Uvod Kemijski sastav ulja i masti p Triacilgliceroli (oko 98%) Triacilgliceroli (TAG) su po kemijskom sastavu esteri trihidroksi alkohola glicerola i masnih kiselina. Tradicionalno ih nazivamo uljima ili mastima ovisno o agregatnom stanju pri sobnoj temperaturi. H 2 C-OH H 2 C- OH glicerol p + R 1 COOH H 2 C-O-COR 1 R 2 COOH H C-O-COR 2 R 3 COOH H 2 C-O-COR 3 masne kiseline Negliceridni sastojci (oko 2%) triacilglicerol + 3 H 2 O

Uvod p Podjela ulja i masti po podrijetlu: Životinjske masti p masti kopnenih životinja p morskih sisavaca i riba p mliječne masti § n Biljne masti p po botaničkoj pripadnosti p po sastavu masnih kiselina laurinska (kokosova mast, ulje palminih koštica) oleinska (maslinovo, ulje kikirikija) linolna (suncokretovo, ulje bučinih koštica, kukuruznih klica) eruka (stare sorte repice)

Uvod • Sirovine za proizvodnju biljnih ulja p Biljke uljarice p Sekundarne uljarske sirovine p Dijelovi biljke koji se koristi za proizvodnju ulja suncokret, repica, maslina, uljana palma soja - proteinska sirovina lan, pamuk, konoplja – tekstilne biljke klice kukuruza, pšenice – sporedni proizvod kod proizvodnje brašna i škroba sjemenke (suncokret, repica, soja, lan pamuk, konoplja) plodovi (maslina, uljana palma) dijelovi ploda (kopra kokosovog oraha) dijelovi sjemenki (klice)

• Žetva i priprema sjemena za skladištenje p Tehnološka zrelost sjemena n Sjeme s onim udjelom vode koji omogućava transport od polja do skladišta a da se sjeme ne ošteti n prijevremena žetva – procesi zrenja se nastavljaju nakon žetve – veći troškovi n kasna žetva – rasipanje sjemena – gubici

• Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Čišćenje sjemena q Nečistoće: n Anorganske (zemlja, prašina, kamenčići, komadići metala) n Organske (strano sjeme, dijelovi stranog bilja) q Treba ih odstraniti jer: 1. nemaju ulje 2. vežu vodu, centri su kvarenja 3. oštećuju strojeve q Načini čišćenja: 1. prosijavanje (na temelju razlike u veličini između sjemena i nečistoća) 2. provjetravanje 3. čišćenje magnetima 4. flotacija (otopine soli, koštice grožđa) 5. pranje (rijetko, masline)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • ČIŠĆENJE Slika 1. Shema ravnih sita: nečisto sjeme (a), grube nečistoće (b), fine nečistoće (c), očišćeno sjeme (d), pera (e), ekscentar (f)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • ČIŠĆENJE Slika 2. Shema okruglog sita: ulaz sjemena (a), prašina (b), očišćeno sjeme (c), grube nečistoće (d)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • ČIŠĆENJE Slika 3. Shema čišćenja provjetravanjem: nečisto sjeme (a), prašina (b), očišćeno sjeme (c), grube nečistoće (d)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • ČIŠĆENJE Slika 4. Shema vjetrenjače: ventilator (a), lijevak (b), čisto jedro sjeme (c), prašina (e)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • ČIŠĆENJE Slika 6. Shema rada čistilice s elektromagnetom: vrpca (a), magnetsko polje (b), sjeme (c), čisto sjeme (e), željezne primjese (f)

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Sušenje uljarica p Kritična vlaga Granica udjela vode koja uzrokuje prijelaz sjemenja iz stanja abioze u stanje intenzivnije razgradnje Skladišna vlaga Oko 2% niža od kritične. Omogućuje skladištenje kroz duži period, a da ne dođe do kvarenja sjemena. p Ravnotežna vlaga Izjednačenje parcijalnih pritisaka pare na površini sjemena i parcijalnog pritiska pare u zraku. Ovisi o relativnoj vlažnosti zraka, odnosno o temperaturi zraka. p

Žetva i priprema sjemena za skladištenje Tablica 1. Ravnotežna vlažnost nekih uljarica kod različite vlažnosti zraka pri 22 -250 C 20 Sjeme % ulja Relativna vlažnost zraka (%) 50 57 68 79 ravnotežna vlažnost sjemena 87 Soja 18 5, 1 6, 3 8, 95 - 13, 9 18, 9 Pamuk 25 4, 8 6, 6 7, 28 9, 6 11, 6 15, 5 Suncokret 40 3, 3 4, 8 6, 4 7, 3 8, 4 11, 0 Ricinus 55 3, 0 4, 3 5, 4 5, 9 6, 6 8, 4

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Sušenje uljarica Slobodna i vezana voda, adsorpcija i desorpcija p Faze sušenja Faza konstantne brzine i jedna ili više faza padajuće brzine p Način sušenja Kondukcijom (kontakt materijala sa zagrijanom površinom), konvekcijom (topli zrak ili plinovi predaju materijalu toplinu, zrak služi i za odvođenje topline), radijacijom i strujom visoke frekvencije p Smjer kretanja Istosmjeran Protusmjeran p

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Sušare u uljarskoj industriji p Protočna sušara princip: kondukcija i konvekcija (za sve vrste sjemenki) -zona grijanja (radijator), zona sušenja (topli zrak, kalorifer) i zona hlađenja (hladni zrak za površinsku vod. paru); za krupno sjeme, sitno-sporije strujanje zraka p Sušara s rotirajućim valjkom princip: konvekcija (maslinova komina, bučine koštice) - unutar rotirajućeg valjka pregrade - prevrću materijal, sredstvo za sušenje topli zrak (protustrujno) ili plin (istostrujno) p Koritasta sušara princip: kondukcija (kukuruzna klica, pogače, sačme) -rotirajući snop cijevi, para u cijevima, kondenzat se skuplja u drugoj komori, lopatice podižu materijal s dna i prebacuju ga preko snopa cijevi te guraju prema izlazu p Vakuum sušare princip: kondukcija - radijator, zaštita kvalitete sjemenki, ušteda na toplinskoj E, E potrebna za pogon vakuum pumpi

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Skladišta za uljarske sirovine Privremena n. Sjeme se zadržava kraće vrijeme, piramida p Stalna n Podna-za sve vrste sjemenki u rasutom stanju ili u vrećama, tanko n Silosi -starokeltski naziv za žitne jame - danas moderna, mehanizirana skladišta sa stalnom kontrolom - samo osušeno i ohlađeno sjeme može se skladištiti na duže vrijeme p p. Opterećenje skladišta: Koeficijent obrtaja skladišta: O = U+I /2 K = O/E U =unesena roba (t) I = iznesena roba (t) O= godišnje opterećenje skladišta; E= kapacitet skladišta K =1 skladišni prostor je potpuno iskorišten u kraćem vremenskom razdoblju; K <1 skladišni prostor nije ispunjen.

Žetva i priprema sjemena za skladištenje • Transport sjemenja p željeznički, cestovni, vodeni; LOMLJENI transport-puno pretovara Pneumatski transport – rasuti teret, prijenos materijala strujom zraka p Unutrašnji transport: p koja se izaziva usisavanjem (vakuum pumpa na kraju cjevovoda, veće udaljenosti) ili se kompresorom zrak tlači u transportni cjevovod (kraće, može kombinacija) o o o Silazni – najjednostavniji, sila teže, protočne cijevi Uzlazni – elevator-kružna beskonačna traka sa lopaticama i univerzalni uređaj (skoro za sve terete) - gravitacijski i centrifugalni izlaz Horizontalni – pužnicom - najstarije, kose do 20 º - konvejerima –transportne trake, manje energije, manji troškovi, ravni i konkavni - redleri – lančasti transporteri, guraju materijal unutar jednog rova, do 50 m, može i za kosi transport

• Prerada sjemena i plodova uljarica Slika 7. Shema prerade sjemena i plodova uljarica

Prerada sjemena i plodova uljarica • Ljuštenje ØLjuska nema ulja, nema hranjivu vrijednost, smanjuje kapacitet strojeva ØMetode: 1. biološke (enzimi), 2. kemijske (sumporna kis. ) i 3. mehaničke: - razbijanje ljuske (DELIKATNO) i oslobađanje jezgre - tipovi: udaranje zrna u čvrstu podlogu i mlatilice - sistemom sita odvajaju se ljuska, jezgra i neoljušteno sjeme ØLjušte se: suncokret, bučina koštica, pamuk, soja (sačma 48% proteina), repica Ødio ljuske se se ostavlja u sirovini (osim kod buče), daje otpor materijalu za prešanje kako bi došlo do trenja sa stjenkom preše. I kod ekstrakcije isto, kako bi materijal bio rastresitiji i kako bi se postigao bolji učinak

Prerada sjemena i plodova uljarica • LJUŠTENJE A B Slika 8. Ljuštilica za suncokret: A) Slika; B) Shema odvajanja pojedinih sastojina u ljuštilici za vrijeme ljuštenja suncokreta

Prerada sjemena i plodova uljarica • Mljevenje p Zadaci mljevenja: n n Razoriti stanice biljnog tkiva tako da se ulje lakše izdvoji, a da se samo ne cijedi Mljeti do optimalne veličine čestica, da se omogući lakše istjecanje ulja kod prešanja i brža difuzija kod ekstrakcije otapalima p p n p Presitno mljevena sirovina otežava cijeđenje ulja i difuziju Bolji prolaz otapala se postiže ako se mljevenje vrši u listićima. Mljeti jednoliko jer se samo tako može održavati konstantan režim daljnje prerade. Vrste mlinova: n n n Mlinovi na valjke - najčešći Mlinovi na ploče – za pogače i sačme Mlinovi čekićari

Prerada sjemena i plodova uljarica Slika 9. Kolergang - kotrljača

Prerada sjemena i plodova uljarica • Za sjemenke uljarica promjeri ozubljenih valjaka iznose najčešće 300 -400 mm, a kod glatkih valjaka 800 -1000 mm Slika 10. Položaj zubaca na valjcima

Prerada sjemena i plodova uljarica Slika 11. Valjak: a) u presjeku, b) s ozubljenjem

Prerada sjemena i plodova uljarica Slika 12. Dvoparni mlin na valjke (1, 2, 5)

Prerada sjemena i plodova uljarica Kondicioniranje p p U širem smislu kondicioniranje obuhvaća i meljavu i toplinsku pripremu U užem: samo toplinsku pripremu n Zagrijavanje sjemena (60 -70 ºC) uz podešavanje udjela vode (vlaženje ili sušenje) p bubrenje i koagulacija bjelančevina p pucanje staničnih stijenke p razbije se gelova struktura eleoplazme stanice p smanjuje se viskoznost ulja p ulje se skuplja u kapljice i lakše cijedi

Prerada sjemena i plodova uljarica Kondicioniranje p HLADNO PREŠANO ULJE n Uvjetno rečeno, tijekom prešanja se uslijed trenja zagrijava i preša i materijal n Hladno prešana ulja – ulja dobivena iz sirovine koja nije kondicionirana (nije zagrijavana prije prerade) n Malo je iskorištenje prešanja, u pogači zaostaje mnogo više ulja – skupo!! n Navodno su svi hranjivi sastojci u tim uljima sačuvani (hm, tokoferol se isprešava na kraju, ekstrahirana ulja bogatija tokoferolom, u hladno prešana ulja tokoferol se dodaje na kraju procesa, naknadno) n Hladno prešana ulja: maslinovo, suncokretovo, sojino, repičino, kukuruznih klica, ostala

Prerada sjemena i plodova uljarica Slika 13. Kondicioner i preša