Αν έχετε δει ποτέ λάδι να βγαίνει από μια βιδωτή πρέσα - σκούρο, θολό, μυρίζοντας έντονα τον σπόρο από τον οποίο προήλθε - δεν θα μαντέψατε ποτέ ότι είναι η ίδια ουσία που καταλήγει στο διαυγές, ουδέτερο-μπουκάλι γεύσης σε ένα ράφι σούπερ μάρκετ. Αυτός ο μετασχηματισμός είναι το έργο της διύλισης λαδιού, μια διαδικασία πολλαπλών-σταδίων που αφαιρεί τις ακαθαρσίες που υπάρχουν φυσικά στο ακατέργαστο φυτικό έλαιο διατηρώντας παράλληλα τα τριγλυκερίδια που κάνουν το λάδι πολύτιμο. Δεν είναι μόνο να κάνετε το λάδι να φαίνεται καθαρό - κάθε βήμα στοχεύει συγκεκριμένες ενώσεις που επηρεάζουν τη γεύση, τη σταθερότητα, τη διάρκεια ζωής, ακόμη και την ασφάλεια.
Τι περιέχει πραγματικά το αργό πετρέλαιο
Το αργό πετρέλαιο - το λάδι απευθείας από την έκθλιψη ή την εκχύλιση με διαλύτη, πριν από οποιαδήποτε διύλιση - είναι κυρίως τριγλυκερίδια (το ουδέτερο λάδι που θέλουμε), αλλά περιέχει επίσης ένα κοκτέιλ ανεπιθύμητων ενώσεων. Τα φωσφολιπίδια (ούλα) κάνουν το λάδι θολό και προκαλούν αφρό όταν θερμαίνονται. Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα (FFA) δίνουν στο λάδι μια έντονη, ταγγισμένη γεύση και μειώνουν το σημείο καπνού του. Χρωστικές όπως η χλωροφύλλη και τα καροτενοειδή δίνουν στο λάδι το σκούρο χρώμα του και μπορούν να προάγουν την οξείδωση. Μπορεί επίσης να υπάρχουν ιχνοστοιχεία, φυτοφάρμακα και περιβαλλοντικοί ρύποι, ανάλογα με την ποιότητα των σπόρων και τη μέθοδο εκχύλισης. Και οι πτητικές ενώσεις - αλδεΰδες, κετόνες και προϊόντα οξείδωσης - είναι αυτές που δίνουν στο αργό πετρέλαιο την έντονη, συχνά δυσάρεστη μυρωδιά του.
Ο στόχος της διύλισης είναι να αφαιρεθούν αυτές οι ακαθαρσίες με όσο το δυνατόν μικρότερη απώλεια ουδέτερου λαδιού. Ένα διυλιστήριο που λειτουργεί καλά-μπορεί να χάσει το 3–8% του βάρους του αργού πετρελαίου ως υποπροϊόντα και απώλειες διεργασιών, ανάλογα με την ποιότητα του πετρελαίου και τη μέθοδο διύλισης. Οι κακώς διεξαγόμενες δραστηριότητες μπορούν να χάσουν σημαντικά περισσότερα, γεγονός που πλήττει άμεσα την κερδοφορία.
Βήμα πρώτο: Αποκόλλωμα
Η αποκόλληση είναι το πρώτο βήμα διύλισης και η δουλειά της είναι να αφαιρεί τα φωσφολιπίδια - τις κολλώδεις ενώσεις που κάνουν το αργό πετρέλαιο θολό και ασταθές. Τα φωσφολιπίδια είναι πολύτιμα από μόνα τους (είναι η πηγή της εμπορικής λεκιθίνης), αλλά αφήνονται στο λάδι προκαλούν προβλήματα: αφρίζουν κατά το τηγάνισμα, διασπώνται σε υψηλές θερμοκρασίες και παρεμβαίνουν στα στάδια διύλισης κατάντη.
Η πιο συνηθισμένη μέθοδος είναι η αποκομμίωση με νερό: το ζεστό νερό (περίπου 80–85 βαθμούς ) αναμιγνύεται με το ακατέργαστο λάδι, με αποτέλεσμα τα φωσφολιπίδια να ενυδατωθούν - απορροφούν νερό, διογκώνονται και γίνονται αδιάλυτα στο λάδι. Τα ενυδατωμένα κόμμεα σχηματίζουν μια ξεχωριστή βαριά φάση που αφαιρείται με φυγοκέντρηση. Τα διαχωρισμένα κόμμεα μπορούν να αποξηρανθούν και να πωληθούν ως ακατέργαστη λεκιθίνη, να χρησιμοποιηθούν σε ζωοτροφές ή να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία σε λεκιθίνη-ποιότητας τροφίμων.
Για έλαια με υψηλά επίπεδα μη-μη ενυδατώσιμων φωσφολιπιδίων (τα οποία δεν ανταποκρίνονται μόνο στο νερό), χρησιμοποιείται όξινη αποκόλληση. Μια μικρή ποσότητα φωσφορικού οξέος ή κιτρικού οξέος προστίθεται πριν από το νερό, μετατρέποντας τα μη-ενυδατώσιμα φωσφολιπίδια σε ενυδατώσιμες μορφές που μπορούν στη συνέχεια να αφαιρεθούν με νερό και φυγοκέντρηση. Η ενζυματική αποκομμίωση, μια νεότερη μέθοδος, χρησιμοποιεί ένζυμα φωσφολιπάσης για τη διάσπαση των φωσφολιπιδικών δομών, επιτυγχάνοντας ακόμη χαμηλότερα επίπεδα υπολειμματικού φωσφόρου με λιγότερη απώλεια ελαίου. Τα σύγχρονα συστήματα συνεχούς αποκομμίωσης μπορούν να αφαιρέσουν πάνω από το 95% των φωσφολιπιδίων, διασφαλίζοντας ότι το λάδι παραμένει διαυγές ακόμα και κάτω από την ψύξη.
Βήμα δεύτερο: Αποξένωση (εξουδετέρωση)
Η αποξύνωση απομακρύνει τα ελεύθερα λιπαρά οξέα, τα οποία είναι η κύρια αιτία της ταγγικής γεύσης και της μειωμένης διάρκειας ζωής. Υπάρχουν δύο θεμελιωδώς διαφορετικές προσεγγίσεις: η χημική διύλιση και η φυσική διύλιση.
Η χημική διύλιση (ονομάζεται επίσης εξευγενισμός αλκαλίων ή εξουδετέρωση) είναι η παραδοσιακή μέθοδος. Ένα αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (καυστική σόδα) αναμιγνύεται με το αποκομμένο έλαιο. Το NaOH αντιδρά με τα ελεύθερα λιπαρά οξέα για να σχηματίσει σαπούνι (άλατα νατρίου των λιπαρών οξέων), το οποίο είναι αδιάλυτο στο λάδι και διαχωρίζεται ως μια βαριά φάση που ονομάζεται σαπουνάδα. Το απόθεμα σαπουνιού αφαιρείται με φυγοκέντρηση και το λάδι στη συνέχεια πλένεται με ζεστό νερό για να απομακρυνθεί το υπολειμματικό σαπούνι, και στη συνέχεια ξηραίνεται υπό κενό. Η χημική διύλιση είναι αποτελεσματική για οποιοδήποτε επίπεδο FFA και παράγει ένα πολύ καθαρό λάδι, αλλά έχει μειονεκτήματα: το σαπούνι μεταφέρει μαζί του 1–3% ουδέτερο λάδι (οικονομική απώλεια) και η διαδικασία δημιουργεί λύματα που απαιτούν επεξεργασία.
Ο φυσικός εξευγενισμός (ονομάζεται επίσης εξευγενισμός με ατμό ή αποοξίνιση με απόσταξη) είναι η πιο σύγχρονη προσέγγιση και έχει γίνει η κυρίαρχη μέθοδος για τα περισσότερα φυτικά έλαια. Αντί να αντιδρά χημικά τα FFA, η φυσική διύλιση τα αφαιρεί με απόσταξη: το λάδι θερμαίνεται στους 240–260 βαθμούς υπό βαθύ κενό (συνήθως κάτω από 3 mbar ή 600 Pa) και διαχέεται ζωντανός ατμός μέσω αυτού. Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα έχουν πολύ χαμηλότερα σημεία βρασμού από τα τριγλυκερίδια, επομένως εξατμίζονται και παρασύρονται από τον ατμό, στη συνέχεια συμπυκνώνονται και συλλέγονται ως υποπροϊόν που ονομάζεται απόσταγμα λιπαρών οξέων (το οποίο μπορεί να πωληθεί για χρήση σε σαπωνοποιία, ζωοτροφές ή βιοντίζελ). Η φυσική διύλιση συνδυάζει την αποξύνωση με την απόσμηση σε ένα μόνο βήμα, δεν χρησιμοποιεί χημικά, δεν παράγει σαπουνόνερο ή λύματα και χάνει λιγότερο ουδέτερο λάδι. Ο κύριος περιορισμός είναι ότι λειτουργεί καλύτερα για λάδια με χαμηλή έως μέτρια περιεκτικότητα σε FFA (κάτω από 3–5%) και απαιτεί πολύ αποτελεσματική αποκόλληση πρώτα, επειδή τα υπολειμματικά φωσφολιπίδια θα αποικοδομήσουν και θα σκουρύνουν το λάδι στις υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται.
Η επιλογή μεταξύ χημικής και φυσικής διύλισης εξαρτάται από τον τύπο λαδιού, το επίπεδο FFA και το επιθυμητό προϊόν. Το φοινικέλαιο, το φοινικοπυρηνέλαιο, το λάδι καρύδας και τα περισσότερα έλαια με υψηλή περιεκτικότητα σε-FFA είναι συνήθως φυσικά εξευγενισμένα. Το σογιέλαιο, το κραμβέλαιο και το ηλιέλαιο μπορούν να συμβούν με κάθε τρόπο, αν και προτιμάται όλο και περισσότερο η φυσική διύλιση. Το βαμβακέλαιο και ορισμένα ειδικά έλαια ενδέχεται να εξακολουθούν να χρησιμοποιούν χημικό εξευγενισμό λόγω συγκεκριμένων προφίλ ακαθαρσιών.
Βήμα τρίτο: Λεύκανση
Η λεύκανση αφαιρεί τις χρωστικές - κυρίως τη χλωροφύλλη (πράσινο) και τα καροτενοειδή (κίτρινο, πορτοκαλί, κόκκινο) - μαζί με υπολειμματικά σαπούνια, φωσφολιπίδια, προϊόντα οξείδωσης και ίχνη ρύπων. Παρά το όνομα, δεν είναι μια διαδικασία χημικής λεύκανσης. είναι μια διαδικασία προσρόφησης που χρησιμοποιεί λευκαντική γη (ενεργοποιημένη άργιλος) και μερικές φορές ενεργό άνθρακα.
Η διαδικασία είναι απλή: το αποκομμένο και αποοξινισμένο λάδι θερμαίνεται στους 90-110 βαθμούς υπό κενό (συνήθως περίπου 50 mbar) και αναμιγνύεται 0,5-2% λεύκανσης γης. Ο ενεργοποιημένος πηλός έχει τεράστια επιφάνεια και απορροφά μόρια χρωστικής ουσίας, υπολείμματα σαπουνιού και άλλα πολικά επιφάνειά του. Μετά από 15–30 λεπτά χρόνου επαφής, το μείγμα λαδιού-γείωσης φιλτράρεται μέσω φίλτρων πίεσης φύλλου ή φίλτρου, αφαιρώντας το χρησιμοποιημένο χώμα λεύκανσης και αφήνοντας ένα διαυγές, ανοιχτόχρωμο λάδι. Ενεργός άνθρακας μπορεί να προστεθεί σε ποσοστό 0,1–0,5% για έλαια με έντονη μελάγχρωση ή για την αφαίρεση πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (PAH) και άλλων ιχνοστοιχείων.
Το κενό είναι σημαντικό γιατί αποτρέπει την οξείδωση του λαδιού στις υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιείται - το οξυγόνο στον αέρα θα αντιδρούσε με το καυτό λάδι και θα παράγει-αρώματα και προϊόντα οξείδωσης. Το χρησιμοποιημένο χώμα λεύκανσης, το οποίο περιέχει 20-40% συμπαρασυρόμενο λάδι, είναι ένα υποπροϊόν που χρησιμοποιείται μερικές φορές στις ζωοτροφές, στην κατασκευή τούβλων ή στην υγειονομική ταφή, αν και η περιεκτικότητα σε λάδι το καθιστά κίνδυνο πυρκαγιάς εάν δεν χρησιμοποιηθεί σωστά.
Βήμα τέταρτο: Απόσμηση
Η απόσμηση είναι το τελευταίο σημαντικό βήμα διύλισης και είναι αυτό που δίνει στο εξευγενισμένο λάδι την ουδέτερη γεύση και οσμή. Ο στόχος είναι να αφαιρεθούν οι πτητικές ενώσεις - ελεύθερα λιπαρά οξέα (στη φυσική διύλιση), αλδεΰδες, κετόνες, αλκοόλες και άλλες οσμές- και αρωματικές-δραστικές ενώσεις - μαζί με τυχόν υπολειμματικά φυτοφάρμακα και ελαφρούς πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες.
Η απόσμηση είναι ουσιαστικά μια διαδικασία απόσταξης με ατμό που πραγματοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία και βαθύ κενό. Το λάδι θερμαίνεται στους 180–220 βαθμούς για συμβατική απόσμηση (μετά από χημική διύλιση) ή στους 240–260 βαθμούς για φυσικό καθαρισμό (όπου η αποξύνωση και η απόσμηση συμβαίνουν μαζί). Η πίεση διατηρείται στα 2–6 mbar (πολύ χαμηλή, κοντά στο κενό) και διαχέεται ζωντανός ατμός μέσω του λαδιού. Ο ατμός αφαιρεί τις πτητικές ενώσεις, οι οποίες στη συνέχεια συμπυκνώνονται και συλλέγονται. Ο χρόνος παραμονής είναι συνήθως 30–90 λεπτά, ανάλογα με τον τύπο του λαδιού και το επιθυμητό επίπεδο απόσμησης.
Η υψηλή θερμοκρασία είναι απαραίτητη επειδή οι πτητικές ενώσεις έχουν χαμηλή τάση ατμών και χρειάζονται θερμότητα για να εξατμιστούν, αλλά είναι επίσης το πιο ευαίσθητο μέρος της διαδικασίας. Η υπερβολική ζέστη ή ο πολύ μεγάλος χρόνος παραμονής μπορεί να προκαλέσει θερμική αποικοδόμηση του ελαίου - σχηματισμό τρανς λιπαρών οξέων, επαναφορά χρώματος και απώλεια φυσικών αντιοξειδωτικών όπως οι τοκοφερόλες. Τα σύγχρονα αποσμητικά έχουν σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιούν την έκθεση στη θερμότητα χρησιμοποιώντας δομημένη συσκευασία (που αυξάνει την απόδοση επαφής με ατμό-λαδιού) και μικρότερους χρόνους παραμονής στην υψηλότερη θερμοκρασία. Μετά την απόσμηση, το λάδι ψύχεται γρήγορα υπό κενό και μια μικρή ποσότητα κιτρικού οξέος (50–200 ppm) προστίθεται συχνά ως χηλικός παράγοντας για τη δέσμευση ιχνοστοιχείων και τη βελτίωση της οξειδωτικής σταθερότητας.
Προαιρετικό βήμα: Αποκέρωση (Χειμώνας)
Ορισμένα έλαια - ηλιέλαιο, αραβοσιτέλαιο, έλαιο πίτουρου ρυζιού και μερικά έλαια σταφυλιού και βαμβακόσπορου - περιέχουν εστέρες κεριού που είναι στερεοί σε θερμοκρασία δωματίου. Αν μείνουν στο λάδι, αυτά τα κεριά προκαλούν θολότητα όταν το λάδι κρυώσει (για παράδειγμα, σε ψυγείο) και μπορεί να καθιζάνει ως ίζημα στο κάτω μέρος της φιάλης. Για λάδια που πωλούνται ως διαυγή, επιτραπέζια-προϊόντα, απαιτείται ένα βήμα αποτρίχωσης.
Η αποκήρωση (ονομάζεται επίσης χειμωνιάτικη διαδικασία) είναι μια απλή διαδικασία κρυστάλλωσης και διήθησης. Το λευκασμένο ή πλήρως εξευγενισμένο λάδι ψύχεται αργά στους 5-15 βαθμούς (ανάλογα με τον τύπο του λαδιού) και διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία για αρκετές ώρες, επιτρέποντας στους εστέρες του κεριού να κρυσταλλωθούν σε στερεά σωματίδια. Στη συνέχεια, το λάδι διηθείται μέσω φίλτρου ή φίλτρου μεμβράνης, αφαιρώντας τους κρυστάλλους του κεριού και αφήνοντας ένα διαυγές λάδι που παραμένει διαφανές ακόμη και σε θερμοκρασίες ψύξης. Το φιλτραρισμένο κερί είναι ένα δευτερεύον υποπροϊόν, που μερικές φορές χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές ή ζωοτροφές.
Υποπροϊόντα και απόδοση
Η διύλιση δεν αφορά μόνο την αφαίρεση ακαθαρσιών -, παράγει επίσης πολύτιμα υποπροϊόντα που συμβάλλουν στην οικονομία της διαδικασίας. Από την αποκόλληση, τα διαχωρισμένα κόμμεα μπορούν να υποστούν επεξεργασία σε λεκιθίνη, έναν ευρέως χρησιμοποιούμενο γαλακτωματοποιητή τροφίμων ή να πωληθούν για ζωοτροφές. Από τη χημική διύλιση, το σαπουνόφυλλο μπορεί να οξινιστεί για την ανάκτηση ελεύθερων λιπαρών οξέων για χρήση σε σαπούνι, βιοντίζελ ή ζωοτροφές. Από τη φυσική διύλιση, το απόσταγμα λιπαρών οξέων είναι ένα πωλήσιμο προϊόν που χρησιμοποιείται σε παρόμοιες εφαρμογές. Από τη λεύκανση, το χρησιμοποιημένο χώμα έχει περιορισμένη αξία, αλλά μερικές φορές μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για την ανάκτηση του παρασυρόμενου λαδιού.
Η συνολική απόδοση διύλισης - το ποσοστό αργού ελαίου που καταλήγει ως εξευγενισμένο βρώσιμο λάδι - κυμαίνεται τυπικά από 92% έως 97%, ανάλογα με την ποιότητα του αργού λαδιού (περιεκτικότητα σε FFA, επίπεδο φωσφόρου, φορτίο ακαθαρσίας) και τη μέθοδο διύλισης. Το αργό πετρέλαιο υψηλής ποιότητας με χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά λιπαρά και καλή αποκόλληση μπορεί να αποδώσει πάνω από 97%. ακατέργαστο-κακής ποιότητας με υψηλά επίπεδα FFA και υψηλά επίπεδα ακαθαρσιών μπορεί να αποδώσει μόλις 90%. Για ένα διυλιστήριο που επεξεργάζεται χιλιάδες τόνους το μήνα, ακόμη και μια διαφορά απόδοσης 1% μεταφράζεται σε σημαντικά έσοδα, γι' αυτό η βελτιστοποίηση και ο έλεγχος της διαδικασίας λαμβάνονται πολύ σοβαρά υπόψη.
σύναψη
Η διύλιση βρώσιμων ελαίων μετατρέπει το ακατέργαστο, σκούρο, με έντονη γεύση λάδι στο διαυγές, ουδέτερο, σταθερό προϊόν που περιμένουν οι καταναλωτές, μέσω μιας ακολουθίας προσεκτικά ελεγχόμενων φυσικών και χημικών διεργασιών. Η αποκόλληση αφαιρεί τα φωσφολιπίδια χρησιμοποιώντας νερό, οξύ ή ένζυμα. Η αποξίνιση αφαιρεί τα ελεύθερα λιπαρά οξέα είτε με χημική αντίδραση με καυστική σόδα (χημική διύλιση, παραγωγή σαπουνιού) είτε με απόσταξη ατμού κενού υψηλής θερμοκρασίας (φυσικός εξευγενισμός, παραγωγή απόσταξης λιπαρών οξέων). Η λεύκανση χρησιμοποιεί ενεργό άργιλο και άνθρακα για την απορρόφηση χρωστικών και υπολειμματικών ακαθαρσιών. Η απόσμηση χρησιμοποιεί ατμό υψηλής- θερμοκρασίας υπό βαθύ κενό για να αφαιρέσει τις πτητικές ενώσεις γεύσης και οσμής, παράγοντας το τελικό ουδέτερο-έλαιο γεύσης. Η προαιρετική αποκήρωση αφαιρεί τους εστέρες κεριού για λάδια που πρέπει να παραμείνουν διαυγή σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Η τάση στον κλάδο είναι προς φυσική διύλιση - λιγότερων χημικών, λιγότερων αποβλήτων, υψηλότερης απόδοσης και συνδυασμένης αποξίνωσης-απόσμησης σε ένα μόνο βήμα -, αλλά η χημική διύλιση εξακολουθεί να έχει τη θέση της για ορισμένα έλαια και υψηλή-FFA αργό. Αυτό που δεν αλλάζει είναι η βασική αρχή: αφαιρέστε τις ακαθαρσίες που κάνουν το λάδι ασταθές, αρωματισμένο ή μη ασφαλές, διατηρώντας παράλληλα τα ουδέτερα τριγλυκερίδια που κάνουν το λάδι ένα πολύτιμο συστατικό τροφίμων.
