MATERI PRIME FOLOSITE IN INDUSTRIA ULEIURILOR VEGETALE COMESTIBILE

Materiile prime destinate industriei uleiurilor si grasimilor sunt numeroase si variate .In prezent, pe piata mondiala ,14familii botanice constituie cele mai importante surse de materi prime oleaginoase si anume : compositae

(floarea-soarelui );

cruciferae(rapita) ; euphorbicae(ricin,abrasin); jugdalaceae(nuc); leguminoase(soia,arahide);linaceae(in);malvaceae(bumbac);oleacee(maslin); palmaceae (cocos,palmier,palmist) ;papavaraceae(mac); pedoliaceae(susan); rosaceae(migdal,alun) ;solanaceae(seminte de tomate,seminte de tutun); vitaceae(samburi de struguri).In functie de provenienta lor,materiile prime oleaginoase se clasifica in:

_seminte ale plantelor oleaginoase cultivate_ floarea-soarelui, soia, inul pentru ulei , rapita si mustarul, ricinul, perila ,arahidele, susanul, macul ,migdalul de pamant;

_seminte ale plantelor textilo-oleginoase_inul pentrufuior,canepa, bumbacul,;

_seminte ale plantelor necultivate_(buruieni oleaginoase)_rapita salbatica, macul, hodoleanul, eruca; _fructe oleginoase ale arborilor cultivati _maslinul,cocotierul,abrasinul, cocos,nucul ,migdalul, avogado; _fructe oleaginoase ale arborilor de padure necultivati_ alunul, jirul, bradul, molidul ,pinul , castanul, laurul; _subproduse si deseuri oleaginoase: germeni oleaginosi ( grau, porumb, secara); seminte (tomate,dovleac, ardei, tutun); samburi (struguri ,caise, prune, piersici, ciresi, visine); deseuri oleaginoase ale industriei uleiurilor volatile (anason, coriandru, chimion,fenicul)

Uleiurile si grasimile vegetale se gasesc in natura in tesutul plantelor si pot fi concentrate in seminte , germeni ,tuberculi, precum si in pulpa, respectiv, in samburele fructelor. Continutul de materie grasa in aceste parti ale plantei estevariabil,fiind mai mare (16-60%) in seminte ,fructe sau tuberculi,in cazul plantelor cultivate pentru productia de uleiuri vegetale, denumite plante oleaginoase .

Principatele materii prime oleaginoase si provenienta uleiurilor vegetale sunt reprezentatein tabelul 1.1.

1.1.STRUCUTURA ANATOMICA A SEMINTELOR OLEAGINOASE

Semintele oleaginoase mature se compun din doua parti principale:miezul si coaja.

Miezul cuprinde embrionul( partea vie a semintei, din care se va dezvolta viitoarea planta),doua cotiledoabe si tesutul nutritiv, denumit endosperm.

Cotiledoanele si endospermul contin substante nutritive de rezerva, care se consuma in perioadaintiala de formare a plantei noi,a caror pozitii variazain functie de natura semintelor. Astfel semintele floarea-soarelui si soia au cotiledoane bogate in substante nutritive, in timp ce andospermul este sarac si se prezinta sub forma unui strat foarte subtire. In semintele de in ,cotiledoanele si endospermul contin substante nutritive distribuite aproximativ egal,iar in semintele de ricin, acesteasunt concentreate numai in endosperm. Coaja, invelisul exterior

Coaja, invelisul exterior al semintelor este format, in general, din trei straturi: epicarpul( pielita care inveleste fructul ),mezocarpul,format din trei celule tari si leguminoase siendocarpul format din celule mici asezate in strat moale si subtire.

Coaja are rolul de protectie impotriva deteriorari mecanice,chimice si biochimice.Grosimea si aderenta cojilor la miez este diferita in functie de natura, soiul si varietatea semintelor oleaginoase, constituind criteriul de clasificare a acestora in doua grupe: seminte decorticabile, care contin o cantitate mare de coaja, neaderenta intim la miez( floarea-soarelui, soia, ricin) si seminte nedecorticabile cu coaja subtire si foarte aderenta la miez(rapita, inul, canepa)

Raportul cantitativ miez-coaja este variabil in limite largi.Astfel,continutul de coaja al semintelor de floarea-soarelui este de 15-27%,al celor de soia este cuprins intre 7si 12%, la semintele dein si rapita intre 4 si 6%, iar la ricin, intre 22si 25%.

Semintele oleaginoase sunt formate dintr-un numar mare de celule de dimensiuni mici(340um la in, 1075um la floarea-soarelui,1873 um la ricin). O celula tipica (figura 1.2) este formata, in principal, din:

-invelisul celular (membrana) cu grosimea de 0,3-0,5um;

-oleoplasma este construita din citoplasma,in care se afla uleiul dispersat omogen sub forma de incluziuni ultramicroscopice; volumul ei difera de la o samanta la alta, fiind de75-76% din volumul totalintracelular, la semintele de floarea-soarelui,66-69% la soia,75-85% la ricin,74% la in;in stare uscata, oleoplasma se prezinta sub forma unui gel cu structura compacta;

-granulele aleuronice sunt corpuri solide denatura proteica,cu forme si dimensiuni diferite in functie de tipul semintei; la semintele cu continut ridicat de ulei granulele au forma rotunjita,iar la cele sarace in ulei, forma este neregulata si colturoasa; suprafata sectiunii variaza intre 20,3 um2 la floarea-soarelui si 87,9um2 la inul pentru ulei.

-nucleul este activ in unele din principalele manifestri vitale ale celulei: diviziunea celulara, transmiterea caracterelor ereditare, metabolismul anabolic, regenerarea celulei.

fig.1.1 si fig1.2.

Acumularea cantitativa a lipidelor ,in semintele oleaginoase, precum si structura acizilor grasi se modifica in timpul maturizarii plantei. Astfel, la semintele de floarea-soarelui se inregistreaza trei faze caracteristice:

-faza initiala, care dureaza doua saptamani de la inflorire este marcata de o sintezalenta a lipidelor,

-faza mediana, pana in a sasea saptamana este caracterizata de o acumulare rapida de lipide;

-faza terminala,in care lipidele, nu se mai acumuleaza cantitativ.

Acizii grasi din structura trigliceridelor prezinta urmatoarea dinamica in timpul maturizarii semintelor.

-acidul palmitic scade de la25% la7%

-acidul oleic stabil in primele zile, scade de la 23-25% la 15%;

-acidul linoleic creste de la 43% la73%.

1.2COMPOZITIA CHIMICA A MATERIALELOR PRIME

OLEAGINOASE

Componentii chimici principali ai materialelor prime oleaginoase aflati in proportii diferite sunt: lipidele , proteinele, substante extractive neazotate ( glucidele cu exceptia celulozei ), apa, celuloza si cenusa. In cantitati mici se gasesc fosfatide,steride ,ceruri, substante colorante si alti compusi chimici, care se extrag odata cu uleiul, numite substante de insotire a materiilor grase.In tabelul 1.2 se arata compozitia chimica a unor materii prime oleaginoase , iar in figura 1.3 se prezinta grafic structura compozitiei materiilor prime oleaginoase indigene.

Uleiurile vegetale se pot defini ca amestecuri naturale complexe de gliceride (96-99%),cu mici cantitati de substante de insotire (1-4%)

1.2.1Gliceridele(grasimi neutre sau lipide neutre) sau esteri ai gliceridelor cu aczii alifatici, monocarboxilici superiori. Gruparile hidroxil ale glicerolului pot fi nesterificate cu unul ,doi sau trei radicali ai acizilor grasi, identici sau diferiti, formandu-se mono-, di- sau trigliceride omogene sau mixte.

Gliceridele sunt insolubile in apa si solubile in solventi organici ( eter etilic, eter de petrol, alcool fierbinte, cloroform, benzen, acetona , benzina etc).In functie de natura si proportia acizilor grasi constituenti, respectiv,de starea lor de agregare la temperatura mediului ambiant, pot fi solide (grasimi ), semisolide ( untori ) sau lichide (uleiuri ).

Prin hidroliza chimica (cu acizi sau baze ) sau enzimatica(lipaze ) se scindeaza legaturile esterice, formandu-se acizi grasi si glicerol. Hidroliza alcalina la cald conduce la sapunuri si glicerol.

In anumite conditi ( lumina, caldura, umiditate,etc ) gliceridele sufera procese de degradare chimica si biochimica, cunoscute sub denumirea de rancezire.Produsii de degradare ai gliceridelor sunt peroxizi, acizii carboxilici liberi, aldehidele, metil-cetonele, si alti produsi.

1.2.1.1 Acizii grasi constituenti ai lipidelor

Acizii grasi (C4-C26) care intra in structura gliceridelor vegetale apartin acizilor monocarboxilici saturati si nesaturati , cu numar par de atomi decarbon in molecula, distribuiti in catene normale si uneori ciclice.In tabelul1.3 se arata compozitia in acizi grasi a unoe uleiuri vegetale.

Acizii grasi inferiori (pana laC12) sunt lichizi la temperatura obijnuita, se amesteca in orice proportie cu apa (pana laC3), solubilitatea scazand pentru urmatorii acizi grasi .Acizii grasi (C4-C10) prezinta un miros dezagreabil.

Acizii grasi superiori cu mai multi de 12 atomi de carbon sunt solizi, practic insolubili in apa in conditii de temperatura obijnuite si sunt inodori.

Acizii grasi saturati si acidul oleic (C18:1) pot fi sintetizati de organismul uman, dar nu si cei nesaturati, cum sunt acidul linoleic(C18:2), linolenic(C18:3),arahidonic(C20:4).Acesti acizi indispensabili desfasurarii proceselor metabolice au fost numiti acizi grasi esntiali .Principalele functii biologice ale acestora sunt urmatoarele:

-intervin in favoarea structurilor celulare, fiind constituenti importanti ai tesutului cerebral;

-intra in componenta fosfolipidelor si a polimerilor care participa la formareamembranelor celulare;

-intervin in reactiile de oxidoreducere si in transportul electronilor, datorita reactivitatii mari a gruparilor metilenice;

-actineaza ca hipocolesterolemiant,prevenind ateroscleroz

Necesarul zilnic de acizi grasi esentiali de aproximativ 7g este acoperit numai din alimentatie, ratia zilnica de grasimi alimentare, trebuind sa contina cel putin 1/3 lipide vegetale bogate in acizi grasi nesaturati.

Lipsa acizilor grasi esentiali din hrana se manifesta prin:

-incetinirea pana la oprire a cresterii;

-tulburari cutanate;

-fragilitate capilara;

-leziuni ale organelor interne( ficat si rinichi)

Continutul in acizi grasi esentiali din totalul acizilor grasi din unele materii grase vegetale sunt date in tabelul 1.4

Activitatea biologica a uleiurilor si grasimilor determinata prin continutul de acizi grasi esentiali din totalul acizilor grasi si prin necesarul dietei zilnice, permit clasificarea lor in trei clase (I, II, III), (tabelul 1.5)

1.2.1.2Glicerina(CH2-OH-CHOH-CH2OH)

Glicerina constituie 9,3-14,5% din compozitia materiilor grase, continutul fiind variabil in functie de tipul acizilor grasi care esterifica glicerina.Este un lichid incolor hidroscopic,miscibil cu apa si alcoolul in orice proportie .Glicerinase poate obtine prin urmatoarele metode:

-concentrarea apelor glicerinoase rezultate ca produs secundar la fabricarea sapunului si a acizilor grasi;

-hidroliza grasimilor

-fermentarea zaharului in prezenta sulfitului de sodiu;

-prin sinteza, pornind de la propilena sau alcool alilic.

Reactiile chimice principale in care este implicata glicerina sunt :

-deshidratarea la cald sau in prezenta substantelor deshidratate, in urma carora se obtine acrolein, iar prin incalzire sub vid, in prezenta catalizatorilor alcalini, se obtin poligliceride;

-oxidarea in conditii diferite conduce la obtinerea unor produsi, cum sunt:

_ aldehida glicerica(oxidare temperata in prezenta de acid azotic sau perhidrol )

_acizi bibazici -acid malonic si acid mezoxalic(oxidare energica in prezenta de permanganat de potasiu)

_nitrogliceride (oxidare cu acid azotic in prezenta acidilui sulfuric)

1.2.2.Proteinele se acumuleaza mai ales in miezul semintelor, coaja continand o cantitate mica de proteine.In timpul prelucrari semintelor, in principal, la operatia de prajire, proteinele sufera modificari structurale, cea mai importanta fiind denaturarea termica.Astfel, macinatura capata o structura mai poroasa, ceea ce favorizeaza eliminarea uleiului la presare si extractie.

In procesul de fabricare a uleiului, proteinele trec in srotul folosit pentru obtinera produselor derivate si pentru furajarea animalelor.

Avand in vedere importanta proteinelor in alimentatia umana, proteinele extrase din srot, in special din srotul de soia, se gasesc la fabricarea derivatelor proteice,produse care se incorporeza in diferite alimente. Ele servesc in functie descopul utilizarii, ca emulgatori, stabilizatori,lianti, agentide spumare,substrat.De asemenea, se utilizeazala fabricarea laptelui, branzeturilor,sosurilor, produselor zaharoase , suregatelor de cafea, a produselorde panificatie,alimente care mu lipsesc din dieta consumatorilor din tari,cum sunt Japonia sau China.

Depozitarea necorespunzatoare a materiilor prime sau prajirea la temperatura prea ridicata, conduce la denaturarea avansata a proteinelor,scade solubilitatea acestora si influenteaza negatiz valoarea alimentara si nutritionala a srotului.

1.2.3.Glucidele se gasesc inmiezul si coaja semintelor oleaginoase si trec prin prelucrarea materiilor prime oleaginoase in srot.In miez sunt concentrate monozaharidele, oligozaharidele si amoniacul,substante usor asimilabile deorganismul animal.Celuloza, hemiceluloza si pectice concentrate in coaja semintelor sunt greu asimiabile sau neasimiabile.

De aceea, materiile prime oleaginoase se supu, daca este posibil,operatiei de descojire, imbunatatindu-se calitatea srotulu, ca urmarea cresterii continutuluide proteinesi glucide usor asimilabile.

1.2.4.Apa se gaseste in semintele oleaginoase in proportie variabila, in functiede felul si calitatea lor.Aceasta se explica prin faptul ca apa este localizata sub forma unor pelicule de hidratare in jurul coloizilor si in cantitati mici sub form de apa libera.

Daca continutul de umiditate a semintelor este mai mare,creste cantitatea de apa in stare libera.Aceasta amorseaza si potenteazaprocesele biologice,cum sunt respiratia si germinatia,fenomene care conduc la degradarea partiala sau totala a acestora.

1.2.5.Celuloza si cenusa materiilor prime oleaginoase inregistreaza valori apropiate, cu exceptia semintelor de floarea-soarelui si ricin, care prezinta un continut ridicat de celuloza.

1.3.SUBSTANTELE DE INSOTIRE A GLICERIDELOR

Uleiurile vegetale contin cantitati mici de compusi negliceridici, care apartin unor clase diferite de substante chimice.Ele provi din materia prima si se extrag impreuna cu uleiurile sau se formeaza pe parcursul depozitarii si prelucrarii materiilor prime siuleiurilor.Uleiurile brute contin < de 5% substante de insotire, iar cele rafinate < de2%.

Substantele de insotire se pot grupa in functie de implicarea practica in procesul tehnologic, astfel:

-substante de insotire care se indeparteaza complet din uleiurile vegetale brute in timpul rafinarii;

-substante de instire care confera gust, miros si culoare specifice uleiurilor, dar sunt din punct de vedere chimic, relativ, inerte;

-substante de insotire modificatoare ale proprietatilor senzoriale sau consideate prooxidante si care afecteaza negativ calitatea uleiurilor.

Dintre acestea, cele mai importante sunt fosfatidele, sterolii, tocoferolii si alte substante oxidante, compusii aromatizanti, substantele colorate, cerurile, vitaminele liposolubile, substantele minerale.

1.3.1.Fosfatidele

Fosfatidele asociate grasimilor si uleiurilor sunt definite ca esteri ai glicerinei cu acizii grasii superiori si acid fosforic, esterificat la randul sau cu compusi cu azot(colina, colanina, inozitol).

Fosfatidele sunt substante de culoare alba, cu aspect ceros, higroscopice, solubile in solventi organici (eter etilic). Lecitinele sunt solubile in alcool si precipita in acetona. Datorita structurii amfionice, formeaza solutii coloidale si au activitate superficiala.De asemenea, protejeaza gliceridele impotriva oxidarii, ele avand o reactivitate crescuta fata de oxigenul atmosferic.

Fosfatidele intra in structura membranelor celulare actionand ca regulatori ai permeabilitatii celulare si iau parte la trasportul lipidelor in organism.

Semintele oleaginoase contin 1,8-2% fosfatide concentrate in protoplasma celulara, in stare combinata (70-90%) si necombinata (10-30%), cele libere trecand in ulei cu multa usurinta.

Continutul de fosfatide al uleiurilor depinde de natura materiei prime, iar pentru acelasi tip de ulei variaza in functie de tehnologia si regimul de lucru aplicate( uleiurile obtinute prin extractie cu dizolovanti contin o cantitate mai mare de fosfatide, fata de cele obtinute prin presare ). In tabelul 1.6 este data cantitateade fosfatide din unele uleiuri vegetale brute.

Continutul de fosfatide din uleiurile vegetale brute

Compozitia fosfatidelor din uleiurile vegetale brute este variabila in functie de materia prima de la care provin (de exemplu fosfatidele din uleiul de soia contin aproximativ 29% lecitine, 31% cefaline si 40% inozitolfosfatide).

1.3.2.Sterolii(sterinele)

Sterolii sunt combinatori organice derivate de la 1,2 ciclopentano-pe rhidrofenantren, cu functii alcoolice (-OH) la C3, cate o grupare metil(-CH3) la C10 si C13 si o catena laterala fixata la C17, deosebindu-se intre ei prin lungimea catenei laterale si prin numarul si pozitia dublelor legaturi.

Sterolii din uleiurile vegetale se numesc fitosteroli si se intalnesc in stare libera sau esterificata cu acizii grasi sub forma de steride.Ei se gasesc in fractiunea nesaponificabila sub forma de amestec. Cei mai importanti sunt B-sitosterolul, compesterolul si stigmasterolul.Cotinutul in steroli din principalele uleiuri vegetale este dat in tabelul 1.7.

Compozitia in fractiuni sterolice a unor uleiuri vegetale

Prin rafinarea alcalina si la dezodorizare se indeparteaza o cantitate apreciabila de steroli. Importanta fiziologica a sterolilor este legata de sinteza hormonilor sexuali si ai vitaminei D.

1.3.3Tocoferolii

Tocoferolii sunt compusi derivati de la croman, continand in molecula un hidroxil fenolic si insotesc in tesuturile vegetale, carotenoidele clorofilele. Termenul generic, vitanina Eeste utilizat pentru a descrie 8 compusi cu structura de tocoferoli adevarati sau tocotrienoli din care, in uleiurile vegetale se gasesc in principal 4 izomeri.

Continutul in tocoferoli din unele uleiuri vegetale se prezinta in tabelul 1.8.

Tocoferolii sunt compusi uleiosi solubili in materii grase si solventi organici si insolubili in apa. Sunt substante autooxidabile, avand o activitate antioxidanta puternica, inversa activitatii vitaminice.

Tocoferolii sunt termostabili pana la temperaturi de 200-220C, iar sub vid rezista chear pana la 250C, fara a-si pierde activitatea, rezistand astfel, la rafinarea si hidrogenarea uleiurilor.

1.3.4.Cerurile (ceridele)

Cerurile sunt esteri ai acizilor grasi superiori cu alcoolii monovalenti superiori si au formula generala, R1-CH2-OCO-R2, in care R1 este radicalul alcool, iar R2 radicalul acid.

Cerurile naturale de prezinta sub forma unor amestecuri de ceruri cu cantitati variabile de hidrocarburi, acizi si alcooli liberi, gliceride, etc si apar de obicei, in uleiul botanic din coaja semintelor si fructelor oleaginoase, avand rol de protectie hidrotermica.Ele subt produse lichide sau solide cu punct de topire ridicat, prezentalor fiind legata de tulburarea uleiului.

Uleiurile vegetale contin cantitati reduse de ceruri (0,1-0,3%), care sunt indepartate impreuna cu alte substante de insotire la rafinare, in special la operatiile de vinterizare si polisare.

1.3.5.Substante lipocrome (pigmenti vegetali liposolubili)

Substantele lipocrome care apar in uleiurile vegetale brute sunt pigmenti naturali ce se gasesc in materiile prime oleaginoase, fiind extrase odata cu uleiul si pigmentii formati in conditiile unei depozitari necorespunzatoare, precum si in cursul procesului tehnologic, mai ales la operatiile de prajire, presare si distilare a miscelelor. Principalele substante liponome cromofore din uleiurile vegetale sunt: clorofila, carotinoidele, gosipolul, sesamolina sesamina.

Indepartarea substantelor lipocrome din uleiuri se face in mod diferentiat, in operatiile de rafinare (desmucilaginarea, neutralizare alcalina, decolocrare, vinterizare, dezodorizare).

1.3.6.Componenti responsabili de miros si gust

In uleiuri si grasimi s-au identificat un numar relativ mic de componenti responsabili de miros si gust. Este dificil de estimat daca un component odorifer este specific unui ulei (exceptii se intalnesc, de exemplu, compusii cu sulf din uleiul de rapita) sau rezulta prin degradare hidrolitica si / sau oxidanta. Intr-oclasificare particulara aceste substante se pot grupa, astfel:

-substante naturale, care provin din materia prima (compusi cu sulf, hidrocarburi nesaturate, s.a.);

-substante formate in timpul depozitarii si prelucrarii semintelor oleaginoase si a uleiurilor sub influenta agentilor atmosferici.

-substante care modifica mirosul si gustul datorita materialelor auxiliare utilizate in anumite faze de prelucrare :

_miros de ars, in cazul supraincalzirii la prajirea senintelor,

_miros de benzina, datorat unei eliminari incomplete a dizolvantului din miscela;

_gust de sapun, datorat sapunului permanent in operatia de spalare a uleiului neutralizat alcalin;

_gust de pamant, datorat utilizarii unei cantitati prea mari de pamant decolorant sau a unei durate mari de contact, ulei-pamant decolorant;

_miros si gust de hidogenat, specific uleiuirlor solidificate.

Prin analiza distilatului obtinut la dezodorizarea unor uleiuri vegetale s-au determinat urmatorii compusi chimici:

-cetone cu masa moleculara mare, in cazul uleiurilor cu continut ridicat de acid lauric (uleide cocos, ulei de palmist).

-hidrocarburi terpenice, in cazul uleiurilor cu continut mare de acid oleic si linoleic.

1.4.PLANTE OLEAGINOASE CULTIVATE IN

ROMANIA

In prezent, in tara noastra se cultiva urmatoarele plante oleaginoase: floarea-soarelui, ricinul, inul pentru ulei si rapita.

1.4.1Floarea-soarelui (Helianthus Annus L. - Fam. Compositae) Floarea-soarelui este cea mai importanta planta oleaginoasa cultivata in toate regiunile tarii, cu exceptia zonelor de munte. Este originara din America de Nord si a fost introdusa in tara noastra spre sfarsitul secolului al-XIX-lea.

Floarea-soarelui este o planta anuala, ierboasa, avand o perioada de vegetatie de 150-180 zile, melifera, prezentand fenomenul de heliotropism.Planta de floarea-soarelui se compune din patru parti principale: sistemul radicular, tulpina, frunzele, florile (figura 1.7).

Sistemul radicular este format dintr-o radacina pivotanta si o retea densa de radacini laterale cu perisori radicular, care strabat solul la suprafata si in profunzime.

Tulpina florii-soarelui este dreapta, neramificata, cu inaltime de pana la 2,5 m la soiurile pentru ulei. Partea lemnoasa exterioara este puternic mineralizata, aspra, acoperita cu peri rari.

Frunzele florii-soarelui au lungimea de 30-40 cm, forma oval cordata, cu varful ascutit si marginea dintata.

Florile (600-1300 flori sau chear mai multe la soiurile selectionate) sunt grupate pe capitule; baza inflorescentei fiind un disc cu diametrulde 10-40 cm, iar florile tubulare sunt asezate in spirala. Capitulele constituie o sursa importanta de obtinere a pectinei alimentare (22-27% substante pectice)

Fructul florii-soarelui (samanta) este o achena de forma ascutita, cu dimensiuni variabile (7-13 mm lungime si 4-7 mm latime), de diferite culori (alba, neagra, cenusie)

Coaja contine putin ulei (0,7-1%), componentii principalii fiind celuloza si hemiceluloza. Ea are o structura poroasa, absoarbe o cantiyate mare de ulei, ceea ce ingreuneaza extragerea uleiului prin procesul de presare.Cojile rezultate la descojirea semintelor se folosesc drept combustibil sau materie prima pentru fabricarea furfurolului, solvent folosi la rafinarea uleiurilor minerale.

Prelucrarea semintelor de floarea soarelui se face prin antepresare urmata de extractie cu solventi organici, obtinandu-se ulei brut de presa (aciditatea <1,5%) si ulei brut de extractie (aciditate >1,5%).

Uleiul rafinat de floarea-soarelui este un lichid limpede, de culoare galbena, cu miros si gust placut, depersonalizat, comestibil, usor asimilat de organismul uman.

Principalele utilizari ale uleiului de floarea-soarelui sunt: in alimentatie ca atare, la fabricarea conservelor si a produselor solidificate prin hidrogenare comestibile si tehnice. Fiind un ulei semisicativ este folosit si in scopuri tehnice, la fabricarea substantelor peliculogene, a acizilor grasi, a glicerinei si a sapunurilor, etc.

1.4.2.Soia (Glicine Hispida Max -Fam Leguminoase)

Soia este o planta ierboasa anuala, originara din Asia Orientala.In prezent, soia este prima cultura oleaginoasa din lume, privind productia de seminte de ulei. In tara noastra incepe sa fie cultivata in mod rational la inceputul secolului XX.

Principalele parti componente ale plantei (figura 1.8) sunt: radacina, tulpina, florile, fructul (pastaie) si boabele (capsula dehiscenta).

Radacina specifica plantelor leguminoase este acoparita cu nodozitati pe care se gasesc bacterii fixatoare de azot, ce traiesc in sol si au capacitatea de a fixa in combinatii organice,azotul, absolut necesar vietii plantelor.

Tulpina ramificata formeaza tufe cu inaltimea de 40-150cm.

Florile sunt de culoare alba sau violeta.

Fructul se prezinta ca o pastaie scurtade forma dreapta, spatulata sau de secera (lungime 2-7cm, latime 0,5-1,5cm),de diferite culori, acoperita cu numerosi perisori galbeni, cenusii, bruni, continand 1-5 boabe ovale.

Semintele sau boabelele de soia sunt acoperite cu o coaja subtire strans concrescuta cu miez, sfaramicioasa, care se separa usor. Eembrionul are cotiledoane dezvoltate, mugurasul giind plasat intre cele doua cotiledoane. Boabele de soia au dimensiuni diferite (5-10mm), iar miezul reprezinta 90-95%)din samanta.

2.PROPRIETATILE SENZORIALE SI FIZICO-

CHIMICE A ULEIURILOR VEGETALE

Proprietatile senzoriale se refera la aspect, consistenta, gust, miros, culoare.

Culoarea uleiurilor variaza de la galben deschis la brun, in functie tipul semintelor oleaginoase de la care provin si in functie de tipul uleiului (brut de presa, de extractie sau rafinat). Culoarea este determinata de raportul dintre pigmentii xantofilici si clorofilici. Exista si uleiuri de culoare roscata (din germeni de porumb sau dovleac) si de nuanta verde (din rapita sau canepa).

Gustul si mirosul ulsiurilor depinde de sursa de lacare provin, identificate mai ales la uleiurile brute de presa, deoarece prin rafinare aceste caracteristici se depersonalizeaza.

Proprietatile fizico-chimice se exprima prin masuri caracteristice, care variaza limite reduse, pentru acelasi tip de ulei. Evaluarea acestor proprietati este importanta pentru identificarea uleiurilor, respectiv al amestecurilor de ulei.

Densitatea uleiurilor depinde de temperatura, indiferenta presiunii fiind neglijabila deoarece lichidele sunt foarete putin compresibile. Densitatea uleiurilor vegetale este cuprinsa intre 910-970[kg/m3], la temperatura de 15 C.

Vascozitatea uleiurilor exprimata in unitati de vascozitate conventionale Engler este data de raportul dintre timpul de scurgere din vascozimetrul Engler a 20 ml de ulei printr-un orificiu calibratla temperatura si timpul de scurgere prin acelasi orificiu a 200ml de apa distilata, la temperatura de 20 C. Vascozitatea lueiurilor vegetale la 20 C variaza intre 8-15 E, exceptie, facand uleiul de ricin a carei vascozitate este de 140 E.

Indicele de refractie al uleiurilor depinde de gradul de puritate, de lungimea de unda a luminii si de temperatura de lucru

Punctul de fum reprezinta temperatura cea mai joasa la 760 torri, la care sunt conditii bine determinate, produsul analizat incalzit progresiv, emite fum in modcontinuu.

Punctul de inflamabilitate este temperatura cea mai joasa la presiunea de 760 torri, la care in conditii bine determinate, vaporii degajati de ueli in amestec cu aerul de deasupra produsului, se aprind pentru prima oara

Punctul de ardere (combustie) este temperatura cea mai joasa la presiunea de 760 torri, corespunzatoare in conditiilor experimentului, la care uleiul incalzit progresiv ia foc si arde 5 minute.

Punctul de solidificare (congelare) se considera ca fiind temperatura cea mai coborata, la care uleiul in conditiile experimentului, mai curge atunci cand este inclinat fara agitare.

Titrul acizilor grasi separati din uleiul analizat este temperatura de solidificare a acestora.

Aciditatea libera a uleiurilor este aciditatea organica exprimata in mg KOH/g, in % acid oleic si in grade de aciditate si se determina prin metode acidimetrice, care se bazeaza pe virarea culorii unui indicator in mediu acid sau alcalin. Aciditatea libera reprezinta procente de masa de acizi grasi liberi din ulei, exprimata in acidul gras reprezentativ (pentru uleiurile produse in Romania, in % acid oleic).

Indicele de iod indica gradul de nesaturare al uleiurilor si se exprima in grame de iod aditionat la 100 g produs.

Indicele de saponificare reprezinta cantitatea de hidroxid de potasiu in mg necesara pentru saponificarea acizilor grasi esterificati si neutralizarea acizilor grasi liberi dintr-un gram de ulei.

Indicele de hidroxid este cantitatea de hidroxid de potasiu in mg, necesara pentru neutralizarea acidului acetic pus in libertate, prin saponificarea produsului acetilat provenit din 1 g proba de analiza.

Substantele organice nesaponificabile sunt constituite din toate substantele organice insolubile in apa sau in hidroxizi alcalini, nevolatile si neantrenabile cu vapori de apa, care apar in mod natural sau adaugate intamplator sau voit.

Indicatorii chimici a uleiurilor vegetale sunt prezentati in tabelul urmator:

3.RECEPTIA MATERIILOR PRIME

OLEAGINOASE

Dupa recoltare, semintele oleaginoase colectate sunt dirijate spre fabricile de ulei. Transportul lor se efectueaza pe calea ferata (cantitati mari pe distante lungi), in camioane si carute (cantitati mici pe distante scurte).

Receptia cantitativa se face prin cantarire, cu ajutorul basculelor diferite, in functie de timpul mijloacelorde transport.

Receptia calitativa, in scopul asigurarii aprovizionarii fabricilor de ulei cu produse corespunzatoare standardelor in viguare este necesara si pentru intocmirea ulterioara ulterioara a bilantului si obtinerea unor produse finite de buna calitate.Conditiile de admisibilitateale principalelor materii prime oleaginoase prelucrate in Romania sunt prezentate in tabelul urmator:

4.CONDITIONAREA SEMINTELOR

OLEAGINOASE

Materiile prime oleaginoase sunt produse sezoniere, recoltate la sfarsitul verii sau toamna, fiind necesara epozitarea lor pe perioade lungi, in conditii in care sa se asigure postmaturizarea (maturizare dupa recoltare) si pastrarea calitatii initiale.

De aceea, se impune coditionarea acestora prin indepartarea impuritatilor grosiere si a excesului de umiditate, in vederea depozitarii, prelucrarea preliminara determitatea pentru obtinerea uleiului, cu randament maxim si cheltuieli minime.

4.1CURATIREA SEMINTELOR OLEAGINOASE

Impuritatile care se gasesc in semintele oleaginoase pot fi grupate in patru categorii:

-impuritati minerale - pamant, pietre, praf, nisip, etc;

-impuritati organice neoleaginoase - paie, pleava, esminte ale altor plante oleaginoase, etc;

-impuritati organice oleaginoase - seminte putrede, carbonizate, seci, atacate de insecte, seminte oleaginoase ale altor sorturi decat cel receptionat;

-impuritati metalice - cuie, suruburi, bucati de metal, etc;

In fabricile de ulei, indepartarea impuritatilor din semintese realizeaza in doua etape: inainte de depozitare (precuratire cand se elimina 50%din impuritati) si la trecerea in fabricatie (postcuratire cand se elimina 75% din impuritati), continutul permanent de impuritati fiind de 0,3-0,4%.

Necesitatea curatirii semintelor de impuritati este motivata astfel:

-impuritatile, mai ales cele organice, constituie mediul favorabil pentru dezvoltarea microflorei si a parazitilor, factori favorizanti ai autoincalzirii si alterarii semintelor, la depozitare;

-se reduce spatiul util pentru depozitarea materiilor prime oleaginoase;

-se imbunatatesc conditiile de munca ale lucrarilor din depozite, ingreunate datorita prafului

-are loc uzura mrsinilor si chear defectarea lor, in cazul cand impuritatile raman in semintele care se prelucreaza;

-scade calitatea srotului rezultat (creste continutul de cenusa insolubila in acid clorhidric), datorita impuritatilor minerale.

Procedeele de separarea impuritatilor din seminte au la baza urmatoarele principii:

-diferenta de marime dintre impuritati si semintele oleafinoase; separarea se realizeaza pe site cu miscare rectilinie, circulara sau vibratoare;

-diferenta de greutate specifica dintre impuritati si seminte, separarea avand loc in prezenta unui curent de aer ascendent, in care sunt antrenate impuritatile mai usoare decat semintele:

-diferenta de marime si greutate specifica dintre seminte si impuritati;

-proprietatile magnetice ale impuritatilor feroase, separarea fiind realizata cu ajutorul electromagnetilor si mai rar, cu magneti naturali.

4.2 Utilaje pentru curatirea semintelor oleaginoase.

(Masini de curatit)

Utilajele pentru curatirea semintelor oleaginoase sunt:

-pentru precuratire: vibratorul tip Sageata, precuratitorul tip Buhler sau taranul cu aspiratie.

-pentru postcuratire: curatitorul tip Miag taratul cu aspiratie.

-buratul, destinat curatirii semintelor mici (in, rapita, etc).

Vibratorul Sageata

Acest utilaj se foloseste pentru precuratirea semintelor de floarea-soarelui, inainte de uscare si depozitare, schita de principiu fiind prezentata in figura 4.2.1:

Cele trei site, confectionate din tesatura din sarma au inclinatie variabila, dimensiunile ochiurilor fiind de 15x15 (sita 1), 12x12 mm(sita 2), 3,5x3,5mm (sita 3). Inclinarea cadrului cu sita este determinata de continutul de corpuri sraine, umiditatea si capacitatea de curatire dorita.

Miscarea pachetului de site rezulta prin combinarea unei miscari rectilinii oscilante cu o miscare vibratorie, imprimata de arcurile special montate.

Semintele sad in masina pe suprafata conului vibrator, unde sunt supuse unui curent de aspiratie, in care sunt antrenate impuritatile usoare si praful, iar pe site se separa impuritatile mari si mici dupa marime. Semintele curatate constituie refuzul ultimei site.

Conul vibrator se poate inlocuii cu un canal de aspiratie, separarea impuritatilor mici realizandu-se dupa cernere. Se recupereaza astfel si praful uleios, care trece prin ultima sita.

Precuratitorul tip Buhler

Precuratitorul tip Buhler (figura 4.2.2.) prezinta urmatoarele deosebiri fata de vibroaspirator.

-sitele sunt in numar de 2, avand dimensiunile ochiului de 10-12mm (sita 1) si 3mm (sita 2); fiind prevazute cu bile de cauciuc, care realizeaza autocuratirea lor;

-sitele primesc o miscare circulara, fara trepidatii;

-dupa separarea impuritatilor (mari si mici) pe site, semintele evacuate la capatul sitei ep un sistem de jaluzele sunt supuse unui curent de aer de aspiratie, in care se separa ascendent, impuritatiile mai usoare decat semintele, iar in curentul orizontal, impuritatile si semintele vor capata traiectorii diferite.

Postcuratitorul Miag

Postcuratitorul are o constructie asemanatoare cu precuratitorul tip Buhler si prezinta urmatoarele caracteristici: - 2 randuri de site inclinate, fiecare rand fiind compus din doua site montate una sub alta; dimensiunile ochiurilor sunt de 10mm la primul rand de site si de 4mm la al doilea rand de site; sita de jos se curata cu ajutorul unor bile de cauciuc;

-impuritatile mai mari decat semintele se separa pe al doilea rand de site si sunt evacuate printr-un jgheab vertical;

-semintele curatite (refuzul randului 2 de site) cad in canalul de aspiratie prevzute cu sicane, unde sunt supuse unui curent de aer ascendent produs de un ventilator axial, fiind dirijate apoi pentru curatire de impuritati feroase pe doi electromagneti rotativi.

-impuritatile usoare si praful antrenate in curent de aer sunt separate in cicloane si evacuate prin ecluze rotative.

Buratul

Buratul este o masina cu site rotative, destinate curatirii semintelor de rapita si in si uneori, a celor de soia care functioneaza pe principiul separarii impuritatilor dupa criterii dimensionale.

Sita rotativa se compune din 2 parti, care au dimensiunile ochiurilor rotunde diferite: de 1mm pe prima portiune si de 3mm, respective de 4mm, in functie de semintele curatite de rapita sau in:

-impuritatile mai mici decat semintele se separa pe prima portiune si sunt evaluate de transportor;

-impuritatile mai mari decat semintele raman pe sita si se evacueaza la capatul ei;

-semintele curatite trec prin sita si sunt prinse in transportor, fiind evaluate in sens contrar cu impuritatile mici.

4.3.USCAREA SEMINTELOR OLEAGINOASE

Semintele oleaginoase au o umiditate mai mare decat umiditatea critica, chear daca au fost recoltate in perioada optima, fiind necesara uscarea lor, pentru a putea fi depozitate pe perioade indelungate. Valoarea umiditatii critice variaza in functie de continutul de ulei al semintelor si de umiditatea relativa a aerului. Inconditiile unei umiditatii a aerului de 75%, in tabelul urmator se prezinta valorile acestui indicator:

Un continut de apa care depaseste umiditatea critica amorseaza si accelereaza procesele de respiratie si germinatie din semintele oleaginoase. Alterarea semintelor provocata de actiunea microorganismelor este de asemenea conditionata de prezenta apei. Deaceea uscarea semintelor se impune din urmatoarele motive:

-evitarea degradarii calitatii semintelor, prin incetinirea proceselor hidrolitice, chimice si biochimice, respectiv a germinariisi a autoincalzirii, la depozitare;

-asigurarea desfasurarii procesului tehnologic in conditi optime, deoarece procesarea semintelor cu umiditate ridicata conduce la:

_scaderea capacitatii de prelucrare a utilajelor;

_cresterea continutului de ulei in sroturi si cresterea aciditatii a uleiului si in consecinta scaderea randamentului in ulei brut si rafinat:

_scaderea eficientei economice a procesului de fabricatie.

4.3.1.Uscarea termica

Uscarea termica se poate efectua, in principiu, la temperaturi sub punctul de fierbere al apei (uscare prin evaporare) sau la o temperatura apropriata de acest punct de fierbere (uscare prin vaporizare).

Uscarea prin vaporizare se poate realiza prin doua metode: lapresiune atmosferica sau cu gaze de ardere si sub vid.

Uscarea semintelor prin evaporare poate fi naturala, in cazul lopatarii, prefirariisau aerarii semintelor in depozite sau atificiala, in cazul uscarii semintelor in instalatii de uscare.

Pentru a proteja proteinele din seminte si calitatea uleiului, temperatura de uscate este limitata, astfel incat masa de seminte sa nu depaseasca 60C. La temperaturi peste 70C, creste repede indicele de peroxid, un indicator de baza de aprecierii a calitatii uleiurilor vegetale.

Agentul termic folosit la uscare prin evaporare poate fi aerul, gazele de ardere sau amestecul lor. In prezent, se utilizeaza ca agent termic, aproape in exclusivitate aerul, deoarece folosirea gazelor de ardere singulare sau in amestec cu aerul este abandonata.

4.3.2Uscarea in pat fluidizat

Aceasta metoda de uscare se incadreaza in grupa metodelor de uscare convectiva, folosind tehnica fluidizarii, In conditile starii fluidizante se produce o intensificare a transferului de caldura si de substanta si o buna amestecare a fazelor, avantajele fiind urmatoarele:

-reducerea consumului de energie termica de 2-3 ori fata de uscare prin conventie clasica;

-intensitatea ridicarii a uscarii;

-durata redusa a uscarii (de ordinul minutelor );

-posibilitatea combinarii cu alte metode de uscare, pentru cresterea eficacitatii uscarii.

Uscatoarele in pat fluidizant pentru seminte au constructie compacta, dimensiuni reduse si permit automatizarea si optimizarea procesului.In uscator exista doua zone:una de uscare propriu-zisa si una de racire, cu posibilitatea recircularii aerului cald, care asigura o economisire de energie de 25-43%.

Instalatii de uscare

Uscatorul US.50 este un model imbunatatit al coloanelor de uscare construit din 3 coloane modulare, fiecare coloana avand in componenta urmatoarele parti:

-generatorul de aer cald, in care aerul rece este incalzit intr-un schimbator de caldura cu abur;

-coloana de uscare, compusa din 7 tronsoane suprapuse, fiecare tronson continand canale de circulatie ale aerului cald, dispuse succesiv sub forma de coama deacoperis, inchis la un capat si inchis la celalalt; coloana este impartita in 3 zone, doua zone superioare de uscare si cea inferioara de racire.

Uscatorul cu fascicul tubular (tip Darra) este o instalatie cu functionare continua (figura 1) , transmiterea caldurii realizandu-se prin conductie.

Incalzirea semintelor are loc prin contact directcu tevile fasciculului tubular, prin care circula abur de 2 at, alimentat prin axul sistemului de rotatie al fasciculului.

In jurul fasciculului de tevi se gasesc bare de otel profilat, pe care sunt fixate palete orizontale astfel incat, odata cu lopatarea materialului, sa se asigure si inaintarea acestuia.

Semintele sunt ridicate cu ajutorul lopetilor si obligate sa treaca prin fasciculul de tevi. Semintele uscate sunt conduse la coloana de racire, giind apoi trimise la depozitare.

Aerul incarcat cu vapori de apa rezultati in urma uscarii si aerul folosit in coloana de racire se purifica in cicloane.

Uscatorul in pat fluidizat Escher-Wyss are doua zone :una de uacare si alta de racire. Recircularea aerului cald poate asigura o economie de energie de 25-35%.Timpul de uscare este foarte rapid si procesul de uscare poate fi bine controlat.

Uscatorul Mivac lucreaza sub vid, incalzirea avand loc cu microunde. Umiditatea semintelor este redusa la 4%, in 5 minute, ele atingand o temperatura de60-70 C.

Uscatorul sub vid functioneaza la o presiune permanenta de 60-100mmcolHg. Semintele trec peste tevi prin care circula abur de 0,5barii. Vacuumul este realizat de o pompa de vid su un condesator de amestec cu inchidere hidraulica.

5. DEPOZITAREA MATERIILOR PRIME

OLEAGINOASE

Depozitarea materiilor prime oleaginoase este o operatie importanta, in care trebuie asigurata o conditionare optima, premisa a pastrarii si imbunatatirii calitatii produselor, ceea ce are ca efect micsorarea pierderilor de fabricatie.

Semintele oleaginoase proaspat recoltate, cu umiditate mai mare, au o activitate vitala ridicata si o maturitate biologica neomogena.Prelucrarea preliminara a semintelor prin curatire si uscare, micsoreaza instabilitatea semintelor la depozitare, stiindu-se ca depasirea umiditatii critice, duce la declansarea proceselor biologice, manifestate prin respiratie, germinatie si autoincalzire.

In urma acestor procese are loc la distrugerea substantelor de rezerva si in final, degradarea partiala sau totala a semintelor depozitate.

5.1.Maturizarea semintelor oleaginoase

Postmaturizarea (maturizarea tehnologica ulterioara recoltarii ) reprezinta o perioada de 30-60 zile dupa recoltare, timp in ce maturizarea semintelor aflate in planta, nu s-a incheiat. Procesele similare cu cele ultimei perioade de coacere sunt : respiratia si sinteza substantelor organice, a caror viteza scade cu micsorarea umiditatii si a activitatii enzimelor din seminte.   

Pentru a asigura maturizarea semintelor depozitate in fabricile de ulei este necesar sase creeze conditii asemanatoare cu cele naturale, folosindu-se in acest scop mijloacetehnice adegvate.

Procese de degradare a semintelor oleaginoase

in timpul depozitarii

Procesele biochimice si chimice care au loc in timpul depozitarii semintelor oleaginoase, datorate neomogenitatii biologice si fizice, dar si cele cauzate de conditii neprielnice depozitarii, pot fi provocate atat de factorii interni ( actiunea enzimelor, respiratia si germinatia semintelor), cat si de factori externi (umiditatea semintelor si a aerului, temperatura mediului ambiant, actiunea oxigenului atmosferic, a microorganismelor si daunatorilor).

5.2.1Actiunea enzimelor

Enzimele care se gasesc in toate celulele vii catalizeaza oxidarile celulare, stabilizand moleculele reactante.

In cazul semintelor oleaginoase, actioneaza urmatoarele categorii de enzime :

-enzimele proprii semintelor, cu actiune intensa la o umiditate ridicata sau cu actiune moderata in conditiile unei umiditati mai coborate, situatie cand furnizeaza microorganismele saprofite, substantele nutritive necesare;

-enzimele secretate de microorganismele de alterare in conditiile dezvoltarii acestora, mai ales, la semintele deteriorate.

Cea mai importanta influenta, in cazul semintelor oleaginoase, o au fitolipazele. In timpul dezvoltarii plantei, fitolipazele actioneaza ca si catalizatori ai sintezei materiei grase, iar dupa recoltare, ele activeaza scindarea materiei grase, in acizii grasi si glicerina.

Actiunea fitolipazelor se manifesta, in special cand umiditatea semintelor este ridicata, ceea ce conduce la cresterea aciditatii libere a uleiului.

Majoritatea enzimelor actioneaza in conditiile unei umiditatii relative a mediului ambiant de 62,5%, dar lipaza, poate sasi inceapa actiunea si sub 20% umiditatea relativa si la un continut de apa de 3-4%.

5.2.2 Respiratia semintelor

In celulele vii au loc procese respiratorii, care furnizeaza energia necesara asigurarii functiilor metabolice vitale. In semintele oleaginoase depozitate, respiratia decurge, in principal, aerob in prezenta oxigenului din aer cu formare de CO2 si apa, reactia fiind exoterma. Reactia globala a acestui proces se oxidare biologica a glucozei poate fi reprezentat astfel:

C6H12+ 6O2 = 6CO2+6H2O 624 kcal/mol.

Procesul reprezentat nu o ardere simpla de oxidare a glucozei, rezulta o serie de acizii . In absenta oxigenului respiratia este anaeroba, cu formare de CO2, alcool etilic si acizii formic, acetic, propionic, oxalic. Reactia poate fiexemplificata prin ecuatia a fermentatiei alcoolice.

C6H12O6= 2C2H5OH+ 2CO2+22kcal/mol

Aceasta situtie este intalnita in silozurilor aerate sau in locurile in care semintele au fost depoziatein strat inalt.

Factorii care influenteaza respiratia sunt:

-prezenta oxigewnului din aer (influenta prezentata anterior)

-umiditatea semintelor

-temperatura semintelor

-activitatea enzimelor

-prezenta microorganismelor

-prezenta daunatorilor.

Umiditatea semintelor. Intensitatea respiratiei aerobe creste cu cresterea umiditaii, inclusiv a apei libere rezultate in procesul de respiratie. Cresterea este treptata si lenta pana se atinge umiditatea critica. Se cinsidera drept umiditate critica (% raportate la greutatea totala a semintelor): 6-7%pentru floarea-soarelui, 12%pentru soia, 7-8 %pentru in si rapita si 6%pentru ricin.Valorile indicate corespund umiditatilor in care racirea semintelor se face cu aer cu umiditate relativa de 70%.

Temperatura semintelor. Cu cresterea temperaturii, respiratia semintelor se intensifica, datorita cresterii activitatii enzimatice, atingand un nivel maxim la 40%, dupa care scade brusc, pana la inactivare.

Caldura degajata din procesul de respiratie se acumuleaza in masa de seminte, efect care poate fi contracarat prin prefirare sau aerare activa. La temperaturi constante, cu cat umiditatea semintelor este mai ridicata, cu atat respiratia este mai activa.

Activitatea enzimelor. Intensitatea degradarii enzimatice este influentata de umiditatea semintelor, fiind mai ridicata, cu atat umiditatea este mai crescuta, respectiv, in conditiile unei respiratii mai intense. Lipoliza grasimilor din seminte este lenta in faza de inceput a cresterii umiditatii, iar apoi se intensifica brusc.

Oxidarea acizilor grasi sub actiunea lipooxigazei din semintele oleaginoase, conduce la obtinerea produsilor de oxidare, ce afecteaza senzorial calitatea semintelor si a uleiurilor brute. Limitarea procesului necesita respectarea umiditatii si temperaturii optime de depozitare.

Prezenta microorganismelor. Respiratia semintelor la depozitare este insumarea a trei procese distincte: respiratia semintelor, a microorganismelor si a insectelor. In timpul depozitarii, semintele se pot altera microbiologic, mai ales, in conditiile cresterii umiditatii.

In cazul semintelor incinse, la temperaturi si umiditati ridicate actioneaza microorganismele termofile.

Procesele de degradare provocate de actiunea microorganismelor sunt urmatoarele:

-reducerea sau pierderea puterii de germinare ;

-hidroliza trigliceridelor, in anumite conditii de mediu;

-aparitir compusilor de metabolism ai microorganismelor, cu caracter toxic, in special a mucegaiurilor.

In timp ce, in semintele proaspat recoltate predomina mucegaiuri din genurile Alternania, Cladosporium, Rhizopus, Mucor, dupa un timp de depozitare, acestea sunt inlocuite cu reprezentanti ai genurilor Aspergillus si Penicilium.

Principalele mucegaiuri care provoaca alterarea microbiologica a semintelor, apartin genului Aspergillus si Penicilium, actiunea lor fiind specifica tipului de cultura.

Alterarea microbiologica este legata si de starea initila a semintelor.

Semintele necoapte sau cu un inceput de alterare se vor degrada mai repede, decat cele ajunse la maturitate. Semintele care au suferit o descojire partiala in operatiile de recoltar, transport si pregatire preliminara se altereaza mai repede, deoarece microorganismele au acces mai usorla substratul nutritiv; in aceste cazuri se intensifica si procesul de respiratie.

Pentru floarea-soarelui, existenta cojii intacte, intarzie atacul mucegaiurilor asupra miezului, dar in final, filamentele de mucegai stapung coaja si ataca miezul.

Prezenta daunatorilor. Semintele depozitate pot fi infestate cu diversi daunatori: gargarite, molii, rozatoare, arahide, etc. atunci cand spatiile de depozitare sunt impropri. Daunatorii patrund spre miez prin canalul aflat la locul de fixare a miezului de coaja (floarea-soarelui) sau prin rerforarea invelisului extren la semintele de soia, in, canepa, etc.

5.2.3Autoincalzirea (incingerea) semintelor

Autoincalzirea se caracterizeaza prin uscare brusca a temperaturii semintelor, intr-un interval de cateva zile, urmata apoi de scaderea lenta a temperaturii la un interval mai indelungat.

Procesul de autoincalzire decurge in patru stadii, caracterizate de temperaturi diferite:

-cresterea temperaturii pana la 25C, perioada in care, culoare, stralucirea si mirosul semintelor ramane neschimbate;

-cresterea temperaturii de la 25C la 55C, cand are loc o dezvoltatre masiva a microorganismelor, in special, a mucegaiurilor;

-cresterea temperaturii de la 55C la 75C este o perioada caracteristica de dezvoltare bacteriilor termofile

-cresterea temperaturii peste 70 C, are loc in cazuri rare, situatie in care procesele enzimatice sunt oprite, dar apar procese de degradare chimica cuformare de gaze pirofore, care se aprind in contactul cu aerul.

5.3Depozite de materii prime oleaginoase

Depozitele de materii prime oleaginoase trebuie sa asigure conditii optime, in ceea ce priveste capacitatea de depozitare, pentru o productie normala de 25-30 de zile, conservarea si chear imbunatatirea calitatii initiale.

Conditiile tehnice care trebuie indeplinite de depozite sunt:

-existenta cailor de comunicatie rutiere si feroviare, astfel incat descarcarea semintelor sa se faca in timp cat mai scurt:

-asigurarea mecanizarii lucrarilor de descarcare, manipulare, depozitare si conditionare:

-posibilitatea depozitarii semintelor dupa sorturi, varietati si calitati;

-asigurarea securitatii semintelor impotriva incendiilor;

-spatiul ocupat de depozit sa fie cat mai mic, raportat la capacitatea de depozitare.

Spatiile de depozitare convenabila a semintelor oleaginoase pot fi:

-silozuri celulare, paralelipipedice cu sectiune patrata, cu terminatie in forma de trunchi de piramida, din beton;

-silozuri cu sectiune circulara cu capacitatea de 300-1200t (figura 5.2);

-silozuri metalice cu capacitatea de 100-1000t;

-magazi etajate, unde semintele se depoziteaza pe planse in strat de 1,5-3m, in functie de umiditatea lor.

Umplerea si golirea celulelor se realizeaza cu ajutorul elevatoarelor si transportoarelor cu racleti sau elicoidale. In unele constructii se folosesc utilaje pentru descarcarea si conditionarea semintelor oleaginoase, amplasate intr-un spatiu separat casa masinilor.

In silozurile celulare se pot depozita sorturi diferite de seminte oleaginoase, cu exceptia celor de ricin, datorita rezistentei scazute a cojii acestora.

Silozurile pentru srot sunt prevazute cu dispozitive mecanice pentru scoaterea acestuia din celule, deoarece srotul se taseaza usor sub greutatea proprie, producand blocarea deschiderilor de evacuare.

In cazul depozitarii semintelor cu umidditate mare, datorita imposibilitatii efectuarii uscarii in acelasi ritm cu strangerea si transportul recolte, pentru a prevenii deteriorarea calitatiiacestora, se pot aplica mrtode diverse de conservare, cum sunt:

-aerarea naturala - se amplaseaza cosuri cu jaluzele sau din tabla perforata, care comunica cu exteriorul prin intermediul unor canale;

-ventilarea activa - se folosesc ventilatoare, conducte si distribuitoare

prin careaerul este introdus sub presiune in masa de seminte;

-prefirarea, respectiv,recircularea semintelor in interiorul silozurilor celulare, prin trecerea lor dintr-o celula in alta sau prin aspiratoare cascada;

-conservarea la temperaturi scazute, prin expunerea semintelor la actiunea aerului atmosferic rece in timpul iernii sau prin folosirea aerului racit in agregatele frigrorifice si introducerea acestuia sub presiune, in anotimpuril;e mai calde.

5.4 Controlul semintelor in timpul depozitarii

Verificarea scari si a calitatii semintelor depozitate se asigura prin controlul tehnic si de calitate, efectuat conform unui grafic, incat fiecare celula a silozului sau fiecare etaj al magaziei sa fie verificate periodic , in functie de anotimp.

Temperatura este parametrul important care se gaseste si care ofera informatii asupra modului de pastrare a semintelor. Aceasta se masoara din 3 in 3 zile cu ajutorul termometrelor cu tija lunga in magaziile si silozurile de tip vechi sau se inregistreaza automat in fiecare celula, in silozurile moderne. La depasirea temperaturii din interiorul masei de seminte, semnalizata optic si acustic, care nu trebuie sa fie mai mare decat temperatura mediului ambiant

cu mai mult de 5C, se iau masuri de prevenire a incingerii.

6.DESCOJIREA SEMINTELOR OLEAGINOASE

Semintele oleaginoase sunt acoprite cu un invelis (coaja), aderent la miez, in functie de tipulsemintelor. Coaja are continut redus de ulei (ulei botanic) de 0,5-6% si un continut rodicat de celuloza. Compozitia chimica a cojilor de floarea-soarelui este urmatoarea: 8-10% umiditate, 1-5% lipide, 3-6% proteine, 25-28% pentozani si 60% celuloza totala, din care 25-29% lignina.

Avantajele descojirii semintelor oleaginoase se pot rezuma astfel:

-imbunatatirea calitatii srotului, prin scaderea continutului de celuloza si creserea continutului de proteina;

-cresterea capacitatii de prelucrare a valturilor de macinare , aplatizare, a prajitoarelor, preselor si extractoarelor;

-reducerea pierderilor de ulei din srot, deoarece coaja absoarbe o cantitate apreciabila de ulei, pe care o cedeaza mai greu decat miezul la presare si la extractie;

-scaderea continutului de ceruri in uleiul de presa, respectiv o rafinare mai usoara;

-reducerea uzurii utilajelor, in special al valturilor si a reselor, coaja continand bioxid de siliciu, cu proprietati abrazive;

-recuperarea cojilor ca si material conbustibil.

Descojirea semintelor prezinta si unele dezavantaje si anume:

-cresterea pierderilor de ulei, prin antrenarea miezului in coaja, la operatiile de descojire;

-necesitatea unui spatiu construibil adecvat si a utilajelor complexe

de descojire;

-consum mare de energie si manopera suplimentara

Descojirea implica doua faze: spargerea si detasarea cojii de miezsi separarea cojilor din amestecul rezultat.

Spargerea si detasareacojii de miez se poate realiza prin mai multe metode mecanice: lovire, taiere, frecare, strivire (tabelul 6.1)

In urma spargeriisemintelor, indiferent de netoda aplicata,rezulta un amestec complex, in care se regasesc mai multe fractiuni:

-miezuri intregi si sparte;

-cojii intregi si maruntite;

-miezuri cu rest de coaja;

-coji cu rest de miez

-seminte intregi nedescojite.

Amestecul se supune urnatoarei faze de descojire, respectiv, separarii cojilor din amestec (cea mai mare parte); restul ramane in material, avand influenta pozitiva asupra operatiilor tehnologice ulterioare si anume:

-la macinare, intensifica fortele de frecare la prinderea materialului intrte valatugi;

-la prajire,impiedica aglomerarea puternica a particulelor de miez, in timpul fazei de umectare-incalzire;

-la presare, usureaza scurgerea uleiului din material ;

-la extractie, mareste porozitatea materialului, imbunatatind circulatia solventului.

Separarea cojilor se realizeaza in utilaje, care combina doua metode:

-cernerea (prin site), pd baza diferantei de marime;

-aspiratia intr-un curent de aer ascendent produs de un ventilator, pe baza diferentei de greutate specifica.

Dupa procesul de separare, rezulta doua fractiuni:

-miezul industrial- 80-85% din masa semintelor prelucrate, miez care contine 6-8% coaja;

-coaja industriala - 15-20% din masa semintelor prelucrate, aceasta coaja antrenand 0,4-1% miez.

6.2 Utilaje pentru descojire

6.2.1Descojirea semintelor de floarea-soarelui

Procesul se executa cu ajutorul tobei de spargere si cu separatoarelor de coji.

Toba de spargere orizontala prezentata in figura 6.2 realizeaza spargerea si detasarea cojiide miez.

In interiorul carcasei cilindrice confectionata din tabla de otel cu grosimea de 5-6mm se gaseste un rotor cu palete, montat pe un ax aflat in miscare de rotatie. Actionarea tobei este realizata cu ajutorul unui electromotor de 4,5kW, prin intermediul unui variator de viteza, care asigura 560-670 rot/min. Turatia este mai maica in cazul semintelor mai uscare si mai mare la cele umede.

Toba de spargere este acoperita pe 2/3 din suprafata interioara (ecran de spargere) cu vergele metalice semirotunde (r=25mm), restul fiind deschis, pentru a permite evacuarea materialului descojit.

Distanta dintre ecranul de spargere mobil si paleta se regleaza in functie de umiditatea semintelor (10-20 mm la partea de intrare si 8-12 mm la partea de iesiredin toba).

6.2.2.Descojirea semintelor de ricin

Descojirea semintelor de ricinse impune, daca se urmareste obtinerea unui srot de calitate, folosit pentru furajarea.

Coaja constituie 25-35% din masa semintelor,este elastica si putin aderenta de miez. Ea se poate indeparta usor, in descojitoare care lucreaza pe principiul presarii semintelor intre doi tavalugi, acoperiti cu un strat de pluta sau de cauciuc (figura 6.3).

Umiditatea semintelor de ricin supuse descojirii trebuie sa fie de 6-9% .

Amestecul de miezuri si coji rezultat in urma descojirii se separa la sita, dupa marime si aspiratie, dupa diferenta de masa specifica.Fractiunile care contin miez sunt colectate de un transportor de miezuri si dirijate la prelucrare.

.

7.MACINAREA MATERIILOR PRIME

OLEAGINOASE

Macinarea materiilor prime oleaginoase este o operatie obligatorie in diferite scheme tehnologice de obtinere a uleiului, realizand ruperea membranelor si destramarea structurii oleoplasmei celulare. In acest fel, uleiul se elimina prin canalele oleoplasmei sub forma de picaturi fine, fiind retinute la suprafata macinaturii sau in capilarele acesteia.

In timpul macinarii se deschid 70-80% din celule, 10% raman intacte, iar cealalta parte, desi cu membranele rupte, isi mentine structura intracelulara initiala.

Calitatea macinaturii obtinute, respectiv, finetea, aspectul si uniformitatea este influentata de structura morfologica a semintelor, de umiditate si de continutul in ulei.

Semintele descojite, la care umiditatea este mai mare decat umiditatea optima de macinare, diferita in functie de tipul semintelor, devin plastice, se macina greu, iar macinatura este cleioasa, ceea ce ingreuneaza presarea si extractia.

Umiditatea optima de macinare este urmatoarea:

-floarea-soarelui, 5-6%; soia, 10%; in, 8-9%; rapita, 8%; ricin, 7%;

-germeni de porumb, 8-10%; samburi de struguri, 9-10%;

Semintele cu continut mic si mediu de ulei se macina usor, uleiul care se separa in timpul maruntirii este absorbit imediat de particulele de macinatura. Macinatura obtinuta este pulverulenta si se prelucreaza bine la operatiile de presare si extractie.

Semintele cu un continut ridicat de ulei dau o macinatura cleioasa, deoarece se separa o cantitate mare de ulei, care nu poate absorbii in intrgime. In acest caz, se impune un grad de maruntire mai putin avansat.

Macinatura oleioasa nu se depoziteaza, maqi ales daca se obtine din seminte cu umiditate ridicata, datorita transformarilor chimice, care pot avea loc si a proceselor de activare a microorganismelor.Dintre transformarile chimice se pot enumera:

-cresterea aciditatii uleiului sub actiunea lipazelor proprii;

-cresterea indicelui de peroxid datorita peroxidazei, lipooxigenazei si a oxigenului atmosferic;

-dematurarea proteinelor sub influenta caldurii produse prin frecare si a presiunii exercitate de cilindrii valturilor de macinare.

Materiile oleaginoase supuse macinarii sunt urmatoarele:

-semintele nedescojite si miezul industrial, inainta de tratamentul hidrotermic (se urmareste distrugerea structurii celulare)

-brochenul rezultat la presare, inainte de extractie (se urmareste destramarea structurii secundare realizata la presare si a unei granulatii favorabile extractiei cu solventi, respectiv transformarea in paiete);

-srotul rezultat la extractie, inainte de depozitare (se urmareste obtinerea uni srot cu continut proteic ridicat, prin separarea avansata a cojilor).

7.1. Utilaje de macinare

In industria uleiurilor vegetale, pentru macinarea semintelor, brocanului si srotului se folosesc diferite utilaje si anume: valturi, concasoare, mori cu ciocane (tabelul 7.1).

8.TRATAMENTUL HIDROTERMIC

(PRAJIREA) MATERIALULUI OLEAGINOS

Conditionarea hidroternica presupune actiunea simultana a apei si caldurii asupra materialului oleaginos, in conditii controlate, prin amestecare continua, in utilaje de constructie speciale numite prajitoare.

Tratamentul hidrotermic se aplica in urmatoarele cazuri

-inainte de presarea macinaturii oleaginoase obtinute la valturi, din seminte descojite sau nedescojite;

-inainte de extractia brochenului rezultat in urma presarii preliminare, dupa concasare;

-inainte de aplatizarea materialului oleaginos, care se prelucreaza numai prin extractie;

-inainte de extractia paietelor deja aplatizate (procedeul Alcon)

Scopul prajirii inainte de aplatizare si extractie este acela de arealiza, plasticitatea dorita la prelucrare pe valturile de aplatizare. Paietele obtinutsunt fine, poroase si stabile, astfel incat lel nu se sfarama in extractor si permit extractia uleiului cu solventi.

Prajirea urmareste si producerea unor transformari chimice suplimentare, care conduc la inbunatatirea calitatii senzorial nutritionale a produselor finite, cum ar fi:

-distrugerea substantelor antinutritionale (inhibitorul antitripsinic si urmeaza din semintele de soia;

-detoxifierea, prin legarea gosipolului, in cazul prelucrarii semintelor de bumbac;

-indepartarea partiala a substantelor solvente neplacute.

8.1 Macinatura ca sistem dispers

Macinatura oleaginoasa poate fi considerata un sistem dispers compus din doua faze: faza solida, alcatuita din ceea mai mare parte din substante proteice si faza lichida, formata din apa si ulei.

In ceea ce priveste faza lichida, uleiul se gaeste sub forma de pelicule fine la suprafata si in capilarele particulelor, fiind retinut de 'fortele de suprafata' ale campului molecular, iar 20-30% se se afla inchis la celulele de macinare.

Comportare macinaturii ca sistem dispers in conditiile tratamentului hidrotermic este influentata de ponderea fiecarei faze in sistem, astfel:

-in cazul macinaturii cu continut ridicat de ulei, proprietatiile fizice sunt apropriate de cele ale fazei solide, respectiv de cele ale proteinelor, care constituie partea importanta a gelului celular;

-in cazul macinaturii cu continut ridicat de ulei acestea se comporta ca un material pulverulent, daca cantitatea de ulei separata la suprafata este mica sau ca o suspensie concentrata in paritcule in ulei, daca cantitatea e ulei este mare.

8.2. Procesul tehnologic de prajire

Procesul de prajire se realizeazain doua faze:

-umectara macinaturii in paralel cu cresterea rapida a temperaturii, realizata prin pulverizare cu apa sau injectare de abur direct, pana la o umiditate optima, caracteristica fiecarui tip de seminte;

-incalzirea si uscarea macinaturii umectate, pana la temperatura si umiditatea necesara in procesul de prajire sau extractie.

Alegerea unui proces optim de prajire asigura pastrarea calitaii initiale a principalelor componente ale macinaturi sunt:

-uleiul separat la prese si a celui ramas in brochen;

-substantele proteice (in special sele solubile), considerate substante cu valoare nutritiva ridicata;

-fosfatidele, vitaminele, provitaminele, antioxidantii naturali, substante valoroase din punct de vedere fiziologic.

8.3.Modificarile fizice si chimice ale macinaturii

sub influenta incalzirii

Incalzirea produce modificari de natura fizica si chimica in cele doua componente ale macinaturii considerate ca sistem dispers, faza lichida (apa si ulei) si faza solida (gelul celular). Intensitatea acestor modificari depinde de regimul termic, de durata lui, de umiditatea initiala si finala si de ritmul evaporarii apei din macinatura.

Daca temperatura depaseste 100-110C, apar si alte modificari chimice, cum sunt:

-formarea compusilor melanoidinei insolubili in apa, care provoaca inchiderea la culoare a macinaturii, respectiv al uleiului obtinut prin presare;

-caramelizarea hidrantilor de carbon la temperaturi mai mari de 125C, avand ca rezultat inchiderea culorii macinaturii de la roscat la brun;

-cresterea continutului de fosfatide;

-cresterea continutului de pigmenti protoplasmatici si a celor neprotoplasmatici.

In cazul unor materii oleaginoase, procesele hidrolitice trebuiesc obligatoriu evitate, datorita aparitiei unor compusi nedoriti:

-aparitia compusilor cu sulf prin hidroliza tioglicozidelor continute de seminte de rapita si mustar;

-formarea acidului cianhidric si a benzaldehidei prin hidroliza nitrilglicozitilor continuti de samburi de migdale, caise, piersici, prune.

8.4 Utilaje de prajire

Tratamentul hidrotermic al macinaturii oleaginoase se efectueaza in aparate numite prajitoare. Cele mai utilizate sunt prajitoarele verticale si orizontale, iar pentu soia, se foloseste prajitoare in pat fluidizat Escher Wyss. In cazul paietelor deja aplatizate se poate practica un tatament hidrotermic urmat de post paietare (procedeul Alcon).

8.4.1. Prajitoare cilindrice verticale compartimentate

Aceste prajitoare sunt formate din 2-6 compartimente etajate, macinatura circuland prin cadere libera, dintr-un compartiment in altul. Prajitoarele cu 6 compartimente alimenteaza, de obicei, doua prese, astfel ca ultimul compartiment este prevazut cu doua guri de descarcare a macinaturii prajite (figura 8.1)

9. PURIFICAREA ULEIULUI BRUT DE PRESA

Uleiul obtinut prin presare contine impuritati mecanice si organice in suspensie si urme de apa, care trebuiesc indepartate pentru evitarea degradarii calitative si/sau cantitative.

Purificarea prealabila se aplica uleiului brut de presa inainte de depozitare sau inainte de rafinare si se realizeaza prin urmatoarele operatii:

-separarea impuritatilor grosiere provenite din macinatura antrenate la presare prin sedimentare, filtrare si centrifugare;

-separarea imuritatiilor fine prin filtrare ;(uscare), inainte de filtrare.

-eliminarea excesului de umiditate (>0,2%) prin evaporare

9.1 Separarea impuritatiilor prin sedimentare

Sedimentarea este operatia de separare a impuritatiilor solide aflate in suspensie in ulei sub actiunea fortei de gravitatie, iar evacuarea uleiului limpezit este denumita decantare.

Factorii care determina, in particular, decantarea uleiurilor vegetale sunt: natura si cantitatea de impuritati, temperatura si vascozitatea uleiurilor.

Viteza de sedimentare creste cu marimea diametrului particulelor si cu micsorarea vascozitatii uleiului. Deoarece valoarea temperaturii este limitata, vascozitatea uleiului este relativ ridicata, viteza de sedimentare este data de data de relatia lui Stokes pentru particulele nesferice.

Temperatura uleiului este de maxim 35-40C, deoarece la temperaturi mai mari, unele dintre impuritati se pot dizolva molecular sau coloidal, iar la scaderea temperaturii, acestea pot sa reprecipite.

Conditiile de utilizare a unui decantor o impun o inaltime cat mai mica si o suprafata cat mai mare, stiindu-se ca debitul de decantare depinde numai de suprafata acestuia. De asemenea se calculeaza un debit limita admis de decantare, in functie de diametrul maxim al particulei care pot ramane in faza lichida decantata.

9.2. Separarea impuritatiilor prin filtrare

Filtrarea este operatia de separare a fazelor dintr-un sistem eterogen solid-lichid, realizata prin trecerea amestecului printr-un strat filtrant custructura poroasa, permeabil pentru lichid si care retine faza solida.

In functie de modul de retinere a fazei solide , filtrarea poate fi:

-superficiala, cand faza solida este retinuta la suprafata stratului filtrant;

-in adancime, atunci cand stratul filtrant retine faza solida in interiorul lui.

Viteza de filtrare, in speta a uleiului, depinde de mai multi factori: presiune, structura si grosimea stratului de sediment, vascozitatea si temperatura uleiului.

Viteza de filtrare scade cu vascozitatea, respectiv, creste cu temperatura, aceasta fiind limitata la 70 grade.

9.3. Eliminarea umiditatii in exces (uscarea uleiului)

Uscarea uleiului se desfasoara in conditii determinate de temperatura si presiune (85-90C; 10-20mmHg), pana la o umiditate de 0,05%.

Excesulde umiditate al uleiului brut de presa apare in conditiile obtinerii acestuia din semintele cu umiditate mare sau insuficient de prajite. El trebuie eliminat, deoarece favorizeaza hidroliza trigliceridelor, determina tulburarea uleiului si ingreuneaza filtrarea (zatul ud astupa repede rorii filtrului). De aceea uscarea uleiului se executa inainte de filtrare.

9.4. Utilaje pentru purificarea uleiului brut de presa

9.4.1.Utilaje pentru decantare uleiului

Decantare uleiului de realizeaza in decantoare cu functionare discontinua, semicontinua sau in separatorul continuu de zat cu raclor.

Decantorul discontinuu este un vas cilindric sau prralelipipedic, cu fund conic sau inclinat, in care uleiul brut stationeaza pana la sedimentare impuritatilor. Uleiul se evacueaza printr-un preaplin sau printr-o teava a carei pozitie se regleaza, astfel incat sedimentul sa nu fie antrenat.

Decantorul semicontinuu este similar construit cu decantorul discontinuu, alimentarea uleiului brut si evacuarea celui decantat,realizandu-se in mod continuu. Sedimentul se evacueaza periodic, dupa intreruperea almentarii.

Separatorul de zat cu raclor (figura 9.1) combina sedimentarea gravitationala a impuritatiilor cu o filtrare grosiera printr-un gratar filtrant.

Uleiul brut de la prese este preluat de un transportor elicoidal si introdus in cuva separatorului. Zatul se depune prin sedimentare la fundul cuvei, in sectoare delimitate de placi izolatoare, nivelul de ulei fiind controlat de deversor. Paletele raclorului aduc zatul la suprafata gratarului filtrant construit din benzi metalice, asezate la o distanta de 0,8mm si il dirijeaza spre transportul de evacuare, care il intoarece la presare. Uleiul traverseaza placi izolante, intra prin deversor in compartimentul de ulei carificat, de unde va fi evacuatsi pompatla cantar si rezervor.

9.4.2. Utilaje pentru filtrare uleiului

Filtrarea pentru separarea grosiera a impuritatiilor se efectueaza cu sita vibratoare, iar filtrele aluvionare tip Niagara(figura 9.2) realizeaza o purificare avansata.

Sita vibratoare functineaza astfel:

Uleiul este alimentat pe sita de alama cu ochiuri de 0,25-0,5mm, iar dupa filtrare iese prin conducta inferioara a sitei. Impuritatiile mecanice sunt retinute pe sita si datorita miscarii ei vibratoare, se deplaseaza spre celalat capat al sitei, unde sunt evacuate.

Filtrul aluvionar Niagara este destinat, in principal, operatiei de decolorare a uleiurilor vegetale.

Uleiul supus filtrarii intra prin racordul de alimentare, trece prin stratul filtrant aluvionar depus pe sitele metalice si se colecteaza intr-o conducta, care comunica cu spatiul din interiorul panourilor de care sunt fixate sitele laterale si sita centrala.

Cand grosimea stratului de material depus pe site nu mai permite continuarea filtrarii, uleiul ramas in filtru se evacueaza, iar cel retinut de pamantul decolorant se extrage cu miscela, respectiv benzina, care se evacueaza printr-un alt racord. Dupa aburire, cu ajutorul vibratorului pneumatic se detaseaza materialul depus de pe site si secueaza prin capacul rabatabil.

9.4.3. Utilaje pentru uscarea uleiului

Uscatorul cu functionare discontinua este un recipient cilindric cu manta, racordat la instalatia de vid.

La pornire se realizeaza vidul necesar in aparat, se aspira uleiul in uscator si incepe incalzirea indirecta prin manta. Deoarece uleiul spumeaza la inceputul uscariise deschide ventilul de aerisire de pe capacul uscatorului. Temperatura uleiului atinge 105C, spuma scade, eliminarea apei avand loc in 45-60min, iar conducta de vapori spre concasorul instalatieide vid.

Se raceste apoi uleiul pana la 40C cu ajutorul apei introduse in manta, se evacueaza si se dirijeaza la filtrele presa.

Uscatorul cu functionare continua. In acest uscator apa se autoevapora in recipientul aflat sub vid, inaintat.

9.5.Scheme tehnologice pentru purificarea uleiului

Instalatia pentru purificarea uleiului de presa este situata in incinta sectiei de presare si poate functiona dupa o schema clasica (figura 9.3) sau dupa oschema imbunatatita (figura 9.

Racirea uleiului brut de presa inainte de rurificare, evita riscul mare al oxidarii uleiului, fenomen evidentiat prin masurarea indicelui de peroxid.

Inabsenta raciri uleiului, indicele de peroxid creste de 3,5-4 ori, fata de 1,5-2ori, valoarea inregistrata daca uleiul se raceste (la iesirea din presa uleiul are un indice de peroxid de 0,5-2,0mE/Kg.

10.EXTRACTIA ULEIULUI CU SOLVENTI DIN

BROCHEN SAU DIN MATERIALUL

NEPRESAT-APLATIZAT

10.1 Metode de extractie

In vederea extractiei uleiului, materi prima oleaginoasa macinata si/sau transformata in paiete, este 'spalata' cu un solvent, intr-un aparat de extractie, intr-o singura sau mai multe trepte. Acest produs se poate realiza practic in trei moduri, extractia fiind simpla (discontinua ), multipla si continua. Extractia simpla si multipla este o extractie a uleiului din particul in suspensie, in cea continua, materialul supus extractiei se gaseste in strat fix.

Metode de extractie continua pot fi clasificate in functie de modalitatea de contact material oleaginos-solvent in:

-extractie prin inmersiune: materialul supus extractiei este complet scufundat in solventul care circula in contracurent;

-extractie prin percolare repetata: solventul lichid strabate in mod repetat de sus in jos stratul de material oleaginos;

-extractie mixta: materialul proaspat se umecteaza bine cu miscela semiconcentrata;

In exractie simpla, materialul oleaginos se amesteca intim cu solventul, uleiul se extrage lent, pana se atinge concentratia de echilibru. Metoda este neeconomica datorita consumului ridicat de solvent si obtinerii unor miscele diluate, care necesita consum ridicat de energi pebtru recuperarea uleiului.

In extractia multipla, materialul oleaginos se incarca simultan in mai multe reactoare, iar solventul proaspat alimenteaza primul aparat.Miscela rezultata trece apoi consecutiv in urmatoarele aparate. Dupa ultimul extractor, miscela concentrata este trecuta la operatia de recuperare a solventului.

In extractia continua, diferenta de concentratie la nivelul unei trepte de extractie se modifica in mod continu si uniform. Metoda cea mai eficienta de extractie continua este in contracurent, matertialul deplasanduse in contacurent cu solventul, astfel incat, miscela cea mai concentrata strabate materialul proaspat.

11. RECUPERAREA SOLVENTULUI DIN MISCELA

(DISTILAREA MISCELEI)

Miscela obtinuta in procesul de extractie este o solutie moleculara de ulei in solvent, care contine si impurotati mecanice si organice aflate in suspensie.

Separarea totala a solventului din miscela necesita temperaturi ridicate, peste limitele admise tehnologic, care ar afecta negativ calitatea uleiului.

La concentrati ridicate de ulei de 95-99%, temperatura de fierbere a misceleicreste brusc, ceea ce impune evaporarea solventului la presiuni scazute (30-40 mm col. apa).

In plus, deoarece se doreste o separare cat mai avansata a solventului din miscela in conditii de economicitate, temperatura si consum de caldura minim si o durata a operatiei cat mai redusa, aceasta operatie se desfasoara, practic, in trei faze principale:

-purificarea miscelei, respectiv indepartarea impuritatilor prin decantare, filtrare, centrifugare, ciclonare;

-distilarea initiala (eliminarea fractiunilor usoare ale solventului), cand are loc concentrarea miscelei prin fierbere, pana la 80-85% ulei.

12.DESOLVENIZAREA SROTULUI

Srotul (materialul degresat) rezultat in urma extractiei uleiului din macinatura are un continut important de solvent, 20-50%, in functia de natura materialului oleaginos si metoda de extractie, fiind retinut la suprafata si in capilarele particulelor.

Eliminarea solventului din srot se realizeaza prin tratamentul termic, procesul fiind similar uscarii, din punct ce vedere al transferului de masa si caldura. Are loc astfel o evaporare la suprafata, in paralel cu difuzia solventului si a apei din straturile interioare ale particulelor.

Factorii care influenteaza indepartarea solventului si a umiditatii din srot sunt:

-structura srotului-structura optima se caracterizeaza printro porozitate mare si dimensiuni optome ale particulelor;

-continutul de srot din solvent este limitat de 50%, un continut mai mare indica un regim de extractie condus incorect;

-tipul cvonstructiv al aparatului adaptat in functie de metoda de desolventizare;

-regimul termic aplicat, determinat de necesitatea evitarii dematurarii avansate a substantelor proteice;

13.RAFINAREA ULEIURILOR VEGETALE

Uleiurile brute rezultate dupa indepartarea impuritatilor mecanice grosiere si fine prin decantare si/sau filtrate, contin substante de insotire, care influenteaza negativ calitatea comerciala a acestora, au egecte tehnologice nefaforabile si reduc stabilitatea la pastrare.

Principalele substante de insotire solubile in ulei care se gasesc sub forma de solutii si suspensii coloidale modificatoare ale proprietatilorsenzoriale sunt;

-mucilagiile - substante cu structura asemanatoara gumelor naturale, confera uleiului aspectul tulbure;

-acizii grasi liberi - imprima gustul astringent;

-pigmentii coloranti - modifica culoarea uleiurilor;

-substantele odorante - imprima miros neplacut;

-cerurile si gliceridele aciziilor grasi saturati - provoaca tulbularea uleiurilor.

Rafinarea este procesul in care se elimina substantele nedorite, inbunatatindu-se calitatea uleiului: se reduce aciditatea libera; se amelioreaza gustul, mirosul si culoarea, creste transparenta, se mareste durata de conservare.

Operatiile tehnologice implicate in rafinarea uleiulor brute se desfasoara pe baza proprietatiilor fizice si chimice a fiecarei grupe de substante de insotire. Operatile unitare se reunesc in scheme de rafinare din care ceea mai complexa este schema de rafinarea uleiurilor vegetale comestibile,prezentata in figura 13.1. Pe langa operatiile de rafinare propriu-zise, se folosesc si operatii complementare, bazate pe procese mecanice si anume:

-decantarea sau centrifugarea, pentru separarea mucilaginiilor si a apelor de spalare in rafinarea discontinua, respectiv continua;

-filtrarea, pentru separarea agentului de colorare, a cerurilor precum si a impuritatiilor permanente.

13.1Desmucilaginarea uleiurilor

Desmucilaginarea, denumita si delicinizare sau degomare are drept scop, eliminarea micilaginiilor. Compozitia medie a mucilaginiilor s-a stabilit prin hidroliza acida si este urmatoarea: fosfatide - 20%; albumicide - 16%; rasini- 7,5%; hidranti de carbon.

Continutul de mucilagini este determinata de tipul semintelor oleaginoase si de maturitate biologica precum si de tipul uleiului.

Prezenta mucilagiinilor in ulei, in special a fosfatidelor manifesta urmatoarele influente, in cursul prelucrarii acestuia:

-la depozitarea si transportul uleiului brut, fosfatidele usor hidrolizabile la un continutde umiditate de 0,15%, se depun pe fundul rezervoarelor si a mijloacelor de transport;

-la neutalizare, fosfatidele spumeaza si au posibilitatea sa forteze si sa stabilizeze emulsii;

-la decolorare, inhiba activitatea agentului decolorant, datorita caracterului hidrofil

-la vinterizare si hidrogenare, aceleasi efecte sunt observabile asupra ajuvantului de cristalizare, respectiv asupra catalizatorului;

-la dezodorizare, uleiurile se inchid la culoare si capata un miros dezagreabil.

Dezodorizarea este operatia preliminara in procesul de rafinare al uleiului, dar se practica si ca operatie in sine in cazul obtinerii lecitinei, la purificarea uleiurilor inainte de hidrogenare si scindare sau la rafinarea uleiurilor destinate productiei de lacuri si uleiuri sicative.

Eliminarea fosfatidelor din ulei trebuie sa se faca rapid si cat mai complet, prin metode diverse, care se clasifica in functie de natura uleiurilor si aproceselor implicate, astfel:

-fizico-chimice: hidratare, tratament cu absorbanti;

-fizice: tratament termic;

-chimice: tratamentul cu acid sulfuruic, clorhidric, fosforic sau citric; tratament alcalin;

-enzimatice: procedeul Enzymax.

13.2.Decolorarea uleiurilor

Decolorarea uleiurilor reprezinta o operatie importanta in procesul de rafinare, legata de asigurarea calitatii finale.

Substantele colorate/colorante din ulei se impart in doua grupe:

-pigmentii naturali, care se gasesc in materia prima

-pigmenti secundari formati in urma tratamentului termic, in ulei si brochen la operatiile de prajire-presare si in uleiul obtinut din miscelele distilate la temperaturi ridicate.

Decolorarea este un proces complex, in care se manifesta adsorbtia si chemosorbtia, fenomene care au loc concomitent si se complecteaza reciproc, precum si efecte secundare de natura termica oxidativa.

Absorbtia presupune interactiunea bazata pe forte de tip Van der Walls intre absorbant si substanta absorbanta. Puterea de absorbtie este determinata de afinitatea substantei dizolvatefata de dizolvant sau fata de adsorbant.

Reactiile de oxidare provocate de oxigenul inclus in pamantul decolorant pulverulent si chear si de oxigenul dizolvat in ulei sunt fovorizatede cresterea temperaturii. Efectele oxidarii in cazul decolorii uleiului sunt urmatoarele:

-degradeaza anumiti pigmenti transformandu-i in substante incolore;

-stabilizeaza anumiti pigmenti, impiedicandu-i sa se adsoarba;

-formeaza prin izomerizare unele scombinatii cu legaturi conjugate, care efectueaza negativ stabilitatea uleiurilor;

-distruge anumiti pigmenti si degradeaza unele substante de insotire susceptibile de a provoca reversiunea culorii.

13.3.Dezodorizarea uleiurilor vegetale

Dezodorizarea este operatia tehnologica de rafinare realizata in scopul eliminarii substantelor responsabile de mirosul si gustul neplacut al uleiurilor, respectiv, depersonalizarii lor.

Dezodorizarea se aplica obligatoriu uleiurilor vegetale obtinute prin extractie si produselor de hidrogenare , cu utilizarii alimentare, farmaceutice sau cosmetice.

Substantele care imprima miros si gust uleiurilor provin din materia prima si sunt extrase odata cu uleiul sau se formeaza in timpul procesului de depozitare si prelucrare.

Din punct de vedere al volatilitatii, aceste substante se pot grupa in doua categorii:

-substante volatile la temperatura si presiune normala, solubile in apa, nerecuperabile prin condensare;

-substante nevolatile la temperatura si temperatura normala, insolubile in apa, care la randul lor se impart in:

-substante saponificabile (acizi grasi liberi, mono- ,di- si trigliceride, ceruri, esteri metilici);

-substante nesaponificabile (hidrocarburi alifatice olefinice, steroli liberi si esterificati, tocoferoli liberi si esterificati, alcooli grasi si terpenici).

14.IMBUTELIEREA SI DEPOZITAREA

ULEIURILOR VEGETALE

Uleiurile brute destinate rafinarii si uleiurile rafinate se pot fi depozitate in rezervoare bine inchise, iar uleiurile destinate consumului se livreaza in ambalaje (butelii de sticla, din material plastic, bidoane), care se depoziteaza in incaperi curate, racoroase, intunecoase, lipsite de mirosuri straine.

Buteliile de sticla au capacitatea de 1l si 1/2l, butelii PET de 1l si 1/2l, iar bidoanele PET sau metalice sunt de 5-10 l.

14.1.Procese de degradare a uleiului la depozitare

In timpul procesului de obtinere a uleiurilor si grasimilor hidrogenate, precum si la depozitare, procesele de degradare sunt in principal, de natura oxidativa.

Transformarile biochimice si chimice sunt cunoscute sub numele de rancezire si se manifesta prin cresterea aciditatii libere si prin aparitia mirosului si gustului iute. Rancezirea poate fi hidrolitica si oxidativa:

Rancezirea hidrolitica presupune hidroliza enzimatica a gliceridelor, sub actiunea lipazelor secretate de speciile de Penicillium si Aspergilius, avand ca efect cresterea indicelui de aciditate.

Rancezirea cetonica este un proces de B-oxidarea enzimatica la nivelul gruparii metilice situata in pozitia B, fata de gruparea carboxil, cu formare de acizi B-cetonici, care se decarboxileaza in continuare, pana la la metilcetone.

Reversiunea gustului si mirosului este o forma de degradare specifica unor uleiuri, respectiv, a celor cu un continut ridicat de acid linoleic. Reversiunea apare datorita oxidarii in lant a acidului linoleic, favorizata da aceiasi factori care produc rancezirea oxidativa.

In cazul uleiului de soia ,reversiunea mirosului si gustului apare dupa 3-4 saptamani de la rafinare, fiind insotita de perceptia unui gust si miros de peste, iarba, sau de uleiuri polimerizate.

Acidul citric adaugat la sfarsitul operatiei de dozodorizare, are efect sinergetic de antioxidare, prin compusi de descompunere, din care acidul citraconic este cel mai activ.