CZ295755B6 - Způsob rafinace olejů obsahujících triglyceridy - Google Patents

Abstract

Rafinace olejů obsahujících triglyceridy, v němž jsou obsaženy nebo se tvoří částice obsahující hydratované fosfatidy spočívá ve smísení oleje s hydrofilním činidlem s vysokou adsorpční schopností vzhledem k uvedeným částicím a v oddělení částic spolu s hydrofilním činidlem od oleje. Hydrofilní činidlo se přidává v množství 0,5 až 8 % hmotn. vztaženo na výchozí olej. Popsaný způsob rafinace olejů, umožňuje spojování fáze filtrace surového oleje po vylisování s fází rafinace oleje.

Description

Způsob rafinace olejů obsahujících triglyceridy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu rafinace olejů obsahujících triglyceridy, zejména způsobu, při němž je snížen obsah fosfatidů v surovém oleji.

Dosavadní stav techniky

Oleje obsahující triglyceridy, zvláště rostlinného původu, například řepkový, slunečnicový, palmový a sojový olej jsou nepostradatelnou surovinou potravinářského průmyslu. Vzrůstá však jejich význam i pro nepotravinářské účely, zejména pro výrobu ekologických paliv a maziv. Tyto oleje se v surové formě obvykle získávají lisováním a/nebo extrakcí semen a bobů.

Tyto oleje se převážně sestávají z esterů různých typů mastných kyselin a glycerinu. Kromě toho obsahují v surovém stavu po vylisování či extrakci větší množství dalších více či méně žádoucích složek, jejichž obsah se upravuje rafinací oleje. Způsob rafinace závisí na jeho dalším zpracování a použití.

Prvý stupeň rafinace spočívá obvykle v odstranění větší části slizových složek, takzvaných fosfatidů. V dalších stupních rafinace se odstraňují zbylé podíly fosfatidů, volné mastné kyseliny a přírodní barviva.

Snížení obsahu fosfatidů, odslizení, se nejjednodušším způsobem provádí smícháním s vodou, která určité druhy fosfatidů hydratuje a způsobuje jejich vyloučení ve větších částicích, které se následně z oleje odstraňují. Takto je možné snížit množství fosfatidů na 100 až 250 ppm. Tímto způsobem se však podstatně nesníží obsah nehydratovatelných fosfatidů, které zůstávají v oleji.

Podle novějších postupů se působí na surový olej kromě vody dalšími chemickými látkami, zejména koncentrovanými minerálními nebo organickými kyselinami a zejména při teplotách nižších než 40 °C, kdy vyloučené fosfatidy tvoří semikiystalickou fázi, která se z oleje podstatně lépe vylučuje. Takto se i nehydratovatelné fosfatidy převedou na nerozpustný hydratovaný materiál, který se odstraní filtrací nebo odstředěním. Tento postup je popsán zejména v US 4 049 686 a jeho další zlepšení v US 4 240 972, US 4 276 227, GB 1565569 a EP 195991. Podle US 4 162 260 se usnadňuje přeměna na hydratované fosfatidy a jejich koagulace přídavkem hydratovaných nebo hydrolyzovaných fosfatidů.

Tyto postupy jsou dobře popsány např. v publikaci Chemie a technologie tuků, SNTL 1985, Kirk, R. E. - Othmer, D. F.: Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. A 10 a ve firemních materiálech Alfa- Laval.

Uvedené postupy byly dovedeny do stavu vysoké technické propracovanosti ve velkých průmyslových lisovnách a/nebo rafineriích oleje s roční kapacitou výroby 50 a více tisíc tun.

Existují však i menší zemědělské lisovny oleje s kapacitou několika tisíc až několika málo desítek tisíc tun oleje za rok. V lisovnách oleje tohoto typu nejsou standardní postupy rafinace oleje ekonomicky rentabilní. Také proto, že olej z těchto lisoven často vykupují velké průmyslové rafinerie, které jej před dalším zpracováním mísí s vlastním surovým nebo částečně rafinovaným olejem. V těchto případech se často jedná jen o to, aby obchodovaný olej měl obsah fosfatidů v určitých dohodnutých mezích a jakákoli účinnější rafinace by proto byla ekonomicky ztrátová. Rafinační zařízení musí být jednoduché, investičně nenáročné a samotný postup rafinace nesmí být příčinou větších ztrát oleje. Standardní výrobní zařízení pro tyto účely není vhodné, protože například i nejmenší odstředivý separátor má kapacitu několikanásobně větší,

-1 CZ 295755 B6 než je požadovaný výkon a ekonomická návratnost investičních nákladů by proto byla neuměřená.

Některé postupy, které se snažily přizpůsobit těmto požadavkům, byly však natolik zjednodušené, že byly příčinou větších ztrát suroviny. Tak například k surovému oleji, který obsahoval 0,5 až 10 % prolisů, to je zbytků pletiv semen a bobů, byla přidávána voda a po určité době byla směs filtrována. Kromě často neuspokojivého snížení obsahu fosfatidů byl získán mazlavý, obtížně odstranitelný filtrační koláč, který zadržoval velké množství oleje. V takto filtrovaném oleji bylo přítomno větší množství vlhkosti, která byla příčinou nestability při skladování a vylučování dalších slizových látek a nebo bylo olej nutné náročně sušit.

V jiných případech byla spojována fáze odslizení oleje sjeho odbarvením působením aktivní hlinky. Přítomnost vody a případně kyseliny snižovala účinnost hlinky při odbarvení oleje a kromě toho docházelo opět k významným ztrátám oleje ve filtračním koláči a k dalším nákladům na hlinku zvláště pokud odběratel oleje výslovně nepožadoval jeho odbarvení. Rovněž kvalita oleje nebyla uspokojující.

Vynález si proto klade za úkol navrhnout takový způsob snížení fosfatidů v surovém oleji, aby nebylo zapotřebí nákladných výrobních zařízení, jako jsou odstředivé separátory a vakuové rozprašovací sušárny, nedocházelo k neuměřeným ztrátám oleje a získaný olej měl nízký obsah vlhkosti a nepodléhal dalším významným změnám při dopravě a skladování.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je podle vynálezu dosaženo tím, že se olej obsahující triglyceridy, na nějž se předem působí kyselinou nebo anhydridem kyseliny za teploty 20 až 120 °C a dále vodou, použitou v množství 0,2 až 5 % hmotn. vztaženo na olej, případně dalšími chemickými látkami při teplotách 20 až 80 °C, přičemž dochází ke vzniku částic obsahujících hydratované fosfatidy, mísí s hydrofilním činidlem s vysokou adsorpční schopností vzhledem k uvedeným částicím a k oddělení částic od oleje dochází spolu s uvedeným hydrofilním činidlem.

Pro vynález je podstatné, že uvedené hydrofílní činidlo má vysokou afinitu k polárním látkám jako je voda, kyseliny a hydratované fosfatidy. Při oddělení částic spolu hydrofilním činidlem je potom možné získat relativně suchý nepřilnavý koláč, v němž je zachycena prakticky všechna při rafinaci použitá voda a chemické látky a jen malé množství glyceridového oleje.

Pro účely vynálezu vyhovují zvláště hydrofílní činidla mikroporézní struktury, vláknitého a vrstevnatého charakteru, které mají kromě vysoké adsorpční schopnosti pro polární látky také příznivé filtrační vlastnosti, to je schopnost vytvářet makroporézní struktury s hrubými kanály, které umožňují snadný průchod relativně nepolárního oleje filtračním koláčem.

Hydrofílní činidla tohoto druhu mohou obsahovat například mikroporézní oxidy křemíku nebo hliníku a/nebo hlinitokřemičitany zvláště vláknitého a vrstevnatého charakteru. S výhodou se může jednat o přírodní bentonity, zeolity a montmorilonity. Dále mohou hydrofílní činidla podle tohoto vynálezu obsahovat ceíulózové částice, zvláště nepravidelného vláknitého charakteru v různém stupni zušlechtění. Částice mohou být modifikovány i někteiými druhy vysoce hydrofílních polymerů např. na bázi kyseliny polyakrylové. S výhodou se může jednat o upravené části rostlin nebo plodů, například obilné otruby nebo dělenou dřevní hmotu. Vhodné jsou jemné štěpky, piliny nebo třísky z výroby a úpravy řeziva a jeho frézování. Jiným příkladem hydrofílních činidel mohou být i materiály obsahující aktivní uhlí.

Za použití hydrofílního činidla tohoto druhu probíhá filtrace nebo odstředivá separace částic fosfatidů velmi rychle. Hydrofílní činidlo kromě toho napomáhá filtraci i jemných částic pletiv

-2CZ 295755 B6 prolisu, který je obsažen v surovém oleji po vylisování semene. Je tak možné spojit fáze filtrace surového oleje po vylisování semen a bobů s fází rafínace oleje.

Tento postup je zvláště výhodný tehdy, je-li olej po vylisování tříděn například na vibračních sítech nebo jiných funkčně podobných konstrukčních prvcích, na nichž dochází k oddělení hrubých částí prolisů, které jsou recyklovány do lisu. Olej po tomto třídění obsahuje sice malý podíl, ale velmi jemných částí prolisů, jejichž filtrace bývá obtížná. Při rafínaci tohoto oleje postupem podle vynálezu se dosahuje takového zlepšení filtrace jemných pletivových částic v kombinaci s použitým hydrofilním činidlem, že pro oddělení těchto částic spolu s činidlem, chemickými látkami, vysráženými částicemi hydratovaných fosfatidů a adsorbovanou vodou postačí filtrační zařízení, které bylo původně určeno jen pro oddělení jemných částí prolisů. Znamená to velkou úsporu investic a podstatné snížení nákladů na odslizení oleje.

Hydrofilní činidlo podle tohoto vynálezu má být hygienicky nezávadné a použitelné jako složka krmiv zejména pro hospodářská zvířata. Nedochází proto ke ztrátám a nevznikají náklady na likvidaci odpadů nebo regeneraci složek z těchto odpadů. Oddělené hydrofilní činidlo spolu s částicemi hydratovaných fosfatidů, vodou a dalšími složkami se mísí s pokrutinami z lisu a stává se jejich součástí. Fosfatidy, které usnadňují trávení tuků, zvyšují hodnotu pokrutin. Vodu, jejíž množství v celku pokrutin nedosahuje povoleného obchodního limitu, není třeba odstraňovat sušením, protože povaha kyseliny, která je v ní rozpuštěna, brání mikrobiálnímu znehodnocení. Z obchodního hlediska tak dochází ke zhodnocení hydrofilního činidla i vody jako součástí pokrutin. Tato skutečnost podstatně snižuje náklady spojené s rafínaci oleje podle tohoto vynálezu.

Při rafínaci olejů obsahujících glyceridy se obvykle postupuje tak, že se na surový olej působí koncentrovaným roztokem kyseliny nebo anhydridu kyseliny, běžné kyseliny citrónové nebo fosforečné, v množství 0,001 až 0,5 % vztaženo na olej a při teplotách 20 až 120 °C, běžně 65 až 90°C, kyselina se ponechá působit 1 až 20 minut, dále se směs ochladí, nejlépe na teplotu nižší než 40 °C a přidá se voda v množství 0,5 až 3 %, lépe 1 až 2 % vztaženo na olej, a ponechá se působit 1 minutu až 2 h, tak aby se vytvořily částice hydratovaných fosfatidů.

Při provádění způsobu podle vynálezu se k oleji s takto vytvořenými nebo teprve vznikajícími částicemi nerozpustných hydratovaných fosfatidů přidá hydrofilní činidlo s vysokou adsorpční schopností vzhledem k uvedeným částicím a provede se oddělení částic spolu s hydrofilním činidlem od oleje.

Hydrofilní činidlo se přidává v množství 0,5 až 8 % s výhodou 1 až 3 % vztaženo na výchozí olej.

Surový olej, který je podrobován rafínaci způsobem podle tohoto vynálezu může obsahovat až 8 % hmotn. prolisů rostlinných pletiv. V takovém případu dochází ke spojení fáze filtrace surového oleje po vylisování semen nebo bobů s fází rafínace oleje. Je však výhodné, když se technickými prostředky a recyklací hrubších částic omezí množství prolisů na nejjemnější podíly v množství 0,5 až 1 % vztaženo na výchozí olej.

Způsobem podle tohoto vynálezu se částice hydratovaných fosfatidů spolu s hydrofilním činidlem a dalšími složkami oddělí filtrací, mikrofiltrací, odstředěním, sedimentací nebo dekantací, přičemž jednotlivé postupy se mohou vzájemně doplňovat.

Praktické provedení způsobu podle vynálezu je objasněno na následujících příkladech, jimiž ovšem rozsah vynálezu není omezen ani vyčerpán.

-3 CZ 295755 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Surový řepkový olej po vylisování po odstranění hrubého prolisu na vibračních sítech a obsahující 285 ppm fosforu a 0,6 % jemných částí prolisu rostlinných pletiv byl při 90 °C míšen v mixéru po dobu patnácti vteřin se 0,2 % 50% roztoku kyseliny citrónové. Bezprostředně potom bylo ke směsi přidáno 1,5 % vody a mixováno 20 vteřin. Směs byla za mírného míchání během dvaceti minut ochlazena na 35 °C a udržována na teplotě ještě 25 minut. Ke směsi byly přidány 2 % jemných hoblin, které odpadají z frézování suchého smrkového dřeva a po patnácti minutách byla směs filtrována na tlakové nuči. Filtrace byla ukončena po dalších patnácti minutách při přetlaku v nuči 800 kPa. Olej po rafínaci byl zcela čirý a obsahoval 5 ppm fosforu. Filtrační koláč byl na omak suchý, drobivý. Ani po čtyřech měsících přechovávání v polyetylenovém sáčku při teplotách 25 až 35 °C nebyla hmota filtračního koláče napadena plísněmi.

Podle tohoto provedení byla filtrace po rafínaci stejně rychlá, jako filtrace samotného jemného prolisu. Bylo proto možné obě operace spojit a provést na jednom zařízení. Tím se podstatně snížily investiční náklady na rafínaci.

Příklad 2

Surový řepkový olej podle předchozího příkladu byl při 90 °C míšen v mixéru po dobu patnácti vteřin s 0,2 % 50% roztoku kyseliny citrónové. Po dvaceti minutách mírného míchání bylo ke směsi přidáno 1,5 % vody a mixováno 20 vteřin. Směs byla za mírného míchání během dvaceti minut ochlazena na 35 °C a udržována na teplotě ještě 45 minut. Ke směsi byly přidány 2 % mleté přírodní zeolitické horniny a po patnácti minutách byla suspenze filtrována na tlakové nuči. Filtrace byla ukončena po dvacetisedmi minutách při přetlaku v nuči 0,1 MPa. Olej po rafínaci byl čirý a obsahoval 8 ppm fosforu. Filtrační koláč byl suchý a drobivý.

Příklad 3

Surový řepkový olej podle příkladu 1 byl při 35 °C míšen v mixéru po dobu patnácti vteřin s 1,7 % 6% roztoku kyseliny citrónové. Směs byla za mírného míchání udržována na teplotě ještě 45 minut. Ke směsi byly přidány 2 % jemných pilin z frézování smrkového dřeva a po patnácti minutách byla suspenze vyhřátá na 60 °C a filtrována na tlakové nuči. Filtrace byla ukončena po pěti minutách při přetlaku v nuči 800 kPa. Olej byl čirý, ale po ochlazení vyloučil jemnou sedlinu v množství do 0,1 % hmotn. Obsahoval 14 ppm fosforu. Filtrační koláč byl suchý, drobivý.

Příklad 4

V tomto příkladu je ukázán vliv přídavku pokrutin, které mají mnohem menší hydrofilní schopnosti, než látky v předchozím případu, což se projevilo v kvalitě koláče, vysokém pracovním tlaku, dlouhé době filtrace a horší kvalitě oleje.

Surový řepkový olej podle příkladu 1 byl při 60 °C míšen v mixéru po dobu patnácti vteřin s 0,13 % 70% roztoku kyseliny fosforečné. Bezprostředně potom bylo ke směsi přidáno 1,5 % vody a mixováno 15 vteřin. Směs byla za mírného míchání během dvaceti minut ochlazena na 35 °C a udržována na teplotě ještě 45 minut. Ke směsi byly přidány 2 % rozdrcených pokrutin s obsahem oleje 30 % hmotn., během patnácti minut byla suspenze vyhřátá na 60 °C a filtrována na tlakové nuči. Filtrace byla ukončena po devadesátidevíti minutách při přetlaku v nuči

-4CZ 295755 B6

0,45 MPa. Olej byl nepravidelně mírně zakalen, filtrační koláč silně mastný, nerovnoměrný, popraskaný, na povrchu jakoby voskový. Olej po rafinaci obsahoval 28 ppm fosforu.

Příklad 5

V tomto příkladu byl rafinován olej bez přídavku hydrofilního činidla a s vyšším obsahem prolisů pletiv, což se projevilo v silně olejovitém charakteru koláče, vysokém pracovním tlaku, mimořádně dlouhé době filtrace a horší kvalitě oleje.

Surový řepkový olej po vylisování po odstranění části hrubého prolisu na vibračních sítech a obsahující 285 ppm fosforu a 3% jemnějších částí prolisu rostlinných pletiv byl při 60 °C míšen v mixéru po dobu patnácti vteřin s 0,13 % 70% roztoku kyseliny fosforečné. Bezprostředně potom bylo ke směsi přidáno 1,5 % vody a mixováno 15 vteřin. Směs byla za mírného míchání během dvaceti minut ochlazena na 35 °C a udržována na teplotě ještě 45 minut. Během patnácti minut byla suspenze vyhřátá na 60 °C a filtrována na tlakové nuči. Filtrace byla ukončena po deseti hodinách a devatenácti minutách při přetlaku v nuči 0,5 MPa. Olej byl nepravidelně mírně zakalen a obsahoval 24 ppm fosforu. Filtrační koláč byl tmavý, silně olejovitý.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob rafinace olejů obsahující triglyceridy, při němž se na surový olej působí kyselinou nebo anhydridem kyseliny za teploty 20 až 120 °C a dále se na olej působí vodou, použitou v množství 0,2 až 5 % hmotn., vztaženo na olej, případně dalšími chemickými látkami při teplotách 20 až 80 °C, přičemž dochází ke vzniku částic obsahujících hydratované fosfatidy a následně se tyto částice od oleje oddělí, vyznačující se tím, že se olej mísí s hydrofilním činidlem s vysokou adsorpční schopností vzhledem k uvedeným částicím a k oddělení částic od oleje dochází spolu s uvedeným hydrofilním činidlem.

2. Způsob rafinace olejů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se hydrofílní činidlo může mísit s olejem v kterékoli fázi, s výhodou po přidání vody a vzniku částic, nejlépe ve fázi před oddělením částic od oleje.

3. Způsob rafinace olejů podle nároků la2, vyznačující se tím, že se hydrofílní činidlo přidává v množství 0,5 až 8 %, s výhodou 1 až 3 % hmotn., vztaženo na výchozí olej.

4. Způsob rafinace olejů podle nároků laž3, vyznačující se tím, že hydrofílní činidlo obsahuje celulózové částice, zvláště vláknitého charakteru, v různém stupni zušlechtění, přičemž s výhodou se jedná o upravené části rostlin nebo plodů, zejména obilné otruby nebo dělenou dřevní hmotu.

5. Způsob rafinace olejů podle nároků laž3, vyznačující se tím, že hydrofílní činidlo obsahuje mikroporézní oxidy křemíku nebo hliníku a/nebo hlinitokřemičitany zvláště vláknitého a vrstevnatého charakteru, přičemž s výhodou se jedná o bentonity, zeolity a montmorilonity.

6. Způsob rafinace olejů podle nároků laž5, vyznačující se tím, že hydrofílní činidlo je hygienicky nezávadné a použitelné jako složka krmiv.

7. Způsob rafinace olejů podle nároků laž6, vyznačující se tím, že surový olej může obsahovat až 8 % hmotn. prolisů rostlinných pletiv, s výhodou 0,5 až 1 % vztaženo na olej.

-5CZ 295755 B6

8. Způsob rafinace olejů podle nároků laž7, vyznačující se tím, že se spojí fáze filtrace surového oleje po vylisování semen a bobů s fází rafinace oleje.

5 9. Způsob rafinace olejů podle nároků laž8, vyznačující se tím, že se částice spolu s hydrofilním činidlem oddělí filtrací, mikrofiltrací, odstředěním, sedimentací nebo dekantací, přičemž jednotlivé postupy se mohou vzájemně doplňovat.