NO310517B1 - Anvendelse av damp i behandlingen av et fettholdig materiale for fremstilling av glyceridolje med lavt innhold av ikke-hydratiserbare fosfatider - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av damp i behandlingen av et fettholdig, vegetabilsk materiale for fremstilling av glyceridolje som har et lavt innhold av ikke-hydratiserbare fosfider.

Vegetabilske oljer oppnås fra fettholdige frø og frukter ved pressing i skruepresser eller ved direkte løse-middelekstraksjon eller ved pressing etterfulgt av løse-middel eks tr aks jon. Eksempelvis rapsfrø og solsikkefrø har et høyt fettinnhold og presses derfor vanligvis i et første trinn, hvoretter resten fra pressingen ekstraheres med et løsemiddel, vanligvis teknisk heksan. Soyabønner er det mest vanlige eksempel på et råmateriale med et slikt lavt fettinnhold at en direkte ekstraksjon gir et tilstrekkelig godt fettutbytte.

De viktigste trinn i en konvensjonell teknikk for opp-nåelse av f.eks. rapsolje ved pressing og løsemiddel-ekstraksjon vil bli beskrevet nedenfor. Metoden er univer-sell og benyttes i alle ekstraksjonsanlegg med bare små forskjeller i den tekniske utforming av anleggene og deres kontrollsystemer. 1. De tørkede og rensede frø knuses til flak i en rolig roterende mølle. 2. Flakene oppvarmes, enten i vertikale eller horison-tale "kokere" ved hjelp av en dampkappe og eventuelt ved tilsetning av energirik damp. Som regel utgjør oppvarmings-prosessen fra 30 til 60 min. Sluttemperaturen er i området fra 80 til 110°C. Oppvarmingen utføres av adskillige grunner. Den medfører at strukturen til proteinet forandres på en slik måte at den etterfølgende oljeekstraksjonen lettes. Dessuten senker den oljens viskositet og bryter delvis ned de fettholdige cellenes vegger, noe som gjør ut-pressingen av olje lettvintere. Den inaktiverer også kvali-tetsnedsettende enzymer. 3. De varme flak presses i kontinuerlig arbeidende skruepresser hvor fettinnholdet senkes fra 40-45% til 18-20%. Den ekstraherte olje benevnes pressolje, og den faste rest benevnes presskake.

Deretter følger behandlingen to ruter a) og b).

Rute a) :

4a. Pressoljen frigjøres fra ledsagende faste partik-ler, f.eks. i sentrifugedekantere eller klareapparater, eventuelt med et etterfølgende filtreringstrinn.

5a. I noen tilfeller utføres det deretter vann-degummiering, dvs. at 2-3% vann blandes med olje, som sentrifu-geres etter et passende tidsrom i en beholder. Hovedfor-målet med sentrifugeringen er å fjerne hydratiserbare fosfatider og frøpartikler.

6a. Pressoljen tørkes deretter i vakuum og avkjøles før den lagres.

Rute b):

4b. Presskaken ekstraheres med teknisk heksan i et kontinuerlig arbeidende ekstraheringsapparat.

5b. Den resulterende løsning av olje i heksan, blan-dingen, inndampes i et antall trinn for gjenvinning av heksanen.

6b. Ekstraksjonen av olje som er befridd for heksan vann-degummieres, tørkes og avkjøles på samme måte som pressoljen. Alternativt blandes pressoljen og ekstraksjons-oljen før vann-degummieringen og/eller lagringen.

7b. Resten fra ekstraksjonen, rapsmelet, frigjøres fra heksan i et apparat ved hjelp av frisk damp og indirekte oppvarming.

De ekstraherte olje består hovedsakelig av triglyse-rider av fettsyrer samt et betydelig antall uønskede bestanddeler, såsom fosfatider, fargestoffer og små mengder metaller, såsom jern, kalsium og magnesium.

For de fleste formål må glyseridoljene derfor raffi-neres for fjerning av nevnte bestanddeler.

Fosfatidene kan inndeles i to hovedgrupper, nemlig hydratiserbare og ikke-hydratiserbare fosfatider. De hydratiserbare fosfatider kan fjernes fra oljen ved behandling med vann, hvorved fosfatidene blir hydratisert og uløselige i oljen som de lettvint kan fjernes fra ved anvendelse av enkle separeringsmetoder. I denne degummiering oppnås det en vandig lecitinoppslemming som etter tørking gir lecitin. En rapsolje som har vært underkastet konvensjonell degummiering inneholder ikke-hydratiserbare, oljeløselige fosfatider, som som regel gir oljen et fosforinnhold i området 100-250 ppm.

Innen handelen med spisefett anses det generelt at de ikke-hydratiserbare fosfatider og særlig jern, som funksjo-ner som prooksidasjonsmiddel, utgjør det største og vanske-ligste kvalitetsproblem idet de forringer oljens smak og smakens stabilitet samtidig som de er vanskelige å fjerne.

De ikke-hydratiserbare fosfatider må omdannes til hydratiserbare fosfatider før de kan fjernes. Dette foregår f.eks. ved behandlig av vann-degummierbart materiale med syre eller alkali. Et eksempel omfatter tilsetning av fos-forsyre, vasking med vann i en separator og deretter nøy-tralisering av fosforsyren ved tilsetning av et overskudd av alkali. Kalsium- og magnesiumioner, som er blitt fri-gjort fra de ikke-hydratiserbare fosfatider, danner uløse-lige fosfatforbindelser som også gjør videre bearbeiding av oljen vanskelig.

Fra US-patentskrift 4.049.686 er det kjent en syre-de-gummieringsmetode hvor olje, som fortrinnsvis er blitt vann-degummiert, behandles med konsentrert syre, såsom si-tronsyre, og vann. I denne sammenheng hydratiseres fosfatidene og kan derved fjernes som et bunnfall fra oljen. Denne metode betegnes superdegummiering.

Med henholdsvis alkaliraffinering og superdegummiering kan det oppnås oljer med fosfatidinnhold på henholdsvis <10 ppm og 15-3 0 ppm, bestemt som fosfor.

Disse innhold er imidlertid ikke tilstrekkelig lave til å tilfredsstille industriens økende krav.

Fra WO 94/21762 er det kjent en fremgangsmåte til fremstilling av degummierte glyseridoljer, som omfatter ut-øvelse av en syre-degummieringsbehandling av rå glyseridol je som ikke har vært utsatt for vesentlig enzymatisk aktivitet. Den rå glyseridolje er oppnådd ved oppvarming og pressing av glyseridoljeholdig, vegetabilsk materiale, som eventuelt på forhånd er underkastet et koldpressingstrinn, hvor oppvarmingen foregår i to trinn hvor det vegetabilske materiale første utsettes for en temperatur på 30-80°C i 0,1-2 0 min. og deretter for en temperatur på 80-140°C i 1-60 min. Denne degummierte olje sies å ha et fosfatidinnhold (bestemt som fosfor) på 0,1-7 ppm. Denne fremgangsmåte tar forholdsvis lang tid, og oljen som ekstraheres fra det vegetabilske materiale må degummieres ved behandling av den med syre, noe som gjør fremgangsmåten kostbar. Syren må dessuten nøytraliseres ved tilsetning av alkali, noe som forverrer fremgangsmåten fra et kostnads- og miljøsyns-punkt .

Det har nå overraskende vist seg at glyseridoljer som har et lavt innhold av ikke-hydratiserbare fosfatider og et lavt innhold av jern, kalsium og magnesium kan fremstilles fra fettholdig, vegetabilsk materiale ved forandring av trinn 2 i den konvensjonelle oljeekstraksjonsprosess som er beskrevet ovenfor. Etter forandring av trinn 2, men uten forandring av de etterfølgende trinn oppnås det en vann-degummiert olje som i ethvert vesentlig henseende er sammen-lignbar med en konvensjonelt fremstilt vann-degummiert olje, som deretter er underkastet superdegummiering. Denne fremgangsmåte er lettvint og meget kostnadseffektiv samtidig som den er meget tilfredsstillende fra et miljøsyns-punkt idet ingen ytterligere kjemikalier er nødvendige for degummiering. Den ugunstige effekt på miljøet minskes ytterligere ved den mulighet at fosfatidoppslemmingen, med mindre den anvendes for fremstilling av lecitin, alternativt resirkuleres til ekstraksjonsresten som anvendes som husdyrfor.

Disse fordeler oppnås ved at konvensjonell teknikk med langsom oppvarming i en koker til en relativt lav tempe-råtur erstattes av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvorved det fettholdige, vegetabilske råmateriale øyeblikkelig utsettes for høy temperatur ved et kontrollert innhold av vann før ekstraksjon av glyseridol jen. Det er kjent at en-zymsystemer i det vegetabilske materiale inaktiveres ved en betydelig lavere temperatur enn den som her oppnås. Men det er ikke klargjort om bare enzyminaktiveringen forårsaker virkningene som oppnås ifølge oppfinnelsen. Uten å være bundet til noen teori er det mulig at også den termiske nedbrytning av visse fosfatider fremmer en økning av hydra-tiserbarheten og en minskning av løseligheten i oljefasen.

Egnede fettholdige, vegetabilske materialer for denne oljeekstraksjonsteknikk er oljeplantefrø hvis oljer etter konvensjonell ekstraksjon inneholder ikke-ønskelige innhold av ikke-hydratiserbare fosfatider som krever at de behandles ved superdegummiering. Spesielt kan det nevnes rapsfrø, turnipsrapsfrø, soyabønner, solsikkefrø, sennepsfrø og linoljefrø, hvorved rapsfrø og turnipsrapsfrø er særlig foretrukne. For å lette behandlingen av det vegetabilske materiale bør dette knuses mekanisk før det utsettes for den høye temperatur.

I en utførelsesform av oppfinnelsen økes det fettholdige materialets temperatur øyeblikkelig fra lagringstempe-ratur til minst 140°C, fortrinnsvis til 145-155°C, en temperatur som opprettholdes i 10-120 s, fortrinnsvis 10-30 s.

Det fettholdige materialets vanninnhold innstilles hensiktsmessig på 4-18 vekt% under behandlingen, og særlig gode resultater oppnås dersom vanninnholdet i den innle-dende del av behandlingen ved en høy temperatur er innstilt på 12-16 vekt% og deretter senkes i sluttstadiet av behandlingen til 4-7 vekt%.

Som oppsummering kan det sies at ved å utøve fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved behandling av det fettholdige råmateriale før olje ekstraheres oppnås det en råolje som har samme lave innhold av ikke-hydratiserbare fosfatider som tidligere er blitt oppnådd bare ved behandling av den ekstraherte råolje med kjemikalier ifølge en av de fremgangsmåter som generelt benevnes superdegummiering.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås det en olje som etter vann-degummiering har: - et fosforinnhold i ikke-hydratiserbare fosfatider på under 5 ppm,

- en jerninnhold på under 0,2 ppm,

- et kalsiuminnhold på under 4 ppm,

- et magnesiuminnhold på under 2 ppm.

Utøvelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det nødvendig med en anordning for frembringelse av den øyeblikkelige økning av det vegetabilske materialets temperatur .

En egnet anordning kan bestå av en lukket transport-sløyfe under trykk hvori overhetet damp sirkuleres ved hjelp av en sentrifugalvifte. Transportsløyf en er hensiktsmessig utstyrt med gasstett tilførsels- og tømmeinnretning, varmevekslere for regulering av temperaturen og vanninnholdet, samt en syklon for separering av fast materiale. Dampens trykk kan varieres mellom f.eks. 2 og 5 atmosfærer. Når materialet som skal behandles tilføres til systemet under trykk kondenserer damp på hver enkelt partikkel og øker dens temperatur og vanninnhold til et ønsket nivå. Dessuten transporteres materialet av dampen ved trykket og temperaturen som er innstilt til syklonen hvor det tømmes fra anlegget ved hjelp av en gasstett mateanordning av porttype.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

Et konvensjonelt anlegg for ekstraksjon av rapsolje ved pressing og løsemiddelekstraksjon ble anvendt for utførelse av forsøket. Dets oppbygning fremgår av den konvensjonelle teknikk som er beskrevet i innledningen. Anlegget omfattet fem kokere over hverandre, og en skru-presse var forbundet med hver av kokerne.

I forsøket ble ca. 6 tonn svenske rapsfrø i flakform pr. time behandlet i hver av de fem skruepresser. Fire av pressene (referansepresser) ble tilført rapsfrøflak, hvis temperatur var blitt økt til ca. 90°C i de fire til-knyttede kokere. Oppholdstiden i hver koker var ca. 40 min. Flakenes vanninnhold var ca. 6,1% når de ble tilført til pressene.

Den femte koker var utkoplet, og rapsfrøflakene ble istedenfor varmebehandlet i den ovenfor beskrevne, lukkede transportsløyfe under trykk. Etter denne varmebehandling, som ble utført ved ca. 150°C og varte ca. 30 s., ble flakene transportert pneumatisk til innløpet av den femte presse (testpresse). Flakenes vanninnhold var deretter ca. 5,6%.

Oljeprøver ble tatt i utløpene fra referansepressene og testpressens utløp.

Hver oljeprøve ble degummiert i en laboratoriesentrifuge etter tilsetning av 3% vann og etter svelling i 10 min. Analyseverdiene er angitt i tabell 1.

Eksempel 2

Forsøket ble utført på samme måte som i eksempel 1 med unntagelse av at rapsfrøene var blitt importert fra Polen og ble estimert til å ha en kvalitet som var forskjellig fra de som ble anvendt i eksempel 1. Behandlingskapasiteten til hver presse var ca. 6 tonn rapsfrøflak pr. time. Flakenes vanninnhold var 5,2% når de ble tilført til referansepressene og 4,1% når de ble tilført til testpressen. Oljeprøver ble tatt ved referansepressenes utløp og ved testpressens utløp. Hver oljeprøve ble degummiert i en laboratoriesentrifuge etter tilsetning av 3% vann og etter svelling i 10 min. I dette forsøk ble også kalsium og magnesium i råoljen analysert. Verdiene fra analysene er angitt i tabell 2.

Claims (10)

1. Anvendelse av damp i behandlingen av et fettholdig, vegetabilsk materiale for fremstilling av glyseridolje som har et lavt innhold av ikke-hydratiserbare fosfider, hvor det fettholdige, vegetabilske materiale øyeblikkelig utsettes for høy temperatur ved et kontrollert vanninnhold, hvor denne høye temperatur opprettholdes i 10-12 0 s, ved å brin-ges i kontakt med og transporteres av overhetet damp i en lukket transportsløyfe under trykk hvori den overhetede damp sirkuleres, hvoretter glyseridolje ekstraheres.

2. Anvendelse i samsvar med krav 1, hvor det fettholdige, vegetabilske materiale om nødvendig pga. partikkelstørrelse knuses eller dannes til flak før det utsettes for en høy temperatur.

3. Anvendelse i samsvar med krav 1 og 2, hvor det fettholdige, vegetabilske materialets temperatur økes øyeblikkelig til minst 140°C.

4. Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor det fettholdige, vegetabilske materialets vanninnhold varieres i området 4-18 vekt%.

5 . Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor temperaturen økes øyeblikkelig til 145-155°C.

6. Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor temperaturen opprettholdes i 10-30 s.

7. Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor når behandlingen ved høy temperatur påbegynnes er det fettholdige, vegetabilske materialets vanninnhold innstilt på 12-16 vekt% og er i sluttstadiet av behandlingen senket til 4-7 vekt%.

8. Anvendelse i samsvar med et av kravene 1-7, hvor glyseridol jen ved pressing og/eller ekstraksjon er oppnådd fra det fettholdige, vegetabilske materiale som behandles ved en høy temperatur.

9. Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor glyseridoljen degummieres ved behandling med vann uten tilsetning av syrer eller alkali.

10. Anvendelse i samsvar med et av de foregående krav, hvor det fettholdige, vegetabilske materiale består av oljeholdig frø eller frukt.