PL249067B1 - Linia technologiczna do produkcji oleju z pestek jabłkowych do celów spożywczych - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie rozwiązuje problem technologicznego pozyskiwania pestek z masy wysuszonych wytłoków jabłkowych pozwalający na dokładne odseparowanie pestek od pozostałych składników wytłoków. W tym celu wprowadzono innowacyjną linię technologiczną pozwalającą na dokładne oddzielenie pestek jabłkowych od wysuszonej masy wytłoków. Linia technologiczna do produkcji oleju z pestek jabłkowych, do celów spożywczych, charakteryzuje się tym, że ma separator (1) bębnowo-sitowy z obrotowymi bijakami (3) wyposażony w zespół dozowania (2) oraz w pojemniki (4) na drobne frakcje odpadowe, a na wyjściu separator (1) bębnowo-sitowy sprzężony jest z zespołem wialni (5) zaopatrzonej w wentylator (6) z wylotem (6') dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym (7) oraz ma węzeł połączeniowy ze zbiornikiem (8) wstępnie oczyszczonych pestek, który stanowi dozownik dla liniowego przesiewacza (9) wibracyjnego posiadającego przenośniki taśmowo-rolkowe (10, 11), posiadającego pojemniki (12) na frakcje odpadów, zaś na wyjściu liniowy przesiewacz (9) wibracyjny jest sprzężony z zespołem wialni (13) zaopatrzonej w wentylator (14) z wylotem (14') dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym (15), sprzężony z podzespołem zbiornika (16) oczyszczonych pestek stanowiący jednocześnie dozownik dla prasy ślimakowej (17), w której prowadzony jest proces tłoczenia oleju na zimno, posiadającej pojemnik (18) na odpady oraz pojemnik (19) na olej surowy połączony z urządzeniem (20) do prowadzenia procesu filtracji i następnie sprzężony z zespołem (21) do prowadzenia procesu rozlewu oleju tłoczonego na zimno typu „extra virgin” w opakowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest linia technologiczna do produkcji oleju z pestek jabłkowych, pozyskiwanych z wysuszonych wytłoków pozostałych po produkcji soku jabłkowego, do celów spożywczych na skalę przemysłową

Zgodnie ze stanem wiedzy i wynikami badań własnych pestki jabłkowe zawierają średnio od 15% do 20% tłuszczu, który charakteryzuje się wysoką zawartością kwasów wielonienasyconych ok. 60%, głównie kwasu linolowego oraz jednonienasyconych, głównie kwasu oleinowego ok. 30%. Skład ten jest korzystny zdrowotnie gdyż kwas linolowy należy do niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, które należy dostarczać z dietą, a kwas oleinowy wykazuje działanie ochronne na układ krążenia i jest głównym kwasem tłuszczowym w oliwie z oliwek. Stosunek wielonienasyconych kwasów tłuszczowych do nasyconych kwasów tłuszczowych (P/S) w oleju z pestek jabłkowych wynosi od 6 do 7, co jest wartością bardzo korzystną zdrowotnie. Tłuszcze spożywcze o wartości wskaźnika P/S 2 i więcej, uznawane są za posiadające właściwości hipocholesterolemiczne czyli obniżające poziom cholesterolu w surowicy krwi. Podwyższenie wskaźnika P/S w diecie jest zalecane w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych. Olej z pestek jabłkowych ze względu na wysoką wartość wskaźnika P/S 6-7 można uznać za pomocny w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych. Skład kwasów tłuszczowych oleju z pestek jabłkowych czyni go podobnym do oleju słonecznikowego, a także oleju z pestek winogron, który znalazł uznanie na rynku krajów UE. Ponadto, naturalne oleje tłoczone na zimno, bez obróbki chemicznej tzw. oleje typu „extra virgin”, cieszą się uznaniem z uwagi na zawartość także innych substancji prozdrowotnych, jak naturalna witamina E, substancje polifenolowe i karotenoidy, które wykazują silne właściwości antyoksydacyjne i są pomocne z przeciwdziałaniu aktywności wolnych rodników w organizmie człowieka.

Dlatego oleje te znalazły uznanie na rynku prozdrowotnej żywności funkcjonalnej.

Obecnie nowe asortymenty olejów jadalnych są z powodzeniem wprowadzane na rynek spożywczy m.in. oleje z awokado, konopi, pestek dyni, orzechów itp. Większość z nich wykazuje właściwości prozdrowotne lub szczególne właściwości sensoryczne. Te nowe oleje na ogół są droższe niż zwykłe oleje jadalne, chociaż część z nich pochodzi z odpadów przemysłu spożywczego, jak np. olej z pestek winogron. Istnieje zapotrzebowanie rynkowe na opracowywania i wdrażania nowych asortymentów prozdrowotnych olejów, jak również na użyteczne zagospodarowanie odpadów przemysłu spożywczego. Dlatego, wg wynalazku, surowcem do produkcji jadalnego oleju z pestek jabłkowych jest odpad poprodukcyjny, jakim są wytłoki pozostałe po wytworzeniu soku jabłkowego.

Polska jest największym producentem jabłek w UE i jednym z największych producentów soku i koncentratu soku jabłkowego na świecie, ilość pozostałych odpadów po produkcji jest bardzo duża. Zbiory jabłek w Polsce w 2021 r. wg danych GUS wyniosły ok. 4 m ln ton i rosną z roku na rok, z czego 2,5 mln wykorzystywana jest do produkcji koncentratu soku jabłkowego, a także soku jabłkowego i cydru. Taka wielkość produkcji powoduje wytworzenie ok. 500 000 t odpadu rocznie w postaci wysuszonych wytłoków jabłkowych. Celowe jest poszukiwane nowych kierunków zagospodarowania i przetwarzania odpadów po produkcji soku jabłkowego na produkty użyteczne. Jednym z możliwych kierunków jest produkcja oleju z pestek do celów spożywczych. Wytłoki z jabłek stanowią ok. 25% masy świeżych jabłek wykorzystywanych do produkcji soku. Obecnie wytłoki te, w praktyce przemysłowej, są suszone, składowane na hałdach i wykorzystywane głównie do celów energetycznych, jako paliwo do kotłów wytwarzających ciepło procesowe.

W mniejszym stopniu służą do produkcji pektyn i błonnika (ze skórek i miąższu). Wytłoki posokowce mogą być wykorzystane do otrzymywania nowego produktu spożywczego, jakim jest jadalny olej z pestek jabłkowych, co jest istotą przedmiotowego wynalazku. Dotychczas olej z pestek jabłkowych otrzymywany jest na niewielką skalę w USA i Indiach z przeznaczeniem do celów kosmetycznych. Problemem technologicznym szerszego wykorzystania pestek jabłkowych do produkcji oleju na skalę przemysłową jest uzyskanie dużych ilości oczyszczonych pestek, co zapewniałoby płynność produkcji. Najtańszym surowcem do tego celu są odpady po produkcji soku jabłkowego w postaci wysuszonych wytłoków. Ilość pestek w wysuszonych wytłokach jabłkowych wynosi od 3% do 4%, jednak z uwagi na znaczne ilości odpadu generowanego w produkcji soku jabłkowego w skali kraju możliwe jest uzyskanie ok. 20 000 ton pestek jabłkowych, co pozwala na wytłoczenie ok. 2 mln litrów oleju.

W opisie wynalazku Nr CN105349247A ujawniono sposób wytwarzania oleju z pestek jabłek, który obejmuje kruszenie nasion jabłek i obieranie ich z łupin, tak aby otrzymać proszek z pestek jabłek; następnie przeprowadza się hydrauliczne tłoczenie proszku z pestek jabłek w celu uzyskania surowego oleju.

Wytłoczony olej poddaje się chemicznej rafinacji poprzez dodatek wodorotlenku sodowego, przesączenie w celu uzyskania fazy olejowej, przemywanie fazy olejowej wodą do odczynu neutralnego, a na koniec odbarwianie i filtrowanie, w celu uzyskania oleju z pestek jabłek. Metoda pozwala na uzyskanie 12% oleju.

Z opisu wynalazku CN106833868A znany jest sposób wytwarzania oleju z pestek jabłkowych poprzez ekstrakcję chemiczną. Przewidziano następujące etapy procesu: wytłoki miesza się z wodą, nasiona jabłek oddziela się za pomocą wirowania, a pozyskane pestki suszy się przez 3-5 dni. Następnie pestki jabłkowe zostają zmielone na mąkę do której dodaje się 5-8-krotność absolutnego alkoholu etylowego i poddaje homogenizacji, w czasie której frakcja tłuszczowa (olej) przechodzi do alkoholu. Homogenat przesącza się, oddzielając cząstki stałe. Etanol odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem w obrotowej wyparce próżniowej uzyskując olej. Tak otrzymany olej poddaje się rafinacji i utrwala się przez dodatek konserwantów.

Z opisu wynalazku CN1701853A znana jest metoda oddzielania pestek jabłek poprzez wirowanie. Metoda polega na wprowadzeniu miąższu jabłkowego do wirówki (separatora odśrodkowego) zaopatrzonej w filtr obwodowy, wyizolowaniu 85-95% pulpy, mokrej mieszaniny z gniazdami nasiennymi i pestkami i niewielką ilością miąższu. Następnie materiał suszy się i rozdziela na frakcje na wibrujących sitach wyodrębniając mieszaninę suchych pestek z niewielką ilością miąższu i gniazd nasiennych. Metoda przewidziana jest w procesie produkcji cydru, gdzie wytłoki po pierwszym wyciśnięciu w prasie taśmowej, po dodaniu pewnej ilości wody, wprowadza się do wirówki. Wirowanie pozwala oddzielić pestki, które są cięższe od pozostałej płynnej zawiesiny.

Celem opracowania wynalazku jest linia technologiczna obejmująca zestaw urządzeń do pozyskiwania pestek z masy wysuszonych wytłoków jabłkowych w efektywnych ilościach oraz wytłaczania oleju z pozyskanych pestek jabłkowych do celów spożywczych w skali przemysłowej. Linia technologiczna pozwala na dokładne wyodrębnienie pestek jabłkowych z wysuszonej masy wytłoków oraz jednoczesną produkcję oleju z pestek jabłkowych tłoczonego na zimno typu „extra virgin” do celów spożywczych w skali przemysłowej.

Istotą linii technologicznej do produkcji oleju z pestek jabłkowych do celów spożywczych, według wynalazku jest to, że ma separator bębnowo-sitowy z obrotowymi bijakami wyposażony w zespół dozowania oraz w pojemniki na drobne frakcje odpadowe, a na wyjściu separator bębnowo-sitowy sprzężony jest z zespołem wialni zaopatrzonej w wentylator z wylotem dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym oraz ma węzeł połączeniowy ze zbiornikiem wstępnie oczyszczonych pestek, który stanowi dozownik dla liniowego przesiewacza wibracyjnego posiadającego przenośniki taśmowo-rolkowe, posiadającego pojemniki na frakcje odpadów. Na wyjściu liniowy przesiewacz wibracyjny jest sprzężony z zespołem wialni zaopatrzonej w wentylator z wylotem dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym sprzężony z podzespołem zbiornika oczyszczonych pestek stanowiący jednocześnie dozownik dla prasy ślimakowej, w której prowadzony jest proces tłoczenia oleju na zimno, posiadającej pojemnik na odpady oraz pojemnik na olej surowy połączony z urządzeniem do prowadzenia procesu filtracji i następnie sprzężony z zespołem do prowadzenia procesu rozlewu oleju tłoczonego na zimno typu „extra virgin” w opakowania.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zestawienie urządzeń w linię technologiczną do wytwarzania oleju z pestek jabłkowych w sposób przemysłowy.

Linia technologiczna pozwala na dokładne wyodrębnienie pestek jabłkowych z wysuszonej masy wytłoków oraz produkcję oleju z pestek jabłkowych tłoczonego na zimno typu „extra virgin” do celów spożywczych w skali przemysłowej.

Otrzymany z pestek jabłkowych poprzez ich tłoczenie na zimno olej przeznaczony do celów spożywczych zawiera korzystny zdrowotnie profil kwasów tłuszczowych w którym dominuje wielonienasycony kwas linolowy (C 18:2) w ilości od 51% do 62%, kwas jednonienasycony oleinowy (C 18:1) w ilości od 28% do 38%, kwasy nasycone występują w niewielkich ilościach od 7% do 9%, kwas erukowy od 0,4% do 1,2%. Zawartość naturalnej witaminy E (alfa-tokoferolu) w ilości od 50 do 60 mg na 100 g oleju. Jednocześnie fizykochemiczne parametry jakościowe oleju wynoszą: wartość liczby kwasowej nie więcej niż 4,0 mg KOH/g, a liczby nadtlenkowej poniżej 15 mmol O2/g. Olej ten zawiera naturalne antyoksydanty, jak naturalna witamina E (alfa-tokoferol) oraz polifenole i karotenoidy. Stosunek wielonienasyconych kwasów tłuszczowych do nasyconych kwasów tłuszczowych (P/S) w oleju z pestek jabłkowych wynosi od 6 do 7, co jest wartością bardzo korzystną zdrowotnie. Tłuszcze spożywcze o wartości wskaźnika P/S 2 i więcej, uznawane są za posiadające właściwości hipocholesterolemiczne czyli obniżające poziom cholesterolu w surowicy krwi.

Podwyższenie wskaźnika P/S w diecie jest zalecane w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych. Olej z pestek jabłkowych ze względu na wysoką wartość wskaźnik P/S 6-7 można uznać za pomocny w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym linię technologiczną do produkcji oleju z pestek jabłkowych do celów spożywczych w układzie schematycznym.

Linia technologiczna do produkcji oleju z pestek jabłkowych do celów spożywczych posiada separator 1 bębnowo-sitowy z bijakami obrotowymi 3 wyposażony w zespół dozowania wysuszonych wytłoków 2 oraz w pojemniki 4 na drobne frakcje odpadowe, jak fragmenty skórek, łusek i szypułek. Na wyjściu separator 1 bębnowo-sitowy sprzężony jest z zespołem wialni 5 zaopatrzonej w wentylator 6, z wylotem 6j dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym 7 oraz ma węzeł połączeniowy ze zbiornikiem 8 wstępnie oczyszczonych pestek. Zbiornik 8 stanowi dozownik dla liniowego przesiewacza 9 wibracyjnego posiadającego przenośniki sitowe na rolkach o różnej średnicy oczek 10 i 11 posiadającego pojemniki 12 na dwie frakcje odpadów - większych i mniejszych od wymiaru pestek, zaś na wyjściu liniowy przesiewacz 9 wibracyjny jest sprzężony z zespołem wialni 13 zaopatrzonej w wentylator 14, z wylotem 14’ dla lekkich frakcji odpadów oraz z filtrem cyklonowym 15, sprzężony z podzespołem zbiornika 16 oczyszczonych pestek. Zbiornik 16 stanowi jednocześnie dozownik do prasy ślimakowej 17 w której prowadzony jest proces tłoczenia oleju na zimno posiadającej pojemnik 18 na odpady (makuch) oraz pojemnik 19 na olej surowy połączony z urządzeniem 20 do prowadzenia procesu filtracji i następnie połączony z zespołem 21 do końcowego procesu rozlewu naturalnego oleju otrzymanego na zimno typu „extra virgin” w opakowania.

Wysuszone wytłoki jabłkowe z wytwórni koncentratu soku jabłkowego stanowią surowiec do produkcji i trafiają do sekcji separacji wstępnej, którą stanowi separator bębnowo-sitowy 1. Bęben z siatki stalowej o wymiarach oczek średnicy ½ wymiaru poprzecznego (szerokości) pestek od 2 do 2,4 mm, zaopatrzony w obrotowe elementy bijakowe 3 na osi poziomej napędzane silnikiem. Obrotowe elementy bijakowe 3 separatora nadają pęd większym fragmentom wytłoków rzucając je o wewnętrzną ścianę bębna co powoduje rozkruszanie zlepów i większych fragmentów, jak gniazda nasienne, czy większe fragmenty skórek obecne w wytłokach oraz częściowe obłuszczenie pestek z łusek. Zastosowanie ustalonych wymiarów oczek zapobiega przedostawaniu się pestek na zewnątrz bębna w czasie rzucania ich na ścianę bębna. Jednocześnie cząstki o wymiarze mniejszym od średnicy oczek wydostają się na zewnątrz bębna i są usuwane. Następnie materiał przechodzi przez sekcję regulowanego wymuszonego przedmuchu powietrzem generowanego przez wentylator 6j które porywa frakcje lekkie, lżejsze od pestek i większych fragmentów, np. pozostałości gniazd nasiennych. Wstępnie oczyszczone pestki przechodzą do etapu końcowej separacji, oddzielającej pozostałe zanieczyszczenia od pestek. Sekcja ta składa się z dwu przenośników wibracyjnych 10 i 11 z pokładem sitowym plecionym z drutu stalowego o kwadratowym kształcie oczek biegnących jeden nad drugim o kącie natarcia ok 30°. Przenośniki sitowe 10 i 11 napędzane są silnikiem wibracyjnym, o regulowanej sile podrzutu i przesuwają się na rolkach położonych na rożnej wysokości co wprawia w wibracje przenośnik i powoduje podrzucanie materiału w czasie przesuwu. Średnica oczek przenośnika sitowego górnego wynosi % długości pestek, od 3,5 mm do 4,5 mm, a dolnego ½ szerokości pestek od 2 do 2,4 mm. Ruch wibracyjny i średnica oczek umożliwia na górnym sicie odseparowanie fragmentów większych od wymiarów pestek, które opadają przez oczka na dolne sito, przez które przechodzą fragmenty mniejsze od wymiaru pestek. W taki sposób oczyszczone pestki przechodzą przez sekcję wialni z wentylatorem 13 gdzie przedmuch powietrza porywa frakcje lekkie oddzielone w czasie sortowania. W ten sposób uzyskuje się dokładnie oczyszczone pestki gotowe do tłoczenia oleju na miejscu lub dystrybucji do tłoczni. Proces tłoczenia prowadzony jest w prasie ślimakowej 17 na zimno. Uzyskany olej surowy poddaje się filtracji w celu usunięcia cząstek stałych i pozostałości wilgoci oraz uzyskania klarowności. W procesie wykorzystuje się jedynie obróbkę metodami fizycznymi w niskiej temperaturze dla zachowania wrażliwych składników bioaktywnych, bez żadnych zabiegów chemicznych. Tak przygotowany naturalny olej tłoczony na zimno typu „extra virgin” rozlewany jest do butelek z ciemnego szkła i przekazywany do magazynu i dystrybucji. Produktem ubocznym tłoczenia oleju jest makuch wykorzystany na cele paszowe lub po przemyciu wodą w celu usunięcia szkodliwej amygdaliny, dalej przetwarzany na preparaty bogatobiałkowe, może być też poddany ekstrakcji rozpuszczalnikiem (benzyną lekką) w celu odzyskania pozostałości oleju. Odseparowane w etapie separacji pestek resztki miąższu i skórek są przekazywane do pozyskiwania preparatów pektynowych i błonnikowych. Znanym ograniczeniem spożywczego przeznaczenia pestek jabłkowych jest obecność w nich amygdaliny. Amigdalina jest toksyczna dla człowieka ze względu na produkty rozkładu, któremu ulega w przewodzie pokarmowym . Jednak, amigdalina jest rozpuszczalna w wodzie i nie przechodzi do frakcji tłuszczowej. W związku z powyższym w oleju z pestek jabłkowych amygdalina nie występuje.

W rozwiązaniu wynalazku zastosowano wymiary oczek bębna i sit w obu sekcjach separacji dostosowane do wymiarów pestek jabłkowych. Wymiary pestek, zależnie od gatunku jabłek, wynoszą: długość od 7 mm do 9 mm, szerokość od 4 mm do 4,8 mm i grubość od 2 mm do 2,5 mm. W sekcji separacji bębnowo-sitowej 1 zastosowano bęben z siatki stalowej o średnicy oczek % wymiaru poprzecznego (szerokości) pestek, od 2 do 2,4 mm. W sekcji liniowego przesiewacza wibracyjnego 10 i 11 z wialnią 13 średnica oczek przenośnika sitowego górnego wynosi % długości pestek, od 3,5 mm do 4,5 mm, a dolnego % szerokości pestek, od 2 do 2,4 mm, a kąt natarcia obu przenośników wynosi ok 30°.

Claims (1)

1. Linia technologiczna do produkcji oleju spożywczego z pestek jabłkowych do celów spożywczych, posiadająca szereg ustawionych w stosunku do siebie szeregowo i/lub równolegle maszyn i urządzeń do produkcji, z którymi współpracują ustawione pomiędzy nimi urządzenia do transportu międzyoperacyjnego, znamienna tym, że ma separator (1) bębnowo-sitowy z obrotowymi bijakami (3) wyposażony w zespół dozowania (2) oraz w pojemniki (4) na drobne frakcje odpadowe, a na wyjściu separator (1) bębnowo-sitowy sprzężony jest z zespołem wialni (5) zaopatrzonej w wentylator (6) z wylotem (61) dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym (7) oraz ma węzeł połączeniowy ze zbiornikiem (8) wstępnie oczyszczonych pestek, który stanowi dozownik dla liniowego przesiewacza (9) wibracyjnego posiadającego przenośniki taśmowo-rolkowe (10) i (11) wyposażonego w pojemniki (12) na frakcje odpadów, zaś na wyjściu liniowy przesiewacz (9) wibracyjny jest sprzężony z zespołem wialni (13) zaopatrzonej w wentylator (14) z wylotem (14’) dla lekkich frakcji odpadów i z filtrem cyklonowym (15) połączony z podzespołem zbiornika (16) oczyszczonych pestek stanowiący jednocześnie dozownik dla prasy ślimakowej (17), w której prowadzony jest proces tłoczenia oleju na zimno, posiadającej pojemnik (18) na odpady oraz pojemnik (19) na olej surowy połączony z urządzeniem (20) do prowadzenia procesu filtracji i następnie sprzężony z zespołem (21) do prowadzenia procesu rozlewu oleju tłoczonego na zimno typu „extra virgin” w opakowania.