Če ste kdaj opazovali, kako iz vijačne stiskalnice teče olje - temno, motno, z močnim vonjem po semenu, iz katerega je nastalo -, nikoli ne bi uganili, da gre za isto snov, ki konča kot prozorna steklenica nevtralnega-okusa na polici supermarketa. Ta pretvorba je delo rafiniranja olja, več-stopenjski proces, ki odstrani nečistoče, naravno prisotne v surovem rastlinskem olju, hkrati pa ohrani trigliceride, zaradi katerih je olje dragoceno. Ne gre samo za to, da je olje videti čisto - vsak korak cilja na specifične spojine, ki vplivajo na okus, stabilnost, rok uporabnosti in celo varnost.
Kaj dejansko vsebuje surova nafta
Surovo olje - olje neposredno iz stiskanja ali ekstrakcije s topilom, pred rafiniranjem - je večinoma trigliceridov (nevtralno olje, ki ga želimo), vendar vsebuje tudi koktajl neželenih spojin. Fosfolipidi (gumi) naredijo olje motno in pri segrevanju povzročajo penjenje. Proste maščobne kisline (FFA) dajejo olju oster, žarek okus in zmanjšujejo točko dimljenja. Pigmenti, kot so klorofil in karotenoidi, dajejo olju temno barvo in lahko spodbujajo oksidacijo. Prisotni so lahko tudi sledi kovin, pesticidov in okoljskih onesnaževalcev, odvisno od kakovosti semena in metode ekstrakcije. In hlapne spojine - aldehidi, ketoni in produkti oksidacije - dajejo surovi nafti močan, pogosto neprijeten vonj.
Cilj rafiniranja je odstraniti te nečistoče s čim manjšo izgubo nevtralnega olja. Dobro{1}}vodena rafinerija lahko izgubi 3–8 % teže surove nafte kot stranske proizvode in izgube pri procesu, odvisno od kakovosti nafte in metode rafiniranja. Slabo vodene operacije lahko izgubijo bistveno več, kar neposredno prizadene donosnost.
Prvi korak: Degumiranje
Degumiranje je prvi korak rafiniranja, njegova naloga pa je odstraniti fosfolipide -, gumijaste spojine, zaradi katerih je surovo olje motno in nestabilno. Fosfolipidi so dragoceni sami po sebi (so vir komercialnega lecitina), vendar, ko ostanejo v olju, povzročajo težave: med cvrtjem se penijo, pri visokih temperaturah razpadejo in motijo nadaljnje korake rafiniranja.
Najpogostejša metoda je vodno degumiranje: vroča voda (približno 80–85 stopinj) se zmeša s surovim oljem, kar povzroči hidracijo fosfolipidov - absorbirajo vodo, nabreknejo in postanejo netopni v olju. Hidrirane dlesni tvorijo ločeno težko fazo, ki se odstrani s centrifugiranjem. Ločene gume je mogoče posušiti in prodati kot surovi lecitin, uporabiti v živalski krmi ali nadalje predelati v živilski-lecitin.
Za olja z visoko vsebnostjo ne{0}}hidratabilnih fosfolipidov (ki se ne odzivajo samo na vodo) se uporablja kislinsko degumiranje. Pred vodo se doda majhna količina fosforne kisline ali citronske kisline, s čimer se ne-hidratabilni fosfolipidi pretvorijo v hidratabilne oblike, ki jih je nato mogoče odstraniti z vodo in centrifugiranjem. Encimsko degumiranje, novejša metoda, uporablja encime fosfolipaze za razgradnjo fosfolipidnih struktur, s čimer doseže še nižje ravni preostalega fosforja z manjšo izgubo olja. Sodobni sistemi za neprekinjeno degumiranje lahko odstranijo več kot 95 % fosfolipidov, kar zagotavlja, da olje ostane bistro tudi v hladilniku.
Drugi korak: razkisanje (nevtralizacija)
Z razkisanjem odstranimo proste maščobne kisline, ki so glavni vzrok za žarek okus in krajšo obstojnost. Obstajata dva bistveno različna pristopa: kemično rafiniranje in fizično rafiniranje.
Kemično rafiniranje (imenovano tudi alkalno rafiniranje ali nevtralizacija) je tradicionalna metoda. Razredčeno raztopino natrijevega hidroksida (kavstične sode) zmešamo z degumiranim oljem. NaOH reagira s prostimi maščobnimi kislinami in tvori milo (natrijeve soli maščobnih kislin), ki je netopno v olju in se loči kot težka faza, imenovana milnica. Milo odstranimo s centrifugiranjem, olje pa nato speremo z vročo vodo, da odstranimo ostanke mila, nato pa ga posušimo pod vakuumom. Kemično rafiniranje je učinkovito pri kateri koli ravni FFA in proizvaja zelo čisto olje, vendar ima pomanjkljivosti: milnica nosi s seboj 1–3 % nevtralnega olja (ekonomska izguba), postopek pa ustvarja odpadno vodo, ki zahteva čiščenje.
Fizično rafiniranje (imenovano tudi parno rafiniranje ali destilacijski razkisanje) je sodobnejši pristop in je postalo prevladujoča metoda za večino rastlinskih olj. Namesto kemične reakcije FFA jih fizično rafiniranje odstrani z destilacijo: olje se segreje na 240–260 stopinj pod globokim vakuumom (običajno pod 3 mbar ali 600 Pa), skozenj pa se razprši živa para. Proste maščobne kisline imajo veliko nižja vrelišča kot trigliceridi, zato izhlapijo in jih odnese para, nato kondenzirajo in zberejo kot stranski produkt, imenovan destilat maščobnih kislin (ki se lahko prodaja za uporabo pri izdelavi mila, krmi za živali ali biodizlu). Fizično rafiniranje združuje razkisanje in dezodoriranje v enem samem koraku, ne uporablja nobenih kemikalij, ne ustvarja milnice ali odpadne vode in izgubi manj nevtralnega olja. Glavna omejitev je, da najbolje deluje pri oljih z nizko do zmerno vsebnostjo FFA (pod 3–5 %) in zahteva najprej zelo učinkovito degumiranje, ker bodo ostanki fosfolipidov razgradili in potemnili olje pri uporabljenih visokih temperaturah.
Izbira med kemičnim in fizikalnim rafiniranjem je odvisna od vrste olja, ravni FFA in želenega izdelka. Palmovo olje, olje palmovih jedrc, kokosovo olje in večina olj z visoko-FFA so običajno fizikalno rafinirana. Sojino olje, olje oljne ogrščice in sončnično olje lahko gredo v obe smeri, čeprav je vse bolj zaželena fizična rafinacija. Olje bombaževca in nekatera posebna olja lahko še vedno uporabljajo kemično rafiniranje zaradi specifičnih profilov nečistoč.
Tretji korak: Beljenje
Beljenje odstrani pigmente - predvsem klorofil (zeleno) in karotenoide (rumeno, oranžno, rdeče) - skupaj z ostanki mil, fosfolipidov, produktov oksidacije in sledov onesnaževal. Kljub imenu ne gre za kemični postopek beljenja; to je adsorpcijski postopek z uporabo belilne zemlje (aktivne gline) in včasih aktivnega oglja.
Postopek je preprost: razgumirano in razkisano olje se segreje na 90–110 stopinj pod vakuumom (običajno okoli 50 mbar) in vanj vmešamo 0,5–2 % belilne zemlje. Aktivirana glina ima ogromno površino in na svojo površino adsorbira pigmentne molekule, ostanke mila in druge polarne nečistoče. Po 15–30 minutah stika se mešanica oljne-zemlje filtrira skozi tlačne filtre ali filtrirne stiskalnice, pri čemer se odstrani porabljena belilna zemlja in ostane bistro, svetlo-obarvano olje. Aktivno oglje se lahko doda v količini 0,1–0,5 % za olja z močno pigmentacijo ali za odstranjevanje policikličnih aromatskih ogljikovodikov (PAH) in drugih kontaminantov v sledovih.
Vakuum je pomemben, ker preprečuje oksidacijo olja pri povišanih uporabljenih temperaturah - bi kisik v zraku reagiral z vročim oljem in povzročil-neprijeten okus in produkte oksidacije. Izrabljena belilna zemlja, ki vsebuje 20–40 % vsebovanega olja, je stranski produkt, ki se včasih uporablja v živalski krmi, izdelavi opeke ali na odlagališčih, čeprav je zaradi vsebnosti olja nevarna za požar, če z njo ne ravnamo pravilno.
Četrti korak: Dezodoracija
Dezodoracija je zadnji večji korak rafiniranja in daje rafiniranemu olju nevtralen okus in vonj. Cilj je odstraniti hlapne spojine - proste maščobne kisline (pri fizičnem rafiniranju), aldehide, ketone, alkohole in druge - in arome-aktivne spojine - skupaj z morebitnimi ostanki pesticidov in lahkimi policikličnimi aromatskimi ogljikovodiki.
Dezodoracija je v bistvu postopek parne destilacije, ki se izvaja pri visoki temperaturi in globokem vakuumu. Olje se segreje na 180–220 stopinj za običajno dezodoracijo (po kemičnem rafiniranju) ali 240–260 stopinj za fizično rafiniranje (kjer se razkisanje in dezodoracija zgodita skupaj). Tlak se vzdržuje pri 2–6 mbar (zelo nizek, skoraj-vakuum), skozi olje pa se razprši živa para. Para odstrani hlapne spojine, ki se nato kondenzirajo in zberejo. Čas zadrževanja je običajno 30–90 minut, odvisno od vrste olja in želene stopnje dezodoracije.
Visoka temperatura je potrebna, ker imajo hlapne spojine nizek parni tlak in potrebujejo toploto za uparjanje, vendar je tudi najbolj občutljiv del procesa. Preveč toplote ali predolg čas zadrževanja lahko povzroči toplotno razgradnjo olja -, tvorbo transmaščobnih kislin, spremembo barve in izgubo naravnih antioksidantov, kot so tokoferoli. Sodobni dezodoransi so zasnovani tako, da zmanjšajo izpostavljenost toploti z uporabo strukturiranega pakiranja (ki poveča učinkovitost stika s paro-oljem) in krajšimi časi zadrževanja pri najvišji temperaturi. Po deodorizaciji se olje hitro ohladi pod vakuumom in pogosto se doda majhna količina citronske kisline (50–200 ppm) kot kelatno sredstvo za vezavo kovin v sledovih in izboljšanje oksidativne stabilnosti.
Izbirni korak: razvoskanje (prezimovanje)
Nekatera olja - sončnično olje, koruzno olje, olje riževih otrobov ter nekatera olja grozdnih pečk in bombaževih semen - vsebujejo estre voskov, ki so trdni pri sobni temperaturi. Če ti voski ostanejo v olju, povzročijo motnost, ko je olje ohlajeno (na primer v hladilniku) in se lahko usedejo kot usedlina na dnu steklenice. Pri oljih, ki se prodajajo kot prozorni, namizni-izdelki, je potreben korak razvoskanja.
Razvoskanje (imenovano tudi prezimovanje) je preprost postopek kristalizacije in filtracije. Beljeno ali popolnoma rafinirano olje se počasi ohladi na 5–15 stopinj (odvisno od vrste olja) in se pri tej temperaturi vzdržuje nekaj ur, kar omogoča, da estri voska kristalizirajo v trdne delce. Olje se nato filtrira skozi filtrsko stiskalnico ali membranski filter, pri čemer se odstranijo kristali voska in ostane bistro olje, ki ostane prozorno tudi pri temperaturah hlajenja. Filtrirani vosek je manjši stranski proizvod, ki se včasih uporablja v industriji ali krmi za živali.
Stranski proizvodi in donos
Pri rafiniranju ne gre le za odstranjevanje nečistoč -, temveč ustvarja tudi dragocene stranske proizvode, ki prispevajo k ekonomičnosti procesa. Od degumiranja se lahko ločene gume predelajo v lecitin, široko uporabljen emulgator za živila, ali pa se prodajo za živalsko krmo. S kemičnim rafiniranjem lahko milnico nakisamo, da pridobimo proste maščobne kisline za uporabo v milu, biodizlu ali krmi za živali. Iz fizične rafinacije je destilat maščobne kisline prodajni izdelek, ki se uporablja v podobnih aplikacijah. Od beljenja ima izrabljena zemlja omejeno vrednost, vendar jo je včasih mogoče predelati, da se pridobi vsebovano olje.
Skupni izkoristek rafiniranja - odstotek surove nafte, ki konča kot rafinirano jedilno olje -, se običajno giblje od 92 % do 97 %, odvisno od kakovosti surove nafte (vsebnost FFA, raven fosforja, obremenitev z nečistočami) in metode rafiniranja. Visoko-kakovostno surovo olje z nizko FFA in dobrim degumiranjem lahko pridobi več kot 97 %; surova-nafta slabe kakovosti z visoko FFA in visokimi stopnjami nečistoč lahko doseže le 90 %. Za rafinerijo, ki predeluje na tisoče ton na mesec, že 1-odstotna razlika v izkoristku pomeni pomemben prihodek, zato se optimizacija in nadzor procesa jemljeta zelo resno.
sklep
Rafinacija jedilnega olja spremeni surovo, temno olje z močnim okusom v bister, nevtralen, stabilen izdelek, ki ga potrošniki pričakujejo, z zaporedjem skrbno nadzorovanih fizikalnih in kemičnih procesov. Degumiranje odstrani fosfolipide z uporabo vode, kisline ali encimov. Z razkisanjem se proste maščobne kisline odstranijo bodisi s kemično reakcijo z jedko sodo (kemično rafiniranje, proizvodnja mila) bodisi z visoko{2}}temperaturno vakuumsko parno destilacijo (fizično rafiniranje, proizvodnja destilata maščobnih kislin). Beljenje uporablja aktivno glino in oglje za adsorpcijo pigmentov in ostankov nečistoč. Dezodoracija uporablja visoko{5}}temperaturno paro pod globokim vakuumom, da odstrani hlapne spojine okusa in vonja, pri čemer nastane končno olje nevtralnega-okusa. Izbirno razvoskanje odstrani estre voskov za olja, ki morajo ostati bistra pri nizkih temperaturah.
Trend v industriji je v smeri fizičnega rafiniranja - manj kemikalij, manj odpadkov, višji izkoristek in kombiniran razkisanje-dezodoracija v enem koraku -, vendar kemično rafiniranje še vedno ima svoje mesto za določena olja in surovo-FFA. Kar se ne spremeni, je glavno načelo: odstranite nečistoče, zaradi katerih je olje nestabilno, brez-arome ali nevarno, hkrati pa ohranite nevtralne trigliceride, zaradi katerih je olje dragocena živilska sestavina.
