Dacă ați văzut vreodată uleiul ieșind dintr-o presă cu șurub - întunecat, tulbure, mirosind puternic a sămânță din care a provenit -, nu ați ghici niciodată că este aceeași substanță care ajunge ca sticla transparentă, cu gust-neutru pe raftul unui supermarket. Această transformare este opera rafinării petrolului, un proces în mai multe-etape care elimină impuritățile prezente în mod natural în uleiul vegetal brut, păstrând în același timp trigliceridele care fac uleiul valoros. Nu este vorba doar de a face uleiul să arate curat - fiecare pas vizează compuși specifici care afectează aroma, stabilitatea, durata de valabilitate și chiar siguranța.
Ce conține de fapt țițeiul
Uleiul brut - uleiul direct din presare sau extracția cu solvent, înainte de orice rafinare - este în principal trigliceride (ulei neutru pe care îl dorim), dar conține și un cocktail de compuși nedoriți. Fosfolipidele (gingiile) fac uleiul tulbure și provoacă spuma atunci când sunt încălzite. Acizii grași liberi (FFA) dau uleiului un gust ascuțit, rânced și îi reduc punctul de fum. Pigmenti precum clorofila și carotenoizii dau uleiului culoarea sa închisă și pot favoriza oxidarea. Urme de metale, pesticide și contaminanți de mediu pot fi, de asemenea, prezenți, în funcție de calitatea semințelor și de metoda de extracție. Iar compușii volatili - aldehide, cetone și produșii de oxidare - sunt cei care conferă țițeiului mirosul său puternic, adesea neplăcut.
Scopul rafinării este de a elimina aceste impurități cu o pierdere cât mai mică de ulei neutru. O rafinărie bine condusă-ar putea pierde 3–8% din greutatea țițeiului ca produse secundare și pierderi de proces, în funcție de calitatea petrolului și metoda de rafinare. Operațiunile prost desfășurate pot pierde semnificativ mai mult, ceea ce afectează direct profitabilitatea.
Pasul unu: Degumare
Degumarea este primul pas de rafinare, iar sarcina sa este de a elimina fosfolipidele - compușii gumosi care fac petrolul brut tulbure și instabil. Fosfolipidele sunt valoroase în sine (sunt sursa de lecitină comercială), dar lăsate în ulei provoacă probleme: fac spumă în timpul prăjirii, se descompun la temperaturi ridicate și interferează cu etapele de rafinare din aval.
Cea mai comună metodă este degumarea cu apă: apa fierbinte (aproximativ 80–85 de grade) este amestecată cu țițeiul, determinând hidratarea fosfolipidelor -, acestea absorbi apa, se umflă și devin insolubile în ulei. Gingiile hidratate formează o fază grea separată care este îndepărtată prin centrifugare. Gumele separate pot fi uscate și vândute ca lecitină brută, utilizate în hrana animalelor sau procesate în continuare în lecitină alimentară-.
Pentru uleiurile cu niveluri ridicate de fosfolipide ne-hidratabile (care nu răspund numai la apă), se utilizează degumarea acidă. O cantitate mică de acid fosforic sau acid citric este adăugată înaintea apei, transformând fosfolipidele ne-hidratabile în forme hidratabile care pot fi apoi îndepărtate prin apă și centrifugare. Degumarea enzimatică, o metodă mai nouă, folosește enzime fosfolipaze pentru a descompune structurile fosfolipidelor, obținând niveluri și mai scăzute de fosfor rezidual cu mai puțină pierdere de ulei. Sistemele moderne de degumare continuă pot elimina peste 95% din fosfolipide, asigurând că uleiul rămâne limpede chiar și în condiții de refrigerare.
Pasul doi: Deacidificare (neutralizare)
Dezacidificarea elimină acizii grași liberi, care sunt cauza principală a gustului rânced și a duratei de valabilitate reduse. Există două abordări fundamental diferite: rafinarea chimică și rafinarea fizică.
Rafinarea chimică (numită și rafinare alcalină sau neutralizare) este metoda tradițională. O soluție diluată de hidroxid de sodiu (sodă caustică) este amestecată cu uleiul degumat. NaOH reacționează cu acizii grași liberi pentru a forma săpun (săruri de sodiu ale acizilor grași), care este insolubil în ulei și se separă ca o fază grea numită soapstock. Materialul de săpun este îndepărtat prin centrifugare, iar uleiul este apoi spălat cu apă fierbinte pentru a îndepărta săpunul rezidual, apoi uscat sub vid. Rafinarea chimică este eficientă pentru orice nivel de FFA și produce un ulei foarte curat, dar are dezavantaje: materialul de săpun transportă împreună 1–3% ulei neutru (o pierdere economică), iar procesul generează apă uzată care necesită tratare.
Rafinarea fizică (numită și rafinarea cu abur sau dezacidificarea prin distilare) este abordarea mai modernă și a devenit metoda dominantă pentru majoritatea uleiurilor vegetale. În loc să reacționeze chimic cu FFA, rafinarea fizică le îndepărtează prin distilare: uleiul este încălzit la 240-260 de grade sub vid profund (de obicei, sub 3 mbar, sau 600 Pa), și prin el este spart abur viu. Acizii grași liberi au puncte de fierbere mult mai scăzute decât trigliceridele, așa că se vaporizează și sunt transportați de abur, apoi sunt condensați și colectați ca un produs secundar numit distilat de acizi grași (care poate fi vândut pentru a fi utilizat în fabricarea săpunului, hrana animalelor sau biodiesel). Rafinarea fizică combină deacidificarea cu dezodorizarea într-o singură etapă, nu utilizează substanțe chimice, nu generează stocuri de săpun sau apă uzată și pierde mai puțin ulei neutru. Principala limitare este că funcționează cel mai bine pentru uleiurile cu conținut scăzut până la moderat de FFA (sub 3–5%) și necesită mai întâi o degumare foarte eficientă, deoarece fosfolipidele reziduale vor degrada și întuneca uleiul la temperaturile ridicate utilizate.
Alegerea între rafinarea chimică și fizică depinde de tipul de ulei, nivelul de FFA și produsul dorit. Uleiul de palmier, uleiul de miez de palmier, uleiul de cocos și majoritatea uleiurilor cu conținut ridicat de-FFA sunt de obicei rafinate fizic. Uleiul de soia, uleiul de rapiță și uleiul de floarea soarelui pot merge în orice direcție, deși rafinarea fizică este din ce în ce mai preferată. Uleiul din semințe de bumbac și unele uleiuri de specialitate pot utiliza în continuare rafinarea chimică din cauza profilurilor specifice de impurități.
Pasul trei: albire
Albirea elimină pigmenții - în primul rând clorofila (verde) și carotenoizii (galben, portocaliu, roșu) - împreună cu săpunurile reziduale, fosfolipidele, produsele de oxidare și urmele de contaminanți. În ciuda numelui, nu este un proces de albire chimică; este un proces de adsorbție care folosește pământ de albire (argilă activată) și uneori cărbune activ.
Procesul este simplu: uleiul degumat și deacidificat este încălzit la 90-110 grade sub vid (de obicei aproximativ 50 mbar) și se amestecă 0,5-2% din pământ de albire. Argila activată are o suprafață uriașă și adsorbe moleculele de pigment, săpunul rezidual și alte impurități de pe suprafața sa polară. După 15-30 de minute de timp de contact, amestecul de ulei-pământ este filtrat prin filtre cu frunze sub presiune sau prin filtre presă, îndepărtând pământul de albire uzat și lăsând un ulei limpede, de culoare-deschisă. Cărbunele activat poate fi adăugat la 0,1–0,5% pentru uleiurile cu pigmentare puternică sau pentru îndepărtarea hidrocarburilor aromatice policiclice (HAP) și a altor urme de contaminanți.
Vidul este important, deoarece previne oxidarea uleiului la temperaturile ridicate utilizate - oxigenul din aer ar reacționa cu uleiul fierbinte și ar produce arome-și produse de oxidare. Pământul de albire uzat, care conține 20-40% ulei antrenat, este un produs secundar care este uneori folosit în hrana animalelor, fabricarea cărămizilor sau depozitarea deșeurilor, deși conținutul de ulei îl face un pericol de incendiu dacă nu este manipulat corespunzător.
Pasul patru: deodorizarea
Dezodorizarea este ultima etapă majoră de rafinare și este cea care conferă uleiului rafinat gustul și mirosul neutru. Scopul este de a elimina compușii volatili - acizi grași liberi (în rafinarea fizică), aldehide, cetone, alcooli și alți miros- și aromă-compuși activi - împreună cu orice pesticide reziduale și hidrocarburi aromatice policiclice ușoare.
Dezodorizarea este în esență un proces de distilare cu abur efectuat la temperatură ridicată și vid profund. Uleiul este încălzit la 180–220 de grade pentru dezodorizarea convențională (după rafinarea chimică) sau 240–260 de grade pentru rafinarea fizică (unde deacidificarea și dezodorizarea au loc împreună). Presiunea este menținută la 2–6 mbar (foarte scăzută, aproape de-vid), iar prin ulei este aruncat abur viu. Aburul elimină compușii volatili, care sunt apoi condensați și colectați. Timpul de rezidență este de obicei de 30-90 de minute, în funcție de tipul de ulei și de nivelul de deodorizare dorit.
Temperatura ridicată este necesară deoarece compușii volatili au o presiune scăzută a vaporilor și au nevoie de căldură pentru a se vaporiza, dar este și cea mai delicată parte a procesului. Prea multă căldură sau un timp de rezidență prea lung poate cauza degradarea termică a uleiului - formarea de acizi grași trans, inversarea culorii și pierderea antioxidanților naturali, cum ar fi tocoferolii. Dezodorizantele moderne sunt concepute pentru a minimiza expunerea la căldură prin utilizarea ambalajului structurat (care mărește eficiența contactului cu aburul-ulei) și timpi de ședere mai scurti la cea mai înaltă temperatură. După dezodorizare, uleiul este răcit rapid sub vid și o cantitate mică de acid citric (50-200 ppm) este adesea adăugată ca agent de chelare pentru a lega urmele de metale și pentru a îmbunătăți stabilitatea oxidativă.
Pas opțional: deparafinare (iarnă)
Unele uleiuri - ulei de floarea soarelui, ulei de porumb, ulei de tărâțe de orez și unele uleiuri de sâmburi de struguri și de bumbac - conțin esteri de ceară care sunt solizi la temperatura camerei. Dacă sunt lăsate în ulei, aceste ceară provoacă tulburări atunci când uleiul este răcit (în frigider, de exemplu) și se pot depune sub formă de sediment pe fundul sticlei. Pentru uleiurile vândute ca produse transparente, de calitate-de masă, este necesară o etapă de deparafinare.
Deparafinarea (numită și iernare) este un proces simplu de cristalizare și filtrare. Uleiul albit sau complet rafinat este răcit lent la 5-15 grade (în funcție de tipul de ulei) și menținut la această temperatură timp de câteva ore, permițând esterilor de ceară să se cristalizeze în particule solide. Uleiul este apoi filtrat printr-un filtru presă sau un filtru cu membrană, îndepărtând cristalele de ceară și lăsând un ulei limpede care rămâne transparent chiar și la temperaturi de refrigerare. Ceara filtrată este un produs secundar minor, folosit uneori în aplicații industriale sau în hrana animalelor.
Produse secundare și randament
Rafinarea nu înseamnă doar eliminarea impurităților -, ci generează și produse secundare valoroase care contribuie la economia procesului. Din degumare, gumele separate pot fi procesate în lecitină, un emulgator alimentar utilizat pe scară largă sau vândute pentru hrana animalelor. Din rafinarea chimică, materialul de săpun poate fi acidulat pentru a recupera acizii grași liberi pentru a fi utilizați în săpun, biodiesel sau hrana animalelor. Din rafinarea fizică, distilatul de acizi grași este un produs care poate fi vândut utilizat în aplicații similare. Din albire, pământul uzat are o valoare limitată, dar uneori poate fi prelucrat pentru a recupera uleiul antrenat.
Randamentul total de rafinare - procentul de țiței care ajunge ca ulei comestibil rafinat - variază de obicei între 92% și 97%, în funcție de calitatea țițeiului (conținut de FFA, nivel de fosfor, încărcare de impurități) și de metoda de rafinare. Țițeiul de-înaltă calitate cu FFA scăzut și degumare bună poate avea un randament de peste 97%; Țițeiul de calitate slabă-cu FFA ridicat și niveluri ridicate de impurități poate avea un randament de până la 90%. Pentru o rafinărie care prelucrează mii de tone pe lună, chiar și o diferență de 1% de randament se traduce prin venituri semnificative, motiv pentru care optimizarea și controlul proceselor sunt luate foarte în serios.
concluzie
Rafinarea uleiului comestibil transformă uleiul brut, întunecat, cu aromă puternică în produsul limpede, neutru și stabil pe care consumatorii le așteaptă, printr-o succesiune de procese fizice și chimice atent controlate. Degumarea elimină fosfolipidele folosind apă, acid sau enzime. Deacidificarea îndepărtează acizii grași liberi fie prin reacție chimică cu soda caustică (rafinare chimică, producerea de săpun), fie prin distilare cu abur în vid la temperatură înaltă-(rafinare fizică, producând distilat de acizi grași). Albirea folosește argilă activată și cărbune pentru a adsorbi pigmenții și impuritățile reziduale. Dezodorizarea folosește abur la temperatură înaltă-sub vid profund pentru a elimina aromele și compușii de miros volatili, producând uleiul final cu gust neutru-. Deparafinarea opțională îndepărtează esterii de ceară pentru uleiurile care trebuie să rămână limpezi la temperaturi scăzute.
Tendința din industrie este către rafinarea fizică - mai puține substanțe chimice, mai puține deșeuri, randament mai mare și dezacidificare combinată-deodorizare într-o singură etapă -, dar rafinarea chimică își are încă locul pentru anumite uleiuri și țiței cu conținut ridicat de-FFA. Ceea ce nu se schimbă este principiul de bază: îndepărtați impuritățile care fac uleiul instabil, cu-aromatizare sau nesigur, păstrând în același timp trigliceridele neutre care fac din ulei un ingredient alimentar valoros.
