Ak ste niekedy videli olej vychádzať zo skrutkového lisu - tmavý, zakalený, silne páchnuci po semene, z ktorého pochádza -, nikdy by ste neuhádli, že je to tá istá látka, ktorá skončí ako číra, neutrálna-degustačná fľaša na polici supermarketu. Táto transformácia je dielom rafinácie oleja, viacstupňového- procesu, ktorý odstraňuje nečistoty prirodzene prítomné v surovom rastlinnom oleji a zároveň zachováva triglyceridy, vďaka ktorým je olej cenný. Nejde len o to, aby olej vyzeral čistý - každý krok sa zameriava na špecifické zlúčeniny, ktoré ovplyvňujú chuť, stabilitu, trvanlivosť a dokonca aj bezpečnosť.
Čo surová ropa vlastne obsahuje
Surový olej - ropa priamo z lisovania alebo extrakcie rozpúšťadlom, pred akoukoľvek rafináciou -, sú väčšinou triglyceridy (neutrálny olej, ktorý chceme), ale obsahuje aj koktail nežiaducich zlúčenín. Fosfolipidy (žuvačky) zakaľujú olej a pri zahrievaní spôsobujú penenie. Voľné mastné kyseliny (FFA) dodávajú oleju ostrú, zatuchnutú chuť a znižujú jeho dymový bod. Pigmenty ako chlorofyl a karotenoidy dodávajú oleju jeho tmavú farbu a môžu podporovať oxidáciu. V závislosti od kvality semien a metódy extrakcie môžu byť prítomné aj stopové kovy, pesticídy a environmentálne kontaminanty. Prchavé zlúčeniny - aldehydy, ketóny a oxidačné produkty - dodávajú surovej rope jej silný, často nepríjemný zápach.
Cieľom rafinácie je odstrániť tieto nečistoty s čo najmenšou stratou neutrálneho oleja. Dobre riadená rafinéria môže stratiť 3 – 8 % hmotnosti surovej ropy ako vedľajšie produkty a straty pri procese v závislosti od kvality ropy a metódy rafinácie. Zle vedené prevádzky môžu stratiť podstatne viac, čo priamo zasiahne ziskovosť.
Prvý krok: Degumovanie
Degumácia je prvým krokom rafinácie a jej úlohou je odstrániť fosfolipidy -, gumovité zlúčeniny, ktoré spôsobujú, že ropa je zakalená a nestabilná. Fosfolipidy sú cenné samy osebe (sú zdrojom komerčného lecitínu), ale ponechané v oleji spôsobujú problémy: penia sa počas vyprážania, rozpadajú sa pri vysokých teplotách a narúšajú následné rafinačné kroky.
Najbežnejšou metódou je degumácia vodou: horúca voda (okolo 80 – 85 stupňov) sa zmieša so surovou ropou, čím sa fosfolipidy hydratujú - absorbujú vodu, napučiavajú a stávajú sa v oleji nerozpustnými. Hydratované gumy tvoria samostatnú ťažkú fázu, ktorá sa odstráni odstredením. Oddelené gumy je možné sušiť a predávať ako surový lecitín, použiť v krmive pre zvieratá alebo ďalej spracovať na potravinársky-lecitín.
Pre oleje s vysokými hladinami -nehydratovateľných fosfolipidov (ktoré nereagujú len na vodu) sa používa kyslé degumovanie. Pred vodou sa pridá malé množstvo kyseliny fosforečnej alebo kyseliny citrónovej, čím sa ne-hydratovateľné fosfolipidy premenia na hydratovateľné formy, ktoré sa potom môžu odstrániť vodou a odstredením. Enzymatické degumovanie, novšia metóda, využíva fosfolipázové enzýmy na rozklad fosfolipidových štruktúr, čím sa dosahuje ešte nižšia hladina zvyškového fosforu s menšou stratou oleja. Moderné kontinuálne degumačné systémy dokážu odstrániť viac ako 95 % fosfolipidov, čím sa zabezpečí, že olej zostane čistý aj pri chladení.
Druhý krok: Odkyslenie (neutralizácia)
Odkyslením sa odstránia voľné mastné kyseliny, ktoré sú hlavnou príčinou zatuchnutej chuti a zníženej trvanlivosti. Existujú dva zásadne odlišné prístupy: chemická rafinácia a fyzikálna rafinácia.
Chemická rafinácia (tiež nazývaná alkalická rafinácia alebo neutralizácia) je tradičná metóda. Zriedený roztok hydroxidu sodného (lúh sodný) sa zmieša s olejom zbaveným gumy. NaOH reaguje s voľnými mastnými kyselinami za vzniku mydla (sodné soli mastných kyselín), ktoré je nerozpustné v oleji a oddeľuje sa ako ťažká fáza nazývaná mydlová hmota. Mydlový roztok sa odstráni odstredením a olej sa potom premyje horúcou vodou, aby sa odstránili zvyšky mydla, a potom sa suší vo vákuu. Chemická rafinácia je účinná pre akúkoľvek úroveň FFA a produkuje veľmi čistý olej, má však nevýhody: mydlový roztok nesie spolu so sebou 1–3 % neutrálneho oleja (ekonomická strata) a proces vytvára odpadovú vodu, ktorá si vyžaduje čistenie.
Fyzikálna rafinácia (tiež nazývaná parná rafinácia alebo destilačné odkysľovanie) je modernejším prístupom a stala sa dominantnou metódou pre väčšinu rastlinných olejov. Namiesto chemickej reakcie FFA sa FFA odstránia fyzikálnou rafináciou destiláciou: olej sa zahreje na 240 – 260 stupňov pod hlbokým vákuom (zvyčajne pod 3 mbar alebo 600 Pa) a cez neho sa preháňa ostrá para. Voľné mastné kyseliny majú oveľa nižšie body varu ako triglyceridy, takže sa vyparujú a sú odnášané parou, potom kondenzujú a zbierajú sa ako vedľajší produkt nazývaný destilát mastných kyselín (ktorý sa môže predávať na výrobu mydla, krmiva pre zvieratá alebo bionafty). Fyzikálna rafinácia kombinuje odkyslenie s deodorizáciou v jedinom kroku, nepoužíva žiadne chemikálie, nevytvára mydlovú hmotu ani odpadovú vodu a stráca menej neutrálneho oleja. Hlavným obmedzením je, že najlepšie funguje pre oleje s nízkym až stredným obsahom FFA (pod 3 – 5 %) a vyžaduje si najskôr veľmi účinné odstraňovanie gumy, pretože zvyškové fosfolipidy sa pri vysokých teplotách degradujú a stmavnú.
Voľba medzi chemickou a fyzikálnou rafináciou závisí od typu oleja, hladiny FFA a požadovaného produktu. Palmový olej, olej z palmových jadier, kokosový olej a väčšina olejov s vysokým-FFA sú zvyčajne fyzikálne rafinované. Sójový olej, repkový olej a slnečnicový olej môžu ísť oboma smermi, hoci sa čoraz viac uprednostňuje fyzická rafinácia. Bavlníkový olej a niektoré špeciálne oleje môžu stále používať chemickú rafináciu kvôli špecifickým profilom nečistôt.
Tretí krok: Bielenie
Bielenie odstraňuje pigmenty - predovšetkým chlorofyl (zelený) a karotenoidy (žltý, oranžový, červený) - spolu so zvyškovými mydlami, fosfolipidmi, produktmi oxidácie a stopovými kontaminantmi. Napriek názvu nejde o proces chemického bielenia; je to adsorpčný proces využívajúci bieliacu zeminu (aktívny íl) a niekedy aktívne uhlie.
Proces je jednoduchý: degumovaný a odkyslený olej sa zahreje na 90 – 110 stupňov vo vákuu (zvyčajne okolo 50 mbar) a primieša sa 0,5 – 2 % bieliacej hlinky. Aktivovaný íl má obrovský povrch a adsorbuje na svoj povrch molekuly pigmentu, zvyškové mydlo a iné polárne nečistoty. Po 15 až 30 minútach času kontaktu sa zmes olejovej zeminy prefiltruje cez tlakové listové filtre alebo kalolisy, čím sa odstráni spotrebovaná bieliaca zemina a zostane číry, svetlo sfarbený olej. Aktívne uhlie sa môže pridať v množstve 0,1 – 0,5 % pre oleje so silnou pigmentáciou alebo na odstránenie polycyklických aromatických uhľovodíkov (PAH) a iných stopových kontaminantov.
Vákuum je dôležité, pretože zabraňuje oxidácii oleja pri zvýšených teplotách, kedy by - kyslík vo vzduchu reagoval s horúcim olejom a produkoval-príchute a oxidačné produkty. Spotrebovaná bieliaca zemina, ktorá obsahuje 20 – 40 % strhávaného oleja, je vedľajším produktom, ktorý sa niekedy používa pri kŕmení zvierat, pri výrobe tehál alebo na skládkach, hoci obsah oleja z neho robí nebezpečenstvo požiaru, ak sa s ním nemanipuluje správne.
Štvrtý krok: Deodorizácia
Dezodorácia je posledným hlavným krokom rafinácie a vďaka nej získava rafinovaný olej neutrálnu chuť a vôňu. Cieľom je odstrániť prchavé zlúčeniny - voľné mastné kyseliny (pri fyzikálnej rafinácii), aldehydy, ketóny, alkoholy a iné pachové- a chuťové -aktívne zlúčeniny - spolu so všetkými zvyškovými pesticídmi a ľahkými polycyklickými aromatickými uhľovodíkmi.
Deodorizácia je v podstate proces parnej destilácie, ktorý sa vykonáva pri vysokej teplote a hlbokom vákuu. Olej sa zahrieva na 180 – 220 stupňov pre konvenčnú dezodorizáciu (po chemickej rafinácii) alebo 240 – 260 stupňov pre fyzikálnu rafináciu (kde odkysľovanie a dezodorácia prebiehajú súčasne). Tlak sa udržiava na hodnote 2–6 mbar (veľmi nízky, blízko vákua) a cez olej sa preháňa ostrá para. Para odstraňuje prchavé zlúčeniny, ktoré sa potom kondenzujú a zachytávajú. Doba zotrvania je zvyčajne 30–90 minút v závislosti od typu oleja a požadovanej úrovne dezodorácie.
Vysoká teplota je potrebná, pretože prchavé zlúčeniny majú nízky tlak pár a potrebujú teplo, aby sa odparili, ale je to tiež najcitlivejšia časť procesu. Príliš veľa tepla alebo príliš dlhý čas zotrvania môže spôsobiť tepelnú degradáciu oleja - tvorbu transmastných kyselín, zmenu farby a stratu prirodzených antioxidantov, ako sú tokoferoly. Moderné dezodoranty sú navrhnuté tak, aby minimalizovali vystavenie teplu pomocou štruktúrovaného balenia (ktoré zvyšuje účinnosť kontaktu s parou-olejom) a kratších časov zotrvania pri najvyššej teplote. Po deodorizácii sa olej rýchlo ochladí vo vákuu a často sa pridáva malé množstvo kyseliny citrónovej (50–200 ppm) ako chelatačné činidlo na viazanie stopových prvkov a zlepšenie oxidačnej stability.
Voliteľný krok: Odvoskovanie (zazimovanie)
Niektoré oleje - slnečnicový olej, kukuričný olej, olej z ryžových otrúb a niektoré oleje z hroznových a bavlníkových semien - obsahujú voskové estery, ktoré sú pri izbovej teplote tuhé. Ak tieto vosky zostanú v oleji, spôsobia pri chladení oleja (napríklad v chladničke) zákal a môžu sa usadzovať ako usadenina na dne fľaše. Pre oleje predávané ako číre produkty stolovej-triedy je potrebný krok odparafínovania.
Odvoskovanie (tiež nazývané zazimovanie) je jednoduchý proces kryštalizácie a filtrácie. Bielený alebo úplne rafinovaný olej sa pomaly ochladí na 5 – 15 stupňov (v závislosti od typu oleja) a udržiava sa pri tejto teplote niekoľko hodín, čo umožňuje voskovým esterom kryštalizovať na pevné častice. Olej sa potom prefiltruje cez kalolis alebo membránový filter, čím sa odstránia kryštály vosku a zostane číry olej, ktorý zostane priehľadný aj pri chladiacich teplotách. Filtrovaný vosk je vedľajším produktom, ktorý sa niekedy používa v priemyselných aplikáciách alebo ako krmivo pre zvieratá.
Vedľajšie produkty a výťažok
Rafinácia nie je len o odstraňovaní nečistôt -, ale vytvára aj cenné vedľajšie produkty, ktoré prispievajú k hospodárnosti procesu. Oddelené gumy z degumovania sa môžu spracovať na lecitín, široko používaný potravinový emulgátor, alebo sa môžu predávať ako krmivo pre zvieratá. Z chemickej rafinácie možno mydlovú hmotu okysliť, aby sa získali voľné mastné kyseliny na použitie v mydle, bionafte alebo krmive pre zvieratá. Z fyzikálnej rafinácie je destilát mastnej kyseliny predajným produktom používaným v podobných aplikáciách. Vybitá zemina z bielenia má obmedzenú hodnotu, ale niekedy sa dá spracovať na získanie unášaného oleja.
Celkový výťažok rafinácie - percento surovej ropy, ktorá skončí ako rafinovaný jedlý olej -, sa zvyčajne pohybuje od 92 % do 97 % v závislosti od kvality ropy (obsah FFA, úroveň fosforu, obsah nečistôt) a metódy rafinácie. Vysoká-kvalitná ropa s nízkym obsahom FFA a dobrým degumovaním môže vyťažiť viac ako 97 %; Nízka{7}}kvalitná ropa s vysokým obsahom FFA a vysokým obsahom nečistôt môže vyťažiť len 90 %. Pre rafinériu, ktorá spracováva tisíce ton za mesiac, sa aj 1% rozdiel vo výnose premieta do významných príjmov, a preto sa optimalizácia a kontrola procesov berú veľmi vážne.
záver
Rafinácia jedlého oleja premieňa surový, tmavý, silne ochutený olej na číry, neutrálny a stabilný produkt, ktorý spotrebitelia očakávajú, prostredníctvom sledu starostlivo kontrolovaných fyzikálnych a chemických procesov. Degumovanie odstraňuje fosfolipidy pomocou vody, kyseliny alebo enzýmov. Odkyslením sa odstraňujú voľné mastné kyseliny buď chemickou reakciou s lúhom sodným (chemická rafinácia, výroba mydlovej hmoty) alebo vysokoteplotnou vákuovou parnou destiláciou (fyzikálna rafinácia, výroba destilátu mastných kyselín). Bielenie využíva aktívny íl a uhlie na adsorbovanie pigmentov a zvyškových nečistôt. Dezodorácia využíva paru s vysokou{5}}teplotou pod hlbokým vákuom na odstránenie prchavých aromatických a pachových zlúčenín, čím sa získa konečný neutrálny -olej. Voliteľné odparafínovanie odstraňuje voskové estery pre oleje, ktoré musia zostať číre pri nízkych teplotách.
Trendom v tomto odvetví je fyzikálna rafinácia - menej chemikálií, menej odpadu, vyšší výťažok a kombinovaná deacidifikačná-deodorizácia v jednom kroku -, ale chemická rafinácia má stále svoje miesto pre určité oleje a surovú-ropu s vysokým obsahom voľných mastných kyselín. To, čo sa nemení, je základná zásada: odstráňte nečistoty, ktoré spôsobujú, že olej je nestabilný, nepríchuť{5}}alebo nebezpečný, pričom zachovávajte neutrálne triglyceridy, vďaka ktorým je olej cennou zložkou potravín.
