Ако сте икада гледали како уље излази из завртња - тамно, замућено, са јаким мирисом на семе из -, никада не бисте погодили да је то иста супстанца која завршава као прозирна флаша неутралног-укуса на полици супермаркета. Та трансформација је дело рафинације нафте, вишестепеног процеса који уклања нечистоће које су природно присутне у сировом биљном уљу уз очување триглицерида који уље чине вредним. Не ради се само о томе да уље изгледа чисто - сваки корак циља на одређена једињења која утичу на укус, стабилност, рок трајања, па чак и безбедност.
Шта сирова нафта заправо садржи
Сирова нафта - уље директно из пресовања или екстракције растварачем, пре било какве рафинације - је углавном триглицериди (неутрално уље које желимо), али такође садржи коктел нежељених једињења. Фосфолипиди (гуме) чине уље замућеним и изазивају пену када се загреју. Слободне масне киселине (ФФА) дају уљу оштар, ужегао укус и смањују тачку димљења. Пигменти као што су хлорофил и каротеноиди дају уљу тамну боју и могу подстаћи оксидацију. Такође могу бити присутни метали у траговима, пестициди и загађивачи животне средине, у зависности од квалитета семена и методе екстракције. А испарљива једињења - алдехиди, кетони и производи оксидације - су оно што сировој нафти даје јак, често непријатан мирис.
Циљ рафинације је уклањање ових нечистоћа са што мањим губитком неутралног уља. Добро{1}}рафинерија може да изгуби 3–8% масе сирове нафте као нуспроизводе и губитке у процесу, у зависности од квалитета нафте и методе прераде. Лоше вођене операције могу изгубити знатно више, што директно утиче на профитабилност.
Први корак: Дегумирање
Дегумирање је први корак рафинације, а његов задатак је да уклони фосфолипиде - гумена једињења која чине сирову нафту мутном и нестабилном. Фосфолипиди су сами по себи вредни (извор су комерцијалног лецитина), али остављени у уљу изазивају проблеме: пене се током пржења, разлажу се на високим температурама и ометају низводне кораке рафинације.
Најчешћи метод је дегумирање водом: врућа вода (око 80–85 степени) се помеша са сировим уљем, што доводи до хидратације фосфолипида -, они упијају воду, бубре и постају нерастворљиви у уљу. Хидриране гуме формирају посебну тешку фазу која се уклања центрифугирањем. Одвојене гуме се могу сушити и продавати као сирови лецитин, користити у храни за животиње или даље прерађивати у -лецитин за храну.
За уља са високим нивоом -нехидратисаних фосфолипида (која не реагују само на воду), користи се киселинско дегумирање. Мала количина фосфорне или лимунске киселине се додаје пре воде, претварајући не-фосфолипиде који се не могу хидратисати у хидратантне облике који се затим могу уклонити водом и центрифугирањем. Ензимско дегумирање, новија метода, користи ензиме фосфолипазе да разбије фосфолипидне структуре, постижући још ниже нивое заосталог фосфора уз мањи губитак уља. Савремени системи за континуирано дегумирање могу уклонити преко 95% фосфолипида, осигуравајући да уље остане чисто чак и под хлађењем.
Други корак: Деацидификација (неутрализација)
Декисељавањем се уклањају слободне масне киселине, које су главни узрок ужеглог укуса и смањеног рока трајања. Постоје два фундаментално различита приступа: хемијска рафинација и физичка рафинација.
Хемијска рафинација (која се назива и алкална рафинација или неутрализација) је традиционална метода. Разблажени раствор натријум хидроксида (каустична сода) се помеша са дегумираним уљем. НаОХ реагује са слободним масним киселинама да би се формирао сапун (натријумове соли масних киселина), који је нерастворљив у уљу и одваја се као тешка фаза која се зове соапстоцк. Сапун се уклања центрифугирањем, а уље се затим испере топлом водом да би се уклонио остатак сапуна, а затим осуши под вакуумом. Хемијска рафинација је ефикасна за било који ниво ФФА и производи веома чисто уље, али има недостатке: сапун носи 1–3% неутралног уља заједно са собом (економски губитак), а процес ствара отпадну воду која захтева третман.
Физичка рафинација (која се назива и парна рафинација или дестилација декисеља) је модернији приступ и постала је доминантна метода за већину биљних уља. Уместо хемијске реакције ФФА, физичком рафинацијом се уклањају дестилацијом: уље се загрева на 240–260 степени под дубоким вакуумом (обично испод 3 мбар, или 600 Па), а жива пара се пропушта кроз њега. Слободне масне киселине имају много ниже тачке кључања од триглицерида, тако да испаравају и одводе се паром, затим кондензују и сакупљају као нуспроизвод који се зове дестилат масних киселина (који се може продати за употребу у производњи сапуна, сточној храни или биодизелу). Физичка рафинација комбинује одкисељавање са дезодорацијом у једном кораку, не користи хемикалије, не ствара сапун или отпадну воду и губи мање неутралног уља. Главно ограничење је да најбоље функционише за уља са ниским до умереним садржајем ФФА (испод 3–5%) и прво захтева веома ефикасно дегумирање, јер ће резидуални фосфолипиди разградити и потамнити уље на високим температурама које се користе.
Избор између хемијске и физичке рафинације зависи од врсте уља, нивоа ФФА и жељеног производа. Палмино уље, уље палминог језгра, кокосово уље и већина-ФФА уља се обично физички рафинишу. Сојино уље, уље уљане репице и сунцокретово уље могу да иду на било који начин, иако је физичка рафинација све пожељнија. Памучно уље и нека специјална уља могу и даље користити хемијску рафинацију због специфичних профила нечистоћа.
Трећи корак: Бељење
Бељењем се уклањају пигменти - првенствено хлорофил (зелени) и каротеноиди (жути, наранџасти, црвени) - заједно са заосталим сапунима, фосфолипидима, производима оксидације и контаминантима у траговима. Упркос називу, то није хемијски процес бељења; то је процес адсорпције коришћењем земље за бељење (активна глина) и понекад активног угља.
Процес је једноставан: дегумирано и раскисељено уље се загрева на 90–110 степени под вакуумом (обично око 50 мбар), а у њега се умеша 0,5–2% земље за бељење. Активирана глина има огромну површину и адсорбује молекуле пигмента, остатке сапуна и друге нечистоће на својој поларној површини. Након 15–30 минута контакта, мешавина уља-земља се филтрира кроз лиснате филтере под притиском или филтер пресе, уклањајући истрошену земљу за бељење и остављајући бистро,{10}}уље светле боје. Активни угаљ се може додати у количини од 0,1–0,5% за уља са јаком пигментацијом или за уклањање полицикличних ароматичних угљоводоника (ПАХ) и других контаминаната у траговима.
Вакум је важан јер спречава оксидацију уља на повишеним температурама које се користе - кисеоник у ваздуху би реаговао са врелим уљем и производио-ароме и производе оксидације. Потрошена земља за бељење, која садржи 20–40% увученог уља, је нуспроизвод који се понекад користи у сточној исхрани, производњи цигле или одлаже на депонију, иако садржај уља представља опасност од пожара ако се њиме не рукује правилно.
Четврти корак: Дезодорација
Дезодорација је последњи главни корак рафинације и то је оно што рафинираном уљу даје неутралан укус и мирис. Циљ је да се уклоне испарљива једињења - слободне масне киселине (у физичкој рафинацији), алдехиди, кетони, алкохоли и друга активна једињења- и укуса-- заједно са свим заосталим пестицидима и лаким полицикличним ароматичним угљоводоницима.
Дезодорација је у суштини процес дестилације паром који се изводи на високој температури и дубоком вакууму. Уље се загрева на 180–220 степени за конвенционалну дезодорацију (након хемијске рафинације) или на 240–260 степени за физичку рафинацију (где се раскисељавање и дезодорација дешавају заједно). Притисак се одржава на 2–6 мбар (веома низак, близу-вакума), а жива пара се распршује кроз уље. Пара уклања испарљива једињења, која се затим кондензују и сакупљају. Време задржавања је обично 30-90 минута, у зависности од врсте уља и жељеног нивоа дезодорације.
Висока температура је неопходна јер испарљива једињења имају низак притисак паре и потребна им је топлота да би испарили, али је такође и најделикатнији део процеса. Превише топлоте или предуго време задржавања може да изазове термичку деградацију уља - формирање трансмасних киселина, реверзију боје и губитак природних антиоксиданата попут токоферола. Савремени дезодоранси су дизајнирани да минимизирају излагање топлоти коришћењем структурисаног паковања (које повећава ефикасност контакта са паром-уљем) и краће време задржавања на највишој температури. Након дезодорације, уље се брзо хлади под вакуумом, а мала количина лимунске киселине (50-200 ппм) се често додаје као хелатни агенс за везивање метала у траговима и побољшање оксидативне стабилности.
Опциони корак: Одстрањивање воска (зимовање)
Нека уља - сунцокретово уље, кукурузно уље, уље пиринчаних мекиња и нека уља семена грожђа и памука - садрже естре воска који су чврсти на собној температури. Ако се остави у уљу, ови воскови изазивају замућење када се уље охлади (на пример, у фрижидеру) и могу се таложити као талог на дну боце. За уља која се продају као бистра, стони{4}}производи, потребан је корак депаратирања.
Депаратизација (која се назива и зимовање) је једноставан процес кристализације и филтрације. Избељено или потпуно рафинисано уље се полако хлади на 5-15 степени (у зависности од врсте уља) и држи на тој температури неколико сати, омогућавајући естрима воска да кристалишу у чврсте честице. Уље се затим филтрира кроз филтер пресу или мембрански филтер, уклањајући кристале воска и остављајући бистро уље које остаје провидно чак и на температурама хлађења. Филтрирани восак је мањи нуспроизвод, који се понекад користи у индустријским апликацијама или сточној храни.
Нуспроизводи и принос
Рафинирање није само уклањање нечистоћа -, већ ствара и вредне нуспроизводе који доприносе економичности процеса. Од дегумирања, одвојене гуме се могу прерадити у лецитин, широко коришћени емулгатор за храну, или продати за сточну храну. Од хемијске рафинације, сапун се може закиселити да би се добиле слободне масне киселине за употребу у сапуну, биодизелу или сточној храни. Од физичке рафинације, дестилат масних киселина је производ који се продаје у сличним применама. Од бељења, истрошена земља има ограничену вредност, али се понекад може прерадити да би се повратило увучено уље.
Укупан принос од рафинације - проценат сирове нафте која завршава као рафинисано јестиво уље - се обично креће од 92% до 97%, у зависности од квалитета сирове нафте (садржај ФФА, ниво фосфора, оптерећење нечистоћама) и методе рафинације. Сирова-квалитетна нафта са ниским садржајем ФФА и добрим дегумирањем може дати преко 97%; сирова-нафта лошег квалитета са високим ФФА и високим нивоом нечистоћа може дати само 90%. За рафинерију која прерађује хиљаде тона месечно, чак и разлика од 1% у приносу представља значајан приход, због чега се оптимизација и контрола процеса схватају веома озбиљно.
закључак
Рафинација јестивог уља претвара сирово, тамно уље са јаким укусом у чист, неутралан, стабилан производ који потрошачи очекују, кроз низ пажљиво контролисаних физичких и хемијских процеса. Дегумирањем се уклањају фосфолипиди помоћу воде, киселине или ензима. Декисељавањем се уклањају слободне масне киселине или хемијском реакцијом са каустичном содом (хемијска рафинација, добијање сапуна) или високо{2}}дестилацијом воденом паром у вакууму (физичка рафинација, производња дестилата масних киселина). Бељење користи активну глину и угљен да адсорбује пигменте и заостале нечистоће. Дезодоризација користи пару високе-температуре под дубоким вакуумом да би се уклонила испарљива једињења укуса и мириса, производећи коначно уље неутралног-укуса. Опционо депаравање уклања естре воска за уља која морају да остану бистра на ниским температурама.
Тренд у индустрији је ка физичкој рафинацији - мање хемикалија, мање отпада, већи принос и комбинована декисеља-дезодоризација у једном кораку -, али хемијска рафинација и даље има своје место за одређена уља и високо{3}}ФФА сирове. Оно што се не мења јесте основни принцип: уклоните нечистоће које чине уље нестабилним, без{5}}ароматизованим или несигурним, уз очување неутралних триглицерида који уље чине вредним састојком хране.
