Jika anda pernah melihat minyak keluar daripada penekan skru - gelap, keruh, berbau kuat dari biji benih itu - anda tidak akan pernah meneka ia adalah bahan yang sama yang berakhir dengan botol rasa jernih, neutral-pada rak pasar raya. Transformasi itu ialah kerja penapisan minyak, proses berbilang-yang membuang kekotoran yang terdapat secara semula jadi dalam minyak sayuran mentah sambil mengekalkan trigliserida yang menjadikan minyak berharga. Ia bukan sekadar menjadikan minyak kelihatan bersih - setiap langkah menyasarkan sebatian tertentu yang menjejaskan rasa, kestabilan, jangka hayat dan juga keselamatan.
Apa Sebenarnya Kandungan Minyak Mentah
Minyak mentah - minyak terus daripada pengekstrakan atau pengekstrakan pelarut, sebelum mana-mana penapisan - kebanyakannya trigliserida (minyak neutral yang kita inginkan), tetapi ia juga membawa koktel sebatian yang tidak diingini. Fosfolipid (gusi) menjadikan minyak keruh dan menyebabkan berbuih apabila dipanaskan. Asid lemak bebas (FFA) memberikan minyak rasa tajam, tengik dan mengurangkan titik asapnya. Pigmen seperti klorofil dan karotenoid memberikan minyak warna gelap dan boleh menggalakkan pengoksidaan. Logam surih, racun perosak dan bahan cemar alam sekitar juga mungkin ada, bergantung pada kualiti benih dan kaedah pengekstrakan. Dan sebatian meruap - aldehid, keton dan hasil pengoksidaan - ialah yang memberikan minyak mentah baunya yang kuat dan selalunya tidak menyenangkan.
Matlamat penapisan adalah untuk membuang kekotoran ini dengan kehilangan minyak neutral yang mungkin. Penapisan-yang dikendalikan dengan baik mungkin kehilangan 3–8% daripada berat minyak mentah sebagai produk sampingan dan kehilangan proses, bergantung pada kualiti minyak dan kaedah penapisan. Operasi yang dijalankan dengan buruk boleh kehilangan lebih banyak, yang secara langsung menjejaskan keuntungan.
Langkah Satu: Degumming
Degumming ialah langkah penapisan pertama dan tugasnya adalah untuk membuang fosfolipid - sebatian bergetah yang menjadikan minyak mentah keruh dan tidak stabil. Fosfolipid berharga sendiri (ia adalah sumber lesitin komersial), tetapi dibiarkan dalam minyak ia menyebabkan masalah: ia berbuih semasa menggoreng, rosak pada suhu tinggi dan mengganggu langkah penapisan hiliran.
Kaedah yang paling biasa ialah air degumming: air panas (sekitar 80–85 darjah ) dicampur dengan minyak mentah, menyebabkan fosfolipid terhidrat - ia menyerap air, membengkak, dan menjadi tidak larut dalam minyak. Gusi terhidrat membentuk fasa berat berasingan yang dikeluarkan melalui sentrifugasi. Gusi yang diasingkan boleh dikeringkan dan dijual sebagai lesitin mentah, digunakan dalam makanan haiwan atau diproses selanjutnya menjadi lesitin gred{5}}makanan.
Untuk minyak dengan tahap fosfolipid tidak-terhidrat yang tinggi (yang tidak bertindak balas kepada air sahaja), penyahguman asid digunakan. Sebilangan kecil asid fosforik atau asid sitrik ditambah sebelum air, menukarkan fosfolipid tidak-boleh terhidrat kepada bentuk terhidrat yang kemudiannya boleh dialihkan melalui air dan sentrifugasi. Enzymatic degumming, kaedah yang lebih baru, menggunakan enzim fosfolipase untuk memecahkan struktur fosfolipid, mencapai tahap sisa fosforus yang lebih rendah dengan kehilangan minyak yang lebih sedikit. Sistem degumming berterusan moden boleh mengeluarkan lebih 95% fosfolipid, memastikan minyak kekal bersih walaupun di bawah penyejukan.
Langkah Kedua: Penyahasidan (Peneutralan)
Penyahasidan menghilangkan asid lemak bebas, yang merupakan punca utama rasa tengik dan mengurangkan jangka hayat. Terdapat dua pendekatan asas yang berbeza: penapisan kimia dan penapisan fizikal.
Penapisan kimia (juga dipanggil penapisan alkali atau peneutralan) ialah kaedah tradisional. Larutan cair natrium hidroksida (soda kaustik) dicampur dengan minyak degum. NaOH bertindak balas dengan asid lemak bebas untuk membentuk sabun (garam natrium asid lemak), yang tidak larut dalam minyak dan memisahkan sebagai fasa berat yang dipanggil stok sabun. Stok sabun dikeluarkan melalui sentrifugasi, dan minyak kemudiannya dibasuh dengan air panas untuk mengeluarkan sisa sabun, kemudian dikeringkan di bawah vakum. Penapisan kimia berkesan untuk mana-mana tahap FFA dan menghasilkan minyak yang sangat bersih, tetapi ia mempunyai kelemahan: stok sabun membawa 1–3% minyak neutral bersama-sama dengannya (kerugian ekonomi), dan proses menjana air sisa yang memerlukan rawatan.
Penapisan fizikal (juga dipanggil penapisan wap atau penyahasidan penyulingan) adalah pendekatan yang lebih moden dan telah menjadi kaedah dominan untuk kebanyakan minyak sayuran. Daripada bertindak balas secara kimia terhadap FFA, penapisan fizikal menyingkirkannya melalui penyulingan: minyak dipanaskan hingga 240–260 darjah di bawah vakum dalam (biasanya di bawah 3 mbar, atau 600 Pa), dan wap hidup terpancar melaluinya. Asid lemak bebas mempunyai takat didih yang jauh lebih rendah daripada trigliserida, jadi ia menguap dan dibawa oleh wap, kemudian dipekatkan dan dikumpulkan sebagai hasil sampingan yang dipanggil sulingan asid lemak (yang boleh dijual untuk digunakan dalam pembuatan sabun, makanan haiwan, atau biodiesel). Penapisan fizikal menggabungkan penyahasidan dengan penyahbauan dalam satu langkah, tidak menggunakan bahan kimia, tidak menjana stok sabun atau air sisa, dan kehilangan minyak neutral yang kurang. Had utama ialah ia berfungsi paling baik untuk minyak dengan kandungan FFA rendah hingga sederhana (di bawah 3–5%) dan memerlukan degumming yang sangat berkesan terlebih dahulu, kerana sisa fosfolipid akan merendahkan dan menggelapkan minyak pada suhu tinggi yang digunakan.
Pilihan antara penapisan kimia dan fizikal bergantung pada jenis minyak, tahap FFA dan produk yang diingini. Minyak sawit, minyak isirong sawit, minyak kelapa dan kebanyakan minyak-FFA tinggi biasanya ditapis secara fizikal. Minyak kacang soya, minyak biji lobak dan minyak bunga matahari boleh digunakan dalam mana-mana cara, walaupun penapisan fizikal semakin diutamakan. Minyak biji kapas dan beberapa minyak khusus mungkin masih menggunakan penapisan kimia disebabkan oleh profil kekotoran tertentu.
Langkah Tiga: Pemutihan
Pemutihan menghilangkan pigmen - terutamanya klorofil (hijau) dan karotenoid (kuning, oren, merah) - bersama-sama dengan sisa sabun, fosfolipid, produk pengoksidaan dan bahan cemar surih. Walaupun namanya, ia bukan proses pelunturan kimia; ia adalah proses penjerapan menggunakan tanah pelunturan (tanah liat teraktif) dan kadangkala karbon teraktif.
Prosesnya adalah mudah: minyak degum dan dinyahasid dipanaskan hingga 90–110 darjah di bawah vakum (biasanya sekitar 50 mbar), dan 0.5–2% tanah pelunturan dicampurkan. Tanah liat yang diaktifkan mempunyai luas permukaan yang besar dan menyerap molekul pigmen, sisa sabun dan kekotoran polar lain ke permukaannya. Selepas 15–30 minit masa sentuhan, campuran tanah-minyak ditapis melalui penapis daun bertekanan atau penekan penapis, mengeluarkan tanah peluntur yang terpakai dan meninggalkan minyak berwarna jernih-berwarna. Karbon teraktif boleh ditambah pada 0.1–0.5% untuk minyak dengan pigmentasi berat atau untuk menghilangkan hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) dan bahan cemar surih lain.
Vakum adalah penting kerana ia menghalang pengoksidaan minyak pada suhu tinggi yang digunakan - oksigen di udara akan bertindak balas dengan minyak panas dan menghasilkan-perisa dan produk pengoksidaan. Tanah peluntur yang dibelanjakan, yang mengandungi 20–40% minyak terperangkap, adalah hasil sampingan yang kadangkala digunakan dalam makanan haiwan, pembuatan batu bata, atau tapak pelupusan, walaupun kandungan minyak menjadikannya bahaya kebakaran jika tidak dikendalikan dengan betul.
Langkah Empat: Penyahbauan
Penyahbauan ialah langkah penapisan utama terakhir, dan itulah yang memberikan minyak ditapis rasa dan bau neutralnya. Matlamatnya ialah untuk membuang sebatian meruap - asid lemak bebas (dalam penapisan fizikal), aldehid, keton, alkohol dan bau lain- dan perasa-sebatian aktif - bersama-sama dengan sebarang sisa racun perosak dan hidrokarbon aromatik polisiklik ringan.
Penyahbauan pada asasnya adalah proses penyulingan wap yang dijalankan pada suhu tinggi dan vakum dalam. Minyak dipanaskan hingga 180–220 darjah untuk penyahbauan konvensional (mengikuti penapisan kimia) atau 240–260 darjah untuk penapisan fizikal (di mana penyahasidan dan penyahbauan berlaku bersama-sama). Tekanan dikekalkan pada 2–6 mbar (sangat rendah, hampir-vakum), dan wap hidup dipancarkan melalui minyak. Stim mengeluarkan sebatian yang meruap, yang kemudiannya dipeluwap dan dikumpulkan. Masa tinggal biasanya 30–90 minit, bergantung pada jenis minyak dan tahap penyahbauan yang diingini.
Suhu tinggi adalah perlu kerana sebatian yang tidak menentu mempunyai tekanan wap yang rendah dan memerlukan haba untuk menguap, tetapi ia juga merupakan bahagian yang paling halus dalam proses itu. Terlalu banyak haba atau masa tinggal yang terlalu lama boleh menyebabkan degradasi haba minyak - pembentukan asid lemak trans, penukaran warna dan kehilangan antioksidan semula jadi seperti tokoferol. Penyahbau moden direka bentuk untuk meminimumkan pendedahan haba dengan menggunakan pembungkusan berstruktur (yang meningkatkan-kecekapan sentuhan minyak) dan masa tinggal yang lebih singkat pada suhu tertinggi. Selepas penyahbauan, minyak disejukkan dengan cepat di bawah vakum, dan sejumlah kecil asid sitrik (50-200 ppm) sering ditambah sebagai agen pengkelat untuk mengikat logam surih dan meningkatkan kestabilan oksidatif.
Langkah Pilihan: Dewaxing (Musim Sejuk)
Sesetengah minyak - minyak bunga matahari, minyak jagung, minyak dedak padi dan beberapa minyak biji anggur dan biji kapas - mengandungi ester lilin yang pepejal pada suhu bilik. Jika dibiarkan dalam minyak, lilin ini menyebabkan kekeruhan apabila minyak disejukkan (dalam peti sejuk, contohnya) dan boleh mendap sebagai sedimen di bahagian bawah botol. Untuk minyak yang dijual sebagai produk gred-meja jernih, langkah dewaxing diperlukan.
Dewaxing (juga dipanggil winterization) ialah proses penghabluran dan penapisan yang mudah. Minyak yang diluntur atau ditapis sepenuhnya disejukkan perlahan-lahan kepada 5–15 darjah (bergantung pada jenis minyak) dan disimpan pada suhu tersebut selama beberapa jam, membolehkan ester lilin menghablur menjadi zarah pepejal. Minyak kemudiannya ditapis melalui penekan penapis atau penapis membran, mengeluarkan hablur lilin dan meninggalkan minyak jernih yang kekal telus walaupun pada suhu penyejukan. Lilin yang ditapis adalah hasil sampingan kecil, kadangkala digunakan dalam aplikasi industri atau makanan haiwan.
Hasil sampingan dan Hasil
Penapisan bukan sahaja tentang membuang kekotoran - ia juga menjana hasil sampingan berharga yang menyumbang kepada ekonomi proses. Daripada degumming, gusi yang dipisahkan boleh diproses menjadi lesitin, pengemulsi makanan yang digunakan secara meluas, atau dijual untuk makanan haiwan. Daripada penapisan kimia, stok sabun boleh diasinkan untuk mendapatkan semula asid lemak bebas untuk digunakan dalam sabun, biodiesel atau makanan haiwan. Daripada penapisan fizikal, sulingan asid lemak adalah produk yang boleh dijual yang digunakan dalam aplikasi yang serupa. Daripada pelunturan, tanah bekas mempunyai nilai terhad tetapi kadangkala boleh diproses untuk mendapatkan semula minyak yang terperangkap.
Hasil penapisan keseluruhan - peratusan minyak mentah yang berakhir sebagai minyak makan yang ditapis - biasanya berjulat dari 92% hingga 97%, bergantung pada kualiti minyak mentah (kandungan FFA, tahap fosforus, beban kekotoran) dan kaedah penapisan. Minyak mentah-berkualiti tinggi dengan FFA rendah dan degumming yang baik boleh menghasilkan lebih 97%; mentah-berkualiti rendah dengan FFA yang tinggi dan tahap kekotoran yang tinggi mungkin menghasilkan sekurang-kurangnya 90%. Untuk pemprosesan penapisan beribu tan sebulan, walaupun perbezaan 1% dalam hasil diterjemahkan kepada hasil yang ketara, itulah sebabnya pengoptimuman dan kawalan proses diambil dengan sangat serius.
kesimpulan
Penapisan minyak yang boleh dimakan mengubah minyak mentah, gelap, berperisa kuat kepada produk yang jelas, neutral, stabil yang diharapkan pengguna, melalui urutan proses fizikal dan kimia yang dikawal dengan teliti. Degumming menghilangkan fosfolipid menggunakan air, asid atau enzim. Penyahasidan menyingkirkan asid lemak bebas sama ada melalui tindak balas kimia dengan soda kaustik (pemurnian kimia, menghasilkan stok sabun) atau dengan-penyulingan wap vakum suhu tinggi (penapisan fizikal, menghasilkan sulingan asid lemak). Pemutihan menggunakan tanah liat dan karbon teraktif untuk menyerap pigmen dan sisa kekotoran. Penyahbauan menggunakan-wap suhu tinggi di bawah vakum dalam untuk menghilangkan rasa meruap dan sebatian bau, menghasilkan minyak rasa neutral-akhir. Dewaxing pilihan membuang ester lilin untuk minyak yang perlu kekal jernih pada suhu rendah.
Aliran dalam industri ialah ke arah penapisan fizikal - lebih sedikit bahan kimia, kurang bahan buangan, hasil yang lebih tinggi dan penyahasidan gabungan-penyahbauan dalam satu langkah - tetapi penapisan kimia masih mempunyai tempat untuk minyak tertentu dan-mentah mentah FFA yang tinggi. Apa yang tidak berubah ialah prinsip teras: buang kekotoran yang menjadikan minyak tidak stabil, tidak berperisa-atau tidak selamat, sambil mengekalkan trigliserida neutral yang menjadikan minyak sebagai bahan makanan yang berharga.
