Способ производства масла и жмыха из кукурузных зародышей
METHOD FOR PRODUCTION OF OIL AND CAKE FROM CORN BUDS

Изобретение относится к масложировой промышленности, а именно к способам получения растительного масла из зерновых зародышей и может быть использовано для производства масла и жмыха из кукурузных зародышей мокрого помола.
Известен способ производства кукурузного масла (патент RU №2603581 опубл. 27.11.2016 г. Бюл.№33), который предусматривает извлечение масла из кукурузных зародышей отжимом на прессах под давлением. Далее осуществляют первичную очистку масла, после чего полученное масло настаивают порошками тимьяна и розмарина, добавляя их в количестве 3-5 г и 2 г соответственно на 50 мл масла. Для лучшей экстракции масло подогревают до температуры 50°С. После настаивания масло фильтруют.
Недостатком данного способа является низкий выход кукурузного масла, обусловленный двумя причинами:
1. Высоким содержанием крахмалистых примесей (частиц эндосперма) в отделенных от зерновок кукурузы кукурузных зародышах. Известно, что при низкой масличности кукурузного зародыша и высоком содержании крахмала вообще невозможно получить масло прессовым способом - см. Технология отрасли (Приемка, обработка и хранение сырья): учебник / С.К. Мустафаев [и др.]. СПб.: ГИОРД, 2012. - С. 71).
2. Необходимостью кондиционирования кукурузного зародыша при мокром помоле до оптимальной влажности, величина которой зависит от его масличности. Связано это с тем, что с повышением влажности масличного сырья сверх оптимальных значений увеличивается его пластичность и снижается упругость, со снижением влажности ниже оптимальных значений происходит противоположный процесс. Тогда как «для наиболее полного отжима масла необходимо определенное сочетание упругих и пластических свойств» маслосодержащего материала - см. Технология отрасли (Производство растительных масел): учебник / Л.А. Мхитарьянц [и др.]. СПб.: ГИОРД, 2009. - С. 103).
Кроме того, еще одним недостатком данного способа является то, что при влажности кукурузного зародыша выше оптимальных значений снижается качество масла из-за протекания гидролитических и окислительных процессов.
Прототипом изобретения является способ получения прессового масла и жмыха из зародышей пшеницы (патенте RU №2317099 опубл. 20.02.2008 г. Бюл. №5), который заключается в том, что очищенное сырье высушивают в псевдоожиженном слое при 70°С в течение 4-10 минут до остаточной влажности 5-9%, затем подвергают двухступенчатому холодному прессованию при температуре не выше 70°С и давлении 120 атмосфер на первой ступени прессования и 190 атмосфер на второй ступени.
Недостатком данного способа является его ограниченная область применения, т.е невозможность применения для получения масла и жмыха из кукурузных зародышей. Так, при использовании в качестве сырья зародышей кукурузы происходит снижение качества кукурузного масла по кислотному и перекисному числу, а кукурузного жмыха - по содержанию протеина. Снижение качества кукурузного масла происходит вследствие гидролитических и окислительных процессов при прессовании из-за недостаточного высушивания кукурузного зародыша мокрого помола. Объясняется это тем, что критическая влажность кукурузного зародыша мокрого помола, при достижении которой в нем появляется свободная влага и существенно интенсифицируются гидролитические и окислительные процессы, лежит в пределах 5%, в зависимости от масличности кукурузного зародыша. Поэтому высушивание кукурузного зародыша мокрого помола необходимо проводить до значений ниже 5%, (у зародышей пшеницы критическая влажность составляет 12-14%, поэтому его высушивание до 5-9% в способе-прототипе достаточно).
Причиной снижения качества масла по кислотному и перекисному числам, а жмыха - по содержанию протеина происходит также в результате применения в способе-прототипе второго прессования, влекущего за собой увеличение времени воздействия высоких температур и давления на маслосодержащее сырье.
Кроме того, недостатком способа-прототипа является то, что из-за высокой влажности кукурузного зародыша снижается выход масла, так как при повышении влажности увеличивается пластичность кукурузного зародыша и нарушается оптимальное сочетание его упругих и пластических свойств, необходимое для эффективного прессования. Снижается выход масла и в результате отсутствия операции по отделению крахмалистых примесей.
Задачей изобретения является усовершенствование способа получения масла и жмыха из кукурузных зародышей, позволяющее повысить качество целевых продуктов.
Техническим результатом изобретения является повышение выхода масла из кукурузных зародышей мокрого помола, а также улучшение потребительских характеристик кукурузного масла и жмыха.
Технический результат достигается тем, что способ производства масла и жмыха из кукурузных зародышей включает сушку кукурузного зародыша, его прессование, при этом сушку проводят до остаточной влажности от 3,5% до 4,9%, а перед прессованием высушенный кукурузный зародыш подвергают фракционированию по составу на фракцию целого кукурузного зародыша, фракцию дробленного кукурузного зародыша и фракцию органических примесей, которую выводят из производства, полученную фракцию целого кукурузного зародыша подвергают одностадийному холодному прессованию, фракцию дробленного кукурузного зародыша подвергают пресс-экструдированию при температуре 80-90°С и давлении 3,0-4,0 МПа, полученные из цельного кукурузного зародыша масло и жмых объединяют соответственно с полученными из фракции дробленного кукурузного зародыша маслом и жмыхом.
Фракционирование по составу осуществляют воздушно-ситовым сепарированием на пневмосепараторе.
Холодное прессование осуществляют при температуре от 50 до 70°С и давлении 2,0 МПа.
Исследования показали, что сушка кукурузных зародышей до остаточной влажности от 3,5% до 4,9%, обеспечивает наибольший выход масла при прессовании кукурузного зародыша мокрого помола. При повышении массовой доли влаги в кукурузном зародыше выше указанного диапазона, жмых теряет свою жесткую структуру, не формируется в жмыховую ракушку, а принимает вид пластилин подобной массы. Поэтому не обеспечивается необходимое давление на материал, что проявляется в повышении масличности жмыха, соответственно, снижении выхода масла. При массовой доле влаги в зародыше ниже 3,5%, жмых, наоборот, становится слишком жестким, крошится, не формирует ракушку, приобретает вид муки, вследствие чего также снижается давление на материал, растет масличность жмыха и снижается выход масла. Таким образом, массовая доля влаги в кукурузном зародыше в диапазоне от 3,5% до 4,9%, является оптимальной и способствует увеличению выхода масла.
Фракционирование по составу высушенного кукурузного зародыша перед прессованием например, воздушно-ситовым сепарированием с применением пневмосепаратора (патент РФ №2584030), который обеспечивает максимально эффективное разделение на фракцию целого кукурузного зародыша, фракцию дробленного кукурузного зародыша и фракцию органических примесей, которую вводят из производства. Фракция целого кукурузного зародыша обладает оптимальными свойствами для эффективного отжима масла холодным прессованием. Фракция дробленого кукурузного зародыша, в которой остается часть органических примесей и оболочки, обладающих свойством адсорбировать масло, что снижает его выход. Поэтому фракцию дробленого зародыша для повышения выхода масла подвергают пресс-экструдированию, при котором прессуемый материал в одном аппарате (пресс-экструдере) дополнительно измельчается, подвергается кратковременному сжатию с давлением 3,0-4,0 МПа, сопровождающемуся нагревом до 80-90°С. Повышение выхода масла при пресс-экструдировании объясняется тем, что измельчение дополнительно вскрывает клетки зародыша, содержащие масло, нагрев снижает адсорбирование масла и повышает его текучесть. Сжатие с более низким нагревом не приводит к значимому повышению выхода масла, а сжатие с нагревом выше 90°С снижает качество масла. Переработка фракций целого и дробленного кукурузного зародыша по предлагаемой технологии позволяет не только увеличить выход масла, но и обеспечивает улучшение его качества по кислотному и перекисному числу.
Вывод фракции органических примесей, состоящей, в основном, из крахмалистых примесей, способствует увеличению выхода кукурузного масла.
Таким образом, применение прессования и пресс-экструдирования фракций кукурузного зародыша мокрого помола однократно способствует улучшению качества кукурузного масла, за счет снижения кислотного и перекисного чисел, а жмыха - по массовой доле протеина в нем. Применение в прототипе двухстадийного прессования является недостатком, снижающим качество получаемых масла и жмыха из-за дополнительного воздействия температуры и давления.
Заявляемый способ подтверждается и иллюстрируется следующими примерами в сравнении с известным способом (прототипом).
Прототип. Партию кукурузного зародыша мокрого помола высушили до массовой доли влаги в нем 7%, затем провели отжим масла двухстадийным прессованием при температуре 70°С, полученные масла и жмыхи первого и второго прессования объединили и отправили на хранение. В процессе производства контролировали выход масла, его кислотное и перекисное числа, массовые доли сырого жира и протеина в жмыхе. Полученные данные отобразили в таблице для способа-прототипа.
Пример 1. Аналогичную партию кукурузного зародыша мокрого помола высушили до массовой доли влаги в нем 3,5%. Затем подвергают фракционированию воздушно-ситовым сепарированием на фракции целого зародыша (она составила 80% от исходного количества), дробленого зародыша, (15% от исходного количества) и фракцию органических примесей, составляющую 5% от исходного количества. Далее фракцию органических примесей вывели из производства. Фракцию целого кукурузного зародыша подвергают одностадийному холодному прессованию при температуре 50°С и давлении 2,0 МПа. Фракцию дробленного кукурузного зародыша подвергают пресс-экструдированию при температуре 80°С и давлении 3,0 МПа. Полученные из цельного кукурузного зародыша масло и жмых объединяют соответственно с полученными из фракции дробленного кукурузного зародыша маслом и жмыхом и отправляют на хранение.
Пример 2. Аналогичную партию кукурузного зародыша мокрого помола высушили до массовой доли влаги в нем 4%. Затем подвергают фракционированию воздушно-ситовым сепарированием на фракции целого зародыша (она составила 80% от исходного количества), дробленого зародыша, (15% от исходного количества) и фракцию органических примесей, составляющую 5% от исходного количества. Далее фракцию органических примесей вывели из производства. Фракцию целого кукурузного зародыша подвергают одностадийному холодному прессованию при температуре 60°С и давлении 2,0 МПа. Фракцию дробленного кукурузного зародыша подвергают пресс-экструдированию при температуре 85°С и давлении 3,5 МПа. Полученные из цельного кукурузного зародыша масло и жмых объединяют соответственно с полученными из фракции дробленного кукурузного зародыша маслом и жмыхом и отправляют на хранение.
Пример 3. Аналогичную партию кукурузного зародыша мокрого помола высушили до массовой доли влаги в нем 4,9%. Затем подвергают фракционированию воздушно-ситовым сепарированием на фракции целого зародыша (она составила 80% от исходного количества), дробленого зародыша, (15% от исходного количества) и фракцию органических примесей, составляющую 5% от исходного количества. Далее фракцию органических примесей вывели из производства. Фракцию целого кукурузного зародыша подвергают одностадийному холодному прессованию при температуре 70°С и давлении 2,0 МПа. Фракцию дробленного кукурузного зародыша подвергают пресс-экструдированию при температуре 90°С и давлении 4,0 МПа. Полученные из цельного кукурузного зародыша масло и жмых объединяют соответственно с полученными из фракции дробленного кукурузного зародыша маслом и жмыхом и отправляют на хранение.
В процессе производства контролировали выход масла, его кислотное и перекисное числа, массовые доли сырого жира и протеина в жмыхе. Полученные данные отобразили в таблице для заявляемого способа.
Из данных таблицы следует, что при получении масла и жмыха из кукурузных зародышей мокрого помола по способу прототипу, выход масла выше, а его кислотное и перекисное числа ниже, чем при получении масла по способу-прототипу. При этом в кукурузном жмыхе, полученном по заявляемому способу ниже массовая доля сырого жира, а массовая доля протеина выше, чем при получении жмыха по способу-прототипу.