Олійне насіння та продукти їх переробки крім олії та білка містить багаті комплекси біологічно активних речовин, таких як вітаміни та провітаміни, фосфатиди та інше.

Правильна організація та раціональна технологія переробки олійної сировини дозволить забезпечити, разом з найбільшим виходом олії та жмиху, найменші втрати біологічно активних та корисних компонентів.

В світовій практиці виробництва рослинних олій, у теперішній час, існують два принципово різних методи виготовлення олію із рослинної олійновмістовної сировини: механічний віджим олії, називається методом пресування, та розчинення олії у легколетучих органічних розчинниках або метод екстракції

Ці два основних метода використовуються в технології виробництва рослинних олій, або самостійно, порізно, або у відповідності одного з другим, що диктується, як правило, видом та якістю олійної сировини, що переробляється. Видобування олії проводиться по різним технологічним схемам з використанням різноподібних технологічних режимів.

Технологічною схемою називають, звичайно, певне поєднання технологічних операцій, які виконуються у відповідній послідовності.

Під технологічним режимом мають на увазі, поєднання факторів часу, температури та вологості, при яких проводиться дана операція режиму роботи відповідних машин та апаратів, за допомогою яких вона здійснюється, а також ступені змінення стану та властивість обробленого матеріалу.

При проведенні окремих технологічних операцій, матеріал, який переробляється підлягає різноманітним зовнішнім впливам. До їх числа можна віднести вплив механічних, теплових, дії вологи, розчинників та деяких хімічних реагентів.

Серед окремих процесів, які проходять при здійснені той чи іншої технологічної операції, можливо умовно виділити процеси основні та побічні. При чому побічні часто оказують суттєвий вплив на весь хід та кінцевий ефект операції.

Наприклад при віджиманні олії, основними процесами являються механічний та гідродинамічний (витікання олії), але вони супроводжуються побічними процесами - виділення тепла у відповідності перетворення механічної енергії, яка іде на подолання сил тертя, в теплову енергію.

Теплова дія посилює протікання таких хімічних процесів, як денатурація, окислення олії та дифузійний процес випаровування вологи.

До підготовчих операцій відносяться: очищення насіння від сумішей, їх сушка та звільнення ядра, вологотеплову обробку подрібненого продукту - м'ятку та, відповідно, подрібнення олії шляхом відтискання або екстракції розчинником. Характерною особливістю перших двох операцій являється змінення структури зв'язаності олії з нежирною частиною, з ціллю більш легкого та повного виробництва олії при проведенні заключної основної операції. До допоміжних відносяться такі операції олійноекспериментального виробництва, як відділення розчинника від знежиреного остатку - та отримання готового продукту - олії, так як видалення його із сумішей водяними парами та повітрям, або повертання в виробництво для повторного використання. На кінець додатковими являються операції первинного очищення олії від механічно збільшених, при його отриманні, сумішей та комплексної очистки з виділенням фосфоровмістовних сумішей - фосфометидов.

У відповідності з наявністю двох принципово різних методів отримання рослинної олії, технологічні схеми переробки діляться на дві основні групи: схеми, які завершуються пресуванням, та схеми, які завершуються екстракцією.

У сучасній практиці виробництва рослинної олії в Україні та закордоном використовуються слідуючі технологічні схеми:

1. Схеми, які закінчуються пресуванням: однократне пресування на пресах, двохкратне пресування на пресах з попереднім та заключним відтисканням олії; трьохкратне пресування з двома попередніми та одній завершальній ступенями відтискання олії.

2. Екстракція з двохкратним попереднім відтисканням олії.

Схеми, які завершуються екстракцією:

пряма екстракція без попереднього відтискання олії;

екстракція з однократним попереднім відтисканням олії на пресах.

Серед схем 1-ой групи найбільш розповсюджена, схема двохкратного пресування, а серед схем 2-ой групи - з однократним попереднім відтисканням, яка отримала найменування схеми "форпресування - екстракція".

Ці схеми доцільно використовувати при виробництві рослинної олії в більшому об'ємі - в масштабі заводів. Для невеликих підприємств - олієцехів, які виробляють до 500л олії за зміну, використання екстракційного методу нераціонально.

Для олієцеху реально застосування схеми: однократне пресування на пресах з гідроприводом.

Проаналізуємо слідуючу схему виробництва рослинної олії, яка складається із таки етапів:

підготовча операція - обрушування насіння;

подрібнення олійного насіння та ядра;

виготовлення мезги;

видобування олії пресуванням.

2.5.1 Обрушування насіння

Основними складовими частинами соняшникового насіння, з точки зору технології та переробки, являється ядро та оболонка (лузга), при чому їх склад різний. В більшості випадків такі цінні групи речовин як протеїни сконцентровані в ядрі; оболонка ж має багато речовин, перехід яких в олію небажано. В ній, як правило, знаходиться значна кількість екстрактивних речовин та клітковини, а її ліпіди характеризуються високим вмістом вільних жирних кислот, воску.

Володіючи пористою структурою, оболонка легко поглинає олію, яка видаляється з ядра на різних стадіях технологічних процесів, та тяжко віддає його в процесі пресування та навіть екстракції. Це призводить до того, що олійність лузги, яка міститься в жмихові, завжди вище олійності не жирової частини. Все це диктує принципово необхідність максимального відділення оболонки від ядра.

Одним з основних процесів, які забезпечують відділення оболонки від ядра, являється обрушування. При цьому отримують суміш, яка називається рушанкою, яка складається з цілого ядра, оболонки, січки (часточок ядра), олійного пилу цілих та неповністю обрушеного насіння.

По технологічним портам якість рушанки повинна відповідати слідуючим вимогам: утримування недоруша та цілого насіння в ній не повинно перевищувати 25%, січки - 15%, олійного пилу - 15%.

Після обрушування рушанка поступає на розділення на фракції: ядро, оболонку насіння та недоруш.

Оболонка виводиться з виробництва, ядро направляється на подрібнення, а недоруш та ціле насіння поступають на повторне обрушування.

Вибір метода обрушування залежить від фізико-механічних та біохімічних властивостей насіння та їх морфологічних частин. Основними механічними властивостями являється міцність, пружність та пластичність. Під міцністю оболонки мається на увазі величина навантаження, при якій проходить її руйнування. Пружність та пластичність оболонок характеризується співвідношенням між пружною та пластичною деформацією. Пружна зникає деформація після зняття навантаження, а пластична залишається.

Насіння соняшника має доволі крихку оболонку, яка має волокнисту будову та легко розколюється повздовж волокна. Тому його обрушування основане на дії ядра та виконується в бичевих або центробіжних насіннєрушках.

2.5.2 Подрібнення соняшникового насіння та ядра

Подрібнення у виробництві соняшникової олії відіграє важливу роль, так як впливає на вихід олії та продуктивність основного обладнання.

Подрібненню підлягає ядро соняшника при суттєвих діях, чим з цілого насіння або ядра. Головна задача подрібнення ядра насіння - максимально можливе руйнування клітинної структури, а також придання матеріалу певної структури, оптимальної для останніх операцій, які сприяють повному видаленню олії, жарення та пресування.

Якщо суміш неоднорідна, то для одних часточок такі процеси як дифузія та теплопровідність при визначеній тривалості заключний, а для інших ні. Так як швидкість цих процесів зворотно пропорційна розмірам часточок. Це не дозволяє в виробничих умовах стабілізувати технологічний процес.

Тонкість помолу повинна бути оптимальною, подрібнений матеріал поряд з максимальною однорідністю повинен володіти достатньою рихлістю та проникненням. При подрібненні, частина олії залишається всередині незруйнованих кліток або, частково видаляється, внаслідок тиску, яке клітини перетерпіли при проходженні між валиками.

Однак олія не витікає з нитки, тому що воно зв'язується на утвореній та зруйнованій при подрібнені, широко розвитої зовнішньої та внутрішньої поверхні сильним молекулярним полем. У виробництві соняшникової олії застосовуються всі способи прикладання зовнішніх сил при подрібнені; роздавлювання, зріз, сколювання, удар. В деяких машинах поєднуються різні способи та іноді виникає такий складний вид деформації, як стирання.

В теперішній час для подрібнення ядра застосовують однопарні, двохпарні, чотирьохвальцеві та п'ятивальцеві станки. Часточки подрібненого матеріалу поступають з поживної воронки станка або з попереднього проходу станка в проміжок між валиками. При першому ж стиканні матеріал з поверхнею валків між ними виникає тертя та під його впливом матеріалу затягується в ціль між циліндричними поверхнями валиків. Виникає деформація та подрібнення матеріалу, при цьому нарізно в залежності від співвідношення оточуючих швидкостей валиків та від стану їх поверхонь.

Ядро насіння соняшника подрібнюється на п'ятивалкових (чотирьох-) станках за 4 (3) проходи; на якість подрібнення ядра суттєвий вплив чинить вологість. Максимальне руйнування кліткової структури ядра проходить при вологості 5,5-6,0%, підвищення вологості вище цих показників приводить до погіршення якості подрібнення.

2.5.3 Приготування мезги

Для зменшення сил, які поєднують олію з поверхнею часточок мітки, в технології виробництва рослинної олії застосовується волого-теплова обробка.

Волого-теплова обробка здійснюється в спеціальних апаратах - жаровнях. Продукт, отриманий після волого-теплової обробки мітки, називають мезгою. Волого-теплова обробка чинить вирішальний вплив на кількість та якість кінцевих продуктів: олія та жміх. В промисловості відомі два типи жарення: перший тип - "вологе" жарення та другий тип "сухе" жарення.

Жарення першого типу здійснюється в два етапи. Не першому етапі проводиться зволоження та нагрівання мітки шляхом додавання води, а потім пропарювання та доведення таким шляхом вологості та температури олійного матеріалу до оптимальних величин, які визначаються індивідуальними властивостями мітки.

Якщо вихідна вологість мітки рівна оптимальній початковій вологості, то перший етап буде складатися тільки в швидкому нагріванні мітки можливо більш сухим паром до оптимальної температури.

Другий етап - висушування зволоженої мітки з утворенням оптимальної структури та доведенням її вологості та температури до величин, оптимальних для пресування та характерних для готової мезги.

Жарення другого типу представляє собою висушування та нагрівання мітки до визначених значень без попереднього нагрівання та зволоження. Таким чином, жаріння починається практично одразу з другого етапу та складається в усуненні вологи, яка міститься в самому матеріалі та в доведенні температури в вологості мезги до величин, оптимальних для пресування. Сухе жарення може рекомендуватися у випадку, якщо вологість вище або рівна границі вологості, встановленої для кінця першого етапу жаріння.

Режим жарення характеризується сполученням визначених величин вологості та температури матеріалу на різних етапах цього процесу, а також тривалістю процесу в цілому. При всіх різноманітних режимах жарення спостерігається різноманітне сполучення обробки мітки вологою та теплом в умовах невеликих механічних впливів, які проходять при пересуванні мезги в жаровню. При нагріванні мітки підвищується температура олії, яка в ній отримується, що викликає посилення теплового руху молекул олії та ослаблення молекулярних сил зчеплення.

Це, в свою чергу, призводить до зниження в'язкості та поверхневого натягу олії, яка знаходиться у мітци. Таким чином, температура нагрівання чинить вплив на зменшення зв'язку олії з селевої частини мітки та полегшує його відділення в процесі відтискання на пресах.

Для запобігання олії від інтенсивних процесів окислення, рекомендується не допускати підвищення температури нагрівання мезги віще 105^оС, скорочувати тривалість контактування мезги та олії з киснем повітря, охолоджувати олію зразу до 50-60^оС.

Волого-тепловій обробці в жаровнях можуть підлягати мітку двох видів: першого - обмінні мітки, які отримуються подрібненням насіння або ядра з деяким вмістом насіннєвої оболонки; другий вид - мітки, отриманні після подрібнення проміжних продуктів - форпресових жмихів. Олія у мітки зв'язана з гельовими поверхнями частин в неоднаковій ступені. Однородність міток по величині залежить від якості помолу вихідного матеріалу: чим тонше помол, тим менше неоднорідність мітки.

В залежності від загального утримання олії та особливо від якості олії, яке видаляється на поверхні часточок, мітка має властивість злежуватися у високому шарі.

Ця властивість міток не дозволяє використовувати в виробництві великі ємкості - бункери для створювання запасів мітки. При зберіганні, мітка швидко псується (виникає гідроліз олії) та через кілька годин кислотне число олії в ній помітно підвищується.

Мезга, яка потрапляє на пресування, повинна мати достатньо пластичну та пружну структуру. Це дозволяє забезпечувати хороше брикетування жмиху та розвивати високий тиск у пресі без відавлювання мезги у зеєрів.

Ці умови повинні поєднуватися з головними вимогами: отримання жмихів з необхідною олійністю, тобто забезпеченням оптимального відтискання олії. Ці властивості мезги досягають оптимальної ступені подрібнення мітки, режимом волого-теплової обробки, співвідношенням вологості та температури готової мезги, яка поступає на пресування.

Для здійснення волого-теплової обробки мітки, застосовуються жаровні трьох видів: чанні, шнекові та барабанні.

На даний час чанні жаровні являються собою найбільш довершеними. Вони складаються з 5,6 або 7 чанів, які працюють послідовно. Чан жаровні представляє собою стальний циліндр, якій обігрівається через днище або іноді через подвійні (циліндричні) стінки водяним паром. Для перемішування мітки в кожному чані передбачені мішалки, перепускні пристрої мітки, патрубок для відводу горячого пару.

Шнекові жаровні застосовуються тільки для первинного періоду волого-теплової обробки в якості пароварочнозволожувального апарату. Шнекові жаровні представляють собою транспортний шнек, до якого підведений пар, конденсат або вода, яка подається в мітку через трубки або форсунки. Діаметр шнека 350мм, довжина не менше 3000мм. Обігрів жолобу шнека здійснюється через зовнішню парову сорочку глухим паром.

Барабана жаровня - один із видів, якій застосовується в промисловості, має діаметр 920мм, обігрів здійснюється через парову сорочку поверхнею 10,25м². Мезга перемішується лопаткою - мішалкою з частотою 32хв^-1, олійний матеріал знаходиться в підвішеному стані, що заважає самопропаровуванню.

Якість мезги, приготованої в шнекових та барабанних жаровнях нижче, чим в чанних із-за високої неоднорідності мезги по фізико-механічним властивостям. Цим пояснюється обмежене використання в промисловості.

2.5.4 Виробництво олії випаровуванням

В сучасній технології виробництва соняшникова олій, пресування, як спосіб виготовлення олії із насіння часто передує остаточному знежиренню матеріалу органічним розчинником - екстракції. Тільки в порівняльно невеликих об'ємах використовують чисто пресовий відтиск олії.

На початку відтиску олії із мезги, матеріал, який пресується ущільнюється, зближуються частинки мезги та доторкаються поверхневі шари олії, розташовані на контактуючих при ущільнені матеріалу часточках.

Товщина шарів олії збільшується та олія, із-за безперервного збільшення шарів, уже не утримується поверхневими силами на часточках, тим більш, що загальна поверхня часточок весь час зменшується та починає видалятися у вільному стані.

При подальшому ущільнені мезги, часточки її формуються і олія починає текти не тільки з поверхні, але й по внутрішнім деформованим капілярами часточок. Подальше збільшення тиску на матеріали ведеться до сплавленню часточок. Цьому сприяє зростання температури матеріалу із-за перетворення частини механічної енергії теплову. В результаті зростання температури та тиску, пластичність мезги збільшується, мезга перестає приймає тиск і відтискання олії майже припиняється, хоча всередині матеріалу залишається деяка кількість олії.

Залежність конструкцій преса та фізико-механічними властивостями мезги яка пресується, являється складною, так як в ході пресування безперервно зменшується утримання олії в матеріалі, продовжується денатурація білкової речовини та змінюється температура мезги, в результаті чого фізико-механічні властивості мезги безперервно змінюються.

Відтискання олії з мезги в шнековому пресі проходять в результаті постійного ущільнення її, в наслідок зменшення продуктивності шнекового вала по напрямку до виходу із преса та безперервного скорочення вільного об'єму всередині зеєрного циліндру для проходу через прес.

Щоб підвищити тиск на матеріалі, який пресується, на виході з пресу встановлюють регулюючі пристрої (конус, діафрагма, кільце), яке дозволяє змінювати ширину вихідного кільцевого відвернення та відповідно товщину вихідного жмиху.

Величина максимального тиску, яке розвивається шнековим пресом, залежить від фізико-механічних властивостей мезги, створеній в ході волого-теплової обробки, її вологості та температури та обумовлених або пластичних властивостей приготовленої мезги.

Волога мезга виходить з преса у вигляді безформеної масі, відпресування олії практично не виникає, величина навантаження по амперметру електродвигуна преса в цьому випадку близька до величини холостого ходу електродвигуна.

Із преса виходить сипучий матеріал у вигляді борошна або крупи. Навантаження на двигун по амперметру находиться за межами допустимої, в результаті чого можлива неполадки пресу (руйнування зернового барабана, обрив шнекового вала) або його зупинка під завантаження (запресування), або своєчасно спрацює електричний захист електродвигуна або механічний захист, передбачений конструкцією преса.

Температура процесу пресування суттєво впливає на ефективність відтискання олії та роботу преса.

На холодному не розігрітому пресі неможливо отримати жмих низької олійності, тому у випадку пуску шнекового пресу після довгої зупинки, мезга повинна поступати в прес спочатку у невеликих кількостях до повного розігріву преса та досягнення повної рівноваги між теплом, яке приноситься мезгою та утворюється в процесі відтискання, та теплом, яке виходу із преса в навколишнє середовище.

Максимальний тиск, який розвивається шнековими пресами, складає 25-30мПа. Ступінь стискання мезги 2,8-4,4; тривалість пресування в пресах різних типів складає 78-225с. Температура мезги в ході пресування збільшується на 15-30^оС в порівнянні з температурою мезги, яка поступає на прес.

2.6 Вибір обладнання технологічної лінії