Влияние способов подготовки семян льна к прессованию на выход и качество масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние способов подготовки семян льна к прессованию на выход и качество масла

Калиенко Екатерина Александровна

Заруба Анна Сергеевна

ООО «ТЕХНОЙЛ», Краснодар, Россия

Мустафаев Сергей Кязимович, д.т.н., профессор

Гюлушанян Асмик Петровна, к.т.н., доцент

Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

Ефименко Сергей Григорьевич, к.б.н.

Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур, Краснодар, Россия

Аналитический обзор выявил, что применяемые в настоящее время технологии переработки семян льна позволяют получать техническое льняное масло при его высоком выходе, или пищевое льняное масло, но при низком выходе. Целью настоящей работы является обоснование наиболее эффективного способа повышения выхода пищевого льняного масла при сохранении его качества. В настоящей работе проведено сравнение однократного холодного прессования семян льна без предварительной подготовки, и с применением предварительной подготовки СВЧ-обработкой, традиционным (кондуктивным) нагревом и традиционным нагревом под вакуумом. Объектом исследования являлись образцы семян льна сорта ВНИИМК-620 высокого качества, содержащие в жирно-кислотном составе масла 56,28 % линоленовой кислоты. Установлено, что применение предварительной СВЧ-обработки позволяет увеличить выход масла по сравнению с однократным холодным прессованием без обработки, а массовую долю масла в жмыхе снизить на 2,2 %. При этом значения показателей кислотного и перекисного чисел повышаются на 0,05 мг КОН/г и 0,37 ммоль активного кислорода/кг соответственно. Предварительный традиционный нагрев семян перед холодным прессованием позволяет увеличить выход масла, хотя не так существенно, как предварительная СВЧ-обработка. При этом изменения кислотного и перекисного чисел масла аналогичны холодному прессованию с СВЧ-обработкой. Применение вакуума при традиционном нагреве семян не влияет на выход льняного масла, но позволяет снизить кислотное и перекисное числа до уровня значений, характерных для масла в исходных семенах. Таким образом, для получения пищевого льняного масла высокого качества по показателям окислительной порчи и увеличения его выхода, наиболее целесообразно применение перед холодным прессованием предварительной СВЧ-обработки семян под вакуумом

Ключевые слова: СЕМЕНА ЛЬНА, ХОЛОДНОЕ ПРЕССОВАНИЕ, СВЧ-ОБРАБОТКА, КОНДУКТИВНЫЙ НАГРЕВ, ВАКУУМ, МАСЛИЧНОСТЬ ЖМЫХА, ВЫХОД И КАЧЕСТВО МАСЛА

Выполнение Федеральной целевой программы «Развитие льняного комплекса России на период до 2020 года» способствовало возрастанию валового сбора семян льна, который в 2015 году превысил 500 тыс. тонн. Высокий валовой сбор позволил льну занять четвертое место в производстве масличных семян в Российской Федерации [1]. Данная программа предписывает также увеличение производства пищевого льняного масла, жмыха и муки.

По жирно-кислотному составу льняное масло отличается от других растительных масел, в первую очередь существенно большим содержанием полиненасыщенной б-линоленовой кислоты, относящейся к классу щ-3 кислот [2]. Поэтому в зависимости от технологии производства льняное масло получается разной степени окисления и соответственно может использоваться в технических, или пищевых, лечебных и профилактических целях.

Классическая технология переработки льняных семян заключается в их двукратном «горячем» прессовании. Льняные семена очищают, измельчают на вальцевых станках, подвергают влаго-тепловой обработке в жаровнях, далее проводят форпрессование, подготовку форпрессового жмыха и окончательное прессование [3]. Температура второго прессования может достигать 125-130 єС.

При производительности производства выше 250 - 300 т/сут по семенам вместо второго прессования применяют технологию экстракции форпрессового жмыха углеводородным растворителем [4]. Указанными способами можно добиться высокого выхода масла, но вследствие длительности процесса, измельчения материала, проведения влаготепловой обработки, воздействия высокой для льняного масла температуры и применения растворителя получаемое масло пригодно для использования только в технических целях [3].

В настоящее время при переработке семян подсолнечника и рапса получила распространение технология двукратного прессования с экструдированием [5], где при прессовании используется температура не выше 70 єС, а при экструдировании происходит кратковременный нагрев (20-30 сек.) до 120-130 єС. Проведены исследования по применению такой технологии для семян льна [6], по результатам которых при двукратном прессовании семян льна с промежуточным экструдированием, можно получить пищевое льняное масло. Однако, значение перекисного числа масла второго прессования имеет высокое значение и существенно влияет на пищевые достоинства и срок хранения масла.

Известна технология однократного «горячего» прессования, предусматривающая измельчение семян и влаготепловую обработку мятки при температуре не менее 120 0С. При этом получается техническое льняное масло, но его выход существенно ниже, чем при технологии двукратного классического прессования или форпрессования-экстракции.

Пищевое льняное масло в настоящее время получают по технологии первого холодного отжима (прессования). Оборудование для холодного прессования имеет относительно малую производительность и отличается щадящим давлением и низкой температурой при отжиме. При этом термин «холодное прессование» не имеет чётких границ по температуре процесса. Температура, при которой прессование считается холодным, в странах ЕС составляет 27-30 єС, а в США температура прессования в диапазоне 60-99 єС всё ещё считается холодным отжимом [7]. Очевидно, это связано с тем, что в странах ЕС под первым холодным отжимом (extra virgin) понимают технологию получения оливкового масла, где не используются шнековые пресса. В литературе встречаются и другие температурные диапазоны холодного прессования. Согласно [8] температура на прессе при холодном прессовании не должна превышать 50 єС.

Однако, при холодном прессовании выход масла значительно ниже, чем при других технологиях получения технического льняного масла. Соответственно, себестоимость пищевого льняного масла, получаемого холодным прессованием, высокая, что является одним из ограничений для его широкого использования.

Наиболее перспективный способ повышения выхода масла при сохранении его качества по показателям окислительной порчи - предварительная подготовка семян льна к прессованию.

Одним из способов подготовки семян к прессованию, повышающий выход масла, является их нагрев традиционным (кондуктивным) методом [9].

Исследования [10] показали, что при прогреве семян интенсифицируется их дыхание и при последующей отлежке объем пустот клеточной структуры, заполненных кислородом, замещается диоксидом углерода примерно на 60 %. В результате газовый состав клеточной структуры меняется, и извлекаемое масло меньше окисляется и, соответственно, имеет более низкое перекисное число.

В исследованиях [11] на семенах подсолнечника показано, СВЧ-обработка является более эффективным способом нагрева по сравнению с традиционным нагревом и позволяет получить наибольший выход масла при послеуборочном дозревании при лучшем его качестве.

Учитывая вышеизложенное, большой научный и практический интерес представляет научно-техническое обоснование способа повышения выхода пищевого льняного масла холодного прессования при сохранении его качества, что являлось целью настоящей работы.

Объектом исследования являлись образцы семян льна высоколиноленового сорта ВНИИМК-620, выращенные в 2016 году на полях Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур в Краснодарском крае. Для исследований выбран традиционный (высоколиноленовый) сорт семян льна, так как масло из него является наиболее легкоокисляемым и разница в его качестве при получении по разным технологиям наиболее заметна. Аналогичное влияние оказывает жирно-кислотный состав на показатели качества масла в семенах при хранении [12].

Семена льна прессовали на лабораторном прессе Farmet - DUO PF3, оборудованном частотным преобразователем и тремя насадками с диаметром выходного отверстия 10, 8 и 6 мм. При помощи частотного преобразователя число оборотов шнекового вала варьируется в диапазоне 20-80 с-1.

Для определения показателей качества исходных семян, льняного масла и массовой доли масла в семенах и жмыхе использовали общепринятые в масложировой промышленности методики.

Эксперименты проводили в трёхкратной повторности, что позволило посчитать доверительный интервал и оценить значимость отличия средних согласно [13].

На первом этапе исследований изучали качество исходных семян льна. Массовая доля масла в исследуемых семенах составляла 47,8 %, что соответствует характеристике сорта семян льна ВНИИМК-620 [14]. Кислотное и перекисное числа масла в исследуемых семенах льна соответствовало требованиям ТР ТС 024/2011 к пищевым растительным маслам и свидетельствовало о его высоком качестве. Массовая доля влаги семян соответствовала сухому состоянию семян по ГОСТ 10582. Содержание полиненасыщенной линоленовой кислоты (щ-3) составляло 56,28 %, а на втором и третьем месте по содержанию соответственно олеиновая (щ-9) и линолевая (щ-6) кислоты, что характерно для высоколиноленовых сортов льна [15]. Соотношение линолевой (щ-6) полиненасыщенной жирной кислоты к линоленовой (щ-3) кислоте составляло 0,27:1.

Таким образом, установлено, что в выбранные семена льна сухие, масло в них высокого качества и содержит большое количество линоленовой кислоты, характерное для высоколиноленовых сортов. В связи с этим использование данных семян возможно для проведения исследований различных способов подготовки семян льна к прессованию.

Далее изучали показатели качества льняного масла, полученного методом однократного холодного прессования, применяемым в настоящее для получения пищевого льняного масла. При отжиме льняного масла использовали лабораторный пресс Farmet - DUO PF3 с насадкой с диаметром выходного отверстия 8 мм и минимальным числом оборотов шнекового вала. Для характеристики полноты отжима масла из семян определяли массовую долю масла в жмыхе.

Показатели качества льняного масла и массовая доля масла в жмыхе приведены в таблице 1.

Таблица 1 -Технология однократного холодного прессования семян льна

подготовка семена лен прессование

Из данных таблицы 1 следует, что масличность жмыха высокая (массовая доля масла в жмыхе 12,9 %). Это является следствием использования щадящих режимов при холодном прессовании. Кислотное и перекисное числа исследуемого масла незначительно превышают значения данных показателей в исходных семенах льна. Значения кислотного и перекисного чисел соответствуют требованиям ТР ТС 024/2011 по показателям окислительной порчи к пищевым растительным маслам. Общее содержание токоферолов характерно для льняного масла, полученного методом однократного холодного прессования из семян льна селекции ВНИИМКа [12]. Массовая доля фосфорсодержащих веществ и цветность существенно ниже, чем в ГОСТ 5791 на техническое льняное масло, что связано с щадящими режимами холодного прессования. Таким образом, путем однократного холодного прессования семян льна можно получить пищевое льняное масло высокого качества с низкими показателями окислительной порчи. Однако масличность жмыха, полученного с применением данной технологии переработки семян, выше, чем общеизвестные значения этого показателя у жмыхов, полученных по технологии двукратного и однократного «горячего» прессования [3, 4].

Далее изучали показатели качества льняного масла, полученного по технологии однократного холодного прессования семян льна с предварительной СВЧ-обработкой семян. СВЧ-обработку семян осуществляли в СВЧ-печи «Шарп» до температуры 60 0С, так как данная температура характерна для работы используемого лабораторного пресса.

Показатели качества льняного масла и массовая доля масла в жмыхе, приведены в таблице 2.

Таблица 2 -Технология однократного холодного прессования семян льна с предварительной СВЧ-обработкой семян

Из данных таблицы 2 следует, что льняное масло, полученное путем однократного холодного прессования семян льна с предварительной СВЧ-обработкой, соответствует требованиям ТР ТС 024/2011 к пищевому маслу. Такая технология позволяет увеличить выход масла по сравнению технологией однократного холодного отжима. Значения показателей кислотного и перекисного чисел несколько выше данных показателей в масле, полученном однократным холодным прессованием. Применение предварительной СВЧ-обработки семян перед прессованием не сказалось на значениях массовой доли фосфорсодержащих веществ и цветности масла. Общее содержание токоферолов в исследуемом масле незначительно ниже их содержания в масле однократного холодного прессования, что может свидетельствовать об увеличении интенсивности окислительных процессов.

Поэтому на следующем этапе исследований изучали влияние вакуума при предварительном нагреве льняных семян перед холодным прессованием, учитывая, что контролируемый нагрев под вакуумом используется для сушки и нагрева термочувствительных продуктов [16]. Применяли традиционный нагрев семян в сушильном шкафу Memmert и традиционный нагрев в вакуумном сушильном шкафу BINDER. Остаточное давление в вакуумном сушильном шкафу составляло до 50-100 мм ртутного столба. Нагрев семян осуществляли до температуры 60 0С.

Показатели качества льняного масла и массовая доля масла жмыха, приведены в таблице 3.

Таблица 3 -Технология однократного холодного прессования семян льна с предварительным традиционным нагревом

В соответствии с данными таблицы 3, предварительный традиционный нагрев семян позволяет увеличить выход масла из семян по сравнению с обычным однократным холодным прессованием без предварительного нагрева семян, хотя и не так существенно как предварительная СВЧ-обработка. Кислотное и перекисное числа исследуемого масла превышают значения данных показателей в масле, полученном однократным холодным прессованием без предварительного нагрева семян, при этом они соответствуют требованиям ТР ТС 024/2011 к пищевым растительным маслам по показателям окислительной порчи. Применение традиционного нагрева семян льна перед прессованием не сказалось на значениях массовой доли фосфорсодержащих веществ и цветности. Общее содержание токоферолов в исследуемом масле ниже, чем в масле, полученном однократным холодным прессованием семян. Это может быть связано с тем, что часть токоферолов расходуется на замедление процессов окисления липидов, активизированных нагревом. Таким образом, применение традиционного нагрева семян льна перед холодным прессованием позволяет увеличить выход пищевого льняного масла. При этом незначительно снижается его качество, в первую очередь по показателям окислительной порчи, что нежелательно для легкоокисляемого льняного масла, срок хранения и качество которого напрямую зависят от этих показателей.

Показатели качества льняного масла и массовая доля масла жмыха, полученных методом однократного холодного прессования с предварительным традиционным нагревом семян под вакуумом, приведены в таблице 4.

Таблица 4 -Технология однократного холодного прессования семян льна с предварительным традиционным нагревом под вакуумом

В соответствии с данными таблицы 4, предварительный традиционный нагрев семян под вакуумом позволяет получать льняное масло с выходом аналогичным выходу льняного масла по технологии однократного холодного прессования семян льна с предварительным традиционным нагревом без подведения вакуума. Также не меняются и значения массовой доли фосфорсодержащих веществ и цветности. Однако, показатели кислотного и перекисного чисел исследуемого масла ниже значений данных показателей в масле, полученном однократным холодным прессованием с предварительным традиционным нагревом семян без вакуума. При этом значение перекисного числа существенно ниже. Это может быть связано с отсутствием кислорода при нагреве семян и, следовательно, с минимальным окислением масла в семенах при предварительном их нагреве перед прессованием в вакууме. Общее содержание токоферолов в исследуемом масле значительно выше, чем это же значение в масле, полученном путем однократного холодного прессования семян льна с предварительным традиционным нагревом без вакуума, что также свидетельствует о сведении процессов окисления масла к минимуму.

Анализ жирно-кислотного состава льняного масла, полученного путем однократного холодного прессования семян льна с предварительным традиционным нагревом семян под вакуумом показал,

что жирно-кислотный состав масла, полученного по данной технологии, не имеет существенных отличий от жирно-кислотного состава масла исходных семян. Этот факт корреллирует с данными по значениям перекисного числа и общего содержания токоферолов и подтверждает минимизацию окислительных процессов путём применения вакуума при предварительном нагреве семян.

Обобщая все полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что для получения пищевого льняного масла высокого качества по показателям окислительной порчи с увеличением его выхода, наиболее целесообразно применение перед прессованием предварительной СВЧ-обработки семян под вакуумом. Для определения оптимальных режимов такой обработки необходимо проведение дополнительных исследований.

Литература

1. Мода на лен [Электронный ресурс]. - http://agro-bursa.ru/gazeta/stati/2016/03/07/moda-na-len.html. (Дата обращения 12.10.2016).

2. Лопачев Е.А. Методы оценки качества льняного масла по показателям прогоркания // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2011. - № 2. - С. 15-17.

3. Сергеев А. Г. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров (типовые принципиальные технологические схемы, оборудование и его эксплуатация, технология производственных процессов, технологические инструкции) том 1 / А. Г. Сергеев. - 2-е изд., перераб и доп. - Ленинград. - 1975. - 725 с.

4. Технология отрасли (Производство растительных масел): учебник / Л.А. Мхитарьянц, Е.П. Корнена, Е.В. Мартовщук, С.К. Мустафаев - СПб: ГИОРД. - 2009. - 352 с.

5. Пугачев П.М. Рапс в России и его переработка на оборудовании Фармет // 11-я Международная конференция «Масложировая индустрия». -26-27 октября 2011 г., С-П. - С. 15-17.

6. Заруба А.С., Мустафаев С.К., Калиенко Е.А., Андржайчак А.А. Изучение качества льняных масла и жмыха, полученных по новой технологии двукратного прессования семян льна с экструдированием // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ. - 2015. - № 2. - С. 69-78.

7. Гусева Д.А., Широнин А.В., Санжаков М.А., Прозоровская Н.Н. Сравнительный анализ льняного масла трех вариантов холодного отжима // Масложировая промышленность. - 2011. - № 6. - С. 30-32.

8. Мустафаев С.К., Калиенко Е.А., Сонина Д.В., Ефименко С.Г. Влияние условий прессования семян льна на выход и качество масла // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ. - 2014. - № 100. - С. 582-591.

9. Патент 2156790 Российская Федерация, МПК С11В1/10. Способ получения растительных масел из маслосодержащего сырья / Лисицын А.Н., Марков В.Н., Пирко А.Н., Белова А.Б., Краснобородько В.И., Смычагин О.В.; Патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт жиров. - № 99119506/13; заявл. 10.09.1999; опубл. 27.09.2000.

10. Лисицын А.Н., Григорьева В.Н. Научно-обоснованные тенденции переработки масличного сырья // Вестник ВНИИЖ. - №1-2. - 2015. - 5-16 С.

11. Мустафаев С.К., Смычагин Е.О. Влияние СВЧ-нагрева свежеубранных семян подсолнечника перед их конвективной сушкой на выход и качество масла // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ. - 2014. - №03(097). - С. 273-283.

12. Мустафаев С.К., Ефименко С.Г., Моруженко Е.А. Влияние особенностей новых селекционных сортов льна на показатели качества масла в семенах при хранении // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ. - 2014. - № 97. - С. 409-419.

13. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М: Химия. - 1982. - 288с.

14. vniimk.ru [Электронный ресурс]. -http://vniimk.ru/productions-60

15. Щербаков В. Г., Лобанов В. Г. Биохимия и товароведение масличного сырья: учебник. - М.: КолосС - 2012. - 391 с.

16. Сушильный шкаф Memmert VO 400 [Электронный ресурс]. - http://www.stankin.ru/science/scientific-educational-centres-and-laboratories/lab-equipment/Сушильный%20шкаф%20Memmert%20VO%20400.pdf

Размещено на Allbest.ru