Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН К ХРАНЕНИЮ И ПЕРЕРАБОТКЕ

Изобретение относится к масложировой промышленности и касается подготовки масличных семян к хранению и переработке.

Известен способ послеуборочной обработки семян подсолнечника, включающий разделение семян после очистки на две фракции - мелкую и крупную. Мелкую фракцию сушат, охлаждают и направляют на переработку без промежуточного хранения, а крупную фракцию охлаждают активным вентилированием до 2-4°С, затем хранят до снижения кислотного числа масла в семенах на 0,3-0,5 мг КОН/г, далее эту фракцию сушат и вновь охлаждают (А.с. №933040 RU. Способ послеуборочной обработки семян подсолнечника, МКИ⁶ A01F 25/00; опубл. 1982 г., бюл. 21).

Основным недостатком данного способа является отсутствие при послеуборочной обработке фракционирования семян подсолнечника по влажности, что не дает возможности сушить семена в оптимальных для каждой влажности режимах, снижает стойкость семян при хранении и их качество по кислотному (к.ч.) и перекисному (п.ч.) числам масла в семенах. Поэтому указанный способ обработки семян подсолнечника крупной фракции применим только для их влажности не более 9%, при более высокой влажности снижения кислотного числа масла в семенах не происходит из-за высокого уровня гидролитических процессов в них.

Другим существенным недостатком данного способа является выделение мелкой фракции семян до процесса сушки. Мелкая фракция семян обладает более низкой сыпучестью и скважистостью по сравнению с исходной массой семян, что затрудняет процесс сушки и увеличивает энергозатраты на нее. В мелкой фракции находится основная масса масличной примеси (семена и части семян без оболочки или с поврежденной оболочкой), что приводит к снижению качества масла в них по кислотному и перекисному числам в процессе сушки по сравнению с сушкой общей массы семян без выделения мелкой фракции.

Третьим недостатком данного способа является то, что разделение семян на мелкую и крупную фракции проводится отдельно от очистки. Это влечет за собой дополнительные энергозатраты непосредственно на процессы очистки и разделения, а также на транспортировку семян после очистки на фракционирование.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки масличных семян к хранению и переработке (прототип), предусматривающий очистку, разделение семян на две фракции по влажности и раздельную сушку каждой фракции. При этом первая фракция имеет влажность нелипидной части семян 14,5-20,5%, а вторая - влажность нелипидной части семян 20,5-26,5%. Далее первую фракцию сушат при температуре семян не более 55°С, после чего охлаждают до 2-10°С и направляют на долгосрочное хранение. Вторую фракцию сушат при температуре семян 65-75°С, охлаждают до температуры 10-20°С и направляют на краткосрочное хранение и переработку (Патент №2243989 RU. Способ подготовки масличных семян к хранению и переработке. МПК⁷ C11B 1/00; опубликован 10.01.2005 г., бюл. №1).

Основным недостатком данного способа является то, что семена с влажностью нелипидной части 14,5-16,5% подвергаются сушке в общем потоке первой фракции. Вследствие этого семена с влажностью нелипидной части 14,5-16,5% пересушиваются, из-за чего повышаются энергозатраты и потери масла в производстве, а также его перекисное число. У пересушенных семян при дозревании не уменьшается кислотное число масла из-за ингибирования процессов синтеза триацилглицеролов из диацилглицеролов и свободных жирных кислот.

В способе-прототипе семена проходят очистку до фракционирования по влажности. Но очистка до фракционирования по влажности не позволяет проводить эту операцию в оптимальных режимах и существенно снижает ее эффективность. Кроме того, недостаточно эффективна и однократная очистка семян. Анализ работы масложировых предприятий в современных условиях показал, что однократная сырьевая очистка недостаточна для снижения засоренности семян до уровня, необходимого для стабильного хранения. Вследствие этого при хранении возникают очаги самосогревания, семена теряют технологически ценные вещества, в первую очередь масло, растут кислотное и перекисное числа масла (особенно сильно при ликвидации самосогревания переброской семян). При извлечении масла из недостаточно очищенных семян растут его потери в производстве, а получаемый шрот содержит меньше протеина. Таким образом, неэффективная очистка семян вследствие применения однократной очистки до фракционирования семян по влажности является еще одним недостатком способа-прототипа подготовки масличных семян к хранению и переработке.

Третьим недостатком способа-прототипа являются завышенные температуры сушки второй фракции семян, приводящие к снижению качества масла по кислотному и перекисному числам.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного способа подготовки масличных семян к хранению и переработке.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки семян, снижение потерь семян и энергозатрат при хранении, потерь масла при переработке семян, качества масла по перекисному и кислотному числам и повышение качества шрота по содержанию протеина.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе подготовки масличных семян к хранению и переработке масличные семена, поступающие на предприятия, делятся до очистки на три фракции по влажности:

первая с влажностью нелипидной части до 16,5%, вторая с влажностью нелипидной части 16,5-22,5% и третья с влажностью нелипидной части более 22,5%. Каждая фракция проходит очистку отдельно, затем вторую фракцию сушат с температурой нагрева семян до 55°C (как по способу-прототипу), а третью фракцию сушат с температурой нагрева семян 55-70°C, после чего все фракции семян направляют на дополнительную очистку, совмещенную с разделением по размерам. Выделенные крупные семена охлаждают активным вентилированием до 2-10°C и направляют на долгосрочное хранение, а мелкие семена с большей частью масличной примеси охлаждают до 10-20°C и направляют на краткосрочное хранение.

Проведенные производственные исследования показали, что при изменении влажности масличных семян, поступающих на предприятия, для получения максимального эффекта от их очистки необходимо менять нагрузку на сепараторы (слой семян на сите), угол наклона сит, а также аэродинамический режим работы сепаратора. Поэтому фракционирование семян по влажности, в отличие от способа-прототипа, более целесообразно проводить перед их очисткой, причем для каждой фракции отдельно, с оптимальными значениями указанных факторов. Это позволит повысить эффективность очистки семян, снизить потери масла при хранении и переработке семян, улучшить его качество по кислотному и перекисному числам, повысить содержание протеина в шроте.

Проведенные исследования показали, что из семян целесообразно выделять фракцию с влажностью нелипидной части до 16,5% и обрабатывать отдельно без сушки по следующим причинам:

1) у свежеубранных семян только фракция с влажностью нелипидной части до 16,5% способна в процессе дозревания уменьшать кислотное число масла на 0,2-0,4 мг КОН/г за счет присоединения свободных жирных кислот к диацилглицеринам, сушка ингибирует этот процесс;

2) снижение влажности семян до значений, оптимальных для хранения и переработки (14,0-14,2% по нелипидной части), может проводиться одновременно с охлаждением активным вентилированием. Сушка таких семян внутри фракции 14,5-20,5% (по способу-прототипу) приводит к дополнительным затратам энергии и пересушиванию семян, что при дальнейшей переработке повышает потери масла на этапе отделения оболочки и измельчения, а также повышает его перекисное число в процессе нагрева.

Наши исследования показали, что семена с влажностью нелипидной части до 22,5% способны к улучшению технологических свойств при дозревании (в первую очередь к снижению кислотного числа масла в семенах) при условии их сушки до влажности 16,5%. Поэтому значение 22,5% является границей второй фракции семян по влажности, дальнейшая обработка и сушка которых должна осуществляться по оптимальным для этой фракции режимам. Для улучшения технологических свойств семян температура их нагрева при сушке не должна превышать 55°C.

Семена с влажностью нелипидной части более 22,5% не обладают возможностью улучшения технологических свойств при дозревании, поэтому должны проходить дальнейшую сушку сразу до влажности 14,0-14,2% по нелипидной части и по своим режимам. Экспериментальные исследования показали, что у семян с влажностью нелипидной части более 22,5% при нагреве в процессе конвективной сушки более 55°C происходит связывание свободных жирных кислот масла с белковой частью семян, поэтому кислотное число масла в них снижается, причем интенсивность этого процесса возрастает с увеличением температуры нагрева. Но при нагреве семян более 70°C при сушке наблюдается разрушение (растрескивание) оболочки, что облегчает доступ микрофлоры и кислорода к ядру семян при хранении и снижает качество масла в семенах, в первую очередь по кислотному и перекисному числам. Таким образом, оптимальной температурой нагрева при сушке семян с влажностью нелипидной части более 22,5% является диапазон 55-70°C.

Испытания в производственных условиях показали, что применение второй очистки после сушки позволяет снизить содержание сорных примесей до 1-2%. Если не проводить вторую очистку, то повышение массовой доли сорной примеси в семенах, например, подсолнечника на 1%, а масличной примеси на 1,5% вызывает дополнительный прирост кислотного числа масла в семенах на 0,1 мг КОН/г за каждые три месяца хранения, а при переработке семян приводит к снижению содержания протеина в шроте на 1%. В случае возникновения самосогревания подсолнечника всего за 10-12 дней происходит снижение массы семян на 1,7% относительно первоначального значения (для сравнения: при хранении семян подсолнечника без самосогревания естественная убыль массы в течение 3-х месяцев составляет максимум 0,24%). При этом абсолютное количество масла в 1000 шт. семян снижается на 1,4% относительно первоначального содержания, что связано с потреблением его микроорганизмами, а кислотное и перекисное числа масла вырастают вдвое. Чаще всего устранение самосогревания проводится переброской семян. В элеваторах, по нашей оценке, это приводит к дополнительным расходам электроэнергии в размере 5,3-6,1 кВт/ч переброски. Из изложенного следует, что применение второй очистки после сушки позволит избежать потерь семян и снизить энергозатраты при хранении, улучшить качество масла по кислотному и перекисному числам, повысить содержание протеина в шроте. Наиболее целесообразно совместить вторую очистку и разделение семян по размерам, так как эти операции проводятся в аналогичных машинах. Это позволит снизить энергозатраты по сравнению с проведением этих операций в отдельных машинах.

Таким образом, фракционирование масличных семян по влажности до первой очистки, а также проведение второй очистки позволит повысить эффективность этой операции и содержание протеина в шроте, снизить энергозатраты при хранении, потери масла в производстве и его кислотное число, выделение фракции семян с влажностью до 16,5% и их послеуборочная обработка без сушки снизит кислотное и перекисное числа масла в семенах и потери масла, проведение сушки семян третьей фракции по влажности по оптимальным режимам также позволит снизить кислотное число масла в семенах, поэтому заявляемые параметры подготовки масличных семян к хранению и переработке являются существенными отличиями от параметров в известных способах.

Заявляемый способ подтверждается и иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Свежеубранные семена подсолнечника очищают, затем делят по влажности на две фракции, сушат, фракционируют по размерам, охлаждают активным вентилированием и хранят. В процессе хранения семена перебрасывают из емкости в емкость для ликвидации самосогревания с дополнительными энергозатратами. После хранения семена перерабатывают по технологии форпрессование-экстракция. Другую часть той же партии семян подсолнечника делят по влажности на три фракции (по заявляемому способу), очищают каждую фракцию отдельно, сушат фракции с влажностью нелипидной части более 16,5%, затем все семена фракционируют по размерам одновременно со второй очисткой, охлаждают активным вентилированием и хранят без переброски. После хранения семена перерабатывают по той же технологии. При хранении измеряют дополнительные энергозатраты на переброску семян, при переработке контролируют потери масла, определяют его качество по кислотному (к.ч.) и перекисному (п.ч.) числам, а в шроте определяют содержание протеина. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 2. Свежеубранные семена сои очищают, затем делят по влажности на две фракции, сушат, фракционируют по размерам, охлаждают активным вентилированием и хранят. В процессе хранения семена перебрасывают из емкости в емкость для ликвидации самосогревания с дополнительными энергозатратами. После хранения семена перерабатывают по технологии прямой экстракции. Другую часть той же партии семян сои делят по влажности на три фракции (по заявляемому способу), очищают каждую фракцию отдельно, сушат фракции с влажностью нелипидной части более 16,5%, затем все семена фракционируют по размерам одновременно со второй очисткой, охлаждают активным вентилированием и хранят без переброски. После хранения семена перерабатывали по той же технологии. При хранении измеряют дополнительные энергозатраты на переброску семян, при переработке контролируют потери масла, определяют его качество по кислотному и перекисному числам, а в шроте определяют содержание протеина. Результаты показаны в таблице 2.

Данные примеров показывают, что применение заявляемого способа на стадии подготовки семян к хранению и переработке позволяет при хранении избежать дополнительных энергозатрат на переброску семян в пределах 5,7-6,0 кВт/ч, при переработке семян снизить потери масла на 0,05-0,09%, его кислотное и перекисное числа соответственно на 0,8-0,9 мг КОН/г и 1-1,4 ммоль активного кислорода/кг, повысить протеин в шроте на 0,9-1,1% на а.с.в.