TECHNOLOGIE OLEJŮ A TUKŮ V POTRAVINÁŘSKÉM PRŮMYSLU

ÚSTAV

MLÉKA, TUKŮ A KOSMETIKY

TECHNOLOGIE OLEJŮ A TUKŮ V POTRAVINÁŘSKÉM PRŮMYSLU Autor: Ing. Jan Kyselka, Ph.D. Konference: Potraviny, zdraví a výživa Podtitul: Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí

Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí

autor: Jan Kyselka, Praha 2016

ÚSTAV


• Celosvětová produkce olejů a tuků rostlinného a živočišného původu v roce 2014 představovala 196 milionů tun • Až 52 % celosvětové produkce v roce 2014 lze připsat palmovému oleji (58 milionů tun) a sójovému oleji (44 milionů tun) •

.

60

milionů tun/rok

50 40 30 20 10 0 1993

1995 1997 palmový olej

1999 2001 sójový olej

2003

2005 2007 řepkový olej

2009 2011 2013 slunečnicový olej

Výchozí situace – celosvětová produkce 4 majoritních rostlinných olejů Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


1200 1000

kMt/y

800 600 400 200 0 1985 rapeseed

1990

1995 rapeseed oil

2000

2005

sunflower seed

2010

2015

sunflower oil

• V letech 2007 - 2012 produkce řepky olejky ≈ 1 milionu tun, v roce 2013 a 2014 výrazný nárůst na 1,44 a 1,53 milionu tun (Zehnálek, 53. Mezinárodní konferenci o olejích a tucích, Žďár n. Sáz., květen 2015).

• Při vlhkosti 8 % obsahuje řepka přibližně 42 % oleje, což je v případě aktuální produkce cca 0,60 až 0,64 milionů tun řepkového oleje •

.

Výchozí situace – produkce olejnin a olejů v České republice Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV

19581962 3,0

17,3 8,6

20,2 9,6

29,2 9,7

1927

světová populace [109 obyvatel]

1,7

produkce olejů [106 tun] spotřeba na osobu [kg/rok]

13,1 7,7

Produkce milionů tun/rok

1974

1987

2000

4,0

5,0

6,1

20082009 6,8

45,2 11,3

72,3 14,4

112,7 18,6

162,7 23,8

200

40

160

32

120

24

80

16

40

8

0 1900

Spotřeba kg/rok

2,0

19361939 2,1

1909-1913

období


palmový olej

1940 sójový olej

1960

1980

světová produkce olejů

2000

196,0 27,6

V první polovině 20. století až do období ekonomického růstu po WWII byla spotřeba úměrná vývoji světové populace

•

Dramatický nárůst ve 2. polovině 20. století souvisí s nárůstem osevních ploch a výnosů především v případě sóji a tropických olejů a tuků

•

.

2020 spotřeba na osobu

Výchozí situace – celosvětová spotřeba rostlinných olejů Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí

7,1

•

0

1920

2014


ÚSTAV

•


Srovnání spotřeby olejů a tuků v nejlidnatějších vs. nejvyspělejších regionech

OBDOBÍ 2013 populace [106 obyvatel] spotřeba olejů [106 tun] spotřeba na osobu [kg/rok]

ČÍNA 1354 29 22

EU-27 504 24 47

INDIE 1210 17 14

USA 315 13 41

OBDOBÍ 2014 populace [106 obyvatel] spotřeba olejů [106 tun] spotřeba na osobu [kg/rok]

•

Využití olejů a tuků v dílčích odvětvích

•

Využití olejů a tuků prošlo dramatickým vývojem, v potravinářském průmyslu se dříve zpracovalo cca 80 % světové produkce, na

ČÍNA 1375 36 26

EU-27 508 31 61

INDIE 1236 20 16

USA 317 18 58

13,2% 9,3% 4,8%

krmivářský a oleochemický sektor připadalo 6 a 14 %

72,7%

(80 : 6 : 14) •

Současné využití olejů a tuků v jednotlivých odvětví ≈

73 : 5 : 22 •

Oleochemické využití: mastné kyseliny, mastné alkoholy a aminy, mýdla, glycerol, FAME

•

.

potravinářský průmysl oleochemický sektor

krmivářský průmysl biopaliva v oleochem. sektoru

Výchozí situace – celosvětová spotřeba rostlinných olejů Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV

•

Řepkové semeno obsahuje ≈ 42 % oleje, který je obsažen v kapénkách v cytosolu tzv. lipid bodies (LB). Olej je pro semínko společně se škrobem a proteiny hlavním zdrojem energie

•

K získání oleje či tuku z takových tělísek je nutné překonat dvě bariéry: pletiva a buněčné stěny

•

.

•

Lipidy v kapénkách v cytosolu rostlinných buněk = homolipidy (triacylglyceroly, mono- a diacylglyceroly, volné mastné kyseliny)

•

Lipidy v membránách = heterolipidy (fosfolipidy, glykolipidy) a doprovodné látky lipidů (steroly, tokoferoly)


Výchozí situace – botanický popis olejnatých surovin Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


Skladování

Sójový olej

Rostlinná semena

Řepkový olej

Úprava semen Mletí Klimatizace

Předlisování

Předlisování

Výlisky

Výlisky

Dolisování

Extrakce

Extrakce

Výlisky

Extrakční šrot

Extrakční šrot

Surový lisovaný olej

Surový extrahov. olej

Získávání rostlinných olejů a tuků – obecné schéma Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


Skladování Rostlinná semena

Řepkový olej

Úprava semen Mletí Klimatizace

Předlisování

Surový lisovaný olej

Výlisky Extrakce

Surový extrahov. olej

Extrakční šrot

Získávání řepkového oleje – obecné schéma Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


Úprava semen a bobů mletím a klimatizací (dezintegrací) •

•

Semena či boby jsou čištěna, sušena, skladována, případně odslupkována (loupána) K získání oleje či tuku z takových tělísek je nutné překonat dvě bariéry: pletiva a buněčné stěny

MECHANICKÉ NARUŠENÍ PLETIV NA VÁLCOVÝCH STOLICÍCH

•

Používají se rýhované mlecí stolice, otáčejí se s rozdílnou frekvencí – vznikají vločky (rozrušeny pletiva a část buněk)

KONDICIONACE SEMEN – NARUŠENÍ BUNĚČNÝCH STĚN • Používají se klimatizační pánve, nabobtnání buněčných stěn a jejich praskání, hydrofilizace polysacharidů a bílkovin



ÚSTAV


Získávání olejů a tuků lisováním •

První fází získávání olejů je předlisování na kontinuálních šnekových lisech (tlaky: 30 – 40 bar, teplota: 95 – 110 °C)

•

Šnekovice je umístěna v ceďákovém koši s lamelami, kudy odtéká olej

•

Produkty jsou dva: surový olej a výlisky, které postupují do rozpouštědlové extrakce

•

Olej vytéká ze semínek systémem kapilár, které byly vytvořeny při mletí a kondicionaci

•

Obvykle se získá 65 % oleje



ÚSTAV


Získávání rostlinných olejů a tuků lisováním v laboratorním měřítku

ÚSTAV


Získávání olejů a tuků rozpouštědlovou extrakcí semen a výlisků •

Kombinací předlisu a rozpouštědlové extrakce lze dosáhnout 97% výtěžku oleje

•

Rozpouštědlo penetruje kapilárami a vzniká tzv. miscela (roztok oleje v n-hexanu)

•

Používaným rozpouštědlem je n-hexan (směs hexanu, 3-methylpentanu, 2,3dimethylbutanu, cyklohexanu a dalších složek) s bodem varu 62 – 64 °C

•

Velkokapacitní extraktory jsou skrápěná, kontinuální zařízení v protiproud. uspořádání

•

Procesní parametry: skrápění při 50 – 55 °C při atmosférickém tlaku

Ukázka velkokapacitních zařízení z firemní literatury

Rafinace rostlinných olejů a tuků – obecné schéma

Surový olej 300 - 600 ppm P Hydratace Hluboké odslizení 8 - 12 ppm P

Hydratační kaly Krmivo, lecitin

Alkalická neutralizace 0,05 – 0,1 % vMK

Řepkový olej Soapstock

Rafinační MK Bělení pro fyzikální rafinaci 3 – 5 ppm P

Palmový olej

Bělení 3 – 5 ppm P

Použ. b. hlinka Odpad

Fyzikální rafinace

Destil. MK Mastné kyseliny

Deodorace

D. kondenzát

Steroly, tokoferoly

Rafinovaný olej



Surový olej 300 - 600 ppm P

Hydratace Hluboké odslizení 8 - 12 ppm P

Rafinace řepkového oleje O

Hydratační kaly

O

Krmivo, lecitin

CH3

Alkalická neutralizace 0,05 – 0,1 % vMK

Soapstock

O

O

CH3

OH

H3C O

Použ. b. hlinka

CH3 CH3

D. kondenzát

Steroly, tokoferoly

CH3

H3C

Odpad

Deodorace

O

-

H3C

Rafinační MK Bělení 3 – 5 ppm P

P O O

+

H3C N

CH3

O

CH3 H3C

H3C HO

Rafinovaný olej



O

ÚSTAV


• model následné reakce prvního řádu (nadbytek vodíku) C18:3 → C18:2 → C18:1 (trans+cis) → C18:0 k3

k2

k1

trienes  dienes  monoenes  saturated 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

c MK (%)

C18:3 C18:2 C18:1 C18:0 trans-MK

0

100

200 300 čas (min)

parciální katalytická hydrogenace

400

500

plně ztužený tuk

Ztužování olejů a tuků – modifikace triacylglycerolů Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


• Přeesterifikace olejů = změna polohy acylů uvnitř molekuly triacylglycerolu či mezi dvěma molekulami triacylglycerolu GA3 + GB3 ↔ GA2B + GAB2 • Typicky A = plně Změna obsahuTAG v průběhu randomizace 100,0 ztužený řepkový olej a B =palmový olej GA3 GA2B GAB2 GB3

c TAG [% mol]

80,0

60,0

• Reakce je katalyzovaná alkalickým katalyzátorem (KOH, NaOH, CH3ONa)

40,0

• Byly vyvinuty technologie s imobilizovanou specifickou lipasou

20,0

•

.

0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

čas [minl]

Přeesterifikace olejů (triacylglycerolů) Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV

Polorafinované oleje

Totální hydrogenace

Polorafinované oleje

•

Tuková násada se skládá ze strukturního tuku (transesterifikace) a rafinovaného oleje

•

Je základem emulgovaných tuků (např. margarinů) a pokrmových tuků (tzv. shorteningů)

Transesterifikace *randomizace

st. konverze 99 %

Plně nasyc. tuk


Strukturní tuk

Tuková násada

Výroba tukové násady – základ emulgovaných a pokrmových tuků Tuky taky, aneb v čem se mnozí mýlí


ÚSTAV


DĚKUJI ZA POZORNOST



ÚSTAV


LITERATURA • Bockisch M.: Fats and Oils Handbook, AOCS Press, Champaign, Illinois, 1998. • Filip V.: Technologie olejů, tuků, detergentů a kosmetiky. V knize: Co byste měli vědět o výrobě potravin? Technologie potravin (Kadlec P., Melzoch K., Voldřich M., ed.), kap. 5, str. 295-316, KEY Publishing s.r.o., Praha 2009. • Parish E.J., Boos T.L., Li S.: The chemistry of waxes and sterols. V knize: Food lipids: chemistry, nutrition and biotechnology (Akoh C.C., Min D.B., ed.), díl 1, kap. 4, Marcel Dekker, New York 2002. • Pokorný J.: Tuky a jiné lipidy. V knize: Chemie potravin (Velíšek J., ed.), díl 1, kap. 3, str. 107-162. OSSIS, Tábor 2002. •

.



TECHNOLOGIE OLEJŮ A TUKŮ V POTRAVINÁŘSKÉM PRŮMYSLU

Recommend Documents