Для рафинации пищевых масел и жиров разработаны два основных метода. Выбор подходящего метода зависит от типа и качества перерабатываемого сырья.

Химическая рафинация – это традиционный метод обработки, при котором свободные жирные кислоты в сыром масле нейтрализуются каустической содой. Образующиеся натриевые мыла удаляются с использованием сепараторов. Затем нейтрализованные масла проходят этапы отбеливания и дезодорации.

Этот метод подходит для надежной переработки практически всех видов сырого масла, включая масла низкого качества, за исключением касторового масла.

Альтернативным методом физической рафинации является удаление свободных жирных кислот путем дистилляции на одном этапе в процессе дезодорации. Основным критерием для применения этого метода является максимально эффективный дегумминг сырого масла. Однако для некоторых видов сырья эффективность этого процесса ограничена. Кроме того, некоторые масла, такие как хлопковое или рыбное масло, в принципе не подходят для физической рафинации.

Масло, выходящее из шнековых прессов, содержит различные фракции твердых частиц, которые зависят от типа масличных семян и состояния пресса. Чтобы удалить крупные частицы, масло обычно подают в отстойный бак, который также используется в качестве буферной емкости. В некоторых установках для предварительной очистки применяется вибрационный экран, или масло поступает непосредственно из пресса в установку для очистки прессового масла.

Для облегчения процесса разделения твердые частицы увлажняют горячей водой. Обычно достаточно добавления воды в объеме 1% от количества масла. Вода смешивается с маслом в подающем насосе и подается в декантер. Декантер, представляющий собой горизонтальную шнековую центрифугу, непрерывно отделяет твердые частицы от масла.

Побочным эффектом добавления воды является гидратация содержащихся фосфатидов, которые затем удаляются вместе с твердыми частицами.

Чтобы избежать потерь масла, твердые частицы возвращаются в пресс. Очищенное масло либо сразу направляется на переработку, либо, если оно хранится или продается, его следует осушить в вакууме.

Преимущества технологии

• Непрерывное отделение твердых частиц
• Низкая стоимость автоматизации
• Меньшая потребность в пространстве
• Одновременный дегумминг

Сырое масло подается насосом в теплообменник, где оно нагревается до оптимальной температуры для процесса дегуминга. К маслу добавляется горячая вода в количестве, соответствующем содержанию фосфатидов в сыром масле, и затем происходит интенсивное смешивание. Для этого применяется специальный динамический миксер, который одновременно подает масло непосредственно в сепаратор. Благодаря особенно интенсивному смешиванию масла и воды, гидратируемые фосфатиды сразу же разбухают, и дополнительное время реакции не требуется.

Центробежный сепаратор используется для непрерывного отделения фосфатидов, которые являются нерастворимыми в масле. Эти вещества либо добавляют непосредственно в корма для животных, либо сушат в тонкослойных испарителях и продают в виде лецитина. Лецитин является ценным побочным продуктом, который используется в качестве эмульгатора, например, в пищевой промышленности, производстве кормов для животных, фармацевтике и косметике.

Дегуммированное (очищенное от смол) масло либо направляется сразу на этап рафинации, либо, в случае хранения или продажи, его необходимо осушить в вакууме.

Преимущества технологии

• Извлечение лецитина
• Снижение потерь на последующих стадиях рафинации
• Предотвращение образования осадков на дне емкостей при хранении

Этот метод дегуммации может быть выполнен с использованием слегка модифицированных линий нейтрализации. В зависимости от качества сырого масла можно определить, будет ли масло рафинироваться химическим или физическим методом. Однако по содержанию остаточных фосфатидов необходимо учитывать компромисс по сравнению с более сложными методами кислотной дегуммации, описанными далее.

Сырое масло или масло после водного дегумминга нагревается до оптимальной температуры гидратации. Затем добавляется небольшое количество фосфорной или лимонной кислоты, которая интенсивно смешивается с маслом в центробежном миксере. После соответствующего времени реакции часть кислоты нейтрализуется с использованием очень разбавленного раствора каустической соды, одновременно добавляется достаточное количество воды для гидратации фосфатидов. Каустик и вода также смешиваются с маслом в следующем центробежном миксере.

Миксер подает масло через гидратационный реактор к следующему теплообменнику, который нагревает продукт до температуры, соответствующей разделению фаз. Затем в сепараторе происходит разделение на фосфатиды и масло. Остаточное содержание фосфатидов, достигаемое таким способом, может быть достаточным для некоторых применений. Однако в большинстве случаев рекомендуется дальнейшее снижение их содержания путем промывки масла.

Если применяется промывка, к маслу добавляется определенное количество горячей воды, которая затем смешивается и подается во второй тарельчатый сепаратор, где происходит непрерывное отделение промывной воды. Практически дегуммированное масло затем либо направляется непосредственно на стадию отбеливания, либо сушится в вакууме для продажи или хранения.

Преимущества технологии

• Гибкость: данная линия может использоваться также для нейтрализации
• Снижение остаточного содержания фосфатидов
• Возможность последующей адаптации процесса для различных типов масла

После нагрева сырого масла в него при необходимости добавляют специально модифицированные фосфатиды, которые способствуют гидратации фосфатидов. Однако это требуется только в исключительных случаях. В обычных условиях в масло добавляется небольшое количество лимонной кислоты, которая интенсивно смешивается с маслом. После определенного времени реакции масло охлаждается, и добавляется необходимое количество воды для гидратации фосфатидов. После еще одного времени реакции в емкости с мешалкой масло нагревается до температуры разделения, и фосфатиды удаляются с помощью сепаратора.

На этом этапе завершается процесс супер-дегуммации. Однако, в зависимости от последующей обработки масла, может потребоваться более эффективное удаление фосфатидов, так как мелкие частицы могут оставаться несепарированными. Для этой цели разработан дополнительный процесс уни-дегуммации. Масло охлаждается второй раз, и в него добавляется небольшое количество каустической соды. После смешивания каустика с маслом в специальном миксере смесь проходит еще одну стадию реакции в емкости с мешалкой, где мелкие частицы фосфатидов агломерируют в более крупные. Эти частицы затем удаляются в сепараторе после нагрева масла. Затем масло сушится в вакууме.

Гидратация и агломерация фосфатидов при низкой температуре имеет положительный побочный эффект для масел, содержащих воск (например, подсолнечного и кукурузного). Часть воска кристаллизуется и удаляется вместе с фосфатами, что значительно упрощает последующую рафинацию этих масел.

Преимущества технологии

• Допускается содержание фосфора <10  ppm
• Возможность комбинирования с частичной депарафинизацией

Сырое масло сначала нагревается до оптимальной температуры процесса, после чего добавляется небольшое количество кислоты. После интенсивного смешивания и короткого времени реакции часть кислоты нейтрализуется с использованием разбавленного раствора каустической соды. Затем смесь проходит через центробежный миксер, и фосфатиды удаляются из масла с помощью сепаратора.

Поскольку очень мелкие частицы фосфатидов не могут быть полностью отделены, в масло снова добавляется определенное количество воды. После короткого времени реакции смесь подается в центробежный секпаратор, который благодаря своей специальной конструкции способен создавать чрезвычайно высокую центробежную силу. Это позволяет непрерывно удалять мелкие частицы вместе с водой.

Чтобы избежать потерь масла, эта фаза возвращается в подачу первого сепаратора, где мелкие частицы фосфатидов отделяются вместе с основной массой фосфатидов. Дегуммированное таким образом масло затем сушится.

Преимущества технологии

• Допускается содержание фосфора <  10 ppm
• Короткое время обработки
• Очень компактная установка

Этот метод подходит для нейтрализации предварительно дегуммированных пищевых масел или масел, изначально содержащих низкое количество фосфатидов. Свободные жирные кислоты омылаются каустической содой, а натриевое мыло удаляется.

Масло сначала нагревается до оптимальной температуры процесса. Для обработки нерастворимых фосфатидов добавляется небольшое количество концентрированной фосфорной кислоты, которая интенсивно смешивается с маслом. После короткого времени реакции добавляется разбавленный раствор каустической соды для нейтрализации свободных жирных кислот и фосфорной кислоты. После смешивания с маслом смесь либо направляется непосредственно в первый сепаратор, либо проходит через дополнительный реактор. Последний рекомендуется только для масел с относительно высоким содержанием фосфатидов.

Для удаления натриевого мыла в основном используются самоочищающиеся сепараторы. Однако остаточное содержание мыла в нейтрализованном масле остается слишком высоким для последующих стадий обработки, поэтому оно должно быть дополнительно снижено одной или двумя промывками. Для этого в масло добавляется горячая вода, которая интенсивно смешивается, а на следующем этапе промывная вода удаляется на сепараторе.
Обычно одной стадии промывки достаточно. Вторая промывка требуется только в случае, если необходимо достигнуть очень низкого содержания остаточного мыла. Кроме того, низкое содержание мыла может быть достигнуто путем подкисления промывной воды лимонной или фосфорной кислотой. Вторичная обработка нейтрализованных масел каустиком применяется только в исключительных случаях, например, для хлопкового масла, чтобы удалить большую часть госипола. Это масло всегда следует нейтрализовать на трехступенчатых установках. В зависимости от метода последующего отбеливания нейтрализованное и промытое масло затем сушится в вакууме.

Преимущества технологии

• Надежный процесс, подходит даже для сырого масла низкого качества
• Гарантия высокого качества продукта
• Возможность обработки всех видов масел

Этот метод широко применяется в США для рафинации соевого масла. Процесс представляет собой комбинацию дегуммации и нейтрализации.

Для обработки нерастворимых фосфатидов в сырое недегуммированное масло добавляется небольшое количество фосфорной или лимонной кислоты. В некоторых случаях кислоту добавляют в емкость с мешалкой перед подачей на установку; в таком случае необходимо учитывать несколько часов на реакцию. Однако более эффективным методом является добавление кислоты перед центробежным миксером. Интенсивное смешивание позволяет сократить время реакции до нескольких минут. Затем добавляется разбавленный раствор каустической соды для нейтрализации свободных жирных кислот. Важно, чтобы каустик содержал достаточное количество воды для гидратации фосфатидов. После нескольких минут реакции в специальных удерживающих миксерах масло нагревается и направляется непосредственно в первый сепаратор для отделения мыльной массы.

Нейтрализованное масло промывается для дальнейшего снижения остаточного содержания омыленных жиров. Для этого в масло добавляется определенное количество горячей воды, которая смешивается в центрифуге, а затем разделяется на промывную воду и масло в сепараторе. Остаточная влажность масла дополнительно снижается в вакуумной сушилке.

Преимущества технологии

• Предварительная водная дегуммация не требуется
• Высокое качество конечного продукта

Некоторые растительные масла, такие как подсолнечное или кукурузное, содержат воски (длинноцепочечные жирные спирты или эфиры жирных кислот), которые кристаллизуются при низких температурах, вызывая помутнение масла. Для удаления этих восков подходит метод влажного зимования в комбинации с нейтрализацией.

Сырое масло сначала проходит нейтрализацию (см. раздел о нейтрализации). Для обработки фосфатидов добавляется кислота, а свободные жирные кислоты нейтрализуются каустической содой. После отделения мыльной массы в первом сепараторе масло направляется на этап зимования.

На этой стадии снова добавляется небольшое количество каустической соды, чтобы установить определенное остаточное содержание мылов в масле. Эти мыла затем используется в качестве смачивающего агента во время кристаллизации для связывания восков с водой. После смешивания каустика и масла продукт охлаждается до температуры кристаллизации. В кристаллизаторах, соединенных последовательно (от двух до четырех), формируются восковые кристаллы. Благодаря мылу в масле, эти восковые кристаллы связываются с водой, которая добавляется в кристаллизаторы.

Для снижения вязкости масло аккуратно нагревают и подают в центробежный сепаратор, где происходит непрерывное отделение восковой воды. Затем масло снова промывается для дальнейшего снижения остаточного содержания омыленных жиров. Для этого масло нагревается, добавляется соответствующее количество горячей воды, и после интенсивного смешивания продукт снова отделяется в сепараторе. Затем масло проходит вакуумную сушку.

Преимущества технологии

• Интеграция зимования с нейтрализацией
• Полностью непрерывный процесс
• Возможность удаления очень высокого содержания восков

Этот процесс является альтернативой зимованию, предшествующему нейтрализации. Однако метод применяется только к маслам с относительно низким содержанием свободных жирных кислот (FFA), поскольку в противном случае потери масла будут слишком высокими. Подсолнечное масло идеально подходит для этого метода.

В сырое масло без предварительного нагрева добавляется небольшое количество кислоты. После тщательного смешивания и короткого времени удержания масло охлаждается. Затем в масло добавляется необходимое количество каустической соды для нейтрализации свободных жирных кислот. Масло проходит через кристаллизаторы, где оно находится в течение нескольких часов.

Для снижения вязкости масло аккуратно нагревается перед отделением мыльной массы и восков в центрифуге. Нейтрализованное депарафинированное масло промывается для снижения содержания омыленных жиров. Сначала масло нагревается, добавляется необходимое количество воды для промывки, и после тщательного смешивания с маслом смесь снова разделяется во второй центрифуге. В заключение масло сушится в вакуумной сушилке.

Преимущества технологии

• Компактная установка
• Эффективное удаление восков

Метод влажного зимования, описанный выше, не всегда гарантирует удаление 100% восков. Если необходимы особенно строгие гарантии качества для масел, устойчивых к низким температурам, требуется дополнительная полировочная фильтрация. Этот процесс выполняется либо после отбеливания, либо после дезодорации.

Для этого масло снова охлаждается и оставляется для кристаллизации в течение нескольких часов. Затем оно фильтруется с использованием фильтрующего материала. Несмотря на дополнительную стадию фильтрации, весь метод зимования сохраняет экономические преимущества по сравнению с методами, которые используют только фильтрацию.
Основное преимущество заключается в том, что используется значительно меньше фильтрующего материала, а циклы фильтрации становятся более продолжительными.

Преимущества технологии

• Минимизация расхода фильтрующего материала
• Повышенная скорость фильтрации
• Увеличение длительности фильтрационных циклов

В процессе химической нейтрализации масел и жиров побочным продуктом образуется так называемая мыльная масса («мыла» - натриевые соли свободных жирных кислот). Она может быть расщеплена на жирные кислоты и воду с помощью подкисления сильными кислотами (например, серной или соляной кислотой).

Жирные кислоты являются ценным продуктом, востребованным в производстве кормов для животных, мыла и олеохимической продукции.
Фосфатиды, которые удаляются вместе с натриевыми мылами в процессе нейтрализации, часто влияют на процесс расщепления, способствуя образованию устойчивых эмульсий во время разделения фаз. Это можно предотвратить в значительной степени с помощью вторичного омыления. Для этого мыльная масса подвергается воздействию высоких температур и давления. В течение времени реакции при этих условиях часть фосфатидов и нейтрального масла в мыльной массе омыляются.

После омыления в промежуточный бак может быть добавлена вода для разбавления, после чего мыльная масса подается на процесс расщепления. В баке для расщепления уровень pH снижается за счет добавления сильной кислоты. Мыльная масса распадается на жирные кислоты и воду, которые затем непрерывно разделяются в статическом декантирующем сосуде. Расщепленные жирные кислоты могут быть сразу направлены на переработку. Кислотная вода подается в жироулавливатель с предварительной флотационной камерой. Обезжиренная вода впоследствии нейтрализуется каустической содой.

Преимущества технологии

• Полностью непрерывный процесс
• Снижение уровня образования эмульсий