Raffinazione

Lo schema della raffinazione po’ essere così costituito:

OLIO GREZZO DEGOMMAZIONE NEUTRALIZZAZIONE

DECOLORAZIONE DEODORAZIONE OLIO RAFFINATO

DEGOMMAZIONE

Sono denominate GOMME o mucillagini quel complesso di sostanze, in prevalenza sono fosfatidi, che sono presenti negli oli.
Oltre a questi abbiamo altre sostanze chimiche presenti, a volte presentano una natura complessa.
Tra questi possiamo ricordare le LIPOPROTEINE, ESTERI FOSFORATI DEGLI ZUCCHERI, GLUCOSIDI.
Tutte queste sostanze si ritrovano nell’olio in quantità diversa a seconda del sistema di estrazione utilizzato.

TECNOLOGIA DELLA DEGOMMAZIONE

L’olio è riscaldato a 60-80°C e, aggiunto di acidi minerali, generalmente l’acido FOSFORICO.
In questo modo si causa la separazione per idratazione e coagulazione dei fosfolipidi e delle lipoproteine che sono separate per centrifugazione.
Questa operazione è indicata per quegli oli che devono essere conservati a lungo per evitare perdite di olio per inglobazione delle sostanze che sedimentano spontaneamente.

DEACIDIFICAZIONE

Consiste nel neutralizzare l’acidità libera contenuta nell’olio.
Questa fase è di enorme importanza per gli aspetti qualitativi e quantitativi dell’olio.
Possono essere eseguite quattro tecniche di neutralizzazione :
A. NEUTRALIZZAZIONE CONTINUA :per utilizzo di alcoli;
B. NEUTRALIZZAZIONE CON USO DI SOLVENTI
C. NEUTRALIZZAZIONE FISICA: per distillazione o per esterificazione

NEUTRALIZZAZIONE CONTINUA

L’olio è riscaldato con scambiatore a fascio tubiero a 67-75°C e trattato con acidi (generalmente acido fosforico).
Il pH della soluzione è quindi portato al grado desiderato per aggiunta di alcali.
Dopo di che si procede alla separazione mediante centrifughe.
In questo modo sono separate le gomme; l’olio passa quindi in un secondo scambiatore dove si realizza la temperatura adatta alla neutralizzazione; quindi è mescolato una soluzione di SODA alla concentrazione voluta.
L’emulsione è rinviata a un gruppo di centrifughe dove sono eliminati i SAPONI; passa poi a dei lavaggi per togliere eventuali residui di saponi.
Infine è filtrato.

NEUTRALIZZAZIONE CON IMPIEGO DI SOLVENTI

La tecnica sopra detta, comporta sempre delle perdite d’olio; anche se si opera con impianti ad alto livello non si scende mai al disotto dello 0,4% per ogni grado di acidità dell’olio.
Queste perdite sono accettabili quando si trattano oli di bassa acidità, ma diventano ineccepibili quando l’acidità supera certi valori.
Per cui la tecnologia prevede nuovi procedimenti, che prevedono di associare all’olio un solvente, e solo alla miscela applicare gli alcali per la neutralizzazione.
Generalmente le applicazioni industriali prevedono l’utilizzo di un solvente di origine petrolifera (ESANO) ed un alcool (ETILICO ISOPROPILICO).

NEUTRALIZZAZINE FISICA MEDIANTE DISTILLAZIONE

Questa operazione è molto simile alla deodorazione continua, le variazioni che si possono trovare riguardano:
• La pressione di esercizio che deve contenuta (0,5-1mmHg)
• temperatura 230-250°C
• adozione di condensatori per gli acidi grassi
• apparecchiatura per il loro recupero
inoltre le tubazioni si presentano maggiori rispetto a quella dell’impianto di deodorazione, per il volume di acidi grassi da eliminare, la quantità di vapore dell’acqua e la bassa pressione d’esercizio.
L’impianto è un distillatore collegato al vuoto, ma con una semplice pompa da vuoto, non è possibile arrivare alla pressione desiderata quindi si usa un sistema di eiettori i quali sono posti in serie e oltre a eliminare la pressione rendono condensabili i vapori.

VAPORE VIVO VAPORE 0.01 atm

VAPORE
ASPIRATO 0.001 atm

NEUTRALIZZAZIONE PER ESTERIFICAZIONE

Gli acidi grassi o gli oli sono introdotti nel reattore A e mantenuti in forte agitazione da un sistema meccanico, contemporaneamente si fa il vuoto nell’apparecchio e si riscalda fino a raggiungere una temperatura di circa 160°C.
A questo punto si addiziona glicerina unita al catalizzatore e si aumenta lentamente la temperatura fino a 210-220°C.
In questo modo gli acidi grassi non sono separati; la reazione di esterificazione è conclusa quando non si libera più l’acqua della massa.

DECOLORAZIONE

Lo scopo di questa operazione è di eliminare le sostanze che provocano colorazioni anomale.
A questo scopo sono utilizzate terre speciali e carboni attivati in particolari condizioni fisiche:
• TEMPERATURA
• TEMPO DI CONTATTO
• PRESSIONE
Vediamo ora come funzionano le terre decoloranti e i carboni attivi.

TERRE DECOLORANTI

Sono argille speciali attivate con processi chimico-fisiche per essere utilizzate devono seguire questi trattamenti:
• DISGREGAZIONE IN ACQUA
• TRATTAMENTO CON ACIDO SOLFORICO
• FILTRAZIONE
• ESSICAZIONE
• MACINAZIONE
Il principio di funzionamento di queste terre, è l’effetto adsorbente che queste terre hanno verso le sostanze coloranti.
Importante ai fini dell’assorbimento è la macinazione di queste terre, che aumentano la superficie di contatto, facilita l’assorbimento dei gruppi cromofori presenti negli oli.
Il trattamento con acido solforico ha lo scopo di svuotare i capillari delle terre rendendole quindi estremamente porose in modo da facilitare il processo.

CARBONI ATTIVI

Possono essere di origine animale o vegetale (questi sono quelli più utilizzati).
I carboni sono macinati finemente e attivati con agenti chimici.

TECNOLOGIA DELLA DECOLORAZIONE

Prima di essere sottoposti alla decolorazione gli oli devono essere esenti da umidità perché l’acqua è il nemico principale delle sostanze decoloranti in quanto penetrando nei microcapillari ne riduce la capacità assorbente.
Questa condizione si ottiene riscaldando l’olio alla temperatura di 70-80°C sotto vuoto in modo tale che l’acqua presente evapori e sia condensata a parte.
A questa temperatura è messo in movimento l’agitatore automatico e si attende che l’umidità eventualmente rimasta evapori completamente.
Dopo di che si addiziona alla sostanza grassa il quantitativo prestabilito di sostanze decoloranti (le polveri sono fatte risucchiare all’interno del decoloratore dove esiste un regime di vuoto).
Si innalza la temperatura a circa 100-110°C e si attende che l’azione decolorante abbia luogo (generalmente 30 minuti).
All’inizio del discorso sulla decolorazione, abbiamo detto che l’operazione avveniva i particolari condizioni fisiche; ora vediamo l’influenza che hanno la TEMPERATURA, IL TEMPO DI CONTATTO e PRESSIONE sul processo di decolorazione.

TEMPERATURA

La temperatura ha una grande influenza sul processo di decolorazione, in particolare:
• A bassa temperatura il potere decolorante è limitato
• Il potere decolorante è massimo intorno a 100°C
Bisogna precisare che non tutti gli oli si comportano nella stessa maniera, infatti ogni sostanza grassa ha un suo optimum di temperatura per il processo di decolarazione.
Negli stabilimenti industriali a questo proposito sono effettuate prove preliminari per trovare questo optimum.

TEMPO DI CONTATTO

Anche questa condizione gioca un ruolo importante nel processo di decolorazione.
L’azione decolorante è massima intorno ai 30 minuti di contatto, per scendere lentamente prolungandosi questo tempo.

PRESSIONE ASSOLUTA

Il potere decolorante, era dovuto principalmente, all’influenza che avevano queste sostanze sulla tensione superficiale per effetto della grande superficie (particelle molto piccole).
Infatti, a questo proposito, queste particelle sono costituite da un’infinità di canali capillari che in ambiente atmosferico sono pieni d’aria.
E’ chiaro il motivo per cui queste sostanze devono essere deareate prima del loro utilizzo.
Il modo più semplice di avere questa condizione è di abbassare la pressione assoluta in modo tale da eliminare l’acqua presente nei capillari, riducendo la possibilità di fenomeni di irrancidimento.

TEMPI OPERATIVI:

• TEMPERATURA TRA 90-120°C
• MESCOLAZIONE TRA OLIO E TERRE PER 15 -30 MINUTI
• RAFFREDDAMENTO A TEMPERATURA OPPORTUNA 30-60°C
• FILTRAZIONE
• RECUPERO OLIO E TRATTAMENTO NELLE TERRE

WINTERIZZAZIONE O DEMARGARINAZIONE

Questo processo è facoltativo, è necessario la sua attuazione per gli oli che possiedono un alto contenuto in gliceridi saturi (olio d’oliva, cotone vinacciolo).
L’operazione ha lo scopo di separare dagli oli i gliceridi saturi che sono la causa di processi di intorbidamento e di aumento di viscosità per l’abbassamento della temperatura.
Il procedimento consiste nel far precipitare, sotto forma di cristalli, e in determinate condizioni, di tempo e temperatura i gliceridi saturi.
E’ una cristallizzazione per tanti fattori TEMPERATURA, TEMPO e AGITAZIONE hanno un’importanza fondamentale sulla natura dei cristalli.
Cenni sulle LEGGI DELLA CRISTALLIZAZIONE:
l’abbassamento della temperatura fa separare per sovrassaturazione, da una soluzione, i cristalli dei componenti meno solubili.
L’agitazione facilita l’ingrandimento dei cristalli.
Il tempo, unito a un lento abbassamento della temperatura facilita l’ingrandimento dei cristalli.
Per queste ragioni i sistemi di demargarinazione sono costituiti:
A. Sistema di raffreddamento rapido, munito di sistema di agitazione
B. Sistema di serbatoi situati in ambienti ad aria condizionata per l’ingrandimento dei cristalli (MATURATORI)
C. Sistemi di filtro-pressa per la separazione, filtrazione dei cristalli formatisi.
Questo procedimento comporta perdite molto alte, in quanto le oleomargarine che si separano le si recuperano con filtri pressa, contengono non meno del 70% di olio.
Per rendere l’operazione di WINTERIZZAZIONE più spedita e meno onerosa si sono perfezionati nuovi procedimenti uno dei quali si effettua in fase solvente.

TECNOLOGIA DEL PROCESSO

• Sciogliere l’olio in solvente volatile (Esano)
• Raffreddare lentamente la soluzione fino a far cristallizare i gliceridi
• Separare i cristalli formatisi per filtrazione, lavarli e scaricarli
• Recuperare per distillazione di solvente l’olio
Questo nuovo procedimento, non a trovato grande impiego nell’industria perché:
A. Non riusciva a dare buon scambio termico durante la fase di raffreddamento
B. Non riusciva a filtrare con facilità e i modo continuo la miscela formatasi
Oggi, però, grazie alla tecnologia sono state realizzate apparecchiature speciali per superare prevalentemente queste difficoltà; queste apparecchiature sono:
• Cristallizzatori muniti di raschiatori (per aumentare lo scambio termico)
• Filtri chiusi a funzionamento continuo.

CONFRONTO TRA LE DUE TECNICHE

1. I costi di lavorazione per i due procedimenti sono praticamente uguali in quanto, la maggiore spesa per il maggior consumo di vapore e per il consumo di solvente che si verifica negli impianti a solvente è compensata dalla minore spessa di mano d’opera.
2. La resa in olio winterizzato è molto più elevato se si utilizza la tecnica in fase solvente
3. Gli oli winterizzati in fase solvente sono di più facile decolorazione e danno un olio raffinato maggiore
4. In tempi di cristallizazione e le superfici filtranti nei sistemi a solventi sono minori di quelli che si riscontrano negli impianti classici .
5. Gli oli winterizzati in fase solvente, hanno un punto di intorbidamento inferiore a quelli ottenuti con il procedimento classico.
La winterizzazione si esegue prima della decolorazione; questa porte ai seguenti vantaggi:
• Migliore qualità di oli raffinati.
• Tempi di decolorazione ridotti in quanto l’olio nel processo di demargarinazione in fase solvente subisca già una depurazione; infatti tutte le impurezze quali resine, fosfatidi, ossi acidi nelle condizioni in cui si opera, vengono in massima parte rese insolubili e rimangono unite alle cere steariche

DEODORAZIONE

Con questa operazione, sono eliminate quelle sostanze che apportano odori sgradevoli.
Condizioni ideali della deodorazione sono:
• TEMPERATURA, deve essere più alta possibile anche se bisogna ricordarsi dell’olio è un materiale altamente degradabile, quindi esiste un limite cioè la compatibilità con le reazione secondarie che si possono innescare nell’olio (reazione di POLIMERIZZAZIONE).
La temperatura che è utilizzata è di circa 220-230°C.
• PRESSIONE ASSOLUTA, deve essere la più bassa possibile; questa dipende dal sistema di apparecchiature usate per l’abbassamento.
Più bassa è la pressione minore può essere la temperatura di distillazione.
• QUANTITA CONTROLLATA DI VAPORE D’INIEZIONE, dipende dalla quantità della sostanza da evaporare.
• TEMPO DI DEODORAZIONE, è il tempo in cui l’olio permane nell’apparecchiatura; deve essere il minor possibile per avere una migliore qualità dell’olio.

I DEODORATORI A FUNZIONAMENTO SEMICONTINUO

Sono costituiti da una camera cilindrica verticale al cui interno sono installati tre o cinque deodoratori discontinui montati a cascata per cui la sostanza da deodorare passa da un apparecchio all’altro.
L’olio entra nell’ultimo stadio della colonna, si preriscalda a spese dell’olio che ha finito il ciclo di deodorazione ed entra nella prima zona di riscaldamento, in testa alla colonna; si ferma su questa il tempo prestabilito per raggiungere la temperatura di deodorazione poi cade per gravità nello stadio di deodorazione dove a inizio l’iniezione di vapore diretto.
Cade nel secondo stadio, poi nel terzo per raggiungere infine la zona di preraffreddamento: in questa zona avviene lo scambio termico tra l’olio in entrata (freddo) e quello in uscita (caldo).
Queste apparecchiature sono automatizzate ed i tempi, la temperatura e le quantità di olio si possono programmare.
Esistono poi altri tipi di deodoratori, quelli a funzionamento CONTINUO.
In queste apparecchiature la sostanza arriva dal centro de piatto, percorre la spirale (come si può vedere dalla figura ) e, cade sul piatto successivo.
L’operazione si ripete nei vari stadi.
I vapori sono raccolti e poi condensati.
Per estrarre l’aria dagli apparecchi di deodorazione al momento in cui si mettono in marcia, ed estrarre i gas incondensabili durante il loro esercizio, sono utilizzati EIETTORI E POMPE A VUOTO.
Entrambi questi sistemi, presentano vantaggi e svantaggi; il problema che più interessa è di tipo economico: il costo del vapore e acqua e di energia che condizionano i due sistemi.
Vapore e acqua interessano gli eiettori mentre l’energia elettrica interessa le pompe a vuoto.
Conclusa questa fase si ha ottenuto olio raffinato, pronto all’uso che se ne vuole fare.