La raffinazione degli oli vegetali

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1 Oli vegetali direttamente commestibili e non commestibili Processo di estrazione degli oli di semi e di oliva La raffinazione degli oli vegetali Raffinazione degli oli vegetali Modifiche indotte negli oli di oliva durante il processo di raffinazione 09 Novembre 2015

2 Produzione oli vegetali Commestibili direttamente e non commestibili Oli vergini commestibili 65% Oli di oliva lampanti 35% Complessivamente circa il 98% di oli vegetali prodotti non sono direttamente commestibili, per un totale di circa 82 milioni di tonnellate Fonte - Wikipedia

3 Media produzioni oli di oliva dal 1990 al 2014 Fonte - COI

4 Processo di estrazione degli oli di semi e di oliva Produzione oli di semi Semi dal campo Essiccamento Stoccaggio semi Essiccamento di processo Decorticazione Molitura Condizionamento Esano Estrazione Molitura e laminazione Farine di semi Pressatura continua Farine di semi Miscela olio/esano Distillazione Olio di semi greggio Recupero esano Olio di semi raffinato Processo di raffinazione

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6 Il processo di raffinazione degli oli vegetali

7 Stoccaggio olio greggio Degommaggio Gomme + H 2 O RAFFINAZIONE CHIMICA Idratante Neutralizzazione H 2 SO 4 NaOH Decolorazione Saponi Oleine Refluo acquoso acido Terre decoloranti Terre esauste Deodorazione Distillati di deodorazione Vapore Olio raffinato

8 Stoccaggio olio greggio Degommaggio Gomme + H 2 O RAFFINAZIONE FISICA Terre decoloranti Idratante Decolorazione Terre esauste Deacidificazione Acidi grassi Vapore Vapore Deodorazione Olio raffinato

9 Degommaggio Stadio di purificazione degli oli greggi in cui vengono eliminate le impurezze meccaniche, e i fosfolipidi. Trigliceride Fosfolipide

10 Degommaggio L eliminazione dei fosfolipidi è effettuata aggiungendo acqua e/o acqua acida per acido fosforico o citrico all olio greggio e successiva centrifugazione della miscela olio/acqua. I fosfolipidi sono più idrofili dei trigliceridi, quindi l acqua genera il loro rigonfiamento e la loro precipitazione dall olio. Esistono due tipi di fosfolipidi, idratabili e non idratabili, per questo molto spesso, negli oli di semi lo stadio di degommaggio è fatto in due step, il primo idratando con sola acqua ed il secondo con acqua acida. Olio greggio degommato Olio greggio Mix 1 C 1 Mix 2 C 1 T = C P = atmosferica T = C P = atmosferica Acqua Acqua acida Fosfolipidi greggi umidi allo stoccaggio La perdita nello stadio di degommaggio è pari al contenuto di fosfolipidi, più il 20% di olio della loro quantità che viene trattenuto nelle «paste di degommaggio».

11 Determinazione del contenuto di fosfolipidi Può essere effettuato o per gravimetria, o per via spettrofotometrica. Gravimetria - Si precipitano i fosfolipidi con acetone e dopo essiccamento vengono pesati, il risultato è in eccesso, in quanto precipitano anche le impurezza meccaniche. Questo metodo è usato perla verifica delle perdite totali nella fase di degommaggio. Mediamente le perdite industriali di degommaggio sono il 20% in più delle impurezze totali in acetone. Spettrofotometrica Viene effettuato su con un contenuto di fosforo inferiore a 50 ppm, corrispondente ad un contenuto di fosfolipidi pari a circa lo 0,15 % in peso. L olio viene incenerito e il contenuto di fosforo nelle ceneri è determinato per spettrofotometria come fosfomolibdato di ammonio. Il fattore di trasformazione da fosforo a fosfolipidi è scelto per convenzione pari a 30. Il contenuto di fosfolipidi in vari oli greggi è il seguente: Olio greggio Fosfolipidi (%) Girasole 0,1-0,5 Mais 0,8-2,5 Soia 1,5-3,5 Arachide 0,3-1,3 Oliva 0,0-0,2

12 Neutralizzazione La stadio di neutralizzazione serve ad eliminare gli acidi grassi liberi presenti negli oli greggi. Può essere effettuato per via chimica e/o per via fisica Chimica Aggiunta di Soda caustica all olio Formazione di saponi sodici degli acidi grassi Fisica Distillazione in corrente di vapore sotto vuoto dell olio degommato e decolorato Eliminazione dei saponi per centrifugazione

13 Flow chart Neutralizzazione - Chimica Olio greggio Mixer T = C P = Atmosferica Olio neutro alla decolorazione Mixer Impianto di scissione Decanter Acidi grassi C 1 NaOH 50% Mixer Saponi sodici H2O Demi Rapporto acqua/soda = 1/2 Calcolo della quantità di idrossido di sodio [(Kg/(ora*Ac)] H2SO4 H2O - Al trattamento L acidità dell olio è espressa in grammi di acido oleico per 100 grammi di olio, la soda impiegata in impianto è al 50% in peso di soluzione (50 grammi di soda su 100 grammi di soluzione) Soda stechiometrica necessaria per: Grado di acidità = (40/282)*(100/50) = 0,28 gr/100 gr olio =2,8 gr/kg di olio Ton/ora di olio = 2,8 Kg/ora per grado di acidità = 2,8/1,52 = 1,8 lt/ora La neutralizzazione è lo stadio dove interviene la maggior perdita del processo di raffinazione. Oltre alla perdita fisiologica legata al contenuto di acidi grassi nell'olio greggio, i loro saponi sodici, durate la separazione in centrifuga trattengono una quantità di olio che varia dal 50 allo 80% dell acidità abbattuta.

14 Perdite di neutralizzazione Alla linea del vuoto Supponiamo di avere un olio di oliva lampante con 5,0% di acidità libera Effettuando una neutralizzazione stechiometrica otteniamo un olio neutro con acidità libera pari a 0. Il calcolo della perdita di neutralizzazione viene effettuato determinando l acidità dei saponi sodici degli acidi grassi neutralizzati dopo averli idrolizzati con acido solforico. Impostando un bilancio di massa avremo: Olio neutro 15-0,75-0,40 = 13,85 ton/ora Olio neutro H2SO4 Acidi grassi = 65 % 15*5/100 = 0,75 ton/ora Olio greggio Idrolisi Acidi grassi da saponi idrolizzati Ac = 65 % Ac = 5% C1 Olio più insaponificabile = 35 % 0,75*35/65 = 0,40 ton/ora Q = 15 ton/ora H2O Perdita = 15-13,85 = 1,15 ton/ora 1,15/15*100 = 7,66 % Rapporto di perdita di neutralizzazione = Rapporto tra le oleine ottenute e gli acidi grassi stechiometrici. Oleine = Acidi grassi stechiometrici + olio trattenuto Per l esempio Rp = (0,75+0,4)/0,75 = 1,53

15 Flow chart Neutralizzazione - Fisica Olio degommato/decolorato Ac = 5% Q = 17 ton/ora Alla linea del vuoto Distillati Condizioni T = C P = 1,5-2,0 mmhg Q = 17 ton/ora t = 15 min Ac. = 82 % Olio più insaponificabile = 18 % Q = 5*17/100*(1+18/82) = 1,04 ton/ora Vapore Olio deacidificato alla deodorazione Olio deacidificato 17-1,04 = 15,96 ton/ora PERDITA = 100*(17-15,96)/17 = 6,12 % Rapporto di perdita di deacidificazione = Rapporto tra i distillati e gli acidi grassi da distillare Per l esempio Rp = 1,04/(5*17/100) = 1,22

16 Confronto rese processo tra neutralizzazione Chimica e Fisica Olio di oliva lampante: Acidità = 5,0 % Perdita in neutralizzazione: Chimica = 7,66 % Fisica = 6,12 % Delta = 1,54 % maggiore resa in fisica rispetto alla chimica La differenza del rapporto di perdita Rp corrisponde alla guadagno tra neutralizzazione in fisica e in chimica per grado di acidità dell olio Delta Rp = 1,53-1,22 = 0,31 Per 5 % di acidità = 1,55 % Considerando una raffineria che produce 40,000 ton/anno, un recupero di 1,55 % di resa corrisponde ad una maggiore produzione di 620 ton/anno. Sapete quanto è il costo dell olio di oliva raffinato?

17 Decolorazione La decolorazione ha due effetti: Elimina i pigmenti carotenoidei e le clorofille, quest ultime essenzialmente presenti come feofitine. Elimina eventuali contaminazioni da IPA. Il processo è un assorbimento su terre attive addizionate di carbone assorbente. Le terre agiscono sui pigmenti sia per adsorbimento che per effetto degradativo per catalisi acidica, il carbone agisce come assorbente degli IPA.

18 Flow chart Decolorazione Alla linea del vuoto Olio neutro T = 95 C P = mmhg Decoloratore Filtri Mixer slurry Disidratatore Olio disidratato Terre esauste allo smaltimento T = 80 C P = mmhg Agente decolorante 0,8-1,5% rispetto all olio Olio decolorato Olio greggio Olio decolorato

19 Perdite di decolorazione Le terre decoloranti sono argille assorbenti attivate, che oltre ad assorbire trattengono una quantità di olio apri a circa il 30% del loro peso. pigmenti e contaminanti Considerando una media di impiego dello 1% rispetto all olio neutro, ogni tonnellata di olio vengono persi nelle terre 0,3 ton di olio. In riferimento al D.L. 152 le terre di decolorazione esauste sono considerate come rifiuto industriale e quindi devono essere inviate allo smaltimento. Sistemi di recupero Estrazione della materia grassa e successivo impiego come produzione energetica, inertizzazione delle terre e loro impiego come materiale inerte Impiego diretto in biodi gestori a biomasse solide per produzione di biogas

20 Deodorazione La deodorazione è una distillazione in corrente di vapore sotto vuoto spinto ad alta temperatura. L effetto sull olio decolorato è quello di degradare completamente i pigmenti, specialmente quelli carotenoidei, eliminare i componenti volatile ed ossidati e i contaminanti con basso punto di ebollizione, che non vengono adsorbiti dal carbone attivo quali PCB e diossine eventualmente presenti negli oli greggi. L olio raffinato che si ottiene è giallo pallido, e quasi completamente insapore Greggio Neutro Decolorato Raffinato

21 Flow chart - Deodorazione Condizioni T = C P = 1,5-2,5 mmhg Linea del vuoto Distillati Caratteristiche distillati di sola deodorazione Ac. = 35% Olio più insaponificabile = 65 % Q = 0,15*15,96/100*(1+65/35) = 0,07 ton/ora Olio decolorato Vapore diretto Olio deacidificato 15,96 ton/ora Acidità = 0, 15% Olio deacidificato Olio raffinato Olio raffinato 15,96-0,07 = 15,89 ton/ora PERDITA = 100*0,07/15,96 = 0,44 %

22 Modifiche indotte negli oli di oliva durante il processo di raffinazione Neutralizzazione Perdita degli steroli, aumento dell Eritrodiolo e dell Uvaolo Decolorazione Formazione di acidi grassi trans e degli idrocarburi steroidei Deodorazione Perdita dell insaponificabile, formazione acidi grassi coniugati, aumento delle cere Tema della prossima puntata

23 Grazie per l attenzione