В последнее десятилетие наблюдается процесс неустанного ужесточения стандартов качества и безопасности на пищевые продукты, производимые в мире. Этот процесс обусловлен как растущими проблемами, вызываемыми процессом глобального загрязнения окружающей среды, так и развитием знаний о природе возникновения наиболее опасных заболеваний человека.
В результате ужесточения общественного контроля фирмы-производители продуктов питания вынуждены принимать меры, ограничивающие возможность поставки на рынок продукции, опасной для здоровья ее потребителей. Этот процесс затронул и фирмы, производящие растительные и животные масла. С одной стороны, эти фирмы вынуждены применять дополнительные меры по очистке своей продукции в соответствии с вводимыми государством предельно допустимыми нормами содержания в продукции различного рода вредных веществ. С другой стороны, они сами принимают необходимые меры по предотвращению возможности попадания в их продукцию опасных для жизни потребителей веществ, стараясь избежать катастрофических для себя последствий в случае массовых отравлений их продукцией.
Основными компонентами сырых растительных масел и жиров являются: триглицериды, жирные кислоты, пигменты, фосфатиды (смолы), парафины и следы металлов. В процессах предварительной фильтрации удаляются взвешенные вещества, рафинирования — смолы и фосфатиды, раскисления и промывки — часть жирных кислот. Все эти стадии производства масел и жиров создают условия для более успешной процедуры их осветления, с помощью которой удаляется большое количество таких веществ, как пигменты (каратеноиды и хлорофилл), остатки поверхностно-активных веществ, фосфатиды, металлы, продукты окисления, полиароматические углеводороды (ПАУ), диоксин и полихлорбефинилы. На завершающей стадии дезодорирования из масла и жиров удаляются легкие ПАУ и летучие полихлорбефинилы.
Имеющиеся данные свидетельствуют о росте загрязнения в последние десятилетия сырого масла и жира целым рядом весьма опасных для здоровья человека веществ. Известны случаи массового отравления населения ряда европейских стран оливковым и другими растительными маслами. Одним из основных веществ, вызвавших тревогу у представителей власти и производителей этих продуктов, стали ПАУ, содержание которых в маслах по мнению медиков чрезвычайно высоко и неуклонно возрастает.
Причины этого процесса многочисленны: это сушка кокосовой копры дымом, подсолнечника и оливковой копры — выхлопными газами, использование загрязненных танкеров и контейнеров при транспортировке пальмового и кокосового масел, негативное воздействие загрязнения окружающей среды на качество рапсового и оливкового масел и особенно рыбьего жира.
Нижеследующие данные характеризуют нынешний уровень содержания легких и тяжелых ПАУ в наиболее распространенных сырых растительных маслах и жирах.
Страны Европейского сообщества договорились о том, что содержание ПАУ в пищевых маслах и жирах не должно превышать 25 ppb. При этом уровень тяжелых ПАУ не должен превышать 5 ppb, а содержание одного из опасных канцерогенов бензоальфапирена ограничено 0.5 ppb. В ноябре 2001 года предельно допустимое содержание диоксина в растительных маслах было ограничено уровнем 0.75 пикограмм/грамм продукта, а в рыбьем жире — 2.0 пг/г (норматив 2375/2001 от 29.11.01).
Введение вышеперечисленных ограничений заставляет производителей совершенствовать методы очистки растительных масел и жиров. Процесс осветления является центральным звеном в процессе производства высококачественного масла и жира. Важнейшую роль при этом традиционно играет использование отбеливающей глины (ОГ) и во все возрастающих масштабах она используются в паре с активированным углем (АУ).
Причина этого в том, что, будучи хорошим адсорбентом, отбельная земля тем не менее во всё возрастающей степени не в состоянии самостоятельно решить проблему очистки сырого масла и жиров до нужной кондиции. Совместное использование ОГ и АУ в процессе отбеливания масла и жира объединяет их сильные стороны. ОГ улучшает условия для применения АУ, удаляя вещества, способные дезактивировать АУ (фосфатиды, следы поверхностно-активных веществ). Последний в свою очередь удаляет из масла те вещества, с которыми не в состоянии справиться отбельная земля. К числу последних относятся очень устойчивые пигменты, легкие устойчивые и тяжелые ПАУ, диоксины и полихлорбефинилы.
Лучшие результаты при отбеливании масла могут быть достигнуты при использовании смеси ОГ и АУ в соотношении 60/40%. Однако на практике это соотношение колеблется между 90/10 и 95/5%, что объясняется экономическими и технологическими проблемами. АУ намного дороже ОГ, а его более развитая структура пор ведет к относительно большей потере масла при замене фильтровальной лепёшки. Кроме этого, при использовании более 5 кг АУ на тонну очищаемого продукта могут возникнуть проблемы в процессе фильтрации.
Обычно уровень дозирования смеси ОГ/АУ составляет 0.5-1.5% от массы отбеливаемого продукта и зависит от степени загрязнённости сырого масла или жира и требуемой чистоты конечного продукта. ОГ и АУ могут вводиться в отбеливатель в виде готовой смеси (Отбельная земля Bent Actigel) или раздельно, образуя смесь уже внутри аппарата. Типичное время контакта для отбеливания масла 20-30 минут, а для удаления из него ПАУ — 45 минут.
Поэтому при очистке масла с высоким содержанием ПАУ введение АУ через 10 минут после начала его обработки ОГ, которая принимает на себя значительную часть веществ, способных дезактивировать АУ, приводит к значительному повышению эффективности процесса осветления. По достижении необходимого времени контакта отбеливающей смеси с осветляемым продуктом происходит их разделение посредством механической фильтрации. При этом могут использоваться вертикальные фильтры под давлением, вращающиеся дисковые фильтры или метод противоточного фильтрования.
Решению проблемы снижения содержания ПАУ в маслах и жирах препятствует сложность процесса определения уровня их содержания в сырых продуктах. Даже крупные западные производители не имеют необходимых условий для выполнения необходимых анализов (оборудование, специалисты). Они выполняются только в специализированных лабораториях и за большие деньги. Поэтому в повседневной практике производители используют весьма доступный метод, позволяющий определить содержание такого тяжелого ПАУ, как бензоальфапирен (стандартный метод анализа ISO/fdis 15302 (1998)). Уровень содержания тяжелых ПАУ может быть получен путем умножения уровня содержания бензоальфапирена на 5. Полученный показатель может использоваться только при условии, что в процессе очистки масла не используются источники тепла, которые могут вызвать его загрязнение.
Как уже отмечалось выше, применение более 5 кг АУ при осветлении тонны сырого масла приводит к проблемам при фильтрации: давление необходимое для фильтрации превышает допустимый уровень, скорость фильтрации сокращается до минимума или снижается стабильность фильтровальной лепешки, что ведет к просачиванию АУ сквозь фильтр. Эти обстоятельства требуют разделения процесса осветления на два этапа, что позволяет снизить дозу АУ на каждом этапе вдвое.
Однако данный подход считается неэкономичным, так как он ведет к значительным дополнительным издержкам. Поэтому а тех случаях, когда уровень содержания бензоальфапирена превышает 40 ppb, данное обстоятельство затрудняет использование АУ. Для решения данной проблемы были созданы отбельные земли, содержащие в своём составе активированный уголь, которые обладают лучшими фильтрующими характеристиками:
• оптимальный компромисс между адсорбционной активностью и потерями масла;
• оптимальная пористая структура для адсорбции ПАУ;
• обладая щелочным рН препятствуют гидролизу масла;
• высокая стабильность качества углей в отбельной земле облегчает их практическое применение;
• отбельные земли с активированным углём обладают улучшенными фильтрующими свойствами.