Podstawy produkcji surowców roślinnych. Rośliny oleiste. Opracował dr inż. Wiktor Berski

Transkrypt

1 Podstawy produkcji surowców roślinnych Rośliny oleiste Opracował dr inż. Wiktor Berski

2 Wykorzystano materiały z następujących źródeł:

3 ROŚLINY OLEISTE gromadzą tłuszcz w nasionach, owocach lub w innych częściach w ilościach przekraczających 15% (20%), stanowiąc surowiec do otrzymywania olejów roślinnych. Na świecie około 100 gatunków roślin zawiera taką ilość tłuszczu, którą opłaca się wydobywać. Spośród nich przemysłowe znaczenie światowe ma 7 gatunków: soja, rzepak, słonecznik, bawełna, arachid, palma oleista i palma kokosowa. Do grupy roślin oleistych zalicza się wiele gatunków należących do licznych rodzin botanicznych. Wymagają na ogół starannej uprawy i silnego nawożenia. Tłuszcz w nasionach gromadzi się dopiero w okresie dojrzewania, dlatego też ważny jest więc termin zbioru. Jakość tłuszczu zależy od rodzaju rośliny, oraz w dużej mierze od warunków rozwoju, wilgotności, temperatury, nasłonecznienia i gleby.

4 Najwięcej olejów roślinnych, o przewadze nasyconych kwasów tłuszczowych, dostarczają rośliny strefy międzyzwrotnikowej i podzwrotnikowej, zawierające powyżej 50% tłuszczu (olejowiec, palma kokosowa, atalia, migdałowiec zwyczajny, oliwka, drzewo tungowe, orzech ziemny, sezam, rącznik, soja); mniejsze ilości tłuszczu zawierają: bawełna, fałdzistka, maziczka siewna. W strefie umiarkowanej uprawia się rośliny oleiste o zawartości tłuszczu poniżej 50%, z przewagą nienasyconych kwasów tłuszczowych, np. rzepak, lnicznik, len oleisty, katran abisyński, dynia oleista, słonecznik, gorczyca. Zdecydowana większość tłuszczów roślinnych jest cieczami.

5 Orzechy ziemne Len Słonecznik Rzepik Rzepak % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Tłuszcze Białko Węglowodany Błonnik Substancje mineralne Woda

6 Tłuszcze konsumpcyjne wykorzystywane są do bezpośredniego spożycia, ale także służą do wyrobu tzw. utwardzonych tłuszczów roślinnych (margaryna), artykułów cukierniczych, piekarniczych oraz konserw. Tłuszcze techniczne natomiast stosuje się głównie do wyrobu biopaliw, farb, lakierów, pokostów, środków powierzchniowoczynnych, tworzyw sztucznych, klejów i kitów. W bardzo ograniczonym zakresie używane są także w przemyśle hutniczym i lotniczym. Tłuszcze pochodzenia roślinnego stosuje się również w farmacji oraz przemysłach kosmetycznych. Produkty odpadkowe przy wydzielaniu oleju tzw. makuchy lub śruta stanowią bardzo cenną paszę treściwą dla zwierząt, zawierają bowiem duże ilości białka. Ponadto nasiona lub makuchy niektórych roślin oleistych, np. rzepaku, rzepiku, gorczyc, dzięki zawartości olejków gorczycznych używane są do wyrobu musztardy, wina, piwa, lub służą jako przyprawy do konserw.

7 Niektóre rośliny oleiste mają też inne wartości, np. płatki korony krokosza, dzięki zawartości barwników, mogą być wykorzystane w przemyśle farbiarskim. Nasiona maku mają szerokie zastosowanie przy wyrobach cukierniczych piekarskich, ponadto dostarczają wielu alkaloidów. Ziele drapacza i nasiona rącznika są wykorzystywane w lecznictwie. Podobnie jak makuchy także słoma niektórych roślin oleistych może być używana na paszę, do okrywania kopców, produkcji kompostów, wyrobu papieru, płyt izolacyjnych itp. Niektóre rośliny oleiste takie jak len lub konopie są cennymi roślinami włóknistymi i wykorzystywane są przede wszystkim do produkcji włókien naturalnych, a uzyskiwanie z nich tłuszczów jest tylko dodatkowym zabiegiem umożliwiającym pełniejszą utylizację tych roślin.

8 Lipidy wraz z białkami i sacharydami są podstawowymi składnikami wszystkich żywych komórek. Jest to grupa naturalnych związków chemicznych nierozpuszczalnych w wodzie, ale rozpuszczalnych w tzw. rozpuszczalnikach tłuszczowych (etery, węglowodory, zw. chloroorganiczne). Lipidy dzielą się na trzy grupy: proste, złożone i wtórne. Lipidy proste: estry kwasów tłuszczowych i gliceryny (bądź innych alkoholi). W skład lipidów prostych wchodzą lipidy właściwe (estry kwasów i gliceryny), woski (estry innych alkoholi). Lipidy złożone: związki zawierające oprócz estrów kwasów tłuszczowych także inne składniki. Na przykład fosfolipidy (zawierające kwas fosforowy) a wśród nich glicerofosfolipidy (pochodne kwasu glicerofosforowego) oraz sfingofosfolipidy (pochodne fosfoceramidu). Wyróżnia się także glikolipidy (tłuszcze zawierające, co najmniej jedna cząsteczkę cukru) a wśród nich: glikoglicerolipidy i glikosfingolipidy. Do grupy lipidów złożonych należą natomiast, np. sulfolipidy. Lipidy wtórne: powstają z lipidów właściwych lub złożonych, najczęściej przez ich hydrolizę. Do grupy tej zalicza się kwasy tłuszczowe, alkohole i węglowodory.

9 Funkcje tłuszczów w organizmach żywych: źródło NNKT, nośniki witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (a także substancji odpowiedzialnych za smak i zapach), główne i skoncentrowane źródło energii (ok. 37,7kJ/g), ochrona narządów (warstwa izolacyjna i ochrona mechaniczna) Funkcje tłuszczów w technologii żywności: czynniki kontrolowanego przenoszenia ciepła (tłuszcze smażalnicze), oleje sałatkowe, wyrób przetworów na bazie tłuszczów (majonezy, dressingi), wyrób margaryn (w wyniku katalitycznego utwardzenia, uwodornienia), emulgatory (lecytyna)

10 Rośliny oleiste gromadzą jako materiał zapasowy tłuszcze, które mogą następnie być wyizolowane i wykorzystane do celów konsumpcyjnych bądź technicznych. Tłuszcze pochodzenia roślinnego w skali globalnej stanowią ok. 65% światowej produkcji, tłuszcze zwierząt lądowych - około 35%, a na tłuszcze zwierząt morskich i ryb około 2%. Spośród produkowanych tłuszczów aż 92% stanowią tłuszcze jadalne a jedynie 8% jest wykorzystywane jest w celach technicznych. Jest to spowodowane wyższą opłacalnością zastosowania produktów przerobu ropy naftowej i gazu.

11 Produkcja surowców oleistych na świecie Lata Powierzchnia upraw (1000 ha) Produkcja (1000 ton)

12 Produkcja tłuszczów w 2006 roku ( mln ton) Łącznie 152,8; w tym zwierzęce 24,4 (16%) Palmowy 38,0 (24,9) Sojowy 36,7 (24,0) Rzepakowy 18,4 (12,0) Słonecznikowy 11,4 (7,5) Bawełniany 5,0 (3,3) Z orzechów z. 4,2 (2,7) Oliwa 3,0 (2,0) Kukurydziany 2,3 (1,5) Palmowy (kernel) 4,4 (2,9) Kokosowy 2,9 (1,9) Sezamowy 0,9 (0,6) Lniany 0,7 (0,5) Rycynowy 0,5 (0,3) Łój 8,5 (5,6) Smalec 8,0 (5,2) Masło 6,9 (4,5) Z ryb 1,0 (0,7)

13 Światowa produkcja olejów roślinnych w 2009 Palmowy Ton % Ważniejsi producenci ,81 Indonezja, Malezja, Nigeria, Tajlandia Sojowy ,31 USA, Chiny, Brazylia, Argentyna Chiny, Niemcy, Indie, Francja, Japonia Rzepakowy ,94 Polska Palmowy Indonezja, Malezja, Nigeria, Tajlandia (jądra) ,05 z orzechów ziemnych ,92 Chiny, Indie, Nigeria, Myanmar Bawełniany ,29 Chiny, Indie, Pakistan, Uzbekistan Kopra ,47 Filipiny, Indie, Indonezja, Wietnam Oliwa ,05 Hiszpania, Włochy, Grecja, Syria Kukurydziany ,61 USA, Chiny, Japonia, Brazylia Sezamowy ,71 Myanmar, Chiny, Indie, Sudan Lniany ,41 Chiny, Belgia, USA, Etiopia Krokoszowy ,11 Indie, USA, Argentyna, Meksyk

14 Produkcja surowców oleistych (1000 ton), z uwzględnieniem celów niespożywczych

15 Gatunki roślin oleistych uprawianych w Polsce

16 Rośliny oleiste uprawiane w Polsce można podzielić na 2 grupy: 1.Wykorzystywane głownie przez przemysł olejarski: rzepak i rzepik. 2.Wykorzystywane wszechstronnie: mak - przemysł olejarski, piekarsko-ciastkarski, do bezpośredniego spożycia, do wyrobu farb artystycznych, gorczyca biała i sarepska do wyrobu musztardy i jako przyprawa, gorczyca czarna, rącznik w przemyśle farmaceutycznym, soja przetwarzana na olej, a także źródło białka.

17 W klimacie umiarkowanym (Polska) uprawia się dość liczną grupę roślin oleistych obejmujących kilka rodzin. Najliczniej reprezentowane są rośliny krzyżowe (Crucifereae) z takimi gatunkami jak: rzepak (ozimy i jary), rzepik (ozimy i jary), gorczyce (biała, czarna i sarepska), rzodkiew oleista, lnianka (siewna ozima i jara) oraz katatran abisynski (kapusta abisyńska). Rośliny te dostarczają tzw. oleju rzepakowego stanowiącego ponad 90% całkowitej produkcji tłuszczów roślinnych. Mniejsze znaczenie ma słonecznik, krokosz barwierski, drapacz lekarski (rodzina złożone), mak (makowate), len (lnowate), konopie (konopiowate), dynia oleista (dyniowate) i rącznik (rycynus) (wilczomleczowate).

18 Rzepak i rzepik Główny surowiec oleisty w Polsce, (80% ogólnych upraw). Są to rośliny jednoroczne, należące do rodziny krzyżowych. Uprawiane są jako ozime (najczęściej, okres wegetacji ok. 315 dni) i jare ( dni). Owocem rzepaku jest łuszczyna (długość 4,5 12 cm). Wewnątrz niej znajduje się kilkanaście nasion w jednym rzędzie. Nasiona są drobne, kuliste średnicy 1,5 2,8 mm, koloru ciemnobrunatnego lub srebrzystoczarne. Nasiona rzepiku są nieco mniejsze, mają powierzchnię silniej siateczkowana, mniej błyszczącą. Nasiona rzepaku i rzepiku są bezbielmowe, zbudowane z łupiny nasiennej i dobrze wykształconego zarodka. W liścieniach zarodka gromadzą się substancje zapasowe (tłuszcz i białko). Zawierają one olejek goryczkowy nadający im charakterystyczny zapach i gorzko-piekący smak.

19 Do nasion rzepaku i rzepiku bardzo podobne są nasiona gorczycy czarnej i sarepskiej. Ziarno rzepaku zawiera 38% tłuszczu, 23% białek, rzepiku 35% tłuszczu i 25% białek. Nasiona rzepaku, ze względu na jełczenie tłuszczów mają krótki okres zdolności do kiełkowania.

20 Gorczyca biała, czarna i sarepska Jednoroczne rośliny jare z rodziny krzyżowych. Nasiona oprócz tłuszczów mogą zawierać związki o charakterze glukozydów (np. sinalbina w gorczycy białej), z których produkuje się tzw. olejek gorczyczny. Makuchy gorczycowe stanowią surowiec do wyrobu musztard, ale nie nadają się na paszę dla zwierząt. Natomiast mieszankach z innymi roślinami uprawianymi w celach paszowych stosuje się gorczycę białą jako zieloną paszę lub nawóz. Owoce gorczyc to grube, guzowate i szorstko owłosione łuszczyny o długości do 4cm zakończone szablastym dziobem. Nasiona są kuliste o średnicy 2-2,5mm. Nasiona moczone w wodzie silnie śluzowacieją (z wyjątkiem gorczycy sarepskiej). Gorczyca biała zawiera do 32% tłuszczu w nasionach. Gorczyca sarepska jest używana jako surowiec dla przemysłu spożywczego, farmaceutycznego i kosmetycznego.

21 Lnianka Lniana należy do rodziny krzyżowych, jest rośliną jednoroczną jarą lub ozimą (w Polsce przeważa forma jara). Dostarcza wartościowego oleju jadalnego i technicznego. Nasiona lnianki zawierają do 33% tłuszczu a makuchy są bogate w białko (35%) i stanowią cenną paszę dla bydła, która jednak może być stosowana w niewielkich ilościach ze względu na ostry smak i zapach. Owocem jest gruszkowata łuszczyna (7-10mm) podzielona fałszywą przegrodą na dwie komory. Nasiona lnianki są drobne, wydłużone barwy żółtawo-rdzawej. W porównaniu z innymi krzyżowymi lnianka jest bardziej wytrzymała na mróz i suszę.

22 Kapusta Abisyńska Roślina jednoroczna jara, której owoce zawierają do 36% tłuszczu. Olej pochodzący z tej rośliny ma podobne właściwości i skład chemiczny jak olej rzepakowy, chociaż zawiera dość dużo oleju erukowego. Nasiona katrana zawierają też dużo olejków lotnych. Śruta poekstrakcyjna może być stosowana na paszę (w małych dawkach). Owocem kapusty abisyńskiej jest kulista jednonasienna, zredukowana łuszczynka barwy bladożółtej. Łuszczynki wymłacają się trudno w związku, z czym materiałem siewnym są całe owoce. Rzodkiew oleista Roślina jednoroczna, jara. Średnia zawartość tłuszczu w nasionach wynosi około 35%. Rzodkiew oleista uzyskuje ostatnio duże znaczenia jako roślina poplonowa uprawiana w celu uzyskania zielonki lub na zielony nawóz. Owocem jest łuszczyna o długości do 6cm i grubości 1cm. Łuszczyna jest pękata, gruszkowata, zakończona ostrym dziobem. Łuszczyny nie pękają

23 Słonecznik Jednoroczna roślina z rodziny złożonych pochodząca z Meksyku. Uprawiana jest w wielu krajach dla jadalnych nasion zawierających około 40% tłuszczu zawierającego aż 88% wielonienasyconych kwasów tłuszczowych - (62% kwasu linolowego i 26% kwasu oleinowego). Najwartościowszy odżywczo jest olej słonecznikowy niepoddany podgrzewaniu (smażenie) gdyż podczas przegrzania kwasy NNKT ulegają rozkładowi. Owocem jest niełupka składająca się ze skórzastej owocni i nasienia. Słonecznik był i jest stosowany jako roślina lecznicza. Rącznik pospolity (rycynus) Gatunek z rodziny wilczomleczowatych, pochodzący prawdopodobnie z Etiopii. Szeroko uprawiany jako roślina oleista i ozdobna. W swej ojczyźnie jest drzewem wysokim do m, w innych warunkach klimatycznych może być krzewem, bylina, a w strefie umiarkowanej nawet rośliną roczną. Olej uzyskiwany z nasion rącznika stosowany jest do celów technicznych i leczniczych.

24 Mak lekarski Roślina jednoroczna, jara. W liścieniach nasion gromadzi się tłuszcz w ilości do 45%, natomiast w łodygach, owocach i nasionach znajdują się alkaloidy (opium, morfina, kodeina, papaverina i inne). Mak uprawia się do celów jadalnych, przemysłowych oraz farmaceutycznych. Nasiona maku są małe i mają kształt nerkowaty, barwę białą, szaro-srebrzysta, niebieską lub brunatną. Dynia oleista Należy do rodziny dyniowatych. Formy uprawne mają nasiona pozbawione grubej zdrewniałej łupiny (tzw. bezłupinowe) i zawierają około 50% tłuszczu (odmiany łupinowe do 45%). Dynie oleistą uprawia się w celach konsumpcyjnych (olej, margaryna), dla przemysłu cukierniczego, oraz do wyrobu przetworów. Owocem dyni jest kulista lub owalnowydłużona jagoda pokryta zdrewniałą łupiną różnego zabarwienia. Pod nią znajduje się miąższ a środek owocu wypełnia tkanka miękiszowa, gąbczasta, w której umieszczone są nasiona. Nasiona dyni mają ok. 1,5cm długości i są silnie spłaszczone. Bezłupinowe, w przeciwieństwie do odmian jadalnych i pastewnych otacza cienka srebrzysta okrywa nasienna.

25 Konopie Różne odmiany konopi wykorzystuje się głównie jako rośliny włókniste, chociaż ich nasiona zawierające do 38% tłuszczu mogą także być wykorzystywane do produkcji szybkoschnących olejów. Ponadto pakuły lniane używane są jako materiał izolacyjny oraz w przemyśle papierniczym a paździerze w przemyśle meblarskim. Makuchy oraz nasiona są natomiast wartościowa paszą zawierającą do 25% białka. W obrębie gatunku konopi wyróżnia się trzy odmiany botaniczne: konopie dzikie (ze względu na niski plon włókna i nasion nie mają wartości użytkowej), indyjskie (ubogie we włókno służą głównie do produkcji haszyszu i marihuany) oraz najczęściej uprawiane konopie zwyczajne.

26 Len Len jest zarówno rośliną oleista jak i włóknistą. Nasiona (pospolicie nazywa się siemieniem) i olej z lnu mają zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym. Siemię i makuchy są tez wartościową paszą zawierającą do 30% białka. Paździerze znajdują natomiast zastosowanie w przemyśle meblarski i budowlanym. Rodzaj lnowatych obejmuje ok. 200 gatunków, z których tylko len zwyczajny jest rośliną uprawną. W Polsce występuje on w dwóch odmianach: len pękający (forma przejściowa miedzy lnem dzikim i uprawnym. Zachował on cechy roślin dziko rosnących tj. pękanie torebek nasiennych i rozsiewanie nasion. Z tego względu nie ma on praktycznego zastosowania) oraz len siewny, występujący jako forma jara w postaci lnu: grubonasiennego 44% tłuszczu, przejściowego max. 43% tłuszczu oraz drobnonasiennego uprawianego na włókno). Nasiona lnu są płaskie, jajowate zaopatrzone w zakrzywiony dziobek. Nasiona te i zawierają one bielmo. Ich skład chemiczny to 23% białka, 25-45% tłuszczu, 22% węglowodanów, 9% błonnika oraz 3% substancji mineralnych. Dla odmian włóknistych najbardziej wartościowa częścią jest kora zawierająca pęczki włókien.

27 Oliwka europejska Jeden z około 35 gatunków rodziny oliwkowatych występujący na obszarze śródziemnomorskim, na pograniczu klimatu umiarkowanego i tropikalnego. Jest wiecznie zielonym drzewem lub krzewem, długowiecznym, osiągającym wiek do 1000 lat. Rośnie w stanie dzikim i jest uprawiana od około czterech tysięcy lat. Oliwka odgrywała dużą rolę w mitologii i sztuce. Owocem jest podłużny lub okrągły pestkowiec o długości ponad 3 centymetry, początkowo zielony, dojrzewający czerwony, dojrzały fioletowo-czarny. Zawiera on twardą, pomarszczoną, jasnobrązowa pestkę. Dojrzałe owoce zawierają około 40% oleju zawierającego nienasycone kwasy tłuszczowe. Oliwa uzyskiwana z pierwszego tłoczenia w temperaturze 25 C posiada wysokie właściwości odżywcze i lecznicze. Należy ją spożywać na surowo, w sałatkach lub innych pokarmach gdyż podczas podgrzewania niszczy się cenne odżywczo składniki.

28 Również oliwa tłoczona przy zastosowaniu wyższej temperatury jest wartościowym tłuszczem jadalnym, nadającym się do smażenia, gotowania, duszenia i spożycia na surowo. Podczas smażenia oliwa z oliwek jest dziesięciokrotnie odporniejsza na utlenianie od oleju słonecznikowego i sojowego. Oliwa z oliwek ma właściwości lecznicze, gdyż chroni serce i naczynia krwionośne prze zmianami miażdzycowymi. Obniża poziom cholesterolu LDL, ma działanie antyoksydacyjne, zapobiega wytwarzaniu się kamieni żółciowych. W krajach o wysokim spożyciu oliwy wskaźniki zapadalności na choroby wieńcowej są niskie. Oliwa z oliwek może być składnikiem kosmetyków. Około 90% światowych zbiorów oliwek przeznacza się do produkcji oliwy, pozostałe 10% przeznaczone jest do konsumpcji w postaci owoców marynowanych lub kiszonych.