Lepkość oleju - dlaczego ten sam olej raz płynie jak woda, a raz jak syrop, i co z tego wynika przy napełnianiu butelek

Wystarczy przelać ten sam olej lniany dwa razy - raz w chłodny październikowy poranek, raz w upalne lipcowe popołudnie - żeby zobaczyć dwie różne ciecze. Rano strumień jest gęsty i leniwy, zwija się w grubą wstęgę i długo kapie z krawędzi naczynia. Latem ten sam olej spływa szybko, cienką, niemal wodnistą strużką. Nic się w nim nie zmieniło - ani skład, ani świeżość, ani nasiona, z których powstał. Zmieniła się jedna wielkość fizyczna, o której w tłoczni mówi się zaskakująco rzadko, choć towarzyszy każdemu litrowi od wylotu prasy aż po korek butelki. To lepkość.

W tym artykule przyglądamy się lepkości oleju z bliska. Sprawdzamy, skąd się bierze, dlaczego olej rycynowy płynie jak syrop, a lniany niemal jak woda z dodatkiem tłuszczu, co ma z nią wspólnego alchemiczka z Aleksandrii sprzed niemal dwóch tysięcy lat i dlaczego w nowoczesnej nalewarce tak dużą rolę odgrywa podgrzewany zbiornik z mieszadłem. To opowieść o fizyce, chemii i historii, która zaczyna się w pojedynczej cząsteczce trójglicerydu, a kończy na czystej szyjce butelki.

Lepkość - wewnętrzne tarcie, którego nie widać

Najprościej mówiąc, lepkość to opór, jaki ciecz stawia, gdy chcemy wprawić ją w ruch. Kiedy olej spływa po ściance lejka, jego warstwy nie przesuwają się jednakowo. Ta przy samej ściance niemal stoi, kolejne ślizgają się po sobie coraz szybciej, a najszybciej porusza się środek strumienia. Między warstwami działa coś w rodzaju tarcia, a jego wielkość zależy od tego, jak mocno cząsteczki cieczy przyciągają sąsiadów i jak łatwo mogą się wzajemnie wymijać.

W wodzie cząsteczki są małe i ruchliwe, więc warstwy przesuwają się bez większego oporu. W oleju mamy do czynienia z prawdziwymi olbrzymami. Pojedyncza cząsteczka trójglicerydu to trzy długie łańcuchy kwasów tłuszczowych przyczepione do szkieletu glicerolu - w sumie ponad pięćdziesiąt atomów węgla. Taka cząsteczka przypomina bardziej rozczapierzoną gałązkę niż kulkę. Żeby się przesunąć, musi przecisnąć się między sąsiadami, zahaczając o nich i chwilowo się z nimi splątując. Stąd wrażenie gęstości i "tłustości", które każdy zna z kuchni.

Poiseuille, Stokes i jednostki z historią

Ciekawostka dla miłośników historii nauki: podstawowe jednostki lepkości noszą nazwiska dwóch ludzi, z których żaden nie zajmował się olejem. Puaz upamiętnia Jeana Léonarda Marie Poiseuille'a, francuskiego lekarza, który w pierwszej połowie XIX wieku badał przepływ krwi w naczyniach włosowatych. Żeby zrozumieć krążenie, przepuszczał wodę przez szklane rurki o średnicy zbliżonej do grubości włosa i mierzył, ile cieczy przepłynie w określonym czasie. Sformułowane przez niego prawo mówi, że przepływ przez rurkę rośnie z czwartą potęgą jej promienia. Dwukrotnie szersza rurka przepuszcza więc nie dwa, ale szesnaście razy więcej cieczy. Ta sama zasada działa dziś w każdym wężyku i każdej dyszy nalewarki.

Druga jednostka, stokes, używana do opisu lepkości kinematycznej, pochodzi od irlandzkiego fizyka George'a Gabriela Stokesa. Stokes opisał między innymi, jak szybko kulka opada w lepkiej cieczy - i to prawo wróci w dalszej części artykułu, gdy zajmiemy się pęcherzykami powietrza. W praktyce laboratoryjnej lepkość olejów podaje się najczęściej w milipaskalosekundach (mPa·s), a jeden centypuaz odpowiada dokładnie jednej milipaskalosekundzie.

Olej, woda i miód na jednej skali

Woda w temperaturze 20°C ma lepkość około 1 mPa·s. Typowe oleje roślinne w tej samej temperaturze mieszczą się mniej więcej między 40 a 90 mPa·s - są więc kilkadziesiąt razy bardziej lepkie od wody. Olej lniany leży blisko dolnej granicy tego przedziału, rzepakowy i słonecznikowy mniej więcej pośrodku, oliwa z oliwek bliżej górnej. Miód to zupełnie inna liga: w zależności od zawartości wody i rodzaju cukrów od kilku do kilkunastu tysięcy mPa·s. Olej rycynowy, o którym za chwilę, w temperaturze pokojowej osiąga blisko 1000 mPa·s.

Te liczby mają zaskakującą konsekwencję. Ludzkie zmysły są wobec lepkości dość mało precyzyjne. Olej lniany i oliwa różnią się lepkością niemal dwukrotnie, a mimo to nalane na łyżkę wydają się bardzo podobne. Oko zaczyna wyraźnie odróżniać ciecze dopiero przy różnicach rzędu kilku lub kilkunastu razy. Maszyna jest pod tym względem znacznie wrażliwsza - dla dozownika nawet kilkanaście procent różnicy oznacza inny czas napełniania, inny kształt strumienia i inne zachowanie kropli na końcu dyszy.

Dlaczego każdy olej płynie inaczej

Skoro wszystkie oleje roślinne zbudowane są z trójglicerydów, skąd biorą się tak duże różnice? Odpowiedź kryje się w szczegółach budowy łańcuchów kwasów tłuszczowych oraz w tym, co - oprócz samego tłuszczu - pływa w oleju.

Długość łańcucha i liczba wiązań podwójnych

Dwie cechy kwasu tłuszczowego mają największy wpływ na lepkość. Pierwsza to długość łańcucha. Im jest dłuższy, tym więcej miejsc, w których cząsteczki mogą się o siebie ocierać, i tym większy opór podczas przepływu. Dobrym przykładem są dawne odmiany rzepaku, bogate w kwas erukowy o 22 atomach węgla. Olej z nich był wyraźnie gęstszy od oleju z nowoczesnych odmian, w których dominuje osiemnastowęglowy kwas oleinowy.

Druga cecha to liczba wiązań podwójnych. Każde wiązanie podwójne w konfiguracji cis wprowadza w łańcuch trwałe zagięcie. Prosty, nasycony łańcuch może ułożyć się ciasno obok sąsiada jak ołówki w piórniku. Łańcuch z trzema zagięciami, jak w kwasie alfa-linolenowym, przypomina raczej pogięty drut - cząsteczki nie mogą się do siebie zbliżyć, oddziałują słabiej i łatwiej się mijają. Dlatego olej lniany, w którym kwas alfa-linolenowy stanowi często ponad połowę wszystkich kwasów tłuszczowych, płynie lżej niż oliwa zdominowana przez jednonienasycony kwas oleinowy.

Ta sama geometria tłumaczy, dlaczego tłuszcze bogate w kwasy nasycone, takie jak masło kakaowe czy olej kokosowy, w temperaturze pokojowej są stałe. Ich proste łańcuchy potrafią ułożyć się w uporządkowane struktury krystaliczne, a ciecz zamienia się w ciało stałe. Pomiędzy płynnym olejem lnianym a twardym masłem kakaowym nie ma więc przepaści - jest płynna skala, na której każdy tłuszcz zajmuje miejsce wyznaczone przez kształt swoich cząsteczek.

Olej rycynowy - wyjątek, który potwierdza regułę

Jest jeden olej roślinny, który zupełnie nie pasuje do reszty. Olej rycynowy, tłoczony z nasion rącznika pospolitego, jest mniej więcej dziesięć razy bardziej lepki od oleju rzepakowego. Tajemnica tkwi w kwasie rycynolowym, który stanowi około 90% jego kwasów tłuszczowych. W środku łańcucha tego kwasu znajduje się grupa hydroksylowa - ta sama, która w wodzie i w alkoholach odpowiada za wiązania wodorowe. Cząsteczki oleju rycynowego nie tylko ocierają się o siebie, ale dosłownie się przyciągają, tworząc chwilowe mostki. Efekt przypomina tłum ludzi, w którym część osób trzyma się za ręce - taki tłum przesuwa się znacznie wolniej.

Z tego powodu olej rycynowy przez dziesięciolecia był cenionym smarem do silników lotniczych i wyścigowych. Zachowywał wystarczającą grubość filmu smarnego tam, gdzie wiele innych olejów zawodziło. To dobry przykład na to, że lepkość nie jest przypadkową cechą, lecz bezpośrednim zapisem budowy cząsteczki - wystarczy jedna dodatkowa grupa atomów w łańcuchu, żeby olej zaczął zachowywać się jak syrop.

Olej nierafinowany - zawiesina, a nie czysta ciecz

Olej prosto z prasy ślimakowej to nie jednorodna ciecz, ale zawiesina. Pływają w niej drobiny miazgi nasion, śladowe ilości wody, fosfolipidy, woski, białka i barwniki. Część z nich opada w odstojniku, ale nawet po klarowaniu olej tłoczony na zimno zawiera znacznie więcej składników towarzyszących niż olej rafinowany. To one odpowiadają za jego smak, zapach i barwę, ale mają też wpływ na to, jak olej płynie.

Każda cząstka stała rozproszona w cieczy zwiększa jej lepkość. Zjawisko to opisał Albert Einstein w swojej rozprawie doktorskiej z 1905 roku, pokazując, że lepkość rozcieńczonej zawiesiny rośnie proporcjonalnie do objętości zajmowanej przez rozproszone cząstki. Ta sama praca posłużyła mu zresztą do oszacowania rozmiarów cząsteczek cukru rozpuszczonego w wodzie. W praktyce tłoczni oznacza to tyle, że świeży, nieklarowany olej jest zawsze odrobinę gęstszy niż ten sam olej po kilku dniach odstania, a olej z wyraźnym osadem zachowuje się w dozowniku inaczej niż olej sklarowany.

Temperatura - najczulsze pokrętło lepkości

Ze wszystkich czynników wpływających na lepkość oleju temperatura działa najsilniej. Co równie ważne, jest jedynym czynnikiem, który da się łatwo kontrolować w trakcie pracy. Skład kwasów tłuszczowych wyznacza natura nasion, ilość drobin zależy od prasy i odstojnika, ale temperaturę oleju w zbiorniku można ustawić pokrętłem.

Każde kilkanaście stopni to połowa oporu

Gdy olej się ogrzewa, cząsteczki trójglicerydów drgają i przemieszczają się coraz energiczniej. Łatwiej wtedy pokonują opór sąsiadów, a lepkość wyraźnie spada. W przypadku olejów roślinnych zależność ta jest bardzo silna: w zakresie od temperatury chłodnej piwnicy do ciepłego pomieszczenia lepkość zmniejsza się mniej więcej o połowę przy wzroście temperatury o 15-20 stopni. Olej rzepakowy, który w 10°C płynie leniwie jak rzadki syrop, w 40°C ma lepkość kilkukrotnie niższą.

Matematycznie opisuje to równanie zaproponowane w 1930 roku przez brytyjskiego fizyka Edwarda Andrade - lepkość cieczy maleje wykładniczo wraz ze wzrostem temperatury. Taka zależność ma ciekawą właściwość: najbardziej czuły jest zakres niskich temperatur. Różnica między 10 a 20°C zmienia zachowanie oleju znacznie mocniej niż różnica między 40 a 50°C. Dlatego tłocznia pracująca jesienią i zimą w nieogrzewanym budynku zauważa zmianę "charakteru" oleju dużo wyraźniej niż latem, kiedy cała produkcja odbywa się w podobnej, wyższej temperaturze.

Woski, zmętnienie i oleje, które zastygają na półce

W niskich temperaturach dzieje się coś więcej niż tylko wzrost lepkości. Nierafinowany olej słonecznikowy zawiera woski pochodzące z łuski nasion. W ciepłym oleju są rozpuszczone i niewidoczne, ale po schłodzeniu poniżej kilkunastu stopni zaczynają krystalizować w postaci drobnych igiełek. Olej mętnieje, robi się opalizujący, a w skrajnych przypadkach na dnie butelki pojawia się delikatny, kłaczkowaty osad. Proces usuwania tych wosków nazywa się winteryzacją, czyli dosłownie "zazimowaniem" - polega na schłodzeniu oleju i odfiltrowaniu kryształów, zanim zrobi to za niego zima w magazynie.

Podobnie zachowuje się oliwa z oliwek w lodówce, która w temperaturze kilku stopni tworzy białawe skupiska kryształów trójglicerydów o wyższej temperaturze topnienia. Olej kokosowy idzie jeszcze dalej - w temperaturze około 24-25°C przechodzi ze stanu stałego w ciekły. W nieogrzewanym pomieszczeniu może być rano białą, zbitą masą, a po południu przejrzystą cieczą. Dla każdego, kto napełnia opakowania, płynie z tego jeden wniosek: bez kontroli temperatury nie da się pracować powtarzalnie, bo produkt w zbiorniku zmienia się z godziny na godzinę.

Olej rozszerza się jak ciecz w termometrze

Temperatura zmienia nie tylko lepkość, ale i objętość oleju. Współczynnik rozszerzalności cieplnej olejów roślinnych wynosi mniej więcej 0,07% na każdy stopień. Brzmi niewinnie, ale różnica 20 stopni oznacza już około 1,4% objętości. Litr oleju odmierzony w temperaturze 35°C po ostygnięciu do 15°C zajmie około 986 mililitrów - w butelce pojawi się wyraźnie większa pusta przestrzeń pod zakrętką. Z tego samego powodu butelka napełniona zimnym olejem pod sam korek i pozostawiona na nasłonecznionym parapecie potrafi wypchnąć olej spod nakrętki.

To zjawisko pokazuje, że stabilna temperatura w zbiorniku nalewarki przekłada się bezpośrednio na powtarzalność napełniania. Dozownik tłokowy odmierza objętość, a nie masę. Jeśli olej w zbiorniku raz ma 15, a raz 30 stopni, kolejne butelki, choć napełnione "tak samo", po wystygnięciu będą się różnić poziomem cieczy. Na półce sklepowej, gdzie butelki stoją jedna obok drugiej, takie różnice widać od razu.

Kąpiel Marii - dwa tysiące lat historii płaszcza wodnego

Skoro olej trzeba czasem ogrzać, pojawia się pytanie, jak zrobić to łagodnie. Odpowiedź wymyślono bardzo dawno temu, a jej ślad zachował się w nazwie, którą do dziś posługują się kucharze na całym świecie.

Alchemiczka z Aleksandrii

Francuskie określenie bain-marie, czyli kąpiel wodna, tradycyjnie łączy się z postacią Marii Żydówki, nazywanej też Marią Prorokinią. Żyła najprawdopodobniej w Aleksandrii w pierwszych wiekach naszej ery i uchodzi za jedną z pierwszych znanych z imienia alchemiczek. Późniejsi autorzy przypisywali jej wynalezienie kilku urządzeń laboratoryjnych, w tym aparatu destylacyjnego i właśnie naczynia ogrzewanego pośrednio przez wodę. Dla alchemików, którzy pracowali z delikatnymi substancjami i nie znali termometrów, był to znakomity sposób na uzyskanie łagodnego, przewidywalnego ciepła.

Nazwa przeszła przez średniowieczną łacinę, w której brzmiała balneum Mariae, do języka francuskiego, a stamtąd do kuchni całej Europy. Dziś kąpiel wodną wykorzystuje się do roztapiania czekolady, przygotowywania sosu holenderskiego czy pieczenia sernika, a w przemyśle spożywczym i kosmetycznym - w postaci płaszcza wodnego otaczającego zbiornik. Zasada pozostała dokładnie taka sama jak w pracowni aleksandryjskiej alchemiczki.

Dlaczego woda grzeje łagodniej niż grzałka

Sekret kąpieli wodnej tkwi w trzech właściwościach wody. Po pierwsze, ma ona bardzo dużą pojemność cieplną - do ogrzania kilograma wody o jeden stopień potrzeba około dwa razy więcej energii niż do ogrzania kilograma oleju. Warstwa wody działa więc jak bufor, który wygładza wahania pracy grzałki. Po drugie, woda w płaszczu stale krąży dzięki konwekcji i rozprowadza ciepło po całej powierzchni zbiornika, zamiast skupiać je w jednym punkcie. Po trzecie, w otwartym układzie, pod ciśnieniem atmosferycznym, woda nie nagrzeje się powyżej temperatury wrzenia. To naturalny bezpiecznik, z którego korzystano na długo przed wynalezieniem termostatu.

Czym grozi grzanie bezpośrednie? Grzałka przylegająca do ścianki zbiornika tworzy tak zwane gorące punkty, w których lokalna temperatura oleju może być o kilkadziesiąt stopni wyższa niż średnia w całej objętości. W takich miejscach kwasy tłuszczowe, zwłaszcza wielonienasycone, utleniają się znacznie szybciej, a delikatne związki zapachowe odparowują lub rozkładają się. W przypadku oleju tłoczonego na zimno, którego wartość polega na zachowaniu naturalnego smaku i składu, łagodne i równomierne ogrzewanie przez płaszcz wodny ma więc zasadnicze znaczenie.

Warto przy tym trzymać się prostej zasady: podgrzewanie przed nalewaniem ma zmniejszyć lepkość, a nie "gotować" olej. Dla większości olejów tłoczonych na zimno w zupełności wystarczy temperatura o kilkanaście stopni wyższa od temperatury pomieszczenia, zwykle w okolicach 25-35°C. To próg, przy którym olej płynie swobodnie, a jednocześnie nie przyspiesza się w istotny sposób jego utleniania.

Mieszanie - sztuka poruszania bez napowietrzania

Druga połowa tej historii to ruch. Olej w zbiorniku, pozostawiony w spokoju, zaczyna żyć własnym życiem. Cięższe drobiny powoli opadają, cieplejsze warstwy unoszą się ku górze, a przy ściankach tworzą się strefy o innej temperaturze niż w środku zbiornika. Mieszadło przywraca jednorodność - pod warunkiem, że pracuje z rozsądną prędkością.

Stokes i pęcherzyki, które nie chcą wypłynąć

Wróćmy do George'a Stokesa. Jego prawo mówi, że prędkość, z jaką kulka opada w cieczy - albo pęcherzyk się w niej wznosi - jest odwrotnie proporcjonalna do lepkości i rośnie z kwadratem średnicy tej kulki. Z tej prostej zależności wynikają dwie praktyczne ciekawostki.

Pierwsza dotyczy osadu. W gęstym, zimnym oleju drobiny miazgi opadają bardzo powoli, więc długo pozostają zawieszone. W cieplejszym i rzadszym oleju opadają szybciej, a w zbiorniku bez mieszania skład oleju przy dnie i przy powierzchni coraz bardziej się różni. Pierwsze butelki napełniane z dolnej części zbiornika mogą wtedy zawierać wyraźnie więcej zawiesiny niż ostatnie. Spokojnie pracujące mieszadło utrzymuje wszystko w jednolitym stanie, dzięki czemu pierwsza i ostatnia butelka z danej partii wyglądają tak samo.

Druga ciekawostka dotyczy powietrza. Zbyt szybko obracające się mieszadło tworzy lej, wciąga powietrze i rozbija je na drobne pęcherzyki. W wodzie takie pęcherzyki uciekają na powierzchnię w kilka sekund, ale w oleju, kilkadziesiąt razy bardziej lepkim, sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Pęcherzyk o średnicy jednej dziesiątej milimetra wznosi się w oleju z prędkością zaledwie kilku milimetrów na minutę - pokonanie kilkudziesięciu centymetrów głębokości zbiornika może mu zająć ponad godzinę. W tym czasie trafia do dozownika, zmniejsza objętość faktycznie odmierzanego oleju i, co gorsza, przynosi ze sobą tlen. Dlatego przy olejach obowiązuje reguła: mieszać powoli i stale, a nie szybko i gwałtownie. Regulowana prędkość obrotowa mieszadła nie jest więc dodatkiem, lecz narzędziem dopasowania ruchu do lepkości konkretnego produktu.

Oleje z dodatkami i ciecze, które zmieniają zdanie

Czyste oleje roślinne należą do cieczy newtonowskich - ich lepkość nie zależy od tego, jak intensywnie je mieszamy, a jedynie od temperatury. Inaczej jest z produktami, które coraz częściej powstają w małych tłoczniach obok samego oleju. Pasty z nasion, kremy orzechowe, oleje z dodatkiem płatków chili, suszonych ziół czy czosnku, a także mieszanki oleju z miodem zachowują się jak ciecze nienewtonowskie. Wiele z nich jest rozrzedzanych ścinaniem: w spoczynku są gęste i niemal stałe, a pod wpływem ruchu stają się wyraźnie bardziej płynne. Znamy to zjawisko z keczupu, który nie chce wypłynąć z butelki, dopóki porządnie nią nie potrząśniemy.

Dla takich produktów ciągłe mieszanie spełnia podwójną rolę. Po pierwsze, utrzymuje cząstki dodatków równomiernie rozłożone w całej objętości. Bez mieszania płatki chili opadną na dno i pierwsze butelki będą niemal pozbawione przypraw, a ostatnie przesadnie ostre. Po drugie, ruch mieszadła utrzymuje produkt w stanie rozrzedzonym, w którym znacznie łatwiej przechodzi przez zawory i dyszę dozownika. Podobnie jest z pastami z nasion oleistych, w których olej ma naturalną skłonność do oddzielania się od stałej masy. Kto choć raz otworzył słoik naturalnego masła orzechowego z warstwą oleju na powierzchni, dobrze wie, o czym mowa.

Od zbiornika do szyjki butelki

Wszystkie opisane zjawiska spotykają się w jednym miejscu - w nalewarce. To tutaj lepkość, temperatura i jednorodność decydują, czy olej trafi do butelki w równej porcji, czystym strumieniem i bez śladów na szyjce.

Nitka, kropla i czysta szyjka

Każdy, kto nalewał gęstą ciecz, zna zjawisko ciągnięcia nitki. Po zakończeniu dozowania między dyszą a butelką przez chwilę rozpina się cienki strumyk, który w końcu się zrywa - często już nad szyjką albo nad etykietą. Im wyższa lepkość, tym dłużej nitka się utrzymuje i tym większa szansa na zabrudzenie opakowania. Do tego dochodzi napięcie powierzchniowe. Olej ma je ponad dwukrotnie niższe niż woda, dlatego chętnie rozpływa się po powierzchni szkła i wspina po gwincie. Stąd charakterystyczne tłuste obwódki, które można czasem zobaczyć na szyjkach butelek z olejem.

Ciepły olej w dużej mierze rozwiązuje ten problem sam. Szybciej się zrywa, krótszą nitką, a kropla pozostająca na końcu dyszy jest mniejsza. Skraca się także czas napełniania jednej butelki, a strumień spokojniej wpada do opakowania, bez zawirowań, które mogłyby wprowadzić powietrze. Te same zasady, przy znacznie gęstszych produktach, stosują cukiernicy rozlewający płynną czekoladę i pszczelarze napełniający słoiki miodem. Nieprzypadkowo w obu branżach podgrzewane zbiorniki są standardem od dziesięcioleci.

Wybór samego typu urządzenia - pod kątem liczby głowic, tempa pracy i skali produkcji - to osobny temat, któremu poświęciliśmy wcześniej praktyczny przewodnik po nalewarkach jednogłowicowych i dwugłowicowych. Tutaj skupiamy się na tym, co dzieje się z cieczą, zanim w ogóle trafi do dozownika.

Kielich z płaszczem wodnym i mieszadłem - fizyka w praktyce

Wszystko, o czym była mowa, sprowadza się do dwóch potrzeb: stabilnej, łagodnej temperatury i spokojnego, ciągłego ruchu. Na tej zasadzie działa kielich z mieszadłem i płaszczem wodnym o pojemności 30 litrów, dostępny w ofercie Prima-Tech jako wyposażenie nalewarek. Zbiornik ma podwójne ścianki ze stali nierdzewnej, między którymi znajduje się woda - to współczesna, przemysłowa wersja kąpieli Marii. Grzałka o mocy 2000 W ogrzewa płaszcz, a ten oddaje ciepło równomiernie całej powierzchni zbiornika, bez gorących punktów, które mogłyby miejscowo przegrzać olej.

W środku pracuje mieszadło napędzane motoreduktorem, z regulowaną prędkością obrotową. Co szczególnie istotne w świetle tego, co wiemy o pęcherzykach i zawiesinach, temperaturę płaszcza i obroty mieszadła ustawia się niezależnie, na osobnym panelu sterowania. Olej lniany można więc utrzymywać w lekko podwyższonej temperaturze przy bardzo powolnym mieszaniu, a pastę z nasion czy olej z płatkami chili mieszać intensywniej, żeby dodatki nie opadały na dno. Zakres regulacji temperatury podany przez producenta sięga 300°C, co pozwala pracować także z czekoladą, miodem czy gęstymi kremami kosmetycznymi. W przypadku olejów tłoczonych na zimno sens ma jednak wyłącznie dolny fragment tej skali.

Pojemność 30 litrów sprawia, że olej przebywa w kielichu wystarczająco długo, by jego temperatura wyrównała się w całej objętości, a zarazem na tyle krótko, żeby nie narażać go na wielogodzinne ogrzewanie. Gładkie powierzchnie ze stali nierdzewnej ułatwiają czyszczenie, co ma znaczenie przy częstej zmianie produktów - zapach oleju z czarnuszki potrafi być wyjątkowo uparty. Ten sam zbiornik sprawdza się też przy innych wyrobach, które mała tłocznia wprowadza obok olejów: kremach, pastach, sosach czy miodzie.

Czego lepkość uczy o świeżości oleju

Lepkość nie jest wielkością stałą przez całe życie oleju. Zmienia się wraz z jego wiekiem i sposobem przechowywania, a obserwowanie tej zmiany potrafi sporo powiedzieć o historii danej butelki.

Olej, który zamienia się w lakier

Najbardziej spektakularny przykład to olej lniany. Pozostawiony w cienkiej warstwie na powietrzu wiąże tlen, a jego wielonienasycone łańcuchy łączą się ze sobą w coraz większe sieci. Lepkość rośnie, aż w końcu olej zamienia się w elastyczną, stałą błonę. Na tym zjawisku opiera się malarstwo olejne, rozwijane przez niderlandzkich mistrzów już w XV wieku, a także tradycyjna konserwacja drewna. Malarze znają też olej standowy - olej lniany długo ogrzewany w wysokiej temperaturze bez dostępu powietrza, który na skutek polimeryzacji gęstnieje do konsystencji miodu.

W znacznie mniejszej skali podobne procesy zachodzą w każdym oleju spożywczym. Utlenianie i łączenie się cząsteczek powoli zwiększają lepkość. Najwyraźniej widać to w oleju do smażenia, który po wielokrotnym użyciu staje się ciemny, gęsty i lepki. W świeżym oleju tłoczonym na zimno zmiany są niewielkie, ale ta obserwacja dobrze przypomina, dlaczego olej w zbiorniku nalewarki powinien być ogrzewany łagodnie i nie dłużej, niż to konieczne, a mieszanie nie powinno go napowietrzać. Ciepło i tlen to dokładnie te same czynniki, które zamieniają olej lniany w warstwę farby na płótnie.

Domowy test lepkości - lejek i stoper

Laboratoria mierzą lepkość za pomocą wiskozymetrów. Jednym z klasycznych jest wiskozymetr z opadającą kulką, skonstruowany w latach 30. XX wieku przez niemieckiego chemika Fritza Höpplera. Mierzy się w nim czas opadania kulki w pochylonej rurce z badaną cieczą, dokładnie zgodnie z prawem Stokesa. W przemyśle farb i lakierów od dawna używa się natomiast kubków wypływowych - naczyń z kalibrowanym otworem w dnie, z których mierzy się czas wypływu określonej objętości cieczy.

Taki kubek można z powodzeniem zaimprowizować w tłoczni. Wystarczy mały lejek z wąską rurką, stała porcja oleju, na przykład 100 ml, i stoper. Mierząc czas wypływu tego samego oleju w różnych temperaturach, można w pół godziny sporządzić własną krzywą lepkości i zobaczyć na własne oczy, jak bardzo kilka stopni zmienia zachowanie cieczy. Porównując w ten sam sposób różne oleje - lniany, rzepakowy, z pestek dyni czy konopny - łatwo sprawdzić, jak skład kwasów tłuszczowych przekłada się na płynność. To prosty eksperyment, ale uczy intuicji, której nie da się zdobyć z tabel, i doskonale pokazuje, dlaczego ustawienie temperatury zbiornika nalewarki ma realny sens.

Olej w ruchu - podsumowanie

Lepkość jest jak niewidzialny charakter oleju. Zapisana jest w niej budowa cząsteczek, obecność drobin i wosków, temperatura pomieszczenia, a nawet wiek oleju. Olej lniany płynie lekko, bo jego łańcuchy są pogięte wiązaniami podwójnymi. Rycynowy płynie jak syrop, bo jego cząsteczki trzymają się za ręce. Słonecznikowy mętnieje zimą, bo krystalizują w nim woski z łuski nasion. A każdy z nich co kilkanaście stopni zmienia swoją płynność niemal dwukrotnie.

Dla tłoczni, która napełnia butelki, płynie z tego prosta nauka. Olej trzeba traktować jak ciecz żywą i zmienną, a nie jak wodę. Łagodne ciepło z płaszcza wodnego, znane od czasów aleksandryjskich alchemików, i spokojny ruch mieszadła sprawiają, że każda butelka dostaje olej o tej samej temperaturze, tej samej płynności i tej samej zawartości - od pierwszej do ostatniej w partii.

Najczęściej zadawane pytania

Czy podgrzewanie oleju tłoczonego na zimno przed nalewaniem mu szkodzi?

Określenie "tłoczony na zimno" opisuje sposób tłoczenia, czyli warunki panujące w prasie podczas wydobywania oleju z nasion. Łagodne ogrzanie oleju przed nalewaniem, do temperatury rzędu 25-35°C i tylko na czas potrzebny do napełnienia butelek, nie zmienia istotnie jego składu. Kluczowe jest, by ogrzewanie było równomierne, bez gorących punktów, i by olej nie stał w cieple przez wiele godzin. Właśnie dlatego do tego celu najlepiej nadaje się zbiornik z płaszczem wodnym.

Dlaczego olej słonecznikowy albo oliwa mętnieją w chłodzie?

Zmętnienie to efekt krystalizacji. W nierafinowanym oleju słonecznikowym krystalizują woski pochodzące z łuski nasion, w oliwie - trójglicerydy o wyższej temperaturze topnienia. To zjawisko fizyczne, a nie oznaka zepsucia. Po ogrzaniu do temperatury pokojowej olej zwykle odzyskuje klarowność, choć woski w oleju słonecznikowym mogą potrzebować na to więcej czasu i nieco wyższej temperatury.

Który olej roślinny jest najbardziej, a który najmniej lepki?

Najbardziej lepki spośród popularnych olejów roślinnych jest olej rycynowy, około dziesięciu razy gęstszy od rzepakowego, co zawdzięcza grupom hydroksylowym w kwasie rycynolowym. Do najmniej lepkich należą oleje bogate w kwasy wielonienasycone, zwłaszcza olej lniany. Oleje bogate w kwasy nasycone, jak kokosowy, w niskich temperaturach w ogóle przestają być cieczami.

Czy mieszadło jest potrzebne przy czystym, sklarowanym oleju?

Przy sklarowanym oleju bez dodatków mieszadło ma mniejsze znaczenie niż przy pastach czy olejach z ziołami, ale nadal się przydaje. Powolne mieszanie wyrównuje temperaturę w całym zbiorniku i zapobiega powstawaniu cieplejszych i chłodniejszych warstw, a w oleju z niewielką ilością zawiesiny utrzymuje ją w jednolitym stanie. Najważniejsze, by obroty były niskie i nie wciągały powietrza.

Jaką temperaturę ustawić w płaszczu wodnym przy nalewaniu oleju?

Dla większości olejów tłoczonych na zimno wystarcza 25-35°C, czyli temperatura o kilkanaście stopni wyższa od chłodnego pomieszczenia. Przy oleju kokosowym trzeba przekroczyć jego temperaturę topnienia, więc zwykle ustawia się nieco wyższą wartość. Dobrym sposobem jest prosty test z lejkiem i stoperem - pozwala sprawdzić, przy jakiej temperaturze dany olej płynie już swobodnie, i nie przekraczać jej bez potrzeby.

Czy lepkość oleju wpływa na dokładność dozowania?

Tak, i to na kilka sposobów. Od lepkości zależy czas napełniania i długość nitki, która zrywa się nad butelką. Temperatura zmienia objętość oleju o około 0,07% na każdy stopień, więc olej odmierzony na ciepło po ostygnięciu zajmie w butelce mniej miejsca. Do tego drobne pęcherzyki powietrza, które w lepkim oleju długo nie wypływają na powierzchnię, zmniejszają faktycznie odmierzoną ilość. Stabilna temperatura i spokojne mieszanie ograniczają wszystkie te zjawiska.

Czy kielich z płaszczem wodnym nadaje się do innych produktów niż olej?

Tak. Zbiornik z płaszczem wodnym i mieszadłem zaprojektowano z myślą o produktach, których właściwości zmieniają się pod wpływem temperatury lub postoju - miodzie, czekoladzie, kremach, pastach, sosach, dżemach, a także kosmetykach i żelach. Dla tłoczni oznacza to możliwość napełniania na tej samej nalewarce zarówno olejów, jak i past z nasion czy kremów, bez konieczności inwestowania w oddzielne urządzenia do każdego produktu.