Промышленное освоение дробной рафинации хлопкового масла Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

2-3, 2001

2. Янков В.И., Первадчук В.П., Боярченко В.И. Процессы переработки волокнообразующих полимеров (Методы расчета). — М.: Химия, 1989. — 320 с.

3. Силин В.А. Динамика процессов переработки пластмасс в червячных машинах. — М.: Машиностроение, 1972. — 150 с.

4. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование / Под ред. А.Н. Богатырева, В.П. Юрьева. — М.: 1994. — 200 с.

5. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров (Механика процессов), —г М.: Химия, 1977. — 464 с.

6, Эйгнор М.Б., Парцуф М.Л., Павловецкая С.Н., Овчинникова А.С. Технология производства кондитерских изделий с использованием экструзионной техники: Об-зорн. информ. Сер. Кондит. пром-сть. Вып. 6. — М.: АгроНИИТЭИПП, 1987. — С. 1-32.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 20.12.2000 г.

665.335.9:66.064

ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ ДРОБНОЙ РАФИНАЦИИ ХЛОПКОВОГО МАСЛА

реработ-

)ЄДЄЛИТЬ

вйсимо-0 1УМ нечистоты г задачу рования С ЧДХ, грузион-

ис, 1-5) ювлено, ЧДХ с разного ским ос-тражает устящих враще-ІЮДЄНИИ

грудиро-электро-ились в гроэнер-эов [6].

за хрустя-ового экс-1999. —

А.Т. ИЛЬЯСОВ, К.П. СЕРКАЕВ, Д.З. ВАХАБОВА, А.Ж. ЕРКАРИЕВ

Ташкентский химико-технологический институт

В последние годы на маслоперерабатывающих предприятиях Узбекистана — в частности, на Янгиюльском и Кокандском масло-жировых комбинатах МЖК (1991-1996), на Чимбайском маслопрессовом заводе (1998-1999) — при переработке низкосортных хлопковых семян участились случаи получения масла, рафинация которого приводит к образованию трудноосаждаемого неплотного соап-стока.

Исследовали процесс рафинации хлопкового масла, выработанного на Кокандском МЖК, показатели которого представлены в табл. 1. Перед рафинацией масло отфильтровывали для удаления механических примесей.

Таблица 1

Показатели

Черное (сырое) масло

прессовое экстракционное

К.ч., мг КОН 7,53 9,01

Цветность по Ловибонду в

1,0 см кювете при 35 ' желтых, кр. (син.) ед. 56 (1) Не прасм.

Влага и летучие вещества, % 0,64 0,52

Отстой, % 0,18 0,15

В контрольных опытах объекты рафинировали

щелочью концентрацией 300 г/л при расходе каустической соды 15 и 17,4 кг/т (прессовое масло), 16,5 и 18,0 кг/т (экстракционное масло). Продолжительность нейтрализации составляла 25-30 мин, а обводнения соапстока при расходе воды 5% от массы сырого масла — 2-3 мин.

Сырые масла рафинировали по щелочному (опыт 1) и щелоче-карбамидному (опыт 2) способам. В обоих основных исследованиях при концентрации щелочи 500 г/л расход каустической соды и продолжительность процесса очистки были, как в контроле. В связи с использованием более высокой концентрации щелочи расход воды на коагуляцию соапстока выдерживали в пределах 7-8%. В опыте 2 в сырое масло одновременно со щелочью добавляли раствор карбамида концентрацией 40%

(0,25% кристаллического карбамида от массы сырого масла), согласно рекомендациям [1, 2].

Температура масла в начале нейтрализации составляла 23~25°С, а в конце — 60°С [3]. Растворы каустической соды и карбамида при их введении в масло имели температуру 25°С.

Из сравнительных показателей рафинации масла, проведенной с применением одностадийного обводнения соапстока (промышленная технология), виден низкий выход нейтрализованного масла как в контроле, так и в опытах 1 и 2 из-за образования неплотного трудноосаждаемого соапстока. Причем потери масла и его цветность в контроле выше, чем в основных исследованиях, что связано с применением в них высококонцент-|эированных растворов щелочи и карбамида (табл.

Таблица 2

Расход каустической соды, кг/т

показатели Контроль Опыт 1 Опыт 2

11,0 12,4 11,0 12,4 11,0 12,4

Выход нейтрализованного масла, % 69 67 72 70 71 70

Цветность в 13,5 см кювете при 35 желтых, кр. (син.) ед 21 (1) 16 14 (1) 10 14 10

Кл., мг КОН 0,19 0,16 0,20 0,15 0,14 0,14

Влага и летучие вещества, % 0,15 0,17 0,13 0,15 0,15 0,14

Изменение климатических условий в весенне-летний период (облачность, частые дожди), очевидно, привели к изменению физико-химических свойств фосфолипидов хлопкового масла, т.е. к переходу части из них в трудногидратируемое и негидратируемое состояния. Такие фосфолипиды, оставаясь в составе нейтрализованных масел, при добавлении воды в конце рафинации как амфи-фильные соединения удерживают частицы образовавшегося соапстока во взвешенном состоянии. В результате получается трудноосаждаемый соап-сток, имеющий высокую маслоемкость.

В решении возникшей проблемы мы руководствовались следующими,заключениями, во-первых, необходимо увеличить плотность частиц соапсто-

ИЗВЕП

ка, во-вторых, исключить условия для образования взвешенного соапстока. Это возможно при использовании для рафинации хлопкового масла высоко-концентрированной щелочи, например, 500 г/л. По классической технологии количество воды, добавляемой в конце процесса, должно обеспечить снижение исходной концентрации щелочи до 125-130 г./л с образованием быстроосаждаемого плотного соапстока, чего не было установлено в нашем исследовании.

Исходя из этого решили обводнять смесь в две стадии. На первой стадии обводненную смесь (20, 30, 40, 50 и 60% воды) перемешивали в течение 7-1.0 мин до образования четко отделившихся от масла мелких частиц (хлопьев) соапстока — первичного соапстока, содержащего щелочь с условной концентрацией более 125-130 г/л, а следовательно, имеющего большую плотность. На второй стадии в первично обводненную смесь быстро вводили оставшееся количество воды и перемешивание прекращали. Последнее действие связано с двумя условиями. Вторично подаваемая вода не должна в полной мере проникнуть во внутрь частиц первичного соапстока, что приведет к снижению их плотности. Нельзя допустить образования и формирования устойчивой гидратной прослойки между частицами вторичного соапстока и нейтрализованного масла, содержащего трудногидрати-руемые и негидратируемые фосфатиды. В противном случаг указанные фосфатиды, притягивая молекулу воды вторичного соапстока, будут оказывать сопротивление его осаждению. Результаты рафинации хлопкового масла с применением двух-стадийцого (дробного) обводнения приведены в табл. 3.

Таблица. 3

Кол-во Расход каустической соды, кг/т

Показатели В оды, добавляе- Контроль Опыт 1 Опыт 2

мой на первой стадии, % 15,0 17,4 15.0 17,4 15,0 17,4

Выход 20 71 67 74 71 74 69

30 70 67 77 73 78 74

нейтрализо- 40 67 65 81 78 80 74

ванного 50 67 63 83 80 83 78

масла, /а 60 66 63 78 75 81 76

Цветность

В 13,0 см 20 20(1) 15 16(1) 13 15 12

кювете при 35 30 21(1) 15 16(1) 12 15 11

40 22(1) 16 15(1) 11 14 11

желтых, кр. (син.) ед. 50 20(1) 16 13(1) 10 13 10

60 21(1) 16 13(1) 10 13 10

Выход нейтрализованного масла увеличился как в контрольном, так и в основных опытах. Увеличение подачи воды от 20 до 50% на второй стадии в опытах 1 и 2, как и в контроле, приводило к некоторому снижению цветности масла, а последующее повышение этого фактора не влияло на степень выведения красящих веществ в соапсток. Во всех опытах кислотное число К.ч. нейтрализованных масел не превышало 0,2 мг КОН, влажность — 0,2%.

Способ, включающий рафйнацию масла высоко-концентрированной щелочью и двухстадийное обводнение соапстока, был испытан на Кокандском

МЖК, где эксплуатируются 20-тонные нейтрализаторы. Концентрация щелочи составляла 515 г/л, количество воды, добавляемой на первой ступени коагуляции соапстока, — 50%.

В контрольных испытаниях (концентрация щелочи 280 г/л, расход каустической соды 17,6 кг/т) выход нейтрализованного масла был низким — 63%, а цветность высокая — 2Ь кр. и 1 син. ед. при постоянных 35 желтых. Контрольное масло осветляли с помощью отбельной глины, взятой в количестве 1%, благодаря чему получили рафинированное масло 2-го сорта цветностью 15 кр. ед., выход которого составил 61,4%.

Предлагаемая технология привела к увеличению выхода нейтрализованного масла до 77,5% (табл. 4). Масло не нуждалось в отбелке, так как по качеству соответствовало 1-му сорту. Меньший промышленный выход нейтрализованного масла в сравнении с результатами лабораторной рафинации (80%) связан с тем, что в производственных условиях сырое масло не фильтруя направляли на рафинацию: вследствие длительного хранения содержание отстоя в нем было 0,9%.

Таблица 4

Показатели Номер партии рафинированного масла Сред- ние

1 2 3 4 5 значе- ния

Выход нейтрализованного масла, % 77.1 77,5 78,3 77,4 77,4 77,5

Цветность рафинированного масла в 13.5 см кювете при 35 желтых, кр. (син.) ед. 14 12 11 10 12 12

К.ч., мг КОН 0,12 0,12 0,14 0,17 0,15 0,14

Влага и летучие

вещества, % 0,16 0,1 0,18 0,13 0,15 0,14

Согласно разработанным нами рекомендациям на Кокандском МЖК было отрафинировано 1000 т низкосортного хлопкового масла и дополнительно выработано 160 т рафинированного масла.

В последующем нами усовершенствован предлагаемый способ дробной рафинации с использованием сырого хлопкового масла, извлеченного по методу прессования на Чимбайском МПЗ. Суть данного способа в следующем. Сначала проводили рафинацию сырого масла щелочью концентрацией 500 г/л при расходе каустической соды 18 кг/т с двухступенчатым обводнением соапстока. При этих условиях выход нейтрализованного масла составлял 64% и по сравнению с контролем (концентраций щелочи 300 г/л, расход каустической соды 18 кг/т и одноступенчатое обводнение соапстока) увеличился на 8%. В дальнейших исследованиях после отстаивания нейтрализованного масла сливали сначала соапсток, затем такое количество .нейтрализованного масла, при котором в 10-тонном нейтрализаторе его должно оставаться около 5 т., В этот нейтрализованный продукт при

переме тора сі После

МИН В I

необхо обводи до обр быстрс же пр< Уст< сырогс соотнс или ш двухст выход 64 до 6 ного 1« и 10 К] ние ПС что пр: масел гидраї улучш ния п.

Е.Д. V Е.Н. *

Кубанс,

В I

СПИрТ;

реник лой и; эффе» тиров, обору, ройсп тивно

Вм< цией щевог теори: сей, к надое товых Это ния сей С( ненто рых, велик спирт жани' перио тельн ной р В св)

1, № 2-3, 2001

нейтрали-ла 515 г/л, ой ступени

грация ще-! 17,6 кг/т) низким 1 син. ед. >ное масло л, взятой в пи рафини-15 кр. ед.,

к увеличе-до 77,5% ке, так как . Меньший эго масла в )й рафина-)дственных равляли на анения со-

Таблица 4

[НОГО Средние значе-5 ния

77,4 77,5

12 12 0.15 0,14

0,15 0,14

ленда циям шано 1000 голнитель-масла. ан предла-спользова-енного по ШЗ. Суть проводили гнтрацией 18 кг/т с •ока. При зго масла элем (кон-стической шие соап-X исследо-чного мас-)е количе-ютором в )ставаться одукт при

перемешивании подавали из реактора-турбулиза-тора смесь сырого масла со щелочью (500 г/л). После заполнения нейтрализатора в течение 10 мин в образовавшуюся смесь добавляли 50% воды, необходимой для коагуляции соапстока. Первично обводненную смесь перемешивали еще 7-10 мин до образования мелких хлопьев соапстока. Затем быстро вводили оставшееся количество воды и тут же прекращали перемешивание.

Установлено, что в случае рафинации смеси сырого и нейтрализованного масел при массовом соотношении 1:1 концентрированной щелочью или щелоче-карбамидной смесью с применением двухступенчатого обводнения образованной смеси выход рафинированного масла увеличивается от 64 до 68-69%. При этом цветность нейтрализованного масла достигла 14 кр. ед. (щелочной способ) и 10 кр. ед..(щелоче-карбамидный способ). Снижение потерь рафинированного масла связано с тем, что при очистке смеси нейтрализованного и сырого масел вследствие уменьшения количества трудно-гидратируемых и дегидратируемых фосфатидов улучшаются условия для формирования и осаждения плотного соапстока.

Всего в рафинационном цехе Чимбайского МПЗ было отрафинироеано 50,84 т сырого масла и выработано 31,46 т сырого рафинированного масла с выходом 62%. Его снижение с 69 до 62% объясняется тем, что в производственных условиях перед подачей сырого масла на нейтрализацию оно . не фильтровалось.

Таким образом, разработанный нами способ ' дробной рафинации хлопкового масла, извлеченного из низкосортных семян, обеспечивает значительное снижение потерь рафинированного масла вследствие получения плотного coancTOKat в связи с чем рекомендуется для промышленного внедрения на масло-жировых предприятиях Узбекистана.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ильясов А.Т., Пак В., Мирзаев А.Н. Рафинация высоко- : кислотного хлопкового масла. // Пищевая пром-сть, 1990.

—12. — С. 27*29.

2. Ильясов А.Т., Ураков P.M. Решение актуальных проблем рафинации идемаргаринизации хлопкового масла. — Ташкент, 1966. — 85 с.

3. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров Т.2. Изд. 2-е. / Под общ. ред.

А,Г. Сергеева., — Л.: ВНИИЖ, 1973. — ,351 с.,

Поступила 25.10.99 г.

:, ^ ...... .. . 663.55

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ -"С ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЭТИЛОВОГО СПИРТА : Т МЕТОДОМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ

Е.Д. УМРИХИН, Т.Г. КОРОТКОВА,

Е.Н. КОНСТАНТИНОВ

Кубанский государственный технологический университет

В производстве ректификованного пищевого спирта сегодня возрос интерес к созданию и внедрению периодически действующих установок малой и’средней мощности, обладающих достаточной эффективностью. Промышленность, ранее ориентированная на .производство крупногабаритного оборудования, не производит контактных устройств для малогабаритных установок, а их эффективность недостаточно исследована.

Вместе с тем, отделение примесей ректифика; цией является основной задачей производства пищевого этилового спирта. Несмотря на то, что теория ректификации многокомпонентных смесей, к которым относятся и спиртовые, разработана достаточно глубоко, теория ректификации спиртовых смесей продолжает интенсивно развиваться. Это связано с особенностями технологии получения спирта. Во-первых, в составе спиртовых смесей содержится до 100 и более примесных компонентов, различных по химической природе; во-вторых, хотя концентрация примесей не слишком велика, качество пищевого ректификованного спирта определяется именно их суммарным содержанием. Получить требуемое качество спирта на периодически действующих установках затруднительно, а использовать накопленный в непрерывной ректификации опыт в полной мере не удается. В связи с этим возникает задача исследования

процесса ректификации пищевого спирта на контактных тарелках периодически действующих установок и особенностей массопереноса примесных компонентов на них.

Распределение примесей по высоте колонны зависит в первую очередь от соотношения основных компонентов в спиртовых смесях — этилового спирта и воды. Поэтому решение задачи требует рассмотрения поведения бинарной смеси этанол— вода. Установлено, что эффективность тарелки для этой смеси очень сильно зависит от состава Ц] из-за изменяющихся в зависимости от него свойств компонентов, фазовых сопротивлений и: тангенса угла наклона касательной к равновесной кривой [2]. Кроме того, на эффективность тарелки существенное влияние оказывают неэквимоляр-ный массообмен и ее зависимость от состава имеет экстремальный характер, который большинство исследователей объясняют наличием термических эффектов [3~5].

При этом процесс ректификации рассматривается как массообменный, исходя из чего вводятся: различные механизмы термических эффектов, обусловленных градиентом температур контактирующих фаз. Большинство сходится во мнении,, что тепло, переданное в результате протекания, совместного тепломассообмена, может привести к испарению жидкой фазы и конденсации паровой. В [6] разработана математическая модель совместного тепломассообмена на колпачковых тарелках в бинарной смеси этанол—вода, а в [7] — в многокомпонентных спиртовых смесях при неэквимо-лярном переносе вещества. В математическое опи-