Шпаргалки по предметам

Щелочная нейтрализация растительных масел и жиров. Шпора по госэказмену по Жирам

Шпоры ГОСам

Растительные масла всегда содержат в своем составе некоторое количество свободных ЖК, которое зависит от качества исходного масличного сырья. Недозрелые семена, их биологическая поврежденность, дефектность являются причинами получения масел с высоким значением КЧ. Неблагоприятные условия хранения семян и растительных масел, влага, наличие механических примесей (остатки жмыха, шрота, приводят к повышению содержания свободных ЖК и увеличению КЧ масла в процессе хранения, ухудшению его пищевых свойств). Для растительных масел, использующихся для производства пищевых продуктов, а также салатных масел, использующихся непосредственно в пищу, КЧ составляет 0,4 – 0.6 мг КОН/г жира.

Вместе с тем ЖК могут представлять ценность для мыловаренного производства, поэтому необходима специальная технологическая обработка масел с целью снижения содержания свободных ЖК и уменьшения КЧ. Для удаления свободных ЖК в масложировой промышленности используют следующие способы:

1) щелочная нейтрализация;

2) удаление свободных ЖК при высокой температуре под вакуумом – дистилляционная (безщелочная) рафинация.

3) излечение свободных ЖК из масел с помощью селективных растворителей – экстракционная рафинация.

Промышленное значение имеют первые два 2спосба, экстракционная рафинация на нашла широкого применения в масложировом производстве.

Щелочная нейтрализация.

В результате нейтрализации свободных ЖК в масле с помощью водяных растворов щелочей приводит к образованию практически нерастворимых солей

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

Жирных кислот (мыла).

Для ускорения протекания и сдвига равновесия вправо ( в сторону образования продуктов реакции) щелочь берут в избытке в сравнении с теоретически расчетным количеством. При недостатке щелочи происходит гидролиз мыла и повышается вероятность образования кислых мыл:

RCOOH + RCOONa → {RCOOH

RCOONa}

Избыток щелочи идет на нейтрализацию кислых мыл. Кислые мыла хорошо растворимы в маслах. Это затрудняет их отделение от мыла. Образовавшиеся кислые мыла и обыкновенные (нейтральные) в водном растворе носят название соапстоков. Они ухудшают качество масла, придают ему вида мыла, поэтому их необходимо удалять. В качестве нейтрализационных агентов используют щелочи NaOH, KOH, Ca(OH)2,Na2CO3, Na2SiO3 и др. При использовании Na2CO3 может быть достигнута необходимая полнота нейтрализации. В обычных условиях использование Na2CO3 не омыляет нейтральный жир, выделяющийся в результате реакции СО2 способствует образованию трудноотделимого осадка.

Использование щелочи КОН приводит к образованию тяжелых хорошо растворимых в масле мыл и способных омылять нейтральный жир. Наибольшая степень омыления нейтрального жира достигается при использовании NaOH, но именно он использовался в качестве основного щелочного агента. Показателем содержания жирных кислот в масле является КЧ, которое выражается количеством мг КОН, необходимого на нейтрализацию свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г масла. Т. к. при нейтрализации применяют NaOH, расход щелочного агента пересчитывабт, используя соотношение молекулярных масс.

М. м. NaOH / M. м. =40/56=0,714

Теоретически необходимое количество щелочного агента на нейтрализацию масла рассчитывают по формуле:

ЩNaOH = Q•0,714•КЧ, где

Q – это количество нейтрализуемого масла

КЧ – это КЧ данного масла.

Как говорилось выше, щелочной агент должен был быть взят в избытке. Избыток колеблется в широких пределах и зависит от качества, степени окисленности и степени подготовки масла используемой концентращии щелочи используемого способа нейтрализации. При использовании щелочи низкой концентрации для светлых масел (подсолнечное, арахисовое, кукурузное) избыток составляет 5 – 50%, для окрашенных масел (труднорафинируемых) (хлопковое 200 – 300%). С учетом принятого избытка

Щпр – К•Щтеор, где К – коэффициент избытка

К = 100 + %избытка / 100

Если масло в процессе гидратации было обработано фосфорной или лимонной кислотой для удаления остатка негидратируемых фосфолипидов, это учитывается при расчете избытка щелочи.

Концентрацию NaOH используют от 10 до 300 г/л в зависимости от вида масла, его качества, исходного КЧ, применение кислоты при гидратации и способа нейтрализации.

Процесс нейтрализации протекает в гетерогенных условиях, т. к. водные растворы щелочи нерастворимы в масле.

Основные условия нейтрализации свободных ЖК обеспечивают эффективность и экономическую целесообразность ее поведения. Это:

1) тщательная подготовка масла к нейтрализации

2) использование щелочи как можно более низкой концентрации в минимальном избытке.

3) сокращение времени между процессом нейтрализации и отделение мыла.

4) исключение условий, приводящих к образованию эмульсий, снижение возможности омыления нейтрализованного жира

5) ведение процесса при низких температурах.

Отходы при нейтрализации – их количество определяется качеством нейтрализации масла. Отходы представляют собой соапстоки и некоторое количество жировых веществ, а еще они могут быть использованы в мыловаренном производстве. Сокращение количества отходов – это важнейшая задача, которая определяет эффективность рафинации, а именно содержание жирных веществ в соапстоке. Процентное содержание жировых веществ к общей массе соапстока – это показатель жирности соапстока. Отношение содержания нейтрализованного жира к содержанию жирных кислот должно быть как можно меньше. Это является свидетельством эффективности и экономичности поведения процесса нейтрализации.

Подготовка к нейтрализации: это обязательная гидратация, удаление негидратируемых ФЛ из масла с помощью фосфорной и лимонной кислоты. Пищевые саломасы (гидрированные жиры) перед нейтрализацией обязательно обрабатывают лимонной кислотой для полного удаления Ni катализатора в виде Ni мыл. Используется 10 – 20% раствор лимонной кислоты в количестве 5% по массе и массе саламаса. Допускается 100% избыток.

Способы нейтрализации.

1. периодический – это разделение фаз в гравитационном поле с водно-солевой подкладкой.

2. Непрерывный – разделение фаз в центробежном поле в мыльно-щелочной среде.

3. Непрерывные и полунепрерывные эмульсионные методы.

1й способ является классическим для небольших партий масла, используется в маргариновом производстве.

В качестве оборудования используются типовые нейтрализаторы вместимостью 5, 10, 20, 40 т масла.

Недостаток периодического способа нейтрализации.

1) с целью максимального удаления соапстоков; 2) высокая жирность соапстоков (30 – 50%); 3) коэффициент нейтрализации, который всегда > 1 равен 1,5, соотношение нейтрального жира к содержанию свободных ЖК 1:1.

Более эффективно процесс нейтрализации проходит с использованием водно-солевой подкладки. Это приводит к увеличению производительности процесса нейтрализации в 2 раза и снижению отходов нейтрализации жира.

Процесс заключается в подаче водно-солевого раствора 1%-й концентрации в нейтрализатор перед вводом щелочи, температура процесса 90 – 95ºС, концентрация щелочи 40 – 45 г/л, образующиеся мыльные пленки хорошо растворимы в растворе соли, концентрация мыла составляет 9 – 12 % в водно-солевом растворе, который легко отделяется от масла. Перемешивание не проводят. Способ успешно используется на маргариновых заводах для светлых масел и жиров с КЧ – 5 мг КОН/г. Коэффициент нейтрализации 1,5, соотношение нейтрализации жира к количеству свободных ЖК 1:1,5, что позволяет снизить содержание нейтрального жира в соапстоке.

Непрерывные способы нейтрализации более прогрессивные, используются специальные реакторы и смесители, разделение фаз происходит в центробежном поле на сепараторах. Концентрация щелочи используется такая же, как и в 1 способе, избыток меньше.

УДАЛЕНИЕ МЫЛА И ВЛАГИ ИЗ МАСЕЛ.

После отделения соапстока (в гравитационном или центробежном поле) в масле присутствует некоторое количество мыла, которое ухудшает вкус масла, способствует его окислению и отрицательно влияет на последние модули рафинации. Для удаления мыла из нейтральных масел и жиров применяют промывку масел горячей водой и обработку раствором лимонной кислоты. Обработка горячей водой применяется при содержании мыла в масле 0,05% и выше. Обработка лимонной кислотой при меньшем содержании мыла менее 0,05% - применяется разбавленные растворы лимонной или фосфорной кислоты. В основе способа обработки горячей водой лежит хорошая растворимость мыла в горячей воде. Используют либо конденсат, либо отработанную воду. Для гарантированного удаления ионов Са²+ используют мягкую воду. Процесс заключается в смешивании масла с горячей водой и последующим разделением фаз. Промывку осуществляют в периодическом процессе, используют промывной вакуум-сушильный аппараты с мешалкой, производительность от 3 – 5 до 20 т/сут. Продолжительность – 8 часов.

В непрерывном процессе используют лопастные и ножевые смесители, разделение фаз – с помощью сепаратора. Промывка может осуществляться однократно и двукратно. При двукратной промывке количество воды 5 – 8% от массы масла на каждую промывку. Содержание жира в воде после 1й промывки составляет 1,5%, после 2й – 0,05%. Отходы – 0,12%, потери 0,2% (отходы могут быть частично возвращены в производство путем использования жироловушек, потери безвозвратные).

Обработка лимонной кислотой позволяет полностью освободиться от остатков мыла и катализаторов. Образующиеся соли лимонной кислоты (цитрат Ni, цитрат Fe) не растворимы в сухом масле, удаляются при фильтровании. По этому способу обрабатываются жиры с остаточным содержанием мыла 0,01 – 0,02%, а горячей водой 0,05% и выше. Образующиеся в результате реакции свободные ЖК незначительно на КЧ масла. Раствор лимонной кислоты – 10%й, температура процесса – 90 – 95ºС, при интенсивном перемешивании лимонную кислоту вводят из расчета 30 – 50 г лимонной кислоты на тонну жира. После этого масло фильтруется и подвергается сушке. Отходы отсутствуют, потери 0,02% к массе нейтрального жира.

Завершительный этап нейтрализации – сушка масла, или удаление влаги. Проводится в вакуум-аппаратах. Температура процесса – 90 – 95ºС, Р=5,5 – 6,6 кПа. В таких условиях влага испаряется интенсивно и удаляется воздух, содержащийся в масле. Процесс проводится в периодическом и непрерывном режиме. В периодическом режиме используется промывные вакуум-сушильный аппарат, в непрерывном – вакуум-сушильный и …эроционный. Высушивание внепрерывном процессе – в тонком слое, производительность 12,5 т/час, влага: начальная концентрация 0,5%, конечная 0,05%; температура масла 95 – 100ºС, отходов нет, потери 0,05%.

Для установок меньшей производительности используются аппараты колонного типа с парожекторным вакуумным насосом.

Для нейтрализации масле и жиров используются различные варианты периодической и непрерывной схем. Исключение составляет хлопковое масло. Для его нейтрализации используются специальные методы из-за присутствия госсипола, его производных. Нейтрализация хлопкового масла имеет целью не только удаление свободных ЖК, но и госсипола. Если масло получено из здоровых вызревших семян, оно содержит мало госсипола и подлежит обычной щелочной нейтрализации. При получении масла из поврежденных семян, неправильном хранении хлопковое масло имеет очень высокое КЧ и значительное содержание госсипола и интенсивную окраску. Обычная щелочная нейтрализация не дает результатов, поэтому применяют предварительное удаление госсипола путем обработки антраниловой кислотой, которая реагирует с госсиполом и его производными, образуя продукты реакции, плохо растворимые в масле. После такой обработки цветность масла снижается, содержание госсипола снижается в 5 – 10 раз, КЧ не превышает 1 мг КОН/г.

ОБРАБОТКА СОАПСТОКОВ.

Соапстоки содержат влагу, мыла, образующиеся в результате омыления, нейтр. Жир, избыточ. Щелочь. Содержание общего жира в зависимости от процесса (периодического, непрерывного) с разделением на сепараторах и с водно-солевой подкладкой) находится в интервале 8 - 45%. Наименьше содержание общего жира при использовании периодического способа разделением фаз в гравитационном поле. Соотношение количества нейтрального жира к содержанию свободных ЖК также различно и находится в интервале 1:1, 1:10, при этом наибольше 1:1 при использовании периодического способа с разделением фаз в гравитационном поле, и 1:10 при использовании непрерывного способа при разделении фаз в мыльно-щелочной среде.