Шпоры ГОСам

Шпаргалки по предметам

Шпоры ГОСам

Шпоры ГОСам по технологии

 

Переработка мисцеллы

 

Мисцелла, полученная при экстракции масел из маслосодержащих материалов, состоит из легколетучего растворителя, масла и увлеченных ими твердых частиц экстрагируемого материала. Мисцеллу подвергают обработке с целью удаления из нее твердой фазы и разделения ее на масло и растворитель.

Мисцелла на выходе из экстрактора содержит 0,4 – 1% масс. твер. взвеш. частиц. Их необходимо вывести из мисцеллы, т. к. наличие твердых частиц в мисцелле может привести к ее вспениванию и выбросу из аппарата, а также пригоранию этих частиц к поверхности нагрева дистиллятора.

Известно 3 основных способа отделения твердых частиц от мисцеллы: отстаивание, центрифугирование и фильтрация. Первые 2 способа в производственных условиях не применяются.

Фильтрация мисцеллы является наиболее распространенным способом очистки. Существует 3 вида фильтрации.

- фильтрация с образованием слоя осадка на поверхности фильтрующей перегородки;

- сгущение, т. е. фильтрация, при которой выделение твердой фазы происходит не в виде осадка, а путем получения высококонцентрированной суспензии;

- осветление, т. е. фильтрация жидкости с небольшим содержанием твердых частиц.

Для очистки мисцеллы применяется 1й вид фильтрации, с использованием периодически действующих патронных фильтров, или ротационно-дисковых. или дисковых фильтров СКЕТ.

В качестве фильтровальной перегородки могут применяться ткани: хлопчато-бумажная (бельтинг), а также синтетические (капрон, нейлон, лавсон) или же комбинированные ткани.

Накопившийся на фильтре шлам по самостоятельным трубопроводам отводится в нижнюю часть загрузочной колонны экстрактора. Очищенная мисцелла далее подвергается дистилляции для отделения растворителя от масла.

Полнота отделения растворителя контролируется по определению температуры вспышки масла для многих масел она должна быть не менее 225°С, что соответствует содержанию бензина в масле порядка 0,01% масс.

Существует несколько методов дистилляции: распыление, в пленке и в слое. Эти методы отличаются друг от друга величиной поверхности раздела жидкой паровой фазы, т. е. величиной так называемого зеркала испарения. Величина зеркала испарения на единицу объема мисцеллы увеличивается от дистилляции в слое до дистилляции распылением. Чем больше зеркало испарения, тем больше скорость дистилляции.

Отгонка растворителя осуществляется в дистилляторах непрерывного действия, которые работают по 2х или 3х ступенчатой схеме.

Шрот, выходящий из экстрактора, содержит в своем составе 25 -40% растворителя. Задачей отгонки является удаление из шрота растворителя с последующим кондиционированием по температуре и влажности.

Современные способы отгонки можно классифицировать следующим образом:

- отгонка в перемешиваемом слое;

- отгонка из перемешиваемого материала в частично взвешенном состоянии;

- отгонка во взвешенном состоянии.

Отгонка в перемешиваемом слое выполняется в чанных испарителях – тостерах; они бывают 9-чанные, 10-чанные, 11-чанные.

Преимущество: возможность регулирования процесса влаго… обработки на каждой стадии, что обеспечивает получение шрота с заданными параметрами по температуре и влажности.

Отгонка растворителя из материала в частично взвешенном состоянии осуществляется в шнековых испарителях различной конструкции. Шнековые испарители подразделяются на аппараты с последовательным (НД-1250, «Де Смет», МЭЗ-350, «Лурги») и параллельным (линия Больмана) отводом паров бензина и воды.

Способ отгонки растворителя из шрота во взвешенном состоянии реализован в установках «Бельтера» и фирмы «Экстехник» (ФРГ). Недостатком такого метода является довольно высокое остаточное содержание растворителя в шроте (от 0,20 до 0,75% масс.)

Регенерация растворителя.

Растворитель, применяемый для извлечения масла, используется многократно. Он возвращается в производство путем выпаривания из шрота и мисцеллы с последующей конденсацией его высококонцентрированных паров в смеси с парами воды и воздуха (так наз. воздушно-паровая смесь).

При значительной концентрации паров растворителя в смесях применяется конденсация охлаждением, которая может проводиться водой, рассолом.

Конденсация может проводиться также путем сжатия газовой смеси при одновременном охлаждении.

Применяется также метод поглощения растворителя путем адсорбции или абсорбции твердыми или жидкими сорбентами.

Конденсация смеси паров растворителя и воды может проводиться 2 способами.

1. В поверхностных конденсаторах (теплообменниках), конденсат в этом случае не разбавляется охлаждающей водой или рассолом.

2. В конденсаторах смешения, где пары смешиваются с водой или рассолом.

Конденсация может осуществляться под атмосферным давлением и под вакуумом.

Перед подачей в конденсаторы паровоздушную смесь (из тостеров) очищается от твердых частиц (шрота) в мокрой или сухой шротоловушках (это могут быть циклоны, скрубберы).

Охлаждение смеси паров растворителя и воды с воздухом сопровождается процессом конденсации, при которой значительная часть паров переходит в жидкое состояние. В дальнейшем конденсат разделяется в специальных аппаратах (водоотделителях) на составляющие компоненты (растворитель и воду), а воздух выбрасывается в атмосферу. Разделение 22х несмешивающихся жидкостей основано на различиях их плотностей и производится методом отстаивания.

Несконденсировавшиеся в теплообменнике пары растворителя удерживаются в аппаратах, называемых дефлегматорами, представляющих собой конденсаторы смешения или поверхностные. Предпочтение отдается поверхностным аппаратам.

В качестве охлаждающих веществ в обеих типах дефлегматоров используется вода с t=10-12°С или же рассолы (например, раствор СаCl2), охлажденные до t=-10 - -15°C.

Возможно использование для конденсации паров растворителя в дефлегматорах твердых адсорбентов (активный уголь) и жидких адсорбентов. Напр., в экстракционной линии «Олье» применяется 2х ступенчатая рекуперационная установка, где используются поэтапно 2 метода: улавливание паров растворителя путем глубокого охлаждения воздушно-паровой смеси и улавливание паров растворителя с помощью твердых адсорбентов. На 1-ом этапе используют раствор СaCl, на 2-ом – активный уголь.

В процессе регенерации и рекуперации растворителя, выпариваемого из шрота из мицеллы, основное его количество возвращается в производство и многократно используется для экстракции масла. Однако полной регенерации оборотного растворителя достичь не удается, и некоторое его количество теряется в производстве безвозвратно. Потери эти зависят от вида перерабатываемого сырья, от технологии и техники извлечения из него масла методом экстракции и обычно составляют от 3 до 15 кг/т сырья.

Чтобы снизить потери, необходимо следить за герметичностью оборудования и эффективностью работы дефлегматоров.

№29. Рафинация.

Получаемые в промышленных условиях растительные масла и жиры представляют смесь ацилглицеринов, ЖК, содержит сопутствующие вещества и нежировые примеси. К сопутствующим веществам относят вещества, которые извлекаются в процессе производства растительного масла из сырья вместе с маслом. Их разделяют условно на 2 группы.

1. Сопутствующие вещества, которые образуются и накапливаются в семенах в процессе их созревания и развития. Это фосфолипиды, пигменты, воски, витамины, стиролы, ЖК, а также вещества, которые определяют вкус и запах.

2. Сопутствующие вещества, которые образуются в результате технологического воздействия (температуры, давления, действия воды), а также неблагоприятных условий хранения (продукты окислительной порчи: альдегиды, кетоны, оксиды; продукты термического и гидролитического превращения ацилглицеринов, ЖК, продукты полимеризации).

Назначение рафинации.

Удаление из масел и жиров сопутствующих веществ и нежировых примесей (веществ, нехарактерных для масел и жиров, – механические включения, остатки жмыха, мезги, шрота, влага, ядохимикаты и продукты их превращения) в той степени, в которой требует их дальнейшая переработка или употребление, а также максимальное выведение из масла наиболее ценных сопутствующих веществ с целью их использования в качестве самостоятельных продуктов (фосфолипиды, синтетические ЖК, воски).

Потребители рафинированных масел: пищевая промышленность, хлебопекарня, кондитерская, консервная, пищеконцентратная, маргариновая. Рафинированные масла являются основным сырьём для производства маргаринов, кулинарных и кондитерских жиров, дистиллированного глицерина.

Рафинация – это сложный комплекс различных физико-химических процессов, посредством которых можно избирательно влиять на сопутствующие вещества, ослаблять их связь с ацилглицеридами и выводить из масла, характер и последовательность рафинации определяется природой масел, их качеством, необходимой глубиной очистки. Так, масла, идущие на пищевые цели, подвергаются рафинации по полному циклу. Масла, идущие на технические цели, используют модули рафинации избирательно.

Многообразие состава и свойств масел и жиров сопутствующих веществ определяет многообразие и многостадийность способов и приемов очистки. Для правильного построения технологических схем рафинации представляют в виде совокупностей модулей, отличающихся по целевому назначению использованных приемов после обязательной предварительной очистки, отстаивания масел и фильтрации.

Рафинацию масел и жиров можно представить как совокупность 5 основных модулей.

1. Гидратация. Назначение – максимальное удаление из масла фосфолипидов и др. гидрофильных веществ. На гидратацию как 1 модуль поступает нерафинированное масло, содержание до 0,1% механических примесей.

2. Щелочная нейтрализация (щелочная рафинация). Назначение – максимальное извлечение из масла свободных ЖК. Процесс включает промывку, высушивание, нейтрализацию масел. На нейтрализацию может поступать нерафинированное и гидратированное масло.

3. Адсорбционная рафинация. Назначение – максимальное извлечение красящих веществ, пигментов, остатков мыла после нейтрализации, отбеливание производится с помощью специальных сорбентов.

4. Дезодорация. Назначение – максимальное удаление веществ, определяющих вкус и запах в процессе дезодорации (именно в этом модуле) происходит удаление содержащихся в масле остатков ядохимикатов, пестицидов и продуктов их превращения.

5. Винтеризация (вымораживание). Назначение – максимальное удаление из масла растворимых восков.

Методы рафинации.

Различают гидромеханические, физико-химические и массообменные.

Гидромеханические – скорость протекания определяется законами гидродинамики – разделение суспензий и жидких неоднородных сред в гравитационном поле, поле центробежных сил и при фильтрации; к гидромеханическим относят методы первичной очистки.

Физико-химические – протекают со скоростью, определяемой химической кинетикой и условиями массопереноса. К ним относят: гидратацию, нейтрализацию, вымораживание, промывку и сушку.

Массообменные – связаны с переносом одного или нескольких компонентов смеси из одной фазы в другую. К ним относят: отбеливание, дезодорация и дистилляционная (безщелочная) рафинация.

По способу организации различают периодические и непрерывные процессы.

 

 

Гидратация растительных масел. Шпаргалка на госэкзамен по Технология жиров и жирозаменителей

Технологический процесс этого модуля относится к физико-химическим и представляет собой один из этапов технологии производства растительных масел, позволяющих себе подготовить масла к дальнейшей рафинации и переработки и извлечь фосфолипиды в виде самостоятельного продукта – фосфопептидный концентрат (ФК). ФК обладает биологической активностью. Используется в хлебопекарной и кондитерской промышленности, повышая пищевую и биологическую ценность.

Присутствие фосфолипидов в масле ухудшает их технические свойства затрудненные процессы дальнейшей рафинации и гидрогенизации. Снижение температуры и увеличение влажности масла при хранении приводит к набуханию фосфолипидов и выпадению их в осадок. Дальнейшее понижение температуры, хранение до +4 - +5ºС приводит к выпадению осадка растительных восков. Содержание фосфолипидов в масличном сырье локализовано в нежировой фазе в свободном и связанном с белками состоянии. В зависимости от способов и режимов получения растительных масел, степень извлечения фосфолипидов может составлять 10 – 90%. В количественном отношении:

Соевое экстракционное 1 – 6% Подсолнечное прессовое 0,3 – 0,7% Экстракционное подсолнечное 0,7 – 1,2% Хлопковое прессованное 0,8 – 1,6%, экстракционное 1,4 – 2,8% Рапсовое прессованное 0,4 – 0,7%, экстракционное 0,7 – 1,3% Кукурузное прессованное 0,5 – 1,2%

Основные группы фосфолипидов: (ФЛ):

1) Фосфатидная кислота

2) Фосфатидилсерин

3) Фосфатидилпаноламин

4) Фосфатидилдиметилэтаноламин

5) Фосфатидилхолин

6) Фосфатидилглицерин

7) Фосфатидилинозетол

Хотя ФЛ присутствуют в масле в незначительных количествах, благодаря своей активности оказывают существенное влияние на товарный вид и технологические свойства масла. ФЛ неустойчивы в нерафинированных маслах, содержащих влагу даже в следовых количествах 0,1 – 0,2%. При хранении такого масла ФЛ выпадают в осадок. При отбеливании они могут сорбироваться поверхностью сорбента, что приводит к увеличению его расхода, при процессе гидрирования взаимодействует с поверхностью катализатора, снижает его активность, затрудняют отделение катализатора от жира. Всё это обусловливает необходимость извлекать ФЛ из нерафинированного масла перед дальнейшей переработкой. Механизм гидратации фосфолипидов основывается на их скорости взаимодействия с водой. Именно это свойство положено в основу промышленного выделения ФЛ – гидратация.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ГИДРАТАЦИИ ФЛ.

В промышленности применяют различные условия гидратации, отличающиеся аппаратурным оформлением процесса и свойствами переработки масла. Независимо от способа технология гидратации включает следующие основные этапы:

1) смешивание нерафинированного масла, прошедшего предварительную очистку с гидратированным агентом (количество гидратированного агента и температура процесса устанавливаются в зависимости от природы масла, способа его получения).

2) экспозиция или выдерживание смеси масла + ГА для обеспечения процесса коагуляции ФЛ

3) разделение образовавшихся фаз (ГМ) и фосфатирование эмульсии.

4) высушивание фосфолипидной эмульсии, получение фосфатидного концентрата.

1. Количество гидратированного агента зависит от состава ФЛ, содержащихся в масле, их массовой доли и устанавливаются с помощью пробной лабораторной гидратации каждой партии. Количество ГА по отношению к количеству ФЛ составляет 1:1 – 1:2. Уменьшение количества ГА приводит к неполной гидратации, а увеличение – к образованию стойких стабильных эмульсий, плохо поддающихся разделению. Для обеспечения большего эффекта применяют перемешивание для увеличения поверхности соприкосновения. Температурный режим процесса зависит от природы масла и его качества. Так, для подсолнечного и арахисового 50 – 60ºС, соя, кукуруза 60 – 70ºС. Гидратация – эндотермический процесс, но понижение температуры приводит к увеличению вязкости масла и увеличению условий гидратации. Показатели качества улучшаются, КЧ снижается (0,2 – 0,5 мг КОН/г). За счет выведения кислых ФЛ снижается интенсивность цвета, что связано с сорбцией липидов на поверхности ФЛ остатка.

2. Время экспозиции составляет 10 – 30 мин непрерывном перемешивании для поддержания ФЛ во взвешенном состоянии. Для непрерывного дозирования и смешивания масла и ГА используют струйные смесители.

3. Для разделения фаз используют сепараторы, тарельчатые или пластинчатые отстойники. Одной из важнейших операций в процессе гидратирования является удаление негидратированных форм ФЛ. Самая тщательная гидратация не обеспечивает удаление всего количества ФЛ. Остаток 0,1 – 0,3; соевого 0,3 – 0,4. Максимальное удаление негидратированных форм ФЛ осуществляется с помощью обрабатывания масел концентрированными или разбавленными неорганическими или органическими кислотами. Наибольшее применение получают концентрированные Н3РО4 в количестве 0,05 – 0,2% от массы масла или разбавленная Н2РО4 (5 – 10%). Возможно использование лимонной кислоты в концентрации 10 – 15% в количестве 20% от массы масла. После обработки кислотой масла подлежат тщательной промывке.

4. Влажное масло не подлежит даже кратковременному хранению, увеличению КЧ. Используют сушильные аппараты непрерывного действия или вакуум-сушки колонного типа. Фосфолипидные эмульсии в зависимости от способа гидратации содержат 55 – 70% влаги, 15 – 30% ФЛ, 15 – 20% растительного масла. Высушивание ФЛ эмульсии начинается сразу же после отделения масла на центрифугах различных конструкций. Высушивают в тонком слое при низком Р (2,6кПа), t=75 – 90ºС.

Используют вакуумные ротационно-пленочные испарители непрерывного действия. Полученный фосфатидный концентрат фасуют в банки из белой жести, m=15 кг; бочки полиэтиленовые 25 л. Фосфатидный концентрат должен соответствовать требованиям нормативно-технической документации. Различные фосфатидные концентраты: пищевой и кормовой, 20% - пищевой, кормовой 3%, ФЛ: пищевой 50 – 60%, кормовой 40%; растительные масла: пищевой 40 – 50%, кормовой 60%. КЧ масла в пищевом 10 – 18, кормовом – 25 мг КОН/г. Цветное число: пищевой 10 – 18, кормовой – не нормируется. Для производства хлебобулочных, кондитерских изделий цветное число должно быть не более 8.

Фосфатидные концентраты применяются в качестве эмульгатора, в диетических продуктах может заменять яичный порошок, может использоваться для стабилизации желейных изделий.