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
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.
Изобретение относится к масложировой промышленности, а именно к рафинации масел. Сущность изобретения: в способе нейтрализиции используют раствор щелочи концентрацией 20-40 г/дм 3 , а на границу раздела фаз вводят водный раствор оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) концентрацией 0,5 - 1,5% в количестве 0,5 - 5% к массе масла.
Изобретение относится к масложировой промышленности, а именно к рафинации масел. Для удаления из масел и жиров свободных жирных кислот применяют различные методы щелочной рафинации (Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. М. : ВНИИЖ, т. 2, 1973, с. 57-103). Известен способ нейтрализации жиров (масел), в котором нерафинированный нагретый жир (масло) в капельно-жидком состоянии поступает через распылитель в горячий раствор щелочи, в котором происходят нейтрализация свободных жирных кислот и растворение мыла, что сокращает отходы нейтрального жира в соапсток и обусловливает экономичность метода (авт. св. СССР N 130139, кл. 23а, 1960). Недостатками этого способа является невысокое качество получаемых масел и невозможность получения соапстоков высокой концентрации, а также большой расход воды. Известен также способ рафинации жиров, в котором рафинированное масло или жир обрабатывают раствором щелочи и в щелочной раствор добавляют комплексообразующее вещество, относящееся к группе фосфоновых кислот, в количестве 100-150 г вещества на 1 т жира. Недостатками этого способа являются следующие: невозможность использования комплексообразователя для удаления мыла из масла, необходимость дополнительной промывки масла при рафинации высококислотных тяжелорафинируемых масел, а также необходимость дополнительной обработки масла лимонной кислотой для удаления следовых количеств мыла в масле, остающихся после нейтрализации. Наиболее близким к заявляемому является способ нейтрализации масел, включающий пропускание нагретого масла в виде капель через слой горячего водного раствора щелочи с образованием водной и масляной фаз, промывку и отделение соапстоков, при этом используют раствор щелочи с концентрацией 25-30 г/дм 3 , а на границу раздела фаз вводят водный раствор натриевой соли минеральной кислоты в количестве 1-10% к массе масляной фазы с концентрацией ниже порога коагуляции мыльных мицелл. Недостатки этого способа заключаются в следующем: невозможность разрушения следов мыл, остающихся при рафинации, и необходимость обработки рафинированных масел кислотой перед сушкой; необходимость организации двухстадийной рафинации и многократной промывки при рафинировании высококислотных труднорафинируемых масел. Кроме того, образуется большое количество разбавленных соапстоков, к недостаткам относятся увеличение отходов масла при рафинации, низкая производительность установки из-за многостадийности процесса. Авт. св. N 130139 является аналогом изобретения. Целью изобретения являются улучшение качества масла, снижение расхода воды и получение высококонцентрированных соапстоков с пониженной вязкостью. Это достигается тем, что используют раствор щелочи концентрацией 20-40 г/дм 3 , а на границу раздела фаз вводят водный раствор оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) концентрацией 0,5-1,5% в количестве 0,5-5% к массе масла. Способ осуществляется следующим образом. Нагретое масло пропускают в цилиндрическом резервуаре в виде капель через слой горячего раствора щелочи с концентрацией щелочи 20-40 г/дм 3 . В верхнюю часть нейтрализационной колонны на поверхность масла разбрызгивают раствор ОЭДФ с концентрацией 0,5-1,5% в количестве 0,5-5,0% этого раствора к массе масла. Нейтрализованный жир (масло) собираясь в верхней части аппарата, непрерывно отводится. При пропускании нагретого масла через слой водного раствора щелочи концентрацией 20-40 г/дм 3 и последующем введении на границу раздела фаз водного раствора ОЭДФ концентрацией 0,5-1,5% в количестве 0,5-5,0% к массе масла за счет совмещения процессов нейтрализации и промывки происходит удаление из масла негидратируемых форм фосфолипидов и мыла, образуются высококонцентрированные соапстоки, снижается расход воды и улучшается качество масла. П р и м е р 1. Предварительно подогретое высокоолеиновое подсолнечное масло с кислотным числом 2,30 мг КОН/г и массовой долей фосфолипидов 0,40% вводят в цилиндрический резервуар, где находится горячий раствор щелочи (концентрация раствора щелочи 20 г/дм 3). Капли масла за счет разницы плотностей масла и раствора щелочи поднимаются наверх. При прохождении через раствор щелочи происходит нейтрализация свободных жирных кислот, содержащихся в масле. В верхнюю часть аппарата через отверстия барботера вводят водный раствор ОЭДФ в количестве 0,5% к массе масла, при этом концентрация раствора ОЭДФ 0,5% . Температура процесса 70 о С. Нейтрализованное масло, собираясь в верхней части резервуара, непрерывно отводится через патрубок. Получаемое после нейтрализации масло имеет кислотное число 0,28 мг КОН/г, содержание мыла в масле 0% . Отходящий мыльно-щелочной раствор (соапсток) содержит жира 11% , где нейтрального жира 10% , жирных кислот 1% , расход воды составляет 100 кг/г масла. П р и м е р 2. Предварительно подогретое высокоолеиновое подсолнечное масло с кислотным числом 2,30 мг КОН/г и массовой долей фосфолипидов 0,40% вводят в цилиндрический резервуар, где находится горячий раствор щелочи (концентрация раствора 30 г/дм 3). Капли масла за счет разницы плотностей масла и раствора щелочи, поднимаются вверх. При прохождении через раствор щелочи происходит нейтрализация свободных жирных кислот, содержащихся в масле. В верхнюю часть аппарата через отверстия барботера вводят водный раствор ОЭДФ в количестве 2,5% к массе масла, при этом концентрация раствора ОЭДФ 1,0% . Температура процесса 80 о С. Нейтрализованное масло, собираясь в верхней части резервуара, непрерывно отводится через патрубок. Получаемое после нейтрализации масло имеет кислотное число 0,26 мг КОН/г, содержание мыла в масле 0% . Отходящий мыльно-щелочной раствор (соапсток) содержит жира 15% , где нейтрального жира 13% , жирных кислот 2% , расход воды составляет 90 кг/г масла. П р и м е р 3. Предварительно подогретое высокоолеиновое подсолнечное масло с кислотным числом 2,30 мг КОН/г и массовой долей фосфолипидов 0,40% вводят в цилиндрический резервуар, где находится горячий раствор щелочи (концентрация раствора 40 г/дм 3). Капли масла за счет разницы плотностей масла и раствора щелочи поднимаются вверх. При прохождении через раствор щелочи происходит нейтрализация свободных жирных кислот, содержащихся в масле. В верхнюю часть аппарата через отверстия барботера вводят водный раствор ОЭДФ в количестве 5,0% к массе масла, при этом концентрация раствора ОЭДФ 1,5% . Температура процесса 90 о С. Нейтрализованное масло, собираясь в верхней части резервуара, непрерывно отводится через патрубок. Полученное после нейтрализации масло имеет кислотное число 0,24 мг КОН/г, содержание мыла в масло 0% . Отводящий мыльно-щелочной раствор (соапсток) содержит жира 20% , жирных кислот 17% , расход воды составляет 80 кг/г масла. В известном способе при нейтрализации масла раствором щелочи концентрацией 15 г/л кислотное число рафинированного масла 0,25 мг КОН/г, содержание мыла в масле 0,03% , содержание общего жира в соапстоке 10% , где нейтрального жира 8% , а жирных кислот 2% , расход воды 300 кг/т масла. Из приведенных примеров видно, что содержание мыла в нейтрализованном масле в результате реализации предложенного способа колеблется в пределах от 0,00 до 0,01% по сравнению с прототипом - 0,03% (в три раза ниже), а полученный соапсток имеет более высокую концентрацию общего жира и лучшее состояние нейтрального жира к жирным кислотам по сравнению с прототипом. Расход воды также снижается в 3-4 раза. (56) Авторское свидетельство СССР N 130139, кл. С 11 В 3/06, 1960.
Формула изобретения
СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ МАСЕЛ И ЖИРОВ, предусматривающий пропускание нагретого масла в виде капель через слой горячего водного раствора щелочи с образованием водной и масляной фаз, отличающийся тем, что используют раствор щелочи концентрацией 20 - 40 г/дм 3 и на границу раздела фаз вводят водный раствор оксиэтилидендифосфоновой кислоты концентрацией 0,5 - 1,5% в количестве 0,5 - 5,0% к массе масла.
Похожие патенты:
Изобретение относится к пищевой и химической отраслям промышленности, преимущественно масло-жировой, и может быть использовано при управлении непрерывным процессом щелочной нейтрализации свободных жирных кислот растительных масел и жиров и разделения фаз в мыльно-щелочной среде
Изобретение относится к технологии жиров и может быть использовано при очистке растительных масел. Способ предусматривает введение в масло отбельной глины, выдерживание, разделение фаз. Перед внесением сорбента масло нагревают до температуры 90-120°C. Выдержку осуществляют при остаточном давлении 0,2×10-3 МПа в течение 35-50 минут. Отбельную глину предварительно обрабатывают 25%-ным спиртовым раствором щелочи в количестве 5-25% к массе отбельной глине с испарением спирта методом высушивания. Отбельную глину используют в количестве 1-3% к массе масла. Разделение проводят путем фильтрации. Изобретение позволяет снизить содержание фосфолипидов, массовую долю хлорофиллов и свободных жирных кислот, снизить значение цветного и кислотного чисел, но при этом в масле сохраняются воски и обеспечивается максимальный выход триацилглицеридов. 2 табл.
Изобретение относится к безопасному для окружающей среды «зеленому» способу непрерывной очистки триацилглицеролов с использованием порошкообразного, гранулированного или прессованного адсорбента, который применяют или в процессе химической, или в процессе физической очистки пищевых масел и жиров, каждый из которых обычно используется для очистки триацилглицеролов. Способ очистки масел растительного и животного происхождения включает следующие стадии: а) обрабатывают сырой триацилглицерол с использованием одной или более адсорбционных колонок, содержащих адсорбентный материал для удаления одной или более примесей из сырого триацилглицерола, причем указанный триацилглицерол непрерывно протекает через одну или более колонок; б) осуществляют регенерацию адсорбентного материала растворителем, содержащим кислоту, для удаления адсорбированных примесей из адсорбентного материала; в) и используют адсорбентный материал на стадии (а), причем примеси включают одно или более фосфорных соединений, мыла, металлы, свободные жирные кислоты, ароматические соединения, пахучие соединения, красящие соединения, хлорофилл и другие примеси, которые уменьшают стабильность конечного триацилглицерола. 37 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл., 2 пр.
Изобретение относится к комплексному способу получения метилового эфира ятрофы (JME) и сопутствующих продуктов из семян ятрофы, находящихся в семенных коробочках и содержащих 1,06% свободных жирных кислот (FFA), включающему следующие стадии: (i) механическое вышелушивание семян ятрофы из семенных коробочек в шелушильной машине для получения оболочек семенных коробочек ятрофы и семян ятрофы; (ii) отжим масла ятрофы, получение масличного жмыха ятрофы, содержащего 4-6% азота, и отработанного масличного шлама из семян ятрофы, полученных на стадии (i), с использованием пресса для отжима масла; (iii) нейтрализация масла ятрофы, полученного на стадии (ii), добавляемым основанием; (iv) переэтерификация одной части нейтрализованного масла ятрофы, полученного на стадии (iii), со спиртом и основанием при перемешивании в течение 10-20 минут и разделение неочищенного глицеринового слоя GL1 и неочищенного метилового эфира ятрофы (JME); (v) трехкратная промывка неочищенного JME, полученного на стадии (iv), слоем чистого глицерина с отделением трех слоев нечистого глицерина (GL2, GL3 и GL4), содержащих метанол и KOH, с получением JME, промытого глицерином (JME-G3W); (vi) очистка JME-G3W, полученного на стадии (v), для удаления загрязнений щелочными металлами; (vii) обработка части оставшегося нейтрализованного масла, полученного на стадии (iii), слоями глицерина GL5 (GL1+GL2+GL3), полученными на стадиях (iv) и (v), с получением JME и слоя глицерина GL6; (viii) разделение JME и слоя глицерина GL6, полученного на стадии (vii); (ix) обработка слоя глицерина GL6, полученного на стадии (viii), оставшейся частью нейтрализованного масла для удаления метанола с получением JME и слоя глицерина GL7; (x) разделение JME и слоя глицерина GL7, полученного на стадии (ix); (xi) использование слоя глицерина GL7, полученного на стадии (x), непосредственно для производства полигидроксиалканоатов (PHAs) или для нейтрализации щелочи серной кислотой с получением чистого глицерина и кубового остатка GL8; (xii) объединение JME-G3W, полученного на стадии (vi), и JME, полученного на стадиях (viii) и (x), с получением комплексного метилового эфира; и (xiii) переэтерификация комплексного метилового эфира, полученного на стадии (xii), с метанольным раствором KOH для получения чистого метилового эфира ятрофы (биодизеля), содержащего 0,088% общего глицерина и 0,005% свободного глицерина. Изобретение также относится к комплексному способу получения метилового эфира ятрофы (JME) и сопутствующих продуктов из семян ятрофы, включающему следующие стадии: a) осуществление вышеуказанных стадий (i) и (ii); b) брикетирование оболочек семенных коробочек ятрофы, полученных на стадии (i), в брикетировочной машине с добавлением отработанного масличного шлама, полученного на стадии (ii), для получения брикетов ятрофы с плотностью 1,05-1,10 г/см3 в качестве сопутствующего продукта; c) гидролиз масличного жмыха ятрофы, имеющего 4-6% азота и полученного на стадии (ii), кислотами H3PO4 и H2SO4 для получения гидролизата масличного жмыха ятрофы (JOCH) в качестве сопутствующего продукта; и d) осуществление стадий (iii)-(xiii). Изобретение предоставляет более простой и более энергетически эффективный способ получения метилового эфира жирных кислот (биодизеля), интегрированный с выгодной утилизацией побочных продуктов, таких как семенные коробочки, обезжиренный жмых и поток неочищенного глицерина. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 7 табл., 13 пр.
Изобретение относится к масложировой промышленности, а именно к рафинации масел
102 103 104 105 106 107 108 109 ..ПРОЦЕССЫ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИРОВ
Нейтрализация жиров при первичной обработке
Сущность процесса нейтрализации жиров заключается в воздействии определенного количества щелочного раствора на известное количество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. При нейтрализации жирных кислот получаются соли, носящие название мыл.
Реакция нейтрализации жирных кислот, например олеиновой, едким натром имеет следующий вид:
C17H33COOH + NaOH ------> C17H33COONa + Н20.
Таким образом, на каждую молекулу жирной кислоты расходуется одна молекула гидроокиси натра или кали.
Процесс щелочной рафинации состоит из следующих операций: нейтрализации, отстаивания, промывки и обезвоживания жира. Для нейтрализации можно применять каустическую соду (едкий натр) кальцинированную соду.
При нейтрализации жирных кислот углекислыми щелочными реагентами реакция протекает в два этапа. Сначала в результате гидролиза в водной среде к углекислому натрию присоединяется молекула воды и получается едкий натр и двууглекислый натрий.
Na2C03 + Н20 - NaHC03 + NaOH.
Затем едкий натр реагирует с жирной кислотой, образуя натровое мыло. При температуре выше 60 °С двууглекислый натрий разлагается с выделением диоксида углерода и воды.
2NaHC03 - Na2C03 + С02 + Н20.
Диоксид углерода вспенивает массу и поднимает ее в котле, поэтому нужно внимательно следить за ходом реакции.
Образующиеся при взаимодействии жирных кислот с натриевой щелочью мыла имеют более высокую плотность, чем жир. Поэтому их сравнительно легко можно разделить. В результате обработки жира щелочью удается почти полностью снизить и удалить из жира свободные жирные кислоты, а также другие находящиеся
в жире примеси и сопутствующие вещества, имеющие кислую реакцию.
При нейтрализации щелочь частично воздействует также на нейтральные жиры, вследствие чего наблюдаются потери жира с мыльным осадком - соапстоком и выход товарного жира снижается (2 % на каждую снижаемую единицу кислотного числа). Поэтому применение ее целесообразно только в том случае, когда стоимость потерь жира в процессе обработки будет компенсирована повышением до сортности.
Количество щелочного реагента для проведения нейтрализации рассчитывают по формуле
X = 0,713 АМ-100- 1,1/В,
Где X - количество каустической соды, кг; 0,713 - коэффициент, равный отношению эквивалентных масс едкого натра и едкого кали; А - разность, на которую необходимо снизить кислотное число обрабатываемого жира; 1,1-коэффициент избытка щелочи; М - масса жира, т; В - содержание гидроокиси натрия в каустической соде, % (обычно 92 %).
Нейтрализацию проводят раствором щелочного реагента. Так, раствор каустической соды плотностью 1,1 г/см3 имеет среднюю концентрацию 95 г/дм3.
Пример . Расход каустической соды для нейтрализации 2 т жира с исходным кислотным числом 15 до конечной величины 10 мг КОН составит
X = /92 = 8,52 кг.
Необходимое количество раствора концентрацией 95 г/дм8 при этом составит 89,6 дм3 (8,52-1000/95).
Приготовление растворов щелочи из едкого натра, поступающего в железных барабанах, заключается в следующем. Барабан опускают в специально оборудованный короб, снабженный наклонной решеткой и расположенным ниже ее дырчатым (перфорированным) змеевиком для подачи острого пара. Затем ломиком открывают малое дно (крышку) в терце барабана и заливают воду так, чтобы барабан оказался погруженным в нее. Воду слегка подогревают и осторожно перемешивают раствор, подавая пар в змеевик. После растворения каустической соды откачивают полученный раствор в мерник для кратковременного хранения и расходования. Опорожненные барабаны осторожно после их промывки из шланга водой вынимают из коробки с помощью за-хватов. Едкий натр весьма агрессивен. Попадая на кожу, он вызывает сильные ожоги. Поэтому все операции необходимо проводить в хлопчатобумажном костюме, резиновых сапогах, перчатках, фартуке и защитных очках.
При использовании кальцинированной соды в формуле расчета необходимого ее количества для нейтрализации вместо коэффициента 0,713 следует поставить 0,946.
Для нейтрализации жир после очистки в отстойниках или сепараторе загружают в котел с паровым обогревом и нагревают до температуры 70-80 °С, а затем постепенно в течение 10-15 мин вливают раствор каустической соды, перемешивая смесь мешалкой или воздухом. После добавления всего количества щелочи смесь перемешивают еще 10-15 мин до тех пор, пока в отобранной пробе не будут быстро оседать крупные хлопья образовавшегося мыла.
Образующиеся при щелочной рафинации тончайшие мыльные пленки обладают рядом специфических свойств и прежде всего поверхностной активностью, поскольку реакция между щелочью и жирными кислотами протекает на поверхности капель, причем чем меньше размер капель, тем больше поверхность контакта. Поэтому при рафинации стремятся вводить раствор щелочи в виде мелких и мельчайших капель. Благодаря поверхностной активности мыльной пленки она поглощает некоторые примеси, находящиеся в жире, в том числе белковые, слизистые, смолистые и красящие вещества. В результате этого жир после нейтрализации становится также более прозрачным.
Жир оставляют в котле на 2-3 ч для отстаивания, после чего осадок спускают в приемник, а жир промывают 5 % -ным раствором поваренной соли при температуре смеси 70-75 °С. Через 30 мин нижний слой раствора спускают через жироуловитель в канализацию, а жир промывают 3-4 раза горячей водой в количестве 20 % к массе жира до исчезновения реакции на щелочь по фенолфталеину. После отстаивания жира в течение 30- 60 мин промывные воды сливают через жироуловитель в канализацию, а жир сепарируют при температуре 80- 85 °С или оставляют на 5-6 ч при температуре 70- 65 °С для окончательного отстаивания.
Мыльный осадок (соапсток), получающийся после нейтрализации и отстаивания костного жира, содержит 33,8 % неомыленного жира, 37,5 % жирных кислот в виде
Для рафинации (очистки) технических жиров применяют различные приемы, в основе которых лежит способность некоторых реагентов избирательно взаимодействовать с веществами, сопутствующими жирам.
Существующие методы рафинации базируются на изменении химической и физической связи примесей с жиром путем разрушения коллоидной устойчивости дисперсной фазы (веществ в виде малых частиц) методами физико-химического воздействия. К ним относятся кислотная обработка, щелочная рафинация, дистилляция и дезодорация, избирательная адсорбция красящих веществ, окислительные, восстановительные и другие методы физико-химического воздействия.
Свободные жирные кислоты при нейтрализации удаляют путем обработки их водными растворами щелочей, в результате чего кислоты в виде мыл и другие гидратируемые (белковые) вещества выделяются из жира. Щелочную обработку применяют для нейтрализации свободных жирных кислот. При этом щелочь частично воздействует как на нейтральные жиры, так и на другие составные его части. Здесь наблюдаются потери жира с соапстоками (мыльный осадок) и выход товарного жира тем больше снижается, чем выше кислотное число жира. При обработке щелочью, кроме нейтрализации свободных жирных кислот, может быть также достигнуто и некоторое осветление жира, так как мыло, выпадая в осадок, поглощает небольшое количество красящих веществ.
В зависимости от назначения технического Жира и его исходного качества намечают необходимый комплекс технологических операций по рафинации, который обеспечивает получение продукции с заданными свойствами. Технические жиры, предназначенные для добавления в корма, обрабатывают только щелочью и промывают с добавлением лимонной кислоты, так как применение других методов рафинации, например химической отбелки, приводит к их окислению.
Процесс щелочной рафинации состоит из нейтрализации, отстаивания, промывки и сушки жира. Химизм процесса заключается в нейтрализации свободных жирных кислот жира водными растворами едкого натра (NaOH). Концентрацию щелочи для жиров с кислотным числом выше 5 мг КОН целесообразно применять не более 130-150 г/Л. Избыток щелочи не должен превышать 10-00% от теоретического количества.
Практически нейтрализации подвергают светлые технические жиры с кислотным числом не более 25.
Нейтрализация жиров натриевой щелочью средней крепости (8-12% или 87-136 г/л) производят в открытых двухстенных котлах, снабженных мешалкой. Процесс ведут следующим образом. Предварительно приготовленный и нагретый до температуры 70-80° С раствор щелочи постепенно при перемешивании в течение 15 мин вводят в подогретый в котле жир и доводят температуру массы до 80° С. После введения всей щелочи перемешивание продолжают еще 10 мин. Затем перемешивание и подогрев прекращают и массу оставляют в покое для осаждения выделившихся хлопьев мыла (соапстока).
После нейтрализации жир отстаивают (в течение 2-3 ч) в котле-нейтрализаторе или в специальном отстойнике. Отстойник должен быть снабжен паровой рубашкой, устройством для разбрызгивания соляного раствора, спускным краном для выгрузки мыльного осадка и шарнирной трубой для слива отстоявшегося жира. Для ускорения отстаивания по поверхности нейтрализованного жира разбрызгивают раствор поваренной соли крепостью 20%. Расход раствора соли составляет 15 л на 1 т жира.
Отстоявшийся мыльный осадок (соапсток) спускают в отдельный приемник, а нейтрализованный жир промывают 1-2 раза горячей водой (20% от массы жира) при температуре 75° С до удаления остатков мыла (промывная вода не должна давать ярко выраженную щелочную реакцию с фенолфталеином). Окончательно жир рекомендуется промывать конденсатом, так как мыло в жесткой воде плохо растворяется. После каждой промывки жир отстаивают в течение 30-40 мин и промывные воды, содержащие некоторое количество мыла и жиры (до 1%), сливают через жироуловитель. Высушивают жир в течение 2 ч в открытых котлах с мешалкой при температуре 100-105° С. Вместо сушки жир можно подвергнуть сепарированию. При этом высушенный жир сливают в тару, а в случае неудовлетворительного цвета его подвергают адсорбционной рафинации - отбелке.
Мыльный осадок (соапсток), получающийся после нейтрализации и отстаивания жира, представляет собой смесь мыла, нейтрального жира, остатка щелочи и воды. Состав его различен и зависит от качества жира и условий нейтрализации. Так, мыльный осадок, полученный при нейтрализации костного жира раствором натровой щелочи крепостью 12% с кислотным числом 6,6, содержит 33,8% неомыленного жира и 37,5% жирных кислот в виде мыла. Мыльный осадок используют для варки мыла. Для выделения нейтрального, жира из мыльного осадка (соапстока) его отсаливают 10-(12%-ным раствором поваренной соли и кипятят или сепарируют. При кипячении, с раствором соли из осадка можно извлечь до 40% содержащегося в ней нейтрального жира, а при сепарировании до 95%.
