Рафинация касторового масла

      Олії, що використовуються для різних технічних  цілей або що йдуть на гідрогенізацію, підлягають більш короткому циклу  рафінації (у цьому випадку виключається видалення одоруючих речовин).

      На  сьогоднішній день відомо дві схеми  проведення рафінації-хімічна та фізична.[1]

      Різна якість олій та жирів, які надходять  на рафінацію, а також різноманітні вимоги, які висувають до рафінованих  жирів, вказують на то, що у кожному  окремому випадку необхідно використовувати  визначені методи рафінації або  їх сполучення. Головним фактором є здатність використовуємих реагентів або методів вибірково впливати на окремі супутні речовини, руйнуючи або послаблюючи їх зв'язок між собою та триацилгліцеринами.[4]

      До  схеми хімічної рафінації входять  такі модулі:

-гідратація-максимальне вилучення з олій фосфоліпіди та інші гідрофільні речовини. Після завершення проведення цього процесу отримують гідратовану олію та фосфатидний концентрат.

-нейтралізація  або лужна рафінація-максимальне  вилучення вільних жирних кислот. Процес включає в себе також промивку та висушування нейтралізованних олій та жирів. Після цього отримують рафіновану олію та відходи-соапстоки, промивні води.

-адсорбційне  очищення(відбілка)-максимальне вилучення  з олій пігментів, а також  залишків фосфоліпідів та мила після нейтралізації.

-вінтеризація-видалення  з рафінованих олій воскоподібних  речовин. Отримують рафіновані  олії та відходи-воскові речовини. Використовують в основному цей  модуль для очистки соняшникової  та кукурудзяної олій.

-дезодорація-видалення з олій та жирів одоруючих речовин, які зумовлюють смак та запах. Отримують рафіновану олію та відходи-продукти відгонки (жирові погони).[4]

      До  схеми фізичної рафінації входять  такі модулі:

-кислотна гідратація;

-відбілка;

-вінтеризація;

-дезодорація(дистиляція жирних кислот).

Або по іншій  схемі:

-кислотна гідратація;

-низькотемпературна  вінтеризація;

-низькотемпературна  вінтеризація при промивці з  послідуючою поліровочною фільтрацією(цей  модуль може не використовуватися);

-відбілка;

-дистиляція  жирних кислот.

Фізична рафінація  порівняно з хімічною має свої переваги:

-зниження відходів  та втрат олії при виробництві(відсутність  втрат нейтрального жиру з  соапстоком);

-зниження капітальних  втрат за рахунок відсутності  стадії лужної рафінації;

-значне зниження кількості промивних вод або їх відсутність за рахунок відсутності стадії промивки олії після нейтралізації.

Головним недоліком  фізичної рафінації є використання ретельно підготовленої олії, а також  неможливість переробки олій та жирів  низької якості.

Хімічна рафінація  дає можливість переробки олій та жирів різної якості, що дуже важливо  у виробничих умовах у зв'язку з  непостійною якістю сировини.

 

1.2.2 Методи рафінації 

      До  процесів, що використовуються при  рафінації олій та жирів, відносять  наступні:

     - гідромеханічні, швидкість яких  визначається законами гідродинаміки.  До цих процесів відносять  розділення рідких неоднорідних  середовищ в гравітаційному полі, або полі центробіжних сил,  а також під дією різності  тиску при переміщенні крізь  пористий шар;

     - фізико-хімічні, які проходять  зі швидкістю, визначаємою хімічною  кінетикою та умовами масопереноса  реагуючих речовин, а також  фізичною дією на систему. Сюди  відносяться нейтралізація, вінтарізація, гідратація та інше;

• масообмінні , пов’язані з перенесенням одного або кількох компонентів вихідної суміші із однієї фази в іншу. До цієї групи відносяться адсорбція, екстракція із розчинів, дистиляція та інше.[1]

 

 

Таблиця 1.1 – Класифікація методів рафінації 

 

1.2.3 Розгляд стадій рафінації 

      Процес  гідратації.[5]

      На  цій стадії видаляються гідрофільні  речовини(фосфоліпіди, білкові речовини тощо).

      Гідратація  фосфоліпідів являє собою заключний  етап в технології виробництва рослинних  олій, так як гідратовані олії стійкі до зберігання та транспортування. Гідратація також є важливим етапом при наступній рафінації та наступної переробки рослинних олій.[5]

      У заводський практиці гідратацію проводять  водою або слабкими розчинами  електролітів.[4]

      На  сьогоднішній день відомий широкий спектр варіантів процесу гідратації, які дозволяють отримувати не тільки глибоко очищену від фосфоровмісних сполук олію, але й фосфатидну емульсію зі збереганням нативних фізіологічних властивостей. У промисловості застосовують різні варіанти проведення процесу гідратації, які відрізняються апаратурним оформленням процесу,параметрами та природою перероблюваної олії, а саме: водна, кислотна, спеціальна та ферментна. Однак технологія завжди включає наступні основні етапи:[5]

      -змішування  олії з гідратуємим агентом(температура процесу та кількість агента визначають в залежності від природи олії та її якості);

      -експозиція  суміші олія- гідратуємий агент  для забезпечення процесу коагуляції  фосфоліпідів;

      -розділення  фаз, які утворилися(гідратована олія- фосфоліпідна емульсія);

      -висушування  гідратованої олії та отримання  товарного продукту;

      -висушування  фосфоліпідної емульсії, отримання  фосфатидного концентрату або  рослинних харчових фосфоліпідів(якщо  гідратацію проводили для свіжовиробленних  олій для отримання фосфатидного концентрату, фосфоліпідну емульсію висушують до вологості 1% та розфасовують, або емульсію використовують для зволоження та збагачення шроту).

      При необхідності також видаляють негідратуємі форми фосфоліпідів обробкою розчином ортофосфорної кислоти.

      Водна гідратація. Гідратація водою є найбільш простим методом зменшення вмісту гідрофільних речовин та її використовують лише у випадках коли необхідно отримати харчовий фосфоліпідний концентрат. Обробка водою видаляє лише гідратуємі форми фосфоліпідів та в олії залишаються негідратуємі форми, які будуть заважати проведенню наступних стадій та збільшувати відходи. Це є головним недоліком цього процесу.

      Кислотна  гідратація. Цей вид гідратації дає  можливість видалити як гідратуємі, так і негідратуємі форми фосфоліпідів, але фосфатидний концентрат вже не придатний для харчових цілей. Цей процес найбільш поширеним у заводський практиці.[5]

      Ферментна гідратація. Ця технологія гідратації базується на використанні ферментів, які є біокаталізаторами, вони стабільні за низької температури та помірному рН. Ця технологія має ряд переваг:[6]

      -можливість  переробки олій різного походження ;

      -низькі  витрати(низька витрата води, зниження  витрат на висушування фосфатидного  концентрату, низька витрата відбільної землі);

      -зменшуються  втрати токоферолів та стеролів;

      -фосфатидний  концентрат можна використовувати  для виробництва емульгаторів.

      -зменшена  витрата хімреагентів;зменшена втрата  олії(фосфатидний концентрат вміщує  на 25%менше залишкової олії);

      -отримання  рослинної олії високої якості  з вмістом фосфоліпідів менш 0,03%.

      Ферментна гідратація має декілька недоліків:

      -процес  тривалий у часі(експозиція олії  та води досягає 5-6 годин);

      -безперервний  процес дуже матеріаломісткий(необхідно  збільшувати кількість реакторів-коагуляторів).

      Схеми гідратації відрізняються також  апаратурним оформленням процесу  розділення фаз гідратована олія- фосфоліпідна емульсія(для розділення використовують відстійники та сепаратори).

      Процес  розділення фаз у відстійниках відбувається за рахунок різної щільності під дією гравітаційного поля(сили тяжіння); він має ряд недоліків:

      Використання  відстійників має ряд недоліків:

      -процес  дуже тривалий за рахунок високої  в'язкості олій(для інтенсифікації  процесу підвищують температуру, але це може призвести до розчинення частини дисперсної фази);

      -процес  відбувається в громіздкий апаратурі;

      Використання  сепараторів дуже інтенсифікує процес розділення за рахунок відцентрової сили. Використання сепараторів дає  ряд переваг перед відстійниками:

      - обладнання займає мало місця;

      - в цих конструкціях можна регулювати  ступінь розділення та якість  фракцій[4].

      Процес  лужної нейтралізації.

      На  цій стадії видаляються вільні жирні  кислоти, частково руйнуються  деякі фарбуючі речовини.

      Способи нейтралізації відрізняються апаратурним оформленням, використанням нейтралізуючого агенту,характером процесу(періодичний, безперервний), концентрацією розчину лугу, температурним режимом, концентрацією соапстока, принципом розділення фаз нейтралізованої олія – розчин соапстоку.

      У промисловості використовують наступні способи:

      -нейтралізація  кислот лугом-лужна нейтралізація(хімічна  рафінація);

      -видалення  кислот при високій температурі  під вакуумом-дистиляційна рафінація(фізична  рафінація);

      -вилучення кислот з олій та жирів за допомогою селективних розчинників-екстракційна(екстрактивна) рафінація.

      Практичне значення мають лужна нейтралізація  та дистиляційна рафінація. Селективні розчинники в олійно-жировому виробництві  не знайшли використання.[4]

      Встановлено, що нейтралізація вільних жирних кислот відбувається достатньо ефективно у присутності багатьох агентів(гідроксидів калію, натрію або кальцію, карбонат натрію, силікат натрію тощо).

      При використанні карбоната натрію досягається  необхідна повнота нейтралізації. У звичайних умовах цей агент не омилює нейтральний жир, але утворюючись диоксид вуглецю захоплює мила, вони стають пористими, у наслідок чого плавають в жирі та важко відділяються.[4]

      Гідроксид кальцію утворює важкі, добре  розчинні в жирі мила, здатен омилювати нейтральний жир.

      Найбільша ступінь омилення нейтрального жиру спостерігається при використанні розчинів гідроксиду натрію, але ступінь  захоплення натрійовим милом нейтрального жиру менше, чим при використанні, наприклад, розчину силікату натрію.

      Якщо  взяти у якості нейтралізуючого  агента силікат натрію, то гель силікатної кислоти, який утворюється, припиняє гідроліз мил, але він же заважає розділенню фаз у полі відцентрових сил. Більш  ефективним у цьому випадку розділення фаз звичайним відстоюванням, але при цьому збільшується частка нейтрального жиру соапстоку. Важливим є те, що силікат натрію практично не омилює жир.