Рафинация касторового масла

      Основний  лужний агент при нейтралізації  вільних жирних кислот у промисловості-гідроксид  натрію.

      Засоби  нейтралізації жирів відрізняються в основному за принципом розділення фаз нейтралізована олія- мильний розчин:

      -періодичні- з розділенням фаз у гравітаційному  полі, з водно- сольовою підкладкою;

      -безперервні-  з розділенням фаз у відцентровому  полі, в мильно-лужному середовищі або безперервному відстійнику.

      Періодичний спосіб нейтралізації олій та жирів  включає такі стадії:

      -нагрів  олії та лугу до однакової  температури;

      -подача  лугу в олію та перемішування;

      -відстоювання  та відокремлення соапстоку.

      Цей спосіб є класичним. Його використовують при рафінації невеликих партій олій та жирів, для очищення збірних жирів.[4]

      Недолік цього способу-необхідність тривалого  відстоювання олії для максимального  видалення з нього соапстоку(до 10 годин). Також у результаті солюбілізації та механічного захоплення у соапстоці завжди вміщується значна кількість нейтрального жиру, а оскільки процес тривалий у часі (тривале відстоювання)-нейтральний жир омилюється. Жирність соапстоку складає 30-50%, коефіцієнт нейтралізації- від 1,5 та вище, співвідношення нейтральний жир:жирні кислоти – в середньому 1:1.[4]

      У результаті всебічного дослідження  класичної нейтралізації був  запропонований спосіб, отримавший назву  нейтралізація з водно-сольовою підкладкою. Він дозволяє підвищити  продуктивність нейтралізатору у 2 рази та зменшити відходи жиру у соапсток.

      Сутність  методу в тому, що соапсток при осіданні розчиняється у слабкому розчині  солі і при цьому захоплений нейтральний  жир звільняється. Стадії процесу  такі ж, як і у класичному методі тільки у нейтралізатор додається шар сольового розчину.

      Цей метод використовують при нейтралізації  невеликих партій світлих олій та жирів з кислотним числом до 5 мг КОН/г. При більш високому кислотному числі виникає необхідность введення великих об'ємів сольового розчину, що знижує ефективність процесу. Коефіцієнт нейтралізації-1,5,співвідношення нейтральний жир:жирні кислоти від 1:2 до 1:5.[4]

      Недоліками  цього методу є:[7]

      -низька  концентрація соапстоку(не вище 9-12%. У такому вигляді він не  придатний для транспортування та переробки);

      -порівняно  висока концентрація лугу.

      Безперервні спосіб нейтралізації олій та жирів.

      Більш прогресивний є, наприклад, з використанням  розділення фаз у сепараторах. Нейтралізація  відбувається шляхом змішування у спеціальних змішувачах лугу та олії з наступним розділенням фаз на сепараторах.

      Не  дивлячись на високі концентрації лугу, омилення нейтрального жиру невелике за рахунок того, що контактування  олії та лугу короткочасне.

     Перевагами  цього методу є:[4]

      -висока  концентрація соапстоку(15-25%-не потрібно додаткова обробка);

      -можливість  нейтралізації різних видів олій  та жирів;

      -використання  сепараторів, які працюють під  тиском(неможливий підсос повітря,  запобігання окислення жирів);

      -зниження  тривалості контактування жиру з лугом;

      -максимальна  автоматизація процесу;

      - співвідношення нейтральний жир:жирні  кислоти – не вище 1:2,5.

      Інший безперервний спосіб – нейтралізація  у мильно-лужному середовищі. При  використанні цього способу максимально  виконуються основні вимоги ведення процесу нейтралізації:[4,6]

       -використання  лугу низької концентрації з  мінімальним надлишком;

       -виключення  диспергування лугу в олії;

       -запобігання  тісного контакту утвореного  мила з олією;

       -суміщення  власне процесу нейтралізації  і процесу відокремлення утвореного мила, що є найбільш важливим.

       Сутність  цього методу складається в тому, що на відміну від попередніх, реакція  відбувається на поверхні краплини.

       Реалізація  цього способу зумовлює найменшу кількість відходів – 1,25, співвідношення нейтральний жир- зв’язані жирні кислоти складає 1:10, жирність соапстоку – 20%.

       Недоліками  способу є чутливість до вмісту в  олії гідрофільних речовин, особливо фосфоліпідів, утворення великих об’ємів мильних  розчинів, які потребують спеціальної  обробки, важкість рафінації високислотних і особливо темнозабарвлених олій.

       Не  дивлячись на перелічені недоліки, використання цього методу дозволило  значно збільшити продуктивність усіх техніко-економічних показників праці. Тому цей метод широко використовувався для нейтралізації світлих гідратованих олій та харчового саломасу. 

       Адсорбційне очищення олій та жирів.[6]

      Важливою  стадією підготовки олій і жирів  для виробництва маргаринової, майонезної й іншої жирової продукції  є адсорбційне очищення, задача якого  складається в максимальному витягу з них барвних речовин, залишків фосфоліпідів, натрієвих мил жирних кислот та металевих похідних, а також відбувається руйнування та видалення з олій продуктів окиснення.

       У світовій і вітчизняній практиці видалення з олій і жирів перерахованих вище домішок відбувається активованими відбільними глинами, які одержані шляхом кислотної обробки природних бентонітових глин — алюмосилікатів, у складі яких маються лужні і лужноземельні метали в кількості приблизно від 4 до 10%.

       В основі адсорбційного методу видалення пігментів і інших небажаних домішок лежать явища адсорбції на твердих поверхнях. Це складний фізико-хімічний процес, при якому відбуваються не тільки поверхневі хімічні реакції, але і молекулярна чи фізична адсорбція, молекулярні поглинання, що торкаються усе тверде тіло або частини його.

       Існує декілька способів відбілювання.

       На  відбілювання подаються олії після  ретельної гідратації, централізації, промивання й сушіння. Для зниження окислювання олії перед уведенням  рекомендуються вакуумувати адсорбенти, а сам процес проводити під вакуумом.[4]

       У промисловості використовують як періодичне, так і безперервне відбілювання олій та жир.

      Недоліками  періодичного способу є:

      -мала  продуктивність;

      -підвищується  собівартість продукції;

      -використання відкритих циліндричних резервуарів, що прискорює процеси окислювання олії.

      Безперервний  спосіб виключає недоліки періодичного, а також при цьому способі  олія максимально захищена від окислювання  за рахунок того, що краще відбувається деаерація розпилюванням олії у безперервний вакуумний відбільний апарат, де відбувається якісне перемішування.

      В останні роки в нашій країні та за кордоном відділенню широко застосовується устаткування по безперервному відбіленню, у яких використовуються різні конструкції  герметичних фільтрів з механізованим вивантаженням осаду.[6]

      Для всіх схем загальним є:

      -приготування  концентрованої олійної суспензії  адсорбенту;

      -деаерація,  одно- або двостадійне відбілювання;

-відділення  адсорбенту на двох або більш  циклічно працюючих фільтрах.[4]

      Процес  вінтеризації олій та жирів.

       На  цій стадії виводяться воскові та інші високоплавкі речовини. Внаслідок  високої температури плавлення (32-98ºС) воскові речовини утворюють в  олії при її охолодженні тонку  та дуже стійку сітку, яка суттєво  погіршує товарний вигляд олії та виникають труднощі при її переробці. Воскові речовини затруднюють процеси поліровочного фільтрування рафінованих олії, а також вони негативно впливають на каталізатори гідрування.

       У промисловості відомо два способа  проведення процесу вінтеризації:”сухий”(кристалізація з наступним фільтруванням)та ”вологий”(видалення воскових речовин за допомогою лугу та сепараторів). Для  інтенсифікації процеса відділення воскових речовин фільтруванням сьогодні використовують допоміжні фільтрувальні порошки, які поліпшуюють дренажні властивості осадів -кізельгури (діатоміти), перліти тощо. Їх наносять на фільтрувальні перегородки.

       Недоліками  “вологого” способу є:

       -для  отримання вінтеризованої олії  необхідної якості потрібно використовувати  два способа -(сепарування та фільтрація);

       -велика  витрата пари та електроенергії(за  рахунок використання сепараторів);

       -продуктивність  сепараторів знижується на 50% від  її нормальної продуктивності;

       -центрифуга  для видалення восків працює  за низької температури, що створює великий ризик отримання ємульсії та витрата олії;

       -ризик  отримання ємульсії підвищується, якщо олія, яка надходить на  вінтеризацію, має підвищенний вміст  фосфатидів;

       -отримання  великої кількості промивних  вод, за рахунок наявності стадії  промивки на сепараторах;

       -процес  видалення восків за допомогою  центрифуги дозволяє видалити 70% восків з олії. Інші 30% повинні  бути видаленні поліровочною  фільтрацією.

       “Сухий” спосіб дає можливість 100%-ного видалення  восків з олії та виключає усі недоліки “вологого” способу.[4,6]

       Найбільш  перспективним можна признати способи  видалення воскових речовин при  температурі 15...35˚С, забезпечуваній мезоморфний  стан молекул воску. При цьому  виявляється полярність восків, що може бути використовувано їх сорбцією на розвинутій міжфазній поверхні. Для утворення такої поверхні застосовують активні добавки з емульгуючими властивостями, а також реагенти з густиною перевищуючою густину масляної фази. В було розроблено спосіб виведення воскових речовин з соняшникових олій з застосуванням гелю кремнієвої кислоти, який має розвинуту поверхню, високі адсорбційні властивості та здатність в момент утворення сорбувати полярні органічні сполуки, а також воски. Гель кремнієвої кислоти може бути утворено в результаті взаємодії розбавленої фосфорної кислоти та сіліката натрію. Найбільш ефективною являється послідовна обробка соняшникової олії розчинами спочатку фосфорної кислоти, потім сілікату натрію. Розбавлена фосфорна кислота діє на зв’вязки фосфоліпідів з восками, звільняє останні, та бере участь в утворенні гелю кремнієвої кислоти, на поверхні якого сорбуються воскові речовини. Густина мильно – воскового осаду, який утворився значно перевищує густину олії. Можливість видалення цього осаду в полі відцентрових сил забезпечує безперервність процесу виведення воскових речовин. Розроблена технологія дозволяє отримати високоякісну олію, яка зберігає прозорість при низьких плюсових температурах, без виморожування та холодного фільтрування. Для його здійснення олію при температурі 20...22˚С та інтенсивному перемішуванні оброблюють послідовно 5...10% - ним розчином сіліката натрію густиною 1320...1340 кг/м3у кількості 0,70...0,75 % до маси олії, співвідношення фосфорна кислота – сілікат натрію дорівнює 1:1,3. Після короткочасної експозиції (5...15 хв.) суміш розділяють на сепараторі чи відстоюванням. Цей спосіб дозволяє вивести з соняшникової олії не тільки воскові речовини, а також фосфоліпіди які залишилися після гідратації.[4,6]

  Процес  дезодорації.

      На  цій стадії з олій та жирів видаляються  одоруючі речовини, які зумовлюють їх смак та запах. Це найбільш радикальний спосіб видалення з олій та жир продуктів хімічної обробки рослин, насіння (пестициди, гербіциди тощо), а також 3,4-бензпирену-отрутних продуктів згоряння органічних сполук(нафтопродуктів, вугілля), які поглинають рослини та, які накопи в основному у жировій фазі насіння. Дезодорація-це процес дистиляції одоруючих та інших речовин в умовах глибокого вакууму, високої температури у тоці високої пари. В останні роки все ширше використовують фізичну(дистиляційну) рафінацію, у якій процес дезодорації сполучен з дистиляцією та вловлюванням жирних кислот, що дозволяє відмовитися від хімічної нейтралізації вільних жирних кислот на початковій стадії рафінації.[1]