Подготовка подсолнечника к извлечению масла
Экстракционный способ извлечения масел является наиболее экономичным, обеспечивает максимальное обезжиривание масличного сырья, позволяет получить высокое качество масла и обезжиренного остатка — шрота.
При переработке низкомасличного сырья (семян сон и других) применяют прямую экстракцию масла (рис. 9.2).
Для обезжиривания большинства высокомасличных семян масло предварительно выделяют прессованием, а затем направляют на последующее, окончательное извлечение его путем экстракции (рис. 9.3). Так перерабатывают семена подсолнечника, хлопчатника, льна, арахиса н др.
В основе процесса экстракции. лежит способность растительных масел растворяться в органических растворителях. Экстракция масла из масличного материала растворителем происходит посредством диффузии: молекулярной и конвективной. Движущей силой диффузии является разность концентрации масла внутри масличного материала и вне сто. При смешпваппц экстрагируемого материала с растворителем происходит - смачивание растворителем поверхности частиц материала, заполнение всех пор структуры мезги. При этом растворяется масло, находящееся в свободном состоянии на поверхности разрушенных частиц масличного материала. Далее растворитель проникает через клеточные оболочки и растворяет масло в неразрушенных и деформированных клетках. Образующийся раствор масла в растворителе, называемый мисцеллой, под действием разности концен-
Траций движется к поверхности экстрагируемого материала, вы ходит на его поверхность и переходит в растворитель.
Скорость экстракции зависит от состояния масличного мате риала, его температуры и влажности. Наиболее быстро проходит экстракция свободного масла, тогда как из неразрушенных клеток масло экстрагируется медленно. Поэтому при подготовке масличного материала следует максимально разрушить его клеточную структуру и высвободить масло. Для обеспечения хорошего продвижения растворителя через масличный материал необходимо, чтобы размер частиц разрушенных клеток был от 0,5 до 1 мм и была определенная форма частиц — лепесток, крупка, гранулы.
Повышение температуры процесса значительно ускоряет экс тракцию. Увеличение влажности экстрагируемого материала за-
Медляет процесс экстракции. Оптимальная влажность при переработке семян подсолнечника не более 8—10%, хлопчатника —
Раствор масла в органическом растворителе является молекулярным раствором. Вещества, сопутствующие жирам, переходят при экстракции в мисцеллу и образуют коллоидные растворы. Таким образом, мисцелла представляет собой и молекулярный, и коллоидный раствор.
Растворители, применяемые для экстракции растительных масел. Растворители масел должны удовлетворять ряду требований и обладать следующими свойствами: 1) хорошо растворять масло, смешиваться с ним в любых соотношениях, не растворять других компонентов экстрагируемого материала; 2) иметь однородный состав; 3) полностью удаляться из масла и шрота; 4) не вступать в химические реакции с масличным материалом; 5) не оказывать разрушающего действия на аппаратуру; 6) быть безвредными для человека, быть пожаро - и'взрывобезопасными.
Растворителей, обладающих всеми перечисленными свойствами, в настоящее время не существует. В промышленности для экстракции растительных масел применяют бензины различных марок. Достоинствами бензина являются нейтральность по отношению к экстрагируемому материалу и аппаратуре, хорошая способность растворять масло. Однако бензин легко воспламеняется, взрывоопасен, токсичен, вдыхание паров бензина может вызвать отравление. Поэтому для работы с бензином должны быть созданы специальные условия в соответствии с санитарными нормами и правилами работы с огне - и взрывоопасными веществами.
Экстракционные бензины относятся к алифатическим углеводородам и представляют собой смесь предельных, непредельных и небольшого количества ароматических углеводородов. Они имеют температуру кипения от 63 до 95 °С.
Бензины, содержащие ароматические углеводороды, хорошо растворяют не только масло, но и жиронодобиые вещества (фос - фолипиды, пигменты, воски), которые ухудшают качество масла. Кроме того, применение бензина с интервалом температур кипения 70—95 °С вызывает необходимость поддерживать высокую температуру при отгонке растворителя из мисцеллы и шрота, что несколько снижает качество получаемого масла и шрота.
При использовании бензина с низкой температурой кипения (63—75 °С), содержащего значительно меньшее количество ароматических углеводородов, можно улучшить качество готового масла, снизить в нем содержание сопутствующих примесей.
Подготовка масличного материала к экстракции. Масличное сырье, поступающее на экстракцию, должно иметь определенную структуру, которая дает возможность извлечь наибольшее количество масла.
Режимы обработки сырья перед экстракцией зависят от применяемой схемы извлечения масла (прямая экстракция или экстракция с предварительным отжимом масла на форпрессах), а также от вида сырья.
Подготовка форпрессового жмыха для окончательного извлечения масла экстракционным способом. Первоначально жмых измельчают на молотковых или дисковых дробилках, разрушая целые клетки масличного материала и структуры, образовавшиеся в процессе прессования.
Затем проводят влатотепловую обработку жмыховой крупки в чанных жаровнях для увеличения пластичности масличного сырья. Влажность масличного материала из семян подсолнечника доводят до 8—9%, температуру — До 50 СС. Кондиционированная по влажности и температуре жмыховая крупка поступает на двухпарные плющильные вальцовые станки, где она приобретает форму лепестка толщиной 0,25—0,5 мм. Получение жмыхового лепестка применяют при подготовке к экстракции форпрессового жмыха из семян подсолнечника, льна, арахиса и др. Хлопковый жмых поступает на экстракцию в виде крупки, поэтому стадия его лепесткования исключается.
Подготовка семян сои к прямой экстракции. Семена сои относятся к низкомасличным культурам, поэтому более эффективно извлекать масло из них путем прямой экст - | ракции. Семена сои очищают от посторонних примесей, прово - 1 дят их влаготепловую обработку и дробят на однопарных риф - 1 леных вальцовых станках. Полученную дробленку сепарируют и | очищенные ядра подают в шнек-инактиватор. где влажность ядер доводится до 15%, а температура — до 80—90 °С. Затем в чанной жаровне происходит влаготепловая обработка дробленого ядра, его влажность снижается до 8—9,5%, температура — до 60—70 СС. Подготовленное ядро подается на двухпарные плющильные вальцовые станки, где формируется лепесток толщиной 0,3 мм.
Переработка семян сои с получением пищевого шрота требует тщательной очистки их от сорных и металлических примесей, а также удаления оболочки и зародыша, которые снижают пищевую ценность шрота.
Основные способы экстракции. Используют различные непрерывные способы экстракции, в основе которых лежит метод последовательного обезжиривания. При этом используется принцип противотока, когда растворитель движется навстречу масличному материалу.
Применяют два способа экстракции: способ погружения масличного материала в противоточно движущийся растворитель и способ многоступенчатого противоточного орошения движущегося масличного материала растворителем или мисцеллой. Находит применение смешанный способ экстракции, в котором на разных стадиях используется и способ погружения, и способ многоступенчатого орошения.
Способ погружения масличного материала в растворитель лежит в основе конструкции вертикальных шнековых экстракторов. Масличный материал в виде лепестка или крупки подается в загрузочную колонну, захватывается витками шнека и перемещается вниз. Затем горизонтальным шнеком он подается к вертикальному шнеку экстракционной колонны, продвигается вверх и удаляется в виде шрота. Навстречу обезжиренному масличному материалу поступает чистый растворитель, он промывает шрот и стекает вниз в экстракционную колонку, обезжиривая материал. Пройдя горизонтальный цилиндр, растворитель (мис - целла) поднимается по загрузочной колонне, при этом в мисцел - ле увеличивается концентрация масла. Мисцелла выводится через верхнюю часть загрузочной колонны. Движение растворителя в экстракторе происходит за счет разности уровней мис - целлы на входе и на выходе экстрактора. Концентрация мис- целлы составляет 15—20%. Масличность получаемого шрота не более 1%. Продолжительность экстракции 45—60 мин.
Экстракторы, работающие по принципу погружения, имеют простую конструкцию и высокий коэффициент использования объема аппарата (до 95—98%). Конструкция аппарата предусматривает предотвращение образования взрывоопасных смесей воздуха и паров растворителя. Однако получаемая в этих аппаратах мисцелла имеет малую концентрацию, что вызывает большие затраты на удаление растворителя. Кроме того, такие экстракторы очень высоки.
Способ многоступенчатого орошения применяется в ленточных экстракторах. На ленту горизонтального транспортера подается масличный материал в форме лепестка или крупки. Высота слоя материала на ленте экстрактора регулируется от 0,8 до 1,4 м. Лента транспортера составлена из стальных перфорированных пластин, затянутых специальной металлической сеткой.
При движении ленты экстрактора находящийся на ней масличный материал смачивается вначале концентрированной мис - целлой, а затем проходит восемь ступеней орошения мисцеллой убывающей концентрации. После орошения мисцелла накапливается в сборнике под соответствующей ступенью экстракции, откуда насосом подается на орошение экстрагируемого материала в этой же ступени. Последним этапом экстракции является окончательное обезжиривание масличного материала путем орошения его чистым растворителем. При подаче чистого растворителя избыток мисцеллы низкой концентрации перетекает в сборник с мисцеллой более высокой концентрации и т. д. Шрот выводится из экстрактора; масличность шрота составляет не более 1%..
Концентрация масла в мисцелле — 25—35%, продолжительность экстракции 140—190 мин.
В экстракторах, работающих по принципу многоступенчатого орошения, можно получать более концентрированные и чистые мисцеллы. Однако коэффициент использования объема экстрактора низок (до 45%), в нем возможно образование взрывоопасных смесей воздуха и паров растворителя.
Очистка мисцеллы. В процессе экстракции масла из масличного сырья получают мисцеллу и обезжиренный остаток (шрот). Для выделения масла производят выпаривание растворителя из мисцеллы. Из шрота также отгоняется растворитель. Полученные пары растворителя конденсируют и проводят их рекуперацию для перевода растворителя в жидкое состояние.
Выходящая из экстрактора мисцелла может содержать от 15 до 35% масла, растворенного в экстрагенте, а также некоторые примеси. Обработку мисцеллы проводят в две стадии: очистка мисцеллы; отгонка растворителя — дистилляция мисцеллы.
Экстракционная мисцелла содержит твердые частицы шрота в количестве 0,4—1%. Присутствие твердых примесей существенно осложняет процесс отгонки растворителя из мисцеллы и снижает качество готового масла. Для очистки мисцеллы используют отстаивание и фильтрование. Отстаивание мисцеллы проводят в декантаторах некоторых вертикальных шнековых экстракторов.
Широко используется очистка мисцеллы от твердых примесей путем фильтрования. Слой осадка образуется на фильтрующей перегородке из бельтинга, капрона, нейлона. В начальный период фильтрования твердые частицы накапливаются на поверхности фильтрующей перегородки. Дальнейшее фильтрование мисцеллы проходит через слой осадка, который задерживает твердые примеси. Эти фильтры нуждаются в периодической очистке фильтрующей поверхности от слоя осадка. Очищенная мисцелла должна содержать не более 0,02% отстоя.
Дистилляция мисцеллы. Разделение мисцеллы на масло и растворитель осуществляют путем отгонки ^легколетучего растворителя от нелетучего масла. При дистилляции необходимо достигнуть быстрого и полного удаления растворителя из масла при возможно более низких температурах.
Однако при отгонке растворителя возрастает температура кипения мисцеллы одновременно с увеличением ее концентрации. Поэтому вначале отгонку растворителя проводят путем выпаривания при атмосферном давлении, затем для снижения температуры дистилляции растворитель отгоняют под вакуумом. Но даже в условиях глубокого разрежения не удается полностью удалить растворитель из масла, так как для этого требуется поддерживать высокую температуру, что может привести к разложению масла. Существенное ускорение процесса дистилляции
И снижение температуры происходит при применении отгонки- растворителя острым водяным паром при атмосферном давлении или под вакуумом.
Дистилляция мисцеллы может осуществляться тремя способами: распылением мисцеллы, в пленке мисцеллы и в слое мисцеллы. Обычно применяют ступенчатую дистилляцию мисцеллы, когда растворитель отгоняют в несколько стадий в аппаратах различных конструкций. Широко используют трехступенчатую дистилляцию мисцеллы, которую осуществляют в двух пленочных предварительных дистилляторах, работающих при атмосферном давлении, и в окончательном дистилляторе, работающем под вакуумом. Очищенная мисцелла подогревается до температуры 70—75 °С и подается в трубчатый пленочный дистиллятор первой ступени, где мисцелла концентрируется до 55—60%. Затем мисцелла с температурой 60—85 °С подается в аналогичный по конструкции дистиллятор второй ступени. Полученная высококонцентрированная мисцелла. содержащая 90—95% масла, нагревается до 110—115 °С и подается на распыление в окончательный дистиллятор, работающий под вакуумом.
В окончательном дистилляторе интенсивно удаляются пары растворителя из мисцеллы последовательно тремя способами: распылением, в пленке и в слое. Обработку мисцеллы проводят острым перегретым водяным паром, что позволяет наиболее полно удалить растворитель и одновременно дезодорировать масло. Продолжительность окончательной дистилляции 4—5 мин; температура после дистилляции 105—110 °С.
Отгонка растворителя из шрота. Обезжиренный в процессе экстракции шрот может содержать от 25 до 40% растворителя и воды. Растворитель находится в шроте в связанном состоянии в виде мисцеллы. Его удаляют путем отгонки. От режима отгонки зависит полнота удаления растворителя, а также пищевая и кормовая ценность получаемого шрота.
Отгонка растворителя из шрота в перемешиваемом слое проводится в чанных испарителях (тостерах), в которых шрот обрабатывают острым паром при перемешивании. При необходимости шрот перед отгонкой растворителя увлажняют. В процессе пропаривания шрота можно создавать условия для влаготеп - ловой обработки, при которых обезвреживаются токсические 'вещества, содержащиеся в хлопковом, соевом и арахисовом шротах. В результате такой обработки повышается пищевая и кормовая ценность шротов. Продолжительность отгонки растворителя из шрота 55—60 мин. Температура шрота при выходе из испарителя 100—105 °С, влажность — 8—10%. Остаточное содержание растворителя в шроте не выше 0,05%.
После удаления растворителя в чанном испарителе шрот охлаждают до температуры не выше 40 °С. Для закладки на хранение шрот из семян подсолнечника должен иметь влажность не
Более 7—9%, температуру —не более 40 °С, содержание растворителя — не более 0,1 %.
В маслодобывающей промышленности используют обогащение шрота липидами и его последующее гранулирование. При •обогащении к шроту добавляют отходы рафинации масел — со - апсток или гидратационный фуз, что значительно повышает кормовую ценность шрота. Затем обогащенный шрот гранулируют. Гранулированный шрот имеет целый ряд преимуществ: он не образует пыли при транспортировке, занимает меньший объ - ■ ем, имеет высокое содержание питательных веществ и усвояемость, удобен при составлении кормов для животных.
Обогащение шрота липидами и гранулирование заключается в подготовке эмульсии липидов с водой, смешивании шрота с эмульсией, прогревании, прессовании и охлаждении гранул. Шрот поступает в жаровню, где перемешивается с эмульсией, содержащей 35—40% липидов и 60—65% воды; температура ли - пидной эмульсии 50—60 °С. В жаровне смесь подогревается до 80 °С и поступает в прбсс-гранулятор. Гранулированный шрот проходит охладитель и направляется на хранение. После обработки подсолнечный гранулированный шрот должен содержать 3—3,5% липидов и 9—1]% влаги.
Регенерация и рекуперация паров растворителя. Растворитель, удаленный из мисцеллы и шрота при выпаривании и при обработке перегретым паром, извлекается из смеси паров растворителя и воды с воздухом и повторно используется для экстракции масла.
Выделение растворителя из смеси его высококонцентрированных паров с парами воды называется регенерацией. Регенерацию растворителя осуществляют путем конденсации (охлаждением смеси паров), при этом получают жидкую смесь растворителя и воды.
Разделение жидкой смеси растворителя и воды основано на разности их. плотностей и проводится в водоотделителях. В них смесь бензина и воды отстаивается, растворитель всплывает вверх и отводится через верхний патрубок, а вода выводится снизу. Содержание бензина в воде, отходящей из водоотделителя, не должно превышать 0,01%.
Получение растворителя из паровоздушной смеси, содержащей 15—20% по объему паров рстворителя, называется рекуперацией. Рекуперацию паров растворителя проводят путем конденсации при глубоком охлаждении, адсорбции на твердых носителях, абсорбции на жидких средах.
РАФИНАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
Растительные масла, полученные прессовым или экстракционным способами, содержат большое количество примесей и без предварительной очистки не могут использоваться в пищу
и для дальнейшей переработ - Сырое масло
Ки. Состав примесей зависит \
Удалении мехинических примесей-. отстииВание, фильпіроВаї центрифугирование
Читайте также: