Получение растительных масел методом экстракции

Режим экстракции дискретный: сначала орошение материала, затем сток мисцеллы. Готовая мисцелла не выводится сразу из экстрактора, а для дополнительной фильтрации от мелких частиц подается в третью секцию, затем чистая концентрированная выводится на дальнейшую переработку.

Роторные карусельные экстракторы выпускают в одно- и двухярусном исполнении. Являются современными и прогрессивными аппаратами и перед другими типами экстракторов имеют существенные преимущества: очень компактные, более полное использование полезного объема аппарата, минимальное количество движущихся частей (только ротор), точное разграничение ступеней орошения (достигается высокая разность концентраций мисцеллы по ступеням).

Наиболее эффективны и наиболее экономичны экстракторы, работающие по смешанному способу, например экстрактор «Фильтрекс» (рис. 4).

Для процесса экстракции и процесса отделения мисцеллы от экстрагируемого материала в схеме используются отдельные аппараты.

Собственно экстракция проводится в горизонтальном экстракторе 1, который снабжен многолопастной мешалкой, она перемешивает и перемещает материал вдоль экстрактора справа налево. Экстракция ведется по способу погружения. В экстракторе материал находится 30.. .45 мин при температуре около 50 оС, при этом извлекается до 90 % масла.                                                     Из экстрактора 1 все содержимое, т. е. смесь твердой и жидкой фазы, передается герметичным шнеком 2 в горизонтальный тарельчатый вакуум-фильтр 3. Здесь мисцелла фильтруется и отделяется от твердой фазы с одновременным окончательным обезжириванием материала.

Окончательное обезжиривание обеспечивается трехступенчатой проти-воточной промывкой материала мисцеллой убывающей концентрации, а в заключение - чистым растворителем. Окончательно обезжиренный материал переходит в разгрузочный шнек 8. Конструкция вакуум-фильтра напоминает роторный экстрактор. Под корпусом вакуум-фильтра расположены пять сблокированных вакуум-мисцеллосборников 6а - 6д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы очистки растительных масел (рафинация)

Рафинация - это процесс очистки масел от сопутствующих примесей. К примесям относятся следующие группы веществ:

• сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие из доброкачественного сырья в масло в процессе извлечения;
• вещества, образующиеся в результате химических реакций при извлечении и хранении жира;
• собственно примеси – минеральные примеси, частицы мезги или шрота, остатки растворителя или мыла.

Помимо нежелательных примесей из жиров при рафинации удаляются и полезные для организма вещества: жирорастворимые витамины, фосфатиды, незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты.

Рафинированные жиры труднее подвергаются окислительной порче, так как из них удаляются естественные антиокислители – фосфатиды и токоферолы. Поэтому рафинацию стремятся проводить таким образом, чтобы при максимальном извлечении нежелательных примесей сохранить полезные вещества.

Все методы рафинации делятся на:

• физические
• химические
• физико-химические

 

Физические методы рафинации

Под физическими методами рафинации растительного масла понимают такие:

• отстаивание
• центрифугирование
• фильтрация

 

Первичная очистка проводится непосредственно после извлечения масла без значительного разрыва во времени.

Растительные масла, полученные в прессовом цехе, подвергают первичной очистке в два приема: сначала от крупных частиц на механизированной гущеловушке или вибрационном классификаторе, затем последующее более тщательное отделение мелких взвешенных частиц на фильтрах различной конструкции. Экстракционные масла очищают только фильтрацией. После такой очистки масла подвергают гидратации с целью выделения из них фосфатидов.

Для очистки масел используют гидромеханические процессы: отстаивание, центрифугирование, фильтрация.

Отстаивание. Это процесс разделения фаз различной плотности под действием силы тяжести. Оседание частиц затрудняется из-за высокой вязкости масла. Процесс отстаивания можно ускорить снижением вязкости масла за счет повышения температуры. Верхний температурный предел ограничен растворимостью в горячем масле некоторых взвешенных веществ, которые после охлаждения вновь выпадают в осадок.

Для реализации процесса отстаивания в производстве используют одинарные и двойные гущеловушки (рис. 1).

Масло с механическими примесями поступает в карман 1, заполняет объем гущеловушки и отстаивается. Механические примеси подхватываются со дна гущеловушки скребковым транспортером 4 и поднимаются на сетчатую решетку 5, на которой сливаются остатки масла, а отстой выгружается шнеком 3. Для предотвращения повторного попадания твердых частиц в отстоявшееся масло служат боковые перегородки 2, 6.

Двойные гущеловушки содержат две секции: одна - для предварительного, вторая - для окончательного отстаивания. Они также снабжены системой скребков, расположенных по вертикальному периметру и обеспечивающих удаление примесей, осевших на дно и их фильтрацию на сите для частичного обезжиривания гущи.

В вибрационных гущеулавливателях на 1/4 высоты устанавливается металлическая сетка, на которую передается вибрация в направлении, перпендикулярном действию сил гравитации. Виброкипящий слой высококонцентрированной суспензии ниже сетки образует своеобразный фильтрующий слой, задерживающий механические примеси. Грязное масло подается вниз ловушки, отстоявшееся - сливается вверху. Содержание примесей до очистки 2...2,5 %, после - 0,6...0,9 %. В современных схемах очистки применяют отстойники непрерывного действия, в которых процесс интенсифицирован в результате осаждения частиц в тонком слое (30-50 мм).

Фильтрация. Для фильтрования широко используют фильтр-прессы, дисковые самоочищающиеся фильтры. В качестве фильтрующих перегородок используют бельтинг, миткаль, лавсан, капрон, мелкую металлическую сетку. Образующийся при фильтровании слой осадка (фосфатиды, белки, слизи) вначале тоже выполняет функцию фильтрующей перегородки. Но со временем осадок сжимается и уплотняется, и фильтрация затрудняется. Фильтровальную перегородку необходимо чистить и весьма часто. Для увеличения продолжительности работы фильтра в масло добавляют некоторое количество природных дренажных материалов, например, глины, которые образуют несжимаемый осадок и увеличивают фильтрующую поверхность. Однако при этом увеличиваются потери масла. Фильтрование проводят при постоянном давлении или постоянной скорости и увеличивающемся давлении. Отстой масла после фильтрации снижается до 0,05 %.

Центрифугирование. Используется на стадии тонкой очистки масел и является наиболее эффективным способом для удаления мелких взвешенных частиц. Основным оборудованием являются центрифуги, называемые также сепараторами. Характеристикой оборудования служит фактор разделения Кр:

Кр = г И2 / 900,

где г - радиус вращения ротора, И - частота вращения.

 

 

Разделяющее действие оборудования возрастает пропорционально росту Кр. На заводах используют нормальные центрифуги (сепараторы) с Кр < 3500 (для отделения грубых частиц и несмешивающихся жидкостей) и сверхцентрифуги (Кр > 3500) - для тонких дисперсий (эмульсий и суспензий).

Различают разделяющие центрифуги (для отделения воды от масла) и осветляющие (для удаления механических примесей).

Технологические схемы первичной очистки масла различаются по количеству ступеней и используемому оборудованию, например:

схема 1 (двухступенчатая): двойная гущеловушка - фильтр-пресс;

схема 2 (двухступенчатая): виброловушка - дисковый фильтр;

схема 3 (трехступенчатая): двойная гущеловушка - центрифуга - фильтр

(рис. 2).

Осадок, получаемый в результате первичной очистки прессового масла на гущеловушках, центрифугах и фильтрах, направляется в жаровни, где смешивается со свежей мяткой.

Растительное масло сразу после получения должно быть охлаждено до температуры н/б 60 оС. Это необходимо для предотвращения окислительных процессов, возможных при соприкосновении горячего масла с кислородом воздуха.

1 - центрифуга НОГШ - 325; 2 - шнек для осадка; 3 - фильтр ФГДС; 4, 6, 9 -баки для масла; 5, 7, 8 - насосы; 10 - гущеловушка; 11 - маслосборный шнек

 

Химические методы рафинации

Рафинация химическими методами включает:

• Сернокислая и щелочная рафинация
• Гидротация

Щелочная рафинация – обработка масла щелочью с целью выведения избыточного количества свободных жирных кислот. В процессе нейтрализации образуются соли жирных кислот – мыла. Мыла нерастворимы в нейтральном жире и образуют осадок – соапсток. Мыло обладает высокой адсорбирующей способностью, благодаря которой из жира удаляются пигменты, белки, слизи, механические примеси. Соапсток удаляются отстаиванием или центрифугированием. Процесс щелочной нейтрализации состоит из следующих операций:

• обработка фосфорной кислотой для разрушения негидратируемых

      фосфатидов;

• нейтрализация щелочью;
• первая промывка водой температурой 90-95°С для удаления мыла;
• вторая промывка водой;
• обработка лимонной кислотой для удаления следов мыла;
• сушка в аппаратах под вакуумом.

Нейтрализацию проводят непрерывным и периодическими методами. Периодический способ разделения фаз в гравитационном поле с водносолевой подкладкой основан на растворении мыла в воде или в водном растворе хлорида натрия. При периодическом методе нейтрализацию осуществляют в нейтрализаторе. Непрерывные методы:

• с применением сепараторов для отделения масла от соапстока под действием центробежных сил;
• с разделением фаз в мыльно-щелочной среде, при котором тонкодиспергированный жир пропускают через раствор щелочи, образующееся мыло растворяется в щелочи, нейтрализованный жир всплывает и отводится из аппарата;
• рафинация в мисцелле;
• рафинация масла, выходящего в виде мисцеллы из экстрактора, без операции дистилляции, устраняется воздействие высоких температур на масло.

В результате щелочной рафинации уменьшается содержание свободных жирных кислот, жиры осветляются, удаляются механические примеси. В маслах, рафинированных щелочью, наличие осадка не допускается.

Гидратация – процесс обработки масла водой для осаждения гидрофильных примесей (фосфатидов, фосфопротеидов). В результате гидратации фосфатиды набухают, теряют растворимость в масле и выпадают в осадок, который отфильтровывают. Для полного удаления фосфопротеидов применяют слабые растворы электролитов, в частности хлорид натрия. В целом гидротация сводится к тому, что масло нагревается до определенной температуры, смешивается с водой или барботируется острым паром, выдерживается для образования хлопьев с последующим отделением масла от осадка. В результате гидратации получают пищевое масло, пищевой и кормовой фосфатидные концентраты, масло для дальнейшей рафинации.

 

Физико-химические методы рафинации

К физико-химическим методам рафинации растительного масла относятся:

• Отбеливание
• Дезодорация
• Вымораживание

Отбеливание – процесс извлечение из жиров красящих веществ путем их обработки сорбентами. Для отбеливания жиров и масел широко используют отбельные глины – отбельные земли (гумбрин, асканит, бентонин). Они представляют собой нейтральные вещества кристаллического или аморфного строения, содержащие кремниевую кислоту или алюмосиликаты. Для усиления эффекта отбеливания в отбельные глины добавляют активированный уголь. Кроме того, при добавлении к смеси отбельной глины и угля карбонатов никеля и меди выводится сера из рапсового масла. Процесс отбеливания заключается в перемешивании жира с отбельной глиной в течение 20-30 мин. в вакуум-отбельных аппаратах. После отбеливания адсорбент отделяют с помощью рамных фильтр-прессов с ручной выгрузкой осадка.

Дезодорация – процесс отгонки из жира летучих веществ, сообщающих ему вкус и запах: углеводородов, альдегидов, спиртов, низкомолекулярных жирных кислот, эфиров и др. Дезодорацию проводят для получения обезличенного масла, необходимого в маргариновом, майонезном, консервном производствах. Процесс дезодорации основан на разнице температуры испарения ароматических веществ и самих масел.

В промышленности используют способы периодического и непрерывного действия дезодорации жира.

• Периодический способ. Основным методом дезодорации является отгонка вкусоароматических веществ в токе водяного пара – дистилляции. Профильтрованные жиры помещают в специальные аппараты-дезодораторы, добавляют лимонную кислоту для повышения стойкости к окислению. Жир нагревают до 170°С и под вакуумом с острым паром температурой 250-350°С отгоняют вкусоароматические вещества.
• Непрерывные способы дезодорации жира осуществляются в два этапа. На первом этапе летучие вещества отгоняются путем контактирования острого пара с тонкой пленкой масла, образующейся за счет стекания пара по вертикальному пакету пластинок. Окончательная дезодорация производится в кубовой части аппарата путем барботирования масла острым паром под давлением 66,5-266 мПа.