Text
                    ДЛЯ КАДРОВ МАССОВЫХ ПРОФЕССИЙ
*	~—  Т- ' -—   "	-~~ .
И. М.Товбин
Г. Г. Фаниев
РАФИНАЦИЯ
ЖИРОВ
Одобрено Ученым советом Государственного
комитета Совета Министров СССР по профес-
сионально-техническому образованию в качест-
ве учебника для подготовки рабочих на про--
изводстве.
МОСКВА
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
1977

УДК 664.31/.36 (075.6) Рецензенты: д-р техн, наук, про*. А. Г. СЕРГЕЕВ, инж, Р, В, БРЕХОВА © Издательство «Пищевая промышленность», 1977 г. 31704—017 04'4(01)—77
ВВЕДЕНИЕ Значительное место в структуре пищевой промышленности Советского Союза занимают масло-жировая и маргариновая отрасли. В 1976 г. на их долю приходилось около 13% от объема продукции, реализуемой предприятиями Министерства пищевой промышленности СССР. Главной задачей масло-жировой и мар- гариновой промышленности на предстоящие годы является уве- личение выпуска и повышение качества растительных масел и разнообразных продуктов, получаемых путем дальнейшей пере- работки растительных масел и животных жиров. К ним отно- сятся пищевые салатные масла в жидком виде, маргарин, кон- дитерские, хлебопекарные и кулинарные жиры, майонез, пище- вой и технический саломас, хозяйственное и туалетное мыло, мыльные и стиральные порошки, олифа, жирные кислоты, гли- церин, стеарин, олеин и пр. Особенно большую роль играет масло-жировая промышлен- ность в обеспечении потребностей населения в пищевых жирах. Специалисты в области питания в нашей стране и за рубе- жом придают большое значение увеличению доли растительных масел, используемых в пищу, так как в их составе содержатся важные незаменимые или полиненасыщенные жирные кислоты, благоприятно влияющие на организм человека. В 1975 г. среднее потребление растительных масел на продовольственные цели (включая маргарин, майонез и другие продовольственные това- ры) составляло 7,8 кг в год на душу населения. По расчетам к 1980 г. оно должно повыситься до 9—9,5 кг в год. Для увеличения потребления в пищу растительных жиров следует разнообразить их товарную форму. Наряду с выпуском жидких растительных, так называемых салатных, масел необхо- димо обеспечить потребность населения, предприятий пищевой промышленности и общественного питания в твердых видах жи- ров, изготовленных в основном на растительной основе. К ним относятся различные виды маргарина, кондитерские, хлебопе- карные и кулинарные жиры, выработка которых в 1975 г. впер- вые в нашей стране достигла 1 млн. т. Для производства этой продукции в различных районах страны, в основном в крупных промышленных центрах, создана разветвленная сеть специали- 3
зированных маргариновых заводов, оснащенных современной техникой. Производство и потребление маргариновой продукции в на- шей стране, как и во многих зарубежных странах, систематиче- ски возрастает. В течение десятой пятилетки производство маргариновой продукции намечено увеличить в 1,3 раза. Произ- водство растительных масел главным образом для пищевых це- лей возрастет более чем на 22% по сравнению с производством в 1975 г. Растительные масла, извлекаемые из семян, и многие живот- ные жиры, вытапливаемые из сала-сырца, содержат разнооб- разные, в том числе нежелательные примеси. Количество и состав примесей, находящихся в сырых маслах, колеблется в широком интервале и зависит от вида масла, качества исполь- зованного сырья и способа его переработки. Некоторые масла, как, например, подсолнечное, выработанное методом прессова- ния из здоровых зрелых семян, часто применяется в пищу и в сыром виде без очистки. Другие же масла, такие, как хлопко- вое или соевое, из-за темного цвета, а хлопковое также из-за наличия в нем токсических примесей и все масла с повышенной кислотностью в сыром виде в пищу не применяются и должны быть предварительно очищены — отрафинированы. Растительные масла, используемые для промышленной пере- работки на пищевые продукты и на техническую продукцию, как правило, подвергают предварительной очистке, в резуль- тате которой из них удаляются те или иные примеси, мешающие ведению технологического процесса или ухудшающие качество получаемой продукции. Процесс очистки жиров от примесей называется рафинацией. Наиболее полной рафинации подверга- ются жиры, используемые для производства маргариновой про- дукции и майонеза, различных консервов и другой пищевой продукции. В большей или меньшей мере, в зависимости от требований к качеству продукции, очищают масла, направляе- мые для выработки саломаса, олифы, лаков, мыла и др. Таким образом, в настоящее время большая часть выраба- тываемых растительных масел (а в перспективе все масла) проходит ту или иную степень очистки. На начало десятой пятилетки в масло-жировой промышлен- ности находилось в эксплуатации около 90 рафинационных цехов и участков (не считая цехов первичной очистки при маслозаво- дах) мощностью более 2500 тыс. т перерабатываемых жиров в год. Рафинационные цехи и участки, как правило, имеют все предприятия, вырабатывающие хлопковое и соевое масла, сало- мас и маргариновую продукцию. В соответствии с перспектив- ными планами в предстоящие годы участки для рафинации бу- дут создаваться также на маслозаводах,, вырабатывающих подсолнечное и другие растительные масла. 4
Техника и технология рафинации жиров непрерывно совер- шенствуется. На основе работ советских ученых и опыта пере- довиков производства созданы оригинальные технологические схемы, обеспечивающие высокий эффект очистки масел при'зна- чительном сокращении отходов и потерь. Рафинационное произ- водство оснащается современным высокопроизводительным обо- рудованием непрерывного действия, благодаря которому повы- шается мощность цехов и значительно сокращаются трудовые затраты. На экономические показатели всех процессов рафинации жиров решающее влияние оказывает количество отходов и по- терь, образующихся в производстве при получении продукта <с заданными качественными показателями. Качество продукта в свою очередь зависит от умения аппаратчика выбрать опти- мальный вариант ведения процесса рафинации и от соблюдения всех параметров, предусмотренных для данных условий. Задачи, стоящие перед масло-жировой и маргариновой про- мышленностью по дальнейшему улучшению качества выпускае- мой продукции, по внедрению новой техники и прогрессивной технологии, по снижению материалоемкости, по повышению про- изводительности труда, экономической эффективности производ- ства в целом, могут быть успешно решены при наличии квали- фицированных кадров эксплуатационного персонала. Этот персонал должен полностью и в деталях овладеть комплексом теоретических и практических знаний, которые помогут ему квалифицированно, со знанием дела проводить все операции, предусмотренные технологическим процессом, получать высоко- качественную продукцию при минимальных материальных, тру- довых и энергетических затратах.
Глава 1. ЖИРЫ, ИХ СОСТАВ И СВОЙСТВА. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИРОВ Жиры и масла — понятия идентичные. В обиходе жирами называют продукты, получаемые из тканей животных, птицы и рыб, а маслами — продукты, выделяемые из семян и плодов растений и из молока. Их широко используют в питании и во многих областях техники. Жиры являются органическими продуктами относительно сложного строения. Состоят из трех молекул жирных кислот и одной молекулы глицерина. По этому признаку жиры час- то называют триглицеридами. Схематически строение молекулы любого жира можно представить следующим образом: Жирная кислота (1) — II.-------------------- а. Жирная кислота (2) а — । ।-------------------- । S Жирная кислота (3) — I ।--------------------। Глицерин, входящий в состав всех видов жиров и масел'' имеет одинаковый состав. Он содержит три элемента — угле- род С, водород Н и кислород О. Его химическая формула С3Н5(ОН)з, а структурная формула СНо—ОН СН—ОН I сн2—ОН Молекула глицерина включает в себя 3 группы —ОН, кото- рые называются гидроксильными (или спиртовыми) груп- пами. По этим группам при образовании молекулы жира к глицерину присоединяются жирные кислоты. Глицерин представляет собой бесцветную жидкую массу, сладковатую на вкус. Его молекулярная масса 92,1, плотность 1260 кг/м3 (при 20°С). Он хорошо растворяется в воде и в жи- 6
рак. При нагревании до высокой температуры он разлагается с выделением едкого удушливого газа (акролеина). Физические, химические и другие свойства жиров непосред- ственно зависят от состава и свойств жирных кислот, входящих в состав молекулы жира. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ЖИРНЫХ КИСЛОТ Состав и строение жирных кислот. Жирные кислоты относят- ся к органическим соединениям. Они состоят из углерода, водо- рода и кислорода, которые сочетаются между собой в опреде- ленных соотношениях и порядке. В каждой молекуле жирной кислоты содержится карбо- zO ксильная группа —СООН , или —Сф . Эта группа оп- ХОН ределяет кислотные свойства молекулы и ее способность вступать в различные химические реакции. На другом конце молекулы жирной кислоты расположена метильная группа Н —СН3, или Н—С—, а также еще несколько м е т и л е н о в ы х н н трупп, имеющих состав —СН2— и строение—С— . Эти груп- Н пы, соединяясь между собой, образуют гомологические ряды жирных кислот с различной длиной молекул. В общем виде строение жирной кислоты можно представить следующим образом: СН3—СН2------ —сн2—сн2— • • • СН2-СООН . I L I 1 Радикал R Карбоксил Длинную часть жирной кислоты, состоящую из одной метиль- ной и нескольких метиленовых групп, называют радикалом и обозначают буквой R. В более кратком виде жирную кислоту можно обозначить общей формулой R—СООН. Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу С„Н2П+1СООН. Количество метиленовых групп, образующих мо- лекулу, оказывает решающее влияние на многие физические •свойства жирных кислот и соответственно на жиры и масла, в состав которых они входят. Обычно число метиленовых групп колеблется от 0 до 30, иногда и более. Поэтому для характери- 7
стики жирных кислот важно указать строение их молекул. Для этого можно воспользоваться следующими развернутыми фор- мулами: СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2—СН2- —СН2—СН2—СН2—СН2—СН2—СООН, или ннннннннннннннннн I I I I I I I I I I I I I I I I | zO Н-С—С-С—С—С—С—С—С—С—С—С—С—С—С—С—С—С— С С II 1111 I I I I I I I | | 1| Ч)Н ннннннннннннннннн Стеариновая кислота Из приведенных формул состава и строения весьма распро- страненной в природе стеариновой кислоты видно, что она содержит 18 атомов углерода, в том числе 16 в составе метиле- новых групп. Эта кислота содержится во многих растительных маслах и животных жирах. Приведенная выше запись развернутой формулы стеарино- вой кислоты громоздка и неудобна. На практике для обозначе- ния состава жирных кислот пользуются условными сокращения- ми. Например, формулу стеариновой кислоты можно записать так: СНз—(СН2) 16—СООН. Значит, в составе данной кислоты находится кроме карбоксильной и метильной групп еще 16 ме- тиленовых групп, что присуще только стеариновой кислоте. Су- ществует еще более сокращенная формула: С18Нз5О2. Количество углеродных атомов и соотношение между ними и количеством атомов водорода и кислорода в данной формуле также харак- терно только для стеариновой кислоты. Рассмотренные виды формул применяют для обозначения других насыщенных жирных кислот. Например, пальмитиновая кислота, содержащая 16 атомов углерода, имеет формулу СНз—(СН2)14—СООН или С1бН32О2. Жирная кислота с 12 угле- родными атомами в молекуле — лауриновая — имеет формулу СНз—(СН2)ю—СООН, или кратко Ci2H24O2 и т. д. В метиленовой группе жирных кислот у четырехвалентного элемента углерода заняты все валентности: 2 связаны с водо- родом, 2 — с предыдущим и последующим атомами углерода. Жирные кислоты, образуемые метиленовыми группами с полно- стью занятыми валентностями, называются насыщенными кислотами. У этих кислот количество атомов водорода всегда в 2 раза больше количества атомов углерода. Количество атомов кислорода, входящих в карбоксильную группу, равно двум. Ненасыщенные жирные кислоты — это такие жирные кисло- ты, у которых часть метиленовых групп в молекуле заменена Н группой —СН = , или —С = , т. е. такими группами, у кото- рых на один атом водорода меньше, чем. у метиленовых. Чет- 8 . ' •
вертая валентность углерода у этих групп не занята, не насы- щена. Она образует с соседним атомом углерода вторую, или, как говорят, двойную связь —С = С— . Таких групп с двойными Н Н связями в составе разных жирных кислот может быть 2, 4, 6 до 12, располагающихся попарно и образующих между собой со- ответственно 1, 2, 3 до 6 двойных связей. Жирные кислоты, содержащие группы —С= t называются ненасыщенными, Н дли непредельными. К ненасыщенным жирным кислотам относится олеиновая кислота. Как и стеариновая, она имеет в составе молекулы 18 углеродных атомов. Однако она содержит 2 группы —С= , об- Н разующие одну двойную связь, находящуюся между 9 и 10 ато- мами углерода (считая от карбоксила): ННННННННННННННННН 1 I L I I I I I II I I I I I I I zO Н-С- С—С-С— с—с-с-с-с= с—с-с- с—с-с—с- с—се 1'111111 I I I I I I I ХО нннннннн ннннннн Олеиновая кислота В сокращенном виде эта формула записывается следующим образом: СН3—(СН2)7—СН = СН—(СН2)7—СООН, .или С1аНз4О2. По сравнению со стеариновой кислотой в молекуле олеино- вой кислоты меньше на 2 атома водорода. Олеиновая кислота принадлежит к числу наиболее распространенных жирных кис- лот. Она присутствует почти во всех природных жирах и мас- лах. В молекуле линолевой кислоты содержится 4 группы — С = Н и 18 атомов углерода. Ее 2 двойные связи размещены между 9—10 и 12—13 атомами углерода (считая от карбоксила): ННННННННННННННННН I I I I I I I I I I I I I I I I I zO Н— С-С-С-С-С-С= С-С-С=С-С—с—с—с-с—c-c-cf | | | I | I I I I I ! I I он ннннн н ннннннн Линолевая кислота шли сокращенно СН3—(СН2)4—CH = СН—СН2—СН — = СН—(СН2)7—СООН, либо еще более кратко Ci8H32O2. У ли- нолевой кислоты на 4 атома водорода меньше, чем у стеарино- вой, и на 2 атома меньше, чем у олеиновой. 9
Линолевая кислота входит в состав большинства вырабатУ- мых в нашей стране растительных масел. Особенно много еев подсолнечном (до 73%), хлопковом (до 50%) и соевом (до 56%) масле. Линолевая кислота относится к числу физио- логически очень важных для нормального питания человека. Линоленовая жирная кислота содержит 6 групп —С= в Н молекуле, имеющей 18 атомов углерода. Ее 3 двойные связи размещаются между 9—10, 12—13 и 15—16 атомами углерода; ННННННННННННННННН I I I I I I I I I 1 I I I I I I I zO Н—С—С —С = С —С— С=С—С—С=С—С—С—С—С—С—c-c-cf II I I I I I I I I I ХОН НН н н ннннннн Линоленовая кислота или сокращенно СН3—СН2—CH = СН—СН2—CH = СН— —СН2—СН = СН—(СН2)7—СООН либо еще более кратко С18Нз0О2. У этой кислоты на 6 атомов водорода меньше, чем у стеариновой, она имеет 3 двойные связи. В небольшом количестве линоленовая кислота входит во многие жидкие растительные масла. Значительные количества ее содержатся в льняном (до 65%) и конопляном (до 28%) масле. Оксикислоты по своему строению отличаются от других при- родных жирных кислот. Основная масса природных жирных кислот состоит из четного числа углеродных атомов в молекуле. Они содержат всегда 2 атома кислорода, входящих в карбо- ксильную группу. Встречаются жирные кислоты с тремя атомами кислорода, один из которых расположен в середине углеродной цепи. Они называются оксикислотами. Представителем оксикислот является рицинолевая кислота, входящая в касторовое масло (до 90%). Эта кислота с 18 уг- леродными атомами и с одной двойной связью в положении 9—10. Дополнительная кислородная группа —ОН размещается у 12-углеродного атома. Химическая формула рицинолевой кис- лоты ННННННН Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н I I I I I I I I I I I I I I I 1 I zO Н—С-С-С— С-С-С-С-С-С=С-С-С-С— с-с-с—c-c<f I I I I I I I I I I I I I I I ХОН Н Н Н Н Н Н О-Н Н ннннннн Рицинолевая кислота или СН3—i(CH2)5—СНОН—СН2—СН = СН—(СН2)7—СООН. Касторовое масло обладает некоторыми характерными свой- ствами, например, повышенной вязкостью и легкой эмульгируе- мостью с водой, что необходимо учитывать при его рафинации. 10
Реакции жирных кислот. Карбоксил довольно легко вступает в различные химические реакции. По карбоксильной группе жирные кислоты присоединяются к глицерину, образуя тригли- цериды. По этой же группе в присутствии воды жирные кислоты отщепляются от глицерина, в результате чего в жире появляют- ся свободные жирные кислоты. Карбоксил легко реагирует с различными щелочами, образуя соли. Радикалы жирных кислот ведут себя по-разному. Радикалы насыщенных кислот малоактивны, они трудно вступают в хими- ческие реакции. Радикалы ненасыщенных жирных кислот, осо- бенно имеющих 2 и более двойных связей весьма активны. Они довольно легко вступают в различные химические реакции, в том числе реакции окисления и насыщения. Окисление жирных кислот происходит при контакте с возду- хом. Он растворяется в жирах. Находящийся в воздухе кисло- род взаимодействует с радикалами ненасыщенных жирных кис- лот. Было предложено большое число теорий, объясняющих пор- чу жиров в результате окисления. Наиболее распространенная теория окисления жиров под действием кислорода воздуха на двойную связь может быть представлена следующей схемой1: -сн=сн—сн2— + 02->-СН-СН-СН3— —-сн-сн=сн— > Часть молекулы 1 J 1 .жирной кислоты V---VJ—Un с двойной связью Перекись Гидроперекись -СН-СН-СН- 4-О'Н. I °' Промежуточное Свободный .кпслородсодер- радикал дкащее соединение Свободные радикалы взаимодействуют с новыми молекулами кислорода, между собой и с другими ненасыщенными связями жирны^ кислот. Таким образом, возникает цепная реакция окисления. В результате этого в жирах, подвергшихся окисле- нию кислородом воздуха, накапливаются разнообразные кисло- родсодержащие продукты (перекиси, гидроперекиси, кетоны, альдегиды и др.). Некоторые из этих продуктов обладают не- приятным вкусом и запахом. При большом накоплении таких соединений жиры становятся непригодными в пищу. Характерной особенностью данной схемы окисления является перемещение двойной связи к соседнему атому углерода. Насыщение жирных кислот происходит путем присоединения к ненасыщенным жирным кислотам в определенных условиях по месту двойных связей водорода. Так, присоединив к олеино- 1 Знаком ' отмечены свободные, потому весьма активные валентности кислорода. 11
вой ненасыщенной кислоте 2 атома водорода, ее можно превра- тить в стеариновую насыщенную по схеме: СН3—(СН2)7—СН=СН—(СН2)7—СООН + н2 -► СН8—(СН,)16- СООН. Олеиновая кислота Стеариновая кислота Чтобы превратить линолевую кислоту в стеариновую, к ней надо присоединить 4 атома водорода, а к линоленовой — соот- ветственно 6 атомов водорода и т. д. Реакция присоединения водорода к ненасыщенным жирным кислотам проводится в присутствии катализаторов1 — тонкоиз- мельченного никеля, смеси никеля и меди и др. Насыщение двойных связей жирных кислот широко применя- ется в технологии жиров. Этот процесс носит название гидро- генизации жиров. Получающийся при этом твердый салообраз- ный продукт имеет товарное название саломас. Физико-химические показатели жирных кислот. Известно бо- лее 30 разных жирных кислот, отличающихся друг от друга числом углеродных атомов в молекуле, количеством и располо- жением двойных связей. Физико-химические показатели2 основ- ных видов природных жирных кислот приведены в табл. 1. Таблица t Жирная кислота Краткая химическая формула Молеку- лярная масса Темпере плавления тура, СС застывания (титр) Йодное число Насыщенные кислоты Каприновая .. .. C10H20O2 172,3 31,6 31,2 — Лауриновая . С12Н24О2 200,2 44,2 43,9 — Миристиновая С14Н28О2 228,3 53,9 54,1 Пальмитиновая . С16Н32О2 256,4 63,1 62,8 —— Стеариновая .... С18Н36О2 284,4 69,6 69,3 — Арахииовая .... С20Н40О2 312,5 75,3 74,4 — Бегеновая .... С22Н44О2 340,6 79,9 79,7 — Лигноцериновая . С24Н48О2 368,6 84,2 83,9 — Ненасыщенные кислоты Пальмитолеиновая CisHsoOa 254,4 0,5 ' — 99,8- Олеиновая . . . . С18Н34О2 282,3 13,4* — 89,9 Линолевая .... СувНзгОг 280,3 —5-:-—5,2 — 181,1 Линоленовая .... С18Н30О2 278,2 -104—11 — 273,5 Гадолеиновая СгоНзвОг 310,5 —. — 81,7 1 Катализаторами в химии называют вещества, которые активизируют течение реакций, в том числе и таких, которые без катализатора вообще не протекают. 2 Определения физико-химических показателей приведены иа с. 14—16. 12
Продолжение. Жирная кислота Краткая химическая формула Молеку- лярная масса Температура, °C Йодное число плавления застывания (титр) Арахидоновая С20Н32О2 304,2 —49,5 333,5 Эруковая С22Н42О2 338,6 —34,7 — 75 Клупанодоновая . С22Н34О2 330,5 —78 — 384,0 Оксикислоты Рицинолевая .... С1вНз40з 298,5 5-16 - 85 * Одна из форм этой кислоты (fi-форма) имеет температуру плавления 16,3° С. СТРОЕНИЕ ЖИРОВ В природе редко встречаются жиры, молекула которых со- стоит из жирных кислот одного состава и строения. Как прави- ло, с молекулой глицерина связаны 3 разные жирные кислоты. Этим обусловлено очень большое разнообразие триглицеридов, образуемых различным сочетанием в молекуле жирных кислот, которые различаются между собой числом углеродных атомов, количеством и расположением двойных связей. Для примера можно рассмотреть развернутую формулу стро- ения триглицерида, в котором содержится по одной молекуле линолевой, олеиновой и пальмитиновой кислот: । н [оннннннннннннннннн' I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I Н-С—О—С—С-С-С— С—С-С-С— С= С —С—С= С—С—С—С—С—С — н I I I I I I I I I I I I I I | ннннннн н ннннн I |О ннннннннннннннннн III I I I I I I I I .1 I I I I I I I I H—С-О-С-С-С- С—С—С—С—С—С=С—С—С—С—С—С—С-С—С—Н I I I I I ! I I I I I I I I ннннннн ннннннн ннннннннннннннн I J I I I I I I I I I I I I I -С— С-С-С— С-С—С—С— С-С-С- С-С—С- с—н 1 н 10 Н-С-О-С I 1 I I I I I I I I I I I I I 1 I н I ннннннннннннннн Глицерине- Жирнокислотиая часть вая часть 13
В более сжатом виде этот триглицерид можно обозначить формулой 1 I о СН2—О—С(СпНз1) I 1 О сн---O-L-0'СпНзз) I • / CHj-olcfc,^) I Глицериновая Жирнокис- часть лотная часть Таково примерное строение молекулы одного из триглицери- дов — хлопкового масла. Вместо приведенных трех жирных кис- лот в различных маслах и жирах и даже в одном масле может быть другое сочетание их, а также взаимное расположение, что существенным образом влияет на все физические и химические свойства жиров и масел. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИРОВ Основные зависимости свойств жиров от состава образую- щих их жирных кислот характеризуются многими физическими и химическими показателями. Молекулярная масса представляет собой сумму про- изведений атомных масс всех атомов, составляющих молекулу вещества, на число атомов данного вида в молекуле. Молеку- лярная масса является одной из важных характеристик чистоты вещества. Молекулярная масса жиров повышается с увеличе- нием длины цепи жирных кислот, входящих в их состав. У ос- новных видов жидких растительных масел молекулярная масса колеблется от 850 до 990, у кокосового и пальмоядрового — от 635 до 700, у большинства животных жиров — от 815 до 885. Плотность является мерой количества вещества, выра- женного в граммах в 1 мл, или килограммах в 1 м3. Плотность всех жиров ниже плотности воды. При смешива- нии с водой жиры после отстаивания всплывают кверху. Плот- ность жиров и масел при 15° С колеблется от 911 до 961 кг/м3. С увеличением молекулярной массы жирных кислот плотность жиров повышается. При увеличении температуры плотность жиров и масел понижается и объем, занимаемый ими, соответ- ственно увеличивается. Это надо иметь в виду при нагревании жиров. 14
Растворимость характеризует способность вещества растворяться. Растворение — это образование из двух или не- скольких компонентов однородных систем, обладающих во всех своих частях одинаковыми химическим составом и физическими свойствами. При температуре до 100° С жиры в воде практически не ра- створяются. Однако, если в сырых жирах содержатся свобод- ные жирные кислоты с относительно низкой молекулярной мас- сой, то они в той или иной мере растворяются в воде и вместе с ней удаляются из жира. Жиры хорошо растворяются во мно- гих органических растворителях (бензине, бензоле, ацетоне, эфире и др.). Для многих органических продуктов жиры являются хоро- шими растворителями. В жирах могут растворяться воздух и газы. Например, в животных жирах при 40° С может растворять- ся до 11 —12% (объемных) кислорода или около 9% воздуха. Кислород, в особенности при повышенной температуре, может вызвать активное окисление жиров по месту двойных связей непредельных жирных кислот, что недопустимо. По этой причи- не нагревание жиров до температуры выше 100° С необходимо вести без доступа воздуха, т. е. под вакуумом. Летучесть — это концентрация насыщенного пара жидко- сти (или твердого вещества) при данной температуре. С повы- шением температуры летучесть каждого вещества возрастает. Нейтральные жиры — триглицериды — практически не образуют пара и, следовательно, нелетучи. При атмосферном давлении они начинают кипеть, когда температура их повышается более 280° С. При такой температуре жиры разлагаются с выделением едкого удушливого газа — акролеина. Жиры при этом темнеют и приобретают резкий неприятный запах. Пригорание жиров может начаться и при более низкой температуре, если их нанес- ти тонким слоем на греющую поверхность. Если в массе жиров находятся в растворенном состоянии свободные жирные кислоты, то они в определенных условиях (высокая температура, низкое давление, пропускание острого водяного пара) начинают испаряться и, следовательно, облада- ют летучестью. Количество образующихся при этом паров и их концентрация тем больше, чем ниже их молекулярная масса. Температура вспышки — температура, при которой происходит воспламенение смеси горючих паров с воздухом без загорания самой жидкости. Вспышка происходит при соприкос- новении паровоздушной смеси с пламенем, раскаленным телом или искрой. Температура вспышки жиров лежит в интервале 225—250° С. Нагревать жиры до высокой температуры следует без доступа воздуха и при отсутствии источника искрения или открытого огня. 15
Температура плавления — постоянная температура, при которой плавится данное вещество. Плавление — процесс перехода кристаллического твердого вещества в жидкость. Консистенция различных жиров и масел при комнатной тем- пературе бывает твердой, жидкой или мазеобразной, что обус- ловливается температурой плавления того или иного жира. Температура плавления жиров, как правило, зависит от вида жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. В свою очередь температура плавления жирных кислот за- висит от длины и строения их молекулы (см. табл. 1). Насыщен- ные жирные кислоты, содержащие более 8 атомов углерода, при комнатной температуре являются твердыми; их температура плавления повышается с увеличением длины углеводородной це- пи. При одинаковом с насыщенными числе углеродных атомов ненасыщенные жирные кислоты остаются мазеобразными или жидкими. Например, насыщенная стеариновая кислота, содер- жащая 18 углеродных атомов, имеет температуру плавления 69,6° С. Олеиновая кислота с таким же числом атомов углерода, но с одной двойной связью плавится при 13,4—16,3°С, а темпе- ратура плавления линолевой кислоты с двумя двойными связя- ми —5 5,2° С. Свои свойства жирные кислоты передают жирам, в состав которых они входят. Например, говяжий и бараний топленые жиры, в составе которых более 50% твердых насыщенных жир- ных кислот, при комнатной температуре остаются твердыми, их температура плавления колеблется от 44 до 55° С. Подсолнечное, соевое, льняное, арахисовое масла, глицериды которых на 85— 90% образованы ненасыщенными жирными кислотами, при ком- натной температуре жидкие, их температура плавления ниже 15° С. Хлопковое масло, в составе которого до 27% насыщенных жирных кислот (миристиновой, пальмитиновой, стеариновой и др.), при комнатной температуре имеет полужидкую, слегка мазеобразную консистенцию. Твердую консистенцию с температурой плавления от 24 до 30° С имеют такие растительные масла, как кокосовое и паль- моядровое, в составе которых преобладают насыщенные жирные кислоты с 12, 14 и 16 атомами углерода в цепи. Температура застывания (температура кристалли- зации) — температура, при которой жидкость и кристаллы одно- го и того же вещества находятся в состоянии равновесия. Выше этой температуры вещество находится в жидком состоянии, а ниже — в твердом. Как и температура плавления, температура застывания зависит от жирнокислотного состава жира. Как пра- вило, температура застывания значительно ниже, чем темпера- тура плавления. Например, температура плавления свиного жи- ра 28—48° С, а температура его застывания 22—32° С. Йодное число жиров и масел является показателем ко- личества двойных связей или степени ненасыщенности жирных 16 ,
Таблица 2 Растительное масло Йодное число Растительное масло Йодное число Льняное 175—204 Арахисовое . . . . 82 -105 Подсолнечное 119—145 Горчичное . . . . 92—107 Рапсовое 94—106 Касторовое . . . . 82— 91 Соевое . . . . • . 120-141 Кокосовое /— 12 Хлопковое . . . . 100-116 Конопляное . . . . 149—167 Китовый жир 102-144 Кукурузное . . . . 111—133 Саломас пищевой 60— 80 кислот, входящих в состав триглицеридов. Йодное число (ИЧ) показывает количество граммов йода, присоединяющегося в оп- ределенных условиях к 100 г жира (иногда йодное число выра- жают в процентах йода), йодное число повышается в маслах, содержащих жирные кислоты с большим количеством двойных связей. У всех насыщенных жирных кислот йодное число рав- но 0, у олеиновой кислоты с одной двойной связью — 89,9 г, у линолевой кислоты с двумя двойными связями— 181,1 г, а лино- леновой с тремя двойными связями — 273,5 г и т. д. Иодное число масла находится в прямой зависимости от ко- личества и йодного числа различных жирных кислот, входящих в его состав. Чем больше в них содержится ненасыщенных жир- ных кислот и чем больше у этих кислот двойных связей, тем выше йодное число масла. Так как жирные кислоты с двумя и более двойными связями легко вступают в различные химиче- ские реакции, в том числе с кислородом воздуха, то масла с высоким йодным числом в определенных условиях довольно бы- стро окисляются. При этом в них появляется специфический прогорклый или олифистый трудноудаляемый запах, который резко ухудшает качество пищевого масла. При переработке жи- ров и масел с высоким йодным числом, склонных к окислению, следует осторожно вести все технологические операции, избегая контакта с воздухом, особенно в нагретом состоянии. Иодное число основных видов растительных масел приведе- но в табл. 2. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ЖИРОВ . Практическое значение для рафинации жиров имеют в ос- новном реакции расщепления триглицеридов и окисления жир- ных кислот. Расщепление жиров. Соединение жирных кислот с глицери- ном в молекуле триглицеридов непрочно. В определенных усло- виях, обязательно в присутствии влаги, жирные кислоты отщепляются от глицерина и растворяются в массе жира. Сна- чала может отщепиться от глицерина одна молекула жирной 2-865 17
кислоты, затем вторая и, наконец, третья. В результате этого молекулы жира, присоединив 3 молекулы воды, распадается на 3 молекулы жирных кислот и одну молекулу глицерина по схеме CH2-OCOR СН -OCOR + ЗН2О 3RCOOH + С3Н5(ОН)3. ch2-ocor Триглицерид Вода Жирные Глицерин кислоты Реакция расщепления жиров ускоряется с повышением тем- пературы и давления, а также в присутствии окислов некоторых металлов (кальция, цинка, натрия и др.). Отщепляющиеся жирные кислоты остаются растворенными в массе жира в свободном, не связанном с глицерином, виде. В не- большом количестве (0,1—0,2%) они всегда присутствуют во всех жирах и маслах. В таком количестве они ие ухудшают пи- щевых достоинств жира и не мешают использованию его при дальнейшей промышленной переработке. Повышение содержа- ния свободных жирных кислот нежелательно при использовании жиров для пищевых целей и во многих процессах, в которых их применяют для технических целей. Количество содержащихся в жире свободных жирных кислот определяется по кислотному числу или по кислотности. Кислотное число показывает количество миллиграммов, едкого кали, расходуемого на нейтрализацию свободных жир- ных кислот, находящихся в 1 г жира. Кислотное число (КЧ) обычно бывает высоким у жиров, выработанных из недозрелого растительного или лежалого жи- вотного сырья, а также в тех случаях, когда сырье или готовые жиры хранились в неблагоприятных условиях, или если при переработке сырья нарушался технологический режим. При по- вышении кислотного числа в жирах начинают интенсивно про- текать другие химические реакции, сопровождающиеся более глубокими изменениями самих жиров. Кислотное число, таким образом, является показателем доб- рокачественности жиров, особенно тех, которые используются для пищевых целей. Удаление из жиров свободных жирных кис- лот является одной из важных задач технологии рафинации жиров. Кислотное число является важным показателем для оп- ределения выхода рафинируемого щелочью жира. С повышением кислотного числа возрастает масса отходов при рафинации и соответственно уменьшается выход готового продукта. Кислотность жира показывает содержание в нем сво- бодных жирных кислот (в % к его массе). Для всех перераба- тываемых растительных масел и животных жиров (кроме 18
кокосового и пальмоядрового) считают, что при кислотном чис- ле масла 1 мг КОН в нем присутствует 0,5% свободных жирных кислот (для кокосового и пальмоядрового соответственно 0,4%). ПРИМЕСИ, ПРИСУТСТВУЮЩИЕ В ЖИРАХ IB сырых нерафинированных жирах всегда присутствуют -сравнительно небольшие по массе, но разнообразные по составу примеси. Масса и состав примесей зависят от многих факторов, среди которых наибольшее значение имеют: вид жира и масла, поскольку многие из них имеют свои специфические примеси; качество сырья, из которого получен жир; технология извлече- ния жира из сырья, так как она влияет на качество получаемого продукта и условия хранения готового жира. Ниже приводится характеристика основных примесей, при- сутствующих в жирах и маслах, с которыми приходится иметь дело в процессе рафинации жиров. Механические примеси. Эти примеси попадают в жиры при извлечении их из семян или из сала-сырца животных. К меха- ническим примесям относятся обрывки клеток растений, орга- ническая и минеральная пыль и некоторые другие вещества, на- ходящиеся в жирах в виде взвеси. На жироперерабатывающие предприятия жиры и масла поступают, как правило, с неболь- шим количеством механических примесей — 0,1—0,3%. Содер- жание их заметно увеличивается в масле, подаваемом в произ- водство из нижней части запасных резервуаров, так как при длительном хранении большая часть механических примесей оседает на дно и скапливается. Фосфатиды. Это большая группа органических веществ с раз- нообразным и относительно сложным составом. Фосфатиды1 находятся в масле в растворенном состоянии. Эти растворы неустойчивы: при попадании в масло некоторого количества влаги, а также при охлаждении они набухают и выпадают, образуя объемистый осадок, который портит товар- ный вид масла. Фосфатиды затрудняют проведение некоторых технологических операций, например, рафинацию и гидрогени- зацию масел. Поэтому в настоящее время признано целесооб- разным содержащиеся в сырых маслах, предназначенных для промышленной переработки, фосфатиды выделять и после со- ответствующей обработки использовать их для пищевых и кор- мовых целей. 1 Почти все фосфатиды относятся к полезным физиологически активным веществам, присутствие которых в салатных маслах не только не противо- показано, но даже желательно, так как они улучшают обмен веществ в ор- ганизме человека. 2* 19
Воски. В отдельных растительных маслах, особенно в под- солнечном, содержится некоторое количество растворенных при- родных восков, перешедших в масло из защитной пленки-обо- лочки семени. Ввиду сравнительно высокой температуры плав- ления эти вещества при охлаждении до 10— 12° С выделяются, образуя очень тонкую взвесь (ее иногда называют «сеткой»), которая портит товарный вид масла. При выпуске салатного масла, фасуемого в прозрачную стек- лянную или из полимерных материалов тару, эти восковые ве- щества необходимо удалить. Для этой цели масло сначала ох- лаждают, а затем фильтруют. Стерины. В’растительных маслах и животных жирах содер- жится 0,1—0,5% растворенных стеринов. Это ненасыщенные, кристаллические, бесцветные вещества сложного строения, с высокой молекулярной массой, хорошо растворяющиеся в жи- рах. Присутствие стеринов в пищевых жирах не ухудшает их органолептических и товарных свойств. Стерины являются про- витаминами, поэтому технологический процесс рафинации пище- вых масел желательно вести так, чтобы сохранить их. Витамины. Растительные масла сравнительно бедны витами- нами. В заметных количествах в маслах содержится витамин Е. Это смесь спиртов сложного строения с высокой молекулярной массой, объединяемая общим названием «токоферолы». Они об- ладают сильно выраженными антиокислительными свойствами, поэтому сохранение токоферолов в салатных маслах желатель- но. Содержание токоферолов в различных маслах колеблется от 0,07 до 0,25%. Красящие вещества. Характеристика красящих веществ жи- ров и масел приведена на с. 140. Среди красящих веществ хлопкового масла, придающих ему интенсивный темный цвет, особое место занимает госсипол. Его свойства рассматриваются в главе 8. Ароматические вещества. Ароматические, или одорирующие, вещества переходят в жиры из сырья или образуются в процес- сах получения или переработки жиров и масел. Подробно свой- ства этих веществ приведены в главе 7 «Дезодорация жиров и масел». Углеводы. В сырых маслах находится некоторое количество углеводов, в том числе: крахмал, целлюлоза, пектиновые веще- ства. В процессе влаготепловой обработки они взаимодействуют с фосфатидами и с госсиполом хлопкового масла, образуя слож- ные соединения, которые окрашивают масло в темно-желтый цвет. Из масла они удаляются обычно в процессе щелочной рафинации. Пестициды. Пестициды, используемые в сельском хозяйстве, попадают в растения и могут накапливаться в небольших коли- чествах в масличных семенах, так как они хорошо растворяются в растительном масле. Присутствие пестицидов в пищевых про- 20
дуктах нежелательно. Они удаляются из жиров в процессе перегонки с паром при высокой температуре и глубоком разре- жении. В схеме рафинации эта операция обычно совмещается с удалением ароматических веществ — дезодорацией. Влага. Жиры и масла при обычной температуре не раство- ряют воду. Однако они довольно прочно механически удержи- вают в себе 0,2—0,3% воды. Эта влага удаляется из жира только при сушке. Растворитель. В маслах и жирах, получаемых экстракцион- ным методом, остаются следы растворителя (бензина, гексана и др.). При использовании масел для пищевых целей раствори- тель необходимо удалять. Полностью растворитель удаляется при дезодорации. Остаток растворителя в экстракционных мас- лах контролируется по температуре вспышки. Температура вспышки экстракционных масел должна быть не ниже 225—- 230° С. Металлы. В некоторых маслах и жирах, особенно имеющих высокую кислотность или содержащих в молеку/е заметное количество низкомолекулярных кислот, накапливается железо,, которое попадает в масло из резервуаров и коммуникаций. В саломасе остается некоторое количество никеля и меди — ме- таллов, которые используются в качестве катализаторов гидро- генизации. Одна часть указанных металлов находится в жире в виде химического соединения их со свободными жирными кислотами, другая часть •— в форме очень тонкой взвеси. Для обеспечения высокого качества продукции и предупреждения окисления жира в процессе хранения металлы необходимо уда- лить из жиров и масел полностью. Соли. В некоторых жирах содержится довольно заметное- количество фосфорных и кальциевых солей. Особенно много их в животных жирах, извлекаемых из костей. Эти соли затрудняют процессы химической переработки жиров, в том числе расщеп- ление, поэтому их удаляют, в частности, путем промывки жира минеральными кислотами. МЕТОДЫ очистки ЖИРОВ Методы очистки растительных масел и животных жиров, ко- личество и последовательность проводимых при рафинации технологических операций зависят от многих факторов. Опреде- ляющими являются требования к качеству жиров, используемых для тех или иных целей. В одних случаях проводят лишь пер- вичную очистку от механических примесей. В других случаях, например, при подготовке жиров для выработки маргариновой продукции, майонеза, жидких салатных масел, производят мно- гоступенчатую рафинацию. Растительные масла и китовый жир, направляемые для вы- работки саломаса, как правило, подвергают рафинации, вклю- 21
чающей удаление свободных жирных кислот и красящих ве- ществ. Льняное масло, используемое для выработки высококачест- венных лаков, рафинируют и доводят до кондиций так называе- мого «лакового» масла. Животные топленые пищевые жиры в большинстве своем не требуют рафинации. Технические сорта животных жиров, используемые для выработки мыла, стеарина и других промыш- ленных товаров, подвергаются специальным методам очистки в соответствии с требованиями технологического процесса. Если очистка осуществляется на маслозаводах, рафинация является заключительным этапом технологической схемы произ- водства. Если очистка осуществляется на жироперерабатываю- щих предприятиях (маргариновых, гидрогенизационных и др.), рафинация является предварительным этапом подготовки сырья к дальнейшей переработке. И в том и в другом случае проведе- ние рафинации является важной операцией, обеспечивающей надлежащее качество вырабатываемой продукции. В общем виде схема последовательной рафинации раститель- ных масел и жиров представлена на рис. 1. масло мое мас/f о данное масло на лраиздодс/пде ла под S Готовые рариниродан - ные и дезодориро- данные миры- на лроиздодстдо мар- гаринодой продукции, салатные масла на-фасовку, для дыра дотки майонеза и других лищедых продуктов Рис. 1. Схема последовательной рафинации растительных масел и жиров: 1 — первичная очистка масел; 2 — предварительная обработка для выделения фосфати- дов; 2а — выведение госсипола; 3 — щелочная рафинация; 4 — отбеливание жиров; -5 — дезодорация жиров; 6—вымораживание для удаления взвешенных воскоподобных веществ. Первичная очистка для удаления механических примесей 'обязательно осуществляется на маслозаводах. Предварительная рафинация (форрафинация) производится для удаления фосфа- тидов из сырого подсолнечного, соевого и других масел и госси- пола из черного хлопкового масла. При щелочной рафинации из жиров выводят растворенные в них свободные жирные кис- лоты. Эта операция проводится на всех маслозаводах, выраба- тывающих хлопковое масло, и, как правило, на маргариновых и гидрогенизационных заводах. В последние годы щелочную рафинацию подсолнечного мас- ла проводят также некоторые маслозаводы, поставляющие са- латное масло для торговой сети и пищевых предприятий. J22
Отбеливание жиров для улучшения их цвета обычно проводится на гидрогенизационных и маргариновых заводах, реже на мас- лозаводах. Заключительным и очень важным этапом подготовки жиров для производства маргариновой продукции, майонеза и салатных масел является их дезодорация для удаления спе- цифического запаха, свойственного тому или иному жиру. При выпуске растительного масла, фасуемого в мелкую тару, оно часто подвергается еще вымораживанию (операция 6). При этом из масла удаляют вещества, способные при его охлажде- нии образовывать мелкий осадок, портящий товарный вид гото- вого продукта. Общей схемой не исчерпываются все применяемые на прак- тике методы рафинации. Более подробно они изложены ниже при описании технологии очистки различных видов масел и жи- ров. Приводимые описания технологических режимов являются типовыми. На предприятиях, в зависимости от местных условий разрабатываются рабочие инструкции на каждый процесс, кото- рые могут иметь некоторые отклонения от описываемых в на- стоящем учебнике. Они, как правило, не меняют принципиаль- ной сущности режима. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Из каких элементов состоят жиры? Почему жиры называют тригли- церидами? 2. Из каких жирных кислот состоят жиры? 3. Чем отличаются насыщенные жирные кислоты от ненасыщенных? 4. Какие изменения происходят с ненасыщенными жирными кислотами пр» контакте их с кислородом воздуха? 5. Как влияет состав и строение жирных кислот на их физические и хими- ческие показатели? 6. Какие основные примеси присутствуют в сырых жирах и маслах? 7. Откуда появляются в жирах свободные жирные кислоты и как влияет их количество на выход рафинированного продукта? 8. Откуда в маслах появляются следы различных металлов и как их при- сутствие сказывается на качестве масел и их стойкости? 9. Что такое пестициды, как онн появляются в жирах и почему их следует удалять из пищевых продуктов? Глава 2. ОБЩИЕ ОПЕРАЦИИ РАФИНАЦИИ ЖИРОВ По ходу процесса аппаратчику приходится нагревать или охлаждать обрабатываемые жиры и применяемые материалы, создавать в аппарате повышенное или пониженное против ат- мосферного давление. Эти операции оказывают существенное влияние на ход технологических процессов и качество получае- мой продукции. Они влияют также на расход греющего пара,, охлаждающей воды и электроэнергии. 23.
НАГРЕВАНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ Расход теплоты на нагревание. Расход теплоты на нагрева- ние вещества зависит от его состава и температуры. Количество теплоты, затрачиваемое на нагревание I кг вещества, представ- ляет собой его удельную теплоемкость с. Удельная теплоемкость воды съ = 4,19 кДж/(кг-К), жиров 1,6—2,2 кДж/(кг-К). Для приближенных расчетов принимают среднюю удельную теплоемкость жиров в интервале температур до 100°С сж = 2,1 кДж/(кг-К) [0,5 ккал/(кг-град)]. Расход теплоты Q (в кДж) на нагревание вещества массой М и удельной теплоемкостью с от начальной температуры Л до конечной t2 можно рассчитать по уравнению Q = cM(4-6)- Пример. Определить расход теплоты на нагревание 5000 кг подсолнеч- ного масла от 6 = 20° С до t2 — 95° С. Удельная теплоемкость масла прини- мается 2,1 кДж/(кг-К). При подстановке всех значений в уравнение получа- ется, что Q = 2,1-5000 (95—20) = 78 7500 кДж. По формуле получается теоретический расход теплоты. С учетом потерь теплоты аппаратурой практический расход при- мерно на 10% выше расчетного. Свойства водяного пара. В производственной практике рафи- национных цехов для нагревания жиров, воды и вспомогатель- ных материалов, как правило, используют водяной пар. Приме- нение водяного пара в качестве теплоносителя обусловлено следующим: простотой получения в заводской котельной и доставкой по трубопроводам одновременно многим потребителям; отсутствием агрессивности и возможностью использования для 'нагревания в обычной стальной аппаратуре; относительно большим количеством теплоты, которое он мо- жет передать нагреваемому материалу. Для испарения воды ей необходимо передать определенное количество теплоты, которое называется удельной тепло- той испарения. При обратном процессе, когда пар превра- щается в жидкость (конденсат), выделяется такое же количе- ство теплоты. Ее в основном используют для нагревания сырья и материалов. Удельная теплота испарения воды зависит от ее температуры и давления. При 100°С и давлении 0,1 МПа (1 кгс/см^) удель- ная теплота испарения воды составляет 2260 кДж/кг (540 ккал/кг). При повышении температуры и давления удель- ная теплота испарения несколько снижается, в то же время .общее теплосодержание1 водяного пара повышается. С учетом 1 Общее теплосодержание — это теплосодержание жидкости при данной температуре плюс теплота испарения. 24
этого для нагревания выгодно применять водяной пар более высокого давления и соответственно более высокой температуры. Зависимость характеристики водяного пара от температуры и давления приведена в табл. 3. Таблица 3 Давление Т емпера- тура кипения воды, СС Теплота испарения Общее теплосодер- жание пара Объем, занимае- мый 1 к пара, м£ кПа кгс/см2 мм рт. ст. кДж/кг ккал/кг кДж/кг ккал/кг 1,27 0,013 9.9 10 2474 591,7 2510 599,6 107 1,96 0,02 15,2 17 2451 585,5 2524 602,9 68,1 3,92 0,04 30,4 28,8 2426 579,4 2547 608,3 35,4 7,84 0,08 60,8 41,3 2398 572,2 2571 614,1 18,4 9,81 0,10 76,0 45,6 2388 570,4 2579 616,0 14,9 39,2 0,4 304,0 75,5 2318 553,7 2635 629,4 4,1 98,1 1 760,0 100,0 2260 539,7 2677 639,3 1,7 196,2 2 — 119,6 2206 526,8 2710 647,2 0,9 294,2 3 — 132,8 2164 518,1 2730 652,0 0,62 490,3 5 — 151,0 2116 505,5 2755 658,1 0,38 784,6 8 — 169,5 2059 491,8 2778 663,5 0,25 980,7 10 — 178,9 2029 484,6 2789 666,1 0,20- 1471 15 — 197,2 1967 469,8 2807 670,5 0,14 1961 . 20 — 211,3 1917 457,9 2819 673,4 0,10 2452 25 —- 250 1845 440,7 2858 632,1 0.09 2942 30 — 255 1800 430,0 2880 690,3 0,07 Чтобы теплота переходила от одного тела к другому, между нагреваемым и нагревающим телами должна быть некоторая разность температур. Чем она больше, тем интенсивнее идет передача теплоты. В практике рафинационных цехов разность температур между паром и жиром должна быть не менее 20—30° С. Большинство операций по рафинации проводится в пределах 100° С, поэтому для работы рафинационных цехов до- статочно иметь водяной пар давлением на входе в цех в преде- лах 0,3—0,4 МПа (3—4 кгс/см2). Для работы дезодорационных линий непрерывного действия часто применяют водяной пар давлением 3,5 МПа (35 кгс/см2), что позволяет нагревать жир до 220—230° С. Когда в котельной не вырабатывается пар нужного давления, иногда устанавливают местные парогенераторы специально для обслуживания дезодорационных установок. Водяной пар, образующийся при параметрах, указанных в табл. 3, называется сухим насыщенным. Состояние его является неустойчивым. Даже сравнительно небольшое сниже- ние температуры, например, из-за тепловых потерь в паропро- воде, вызывает конденсацию некоторого количества пара. 25
В результате конденсации образуется смесь пара с капель- ками воды. Такой пар называется влажным. Его полезная теплоотдача уменьшается, а передача по паропроводам затруд- няется. Чтобы предупредить это явление, водяной пар в котель- ной дополнительно нагревают, поднимая его температуру выше той, которая необходима для испарения. Такой пар называется перегретым. Величина перегрева зависит от местных усло- вий, в том числе от расстояния от котельной до производствен- ных цехов. Обычно перегрев на 30—50° С обеспечивает поступ- ление к теплопотребляющей аппаратуре достаточно сухого водяного пара. Важным условием экономного использования водяного пара является его обязательная конденсация в рубашке или змеевике аппарата, в котором происходит нагревание. Если пар будет проходить, не конденсируясь, как говорят, напролет, то большая часть содержащейся в нем теплоты потеряется бесполезно. Для приближенных расчетов принимают, что в среднем 1 кг конден- сирующего водяного пара передает нагреваемому материалу 2100 кДж (500 ккал) теплоты. Сопоставив эту теплоотдачу со средней удельной теплоемкостью жиров, можно установить, что 1 кг водяного пара в состоянии нагреть на 1° С до 1000 кг жиров. Практически для испарения 1 кг воды, содержащейся в жи- ре, надо затратить 1,1—1,2 кг греющего водяного пара. Образующаяся в результате охлаждения водяного пара вода называется конденсатом. Его обычно спускают в сборный резервуар, из которого затем перекачивают для дальнейшего использования. В одних случаях его возвращают в котельную и добавляют к питательной воде, подаваемой в паровые котлы. В других случаях конденсат используют в рафинационном цехе для технологических целей (промывка жиров, растворение ще- лочи и соли и т. д.). Поскольку в конденсате нет солей жестко- сти, он относится к очень мягкой воде, применение которой по- вышает качество рафинированных жиров. При сборе конденсата необходимо следить, чтобы из сбор- ного резервуара непрерывно и свободно выходил образующийся водяной пар. Несоблюдение этого условия может вызвать ава- рию — взрыв резервуара. Сушка жиров. Вода в жирах не растворяется. Однако жиры способны удерживать в своем объеме некоторое количество во- ды, которая трудно отделяется даже при длительном отстаива- нии. Полностью удалить эту воду удается только испарением. Такую операцию обычно называют сушкой. Чтобы испарить воду, необходимо жир нагреть до температуры кипения воды и передать ему столько теплоты, сколько необходимо, чтобы вся содержащаяся в жире вода превратилась в пар. Из табл. 3 видно, что температура кипения воды тем ниже, чем меньше давление, при котором ведется сушка жира. Так, 26
при давлении 9,8 кПа (0,1 кгс/см2) вода начинает кипеть при 45,6° С; при давлении 98 кПа (1 кгс/см2) температура кипения воды повышается до 100° С. На практике жир сушат при воз- можно меньшем остаточном давлении в аппарате, т. е. под разрежением. Охлаждение жиров. Чтобы снизить температуру жиров, от них необходимо отвести такое же количество теплоты, которое требовалось для их нагревания. Как правило, жиры охлаждают проточной водой через теплопередающую стенку охлаждающей рубашки или змеевика. Расход воды для охлаждения жиров можно рассчитать по уравнению: с,к М & - Q £) = -------------- > М 'в - 'в ) где В — расход воды, кг; - ° сж и сп — удельная теплоемкость жира и воды, кДж/(кг-К); М — масса охлаждаемого жира, кг; fi и t-2 — начальная н конечная температура охлаждаемого жира, °C; и fB"— начальная и конечная температура охлаждающей воды, 0 С. Пример. Определить расход воды В иа охлаждение 5000 кг жира от начальной температуры ti = 90° С до конечной t2 = 30° С; температура воды на входе tB' = 25° С, на выходе /в" = 45° С. При подстановке этих величин в уравнение получается, что 2,1-5000 (90 — 30) 4,19(45 — 25) = 7520 кг. В связи с проводимыми мероприятиями по охране окружаю- щей среды необходимо экономить чистую воду, поэтому для охлаждения желательно применять оборотную воду. Нагретая вода охлаждается на градирне и снова подается в холодильники для жиров. Когда жир нужно охладить до температуры более низкой» чем температура охлаждающей воды, применяют охлаждающий рассол, который готовят на холодильной установке. Он имеет достаточно низкую температуру (10-4--20° С) и может обеспе- чить необходимое охлаждение жира. Охлаждающий рассол цир- кулирует по замкнутой системе: пройдя холодильник и частич- но нагреваясь, он возвращается на холодильную установку. Охлаждение рассолом всегда обходится дороже, чем водой. Поэтому во всех случаях рекомендуется предварительное ох- лаждение проводить водой, а затем уже охлаждать до конеч- ной, более низкой температуры рассолом. Соответственно для охлаждения устанавливается два раздельных холодильника: один для охлаждения водой, а второй для охлаждения рассо- лом. Оборудование для нагревания и охлаждения жиров. Теплота от более нагретого вещества менее нагретому может передавать- ся несколькими путями. 27
При использовании водяного пара наиболее часто тёйлота передается через поверхность глухой стенки, по одну сторону которой протекает греющий пар, а по другую нагреваемый жир. Можно нагреть жир, пуская в него струю водяного пара, который, конденсируясь, отдает свое тепло жиру. Этот метод применяют редко, так как образующаяся при конденсации пара вода смешивается с жиром и ухудшает его качество, в частно- сти повышает кислотность. Для нагревания воды, водных растворов щелочи и соли и некоторых других материалов, где попадание влаги существенно не меняет их качественной характеристики, иногда используют •острый пар. Пар, проходя через массу нагреваемого вещества, одновременно перемешивает его, что в ряде случаев представля- ет определенные удобства. В рафинационных цехах для нагревания и охлаждения жи- ров и других материалов используют различное оборудование. Трубчатый нагреватель предназначен для нагревания жиров или других жидких материалов или воды глухим паром. Нагреватель (рис. 2) состоит из стального сварного цилинд- рического корпуса 1, закрытого с двух сторон выпуклыми крыш- ками, соединяющимися с корпусом на фланцах. Внутри корпуса помещена трубчатка 4, состоящая из пучка труб, ввальцован- ных или приваренных к трубным решеткам 5, которые плотно прикреплены к корпусу 1. По трубам пропускают обрабатывае- мые жиры, а в межтрубное пространство подают греющий пар. Для интенсификации процесса у больших нагревателей внутрен- няя полость разделяется перегородками 7 на сектора. Устанав- ливают от одной до шести перегородок в зависимости от по- верхности теплопередачи аппарата. Рис. 2. Трубчатый нагреватель: 1 — корпус; 2 — крышки: 3, 6, 8 и 9 — патрубки; 4 — трубчатка; 5 — трубная решетка; 7 — перегородки. Обрабатываемый жир последовательно проходит через все сектора, каждый раз меняя свое направление. Благодаря этому интенсифицируется процесс теплопередачи и повышается про- изводительность аппарата. Нагреваемый Жир поступает через патрубок 8, а нагретый уходит через патрубок 6. Греющий пар 28
подается через патрубок 3. Конденсат выпускается через распо- ложенный в нижней точке аппарата патрубок 9. Производительность (пропускная способность) нагревателя зависит от свойств обрабатываемого материала (жир, вода и др.). При всех условиях она тем выше, чем больше разность температур между греющим паром и нагреваемым материалом и чем больше скорости материала и пара. Она зависит также от толщины и состояния стенки, отделяющей обрабатываемый материал от пара. Особенно сильно снижают производитель- ность нагревателей накипь и нагар на теплопередающих поверх- ностях. Поэтому работу надо вести таким образом, чтобы обра- зовалось минимальное количество отложений, а в случае их появления своевременно их удалять. Аппараты такой же конструкции могут быть использованы в качестве трубчатых холодильников. В этом случае через па- трубок 9 подается охлаждаю- щая вода, которая отводится через патрубок 3. Трубчатые нагреватели мо- гут быть горизонтальными или вертикальными. Пластинчатый нагреватель характеризуется высокой про- изводительностью и маневрен- ностью в работе. Его поверх- ность сравнительно легко до- ступна для осмотра и чистки. Нагреватель (рис. 3) собирает- ся из отдельных стальных штампованных пластин 1, мон- тируемых на раме 10. Пласти- ны (рис. 4) имеют одинаковые габариты, но отличаются рас- положением входных и выход- ных каналов. При сборке пла- стины чередуются и образуют ряд замкнутых камер, по одну сторону которых проходит на- греваемый жир, а по другую греющий пар. Пластины при- жимаются друг к другу при помощи двух утолщенных плит — Конечной 4 (см. рис. 3) и нажимной 9, стягиваемых натяжными болтами 8. Чтобы пластинчатые нагреватели работали надежно, не да- вали течи и не парили, очень важна их правильная сборка. В местах соединения пластин друг с другом находится специ- альная профильная резиновая прокладка, которая должна рас- 29
полагаться точно в гнезде. Гайки 7 при уплотнении нагревателя следует подтягивать постепенно и равномерно на всех болтах. Жир поступает в нагреватель через патрубок 2 и выходит через патрубок 6. Греющий пар подводится че- рез патрубок 5. Конденсат отводится через пат- рубок 3. Пластины могут собираться так, что ячейки будут работать параллельно или последователь- но. В аппаратах некоторых конструкций часть пластин используется для нагревания, а другая часть — для охлаждения жира. На рис. 5 пока- зана схема работы пластинчатого нагревателя, у которого правые ячейки работают параллель- но, а левые последовательно. . Для предупреждения отложения накипи пла- стинчатые нагреватели для жиров периодически, но не реже одного раза в неделю, необходимо промывать водным раствором каустической соды концентрацией 0,7—3,'5% при температуре 60—• 65°С. Перед промывкой из аппарата выпускают жир и специальным насосом прогоняют через не- го раствор едкой щелочи в течение примерно 30 мин. Затем в аппарат пропускают чистую во- ду, пока она не начнет выходить из него совер- Рис. 4. Общий шенно прозрачной. вид пластины. Пластинчатые нагреватели широко применя- ют в схемах непрерывной рафинации жиров. Трубчатые и пластинчатые нагреватели и холодильники рассчи- таны на непрерывную работу. Аппарат с паровой рубашкой может выполнять разнообраз- ные функции (нагревание, сушка, перемешивание и т. д.). Теп- лота от конденсирующегося пара к жи- ру передается при помощи паровой рубашки. Аппарат (рис. 6) имеет вер- тикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 7 и сферической крышкой 14, на которой расположен плотно закрывающийся люк 17. У дни- ща и у нижней части корпуса имеется паровая рубашка 3. Греющий пар вво- дится в рубашку сверху через патру- бок 8. Конденсат выпускается через расположенный в нижней точке пат- рубок 6. Если жир в аппарате перемешива- ется, то интенсивность теплопередачи увеличивается и соответственно время, потребное на нагревание, уменьшает- Рис. 5. Схема комбиниро- ванного движения жидкости в пластинчатом нагрева- теле. 30
сЯ, Поэтому аппарат снабжен механической мешалкой 2, на- саженной на вертикальный вал 19, приводимый в движение электродвигателем 16 через редуктор 15. Обрабатываемый жир поступает в аппарат через патрубок 18 и выводится из него че- рез патрубок 4. Рис. 6. Аппарат с паровой ру- башкой: / — корпус; 2— механическая ме- шалка; 3 — паровая рубашка; 4, 5, 6, 8, 13 и 18 — патрубки; / — кони- ческое дно; 9 — патрубок для пред- охранительного клапана; 10 — тер- мометр; Л—смотровое стекло; 12 — кольцо с душами; 14— сфериче- ская крышка; 15— редуктор; 16 — электродвигатель; 17 — люк; 19 — вертикальный вал. Рис. 7. Аппарат с паровым змеевиком: 1 — механическая мешалка; 2 — паровой змее- вик; 3 — корпус; 4 — крышка; 5 — электро- двигатель; 6 — редуктор. Аппарат с паровой рубашкой используют для проведения нескольких операций. В нем можно промывать жир. Для этого под крышкой расположено кольцо с душами 12, через которое подается промывная вода. Спускается вода через нижний патру- бок 5. В аппарате можно сушить жир под вакуумом. Для этого в крышке расположен патрубок 13, через который аппарат при- соединяется к вакуумной системе. Аппарат снабжен смотровыми стеклами 11 для наблюдения за его работой и комплектом контрольно-измерительных прибо- 31
ров, в том числе термометром 10 и предохранительным клапа- ном, устанавливаемым на патрубке 9 паровой рубашки. Аппарат приведенной конструкции с греющей паровой ру- башкой является типовым. Разные аппараты отличаются между собой вместимостью, размерами, конфигурацией, поверхностью нагрева и другими деталями, но устройство и принцип действия паровой рубашки сохраняются общими. При отсутствии в аппа- рате механической мешалки в отдельных случаях применяется перемешивание с помощью острого водяного пара. Однако это нежелательно, так как сопровождается ухудшением качества жира в результате его расщепления. Такое перемешивание не- безопасно, так как при неосторожном открывании парового вентиля жир может выплеснуться из аппарата. Недопустимо перемешивание пищевых жиров воздухом, так как это может вызвать их окисление. Аппарат с паровым змеевиком — это аппарат, нагревающая поверхность которого образована паровыми змеевиками, поме- щенными внутри него. На рис. 7 приведена конструкция реак- тора с внутренним греющим змеевиком. Змеевик представляет собой спирально изогнутую трубу различной длины и поверх- ности, помещенную вертикально параллельно стенкам аппарата. Для интенсификации нагревания аппарат снабжен механической мешалкой. Паровой змеевик может иметь плоскую форму и распола- гаться у днища аппарата или резервуара, как это показано на рис. 28. Работа аппарата осуществляется периодически. Конденсатоотводчики необходимы для того, чтобы своевре- менно и непрерывно отводить из нагревающих аппаратов обра- зующийся конденсат. Они устанавливаются непосредственно у аппаратов. Конденсатоотводчик с шаровым поплавком (рис. 8, а) рабо- тает следующим образом. Конденсат, вытекающий из рубашки или змеевика, поступает через патрубок 1 в корпус 5. По мере его заполнения шаровой поплавок 4 всплывает и поднимается, при этом открывает золотник 3. В освободившийся просвет уст- ремляется конденсат, который через патрубок 2 отводится в сборник. По удалении конденсата поплавок опускается и золот- ник закрывает выходное отверстие. После этого начинается но- вый цикл. Другой тип конденсатоотводчика (конденсационный горшок) показан на рис. 8,6. В чугунном литом корпусе 2 находится по- плавок 4, выполненный в форме пустотелого цилиндрического стакана. К крышке поплавка прикреплена труба 1, погружен- ная в конденсат, а днище его соединено со штоком 3, заканчи- вающимся наверху золотником 5. Работает этот конденсатоотводчик следующим образом. Конденсат из аппарата поступает в корпус через патрубок 6 и постепенно заполняет его. В это время поплавок всплывает, 32
золотник закрывает выходной канал 7 для конденсата. Заполнив корпус, конденсат переливается внутрь поплавка 4. Когда по- плавок заполняется, то он под тяжестью конденсата опускается вместе со штоком 3 и золотником 5. При этом выходной канал 7 открывается и накопившийся конденсат под давлением вытал- кивается через патрубок 8 как из корпуса конденсатоотводчика, так и из поплавка. После этого поплавок снова поднимается, закрывает выходной канал 7 и процесс повторяется. Таким об- разом, и этот конденсатоотводчик работает пульсирующе, цикл накопления конденсата чередуется с циклом его выталкивания. Конденсатоотводчики необходимо систематически проверять, чтобы золотник не заедало, чтобы он не задерживался, как в открытом, так и в закрытом состоянии. В первом случае пар будет проходить напролет, что сопряжено с большим перерас- ходом его. Во втором случае на греющих поверхностях будет накапливаться конденсат, что приостановит процесс нагревания. При уходе за конденсатоотводчиком аппаратчик должен соблю- дать меры техники безопасности, чтобы прорывающийся при подъеме золотника пар не вызвал ожога. Рис. 8. Конденсатоотводчики: с шаровым поплавком: I и 2 — патрубки; 3 — золотник; 4 — поплавок; 5 —кор- пус; б —с поплавком в виде стакана: 1—труба; 2 — корпус; 3 — шток; 4 — поплавок; 5 — золотник; 6 и 8 — патрубки; 7 — выходной канал. Если аппарат некоторое время не работал, то в его паровой рубашке или в змеевике скапливается конденсат. Перед тем, как включить пар в аппарат, необходимо выпустить из него конден- сат. При невыполнении этого мероприятия поступающий пар с большой силой будет стремиться прорваться сквозь скопив- шийся конденсат. При этом может получиться так называемый гидравлический удар, который часто приводит к разрыву труб л аварии. Также необходимо предварительно выпустить из ру- башки или змеевика воду, если в одном и том же аппарате поочередно проводят операции нагревания и охлаждения. .3—865 33
РАЗРЕЖЕНИЕ И ТЕХНИКА ЕГО ПОЛУЧЕНИЙ В различных процессах рафинации жиров (сушка, отбелива- ние, дезодорация и др.), широко используется работа без до- ступа воздуха и при давлении ниже атмосферного, или, как -говорят, под разрежением1. Разрежение существенно влияет Hat ход технологических процессов и качество получаемых рафини.- рованных жиров. Физические основы разрежения. Земной шар окружен воз- душной оболочкой — атмосферой. В соответствии с действием силы тяжести верхние слои воздуха сжимают нижние слои, со- здавая некоторое давление, которое передается воздухом, на зем- ную поверхность и на все тела, на ней находящиеся. Это давле- ние называют атмосферным и его обозначают в технике не- сколькими условными единицами, между которыми: существует- следующая зависимость: Метрическая система Международная система . 1 атмосфера (техническая) = — 1 ати = 1 кгс/см2 1 мм рт. ст. 1 мм вод. ст. 98066 Па = 98,066 кПа = =0,1 МПа (округленно) 133,3 Па 9,8 Па = 10 Па (округленно) Атмосферное давление действует непосредственно у земной поверхности. Чем выше от поверхности земли, тем меньше воз- дух сжат, а следовательно, и меньше, давление, им оказываемое. На высоте 1 км над уровнем земли атмосферное давление со- ставляет около 90 кПа, а на высоте 10 км — 26,7 кПа, или почти, в 4 раза меньше, чем на поверхности земли. Воздух, давление? которого ниже атмосферного, называют разреженным. Разрежение можно создать искусственно. Для этого из аппа- рата или связанных между собой аппаратов необходимо Откачи- вать находящийся в них воздух. Разрежение будет тем боль- шим, а давление соответственно тем меньшим, чем больше- откачано воздуха. В процессах рафинации жиров для создания разрежения обычно приходится удалять из аппаратов смесь воздуха и водя- ного пара. При этом используется известный физический закон,, согласно которому объем, занимаемый жидкостью, во много- раз меньше объема, который занимает эта же масса вещества в парообразном состоянии. Пример. 1 кг воды занимает объем, равный 0,001 м3. Прн испарении этой? массы воды при 100° С получающийся пар будет занимать объем 1,7 м3, или. в 1700 раз больше. Наоборот, при превращении 1 кг полученного при этих, условиях водяного пара в воду (конденсация) объем, занимаемый им, умень- шается в 1700 раз. Если конденсация проводится в замкнутой герметичной си- стеме, куда не проникает атмосферный воздух, в системе созда- ется пониженное давление — разрежение. 1 Понятия «разрежение» и «вакуум» являются идентичными. 34
Таким образом, когда в системе кроме воздуха и газов на- ходятся пары какого-либо вещества, в том числе водяные, то аппаратура, с помощью которой создается разрежение, состоит из двух частей — конденсаторов для сжижения паров и воздуш- ного насоса для откачки несконденсировавшихся газов и воз- духа- В общем виде схема создания разрежения приведена ниже. Несконденсировавшиеся ,, газы и воздух на выхлоп Смесь паров с воздухом и газами из аппаратов поступает в конденсатор, куда одновременно подается охлаждающая вода. Пары конденсируются и отводятся из конденсатора в смеси с охлаждающей водой, а несконденсировавшиеся Тазы и воздух откачиваются воздушным насосом и выбрасываются в атмо- сферу. Оборудование для создания разрежения. В технике известно большое количество типов воздушных насосов для откачки воз- духа и газов, они обычно называются вакуум-насосами. В рафи- национных цехах применяют в основном 2 типа вакуум-насосов— поршневые и пароэжекторные. Поршневой вакуум-насос показан на рис. 9. Основным рабочим органом этих насосов является цилиндр 7, закрытый крышкой 8. В цилиндре справа налево и обратно движется плот- но пригнанный поршень 4. При движении поршня вправо в цилиндре по его левую сторону создается разрежение. Вследствие этого клапан 6 при- поднимается на 3—4 мм и открывает вход в цилиндр газам и воздуху из патрубка 5, соединенного трубопроводом с аппара- турой, в которой создается разрежение. Когда поршень дости- гает своего крайнего правого положения, шток 3 начинает его толкать в обратном направлении справа налево. В этот момент клапан 6 прикрывается и одновременно открывается клапан 9, через который находящаяся в цилиндре воздушно-газовая смесь -выталкивается в выхлопной патрубок 10, а из него наружу. Шток получает возвратно-поступательное движение от вращаю- щегося маховика 1 через шатун 2. Цилиндр снабжен водяной охлаждающей рубашкой 11 и сальниковым уплотнением 12. 3* 35
В насосе имеется по 2. пары клапанов как на стороне всасы- вания, так и на стороне выхлопа, благодаря этому одновременно по одну сторону поршня происходит цикл всасывания, а по дру- гую— выталкивания. Когда поршень 4 движется справа налево, Рис. 9. Поршневой вакуум-насос: ] — маховик; 2 — шатуи; 3 — шток; 4 — поршень; 5 — всасывающий патрубок; б и ба — всасывающие клапаны; 7—цилиндр; 8 — крышка цилиндра; 9 и 9а — выхлопные кла- паны; 10 ~ выхлопной патрубок; // — водяная рубашка цилиндра; 12 — сальниковое уплотнение. клапан 6а приоткрывается, а верхний, выталкивающий, клапан 9а прикрывается. Таким образом, в правой части цилиндра Т происходит цикл всасывания. При движении поршня слева направо левая часть цилиндра» работает на цикле всасывания, а правая — на нагнетании. Цик- лы всасывания и нагнетания (выбрасывания) воздушно-газовой смеси повторяются столько раз, сколько ходов делает поршень.. По такому же принципу работают и другие поршневые маши- ны — поршневые насосы, поршневые компрессоры и др. При помощи поршневых вакуум-насосов остаточное давление в аппаратах можно снизить до 2,7—5,3 кПа (20—40 мм рт. ст.). Такое разрежение недостаточно при проведении ряда техноло- гических операций, например, при дезодорации. В этом случае устанавливают пароэжекторные вакуум-насосы, которые обес- печивают создание глубокого разрежения при экономном рас- ходе энергетических ресурсов. Пароэжекторные вакуум-насосы работают по следующему- принципу. Если из какой-либо узкой щели с большой скоро- стью выходят жидкость, газ или пар, то у этой щели создается1 разрежение. Разрежение тем больше, чем выше скорость выхо- дящего из щели вещества. Этот принцип широко используется в промышленности для создания, различных типов вакуум-на- сосов. 36
На рис. 10 показана схема одноступенчатого пароэжектор- ного вакуум-насоса. Водяной пар (его называют рабочим па- ром), поступающий в эжектор по каналу 3 под давлением, про- ходит в сопло 1 сужающегося сечения. При этом скорость его Рис. 10. Одноступенчатый пароэжекторный вакуум-насос: / — сопло; 2 и 7 — патрубки; 3 — канал; 4 — камера; 5 — горловина; 6 — диффузор. повышается (до 1000 м/с) и в месте выхода пара из сопла создается разрежение. Благодаря этому через патрубок 2 в ка- меру 4 засасываются пары, газы и воздух из системы аппара- тов, соединяющихся с пароэжекторным вакуум-насосом. Смесь рабочего водяного пара с парогазовой смесью, отса- сываемой из аппаратуры, через горловину 5 переходит в расши- ряющуюся на конус часть аппарата — диффузор 6', а из него — через патрубок 7 в конденсатор. При переходе в расширенную часть диффузора скорость этой смеси несколько снижается, со- ответственно уменьшается разрежение. Отношение разрежения в диффузоре на выходе из эжекторного аппарата к разрежению на стороне всасывания, называется степенью сжатия. От нее в большой мере зависят условия работы вакуум-насоса, в том числе расход рабочего пара, количество и температура охлаж- дающей воды. На рис. 11 показана схема пароэжекторного вакуум-насоса, состоящего из двух эжекторов и одного конденсатора. Рабочий пар поступает в сопло 2 первого эжектора 3 и создает в нем разрежение. Благодаря этому через патрубок 1 в эжектор заса- сывается парогазовая смесь из обслуживаемого вакуум-насосом аппарата. Вся смесь поступает в нижнюю часть конденсатора 4. Здесь пар, встречаясь с холодной водой, которая подается через патрубок 5, конденсируется. Смесь конденсата с охлаждающей водой уходит из конденсатора через патрубок 8 и сливается в промежуточную коробку 9, которую называют барометрическим колодцем. Несконденсировавшиеся газы и воздух из верхней части конденсатора отсасываются вторым эжектором 6 и вы- брасываются в атмосферу через патрубок 7. Агрегат, состоящий из двух паровых эжекторов и одного конденсатора, обычно обеспечивает остаточное давление порядка 4—5,3 кПа (30—40 мм рт. ст.). Такой вакуум-насос устанавли- 37
Рис. 11. Двухступенчатый пароэжектор- ный вакуум-насос: Т — термометр; В — вакуумметр; М — мано- метр; П — продувочный вентиль; 1 — патрубок; 2 — сопло; 3 — первый эжектор; 4 — конден- сатор; 5, 7, 8 — патрубки; 6 — второй эжек- тор; 9 — барометрическая коробка. вается у непрерывно действующих аппаратов для сушки жиров. В тех случаях, когда требуется создать в аппаратах более глу- бокое разрежение, увеличивают количество работающих паро- вых эжекторов и соединенных с ними конденсаторов. Количест- во тех и других выбирают с учетом давления водяного пара, которое может быть использовано для подачи в эжекторы, и температуры охлаждающей воды, поступающей в конденсаторы. Обычно на заводе заранее рассчитывают эти параметры для конкретных условий. Для обслуживания современных дезодоранионных установок непрерывного действия необходимо иметь вакуум-насосы, обес- печивающие остаточное дав- ление в аппаратах не выше ОДЗ—0,4 кПа (1—3 мм рт. ст.). В этих установках применяют многоступенча- тые пароэжекторные ваку- ум-насосы. На рис. 12 показана схе- ма пятиступенчатого паро- эжекторного вакуум-насоса, состоящего из пяти эжекто- ров и трех водяных конден- саторов. В этом агрегате 2 первых эжектора соедине- ны последовательно и рабо- тают на один общий конден- сатор. Работает пятиступенча- тый вакуум-насос следую- щим образом. Через сопла 1 во все эжекторы одновре- менно поступает водяной пар. Первый эжектор 3 па- трубком 2 соединен трубо- проводом с аппаратами, в которых создается разреже- ние. Через этот патрубок в первый эжектор засасывает- ся парогазовая смесь, кото- рая без конденсации пере- дается во второй эжектора. Отсюда вся парогазовая смесь, как поступившая из аппаратов, так и поданная в сопла, поступает в нижнюю часть первого по ходу конденса- тора 5. Через патрубки 11 в конденсаторы, подается охлаждаю- щая вода. Отработавшая вода, представляющая собой смесь со 38
сконденсировавшимися парами, отводится из конденсаторов че- рез патрубки 12. Несконденсировавшиеся пары, газы и воздух отсасываются следующим пароэжектором 6 и передаются во второй конденсатор 7, а из него таким же образом с помощью эжектора 6а в третий. Из третьего, последнего, конденсатора 8 оставшиеся пары, газы и воздух пятым эжектором 9 выбрасы- ваются через патрубок 10 в атмосферу. Рис. 12. Пятиступенчатый пароэжекторный вакуум-насос: 1 — сопла для острого пара; 2—патрубок для парогазовой смеси; 3, 4, 6, 6а и 9 — эжек* торы;,5, 7 и 8 — конденсаторы; (0 — выхлопной патрубок для воздушно-газовой смеси; 11 — патрубки для ввода холодной воды; 12 — патрубки для отвода отработавшей воды. Конденсаторы являются частью пароэжекторных ваку- ум-насосов. В них конденсируются пары, поступающие из эжек- торов. В качестве охлаждающего агента чаще всего используют холодную воду. Конденсаторы бывают двух типов — поверхностные и смеше- ния. У поверхностных конденсаторов охлаждение и конденсация паров происходят в трубчатых холодильниках примерно такого же типа, как на рис. 2. В поверхностных конденсаторах пары не имеют непосредственного контакта с охлаждающей водой. Такие конденсаторы применяют в тех случаях, когда в парах
6 Парогазовая смесь Парогазовая смесь (Смесь пара и газов) Холодная вода Отходящая вода Рис. 13. Конденсатор смеше- ния: 1 — вертикальный корпус; 2 — коническое днище; 3, 4, 6 и 7 — патрубки; S— сегментные тарел- ки; 8 — съемная крышка. находятся полезные продукты, которые нежелательно смеши- вать с водой. Они предупреждают также загрязнение охлаж- дающей воды, которая может циркулировать в системе без очистки. Конденсаторы смешения охлаждают парогазовую смесь и конденсируют содержащиеся в ней пары в результате смешения их с холодной водой. Их обычно применяют в рафинационных цехах. Они работают достаточно надежно и с меньшим, чем по- верхностные конденсаторы, расходом охлаждающей воды. Конденсатор смешения (рис. 13) состоит из цилиндрического вертикального корпуса 1 с кониче- ским днищем 2 и сферической съем- ной крышкой 8. Во внутренней поло- сти корпуса по высоте размещено несколько сегментных тарелок 5, с которых каскадно стекает охлаждаю- щая вода. Вода подается на верхнюю тарелку через патрубок 6 и, стекая вниз с тарелки на тарелку, создает водяную завесу. Парогазовая смесь поступает в нижнюю часть корпуса конденсатора через патрубок 4 и, поднимаясь в конденсаторе кверху, встречается со стекающей с тарелок водой. Отработавшая вода, включаю- щая сконденсировавшиеся пары, по- кидает аппарат через патрубок 3. Нескоиденсировавшиеся пары, газы и воздух отводятся из конденсатора через патрубок 7. Конденсатор смешения должен быть расположен так, чтобы от вы- ходного патрубка 3 до барометриче- ской коробки была высота не менее 10,5 м (барометрическая высота). В этом случае охлаждающая вода будет вытекать полностью. Если это условие не выдерживается, то паро- вые эжекторы могут засосать воду и захлебнуться. Кроме того, нижний по которой вода стекает в барометри- быть опущен в воду. В результате создается гидравлический затвор и воздух из помещения не попадает в конденсатор, а из него в эжекторы. Для пуска пароэжекторного вакуум-насоса открывают за- движки и вентили, подающие охлаждающую воду во все кон- денсаторы. Затем убеждаются, что отходящая вода свободно проходит через барометрический колодец в жироловушку и да- лее в очистную систему канализации. выходной конец трубы, чеокий колодец, должен
Следующей операцией является продувка паровой магистра- ли для удаления скопившегося в ней конденсата. Продувку производят через специальные продувочные вентили, установ- ленные на паропроводе. К моменту окончания продувки пре- кращается «потрескивание» конденсата в паровой магистрали. После этого приступают к последовательному включению эжек- торов. Сначала пускают пар в последний по ходу эжектор, ко- торый выбрасывает несконденсировавшуюся парогазовую смесь через выхлопную трубу в атмосферу. Затем с интервалом в 1—2 мин открывают вентиль, подающий пар в предпоследний эжектор, затем в следующий и, наконец, в первый по ходу эжектор вакуум-насоса. Паровые вентили следует открывать медленно и постепенно во избежание гидравлических ударов, которые могут вызвать разрушение паропровода. По мере включения в работу эжекторов вакуумметр пока- зывает увеличение разрежения и уменьшение остаточного дав- ления. Затем медленно и постепенно открывают задвижку на линии, соединяющей аппараты с вакуум-насосом. Перед этим необходимо убедиться, что люки, краны и другая арматура, ус- тановленная на аппаратах, плотно закрыты. Далее регулируют подачу пара в каждый из эжекторов и охлаждающей воды в конденсаторы. Наблюдая за показаниями вакуумметров, выводят их на параметры, установленные на дан- ном предприятии. Это требует известных практических навыков, но в общем не очень сложно, и внимательный рабочий быстро овладевает техникой этой операции. При нормально отрегули- рованной подаче пара и охлаждающей воды вакуум-насос ра- ботает устойчиво, без резких колебаний в создаваемом им оста- точном давлении. Для остановки пароэжекторного вакуум-насоса закрывают задвижку на линии, соединяющей вакуум-насос с обслуживае- мым им оборудованием. Закрывают подачу пара в форсунки эжекторов, сразу или последовательно от первого к последне- му. Затем закрывают подачу воды в конденсаторы и, наконец, закрывают вентиль на выходе из последнего эжектора в выхлоп- ную трубу. Иногда пароэжекторные вакуум-насосы устанавливают на открытом воздухе. В этом случае в зимнее время необходимо выполнить дополнительные, операции по обогреву эжекторов и конденсаторов для защиты их от размораживания. Для надежной работы многоступенчатых пароэжекторных вакуум-насосов важное значение имеет правильное распределе- ние нагрузки на каждую ступень. На предприятии в зависимо- сти от конкретных условий работы, от давления водяного пара, поступающего из котельной, и температуры воды, используемой Для охлаждения, устанавливают показатели давления на всасы- вающей и выбрасывающей сторонах каждого из эжекторов. Например, при эксплуатации пятиступенчатого вакуум-насоса,
создающего достаточное давление в системе [0,13—0,2 кПа (1 1,5 мм рт. ст.)], придерживаются примерных параметров давления, которые приведены в табл. 4. Т а б л и ц а 4 Давление Ступени эжекторов 1 1 11 ш IV V На всасывании кПа 0,13 0,8 4,0 16,0 48,0 мм рт. ст 1 6 30 120 360 На выбросе кПа 0,8 4,0 16,0 48,0 100,0 мм рт. ст. ... 6 30 120 360 760 Соответственно данным табл. 4 регулируют подачу пара, и воды на каждую из ступеней. При этом надо помнить, что принятые параметры пара и воды должны точно выдерживаться. У первого эжектора степень сжатия равна 6, у второго — 5, '.у третьего — 4, у четвертого — 3 и последнего — 2,1, Степень ‘сжатия зависит от конструкции эжектора и регулируется коли- чеством рабочего пара, подаваемого в эжекторы. Чтобы на работе пароэжекторного вакуум-насоса не отража- лись колебания в давлении пара, рекомендуется к ним подво- дить пар по отдельному паропроводу, не подключая к нему других потребителей с меняющейся нагрузкой. Температура воды, отходящей из конденсаторов, увязана с остаточным давлением, которое создаея- тот или иной порядковый эжектор. Чем ниже остаточное давление в ступени эжектора, тем ниже должна быть температура воды поступающей в кон-* денсатор и выходящей из него. Если температура охлаждающей, воды поднимается до температуры кипения ее при данном дав- лении, то в верхней зоне конденсатора появится большое коли- чество вторичного водяного пара, что нарушит работу всего вакуум-насоса, и давление в системе повысится. При принятом в табл. 4 распределении давления в пятисту- пенчатом вакуум-насосе с тремя последовательно установленны- ми конденсаторами абсолютное давление в конденсаторах (см. рис. 12) и температура кипения воды при данном давлении будет соответствовать данным табл. 5. Таблица 5 Номера конденсаторов по схеме Показатели 5 7 8 Давление газов па выходе из кон- денсаторов кПа 4 16 48 мм рт. СТ 30 120 360 Температура кипения воды при дан- ном давлении, °C 28 54 79 42
Как видно из табл. 5, охлаждающая вода с наиболее низкой температурой требуется для первого по ходу конденсатора 5. Она должна быть не выше 25—27°С. Этот же конденсатор по- требляет и наибольшее количество охлаждающей воды, так как в него попадает пар, отходящий из аппаратов, и соответственно большое количество рабочего пара, подаваемого в сопла первых двух эжекторов 3 и 4. Таким образом, температура воды? пода- ваемой в первый конденсатор 5, определяет собой режим работы всей конденсационной системы. В целях экономии вода, подаваемая в конденсаторы, цирку- лирует многократно, охлаждаясь в градирне. Однако в летнее время года в южных районах страны в оборотную воду прихо- дится добавлять некоторое количество свежей холодной воды. Для надежности работы пароэжекторных вакуум-насосов они должны быть снабжены комплектом автоматических регу- лирующих приборов. Обычно эти приборы настраиваются так, что количество воды, поступающей в первый конденсатор, регу- лируется по температуре воды, уходящей из него, КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ Операции рафинации жиров осуществляются в изменяющих- ся условиях температуры, давления, массы, скорости, уровня и т. д. Точное соблюдение заданных параметров обеспечивает наилучшие результаты работы: повышение выходов готовой продукции, улучшение ее качества, увеличение производительно- сти оборудования, уменьшение энергетических затрат. Следова- тельно, необходимо постоянно контролировать параметры, при которых проводятся производственные процессы. Для контроля за ходом технологических процессов оборудование снабжается необходимым комплектом контрольно-измерительных приборов; Приборы контроля и управления постоянно модернизируются и совершенствуются, показания их становятся более точными, а регулирование — более оперативным и т. д. Ниже приводится описание принципа работы некоторых при- боров контроля и регулирования, которые часто применяют в рафинационных цехах. Термометры. Температура измеряется термометрами, прин- цип действия которых основан на свойстве тел увеличиваться в объеме — расширяться при нагревании. Стеклянный термометр представляет собой очень тонкую- стеклянную трубку, заканчивающуюся внизу небольшим бал- лончиком. Трубка и баллончик заполнены чаще всего ртутью» или спиртом. Запаянная трубка находится в защитном футля- ре — стеклянном и металлическом — и прикреплена к отградуи- 43
рованной реечке (шкале) с делениями, указывающими темпера- туру. Термометр (баллон) опускают в среду, температуру кото- рой измеряют. Жидкость в термометре нагревается, расширяет- ся, поднимается по тонкой трубке вверх и на лкале отмечается температура. Манометрический термометр (рис. 14) представляет собой термобаллон 1 (опускаемый в среду, температура которой из- меряется) с соединительной очень тонкой диаметром 0,2—0,5 мм (капиллярной) трубкой 2. Трубка соединяет баллон с пружиной 5. При повышении температуры газ или жидкость, которыми заполнены баллон и капиллярная трубка, нагреваются, дав- ление их повышается и через трубку 2 передается пружине 5. Она начинает раскручиваться и перемещает рычаг 4, который ведет за собой стрелку 3. Отклоняясь под влиянием давления стрелка 3 перемещается вдоль градуированной на градусы шка- лы 6 и показывает температуру среды. Рис. 15. Общий вид регистрирующего термометра: I — самопишущее перо; 2 — диаграмма для записи показаний термометра. Рис. 14. Схема манометрического тер- мометра: 1 — термобаллон; 2 — капиллярная трубка; 3 — стрелка; 4 — рычаг; 5 — пружина; 6 — шкала. На конце стрелки можно поместить самопишущее перо 1 (рис. 15), которое записывает на разлинованной диаграмме 2 показания термометра. Бумажная диаграмма насаживается на диск, соединенный с часовым механизмом. Благодаря этому можно определить температуру, которая была в аппарате в любое время суток. Такой термометр называется регистрирую- щим. Регулятор температуры. Один из типов регулятора темпера- туры прямого действия, применяемый в рафинационных цехах, 44
приведен на рис» 16. Он состоит из термобаллона /, который опускается в рабочую среду, капиллярной трубки 2, соединяю- щей баллон с регулирующей системой 3, и клапана 6. Рис. 16. Регулятор температуры прямого действия: 1 — термобаллон; 2 — капиллярная трубка; 3 — регулирующая система; 4 — сильфон «(пружинящий механизм); 5 —пружина; в —клапан; 7 — золотники; 8 — шток. При нагревании жидкости или газа, заполняющих баллон 1, объем их увеличивается. Так как они находятся в замкнутой системе, поэтому увеличение объема сопровождается повыше- нием давления в баллоне, капиллярной трубке и в верхней час- ти регулирующей системы 3. Когда это давление превысит уро- вень, заданный программой, то находящийся внутри регули- рующей системы сильфон (пружинящий механизм) 4 сожмется. Он начнет толкать вниз шток 8 с находящимися на нем золот- никами 7. Золотники перекроют частично или полностью проход пара через клапан 6 к нагревающим элементам. Вследствие этого температура в рабочей среде и соответственно в баллоне 1 снизится, давление, создаваемое в регулирующей системе уменьшится и тогда под действием пружины 5 шток 8 и золот- ники 7 поднимутся вверх и откроют нормальный проход пара через клапан 6. Поступление пара увеличится, и соответственно повысится температура. 46
Манометры и вакуумметры. Давление измеряют манометра- ми, разрежение— вакуумметрами. Трубчатый манометр служит для измерения в закрытом ап- парате давления выше атмосферного. В корпусе 1 манометра (рис. 17), обычно цилиндрической формы и закрытого с лице- вой стороны смотро- вым стеклом, помеще- на запаянная с одного конца изогнутая труб- ка-пружина 9. Откры- тый конец трубки сое- динен с сосудом, в ко- тором измеряется дав- ление, при помощи па- трубка 6. Давление вещества, находящего- ся в сосуде, передается на трубку 9 через ее открытый конец. Под влиянием давления трубка - пружина . 9 стремится выпрямить- ся, притом тем в боль- шей мере, чем выше давление. Запаянный конец трубки-пружины через ползунок 2, поводок 4 и шибер 5 передает давление на зубчатый сектор 3, соединенный с указывающей стрел- кой 7. Отклоняясь под Рис. 17. Трубчатый манометр: 1 — корпус; 2 — ползунок; 3 — зубчатый сектор; 4 — поводок; 5 — шибер; 6 — патрубок; 7 — стрел- ка; 8 — шкала; 9— пружина. влиянием давления, стрелка показывает на градуированной шкале 8 величину отклонения. Каждое отклонение соответству- ет определенному давлению. Если на конце указывающей стрелки манометра поместить самопишущее перо, то оно будет записывать на разлинованной бумажной диаграмме- давление, зарегистрированное маномет- ром. Бумажная диаграмма в свою очередь помещается на вра- щающийся диск или барабан, которые соединяются с часовым механизмом. Благодаря такому устройству на диаграмме запи- сывается линия, которая регистрирует давление в сосуде круглые сутки. Такой манометр называют регистрирую- щим. Трубчатый вакуумметр служит для измерения разрежения в замкнутом пространстве. Он показывает давление ниже атмо- сферного. Его устройство и принцип действия такие же, как и 46
манометров этбгб типа. Градуированная шкала вакуумметра обычно показывает величину разрежения (в мм. рт. ст.). Чтобы определить по показанию вакуумметра остаточное давление р (в Па) в аппарате, можно воспользоваться уравнением р = (760 - вп) 133,3, тде вп — разрежение по вакуумметру, мм рт. ст. Пример. Определить абсолютное давление в вакуум-аппарате при раз- режении по вакуумметру ва — 720 мм рт. ст. Подставляя данные в формулу, получают: р = (760 - 720) 133,3 = 5332 Па = 5,33 кПа. Ртутный вакуумметр применяют для измерения давления в аппаратах с очень глубоким разрежением. Вакуумметр представляет собой тонкую двухколенную стек- лянную трубку, заполненную ртутью и закрепленную на дере- вянном штативе с градуированной шкалой. Один конец трубки запаян, а второй открыт. Открытый конец соединяется гибкой трубкой с сосудом, в котором измеряется давление. Остаточное давление, имеющееся в аппарате, через открытый конец трубки передается на ртуть. В результате она вытесняется из левой части трубки в правую. Разность уровней ртути в правой и ле- вой трубках и выражает остаточное давление в аппарате (в мм рт. ст.). Регуляторы уровня. Для автоматического регулирования уровня жидкости в различных баках используют регуляторы прямого действия и дистанционные. Поплавковый регулятор уровня прямого действия простей- шего типа показан на рис. 18. В резервуаре 2, в который по трубе 5 непрерывно поступает, а по трубе 1 отводится жидкость, постоянный уровень на от- метке Н поддерживается поплавковым регулятором. Если уро- вень жидкости снижается, то поплавок 8 начинает опускаться и через коромысло 7 и тягу 6 поднимает шток 4 и таким обра- зом увеличивает проход жидкости через вентиль 3. Как только поплавок 8 дойдет до своего нормального уровня, шток 4 также займет расчетное положение; поступление и расход жидкости будут уравновешены. Пневматический регулятор уровня по принципу действия основан на том, что давление столба жидкости в резервуаре уравновешивается давлением сжатого воздуха, подаваемого в регулятор от специального компрессора. На рис. 19 показана схема датчика регулятора уровня пневматического действия. Датчик состоит из измерительного узла А, соединенного с ре- зервуаром, в котором регулируется уровень жидкости, и пнев- матического реле Б, соединенного с пневматическим вентилем 47
на трубопроводе, по которому жидкость подастся в резервуар, и с воздушным компрессором. Столб жидкости, находящийся в резервуаре, оказывает дав- ление на мембрану 8; оно тем больше, чем выше уровень жид- кости. Когда уровень жидкости в резервуаре соответствует за- данному, давление, передаваемое мембраной 8 на коромысло 10, уравновешивается давлением, создаваемым сильфоном (пру- жинящим механизмом) 3. При повышении уровня жидкости в резервуаре и, следовательно, давления, оказываемого на мемб- рану 8, последняя выгибается книзу, оказывает более сильное давление на коромысло 10, которое при этом начинает вращать- ся вокруг опоры 9 по часовой стрелке. Рис. 18. Поплавковый регулятор: / и 5 — трубы; 2 — резервуар; 3— вентиль; У— шток; 6 — тяга; 7 — коромысло; 8— по^ плавок. Заслонка 1 приближается к соплу 2 и частично перекрывает выход из него воздуха. В результате этого давление в пневма- тическом реле повышается, подвижная диафрагма 4 смещается влево, клапан 5 перекрывает свободный выход воздуха через канал 6 и увеличивает подачу воздуха в линию дистанционной передачи 7 к пневматическому вентилю подачи жидкости, кото- рый сокращает поступление материала в резервуар. Одновременно воздух из линии 7 поступает в сильфон 3, ко- торый с повышением давления начинает вращать коромысло 10 против часовой стрелки. Так продолжается до тех пор, пока усилие вращения диафрагмы 8 по часовой стрелке и силь- фона 3 — против часовой стрелки — не уравновесят друг друга. Это произойдет в момент, когда уровень жидкости будет соот- ветствовать заданному. Датчики пневматических регуляторов уровня обычно монтируются на боковой поверхности резер- вуара. 48
Расходомеры. Их применяют для учета расхода вещества — масла, раствора щелочи, воды и т. д. при внутрицеховых пере- мещениях. Поплавковый расходомер, или ротаметр, показывает расход материала в зависимости от перемещения поплавка, по- мещенного в поток. Его рабочая часть (рис. 20) состоит из кор- Рис. 19. Пневматический датчик регу- лятора уровня: / —заслонка; 2 —сопло; 5 —сильфон (пру- жинящий механизм); 4 — диафрагма; 5 — клапан; 6 — канал; 7 — линия дистанцион- ной передачи; 8 — мембрана; 9 — опора; 10 — коромысло. Рис. 20. Поплавковый рас- ходомер: / — корпус; 2 — трубопровод; диафрагма; 4 — конический по- плавок; 5 — шток. пуса 1, соединенного с трубопроводам 2, по которому проходит материал. В корпусе .находится конический поплавок 4, переме- щающийся внутри кольцевой выточки диафрагмы 3. Когда коли- чество проходящей жидкости увеличивается, тогда поплавок 4 поднимается кверху и поднимает вместе с собой шток 5. От што- ка отходит датчик, который передает сигнал на вторичный при- бор, преобразующий положение поплавка в показатели, характе- ризующие количество материала, проходящего по трубопроводу. Регулирующий клапан. При помощи клапанов этой системы, регулируют давление, а также количество проходящего по тру- бопроводу пара, воды или другого материала. Один из таких клапанов — пневматический, мембранный — показан на рис. 21. Он состоит из корпуса 1, нижней 19 и верхней фасонной 4 крышек. В корпусе запрессовано два седла 2, перекрываемых двумя золотниками 3, сидящими на штоке 16. Шток может переме- щаться вверх и вниз. Верхняя крышка 4 имеет сальниковое +—«65 ' • 49’
устройство 17, заполненное набивкой, которое обеспечивает гер- метичность клапана при перемещении штока 16. Масленка 18 подает смазку в сальниковое устройство. На верхнюю крышку 4 насажен фигурный бугель 5, а на нем в свою очередь уста- новлены две чашки — нижняя 13 и верхняя 11. Между фланца- ми этих чашек зажата резиновая мембрана 12, которая опирается на тарелку 9. Тарелка жестко соедине- на со вторым штоком 6 и через со- единительную гайку 15 — с первым штоком 16. Внутри бугеля помещена регули- рующая пружина 8, опирающаяся своим нижним концом на опорное кольцо 7, а верхним — на тарелку 9. Предварительное натяжение пру- жины для приведения ее в рабочее состояние производится с помощью находящейся в верхней части буге- ля втулки 14. Работает регулятор под влияни- ем изменения давления воздуха, по- ступающего в клапан через патру- бок 10. Если давление воздуха вы- ше заданного по программе, рези- новая мембрана 12 изгибается и давит на тарелку 9 и через нее на штоки 6 и 16. Они перемещаются вниз и своими золотниками 3 пере- крывают частично или полностью проход через клапан. Когда поло- жение восстановится, т. е. когда давление снизится до заданного уровня, под действием пружины 8 мембрана, тарелка, штоки и золот- ники поднимутся кверху и займут нормальное положение, заданное по программе. Кроме пневматических применя- ются также электрические регули- рующие клапаны и задвижки, у ко- торых подъем и опускание штока с золотниками осуществляются при помощи электродвигателя. Предохранительный клапан. Назначение этого клапана — предупреждать возможность повышения давления в аппарате или трубопроводе выше расчетного. Его устанавливают на всех аппаратах, работающих под избыточным давлением или под 50 . Рис. 21. Регулирующий клапан пневматического действия: / — корпус; 2 —седло; 3 —золотни- ки; 4 — верхняя фасонная крышка; 5 — фигурный бугель; би 16 — штоки; 7 — опорное кольцо; 8 — ре- гулирующая пружина; 9 —тарелка; 10 — патрубок; 11— верхняя чашка; /2 —резиновая мембрана; 13 — ниж- няя чашка; 14 — втулка; 15 — соеди- нительная гайка; /7 — сальниковое уплотнение; 18 — масленка; 19 — нижняя фасонная крышка.
разрежением в тех случаях, когда Б них может возникнуть давление. Действие предохранительных клапанов основано на том, что при превышении расчетного давления клапан открывается и через него из системы отводится пар, газ или жидкость. По принципу действия предохранительные клапаны быва- ют двух типов — рычажные и пру- жинные. Рычажный клапан показан на рис. 22. В чугунном литом корпусе 7, закрытом крышкой 4, расположен золотник 1, который в нормальном положении плотно сидит в гнезде 8 и закрывает проход через клапан. Золотник 1 штоком 6 упирается в рычаг 3, на конце которого закреп- лен груз 5. Масса этого груза и его положение на рычаге определяют давление, при котором клапан за- крыт. Когда давление в системе превысит расчетное, золотник вме- сте с грузом приподнимается. В ос- вободившийся проход устремляются пар, газ или жидкость, находящие- ся в системе. Они выходят из кла- пана через фланец 2. Фланцем 9 клапан крепится на аппарате. По- сле того, как излишнее давление сброшено, золотник садится на ме- сто, клапан закрывается и система продолжает работать, не превышая допустимое давление. Пружинный клапан показан на рис. 23. Предохранительный клапан этого типа состоит из корпуса 2 с присоединительным 1 и выпускным 9 фланцами. Внутри корпуса поме- щен золотник <3, соединенный со Штоком 8. На шток опирается диск4, являющийся нижней опорой пру- жины 7. Верхняя опора 5 пружи- ны может перемещаться с помощью гайки 6, благодаря чему изменяется степень сжатия пружины. Изменяя Жесткость пружины и степень, ее 4* Рис. 22. Рычажный предохра- нительный клапан: / — золотник; 2 и 9 — фланцы;.. 3 — рычаг; 4— крышка; 5 — грузг 6 — шток; 7— корпус; Я —гнездо, Рис. 23. Пружинный пре- дохранительный клапан: 1 и 9 — фланцы; 2— корпус; 3 — золотник; 4 — диск; 5 — верхняя опора; 6 — гайка; 7 — пружина; 8 — шток. 51
сжатия, регулируют давление, при превышении которого золот- ник поднимается кверху, открывая проход материала через клапан, благодаря чему сбрасывается излишнее давление. Предохранительные клапаны должны иметь устройство для проверки исправности их действия путем принудительного от- крытия клапана. Грузы рычажных предохранительных клапанов должны быть прочно закреплены на рычаге так, чтобы была исключена возможность произвольной передвижки их по длине рычага. Категорически запрещается самовольно дополнять грузы предохранительных клапанов. Рычажной клапан должен быть заключен в кожух, запирающийся на замок, а пружинный оп- ломбирован. В комплекте с предохранительным клапаном дол- жен устанавливаться манометр. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какими свойствами обладает водяной пар? 2. Что представляет собой сушка жиров? 3. Как устроены и как работают трубчатые и пластинчатые нагреватели для жиров? 4. Почему из греющих аппаратов необходимо спускать скопившийся в них кюидеисат или оставшуюся воду? 5. Для чего в технике рафинации применяется разрежение и каким образом создается разрежение в аппаратах рафинационного производства? 6. Как работает поршневой вакуум-насос? 7. Какой физический закон лежит в основе работы парового эжектора? 8. Как устроен и работает конденсатор смешения? 9. Какой режим необходимо поддерживать при обслуживании многоступен- чатых парезжекторных вакуум-насосов? 10. На каком принципе основана работа манометрического термометра и трубчатого манометра? 11. Как устроен и работает регулирующий пневматический клапан? 1'2 . Как устроен .и работает поплавковый расходомер? 13. Как устроены предохранительные клапаны — рычажный и пружинный? Глава 3. ПРИЕМКА, ХРАНЕНИЕ И ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИРОВОГО СЫРЬЯ На рафинацию поступают разнообразные виды растительных масел в натуральном и гидрированном виде, а также китовый жир. Животные топленые пищевые жиры, как правило, в рафи- нации не нуждаются. Растительные масла. Их получают из семян и плодов расте- ний прессованием (выжиманием) или экстракцией (растворе- нием в легкоотгоняемых органических веществах — в бензине, гексане). Для облегчения и полноты извлечения масла из сырья его предварительно измельчают и нагревают большей частью 52
s присутствии влаги. Основными видами растительных масел, подвергающихся рафинации, являются подсолнечное, хлопковое* горчичное, соевое, льняное, рапсовое, кукурузное и касторовое. В небольших количествах перерабатываются поступающие по импорту (или вырабатываемые из импортного сырья) арахисо- вое, кокосовое, и пальмоядровое масла. Подсолнечное масло получают из семян подсолнечни- ка, который возделывается в южных районах страны. Это самое распространенное в нашей стране высококачественное пищевое масло, на долю которого приходится до 70% от общего объема производимого в стране растительного масла. Масло имеет светло-желтый до светло-коричневого цвет и характерный запах и вкус. Используется для пищевых целей и для промышленной переработки как в сыром, так и в рафинированном виде. Хлопковое масло вырабатывают из семян хлопчатника, которые получаются в качестве вторичного продукта после от- деления волокна от хлопка-сырца. Сырое хлопковое масло име- ет темный и даже черный цвет. В таком виде в пищу оно не- пригодно и не может быть использовано для промышленной переработки. После рафинации приобретает золотисто-соломен- ный цвет и приятный вкус и широко используется для пищевых и технических целей. Соевое масло получают преимущественно экстракцией из бобов сои. В сыром виде имеет коричневатый с зеленым от- тенком цвет и довольно сильно выраженный «бобовый» запах. Для использования в пищу масло подвергают рафинации. Льняное масло получают из семян льна-кудряша или льна-долгунца. Одно из важнейших, так называемых высыхаю- щих, масел, применяемых для выработки олифы и высокока- чественных красок. Цвет льняного масла от светло-желтого до коричневатого, запах специфический. Для выработки специаль- ных видов красок льняное масло подвергают тщательной очист- ке и отбелке с доведением до кондиций «лакового» масла. Горчичное масло получают преимущественно прессова- нием из семян горчицы. В зависимости от вида перерабатывае- мого сырья масло имеет коричневато-желтый или зеленовато- желтый цвет со своим характерным запахом и вкусом. Свежее масло используется в пищу как в сыром, так и в рафинирован- ном виде. Рапсовое масло получают из семян рапса. Цвет его тем- ный, зеленоватый, после тщательной рафинации светло-желтый. Вырабатывается в нашей стране в ограниченных количествах и используется после рафинации в качестве салатного масла и для выработки маргариновой продукции. Кукурузное масло вырабатывается из зародышей ку- курузы — отхода крахмало-паточного производства. Сырое мас- ло окрашено в светло-желтый до красновато-коричневого цвет. Масло имеет характерный запах, напоминающий запах печено- 53
го хлеба. В связи с тем, что отделение зародыша от зерна производится при сильном его увлажнении, кукурузное масло обычно получается с высокой кислотностью и его обязательно подвергают щелочной рафинации. Масло относится к лучшим видам пищевых. Арахисовое масло получают в нашей стране по импор- ту (или вырабатывают из импортного сырья — земляного оре- ха). Сырое масло окрашено в светло-желтый до красновато- коричневого с зеленым оттенком цвет. Имеет приятный запах и вкус. Относится к числу высококачественных пищевых масел. Касторовое масло вырабатывают из семян клещевины. Одно из важных видов масел, используемых в химической про- мышленности, в медицине. Сырое масло имеет светло-желтый,, иногда с зеленоватым оттенком цвет. Для этого масла харак- терна очень высокая вязкость, способствующая образованию' стойких эмульсий. В касторовом масле содержится фермент ли- паза, который вызывает его быстрое расщепление. Поэтому ра- финировать касторовое масло необходимо сразу же после его получения. Кокосовое масло вырабатывают из плодов кокосовой пальмы, поступающих по импорту. Это масло при комнатной температуре остается твердым. Цвет его в застывшем состоянии белый с желтоватым оттенком. В расплавленном состоянии оно может иметь соломенно-желтый оттенок. После рафинации ис- пользуется в качестве рецептурной добавки в некоторых видах маргариновой продукции. Пальмоядровое масло по свойству и составу прибли- жается к кокосовому и применятся взамен его в маргариновом производстве. Китовый жир. Его получают непосредственно на китобойных судах вытопкой из измельченного свежего сала-сырца забитых китов, чаще всего синих. В сыром виде это жидкий жир с силь- ным «рыбным» запахом, поэтому в пищу не применяется. После гидрогенизации и рафинации получают белый пластичный твер- дый продукт без специфического запаха, являющийся хорошим сырьем для маргаринового производства. Гидрированный жир — саломас. Все описанные выше расти- тельные масла (кроме кокосового и пальмоядрового) при ком- натной температуре являются жидкими. Между тем для многих отраслей промышленности, в том числе для маргариновой, мы- ловаренной и др., требуются твердые жиры. Для обеспечения этих производств нужным сырьем, жидкие растительные масла (и китовый жир) подвергаются отверждению. При этом в на- гретые до 180—230° С масла в присутствии катализатора вво- дится водород, который присоединяется по месту двойных свя- зей жидких ненасыщенных жирных кислот, входящих в тригли- цериды. Последние при этом превращаются в твердые насыщен- ные кислоты. Соответственно жидкие масла и жиры при комнат- 54
нОй температуре превращаются в твердый салообразный продукт — саломас. Температура плавления саломаса зависит, в основном, от ко- личества присоединившегося водорода. Для маргаринового производства готовят саломас с температурой плавления 31— 37° С, для выработки мыла требуется более высокоплавкий саломас. В процессе гидрогенизации различных масел они теряют свой характерный запах и вкус и приобретают специфический «саломасный» запах. Цвет хорошего саломаса в застывшем со- стоянии белый с различными оттенками, которые в значительной мере зависят от цвета исходного масла, из которого он получен. Саломасу присваивают название жира, из которого его выра- батывают. В последние годы вырабатывают пищевой саломас из смеси растительных масел и животных жиров (саломас марки 2—1 содержит 20% животных жиров, марки 2—2 — 40% животных жиров). Пищевой саломас, как правило, подвергается полному циклу рафинации. ПРИЕМКА ЖИРОВ Растительные масла, саломас, а в последние годы и крупные партии животных жиров, поступающие на жироперерабатываю- щие предприятия, приходят с иногородних заводов в железно- дорожных цистернах, с одногородних предприятий — в автоцис- тернах, а на комбинатах перекачиваются по трубопроводам. Животные топленые жиры частично поставляются в деревянных бочках или в специальных контейнерах. Импортное кокосовое масло часто поступает в стальных бочках. Слив жиров из железнодорожных цистерн. На рис. 24 пока- зана схема слива жидких жиров из железнодорожных цистерн. Вдоль железной дороги, по которой поступают цистерны / (рис. 24, а), находится опорная рама 5 с подводящим коммуни- кациями. Если цистерна имеет нижний сливной клапан 2, то к немупри помощи накидной гайки присоединяется гибкий шланг 8 или другое сливное устройство. Второй конец шланга соединен с трубопроводом 3, по которому жиры из цистерны насосом от- качиваются в приемные резервуары. Если прибывшая цистерна не имеет нижнего сливного клапа- на, то для откачки жиров внутрь нее опускается отрезок алюми- ниевой трубы — стояк 9 (рис. 24,6), соединенный с трубопро- водом 3, по которому производится откачка жиров. Чтобы заполнить стояк и трубопровод жиром, в начальный период от- качки его присоединяют через ресивер к вакуум-насосу. В ре- зультате разрежения жир засасывается в трубопровод и обра- зует сифон. Для дальнейшей откачки вакуума не требуется, жир будет поступать в насос все время, пока в сифоне не обо- 55
рвется струя. Струя обрывается, если через стояк в сифон по- падет воздух или пар. В случае обрыва струи снова на короткий, период подключают стояк к вакуумной линии. Рис. Э4. Схема слива жиров из железнодорожных цистерн: а —через нижний сливной клапан; б —через верхний люк сифоном; /—Цистерна; 2 — нижннй сливной клапан; 3 — трубопровод; 4 — отводящая линия; 5 —опорная рама; 6 — поворотный кран-укосина; 7 —вакуумная лниня; 8 — присоединительный гибкий: шланг; 9 — стояк; 10 — опускающийся гибкий шланг. Когда основная масса жиров из цистерны выкачана, в нее через верхний люк спускают гибкий шланг 10, который соеди- нен с отводящей линией 4 и с вакуумной линией 7. По вакуум- ной линии остатки жира отсасываются в вакуум-приемник, а из- него затем передаются в хранилище. Для облегчения условий, труда все механизмы смонтированы на поворотном кране-уко- сине 6. Расплавление жиров, поступающих в цистернах, осуществля- ют в зимнее время года, так как почти все жиры (а саломас и животные жиры также и в летнее время) в пути следования обычно успевают застыть. Для расплавления жиров, поступаю- щих в железнодорожных цистернах, в промышленности приме- няют разогрев острым паром (менее желательный) и разогрев с помощью тепловой струи. Для разогрева острым паром через верхний люк цистерны непосредственно в жир опускают два отрезка сталь- ных труб или гибких стальных шланга, на концах которых на- ходятся наконечники в виде форсунок. Эти трубы или шланги присоединяются к паропроводу, по которому в цистерну подает- ся острый водяной пар давлением не менее 0,2—0,3 МПа (2—3 кгс/см2). 56
Пар, с силой вырывающийся из наконечников, размывает массу застывшего жира. При контакте с ним пар конденсиру- ется и передает свое тепло жиру» который благодаря этому разогревается и расплавляется. Расплавленный жир сливается из цистерны самотеком или при помощи сифона. Недостатком данного метода является то, что образующий- ся конденсат остается в жире и вместе с ним попадает в прием- ные резервуары. В присутствии влаги и при нагревании нейт- ральные жиры— триглицериды — подвержены расщеплению, в результате чего кислотное число жира заметно повышается. При щелочной рафинации такого жира повышаются отходы и умень- шается выход рафинированного продукта. Кроме того, влага, находящаяся в жире, разогретом острым паром, может исказить учет сырья как на складе, так и в производстве. В этом случае необходимо определять в лаборатории влажность каждой партии сырья и вводить соответствующие поправки. При разогреве с помощью тепловой струи (ме- тод горячего размыва) расплавление застывших жиров осуще- ствляется в результате контакта их с горячим жиром. Схема работы по этому методу показана на рис. 25. Рис. 25. Схема разогрева застывающих жиров при помощи тепловой струи: / — подогреватель; 2 — центробежный насос; 3 — резервуар; 4 — нагнетательная труба; 5 —цистерна; б — всасывающая труба; 7 — змеевик: 8 — вакуум-сборник; 9—переливной бачок. В железнодорожную цистерну 5 через верхний ее люк на гибком шланге опускается глухой паровой змеевик 7, который подсоединяется к заводской паровой магистрали. Попадая на верхний застывший слой жира, змеевик расплавляет его. Посте- пенно змеевик опуакаепся в жир, образуя в цистерне кольцевой
колодец расплавленного жира, диаметр которого равен диамет- ру самого змеевика. Вместе со змеевиком в цистерну опускаются 2 трубы: всасы- вающая 6 и нагнетательная 4. Всасывающая труба через ваку- ум-сборник 8 подсоединяется к вакуумной линии. В результате разрежения труба заполняется расплавленным жиром, который через переливной бачок 9 подводится к циркуляционному цент- робежному насосу 2. Этот насос прокачивает жир через труб- чатый подогреватель 1, в котором жир нагревается глухим па- ром до 60—80°С. Затем горячий жир возвращается по на- гнетательному трубопроводу 4 в цистерну и выбрасывается че- рез насадки под давлением 0,5—0,9 МПа (5—9 кгс/см2). Выбрасываемая с силой струя горячего жира размывает за- стывшую массу, отдает ей часть своего тепла и таким образом расплавляет ее. Когда в цистерне накапливается достаточное количество расплавленного жира, часть его сливается самотеком через нижний сливной клапан и переливной бачок 9 в приемный резервуар 3. Из резервуара 3 жир далее перекачивается в за- пасные складские резервуары. Другая часть расплавленного жира продолжает циркулировать через трубчатый подогрева- тель, пока все содержимое цистерны не будет расплавлено. На рис. 26 показано устройство змеевика для первоначально- го разогрева жира. Он представляет собой спирально изогнутую трубу 6, монтируемую на вертикальных отрезках стальных труб 10 для откачки расплавленного жира и 5 — для подачи горячего жира. Змеевик диаметром 0,3 м и высотой 1,8 м гибкими шлан- гами 8 присоединяется к паровой магистрали и к линии для отвода конденсата 7. Змеевик поднимается и опускается при помощи ручной лебедки 2 и стального троса 9, пропущенного через блок 11. Все устройство монтируется на раме 1, имеющей поворотный кран-укосину 12. На конце вертикального отрезка трубы 5 смонтированы сопла-насадки 4, через которые с боль- шой энергией вырывается струя горячего жира, что ускоряет разогрев его в цистерне 3. Разогрев с помощью тепловой струи обеспечивает сохранение качества поступающих жиров при условии, что не будет пере- грева их в нагревателе выше установленной температуры. Описанные методы разогрева застывающих жиров трудоем- ки, поэтому представляет интерес перевозка застывающих жи- ров в специализированных железнодорожных цистернах, снаб- женных обогревающими рубашками. По прибытии на завод рубашка цистерны присоединяется к заводской паровой маги- страли, пар обогревает стенки цистерны, и, таким образом, рас- плавляет находящийся в ней жир. Зачистка железнодорожных цистерн производится после того, как из цистерны слита основная масса жира. На ее дне и стен- ках остается некоторое количество продукта, которое во избежа- 58
ние потерь необходимо извлечь. При зачистке цистерн должны соблюдаться правила по технике безопасности (см. с. 231). Зачистка стенок и днища производится при помощи деревян- дых профильных скребков и тряпок. Извлекаемый из цистерны в процессе зачистки жир сливается через нижний сливной кла- пан в приемную коробку. Рис. 26. Паровой змеевик для разогрева жиров в железнодорожных цистернах: J — рама; 2 — лебедка; 3 — цистерна; 4 — сопла-насадки; 5 — труба для подачи горячего жира; 6 — спиральный змеевнк; 7 — труба для конденсата; 8 — гибкий шланг; 9 — сталь- ной трос; 10— труба для откачки расплавленного жира; // — блок; 12 — поворотный кран-укоснна. После зачистки цистерны закрывают плотно нижний сливной клапан и навинчивают на сливной патрубок защитный колпак. Закрывают и закрепляют стопорным болтом верхний люк. После этого разгруженная цистерна готова к отправке па железнодо- рожную станцию. Слив жиров из автоцистерн. Обычно саломас и высокоплав- кие топленые животные жиры за время следования на жиропе- рерабатывающие предприятия не успевают застывать, так как автоцистерны имеют тепловую изоляцию. Жир из цистерн само- теком сливается в приемную коробку. Налив растительных масел в цистерны. Для отгрузки расти- тельных масел используются чистые промытые, сухие специали- зированные железнодорожные цистерны с плотно закрывающи- мися люками. Перед наливом проверяют отсутствие в цистерне остатков ранее перевозившихся грузов и постороннего запаха. Труба или шланг, по которым масло подается в цистерну, долж- ны быть опущены так, чтобы избежать вработки воздуха в мас- ло, что происходит, если оно падает сверху через открытый конец подающей трубы. 59
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕКАЧКА ЖИРОВ Принимать и хранить жиры и масла следует раздельно по видам и по возможности по сортам. Смешивание масла низкой кислотности с маслами, имеющими высокую кислотность, со- провождается увеличением отходов при последующей щелочной рафинации. При длительном хранении пищевых растительных масел во избежание их окисления при контакте с кислородом воздуха рекомендуется создавать в верхней части резервуаров для хра- нения подушку из инертных газов—азота или углекислого газа. В этом случае резервуары во избежание утечки газа долж- ны быть герметичными. На ряде предприятий внедрена система автоматического дистанционного управления всеми операциями по обслуживанию резервуаров для хранения на складе жиров. С центрального пульта контролируется уровень заполнения каждого из резер- вуаров, открываются и закрываются краны для заполнения и от- качки жиров из резервуаров. Резервуары для жиров. Все виды жиров и масел хранят в резервуарах различной вместимости и формы: цилиндрических (вертикальные или горизонтальные) и прямоугольных. Резер- вуары для хранения сырых жиров изготовлены из обычной ста- ли (Ст. 3). Рафинированные жиры предпочтительнее хранить в резервуарах из некорродирующих материалов — кислотостой- кой стали, алюминия или его сплавов и др. Для хранения застывающих жиров резервуары большой ем- кости снабжаются глухими обогревающими паровыми змееви- ками. Небольшие резервуары часто имеют обогревающие рубаш- ки. Наружная поверхность резервуаров с горячими жирами покрыта тепловой изоляцией, что снижает потери тепла, улуч- шает условия труда в цехе и предохраняет обслуживающий персонал от ожогов. В нижней части резервуаров и коробок, ближе к их днищу, устанавливают кран для спуска воды, отделившейся от жира, которую пропускают через жироловушку. Резервуар высотой бо- лее 1,5—2 м снабжен люками, через которые их периодически очищают от скопившегося на дне осадка. Вертикальный дворовый резервуар для хранения масла по- казан на рис. 27. Он состоит из сварного корпуса 7 со слегка наклонным днищем 5, опирающимся на фундамент 3. Крыша 10 бака коническая или сферическая. Резервуар заполняется по трубе 16. Масло откачивается по шарнирной трубе 17, которая поднимается и опускается при помощи переброшенного через блок 13 троса 15 и ручной лебедки 2. Для зачистки резервуара от бакового отстоя служит труба 4, заборный патрубок которой находится в нижней точке конического дна. 60
Резервуар снабжен нижним люком 6, верхними световыми люками 9 и люком для ручного замера 11, на котором устанав- ливается патрубок для воздушного дыхательного клапана 12. В резервуаре установлены дистанционный указатель уровня 14 и термометр. Для отбора проб масла служит пробоотборник. Рис. 27. Вертикальный дворовый резервуар для растительных масел: / — стационарная лестница; 2 — лебедка; 3 — фундамент; 4 — труба для откачки бакового отстоя; 5- днище; 6 — нижний люк; 7 — сварной корпус; 8 — тепловая изоляция; 9 — све- товой люк; 10 — крыша бака; 11 — люк ручного замера; 12— клапан (дыхательный); 13 — блок; 14 — дистанционный указатель уровня; 15 — трос; 16 — подающая труба; П — шарнирная труба. Наружная поверхность резервуара при необходимости покрыва- ется тепловой изоляцией 8. Для обслуживания резервуара уста- навливается стационарная лестница 1. Резервуар для хранения саломаса, устанавливаемый в поме- щении, показан на рис. 28. Он представляет собой вертикальный цилиндрический бак с плоской крышкой 5. Его боковая поверх- ность покрыта тепловой изоляцией 1. Внутри резервуара поме- щен плоский глухой паровой змеевик 2. Люки 3 служат для осмотра и зачистки резервуара. В тех случаях, когда саломас и другие застывающие жиры разогреваются острым паром, остающийся в них конденсат осе- дает на дно резервуаров. Этот конденсат необходимо периоди- чески сливать через жироловушку в очистную систему канали- зации. При более или менее длительном хранении сырых раститель- ных масел в резервуарах происходит процесс их частичного» самоочищения от механических примесей, влаги и части фосфа- тидов. В результате более высокой плотности этих примесей они скапливаются у днища, образуя объемистый осадок. Этот осадок называют баковым отстоем, или фузой. Баковый отстой содержит белковые и смолистые вещества, фосфатиды, воду, органическую и минеральную пыль и др. Его состав ко- 61
.леблется в широких пределах и зависит от вида и сорта масла и длительности пребывания масла в резервуаре. Для извлечения части масла, содержащегося в баковом от- стое, его помещают в опускающейся шарнирной аппарат с мешалкой, подогревают до 60—80° С и обрабатывают поваренной солью. В результате высолки масло всплывает кверху, его откачивают и операцию повторяют. Остаток после обработки солью передают на мылова- ренные заводы, где оставшийся в нем жир используют для варки хозяйст- венного мыла низших сортов. (При длительном накоплении бако- вый отстой в резервуарах разлагается, что приводит к порче жира и значи- тельным неучтенным потерям. Поэто- му зачистку резервуаров необходимо производить не реже 1—2 раз в год. Для зачистки резервуар освобож- дают от остатка масла, осторожно от- качивая его с поверхности осадка при помощи трубы. Для механизированной выгруз- ки фузы из резервуаров можно приме- нить автоцистерну, оборудованную ва- куум-насосом, который создает в ци- стерне разрежение. В этом случае за- борный шланг опускают в резервуар и осевшая фуза засасывается в авто- цистерну. Если осадок представляет собой плотную массу, то для повыше- ния его текучести добавляют в резер- вуар воду. Наличие в резервуаре на- клонного днища и отдельной заборной трубы (см. рис. 27) об- легчает выполнение операции зачистки. После выгрузки осадка стенки и днище резервуара необходимо промыть водой со спе- циальными моющими средствами. Работу по зачистке выполняют двое рабочих. Один из них находится вне резервуара, другой — внутри. Каждую операцию зачистки резервуаров оформляют актом специальной формы. В нем указывается масса выгруженной фузы и содержание в ней жиров, твердых механических примесей и влаги (по данным лаборатории). Насосы. Для перекачки жидких видов сырья и материалов в рафинационных цехах применяются насосы. К основным рабочим характеристикам всех насосов отно- сятся: производительность, напор и расход энергии. Произво- дительность, или подача, насоса — это объемное количество «2 Рис. 28. Резервуар для хра- нения саломаса: / — тепловая изоляция; 2 — па- ровой змеевик; 3 — люки; 4 — цилиндрический корпус; 5—пло- ская крышка.
жидкости, подаваемой насосом за единицу времени (в м3/ч илй л/с). Напор — это давление, создаваемое насосом, от него зави- сит высота, на которую насос может поднять перекачиваемую жидкость. Он выражается в МПа (кгс/см2), а иногда в метрах водяного столба. На величину напора кроме высоты, на которую поднимается жидкость, влияет также ее плотность. Чем выше плотность, тем больший напор должен создавать насос. Центробежный насос по принципу работы (рис. 29, а) осно- ван на том, что жидкость, поступающая в его закрытый корпус 2, захватывается быстро вращающимся рабочим колесом 1,. который придает ей вращательное движение. Жидкость приоб- ретает при этом центробежную силу, отбрасывается к перифе- рии корпуса и далее выталкивается через напорный патрубок 3 в трубопровод. Производительность центробежных насосов и развиваемый ими напор зависят от частоты вращения рабочего колеса. Обыч- но рабочее колесо непосредственно соединяется с валом элект- родвигателя. Центробежные насосы марки К имеют производи- тельность от 11 до 30 м3 в час, создают напор от 0,19 до 0,35 МПа (1,9—3,5 кгс/см2). Частота вращения рабочего колеса 2900 об/мин. Напор, создаваемый одним рабочим колесом центробежного насоса, бывает ограничен, поэтому часто применяют многосту- пенчатые насосы. Такие насосы имеют несколько рабочих колес» при этом перекачиваемая жидкость последовательно проходит через все колеса, благодаря чему развиваемое давление соот- ветственно повышается. На рис. 29, б показан в разрезе трехступенчатый центробеж- ный насос для масла, который может развивать давление до. 0,4 МПа (4 кгс/см2). Корпус насоса собирается из стандартных элементов 4 и 9, соединяющихся с входной 8 и выходной 11' крышками при помощи стяжных болтов 5. Внутри корпуса на горизонтальный вал 1 насажено три рабочих колеса 3. Жир» поступающий через патрубок 7, последовательно прогоняется рабочими колесами через все камеры и выходит из насоса через, патрубок 10. В местах выхода вала из корпуса насоса находятся уплоТнительные крышки 2 с сальниками, предупреждающие утечку жира. Для смазки вала установлены масленки 6. При перекачке жидких материалов, которые необходимо за- щитить от контакта с железом, например, рафинированных жи- ров, устанавливают чаще всего кислотостойкие центробежные Насосы. Для. надежности работы центробежных насосов необходимо, чтобы корпус с рабочим колесом в момент включения был за- полнен перекачиваемой жидкостью, или, как говорят, находился под «заливом». Перед пуском насоса необходимо убе- диться, что насос собран правильно. Включив электродвигатель и установив, что ход насоса нормальный, открывают кран на
Рис. 29. Центробежный насос: а —схема работы: J — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — напорный патрубок; '> — трехстуленчатыв Яасос * рЪзрезе: „ , 1 — горизонтальный вал; 2 — уплотнительные крышки; 3 — рабочие колеса; 4 и 9 — стандартные болты; 6 — масленки; 7 и 10 — патрубки; « — входная крышка; 11 — выходная крышка. элементы; 5 — стяжные
всасывающей и нагнетательной линиях. Необходимо следить за •плотностью сальников, особенно в том случае, если насос обес- печивает большую высоту всасывания илг; нагнетания, а также -при перекачке агрессивных жидкостей — раствора щелочи, ми- неральных кислот и т. п. Подтягивание, а тем более смену сальниковой набивки насосов во избежание несчастных случаев можно производить только после остановки. Ротационный (шестеренный) насос с винтовым зацеплением представляет собой разновидность центробежных насосов. Он состоит (рис. 30) из литого фигур- ного корпуса /, внутри которого вращаются друг другу навстречу две зубчатые шестеренки 2. Зубья шестерни плотно пригнаны один к другому и к корпусу насоса. Жид- кость, поступающая через прием- ный патрубок 3, захватывается вра- щающимися зубчатыми шестерен- ками 2 и выталкивается ими через напорный патрубок 4 в нагнетатель- ный трубопровод. Рис. 30. Шестеренный насос: 1 — фигурный корпус; 2 — зубчатые шестеренки; 3 — приемный патру- бок; 4 — напорный патрубок. Производительность насоса за- висит от частоты вращения рабо- чих колес, количества и ширины зубьев. Шестеренные насосы марки ШФ имеют производительность от 5 до 18 м3/ч, создают напор до 0,36 МПа (3,6 кгс/см2). Частота вращения шестерен 960—1450 об/мин. Недостатком их является значительный шум, создаваемый вращающимися шестернями. Эти насосы применяют для перекачки некоторых видов сырья с повышенной вязкостью и содержащих небольшое количество механических включений, например, соапстоков, фузы и т. п. Поршневой насос — дозатор — применяется в качестве дози- рующей машины для равномерной подачи разных растворов, используемых для обработки жиров, особенно в схемах непре- рывного действия. Принцип работы поршневых насосов не отли- чается от описанного выше принципа работы поршневого ваку- ум-насоса (см. рис. 10). На рис. 31 показана конструкция одного из типов поршневых дозирующих насосов. К корпусу 14 насоса прикреплен цилиндр 7, в котором совершает возвратно-поступательное движение пор- шень 3. Поршень получает движение от электродвигателя 13 через редуктор 12. При движении поршня 3 справа налево в цилиндре 7 обра- зуется разрежение. Благодаря этому шаровой клапан 4 подни- мается в своем гнезде 5 и открывает доступ в цилиндр жидко- •5—865 65
сти, поступающей через патрубок 6. Достигнув крайнего положения, поршень начинает двигаться в обратном направле- нии слева направо. В этот момент жидкость, находящаяся в цилиндре, прижимает к гнезду шаровой клапан 4, закрывая сообщение цилиндра с патрубком 6. Одновременно приподнима- ется в своем гнезде 2 второй шаровой клапан 1, через этот клапан жидкость выталкивается из насоса в трубопровод. Рис. 31. Поршневой насос-дозатор (марки НД): 1— нагнетательный клапан; 2 — гнездо нагнетательного клапана; 3 — поршень; 4 — вса- сывающий клапан; 5 — гнездо всасывающего клапана; 6, 8, 15 н 16 — патрубки; 7— ци- линдр; 9— промывочное кольцо; /0—сальниковое уплотнение; И— стакан; 12 — редук- тор; 13 — электродвигатель; 14 — корпус. Насос имеет сальниковое уплотнение 10 из специальных пластмассовых кислотостойких (фторопластовых) или резиновых колец, которые поджимаются стаканом 11 при помощи болтов. Если насос перекачивает суспензию твердых частиц в жидкости (например, суспензию антраниловой кислоты в масле) или жид- кость содержит вещества, которые могут образовывать твердые 66
кристаллы (например, водный раствор едкой щелочи), то эти твердые вещества, налипая на поршень, могут вызвать износ его или цилиндра. Для предотвращения этого явления насос снабжен промы- вочным кольцом 9. К этому кольцу через верхний патрубок 15 подводится промывочная жидкость, а через патрубок 8 она от- водится из него. Если насос перекачивает масляную суспензию, то в качестве промывной жидкости пропускают небольшое ко- личество циркулирующего масла. Если он подает водный раст- вор, то через него пропускают воду. Промывная жидкость смывает с поверхности поршня приставшие к нему твердые частицы, не давая им царапать рабочие поверхности насоса. Насос делает около 100 ходов в минуту. Он развивает давление до 1 МПа (10 кгс/см2). Производительность насоса-дозатора этого типа зависит от диаметра поршня (чем он больше, тем выше производитель- ность) и от хода поршня. Чем больше ход поршня, тем большее количество жидкости подает насос за один цикл. Диаметр порш- ня подбирают заранее, исходя из требуемой производительности насоса. Ход поршня можно менять при помощи болта с пере- движной гайкой. Трубопроводы. Из цистерн, резервуаров, коробок, а также из одного аппарата в другой все жидкие виды сырья и мате- риалов передаются по плотным трубопроводам. Для передачи нерафинированных жиров и масел, жирсодержащих отходов, растворов щелочи, пара, воды, воздуха применяются обычные стальные трубы (Ст. 3). Для транспортировки дезодорирован- ных жиров используются трубы из нержавеющей стали, алю- миния и его сплавов. Трубопроводы и арматуру на них монтируют так, чтобы они были доступны для обслуживания и ремонта. Трубопроводы для высокоплавких жиров (животных жиров, саломаса, кокосо- вого масла и др.) во избежание застывания их в трубах обору- дуют паровыми рубашками или, в крайнем случае, укладывают рядом с ними обогревающие паровые трубки (труба-спутник), заключая их в общую изоляцию. Каждый раз после перекачки застывающих или очень вязких жиров трубопровод продувают сжатым воздухом или паром. Продувку производят также до начала новой перекачки их. Прекращают продувку только тогда, когда установят, что в тру- бопроводе не осталось и следов застывающих жиров. Новую порцию жидкости можно перекачивать только по свободному трубопроводу, через который легко проходит пар или воздух. Нарушение этого условия может привести к аварийной останов- Йе производства. Трубопроводы для подачи пара и холодных жидкостей, в fCM числе воды с низкой температурой, во избежание потерь тепла и холода покрывают тепловой изоляцией. Изоляция пред- 67
охраняет также от скопления на поверхности холодных труб конденсата, который стекает в помещение и ухудшает его сани-- тарное состояние. Для защиты от коррозии, а также- чтобы легко и быстро отличить один трубопровод от другого, их окрашивают масляной краской в условные цвета. Перекачиваемая жидкость Жиры....................... Щелочь..................... Кислота минеральная . Вода хозяйственная . Пар........................ Конденсат ................. Сжатый воздух . . . . Вакуум .................... Воздушная линия (продувка) Азот, углекислый газ . Цвет Желтый Темно-коричневый. Серый Зеленый Красный. Зеленый с синими поло- сами Голубой Синий с белыми волоса- ми Белый Черный На трубопроводах устанавливается арматура — краны, вен- тили, задвижки, клапаны для регулирования потока жидкости Краны, вентили и задвижки следует открывать медленно. При. быстром открывании и закрывании запорной арматуры в трубо- проводах могут возникнуть гидравлические удары, в результате чего из фланцевых соединений выбиваются прокладки, на тру- бах образуются тцещины, а иногда происходит полный разрыв, трубы. Учет жирового сырья. Рационально организованное произ- водство предусматривает хорошо налаженный учет. С этой це- лью все поступающее сырье принимают, отпускают и учитывают по массе. Прибывающие цистерны с жирами после проверки наличия и исправности пломб взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. Полученную массу сверяют с массой, указанной в сопроводительных документах. В случае отклонений составляют соответствующий акт. Жиры и масла в рафинационный цех отпускают и рафини- рованные жиры из цеха принимают по массе. Учет движения сырья в рафинационном цехе основывается на так называемых заборных картах. Масла и жиры, поступающие в цех со сливной станции, с маслозавода или гидрозавода зано- сятся в заборную карту. В ней отмечают дату и время (номер смены) приемки, вид жира и его массу. Массу принятого жира записывают по данным автоматических или порционных весов,, установленных в цехе. В процессе приемки отбирают пробу, которую направляют в лабораторию для определения качества, принятого сырья, в том числе содержания в нем влаги и меха- нических примесей (весового отстоя). 68
Различные масла содержат непостоянное и неодинаковое количество влаги и механических примесей, поэтому учет дви- жения сырья ведут в двух показателях: масса в натуре и масса за вычетом влаги и механических примесей. По заборным картам учитывают также массу рафинирован- ных жиров, передаваемых из рафинационного цеха на дальней- шую обработку или на склад готовой продукции. Записи в заборных картах следует вести аккуратно и скреп- лять подписью лица, производившего приемку или отпуск жира. По окончании месяца заборные карты передают в бухгалтерию. Министерством пищевой промышленности СССР утвержда- ются предельные нормы естественной убыли растительных масел и жиров при перевозках, хранении и перекачках. Эти нормы пе- риодически пересматривают в соответствии с совершенствовани- ем техники перевозки и хранения жиров. Сырье по этим нормам списывает бухгалтерия предприятия по результатам инвентари- зации. Периодически, но не реже одного раза в год, проверяют остатки сырья на складах и в производстве и соответствие их с числящимися по бухгалтерской документации. В этот момент и списывают убыль в пределах норм. Если, по данным инвента- ризации, потери оказались ниже предельных норм, то списание производится по фактическим потерям. Если же инвентариза- цией установлена недостача жиров на складе выше предельных норм убыли, то администрация предприятия должна тщательно- расследовать причины и принять соответствующие меры. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ ЩЕЛОЧИ И ПОДГОТОВКА ВОДЫ При рафинации жиров для удаления свободных жирных кис- лот применяют растворы едкого натра или углекислого натрия (кальцинированной соды) или их смеси. Приготовление раствора едкой щелочи. Их готовят из едко- го натра (товарное название — каустическая сода). Химиче- ская формула NaOH, молекулярная масса 40,1. Едкий натр характеризуется высокой реакционной способностью и агрессив- ностью. При взаимодействии со свободными жирными кислота- ми образует натриевые соли жирных кислот, называемые мы- лами. Едкий натр также легко омыляет и нейтральный жир, что в процессе рафинации нежелательно. Едкий натр выпускают нескольких марок и сортов в твердом и жидком виде. Твердый продукт — белая непрозрачная масса, содержащая 96—98% NaOH, упакованная в железные барабаны массой до 200 кг. Жидкий едкий натр поступает в железнодо- рожных цистернах в виде концентрированных растворов, содер- жащих 42—43% NaOH. Среди примесей находятся углекислый натрий (2—3%) и поваренная соль (1—2,5%). В едком натре 69
П сорта содержится до 0,2% железа, что нежелательно при рафинации жиров для пищевых целей. Для слива жидкой каустической соды из железнодорожных цистерн применяют схему с вакуум-ресиверами (см. рис. 24,6), соблюдая особые меры предосторожности. Каустическую соду, поступающую в барабанах, растворяют в воде в специально оборудованной коробке. Барабаны перед погружением в воду осторожно обмывают струей горячей воды из шланга, чтобы удалить приставшие к ним механические примеси. Затем спе- циальным ломиком открывают малое дно (крышку) в торце барабана. Чистые вскрытые барабаны специальными клещами- захватами и электротельфером поднимают и перемещают в про- долговатую коробку. Она оборудована наклонной решеткой и расположенным ниже ее дырчатым змеевиком для острого пара. Барабаны укладывают рядами, вплотную друг к другу. Уровень воды в коробке в момент укладки барабанов должен быть ниже решетки не менее чем на 200 мм, чтобы при опускании бараба- нов не образовывались брызги. На загруженные барабаны заливают воду так, чтобы они оказались погруженными в нее. Затем слегка подогревают воду и осторожно перемешивают раствор, пуская острый пар в змее- вик. После растворения каустической соды откачивают получен- ный раствор. Осторожно промывают i орожние барабаны водой из шланга и вынимают их из коробки тем же тельфером с за- хватами. Не разрешается вынимать порожние барабаны до от- качки раствора каустической соды. Раствор каустической соды перекачивают в мерный резерву- ар для хранения и расходования. Растворы едких щелочей хранят в закрытых стальных резервуарах и коробках, исключая их контакт с воздухом. Растворы едких щелочей способны по- глощать углекислоту из воздуха, превращаясь в углекислые со ли, менее активные при рафинации, чем едкие. Едкие щелочи весьма агрессивны. Попадая на кожу, они вызывают сильные ожоги, поэтому все операции необходимо проводить в хлопчатобумажном костюме, резиновых сапогах, перчатках, фартуке и защитных очках. Неукоснительно соблю- дать инструкцию по технике безопасности. На практике часто приходится разбавлять или укреплять растворы щелочей. В этом случае расчет ведут по формулам: К кр Краб в = -к- - -; Краб - ^раб ^нач Л^Р~-----------. ^кр Краб где В—количество воды, которое надо добавить в резервуар для разбавле- ния крепкого раствора щелочи, чтобы получить раствор более слабой концентрации, л;
JI — количество концентрированного раствора щелочи, которое надо до- бавить в резервуар для укрепления слабого раствора щелочи л; Р—начальное количество раствора, которое находится в резервуаре для’ разбавления или укрепления, л; Хкр — концентрация крепкого раствора щелочи, г/л; Крас — концентрация раствора щелочи, которую необходимо получить после разбавления или укрепления, г/л; КПач — начальная концентрация раствора щелочи в резервуаре, г/л. Пример 1. В резервуаре находится 1500 л раствора едкого натра кон- центрацией Ккр — 610,6 г/л. Снизить концентрацию раствора до крепкого раствора щелочи концентрацией Л'кр = 530' г/л составит 610,6— 166,7 В = 1500----'-------— = 3994 л ® 4000 л. 166,7 Пример 2. В резервуаре находится 2000 л раствора едкого иатра концен- трацией Киач = 120 г/л. Укрепить его до концентрации #раб = 180 г/л. Расход крепкого раствора щелочи концентрацией Хкр = 530 г/л составит Л = 2000 180—120 530 — 180 = 343 л. В линиях для щелочной рафинации непрерывного действия раствор щелочи можно готовить автоматически. Умягченная вода или конденсат, применяемые для разбавления щелочи, по- ступают в напорную коробку // (рис. 32), а крепкий раствор щелочи — в коробку 12. Уровни в обеих коробках поддержива- ются постоянными при помощи поплавковых регуляторов 10. Коробка 12 для раствора щелочи находится ниже коробки 11 для воды с учетом более высокой плотности раствора щелочи. Вода и крепкий раствор щелочи, пройдя пневматические клапа- ны 8, встречаются в тройнике 9. Отсюда они засасываются в центробежный насос 7, который перемешивает их и перекачива- ет через патрубок 14 в уравновешивающий аппарат 15 диамет- ром 100 мм и высотой 2 м. Патрубок 14 расположен на половине высоты аппарата 15. Степень открытия клапанов 8 регулируется на центральном Щите 13, который одновременно подает сигнал в уравновеши- вающий аппарат 15 на весьма чувствительный датчик пере- пада давления 6. Если концентрация получаемого раствора Щелочи выше заданной, что сопровождается повышением его плотности, то датчик 6 через вторичный прибор на щите 13 подает сигнал на пневматические клапаны 8, уменьшая подачу крепкой щелочи или увеличивая поступление воды. В уравнове- шивающем аппарате 15 соосно с ним находится тонкая верти- кальная трубка 5, на верхнем конце которой укреплена мембра- на 16. В момент настройки системы внутренняя трубка 5 запол- няется водой. Полученный путем смешения с водой раствор щелочи заданной концентрации омывает трубку 5, поднимается в аппа- 71
рате 15 кверху и полностью заполняет его объем. Затем через дроссельные шайбы одинакового сечения 19 и 4 одновременно снизу и сверху раствор щелочи протекает через патрубок 3 в приемный резервуар 21. Часть поступившего раствора щелочи через щель 18 в мембране 16 заполняет верхнюю часть трубки 5, уравновешивая давление. К нижней и верхней части мембра- ны прикреплены диски 17. Рис. 32. Схема автоматического приготовления раствора едкой щелочи: 1 — воздухоотделительная труба; 2 — насос; 3 и 14 — патрубки; 4 и 19 — дроссельные шайбы; 5 — трубка; 6—датчик перепада давления; 7 — центробежный насос; 8— пнев- матические клапаны; 9 — тройник; 10 — поплавковые регуляторы уровня; // — коробка для воды; 12— коробка для раствора щелочи; 13— центральный щит; /5 — уравновеши- вающий аппарат; 16 — мембрана;; 17 — диски, прикрепленные к мембране; 18 — пере- ливная щель; 20 — пневматический клапан; 21 — приемный резервуар. Датчик перепада давлений 6 соединен с одной стороны с внутренней полостью аппарата 15, а с другой стороны с трубкой 5. При этом давление столба жидкости в трубке 5 и раствора щелочи в аппарате 15 позволяет через приборы на щите 13 по- дать сигнал на автоматически действующие пневматические кла- паны 8. Благодаря этому концентрация раствора щелочи, по- ступающего в приемный резервуар 21, точно соответствует за- данной. Уровень раствора щелочи в резервуаре 21 регулируется пневматическим клапаном 20. Насос 2 откачивает приготовлен- ный раствор щелочи на участок щелочной рафинации. Излишек раствора возвращается в резервуар 21 через воздухоотделитель- ную трубу 1. Приготовление раствора кальцинированной соды. Его гото- вят из углекислого натрия, углекислой соды (товарное название — кальцинированная сода). Химическая формула Иа2СОз, молекулярная масса 106. Выпускают его в виде белого, мелкокристаллического порошка, который легко поглощает вла- 72
гу из воздуха и при этом комкуется. Углекислый натрий следует хранить в сухом, проветриваемом помещении. При обработке жира одна молекула углекислого натрия свя- зывает две молекулы жирных кислот с образованием натриево- го мыла. С нейтральными жирами углекислый натрий не реаги- рует. Товарную кальцинированную соду выпускают нескольких марок и сортов, содержащих 99—91% углекислого натрия. В качестве примесей в ней содержатся различные соли калия, а также сернокислый натрий. Поступает она на заводы чаще всего в бумажных многослойных мешках. По мере надобности ее ра- створяют в воде, приготавливая растворы нужной концентрации. Растворение ведут в стальных коробках при легком нагревании и перемешивании острым паром. Мешки с содой во избежание попадания пыли в помещение вскрывают над бункером, снаб- женным вытяжной трубой. Для механизации транспортно-складских операций с кальци- нированной содой в последние годы ее поставляют в мягких прорезиненных контейнерах вместимостью 1,5—2 т, которые подвозятся электрокарами и разгружаются пневматически. Подготовка воды. Чистая вода — жидкость без цвета, вкуса и запаха. Вода—активное вещество; в ней хорошо растворя- ются соли, щелочи, кислоты, спирты и многие другие соедине- ния. Важным технологическим показателем воды является ее жесткость, которая зависит от количества растворенных в ней солей кальция и магния. Жесткость воды измеряется в миллиграмм-эквивалентах на 1 л (мг-экв/л) или в условных единицах — немецких градусах. В 1 л воды жесткостью 1 мг-экв (что соответствует 2,8° Нем) содержится 20,04 мг кальция (Са) или 12,16 мг магния (Mg) в виде их солей. Вода жесткостью менее 4 мг-экв/л условно счи- тается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/л—средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/л •— жесткой и выше 12 мг-экв/л — очень жесткой. Дождевая и снеговая, а также дистиллированная вода (конден- сат) не содержат солей жесткости и относятся к очень мягкой воде. Жесткость воды в различных районах колеблется в широ- ких пределах и зависит от источников водоснабжения. Соли кальция и магния, содержащиеся в жесткой воде, с Жирными кислотами могут образовывать мыла, которые трудно Удаляются из масла и сообщают ему неприятный мыльный при- вкус. Кроме того, из-за своей липкости эти соли оседают на греющих поверхностях аппаратуры, например, на стенках дезо- дораторов, что ухудшает условия их работы и затрудняет очи- стку. Если все соли кальция и магния, содержащиеся в 1 м’ воды Жесткостью 4 мг-экв (11,2° Нем) прореагируют с жирными кис- лотами масла, то образуется более 3 кг липких кальциевых 73
и магниевых мыл, которые значительно ухудшают качество рафинированного продукта. Для предупреждения этого при ра- финации жиров необходимо применять мягкую воду, лучше всего конденсат или умягченную. Умягченную воду получают при спе- циальной химической обработке, в результате которой из нее удаляется большая часть солей жесткости КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие методы применяются для слива жиров из железнодорожных цис- терн? 2. Какими способами разогревают застывающий жир на заводах? 3. Какие типы резервуаров используются для приемки и хранения различ- ных видов жиров и масел? 4. Какими насосами перекачивают жиры и масла, принцип их работы? 5. Какую арматуру устанавливают на трубопроводах? 6. Какие методы учета жирового сырья применяют на складах и в цехах рафинации жнров? 7. Как готовят растворы едкой щелочи? 8. Что такое жесткость воды? Почему при рафинации жиров не следует применять жесткую воду? Глава 4. ГИДРАТАЦИЯ ФОСФАТИДОВ И ВЫВЕДЕНИЕ ВОСКООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ ГИДРАТАЦИЯ ФОСФАТИДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ГИДРАТАЦИИ ФОСФАТИДОВ Гидратацией в технике рафинации жиров называется процесс обработки растительных масел водой, в результате ко- торой находящиеся в них фосфатиды, присоединяя воду, теряют растворимость и выделяются в виде объемистого осадка. Содер- жание фосфатидов в маслах колеблется в широком интервале (в подсолнечном масле 0,5—1,4% фосфатидов, в хлопковом мас- ле от 0,3 до 2,8%, в соевом до 4,5%). Оно зависит от вида масла и метода его получения. По своему строению фосфатиды близки к жирам. В отличие от жиров с глицерином связаны только 2 молекулы жирных кислот, а место третьей кислоты занято сложным радикалом, в составе которого присутствуют фосфор и азот. Фосфатиды легко взаимодействуют с другими веществами, присутствующими в масличном семени и в масле, в том числе с углеводами (сахарами), госсиполом и др., образуя темноокра- шенные соединения. Чистые фосфатиды менее устойчивы, чем жиры, они разлагаются при температуре около 150° С и при этом сильно темнеют. Фосфатиды обладают кислой реакцией. Их кислотное число колеблется в зависимости от вида масла 74
от 20 до 100. Кислотное число фосфатидов подсолнечного масла составляет 25—30. Это значит, что при содержании в подсол- нечном масле 1 % фосфатидов его кислотное число повышается на 0,25—0,3 мг КОН. Для иллюстрации взаимодействия воды с фосфатидами при- водится схема гидратации — одного из наиболее распространен- ных в растительных маслах фосфатида — лецитина, который, присоединяя воду, набухает и теряет способность растворяться в масле: О О II II CH2OCR1 CHjOCR! О О II • II CH OCRs + Н2О CHOCR2 -о— СН2ОР=О I OCH2CH2N(CH3)3 Фосфатид лецитин в растворимой форме —он СН2ОР=О icHoCH3N(CH3Js J он Фосфатид лецитин в нерастворимой форме Приведенная схема дает общее представление о механизме осаждения фосфатидов из масла в результате гидратации. В дей- ствительности этот процесс сложнее и сопровождается многими дополнительными явлениями, которые относятся к области кол- лоидной химии. Из схемы взаимодействия лецитина с водой видно, что на 1 молекулу фосфатидов требуется только 1 молекула воды или немногим более 2% от их массы. Между тем практически для процесса гидратации необходимо вводить воду в количестве от 0,3 до 1,5% от массы масла, или в десятки раз больше теоре- тически потребного. Оптимальное количество воды, вводимой в масло для гидратации фосфатидов, имеет важное значение. При недостатке воды фосфатиды осаждаются не полностью. Из- быток воды сверх оптимального приводит к дроблению образо- вавшихся хлопьев фосфатидов, что затрудняет последующее от- деление их от масла. В заводской практике рекомендуется опре- делять оптимальные условия гидратации (в том числе количество потребной воды) на основе проводимой в цеховой или заводской лаборатории опытной гидратации образца масла, отобранного из данной партии. Не все содержащиеся в масле фосфатиды реагируют с водой и осаждаются из него. Некоторые разновидности фосфатидов с водой не реагируют и после гидратации остаются в масле. 75
Такие фосфатиды принято называть негидратирующими- ся. Для удаления их из масла требуются более сильные реак- тивы, например, фосфорная кислота. При обработке масла фос- форной кислотой фосфатиды разрушаются и не могут быть использованы в дальнейшем. Разрушение фосфатидов в этом случае позволяет удалить их из масла для того, чтобы они не мешали проведению последующих технологических операций, например, щелочной рафинации и гидрогенизации. Ввиду этого обработка масла фосфорной кислотой для разрушения негидра- тирующих фосфатидов совмещается в едином технологическом потоке с щелочной рафинацией, являясь ее предварительным этапом. Фосфатиды относятся к соединениям, обладающим поверхно- стной активностью, поэтому при осаждении из масла они обра- зуют парные слои молекул. В состав таких пар кроме фосфати- дов входят и молекулы собственно масел. В осадке, получаю- щемся при гидратации, должно находиться в среднем до 70% -фосфатидов и примерно 30% масла. Практически с учетом меха- нически увлекаемого масла в осадок переходит в среднем по 50% фосфатидов и масла. Гидратация, сопровождающаяся осаждением фосфатидов, часто происходит самопроизвольно при хранении сырых масел в негерметических резервуарах. Необходимую для реакции влагу масло поглощает из воздуха. В результате фосфатиды выпадают в осадок, масло становится мутным, товарный вид его ухудша- ется. Кроме того, теряются фосфатиды. ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРАТАЦИИ ФОСФАТИДОВ При гидратации сырое масло и умягченную воду смешивают между собой. После некоторой выдержки (для формирования хлопьев осаждающихся фосфатидов) они разделяются на гид- ратированное масло и осадок. Если масло после гидратации подвергается щелочной рафинации, то его направляют на сле- дующий участок без дополнительной обработки. Товарное гидра- тированное масло после отделения фосфатидов высушивают. Отделившийся фосфатидный осадок, используемый для пищевых целей, сушат под вакуумом и фасуют в тару. Он носит товарное название фосфатидный концентрат. В настоящее время известно много технологических схем и методов гидратации масла, отличающихся между собой прове- дением процесса в аппаратуре периодического или непрерывно- го действия, с добавлением в масло чистой (дистиллированной или умягченной) воды или слабых водных растворов некоторых солей или кислот, или других химических веществ. Ниже приводятся описания схем, оборудования и режимов гидратации масла, наиболее часто применяемых на предприя- тиях. 76
Гидратация фосфатидов в аппаратуре непрерывного действия. Аппаратурно-технологическая схема. Аппаратурно-технрлоги- ческая схема гидратации светлых масел в непрерывном потоке приведена на рис. 33. Масло после первичной очистки на масло- заводе проходит через автоматические весы 15 и поступает в промежуточный резервуар 14. Показания весов в начале и в конце технологического процесса являются исходными для со- ставления продуктового баланса. Промежуточный резервуар обеспечивает непрерывность производственного процесса. Из ре- зервуара 14 масло, пройдя контрольные фильтры 13, центробеж- ным насосом 12 под давлением 0,2—0,25 МПа (2—2,5 кгс/см2) подается через трубчатый теплообменник 11 в струйный смеси- тель 20. Контрольные фильтры 13 устанавливают в начале технологи- ческого потока, чтобы задержать механические примеси, остав- шиеся в сыром масле. На линии обычно ставят 2 фильтра. Когда один из них включен в работу, второй находится в перезарядке. Количество поступающего масла регулируется по расходомеру 16. Одновременно с гидратируемым маслом в смеситель посту- пает из сборника 18 рассчитанное количество дистиллированной воды — конденсата. Конденсат может подаваться из общезавод- ского резервуара или готовиться непосредственно на участке гидратации. Для получения конденсата водяной пар, поступающий из котельной, направляется в межтрубное пространство холодиль- ника 19, через который одновременно пропускают холодную во- ду. Образующийся конденсат стекает в сборник 18. Отсюда кон- денсат через бачок-стабилизатор напора 17 и расходомер 16а по- ступает в струйный смеситель 20. Здесь масло с конденсатом интенсивно смешивается, в результате чего наступает гидрата- ция фосфатидов. Смесь передается в реактор-экспозитор 21, в котором завершается формирование хлопьев осаждающихся фосфатидов. Масло от выпавшего осадка отделяют двумя путя- ми: в тарельчатых отстойниках непрерывного действия 10 или в центробежных сепараторах (или центрифугах) 22. В обоих случаях отделение происходит непрерывно и достаточно полно. Фосфатидный осадок из отстойника или из сепаратора само- теком переходит в приемник с мешалкой 9, из которого перека- чивается насосом 8 на дальнейшую обработку. Масло из отстойника или сепаратора стекает в промежуточ- ный резервуар 7. Последующее движение масла зависит от пу- тей его использования. Если оно подлежит нейтрализации для Удаления свободных жирных кислот, то его передают на участок Щелочной рафинации. Масло, отгружаемое с завода как товар- ное гидратированное, сушат. Для этого насосом 6 его через на- греватель 5 передают в вакуум-сушильный аппарат 23.
Пар Рис. 33. Аппаратурно-технологическая схема гидратации фосфатидов в непрерывном потоке: / и 15 — автоматические весы; 2 — сборный резервуар; 3, 4, б, 8, 12— насосы; 5 — нагреватель; 7 и 14 — промежуточные резервуары; 9— приемник с мешалкой; 10— тарельчатый отстойник; // — трубчатый теплообменник; 13 — контрольные фильтры; 16 и 16а — ротаметры; П — бачок-стабилизатор напора; 18 — сборник для конденсата; 19 и 24 — трубчатые холодильники; — струйный смеси- тель: 21 — реактор-экспозитор; 22 — сепаратор; 23 — вакуум-сушильный аппарат.
В нагревателе температура масла с помощью глухого пара по- вышается до 90°С. .Масло сушат под разрежением и без доступа воздуха, поэтому сушка заканчивается достаточно быстро и мас- ло не окисляется. Высушенное масло непрерывно откачивается центробежным насосом 4, пропускается через трубчатый холодильник 24 и ав- томатические весы 1 в сборный резервуар для готового гидрати- рованного масла 2. Отсюда оно откачивается насосом 3 в склад- ские баки или в железнодорожные цистерны. Схема предусматривает возможность возврата части масла на повторную обработку через промежуточный резервуар. Основное оборудование. Для гидратации фосфатидов приме- няют следующее оборудование. Струйный смеситель—это компактный аппарат, предназна- ченный для интенсивного смешивания масла с водой. Он состоит (рис. 34) из корпуса 10 с двумя патрубками. Через патрубок 8 под давлением 0,2—0,25 МПа (2—2,5 кгс/см2) поступает масло, нагретое до температуры 45—70° С. Через патрубок 9 в смеси- тель засасывается вода такой же температуры. Рис. 34. Струйный смеситель: / — маховичок; 2 —резиновая мембрана; 3 —игольчатый золотник; 4 — ниппель; 5— ко- нический диффузор; в — перфорированная труба; 7 —сопло; 8 я 9 —патрубки; 10 — кор- пус; 11 — мембранный вентиль. При входе в смеситель масло попадает в коническое сопло 7. В суженной части этого сопла скорость масла увеличивается, вследствие чего здесь создается разрежение. В результате раз- режения в смеситель засасывается вода, которая поступает через мембранный вентиль 11. Поток воды регулируется высотой про- света между ниппелем 4 и игольчатым золотником 3. Подъем и опускание золотника производится маховичком 1 через рези- новую мембрану 2. Мембрана защищает вентиль от подсоса 79
воздуха в систему, что очень важно для сохранения качества- продукции. Смесь масла с водой из сопла 7 переходит в конический диф- фузор 5, в котором они хорошо смешиваются между собой. Пе- ред выходом из струйного смесителя смесь масла и воды про- давливается через мелкие отверстия перфорированной трубы 6. При этом капельки масла дробятся, увеличивается поверхность контакта масла с водой и благодаря это- Рис. 35. Реактор-экспо- знтор для гидратирова- ния фосфатидов: 1, 5 н 7 ~ патрубки; 2 — ава- рийный патрубок; 3 —лопа- стная мешалка; 4— кониче- ское дно; 6 — корпус; 8 — крышка; 9 — редуктор; 10 — электродвигатель. му ускоряется реакция гидратации фос- фатидов. Экспозитор предназначен для вы- держки реакционной смеси масла с во- дой, поступающей из струйного смесите- ля, для укрупнения образовавшихся при гидратации хлопьев фосфатидов. Он представляет собой вертикальный ци- линдрический корпус 6 (рис. 35) с кониче- ским дном 4 и плоской крышкой 8. Ап- парат снабжен вертикальной лопастной мешалкой 3 с частотой вращения 12— 14 об/мин. Мешалка приводится в движе- ние от индивидуального электродвигате- ля 10 через редуктор 9. Смесь масла с конденсатом поступает в экспозитор через патрубок 7 и запол- няет аппарат. После выдержки в течение- 30—40 мин смесь отводится из него че- рез патрубок 5. Иногда для повышения пищевых достоинств масло выдерживают в экспозиторе под слоем инертного газа (углекислого таза или азота), который подается через патрубок 1 и создает в верхней части аппарата защитную газо- вую подушку. Подушка инертного газа предохраняет горячие масло и фосфа- тиды от контакта с воздухом, кислород. которого может вызвать окислительные процессы, является аварийным для переполняющего аппарат нежелательные Патрубок 2 отвода масла, в случае непо- для отделения ладок в работе. Отстойник непрерывного действия служит от масла выделившегося в процессе гидратации фосфатидного осадка. Отстойник (рис. 36, а) — вертикальный цилиндрический стальной аппарат 8 с коническим приваренным днищем 4 и ко- нической крышкой 12, прикрепляемой к корпусу болтами на фланцах 9. Внутри корпуса размещен пакет из 12 разделитель-
ных конических камер 1, каждая из которых работает само- стоятельно и параллельно с другими. Общая поверхность всех, разделяющих камер в типовом аппарате 63 м2. Внутри аппарата камеры устанавливаются на опоре 2. Рис. 36. Отстойник непрерывного действия: а — отстойник в разрезе: 1 — конические камеры; 2 — опора; 3 — люк; 4 — днище; 5 — отводящий патрубок; 6 — патрубок* для продувки; 7 —пробные краники; 8 — цилин- дрический корпус; 9— фланцы; 10— коллектор; 11 — питающий патрубок; 12 — коническая крыш- ка. б — схема работы камер отстойника: 1— центральная труба; 2— кольцевые отверстия}. 3 — сборные окна; 4— наклонные тарелки; 5-* верхние тарелки. Смесь масла со сформировавшимся в экспозиторе хлопьевид- ным осадком фосфатидов поступает в аппарат через патрубок. Ии заполняет его доверху. Гидратированное масло, освобож- денное от осадка, отводится из камер через коллектор 10 в-. сборный трубопровод. Осадок фосфатидов, скапливающийся в коническом днище, отводится непрерывно через патрубок 5. Про- дувка аппарата паром производится через патрубок 6. Для от- бора проб осадка на разных уровнях в дне отстойника установ- лены пробные краники 7. Люк 3 служит для периодического*, осмотра внутренней конической части аппарата. Схема работы камер отстойника показана на рис. 36, б. Мас- ло с фосфатидами поступает через центральную кольцевую тру- бу 1, вытекает через просверленные в ней круглые отверстия 2 и попадает на наклонные тарелки 4, поверхность которых для Уменьшения трения отполирована. Масло непрерывно движется. по наклонной поверхности тарелок. Благодаря тому, что плот- ность фосфатидного осадка больше плотности масла, осадок. 6—865 81.
оказывается внизу движущегося слоя, а масло поднимается кверху. Масло, освободившееся от осадка фосфатидов, немного не доходя до края нижних тарелок, под давлением непрерывно поступающих новых порций, огибает верхние тарелки 5 и дви- жется в обратном направлении к центру аппарата. Дойдя до окон 3, оно переходит в сборный коллектор, который выводит гидратированное масло из отстойника. Осадок фосфатидов, про- должая двигаться вдоль нижней тарелки, доходит до ее края, сползает вниз и попадает в коническое дно отстойника. Такая конструкция аппарата обеспечивает его высокую про- изводительность. При диаметре 2,4 м и высоте около 8 м его производительность 3—3,1 т масла в 1 ч. Отстойники такого типа широко применяют в масло-жировой промышленности, ко- гда требуется отделить от масла выпадающий осадок, в том числе в процессе щелочной рафинации для отделения соапстока. Сепаратор отделяет масло от гидратационного осадка. По своему действию сепараторы превосходят отстойники. Они ос- тавляют в осадке меньше масла, а главное в фосфатидный оса- док переходит меньшее количество белковых веществ, которые снижают качество и стойкость фосфатидного концентрата. По- этому при выработке пищевых фосфатидов следует отдать пред- почтение сепараторам. Сепараторы широко применяют в схемах непрерывной рафинации жиров, в том числе для отделения фос- фатидов, соапстока, промывной воды и т. д. Схема работы разделяющего барабана сепаратора показана на рис. 37. Масло с находящимися в нем хлопьями фосфатидов, соапстока или воды поступает по центральной трубе 1 в чашу вращающегося барабана 5, внутренняя полость которой разде- лена коническими тарелками 3 на ряд камер. Под влиянием цент- робежной силы, образующейся во вращающемся барабане, бо- лее тяжелые частицы (фосфатидов, соапстока или воды) отбра- сываются к его периферии, образуя слой 4, который по мере накопления поднимается кверху и непрерывно выходит из сепа- ратора через канал 6. Масло, как более легкая фракция, под давлением вновь поступающего продукта продвигается ближе к осевой части сепаратора и покидает его через свой канат 2. На рис. 38 показан в разрезе один из сепараторов, приме- няемый в линиях для непрерывной рафинации жиров, который работает под давлением. Он состоит из литой чугунной станины 10, устанавливаемой на амортизационной прокладке и прикреп- ляемой к полу при помощи болтов. Нижняя часть станины имеет картер 8, в котором помещен винтовой редуктор, пере- дающий вращение вертикальному валу 7 от фланцевого электро- двигателя 9. На вал надевается рабочий барабан 5, который имеет чашу 12. Внутри чаши на тарелкодержатель 3 в опреде- ленном порядке укладывается пакет из НО—120 разделяющих тарелок. Верхняя тарелка 15 имеет особый фасон и называется 82
разделительной. После укладки тарелок барабан закрывается крышкой 14, которая стягивается с чашей нарезным кольцом, (гайкой) 13. Собранный рабочий барабан закрывается защит- ным кожухом 4, который притягивается к станине накидными, фасонными болтами 6. Рис. 37. Схема работы разделяющего барабана сепаратора: 1 — центральная труба; 2 — канал для выхода масла; 3 — конические тарелки; 4 — слой- осадка; 5 — вращающийся барабан; 6 — отводящий канал для осадка. Смесь масла с находящимися в нем взвешенными веществами поступает под давлением в сепаратор через патрубок 1. Затем смесь проходит внутрь рабочего барабана, огибает тарелкодер- жатель 3 и устремляется в узкие щели-камеры, образующиеся между тарелками. Разделяясь под действием центробежной си- лы, легкая фракция масла движется ближе к оси барабана, и выходит из сепаратора через патрубок 18. Осадок, собираясь на внутренней стенке чаши 12, движется по другую сторону разде- лительной тарелки 15 и выходит из сепаратора через свой па- трубок 16. Для подачи воды в барабан сепаратора имеются специальные патрубки 2. Производительность сепаратора и давление, которое в нем создается, регулируются при помощи вентиля 17. Давление- Контролируется манометром 19, а производительность — рота- метром, который устанавливается на выходном патрубке (на 6* 83;
рисунке не показан). Сепаратор имеет тормозное устройство для снижения частоты вращения и стопорный болт 11 для фиксации положения барабана. Масла Рис. 38. Разделяющий сепаратор: 1, 16, 18 — патрубки; 2 —патрубок для подвода воды; 3 — тарелкодержатель; 4 — защит- ный кожух; 5 — рабочий барабан; 6—фасонные болты; 7 — вертикальный вал; 8—кар- тер; 9 — электродвигатель; /0 —станина; // — стопорный болт; /2—чаша; /3 —стяжное кольцо (гайка); Й —крышка; 15 — верхняя разделительная тарелка; /7 — регулировоч- ный вентиль; 19 — манометр. Сборка барабана имеет очень важное значение для нормаль- ной работы сепаратора и для обеспечения безопасных условий его эксплуатации. Она производится по особой инструкции, вы- вешиваемой у рабочего места.
Перед включением сепаратора в работу все его части, а так- же входной и выходной патрубки должны быть тщательно очи- щены от налипшего осадка. Для очистки запрещено пользоваться металлическим инструментом, который может вызвать повреж- дение поверхности деталей. После сборки сепаратора проверяют надежность крепления крышки барабана и плотность соединения подводящих и отво- дящих трубопроводов. Игольчатый вентиль 17, регулирующий давление в сепараторе, открывают полностью. Затем устанавли- вают наличие масла в картере 8. Уровень его должен быть не- сколько выше середины масломерного стекла. Включают элект- родвигатель 9 и проверяют на холостом ходу вращение ротора сепаратора, подавая в него по жировой линии горячую воду для прогрева барабана и смачивания уплотнительных узлов. Убедившись в отсутствии вибрации и постороннего шума, а также в плотности коммуникаций, переводят постепенно сепара- тор на рабочий режим. В этот момент ротор сепаратора должен иметь частоту вращения 5600—6000 об/мин (показания счетчика 1400—1500 об/мин). При переводе сепаратора на рабочий режим прекращают подачу горячей воды и включают подачу жира. Когда в смотровом стекле выходного патрубка появится сепа- рируемый жир, регулируют давление, которое должно быть в барабане сепаратора, прикрывая игольчатый вентиль. На сепараторах, в которых отделяется соапсток, при пере- ходе на рабочий режим приоткрывают вентиль на линии горя- чей воды, подавая ее в количестве, предусмотренном инструк- цией, с целью снижения вязкости выходящего осадка. Для ох- лаждения узла выпуска жира из сепаратора через верхний патрубок 2 пускают холодную воду. Для хорошей работы сепаратора важное значение имеет установление оптимального противодавления, при котором он работает. Оно регулируется вентилем 17, установленным на вы- ходном патрубке для осадка, и контролируется манометром 19. Для обычных условий работы достаточно противодавление 0,2—0,25 МПа (2—2,5 кгс/см2). Снижение давления сопровожда- ется увеличением остатка в масле фосфатидов и влаги, но в то же время уменьшается переход масла в гидратационный осадок. Наоборот, повышение давления в сепараторе вызывает некото- рое увеличение перехода масла в фосфатидный осадок и одно- временно уменьшается в готовом масле остаток фосфатидов и влаги. Вакуум-сушильный аппарат применяют для сушки жиров. Вода, находящаяся в жире, испаряется при данной температуре тем интенсивнее, чем меньше остаточное давление в аппарате и чем больше поверхность испарения. С этой целью современ- ные сушильные аппараты для жиров, как правило, устроены для работы под разрежением. Кроме того, они снабжены приспособ- лением, с помощью которого поступающий на сушку жир раз- 85
Рис. 39. Вакуум-сушильный аппарат интен- сивного действия: а — аппарат в разрезе: / — верхняя царга; 2—смотровой фонарь; 3 — фланцы; 4 — переточные воронки; 5 — контактные тарелки; 6— нижняя царга; 7 — фланец; в, 9, 16 и 19 — патрубки; 10 — опара; 11 — обогревающий змеевик; 12 — мерное стекло; 13 — поплавковый регулятор уровня; 14 — сетчатая перегородка; /5— подающая труба; /7 —форсунки; 18—каплеот- бойник; б— регулятор уровня жира: / — кулачковый механизм: 2 — подвижной шток; 9 — золотник; 4 — патрубок; 5 — рычажок; 6 — по- плавок. 86 бивается на мелкие кап- ли с большой поверхно- стью испарения. Вакуум - сушильный аппарат интенсивного действия для сушки жи- ров в капельном состоя- нии, широко применяе- мый в рафинационных цехах, показан на рис. 39. Аппарат (рис. 39, а) состоит из вертикального, стального цилиндрическо- го корпуса со сферически- ми днищем и крышкой. Он собирается из двух царг: верхней 1 и ниж- ней 6, соединяющихся ме- жду собой фланцами 3 на болтах. Верхняя царга имеет патрубок 16, через который пропущены 3 распылительные форсун- ки 17. Жир, подаваемый в аппарат по трубе 15, поступает в форсунки и выходит из них через обращенные вверх щели, образуя очень мелкие капли. Благодаря боль- шой поверхности, образу- емой каплями, облегча- ется и ускоряется испаре- ние влаги, находящейся в жире, так что сушка за- канчивается в течение не- скольких секунд. Над форсунками по- мещен каплеотбойник 13, который представляет со- бой два ряда металличе- ских уголков, уложенных на ребро. Его назначе- ние — задерживать ка- пельки жира, которые может увлечь за собой поднимающийся кверху лоток испаряющейся во-
ды. Образующийся пар отводится через патрубок 19, располо- женный в верхней части аппарата. Для наблюдения за работой аппарата служат смотровые фонари 2, подсвечиваемые элект- рическими лампами. В нижней части аппарата расположено мерное стекло 12. Высушенные капли жира падают на 2 выпуклые контактные тарелки 5, на поверхности которых дополнительно подсушива- ются. Затем через переточные воронки 4 и сетчатую перегородку 14 жир переливается в нижнюю царгу аппарата, где накапли- вается. Готовый жир непрерывно откачивается из аппарата через патрубок 9, в котором помещен паровой змеевик 11. Нагревание через змеевик предупреждает застывание высокоплавких жиров, проходящих через аппарат. Производительность насоса, откачивающего высушенный жир из аппарата, несколько больше производительности вакуум- сушильного аппарата. Поэтому часть откачиваемого жира воз- вращается в аппарат на циркуляцию через патрубок 8, что обес- печивает постоянный уровень высушиваемого жира в аппарате. Он поддерживается при помощи поплавкого регулятора 13, ко- торый закрепляется на фланце 7. Аппарат монтируется на полу при помощи опоры 10. Внеш- няя поверхность аппарата для уменьшения тепловых потерь покрывается тепловой изоляцией. Регулятор уровня жира (рис. 39, б) для поддержания посто- янного уровня жира расположен в нижней части вакуум-су- шильного аппарата. Если уровень жира поднимается выше заданного, то попла- вок 6, всплывая, тянет за собой рычажок 5. Этот рычажок при помощи кулачкового механизма 1 нажимает на подвижной шток 2. Шток соединен с золотником 3, который перекрывает вход- ное отверстие, уменьшая поступление жира Из насоса через патрубок 4. Когда уровень жира понижается до нормального, поплавок 6 опускается, рычажок 5, действуя в обратном направ- лении, поднимает золотник 3 и поступление жира в аппарат увеличивается. Режим гидратации. При включении в работу линии гидрата- ции (см. рис. 33) пускают насос для подачи сырого масла в резервуар 14, а также подают пар и воду в трубчатый холо- дильник 19, для накопления конденсата. Затем включают в ра- боту насос 12, подающий масло в струйный смеситель, и откры- вают вентиль, через который в него поступает конденсат. Уста- навливают по расходомерам 16 и 16 а при помощи игольчатого вентиля правильное соотношение между количеством подавае- мого масла и поступающего конденсата. В теплообменнике И регулируют температуру масла, пуская в него, в зависимости от необходимости греющий пар или холодную воду. Температуру масла в нагревателе поддерживают на таком уровне, чтобы при входе в экспозитор оиа равнялась при рафи- 87
нации подсолнечного масла 45—50° С, соевого масла—65—70° С. После того, как в экспозиторе 21 образуются крупные хлопья отделяющихся фосфатидов, что происходит примерно через 30— 40 мин по включении его в работу, открывают кран на линии,, отводящей масло с фосфатидами в отстойник непрерывного дей- ствия 10 или в сепаратор 22. Отстойник заполняется маслом в течение 3—4 ч. Первые мутные порции масла возвращают в процесс через резервуар 14. После появления осветленного мас- ла в смотровом фонаре сборного коллектора его направляют в приемный резервуар 7. Оседающий в коническом дне отстойника 10 фосфатидный осадок выводят непрерывно или спускают периодически. В по- следнем случае несколько снижается содержание масла в осадке за счет его уплотнения. После того как линия выведена на установленный техноло- гической инструкцией режим, аппаратчик должен следить по. показаниям приборов за соблюдением всех параметров — коли- чества поступающего масла и воды, температуры и давления в аппарате и периодически визуально проверять качество полу- чающегося масла и фосфатидного осадка. При отделении фосфатидов на сепараторах режим несколько меняется. Сначала включают сепаратор на холостом ходу, и, убедившись, что он работает нормально, без вибрации и посто- роннего шума, пускают в сепаратор горячую воду для прогрева барабана и создания в нем гидравлического затвора. Затем от- ключают воду и пускают в сепаратор из экспозитора масло для отделении выделившихся фосфатидов. Масло на выходе из сепа- ратора не должно содержать хлопьев фосфатидов, а после труб- чатого охладителя должно быть прозрачным. Первые мутные порции масла возвращают в процесс, а осветленное масло на- правляют в сборный резервуар 7. При нормальной работе сепаратора считается, что в фосфа- тидном осадке должно содержаться примерно 50% собственно фосфатидов и 50% масла (считая на безводный продукт). Остановку линии гидратации проводят в следующей после- довательности. Выключают греющий пар или холодную воду на линии, подающей в теплообменник И, а также пар и воду в холодильник 19. Останавливают насос, подающий сырое масло в систему, и закрывают вентиль, по которому поступает конден- сат в струйный смеситель. Постепенно спускают из экспозитора в отстойник или в раз- деляющий сепаратор находящееся в нем масло; перед останов- кой сепаратора пускают в него горячую воду. Включение в работу вакуум-сушильного аппарата проводят в следующей последовательности: открывают задвижку на ли- нии, соединяющей аппарат с вакуумной системой. Если вакуум создается при помощи пароэжекторного вакуум-насоса, то пуск его в работу осуществляется по режиму, который описан выше. 88
Когда в вакуум-сушильном аппарате остаточное давление по вакуумметру не превышает 4 кПа (30 мм рт. ст.), включают насос для подачи масла в аппарат и пар для его подогрева в нагревателе. Температура масла, поступающего в аппарат, 80—90° С, давление перед форсунками около 0,3 МПа (3 кгс/см2). Начальная влажность масла 0,2—0,25%, конеч- ная— 0,05%. При этих показателях производительность аппара- та до 8 т масла в час. Первые порции масла до установления режима сушки воз- вращают в начало процесса. После накопления некоторого количества высушенного масла в нижней части вакуум-сушиль- ного аппарата включают насос, который откачивает готовое мас- ло через трубчатый холодильник и весы в сборный резервуар. Температуру масла на выходе из трубчатого охладителя под- держивают на уровне 25—30° С. В новейших современных уста- новках все параметры поддерживаются автоматически с цент- рального щита. Гидратация фосфатидов в аппаратуре периодического действия На некоторых заводах гидратацию фосфатидов производят в аппаратах периодического действия. Масло может смешиваться с конденсатом в струйном смесителе (как в схеме непрерывного действия). Хлопья могут формироваться и отделяться от масла в аппарате с коническим дном. Аппаратурно-технологическая схема гидратации фосфатидов в аппаратуре периодического действия приведена на рис. 40. Сырое масло, пройдя автоматические весы 6, поступает в сборный резервуар 5, из которого насосом 4 через холодильник- подогреватель 7 и расходомеры 8 подается в струйный смеси- тель 10. Одновременно из бачка 9 через второй расходомер 8 а в смеситель 10 подается расчетное количество конденсата. Смесь масла с конденсатом поступает в аппарат периодического дейст- вия 1. По заполнении аппарата в нем происходит формирование гидратационного осадка и последующее отстаивание для отде- ления его от масла. Гидратированное масло откачивается на последующую обработку. Гидратационный осадок спускается в приемник 2, из которого насосом 3 он откачивается на сушку и фасовку. При отсутствии струйного смесителя конденсат или умяг- ченную воду тонкой струей равномерно распределяют над по- верхностью нагретого масла через улитки или души. Для гидратации фосфатидов периодическим методом приме- няют специальные аппараты — нейтрализаторы, которые описа- 89
ны ниже (см. рис. 54). Количество воды, подаваемой для гидра- тации фосфатидов, колеблется от 0,3 до 1,5% от массы масла (иногда до 2%). Насос для подачи масла в аппарат подбирают такой произ- водительности, чтобы заполнение закончилось в течение 1—1,5 ч. Рис. 40. Схема гидратации фосфатидов в аппаратуре периодического действия: / — аппарат; 2 — приемник для гидратацион- ного осадка; 3 и 4— иасосы; 5 — сборный ре- зервуар; 6 — автоматические весы; 7 — холо- дильник-подогреватель; 8 и 8а— расходомеры; 9— бачок для воды; 10 — струйный смеси- тель. Давление масла при подаче в эжекционный смеситель устанавливается 0,2—0,25 МПа (2—2,5 кгс/см2). При подаче воды через души- распылители давление не регламентируется. Темпера- тура масла перед добавле- нием воды при рафинации подсолнечного и арахисово- го масла составляет 45— 50°С, при обработке соево- го и кукурузного масла — 60—70° С. Если гидратация осуще- ствляется в струйном смеси- теле, то масло предвари- тельно подогревают в труб- чатом нагревателе. Когда воду подают через души- р а олы л и тел и, масло предва- рительно подогревают в са- мом аппарате. Хлопья выделяющихся фосфатидов формируются при работающей механиче- ской мешалке. Обычно этот процесс заканчивается в те- чение 30—40 мин. После этого выключают мешалку и содержимое аппарата оставляют в покое на 1—2 ч. За это время фосфатиды оседают на дно, образуя более или менее кон- центрированный осадок. Опуская осторожно шарнирную трубу, счерпывают с поверхности осадка отстоявшееся масло, которое откачивают на последующую рафинацию или сушку. Фосфатид- ный осадок передают на дальнейшую обработку. Полнота осаждения фосфатидов, как в схемах непрерывного, так и периодического действия в значительной мере зависит от правильного соотношения между количеством масла и воды. Для каждой партии масла лаборатория .устанавливает оптимальное количество воды, требующейся для гидратации фосфатидов, И сообщает в цех аппаратчику. 90
ОБРАБОТКА ФОСФАТИДОВ Гидратационный осадок, получаемый при переработке под- солнечного масла, отделившийся в отстойниках или в сепарато- рах, содержит 35—40% фосфатидов, 30—40% масла и 25—30% воды. Когда фосфатиды используют для пищевых целей, их необхо- димо довести до кондиций, предусмотренных техническими усло- виями. Для удаления избыточной влаги гидратационный осадок сразу же после отделения от масла сушат® мягких условиях под вакуумом. Фосфатидный осадок, используемый для кормовых целей, обычно не подсушивают. На маслозаводах его часто до- бавляют к шроту. Обогащенный фосфатидами шрот имеет по- вышенную кормовую ценность и продается по более высокой цене. Аппаратурно-технологическая схема сушки фосфатидного концентрата показана на рис. 41. Гидратационный осадок из Рис. 41. Аппаратурно-технологическая схема сушки фосфатидного концентрата: / — сушильный аппарат; 2 — сборник-охладитель; 3 и 4 — шестеренные насосы; 5 —при- емник. приемника 5 шестеренным насосом 4 непрерывно подается в су- шильный аппарат 1. в котором при перемешивании и под ваку- умом он подсушивается при температуре S0—70° С. Затем шес- теренным насосом 3, работающим синхронно с подаюшим насо- сом 4, он непрерывно отводится в сборник-охладитель 2. фосфатидный концентрат охлаждают до температуры 40 50 С и фасуют в герметичную тару, в которой его хранят и транс- портируют потребителям. Водяной пар, образующийся в су- шильном аппарате, отводится в вакуумную систему, в которой поддерживается остаточное давление не выше 2 2,67 к а (15—20 мм рт. ст.). Для обеспечения высокого качества фосфатидного конц т- рата и во избежание его потемнения сушку необходимо прово- 91
дить быстро, по возмож- ности сокращая время нахождения продукта в сушильном аппарате. По- этому для сушки фосфа- тидного концентрата при- меняются специальные пленочные аппараты. Горизонтальный рота- ционно - пленочный аппа- рат (рис. 42) состоит из стального цилиндриче- ского корпуса 18 диамет- ром 550 мм и длиной 2000 мм, имеющего обо- гревающую рубашку 10, которая создает поверх- ность нагрева 2,5 м2. С торцов корпус закрыт фланцами 2, через кото- рые пропущен горизон- тальный вал 3, уложен- ный в подшипники 15. На валу закреплен ротор 9 с шестью звездчатыми ло- пастями 21. Зазор между внутренней поверхностью корпуса и лопастями ро- тора составляет около1 1 мм. Вал соединен с электродвигателем 13 че- рез редуктор 14. Аппа- рат смонтирован на гори- зонтальной сварной раме 12 так, что цилиндриче- ский корпус имеет неболь- шой уклон к выходному патрубку. Аппарат подключают к вакуум-насосу, откры- вая задвижку на патруб- ке 20. Затем подают хо- лодную воду в систему охлаждения подшипников 15, открывая вентили у патрубков 5. Отработав- шая вода отводится че- рез патрубки 1. Включа- 92
ют электродвигатель 13 и, убедившись, что он работает бесшум- но, начинают подачу материала. Он поступает через патрубок- 16, захватывается лопастями 2/ и в тонком слое, толщина кото- рого равна зазору между лопастями и внутренней поверхно- стью корпуса, быстро прогоняется вдоль аппарата. Одновре- менно пускают в рубашку аппарата горячую воду или пар, от- крывая вентиль, установленный на патрубке 19. Отработавшая вода или конденсат отводятся через патрубки 7. За давлением греющего пара, которое должно быть 0,45—>0,18 МПа (1,5— 1,8 кгс/см2), следят по манометру, установленному на пат- рубке 17. Высушенный фосфатидный концентрат выводится через па- трубок 8. Образующийся во время сушки водяной пар проходит через дисковый отбойник 6 в сепарационную полую камеру 4Г в которой отделяются увлеченные паром мельчайшие капельки жира. Пар покидает аппарат через патрубок 20. После того, как из выходного патрубка показался высушенный продукт, прове- ряют его остаточную влажность и при соответствии ее требова- ниям технических условий стабилизируют режим работы су- шильного аппарата — количество подаваемого гидратационного* осадка, количество и температуру греющего пара или горячей воды, количество охлаждающей воды и показания вакуумметра, на вакуумной линии. Увеличение времени пребывания осадка в, сушильном аппарате или повышение температуры сушки ведет к потемнению продукта. Пленочный аппарат останавливают в порядке, обратном включению. Выключают греющий пар (или воду), останавлива- ют насос, подающий гидратационный осадок, останавливают электродвигатель и выключают охлаждающую воду. Недосушен- ный продукт сливают через спускной патрубок 11 и возвращают его в бачок для последующей повторной сушки. Все части, соприкасающиеся с фосфатидным концентратом,, выполнены из высоколегированной нержавеющей стали. Аппарат работает с производительностью по влажному продукту 70— 80 кг/ч, по высушенному продукту — Зо—50 кг/ч. Исходная влажность продукта 35—60%, конечная влажность 1%. В промышленности применяют сушильные аппараты для гид- ратационного осадка других конструкций, в том числе с вер- тикальным расположением корпуса и ротора. Принцип их рабо- ты мало отличается от принципа работы описанного выше гори- зонтального пленочного аппарата. Для улучшения органолептических показателей пищевых' фосфатидных концентратов их иногда подвергают дезодорации! острым паром в глубоком вакууме. В результате такой обра- ботки получаются фосфатидные концентраты без запаха, со сла- бым вкусом фосфатидов. За рубежом для улучшения цвета фос- фатидного концентрата его осветляют при помощи перекиси Водорода. 93s
Пищевой фосфатидный концентрат фасуют в банки из белой .жести емкостью до 25 кг, в металлические молочные фляги ем- костью до 38 л и в стальные бочки. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКТОВ ГИДРАТАЦИИ В результате гидратации фосфатидов меняются некоторые качественные показатели самого масла. Несколько снижаются кислотное число и весовой отстой; масло становится более свет- лым. Например, качественные показатели соевого масла I сорта приведены в табл. 6. Таблица 6 Соевое масло Показатели нерафиниро- ванное гидратиро- ванное Кислотное число, мгКОН, не более Отстой, %, не более .... Цветное число по йоду, не более . 2 0.1 70 Согласно действующему ОСТу фосфатидные концентраты, полученные из соевого и подсолнечного масел, подразделяются на пищевые — высшего и I сортов — и кормовые. Концентраты высшего сорта подвергают дезодорации. По органолептическим показателям концентраты высшего сорта при 20° С должны представлять собой тягучую массу без запаха, со слабовыраженным вкусом фосфатидов, без привкуса. Концентраты пищевые I сорта могут обладать слабовыражен- ным привкусом исходного масла, из которого они получены. Концентраты кормовые могут иметь текучую или пастообразную консистенцию. Вкус их не нормируется. Не допускается затх- лый, кислый или какой-либо посторонний запах. Физико-химические показатели фосфатидных концентратов приведены в табл. 7. Действующие нормы предусматривают следующие отходы масла при гидратации фосфатидов: при работе с применением сепараторов От = 1,7 Ф% — \ ,7Л0Ф кг/г; при работе с применением отстойников и аппаратов перио- дического действия Ог' = 2Ф% = 2-10Ф кг/т, тде Ог — отходы при гидратации, % или кг/т; Ф — содержание гидратирующихся фосфатидов в сыром масле, % 594
Таблица 7 Показатели Пищевой концентрат Кормовой концентрат высшего сорта I сорта Цветное число по йоду, не более . 8—10 18 Не норми- Содержание, % фосфатидов, не менее 60 55 руется 40 масла, не более 40 45 60 влаги и летучих веществ, не бо- лее 1 1 3 веществ, нерастворимых в эфире, не более 1,5 2 5 Кислотное число масла, выделенного из концентрата, мг КОН, не более 10 18- 25 Безвозвратные потери при сушке масла после гидратации фосфатидов принимаются на уровне Пг = 0,005% = 0,0,5 кг/т. Выход масла Мг после гидратации фосфатидов может быть рас- считан по формуле мг = 100 - (2Ф + 0,005) % или Мг = 1000- (2-10Ф + 0,05) кг/т. Выход фосфатидного концентрата Фь (высушенного) опре- деляют по формуле Фк = 2Ф% = 2-10 Ф кг/т. Пример. Содержание гидратирующихся фосфатидов в соевом масле Ф = 2%. Определить выход гидратированного масла и фосфатидного концен- трата при работе с применением отстойников. Выход фосфатидного концентрата Фк = 2-2 = 4% , или Фк = 2-10-2 = 40 кг/т. Выход гидратированного масла Мг =• 1000 — (40 + 0,05) = 959,95 кг/т. Расход сырого масла на выработку 1 т гидратированного масла М = 10 00 1000 1000-1000 ------------ = ---------= 1041,71 кг. Л1Г 959,95 95
ВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА ВОСКООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ В подсолнечном масле растворены высокоплавкие воскооб- ..разные вещества, которые при хранении выпадают из масла и оседают на дне аппарата или бутылки, если оно выпускается в фасованном виде. Они образуют объемистый осадок или оста- ются в масле в виде очень тонкой взвеси (по ГОСТу такая взвесь называется «сеткой»). Отсутствие в подсолнечном масле воскообразных веществ не снижает его пищевого качества, но улучшает его товарный вид. Поэтому при подготовке к выпуску фасованное масло на некоторых предприятиях дополнительно обрабатывают с целью отделения высокоплавких воскообраз- ных продуктов. Аппаратурно-технологическая схема охлаждения и фильт- рования подсолнечного масла для отделения воскообразных ве- ществ приведена на рис. 43. Гидратированное, высушенное Рис. 43. Аппаратурно-технологическая схема охлаждения н фильтрования п эдсолнечиого масла для отделения воскообразных веществ: / — смеситель; 2, 3, 6 — насосы; 4 и 7 — резервуары; 5 —фильтры; 8 и У — трубчатые холодильники; 10 — аштарат-экспозитор; 11— нагреватель. подсолнечное масло из приемного резервуара 7 насосом 6 пере- качивается через два последовательно установленных трубчатых холодильника 8 и 9. В первом из них масло охлаждается водой до 20—25° С, во втором — рассолом от холодильной установки до 10—12° С. Охлажденное масло поступает в аппарат-экспозй- 96
Top 10. Здесь при очень медленном перемешивании происходит кристаллизация высокоплавких воскообразных веществ, которые образуют мелкие твердые включения в жидком масле. Полу- чающиеся твердые вещества отделяют от масла фильтровани- ем. Но холодное масло имеет большую вязкость и медленно фильтруется. Поэтому масло перед фильтрованием слегка подо- гревают в нагревателе 11 до 18—20° С. Воскообразные вещества имеют такую структуру, которая быстро закрывает поры фильтрующей ткани, затрудняя процесс. Для предупреждения быстрого забивания фильтрующей поверх- ности в смесителе 1 добавляют в масло 0,1—0,5% пористого фильтрующего порошка, например кизельгура. Подготовленное масло насосом 2 подается на фильтры 5. Считается, что лучший эффект фильтрования получается, если масло подается на фильтры не насосом, а самотеком из напор- ного бака, установленного на 8—10 м выше фильтров. Для фильтрования могут применяться фильтры разных конструкций. В данной схеме показано применение рамных фильтр-прессов. Профильтрованное масло собирается в резервуаре 4, из ко- торого насосом <3 перекачивается к месту использования, в том числе на фасовку. Осадок, остающийся на фильтр-прессах, пе- риодически снимается и направляется для использования. Он состоит из кизельгура, воскообразных веществ и масла. Аппаратура для выведения воскообразных веществ из под- солнечного масла несложна. Для выдержки охлажденного масла с целью кристаллизации высокоплавких продуктов может быть использован любой аппарат, имеющий рубашку для поддержа- ния температуры и медленно вращающуюся рамную мешалку, не образующую вихревых движений перемешиваемого про- дукта. Смеситель с рамной мешалкой для замешивания масла с фильтрующим порошком показан на рис. 44. Аппарат имеет вертикальный сварной стальной цилиндрический корпус 9 с ко- ническим днищем 7 и сферической крышкой 11, соединяющейся с корпусом при помощи фланцев.. Рубашка S служит для регу- лирования температуры масла в аппарате. Перемешивание осу- ществляется рамной мешалкой 4, приводимой во вращение от электродвигателя 1 через редуктор 2. Масло поступает в смеси- тель через патрубок 12, а порошок — через люк <3. Суспензия отводится из аппарата через патрубок 6. Патрубки 10 и 5 слу- жат для подачи и отвода соответственно горячей воды, когда требуется поднять температуру суспензии и холодной воды, а акже если необходимо снизить ее температуру. При выделении из подсолнечного масла воскообразных ве- ществ следует поддерживать следующий режим работы. Выдер- , ^ать подсолнечное масло в экспозиторе при температуре _ '12° С в течение 4—5 ч, чтобы закончилась кристаллизация '865 07
воскообразных веществ. Температура масла при фильтровании 18—20°С, давление при входе в фильтр-пресс 0,15—0,20 МПа (1,5—2 кгс/см2). Дренажный слой готовят и наносят следующим образом. В смеситель загружают предварительно вымороженное и про- Рис. 44. Смеситель с рамной мешал- кой: 1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3—люк; 4 — рамная мешалка; 5, 6, 10 и 12 — пат- рубки; 7 — коническое днище; 3—рубашка; 9 — цилиндрический корпус; 11 — сфериче- ская крышка. фильтрованное подсолнечное масло, в кото- рое по расчету вносится 0,1—0,5% от его массы кизельгура. После хорошего переме- шивания масла с кизельгуром суспензию подают в фильтр-пресс, где кизельгур осе- дает на ткани, а масло вытекает через вы- ходные краники. Давление масла при нане- сении дренажного слоя не выше 0,08 МПа (0,8 кгс/см2). В начале фильтрования из фильтр-прес- са вытекает мутное масло. Его возвращают на повторное фильтрование, пока из всех краников не появится совершенно прозрач- ное фильтрованное масло. Затем переводят фильтр-пресс на нормальное питание мас- лом из смесителя. Фильтрованное масло по- лучается блестящим, не мутнеющим при охлаждении даже до 5°С. Постепенно количество осадка, оседаю- щего в фильтр-прессе, увеличивается и воз- растает его сопротивление. Когда давление на подаче возрастает до 0,15—0,20 МПа (1,5—2 кгс/см2), прекращают подачу све- жих порций фильтруемого масла и готовят фильтр-пресс к выгрузке осадка по режи- му, который описан ниже (см. с. 163). КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем сущность процесса гидратации фосфатидов? 2. Какие условия необходимо соблюдать при гидратации фосфатидов под- солнечного и соевого масла? 3. На каком принципе основана работа отстойников непрерывного действия и сепараторов? 4. Какие режимы необходимо соблюдать при сушке масла после гидратаций фосфатидов? 5, В какой последовательности следует включать оборудование в линий гидратации непрерывного действия? 6. Какие условия необходимо соблюдать при сушке фосфатидов? Как влияет на их качество повышение температуры при сушке? 7, На каком принципе основано выделение воскообразных веществ из поД' солнечного масла? 98
Глава 5. ЩЕЛОЧНАЯ РАФИНАЦИЯ СВЕТЛЫХ МАСЕЛ И САЛОМАСА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЩЕЛОЧНОЙ РАФИНАЦИИ Реакции нейтрализации жирных кислот. В процессе щелоч- ной рафинации жиры обрабатывают раствором щелочи, преиму- щественно едкого натра. При этом протекает химическая ре- акция RCOOH + NaOH RCOONa + Н2О . Жирные кислоты Едкий Натриевые Вода натр соли жир- ных кислот (мыло) Образующиеся при взаимодействии жирных кислот с натрие- вой щелочью соли — мыла — имеют более высокую плотность, чем жир, поэтому их сравнительно легко можно разделить. В результате обработки жира щелочью удается почти полностью связать и удалить из жира свободные жирные кислоты, а также другие находящиеся в жире примеси и сопутствующие вещества, имеющие кислую реакцию. Наряду с основной химической реакцией нейтрализации жирных кислот протекают и побочные реакции. Например, ед- кая щелочь может реагировать с нейтральным жиром, образуя мыло и глицерин: ch2coor CHCOOR + 3NaOH -> 3RCOONa + С3Н5(ОН)3. ihUCOOR Нейтральный Едкая Натриевые Глицерин жир щелочь соли жир- ных кислот (мыло) В результате омыления нейтрального жира уменьшается вы- ход рафинированного продукта, поэтому процесс стараются вес- ти так, чтобы щелочь в основном взаимодействовала со свобод- ными жирными кислотами и в минимальной мере омыляла нейтральный жир. Для связывания свободных жирных кислот можно также применять углекислый натрий — кальцинированную соду. Ппи этом протекает химическая реакция 2RCOOH + Na,GO3->2RCOONa + CO2f + Н2О. Жирные кислоты Углекислый натрий Натриевые соли жир- ных кислот (мыло) Угле- Вода кислый газ 7* 99
Углекислый натрий реагирует только со свободными жирными кислотами и не омыляет нейтральный жир, поэтому выход ра- финированного жира повышается. Однако во время реакции выделяется углекислый газ. Газ попадает в образующиеся в процессе нейтрализации хлопья мыла, делает их пористыми, вследствие чего они вместе с углекислым газом поднимаются кверху и плавают в жире. В результате этого затрудняется отделение масла от образовавшегося при рафинации мыла. На практике щелочную рафинацию, как правило, проводят едкой щелочью, иногда также смесью едкой и углекислой щелочи. Образование соапстока. Простая по своей сущности химиче- ская реакция связывания свободных жирных кислот щелочью в действительности протекает в довольно своеобразных услови- ях, что обусловлено физико-химической характеристикой жира и образующихся при этом продуктов реакции. А. А. Шмидт, исследуя процесс щелочной рафинации в аппа- ратуре периодического действия, установил, что он протекает в несколько стадий. В первый момент, когда капля раствора щелочи попадает В массу жира, в результате реакции ее с жирными кислотами на поверхности капли образуется тончайшая пленка мыла. Эта капля, плотность которой больше плотности жира, движется вниз. При своем движении она встречает сопротивление слоя жира, в результате чего находящаяся на ее поверхности пленка сначала сдвигается в сторону, противоположную движению кап- ли, а затем и совсем отрывается от нее (рис. 45). В момент отрыва пленка образует мешочек, внутри которого содержится не успевшая прореагировать щелочь и некоторое количество попавшего в него нейтрального жира. Между щелочью и жиром протекает реакция, пока не будет израсходована вся щелочь или пока капля падает на дно аппарата. После отрыва первой пленки на обнажившейся поверхности капли щелочи образуется новая мыльная пленка, которая про- делывает тот же путь, что и первая, т. д. Поскольку реакция между щелочью и жирными кислотами протекает на поверхности капель, то чем меньше их размер, тем больше поверхность контакта. С учетом этого в практике ще- лочной рафинации стремятся вводить раствор щелочи в виде мелких и мельчайших капель. Образующиеся при щелочной рафинации мыльные пленки обладают рядом специфических свойств, в частности поверх- ностной активностью. В результате этих свойств мыльные пленки поглощают некоторые примеси, находящиеся в маслах, в том числе белковые, слизистые, смолистые и красящие веще- ства. Благодаря этому при щелочной рафинации жир освобож- дается не только от свободных жирных кислот, но и от других примесей, становится менее окрашенным и более прозрачным. 100
В ряде случаев, например при очистке черного хлопкового масла, щелочная рафинация имеет своей основной целью наряду с нейтрализацией жирных кислот осветление масла. При этом обычно, чем больше образуется мыла, тем сильнее эффект отбе- ливания. Концентрированные мыльные пленки в результате поверхно- стной активности способны растворять нейтральный жир, унося его в отходы. В результате уменьшается вы- ход рафинированного продукта. Естественно, чем больше мыльных пленок, тем больше они уносят с собой нейтрального жира. Некоторые сопутствующие вещества жира также обладают поверхностной активностью. К ним, в частности, относятся описанные вы- ше фосфатиды. Во время щелочной рафина- ции фосфатиды способствуют эмульгированию нейтрального жира, который легко удержива- ется мыльными пленками и вместе с послед- ними уносится в отходы. Поэтому при щелоч- ной рафинации масел, богатых фосфатидами, их предварительно необходимо подвергнуть гидратации для получения товарного фосфа- тидного концентрата. Рекомендуется также перед щелочной рафинацией обработать мае-, ло фосфорной кислотой, которая разрушает оставшиеся после гидратации «негидратирую- щиеся» фосфатиды и ликвидирует их вредное влияние на процесс щелочной рафинации. При движении через слой жира вниз или сталкиваясь между собой в процессе переме- Рис. 45. Схема об- разования соап- стока в аппарату- ре периодического действия. шивания, мыльные пленки слипаются, образуя рыхлые хлопья. В пространство между хлопьями попадает нейтральный жир, который оседает вместе с ними. В результате щелочной рафинации получается отход доволь- но сложного и непостоянного состава. В нем содержится мыло, ^нейтральный жир, увлеченные мыльными пленками разнообраз- ные примеси, в том числе красящие вещества, вода и небольшое количество непрореагировавшей щелочи. В тех случаях, когда перед щелочной рафинацией масло обрабатывается фосфорной кислотой, в отходах присутствует ее натриевая и другие соли. Нейтральный жир может присутствовать в соапстоке в трех видах: в стенках мыльных пленок в результате растворения его в концентрированном мыле; внутри мыльных мешочков, куда он попал в момент отрыва мыльной пленки с поверхности ка- пелек щелочи, и механически увлеченный мыльными хлопьями. Соапсток довольно полно отделяется от основной массы ра- финируемого жира. Небольшое количество образующегося мыла 101
удерживается жиром, и его удаляют промывкой водой. Промы- тое масло высушивают. Растворимость соапстока. Соапсток в обычной воде раство- ряется незначительно. Растворимость его повышается в слабых щелочных и соляных растворах, особенно в присутствии мыла. В таких мыльно-щелочных или мыльно-солевых растворах соап- сток растворяется почти полностью. На этом свойстве соапстока основаны метод нейтрализации жиров в мыльно-щелочной сре- де, разработанный Н. С. Арутюняном и Н. А. Каминским и дру- гими на Запорожском масло-жировом комбинате, и щелочная рафинация с водно-солевой подкладкой, разработанная А. А. Шмидтом. Сущность обоих методов (технология их описы- вается ниже) заключается в том, что при растворении мыльных пленок высвобождается нейтральный жир, увлекаемый ими при формировании соапстока. Благодаря этому соапсток состоит в основном из связанных жирных кислот и содержит очень мало1 нейтрального жира. При этом снижаются отходы жира при ще- лочной рафинации и увеличивается выход рафинированного жира. Понятия об эмульсиях. Жиры и масла в воде нерастворимы. Если их смешать между собой, то в спокойном состоянии смесь разделится на 2 слоя — вверху, как более легкий, будет нахо- диться жир, под ним — вода. Однако жиры с водой могут обра- зовать однородную нерасслаивающуюся смесь — эмульсию. Эмульсия образуется в том случае, когда в смеси кроме жира и воды присутствует третье вещество, обладающее специфиче- скими свойствами, которое в физической химии характеризуется понятием поверхностной активности. Такие вещества называют- ся эмульгаторами. Их действие заключается в том, что они скапливаются на поверхности мелкораздробленных капелек жира или воды и образуют на ней тончайшие пленочки, кото- рые удерживают капельки одного вещества в другом, не давая им разделиться. Известно большое количество веществ, которые обладают поверхностной активностью, являются эмульгаторами и способ- ствуют стабилизации эмульсий. Среди веществ этого типа, с которыми приходится иметь дело при рафинации жиров, нахо- дятся фосфатиды, белковые примеси, а также мыло, образую- щееся при взаимодействии жирных кислот с щелочами. Различают 2 типа эмульсий жира с водой (рис. 46): эмуль- сия, в которой жир в форме мелких капелек распределен в мас- се воды, — «жир в воде»; эмульсия, в которой раздробленная вода находится в массе жира, — «вода в жире». Встречаются также эмульсии смешанного типа, когда в жидкости одновре- менно присутствуют эмульсии двух типов. В технике рафинации жиров часто приходится иметь дело с эмульсиями. Иногда специально создают эмульсии, например при рафинации черного хлопкового масла (см. с. 205). При этом 102
удается получить после щелочной рафинации более светлое масло. Во всех случаях процесс ведут таким образом, чтобы полу- чающаяся эмульсия была нестойкой и сравнительно легко в последующем расслаивалась. Об- разование стойких эмульсий не- желательно потому, что они эмульгируют и увлекают в соап- сток нейтральный жир, увеличи- вая отходы и уменьшая выход рафинированного продукта. Об- разование стойких эмульсий за- трудняет отделение соапстока от рафинированного масла; в жире остается большое количество мы- ла, которое очень трудно вымы- Q 6 Рис. 46. Схема строения эмуль- сии: а — эмульсия «жир в воде»; б — эмульсия «вода в жире» (жир окра- шен в темный цвет). вается. Разрушению эмульсий способствуют повышение температуры жира, а также обработка их некоторыми веществами, напри- мер поваренной солью. Соль широко используют при работе в аппаратуре периодического действия. При работе с сепарато- рами поваренной солью не пользуются, так как она оказывает сильное корродирующее действие на аппаратуру и коммуника- ции, обогащает жир солями железа. Концентрированные растворы едкой щелочи также обладают свойствами разрушать водно-жировые эмульсии. Поэтому в опи- сываемом ниже эмульсионном методе щелочной рафинации хлопкового масла концентрированными растворами щелочи эмульсия, получаемая на первом этапе, сравнительно легко раз- рушается. Для предотвращения образования стойких эмульсий реко- мендуется предварительно удалить из рафинированного жира фосфатиды, а также белковые примеси. При щелочной рафинации масел слабыми растворами едкой Щелочи в последнее время в рафинационных цехах внедряется метод, при котором в щелочной раствор вводятся добавки, ко- торые называются гидротропными. Они подавляют процесс эмульгирования нейтральных жиров, благодаря чему уменьша- ются отходы жира в соапсток и увеличивается выход готового продукта. В качестве таких добавок могут быть использованы различные соли сильных оснований — углекислые (кальциниро- ванная сода), сернокислые (сульфат натрия) и др. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЩЕЛОЧНОЙ РАФИНАЦИИ Принципиальная схема щелочной рафинации жиров. Схема Щелочной рафинации жиров показана ниже. Исходное масло обрабатывают фосфорной кислотой для Разрушения фосфатидов. После этого его без отделения продук- '103
Жир на рафинацию Фосфорная кислота Рафинированный жнр 101
тов реакции передают на обработку щелочью. Если рафинируе- мый жир не содержит фосфатидов (кокосовое масло, животный жир), то его сразу направляют на стадию обработки щелочью. После отделения соапстока жир направляется на промывку, затем поступает на сушку. В ряде случаев промытый жир перед сушкой обрабатывается лимонной кислотой. Ход процесса щелочной рафинации жира водными раствора- ми едкой щелочи и формирование структуры соапстока зависят от многих условий. Большое влияние оказывает качество исход- ного жира. Скорость реакции повышается с увеличением его начальной кислотности. Присутствие в жире примесей, особенно обладающих поверхностной активностью (например, фосфати- дов), влияет на структуру образующегося соапстока, делая более прочными мыльные пленки, они труднее поддаются разрушению при последующей обработке соапстока. С повышением начальной температуры жира и раствора ще- лочи уменьшаются размеры образующихся мыльных частичек и одновременно увеличивается скорость движения их в жире благодаря снижению вязкости последнего. Это облегчает отде- ление образующего мыла от основной массы жира. Вместе •с тем повышение температуры реакции увеличивает омыление нейтрального жира, что нежелательно. Поэтому при работе со слабыми растворами едкой щелочи проводят реакцию нейтра- лизации при 85—95° С. При работе с концентрированными ра- створами поддерживают в реакторе более низкую температуру (60—80° С). Крепость раствора щелочи оказывает решающее влияние на экономические показатели процесса. С повышением концентра- ции усиливается реакция омыления нейтрального жира, повы- шается расход щелочи и уменьшается выход рафинированного продукта. В то же время крепкие растворы щелочи оказывают лучший осветляющий эффект, так как крепкая щелочь разру- шает некоторые красящие вещества и другие примеси. На практике придерживаются следующего правила. Масла и саломас с низкой кислотностью рафинируют слабыми раство- рами щелочей. С повышением начальной кислотности жира кре- пость щелочного раствора повышают. Высококислотные масла рафинируют концентрированными растворами. По концентрации растворы едкой щелочи, используемой для Щелочной рафинации, принято оценивать по показателю, приве- денному ниже. Растворы Концентрация NaOH, г/л Слабые........................ до 90 Средине...................... от 91 до 150 Концентрированные..............от 151 и выше Мелкие капли щелочи обладают более развитой поверхно- стью контакта с жиром, чем крупные капли. Большая поверх- 105
ность образующихся мыльных пленок больше поглощает красящих веществ и других нежелательных примесей, и, таким образом, обеспечивает лучшее осветление жира. Например, при диаметре капелек жира 2 мм их общая поверхность составляет более 2,5 тыс. м2 на 1 т. Увеличению контакта также содействует интенсивное пере- мешивание жира с раствором щелочи. В современных схемах щелочной рафинации предусматривается очень тесное смешива- ние между собой жира и щелочи, а в некоторых из них — также дополнительное дробление жира и раствора щелочи на мель- чайшие капли. Наилучшие условия для этого создаются при щелочной рафинации на линиях непрерывного действия. Обработка масла фосфорной кислотой. В растительных мас- лах после гидратации водой остается некоторое количество негидратирующихся фосфатидов. Эти фосфатиды затрудняют по- следующие процессы обработки масла, в частности его щелоч- ную рафинацию. Обладая поверхностной активностью, фосфати- ды способствуют эмульгированию нейтрального жира и пере- ходу его в соапсток, в результате чего уменьшается выход рафинированного жира. Фосфатиды также снижают активность катализатора, затрудняя течение процесса гидрогенизации. В связи с этим полезно разрушить остающиеся в масле фосфа- тиды, воздействуя на них небольшим количеством фосфорной кислоты. Кроме того, фосфорная кислота растворяет ионы магния, кальция и других металлов, и образует с ними нерастворимые в жире соли, которые затем отделяются от него при последую- щем центрифугировании. Для большинства масел, прошедших нормальную гидрата- цию водой, достаточно 0,05% фосфорной кислоты (от массы масла). При повышении содержания негидратирующихся фос- фатидов ввод фосфорной кислоты несколько увеличивается. Однако это следует делать осторожно, ибо на нейтрализацию фосфорной кислоты приходится затрачивать едкую щелочь, что увеличивает расход содопродуктов на рафинацию масла. При нейтрализации фосфорной кислоты протекает следую- щая реакция: Н3РО4 + 3NaOH Д Na3PO4 + ЗН2О. Фосфорная Едкий Фосфорно- Вода кислота натр кислый натрий Как видно, для нейтрализации одной молекулы фосфорной кислоты требуется 3 молекулы едкой щелочи. Обработка жира лимонной кислотой. Для улучшения качест- ва рафинированного жира, особенно пищевого, очень важно полностью удалить из него даже следы мыла, остающиеся по- 106
еле щелочной рафинации. В основном это обеспечивается хоро- шей двукратной промывкой жира мягкой водой (конденсатом). Иногда для удаления оставшихся следов мыла, особенно в схе- мах с однократной промывкой, жир обрабатывают лимонной кислотой. При этом протекает реакция 3RCOONa + (СН2)2СОН (СООН)а ^3RCOOH + (CH2)3COH(COONa)3. Натриевое Лимонная кислота Жирная Натриевая соль лимонной мыло кислота кислоты В результате обменной реакции 1 молекула лимонной кисло- ты разлагает 3 молекулы натриевого мыла. Высвобождаемые при этом свободные жирные кислоты растворяются в жире, а лимоннокислый натрий в жире не растворяется и остается в нем в виде взвеси, которая отделяется при фильтровании. Норма ввода лимонной кислоты зависит от остаточного содер- жания мыла в жире. В среднем на каждую 0,01% мыла, содер- жащегося в жире, добавляют 21 г лимонной кислоты (на 1 т жира). Положительное действие лимонной кислоты заключается еще в том, что она связывает находящиеся в жире ионы металлов, в том числе следы попавшего в него железа, а также никеля, остающегося в саломасе. В результате повышается стойкость жира при хранении и улучшаются его органолептические свой- ства. При рафинации саломаса для связывания оставшегося в нем после гидрогенизации никеля теоретически необходимо добавить 2,4 г лимонной кислоты на каждый 1 г никеля. При содержании в саломасе (по ОСТу) никеля 10 мг в 1 кг теоретический расход лимонной кислоты составляет 24 г на 1 т. Практически для полноты реакции с учетом того, что кроме никеля в саломасе могут оставаться следы других металлов, вводят лимонную кис- лоту в количестве, превышающем теоретически потребное в 1,5—2 раза. Лимонная кислота вводится в жир в виде 20 или 10%-ного водного раствора, реже в виде 5%-ного. Раствор готовят зара- нее и подают его равномерно и непрерывно насосом-дозатором во всю массу жира. Расчет расхода щелочи. Количество раствора едкого натра, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, со- держащихся в 1 т жира, рассчитывают по уравнению = /СУ„-40.1000/<изб = Д-Ун.713к„зб ' Щр 56,1Л-раб А’раб где Щр — расход раствора щелочи, л; KVH — кислотное число жира, мг КОН; 40 — молекулярная масса едкого натра; 56,1 — молекулярная масса едкого кали; Араб — концентрация раствора щелочи, г/л; •Кизб — коэффициент избытка щелочи. 107
Пример. Определить расход раствора едкой щелочи иа нейтрализацию 1 т гидратированного подсолнечного масла. Начальное кислотное число масла КЧп = 3 мг КОН. Концентрация раствора щелочи КРаб=110 г/л; избыток ще- лочи кИзв = 1,15. Расход раствора щелочи В процессе щелочной рафинации не вся вводимая щелочь расходуется на реакцию связывания жирных кислот: часть ее омыляет нейтральный жир, небольшое количество ее уходит в соапсток. Для полноты удаления свободных жирных кислот не- обходимо вводить несколько больше щелочи, чем предусмотрено расчетом. Избыток зависит от вида рафинируемого жира и от крепости применяемых растворов. При рафинации светлых ма- сел и саломаса с относительно низкой кислотностью избыток не превышает 10—20%; кИзб = 1,1 -4-1,2. При поступлении на рафинацию темных низкокачественных жиров, когда кроме удаления свободных жирных кислот стре- мятся получить более светлый продукт, избыток щелочи повы- шают до 200%- ' Практически избыток щелочи получается несколько выше рассчитанного. Дело в том, что нейтрализация жирных кислот обычно не бывает абсолютно полной. В большинстве случаев конечное кислотное число рафинированного щелочью жира со- ставляет 0,1—0,2 мг КОН. При работе с фосфорной кислотой необходимо предусмот- реть дополнительное количество щелочи на ее нейтрализацию. Так как на нейтрализацию одной молекулы фосфорной кислоты требуется три молекулы едкой щелочи, то с учетом молекуляр- ной массы обоих реагирующих веществ на каждый 1 кг введен- ной при рафинации фосфорной кислоты необходимо добавить на стадии щелочной обработки 1,5 кг едкого натра (100%-ного). Расход раствора едкой щелочи в этом случае рассчитывают по уравнению: , = /ГУн-713кизб Фк-1,5-1000 , Р ^"раб Kpaj где Фк — расход фосфорной кислоты, кг/т. Пример. Определить расход раствора едкой щелочи на нейтрализацию 1 т подсолнечного масла, обработанного фосфорной кислотой. Расход фосфорной кислоты 0,5 кг на J т жира, начальное кислотное число жира КЧН = 5 мг КОН. Концентрация раствора щелочи Краб = 130 г/л; избыток щелочи Кцзб == 1,2. Расход раствора щелочи , 5-713-1.2 0,5-1,5-1000 „ ' =-------------р -----------= 38,7 л. Р 130 130 108
ТЕХНОЛОГИЯ ЩЕЛОЧНОЙ РАФИНАЦИИ Щелочная рафинация на линиях непрерывного действия с сепараторами В практике рафинации растительных масел и саломаса на маргариновых и гидрогенизационных заводах широко применя- ют шелочную рафинацию на линиях непрерывного действия с сепараторами. В зависимости от качества перерабатываемого сырья можно менять количество и последовательность проводи- мых операций. Аппаратурно-технологическая схема. Ниже приводится не- сколько вариантов щелочной рафинации жиров и масел при ра- боте на линиях с сепараторами. Вариант первый предусматривает переработку светлых гид- ратированных масел. При этом проводят следующие операции: обработку фосфорной кислотой для разрушения фосфатидов, щелочную нейтрализацию, двукратную промывку, обработку лимонной кислотой и сушку. Рафинируемое масло, взвешенное на автоматических весах 24 (рис. 47), принимается в один из двух промежуточных ре- зервуаров 23, емкость которых рассчитана не менее, чем на сменную производительность линии. После определения началь- ного кислотного числа, масло проходит через фильтр грубой очистки 22, затем насосом 21 подается'через один из двух сит- чатых фильтров тонкой очистки 20 в пластинчатый подогрева- тель 25. Здесь оно прогревается до 85—95° С и затем питающим насосом 27 направляется в лопастной смеситель 30, в котором масло обрабатывается фосфорной кислотой для разрушения не- гидратирующихся фосфатидов. По расходомеру 26 регулируют массу поступающего жира и соответственно с ней массу всех подаваемых реагентов. Фос- форная кислота подогревается в бачке 28, забирается поршне- вым насосом-дозатором 29 и непрерывно подается в лопастной смеситель 30. Из смесителя вся реакционная масса через дрос- сельную шайбу 31 переходит в дисковый смеситель 33, п котором происходит обработка ее раствором щелочи. Щелочь связывает и нейтрализует как свободные жирные кислоты, так и фосфор- ную кислоту. Щелочной раствор, подготовленный в резервуаре 19, прохо- дит через фильтр 22а. Затем он насосом 17 подается через рас- ходомер 32 в тот же дисковый смеситель 33. Избыток щелочи возвращается в резервуар 19 по обводной трубе с воздухоотде- лителем 18. Из дискового смесителя 33 нейтрализованное мас- ло поступает в сепаратор 35, в котором отделяется образовав- шийся соапсток. С целью снижения вязкости соапстока, что облегчает его отделение от жира, в сепаратор одновременно через расходомер 34 добавляют горячую умягченную воду. Вода 109
Жир на рафинацию Рис. 47. Аппаратурно-технологическая схема щелочной рафинации жиров на линиях с сепараторами: 1 _ зона обработки фосфорной кислотой; // — зона обработки раствором щелочи; /// — зона первой промывки; /V —зона второй промыв- ки и гидратации фосфатидов; V — зона высушивания: 1, 4, 6, 9, 10, 12, 16, 17, 21, 27, 37 и 45 — насосы; 2 — резервуар для рафинированного жира; Зи 24— автоматические весы; 5 — воздушный компрессор; 7 — жироловушка; 8 — резервуар для возврата; 11 — резервуар для умягчен- ной воды; 13 и 19 — резервуары для приготовления раствора щелочи; 14 и 18—воздухоотделитель: 15— бункер для сульфата натрия; 20 — фильтры тонкой очистки; 22 и 22а — фильтры грубой очистки; 23— резервуар для рафинируемого жнра; 25, 36 и 44— подогреватели; 26, 32, 34, 39, 40, 42, 46 и 48 — расходомеры; 28— бачок для фосфорной кислоты; 29 и 51 — насосы-дозаторы; 30, 33, 41 и 47 — смесители; 31, 38 — дроссельные шайбы; 35, 43 и 49—сепараторы; 50— бачок для лимонной кислоты; 52 — вакуум-сушильный аппарат; 53 — пароэжек- торный вакуум-насос.
подается насосом 10 из резервуара 11. Соапсток, отделившийся в сепараторе 35, стекает в шестеренный насос 16, который пере- качивает его на дальнейшую обработку. Выходящее из сепаратора 35, освобожденное от основной массы соапстока, нейтрализованное масло подвергается двукрат- ной промывке умягченной водой или, что еще лучше, конденса- том. Для этого масло нагревается в пластинчатом подогревателе 36 до 85—90° С. Затем насосом 37 оно через дроссельную шайбу 38 подается в ножевой смеситель 41, в котором интенсивно сме- шивается с горячей водой. Вода подается из того же резервуара 11 насосом 10 через расходомер 39. Смесь масла с водой переходит в разделяющий сепаратор 43, в котором отделяется мыльная вода. Вода стекает в жиро- ловушку 7. Всплывающий в ней жир перетекает в сборный резервуар 8, из которого насосом 9 он возвращается в промежу- точный резервуар 23 и затем снова направляется в процесс. В этот же сборный резервуар стекают жиры из всех аппаратов линии в период вывода ее на режим или при остановке отдель- ных аппаратов, а также всей линии на ремонт или ревизию. Освободившаяся от основной массы увлеченного жира вода из жироловушек стекает в очистную систему канализации. Выходящий из сепаратора 43 жир подается насосом 45 на вторичную промывку горячей водой в смеситель 47. Предвари- тельно он нагревается в подогревателе 44 до 80—90° С. Горячая вода в смеситель подается насосом 10 через расходомер 46. (Горячая вода в сепараторы 43 и 49 может подаваться допол- нительно, минуя смеситель, через расходомеры 42 и 48). Вторая промывная вода отделяется в сепараторе 49. Отделившаяся в сепараторе промывная вода стекает в жироловушку 7, а жир направляется на сушку в вакуум-сушильный аппарат 52. В соответствии с принятым режимом перед сушкой жир может обрабатываться раствором лимонной кислоты для раз- ложения оставшихся в нем следов мыла. Раствор лимонной кис- лоты предварительно готовится в бачке 50, затем он подается насосом-дозатором 51 в струйный смеситель, в котором смеши- вается с жиром перед поступлением в сушильный аппарат. Необходимое разрежение создается в системе при помощи поршневого или пароэжекторного вакуум-насоса 53. Высушен- ное масло насосом 4 откачивается через автоматические весы 3 в приемный резервуар 2 для готового жира. После контроля ка- чества масло насосом 1 перекачивается на склад готовой про- дукции или на дальнейшую обработку. Линия непрерывной щелочной рафинации имеет свой инди- видуальный воздушный компрессор 5 для обслуживания конт- рольно-измерительных приборов. Вариант второй применяют при рафинации светлых масел с предварительной их гидратацией. В этом случае проводят сле- Ш
дующие операции: гидратацию водой, щелочную нейтрализацию, однократную промывку, обработку лимонной кислотой, сушку. Нагретое в подогревателе 25 масло насосом 27 подается по обводному трубопроводу в лопастный смеситель 47, в который через расходомер 46 направляют горячую воду. Выпадающие в результате гидратации фосфатиды отделяются в сепараторе 49 и шестеренным насосом 6 перекачиваются на дальнейшую об- работку. Гидратированное масло из сепаратора 49 направляется через нагреватель насосом по обводному трубопроводу в диско- вый смеситель 33, в котором обрабатывается раствором щелочи. Дальнейшая работа проводится так же, как и по первому ва- рианту, с той только разницей, что промывка проводится только один раз. В этом случае из сепаратора 43 масло направляется в вакуум-сушильный аппарат 52 после предварительной обра- ботки лимонной кислотой. Вариант третий применяют при переработке светлых масел. Он отличается от второго варианта тем, что после гидратации водой масло обрабатывают фосфорной кислотой для разрушения оставшихся в нем дегидратирующихся фосфатидов. Масло, выходящее из сепаратора 49, через нагреватель насо- сом возвращают в лопастный смеситель 30, в который одновре- менно из бачка 28 дозирующим насосом 29 подают фосфорную кислоту. Затем всю реакционную массу через дроссельную шай- бу 31 передают в дисковый смеситель 33 на щелочную рафина- цию. Дальнейшее движение масла проходит так же, как во втором варианте, с однократной промывкой. Вариант четвертый предусматривает щелочную рафинацию пищевого саломаса. В этом варианте не требуется гидратации, поскольку эта операция проводилась при подготовке масла к гидрированию. При рафинации саломаса он насосом 27 подает- ся в дисковой смеситель 33 на щелочную рафинацию. После двукратной промывки и обработки лимонной кислотой саломас направляют в вакуум-сушильный аппарат. Вариант пятый позволяет вести двукратную щелочную ра- финацию жира растворами щелочи различной концентрации. Для этого жир, подвергнутый щелочной рафинации в дисковом смесителе 33, по выходе из сепаратора 35 пропускается через подогреватель 36. Из подогревателя жир поступает в ножевой смеситель 41, в который одновременно и непрерывно насосом 12 подается из резервуара 13 через расходомер 40 раствор ще- лочи другой концентрации. Избыток раствора возвращается в резервуар по обводной трубе с воздухоотделителем 14. Ступенчатая двукратная щелочная рафинация применяется в тех случаях, когда требуется получить рафинированный жир с очень низкой остаточной кислотностью или когда хотят на стадии щелочной рафинации получить наибольшее осветление жира. Соапсток, выходящий из сепаратора 43, направляют на об- 112
работку в смеси с первым соапстоком, отделившимся в сепара- торе 35. При работе по этому варианту применяют однократную промывку жира для удаления мыла и последующую обработку его лимонной кислотой. Вариант шестой применяют при щелочной рафинации неко- торых светлых масел с гидротропными добавками. Смесь раствора щелочи с добавками готовят в резервуаре 13. Порошкообразные сульфат натрия или кальцинированная •сода из бункера 15 в заданном количестве через воздухоотде- лительную трубу 14 поступает в резервуар 13. Здесь он смеши- вается с раствором щелочи и в таком виде используемся для щелочной рафинации. Работу при этом проводят по схеме: ще- лочная нейтрализация, двукратная промывка и сушка. Вариант седьмой характеризуется тем, что зона обработки жиров щелочью имеет двойную производительность по сравне- нию с другими зонами, что позволяет значительно увеличить мощность всего участка щелочной рафинации. По этому вари- анту работу проводят по следующей схеме: щелочная обработка жира в смесителе 33 с предварительной обработкой его фос- форной кислотой или без нее и последующее отделение соап- стока на высокопроизводительном сепараторе 35. Нейтрализо- ванное масло для однократной промывки разделяется на два потока, работающих параллельно. Промывную воду отделяют на сепараторах 43 и 49. За сепараторами оба потока снова соеди- няются в один. Обработка жира лимонной кислотой и его по- следующая сушка производятся так же, как и в других вари- антах. Вариант восьмой представляет собой модернизированный седьмой. Жир обрабатывается щелочью в дисковом смесителе 33. Соапсток отделяется в двух параллельно работающих сепа- раторах 35. Выходящий из сепараторов жир однократно промы- вается в двух ножевых смесителях 41. Затем оба потока объ- единяются и промывная вода отделяется в одном сепараторе 49. Обработка лимонной кислотой и сушка ведется по выше- описанной схеме. При работе по этому варианту производи- тельность линии увеличивается на 30—40%. Вариант девятый—щелочной рафинации на линии с сепара- торами подвергается заранее составленная смесь саломаса и масла для маргаринового производства, например состоящая из 70—80% саломаса и 30—20% жидкого растительного масла. Обработку ведут по одному из описанных выше вариантов. Ра- бота на смесях стабилизирует и облегчает ведение процесса. Основное оборудование. Для щелочной рафинации применя- ют описанное ниже оборудование. Сепараторы для отделения соапстока и промывной воды в этих линиях применяют такого же типа, как и в линиях гидра- тации и отделения фосфатидов (см. с. 83—84). При отделении •8—865 ИЗ
соапстока особенно важное значение имеет удаление из полости барабана оседающего на его внутренних стенках осадка твердых примесей. По мере увеличения этого осадка повышается со- держание нейтрального жира в соапстоке и соответственно уве- 'личиваются отходы. С учетом ) этого в практику рафинационных «цехов в последние годы внедря-< •ются саморазгружающиеся сепа-, раторы, которые периодически^ ((пульсирующе) автоматически (выводят осадок из барабана по /мере его накопления. ( Смесители для интенсивного перемешивания жира с реагента- ми в этой линии применяют трех типов: лопастный, дисковый и но- жевой. J Лопастный смеситель исполь- зуют на операции гидратации и обработки масла фосфорной кис- лотой. Лопастный смеситель 48) представляет собой /кальный цилиндрический той аппарат со сварным «сом 7, сферическим дном «сферической крышкой 2, шлющейся с корпусом при помо- •'щи фланцев 3. Смеситель снаб- жен вертикальной механической лопастной мешалкой 12 с меняю* щейся ступенчато частотой вра- щения. Частота вращения меня- ется при помощи двух трехсту- Лтенчатых клиноременных шкивов, .передающих движение от элек- тродвигателя к мешалке. (На рис. не показаны). Для удлинения пути, на кото- ром масло контактируется с во- дой или фосфорной кислотой, внутри аппарата расположено устройство, создающее каскадное движение. Оно состоит из парал- (рис. верти- сталь- корпу- 11 и соеди- Рис. 48. Лопастный смеси- тель: / — сальниковое уплотнение; 2 — сферическая крышка; <? — флан- цы; 4 — лопасти мешалки; 5 — большие диски; 6 — малые дис- ки; 7—корпус; 8, 9, 10, 13, 14 н 15 — патрубки; 11 — сфериче- ское дно; 12 — лопастная ме- шалка. лельно расположенных малых 6 и больших 5 дисков, на по- верхности которых в шахматном порядке находятся круглые пе- реточные отверстия. Лопасти мешалки 4 прогоняют смесь после- довательно через все диски. 114
При первоначальном включении смесителя в работу он за- полняется маслом через патрубок 9. Воздух в это время вы- пускается через патрубок 15. При переводе линии на непрерыв- ный режим.работы масло поступает через патрубок 13, а вода для гидратации или фосфорная кислота — через патрубок 14. Реакционная смесь выводится из аппарата через патрубок 8. Полное опорожнение смесителя при его остановке производится через расположенный в нижней точке патрубок 10. Вертикаль- ный вал мешалки в месте вхождения в корпус аппарата имеет сальниковое уплотнение 1, обеспечивающее герметичность ап- парата. Аппарат снабжен тепловой изоляцией. Он обычно уста- навливается на полу рабочего помещения и достаточно удобен для обслуживания. У смесителей этого типа, установленных в линии непрерыв- ного действия, различная емкость. Первый по ходу смеситель, в котором проводится обработка масла фосфорной кислотой, имеет диаметр 400 мм и емкость 140 л. Емкость второго смеси- теля большой модели диаметром 550 мм — 450 л. Производи- тельность смесителя от 3,3 до 7,5 т масла в 1 ч. При непрерыв- ной работе длительность пребывания масла в зависимости от производительности линии составляет в первом смесителе 1,5— 3 мин, во втором, большем, — 4—8 мин. Дисковый смеситель служит для интенсивного смешивания рафинируемого жира с раствором щелочи. Конструкция смеси- теля обеспечивает тонкое измельчение обрабатываемого жира, благодаря чему увеличивается поверхность его контакта с ра- створом щелочи, получается быстрая и достаточно полная нейт- рализация жирных кислот. Смеситель (рис. 49) состоит из литого корпуса 6, закрытого крышкой 7. В рабочей камере 9, представляющей собой коль- цевую выточку в корпусе и крышке, вращается рабочий диск 8. Рафинируемый жир поступает в корпус смесителя под давле- нием насоса через патрубок 11, а раствор щелочи — через па- трубок 12. Обе жидкости проходят в рабочую камеру 9, захва- тываются быстро вращающимся диском 8, который их тщатель- но смешивает между собой и выбрасывает из смесителя через патрубок 10. Диск насажен на горизонтальный вал 1, на другом конце которого находится четырехступенчатый клиноременный шкив 2. Другой, также четырехступенчатый, шкив 3 насажен на вал электродвигателя 4. Благодаря такой системе передачи движе- ний рабочий диск имеет переменную частоту вращения. Электро- двигатель -со всей системой передач заключены в общий кожух 5. Смеситель крепится к полу помещения. Для предупреждения просачивания жидкости сквозь неплотности смеситель имеет сальниковое устройство 13, за которым необходимо внимательно следить. 8* 115
Производительность дискового смесителя может быть отре- гулирована на 3,3 до 7,5 т/ч. Длительность пребывания масла, в смесителе 1—2 с. Ножевой смеситель предназначен для смешивания нейтрали- зованного масла с водой Рис. 49. Дисковый смеситель: / — горизонтальный вал; 2 н 3— клиноременные шкивы; 4 — электродвигатель; 5 —кожух; 6 — кор- пус; 7 —крышка; 8 — рабочий диск; 9 — рабочая камера; 10, 11 и 12 — патрубки; 13— уплотняю- щий сальник. на стадии промывки. Смеситель (рис. 50} представляет собой гер- метичный вертикальный сосуд емкостью 30 л. Он ,состоит из штампованно- го цилиндрического с вы- пуклой крышкой колпака 2, плотно соединяющего- ся с корпусом 6 при по- мощи фланцев 5. Внутри смесителя на вертикаль- ном валу 1 расположено 20 перемешивающих ром- бовидных ножей 3. Подо- гретый рафинируемый жир под давлением по- ступает через патрубок 11, а промывная вода че- рез патрубок 10. В кор- пусе жир тщательно сме- щивается с водой. В это время мыло из жира пе- реходит в водный рас- твор. Смесь жира с водой выходит из смесителя че- 'рез патрубок 12 и на- правляется в разделяю- щий сепаратор. Вертикальный вал, на который насажены пере- мешивающие ножи, получает вращение от электродвигателя 13 через пару трехступенчатых шкивов 7 привода, которые позво- ляют изменять частоту вращения вала. В период остановки жид- кость спускается из смесителя через патрубок 9. Во время экс- плуатации необходимо следить за герметичностью сальникового уплотнения 4, предупреждающего утечку жира из смесителя. Смеситель монтируется на общей раме 8. Производительность ножевого смесителя, как и всей линии, от 3,3 до 7,5 т/ч жира. Подготовка, пуск и остановка линий щелочной рафинации. Общие указания о подготовке линий непрерывного действия для рафинации жиров, их пуске и остановке приведены ниже. 116
Перед включением в работу всей линии или отдельных входя- щих в нее машин аппаратчик проводит подготовительные опе- рации. Сначала производится общий внимательный осмотр всех, машин, аппаратов, насосов, контрольно-измерительных прибо- ров, трубопроводов и арматуры. Необходимо убедиться, что- Рис. 50. Ножевой смеситель: 1 — вертикальный вал; 2 — колпак; 3 — ромбовидные ножи; 4 — сальниковое уплотнение; 5 —фланцы; 6—корпус; 7 — шкивы привода; 8—рама; 9, 10, II и 12 — патрубки; 13 — электродвигатель. оборудование собрано в соответствии с имеющимися на рабочих местах схемами и инструкциями. Защитные кожухи и огражде- ния движущихся частей должны быть исправны, установлены на место и закреплены. Люки на аппаратах, работающих под давлением или разрежением, должны быть плотно затянуты. Во всех случаях необходимо убедиться в плотности всех соединений, в отсутствии течи или подсосов. Через неплотности могут вытекать жир или растворы Щелочи, воды и других материалов, что увеличивает потери, ухудшает санитарное со- стояние цеха и при перекачках горячих материалов это может вызвать ожоги. При подсосах воздуха через неплотности он мо- жет попадать в жир, что вызывает его окисление и необратимую порчу. 117
Если линию или отдельные входящие в нее аппараты вклю- чают в работу после ревизии или ремонта, то ее промывают горячей водой. Промывная вода прогоняется через аппараты и коммуникации так, чтобы она не попадала в контрольно-изме- рительные приборы, насосы-дозаторы, сепараторы и другие чувствительные механизмы, так как содержащиеся в промывной воде загрязнения (песок, окалина и др.) могут задержаться в механизмах и нарушить их работу. Промывную воду спускают через специальные краны, уста- навливаемые для этой цели в самой низкой точке трубопрово- дов. При отсутствии таких кранов воду спускают, временно разъединяя фланцевые соединения. После промывки краны на трубопроводах устанавливают в положение, обеспечивающее нормальное течение технологического процесса. Если линия включается в работу после перерыва, не связан- ного с ремонтом оборудования, то ее не промывают. При пере- работке застывающих при температуре 18—20° С жиров (сало- мас, животные жиры, кокосовое масло) линию обязательно про- дувают даже при кратковременной остановке во избежание образования в трубопроводах пробок застывшего жира. При включении в работу различных нагревателей для жиров (трубчатых, пластинчатых, змеевиковых и др.) необходимо при- держиваться определенного правила. Сначала в подогреватель подают жир, затем включают греющий пар. В противном случае жир, оставшийся в тонком слое на греющей поверхности от предыдущих операций, будет перегреваться и может пригореть, образуя на поверхности пленку нагара, которая ухудшает теп- лопередачу и снижает качество жира. Эта пленка трудно удаля- ется с греющей поверхности. При остановке подогревателей сначала выключают пар, за- тем прекращают подачу жиров. При пуске всех типов холодильников и конденсаторов вклю- чают охлаждающую воду и начинают подачу жиров. При оста- новке холодильников прекращают подачу жира, затем — охлаж- дающей воды. Для предупреждения перегрева уплотнительных узлов на всех аппаратах (сепараторы, насосы, смесители, и др.) и преж- девременного выхода их из строя, при пуске или остановке ли- нии необходимо следить, чтобы в них непрерывно поступали жидкость (масло, вода или водные растворы). Для нормальной работы линии непрерывного действия необ- ходимо подготовить в цехе запас сырья не менее, чем на 4 ч и соответствующее количество реагентов (умягченной воды, фос- форной кислоты, раствора щелочи, раствора лимонной кислоты и др.). Затем устанавливают количество подаваемого рафиниру- емого жира и соответственно с этим регулируют поступление реагентов, наблюдая за показаниями установленных приборов. Изменение подачи жира и реагентов производят в зависимо- 118
сти от местных условии, меняя ход поршня и число ходов дози- рующих поршневых насосов, перекрывая частично краны или вентили на подающих линиях. Наилучшие условия для работы создаются при автоматическом регулировании подачи всех ком- понентов по заданной программе. После включения линии в работу, обычно в первое время, получаемый рафинированный жир выходит нестандартным. Его принимают в отдельный промежуточный резервуар, из которого возвращают на повторную обработку. После того как получают рафинированный жир, соответствующий по своим показателям принятым для данного процесса техническим условиям, его на- правляют в приемный резервуар для готового продукта. В промежуточный резервуар сливают также жир, когда тре- буется освободить аппаратуру и коммуникации от находящегося в нем материала, при переходе на другой вид жира или при остановке оборудования на ревизию или ремонт. Режим щелочной рафинации. Если гидратацию проводят во- дой с получением товарного фосфатидного концентрата, то все операции проводят по режиму, описанному на с. 87—89. Для разрушения негидратирующихся фосфатидов их перед щелочной рафинацией обрабатывают фосфорной фислотой кон- центрацией 85%. Ее вводят в количестве 0,05—0,2% от массы обрабатываемого масла (при рафинации льняного масла 0,4— 0,5%). Фосфорная кислота при помощи насоса дозатора вводится в масло, нагретое до 85—95° С (при рафинации хлопкового масла до 65—75° С), при интенсивном перемешивании реагирую- щих веществ в лопастном смесителе. Отсюда вся реакционная масса переходит в дисковый смеситель, в котором при взаимо- действии с раствором едкой щелочи происходит нейтрализация свободных кислот — жирных и фосфорной. Режим щелочной рафинации жиров на линиях с сепаратором меняется в зависимости от ряда показателей. Важнейшим усло- вием является выбор концентрации раствора щелочи. ВНИИЖ рекомендует применять растворы определенных концентраций в зависимости от начального кислотного числа жира (табл. 8). Таблица 8 Рафинируемый жир Начальное кислотное число КЧ мг КОН Концентрация раствора едкого натра Краб, ГМ Избыток раст- вора щелочи сверх теоре- тически рас- считанного, % «изб Подсолнечное масло До 2 70— 90 10—20 1,1 —1,2 То же 2—5 100-130 10—20 1,1 —1,2 » 5—10 До 150 5—10 1,05-1,1 Выше 10 150-170 10-30 1,1 —1,3 Саломас До 1 40- 70 5-10 1,05-1,1 Льняное масло До 6 90-130 10—30 1,1 -1»з 119
Из табл. 8 видно, что с повышением начального кислотного числа жира увеличивается концентрация применяемых раство- ров щелочи. Использование слабых растворов при рафинации жира с высокой кислотностью сопровождается получением боль- шого количества соапстоков, содержащих много воды. Масла с повышенной начальной кислотностью обычно бывают сильнее окрашенными: в этом случае растворы щелочи более высокой концентрации оказывают лучшее осветляющее действие. Однако растворы щелочи высокой концентрации могут вызвать высали- вание соапстока. При поступлении смеси в сепаратор соапсток будет оседать на разделяющих тарелках, что нарушит нормаль- ную работу сепаратора. Избыток щелочи зависит от качества исходного масла. Чем чище рафинируемый жир, тем меньший требуется избыток ще- лочи. При рафинации гидратированного подсолнечного масла и саломаса достаточен избыток щелочи в 5—10%. При переработ- ке масел, содержащих повышенное количество примесей, избы- ток щелочи повышается, так как часть ее расходуется на взаимодействие с примесями. Назначать избыток щелочи при обработке той или иной пар- тии жира нужно весьма осторожно. Превышение избытка сверх необходимого приводит к перерасходу самой щелочи и к увели- чению отходов жира в соапсток. снижению выхода рафиниро- ванного продукта. Недостаток щелочи может сопровождаться повышенной остаточной кислотностью получаемого жира, в ре- зультате чего понизится его качество. Температуру жира, поступающего в смесители (лопастный, дисковый, ножевой) на стадиях щелочной рафинации и после- дующей промывки, поддерживают на уровне 85—90° С. До этой же температуры нагревают раствор щелочи. Важными параметрами при ведении процесса рафинации на линии с сепараторами является давление. Давление раствора щелочи и воды, поступающих в смесители, всегда должно не- сколько превышать давление подаваемого в них жира, чтобы исключить возможность попадания жира в щелочные или водя- ные коммуникации. Сепараторы работают обычно под давлением. Давление сме- си рафинируемого жира с соапстоком или промывной водой на входе в сепаратор составляет 0,3—0,5 МПа (3—5 кгс/см2). Дав- ление жира на выходе из сепаратора зависит от концентрации применяемой щелочи. Его регулируют при помощи игольчатого вентиля и поддерживают в пределах, приведенных в табл. 9. При всех условиях давление на выходе не должно превышать 0,3 МПа (3 кгс/см2). Давление в сепараторе существенно влияет на состав соап- •стока, на содержание в нем нейтрального жира и воды. При снижении давления содержание нейтрального жира в соапстоке уменьшается, но увеличивается содержание мыла в нейтрализо- 120
Таблица S> Концентрация раствора щелочи, г/л Давление на выходе из сепаратсра МПа кгс/см2 70—90 0,18—02, 1,8—2,0 До 130 0,2—0,22 9 9 9 До 150 0,22—0,24 2.2 2,4 ванном жире. Наоборот, с повышением давления в сепараторе- увеличивается содержание нейтрального жира в соапстоке, но уменьшается остаток мыла в рафинированном жире. Аппарат- чик, наблюдая за процессом, должен отрегулировать давление при помощи игольчатого вентиля так, чтобы обеспечить опти- мальные условия работы сепаратора. При таких условиях в жи- ре остается минимальное количество мыла (не более 0,05%), а содержание нейтрального жира в соапстоке не превышает 30—35%, а часто и меньше. Следовательно, в соапстоке на 1 часть нейтрального жира должно содержаться не более 2,5— 3,5 части омыленного. Для облегчения вывода соапстока из сепаратора в него по- ходу процесса непрерывно подают горячую воду, которая раз- бавляет соапсток, доводя содержание жира в нем (связанного в виде мыла и нейтрального) до 15—25%. Если это соотношение нейтрального и омыленного жира не получилось или если выхо- дящий из сепаратора соапсток содержит в своей массе менее 15% общего жира (нейтрального и омыленного), то процесс Отлажен неправильно. Линию необходимо заново отрегулиро- вать в соответствии с приведенными выше условиями. При правильно отлаженном процессе щелочной рафинации в массе жира, поступающего из смесителя в сепаратор, должны быть видны агрегированные частички мыла. Жир, вытекающий из сепаратора, должен быть прозрачным, немутным. Кислотное число его должно быть не выше 0,2 мг КОН, а содержание мыла не более 0,05%. Если в массе жира, направляемом в сепаратор, не видны частички агрегированного мыла, то уменьшают при помощи ступенчатых шкивов частоту вращения лопастей дискового сме- сителя и несколько поднимают температуру жира и раствора щелочи. В некоторых случаях приходится одновременно немно- го повышать избыток щелочи. При выходе из сепаратора жира с заэмульгированной влагой процесс приостанавливают (прекращая подачу в смеситель жи- ра и раствора щелочи), промывают сепаратор горячей водой (без разборки) до полного удаления осевшего в барабане соап- стока. Затем снова включают линию в работу, уточнив дози- ровку и крепость поступающего раствора щелочи. 12t
Воду (конденсат или умягченную) на первую и втбрую про- мывку подают из расчета 8—10% от массы жира. Температуру жира и воды поддерживают на уровне 90—95° С. Периодически отбирают через краник пробу смеси жира с водой, направляе- мой в сепаратор. Она должна в стаканчике или пробирке легко и быстро расслаиваться. Образование эмульсии свидетельствует о том, что в жире после первого сепаратора осталось повышен- ное количество мыла. Промытый жир не должен содержать свободной щелочи. Остаток мыла после первой промывки не должен превышать 9,007%, после второй — 0,003%. Остаток влаги в нем не более 0,2%. Если в выходящем из сепаратора жире обнаруживается заметное количество мыла, то несколько увеличивают количе- ство подаваемой на промывку воды и регулируют частоту вра- щения мешалки в смесителях. Промывная вода, выходящая из сепаратора, должна содер- жать минимальное количество увлеченного жира (первая не более 1—1,5%, а вторая до 0,05%). Для сокращения массы сточных вод рекомендуют вторую промывную воду пустить на первую промывку. Сушка жиров после щелочной рафинации и промывки жиров и масел проводится по режиму, описанному на с. 88 и 89. Щелочная рафинация в мыльно-щелочной среде При щелочной рафинации в мыльно-щелочной среде тонко- раздробленный жир пропускается через раствор щелочи низкой концентрации. Жирные кислоты связываются щелочью, обра- зующееся мыло растворяется и остается в растворе щелочи. Нейтрализованный жир поднимается кверху и отводится из ре- актора на промывку и сушку. Для успешного ведения процесса очень важно, чтобы ра- финируемые масла не содержали фосфатидов, которые вызыва- ют эмульгирование жира. По этой причине на рафинацию направляют масла, прошедшие предварительную гидратацию. В ряде случаев перед щелочной рафинацией масло предва- рительно обрабатывают фосфорной кислотой для разрушений оставшихся в нем фосфатидов. Этим методом рекомендуется рафинировать светлые растительные масла с начальным кислот- ным числом не более 5 мг КОН и пищевой саломас. Предложена также комбинированная схема, в которой реак- ция нейтрализации свободных жирных кислот проводится в реакторе с мыльно-щелочной подкладкой, а промывка нейтрали- зованного жира с применением сепараторов. Аппаратурно-технологическая схема. На рис. 51 приведена комбинированная схема щелочной рафинации, позволяющая ме- нять условия работы в зависимости от вида и качества перера- батываемого сырья. Так как для устойчивой и экономичной работы по данному методу требуется достаточно полное пред- 122
варительное удаление фосфатидов, схема предусматривает воз- можность предварительной обработки масла фосфорной кисло- той для разрушения негидратирующихся фосфатидов. Поступающие на рафинацию жиры взвешиваются на автома- тических весах 20 и принимаются в промежуточные резервуары 19. Отсюда растительные масла, пройдя фильтры 18, насосом 17 через трубчатый нагреватель 21 и расходомер 23 подаются в эжекционный смеситель 22. Сюда же из бачка 27 через фильт- ры 26, стабилизатор уровня 25 и расходомер 24 направляется, расчетное количество фосфорной кислоты. Смесь масла с фосфорной кислотой поступает через деаэра- тор 29 в реактор-нейтрализатор 16. В деаэратор подается так- же саломас, не требующий предварительной обработки фосфор- ной кислотой. Деаэратор 29 для жиров, как и деаэратор 29а. для раствора щелочи, через ловушки 28 и 28а и конденсатор 35 присоединяется к вакуумной системе. В результате из реагирую- щих компонентов удаляется воздух, что улучшает последующие условия работы реактора-нейтрализатора. Раствор щелочи нужной концентрации может быть подго- товлен заранее в расходном резервуаре или, как это показано' на схеме, готовиться непрерывно по ходу процесса. В этом случае крепкий раствор каустической соды из резервуара 34 через фильтры 33 подводится к стабилизатору напора 32 и далее через расходомер 31 поступает в эжекционный смеситель. 30. Сюда же из резервуара 13 насосом И через трубчатый на- греватель 12 и второй расходомер подводится горячий конден- сат. Подготовленный в смесителе 30 раствор щелочи через де- аэратор 29а направляется в нейтрализатор 16. Соапсток, образующийся в результате нейтрализации жир- ных кислот и растворения получающегося мыла в щелочном растворе, представляет собой мыльно-щелочной раствор. В нем. находятся растворенное мыло, заэмульгированный жир, свобод- ная щелочь и некоторые примеси, увлеченные соапстоком па- рафинируемого жира. Соапсток отводится из нейтрализатора не- прерывно через регулятор 14 в приемный резервуар 10, из ко- торого насосом 9 перекачивается на дальнейшую обработку. Нейтрализованный жир, собирающийся в верхней части ре- актора-нейтрализатора через кольцевой карман 15, отводится, непрерывно в промежуточный резервуар 8. Дальнейшие операции по обработке нейтрализованного жира могут проводиться различными методами. На некоторых пред- приятиях жир промывают горячим конденсатом в аппаратуре периодического действия. На схеме однократная промывка нейтрализованных жиров в потоке предусматривает использование сепараторов. Из ре- зервуара 8 насосом 7 жир через пластинчатый нагреватель 36 подается в ножевой смеситель 38. Сюда же через расходомер. 37 подается горячий конденсат. Смесь разделяется на сепара- 123-
Жир на рафинацию
Рис. 51. Аппаратурно-технологическая схема рафинации жиров в мыльно- щелочной воде: / — зона обработки фосфорной кислоты; II— зона обработки щелочью; III — зона про- мывки; IV — зона обработки лимонной кислотой; V — зона высушивания; 1 и ^—-ав- томатические весы; 2 — резервуар для рафинированных жиров; 3, 4, 5, 7, 9, 11 и 17 — насосы; 6 и « — промежуточные резервуары для жиров; 10 — приемный резервуар для соапстока; 12, 21, 36 и 40 — нагреватели; 13 — резервуар для конденсата; 14 — регулятор; .15 — кольцевой карман; 16 — реактор-нейтрализатор; 18, 26 и 33— фильтры; 19— резер- вуар для рафинируемых жиров; 22 и 30 — эжекционные смесители; 23, 24, 31, «7 —рас- ходомеры; 25 и 32—стабилизаторы уровня; 27 — бачок для фосфорной кислоты; 28 и 28а—’ловушки; 29 и 29а— деаэраторы; 34 — резервуар для раствора щелочи; 35—'кон- денсатор; 38 и 41 — ножевые смесители; 39 — сепаратор; 42 — насос-дозатор; 43 — бачок для лимонной кислоты; 44 — вакуум-сушнльный аппарат; 45 — холодильник. торе 39. Мыльная вода через жироловушку направляется в очистную систему канализации, а промытый жир собирается в промежуточном резервуаре 6. В схеме предусмотрена обработка жира раствором лимон- ной кислоты для разложения следов мыла и связывания остатка металлов (железа, никеля). Для этого промытый жир из ре- зервуара 6 (или при достаточно полном отделении мыла в нейтрализаторе из резервуара 8) насосом 5 или 7 через плас- тинчатый нагреватель 40 подается в дисковый смеситель 41. Раствор лимонной кислоты в конденсате готовится в бачке 43, из которого поршневым насосом-дозатором 42 подается в сме- ситель 41. Жир, обработанный лимонной кислотой, поступает в вакуум- сушильный аппарат 44. Высушенный жир насосом 4 откачива- ется из сушильного аппарата, пропускается через трубчатый холодильник 45 и автоматические весы 1 в приемный резервуар 2, из которого насосом 3 откачивается на дальнейшую обработ- ку или на склад готовой продукции. Реактор-нейтрализатор. Основным специальным аппаратом в схеме нейтрализации жиров в мыльно-щелочной среде являет- ся реактор-нейтрализатор (рис. 52). В реакторе-нейтрализаторе происходит реакция нейтрализа- ции свободных жирных кислот слабым раствором едкой щелочи, переход образующегося при этом мыла в щелочный раствор и последующее разделение фаз, в результате которого жир, как более легкий, всплывает кверху, а мыльно-щелочной раствор скапливается в нижней части аппарата. Подвод жира и раство- ра щелочи, как и отвод нейтрализованного жира и мыльно-ще- лочного раствора, производится непрерывно. Корпус реактора-нейтрализатора (рис. 52, а) состоит из двух Цилиндров 2 и 9 разных диаметров, соединенных между собой коническим переходом 10. Аппарат имеет коническое дно 7 и Шатровую крышку 17 с находящимися в ней смотровыми фо- нарями 14. Для поддерживания нужной температуры аппарат снабжен пароводяной рубашкой 8. Температура массы в реакто- ре контролируется термометром 13. 125
В том месте, где цилиндр аппарата соединяетея с конусом, устанавливается ложное перфорированное дно 6 с большим количеством мелких отверстий, через которые проходит, подни- маясь кверху, рафинируемый жир. Он поступает в нейтрализа- тор по центральной трубе 15 и распределяется под ложным дни- щем при помощи шести радиальных перфорированных трубок. Рис. 52. Реактор-нейтрализатор: а — аппарат в разрезе: 1—регулятор; 2 — верхний (уширенный) цилиндр; 3 — распределительный желоб для раствора щелочи; 4 — сифонная труба; 5 — нижний патрубок; 6 — перфорированное дио$ /— коническое дно; 8 — пароводяная рубашка; 9 — основной цилиндр; 10 — конический переход; 11 и 19 — патрубки; 12 — кольцевой карман; 13 — термометр; 14— смотровые фо- нари; 15 — центральная труба для жира; 16— труба для подачи раствора щелочи; 17— шатровая крышка; 18— предохранительное кольцо; б —схема устройства ложного дна (вид сверху): /— труба для подвода жира; 2 — перфорированные секторы; 3 — радиальные трубы. Пройдя через отверстия в ложном днище, жир, раздроблен- ный на мелкие капельки, поднимается кверху. В процессе дви- жения капельки жира проходят через слой раствора щелочи. В это время щелочь связывает и нейтрализует свободные жир- ные кислоты. Образующийся соапсток (мыло) растворяется в щелочном растворе, а жир, продолжая свое движение вверх, переходит для отстаивания в расширенную часть цилиндриче- ского корпуса. Для полноты отстаивания важно обеспечить минимальную скорость движения жира, поэтому площадь сече- ния верхней части реактора более чем в 3 раза превышает пло- щадь сечения основной части цилиндрического корпуса. Отстоявшийся нейтрализованный жир медленно перетекает в кольцевой карман 12, из которого далее через патрубок 19 он отводится из нейтрализатора. Чтобы в отстоявшийся жир не попадала мыльная пена, в верхней части аппарата расположено 126
предохранительное кольцо 18. Раствор щелочи подается в реак- тор по трубе 16 и распределяется в аппарате при помощи жело- бов с зубчатыми краями 3. Мыльно-щелочной раствор отводит- ся из нижней части аппарата при помощи сифонной трубы 4. Количество отводимого раствора автоматически регулируется прибором 1. Для отбора проб имеется патрубок 11 с краником. Полное опорожнение аппарата осуществляется через нижний патрубок 5. Важным рабочим элементом аппарата является распреде- литель для жира. Для успешного проведения реакции нейтра- лизации необходимо создать максимально возможную поверх- ность контакта между жиром и щелочью, что обеспечивается дроблением жира на мелкие капельки. Эту функцию выполняет перфорированное стальное ложное дно. Оно (рис. 52, б) состоит из шести равных секторов 2, закрепляемых в нижней части ци- линдрического корпуса нейтрализатора. На поверхности этих секторов просверлены конические отверстия диаметром внизу 2 мм и вверху 4 мм с расстоянием между ними 10 мм. Каждый сектор имеет 5 тыс. отверстий, а всего их на ложном днище 30 тыс. шт. Жир подводится под сектора по вертикальной трубе 1 и распределяется по радиальным перфорированным трубам 3. Между подводящими трубами и секторами устанавливается сравнительно небольшой зазор, в котором находится некоторое количество жира. Благодаря тому, что плотность жира ниже плотности мыльно-щелочного раствора, он стремится подняться кверху, проходит сквозь отверстия в секторах и разбивается на мелкие капельки. На большой поверхности капель жира и про- исходит взаимодействие жирных кислот с раствором щелочи. Режим рафинации в мыльно-щелочной среде. Подготовка линии к пуску производится в том же порядке и с соблюдением тех же условий, как описано на с. 114—115. При пуске установки заполняют реактор-нейтрализатор ра- створом едкого натра концентрацией 8—15 г/л до уровня види- мого через смотровой фонарь расширителя. При переработке различных видов жиров ВНИИЖ рекомендует применять рас- творы щелочи и температурные параметры, приведенные в табл. 10. Расход щелочи на нейтрализацию жирных кислот и фосфор- ной кислоты рассчитывают так, как описано на с. 107—108. Когда температура щелочи, подаваемой в реактор, достигает заданного уровня, начинают медленно вводить в нейтрализатор нагретый до 65—70°С рафинируемый жир. Первое время, пока в растворе щелочи не накопится некоторое количество раство- ренного мыла, жир вводится со скоростью 300—500 кг/ч. По ме- ре накопления в растворе мыла подачу жира увеличивают и постепенно доводят ее до оптимальной. 127
Таблица 10 Жир Начальное кислотное число жира Концентра- ция раст- вора ще.ю- чи 'Даб- L— Темпера- тура жира и раствора, °C Содержание в спус- каемом мыльно-ще- лочном растворе Избыток щелочи, % к теоре- тическому жиров, % свободной щелочи, г/л КЧ мг и > О.Н Масло подсолнечное До 5 10-15 68—75 8- 10 0,8-3 5-10 соевое . » 3 10—15 68—75 8—10 0,8-3 5-10 рапсовое . . . > 3 10-15 68-75 8-10 0,8-3 До 50 кукурузное . » 3 10-15 68—75 8-10 0,8-3 » 50 касторовое » 5 12—15 90-95 8-10 3-4 10-20 Саломас » 1 8—12 88-95 6— 9 0,8-2 5—10 Китовый жир . » 2 10-15 70—75 8—10 3-5 10—20 В зависимости от начальной кислотности жира производи- тельность реактора диаметром 2,4 м составляет от 2,5 до 5 т/ч. Когда содержание мыла в мыльно-щелочном растворе до- стигнет 8—10%, переводят нейтрализатор на непрерывный ре- жим работы. В этот момент включают подачу свежего раствора щелочи и открывают кран на линии вывода из реактора мыль- но-щелочного раствора. При этом необходимо следить, чтобы между количеством подаваемого раствора щелочи и отводимого мыльно-щелочного раствора установилось нужное равновесие и уровень раствора в реакторе находился на заданной отметке, наблюдаемой через смотровое окно. Всплывающий кверху нейтрализованный жир, накапливается в уширенной части аппарата. Для полноты отделения мыльного раствора он должен образовать слой не менее 600 мм. Когда процесс отрегулирован правильно, нейтрализованный жир имеет остаточное кислотное число К.Ч не выше 0,2 мг КОН и остаток мыла не более 0,01%. Промывка этого жира, его обработка лимонной кислотой и сушка проводятся по такому же режиму, как и в описанной выше схеме щелочной рафинации с сепа- раторами. Отводимый из нейтрализатора мыльно-щелочной раствор должен содержать 8—10% жира, при этом 90—95% жира долж- но находиться в виде омыленных жирных кислот и лишь 5—10% в форме увлеченного нейтрального жира. При хорошо отлажен- ной работе это соотношение удается выдержать; при этом сни- жаются отходы жира в соапсток и увеличивается выход рафи- нированного жира. Остаток свободной едкой щелочи в мыльно-щелочном раст- воре колеблется от 0,8 до 5 г/л и зависит от вида перерабаты- ваемого жира и избытка щелочи. Между основной массой мыльно-щелочного раствора, находящегося в нейтрализаторе, и слоем Жира, скопляющегося .128
в его верхней части, образуется промежуточный слой, в кото- ром жир частично заэмульгирован в щелочном растворе. При нормальном течение процесса высота слоя не превышает 2—3 см. При отклонениях от оптимального режима эмульсион- ный слой может увеличиваться, тогда в отводимом жире будет находиться повышенное количество мыла и щелочи. Затрудняет- ся также последующая обработка мыльно-щелочного раствора. Поэтому рабочий оператор должен не допускать образования большого промежуточного слоя. Обычно большой промежуточный слой получается в тех случаях, когда на нейтрализацию поступает масло с повышен- ным содержанием фосфатидов. В этом случае рекомендуется включить в работу участок предварительной обработки масла фосфорной кислотой. До включения в работу такого участка необходимо несколько снизить производительность установки. Образование более высокого промежуточного слоя наблюда- ется, когда содержание фосфатидов в мыльно-щелочном раство- ре превышает 0,3%. В этом случае рекомендуется заменить в нейтрализаторе примерно !/з мыльно-щелочного раствора — имеющийся спустить через нижний кран, а на его место подать свежий нагретый раствор той концентрации, которая принята для данного жира. Во время работы необходимо следить, чтобы температура жира и щелочного раствора соответствовала заданным пара- метрам. Понижение температуры может вызвать эмульгирова- ние жира, повышение ее может вызвать закипание щелочного раствора и выброс массы из реактора. При повышении темпе- ратуры необходимо приостановить работу и снизить темпера- туру реакционной массы. Жиры и раствор щелочи следует подавать равномерно, без толчков. Во время работы необходимо следить за концентраци- ей свободной щелочи в растворе. Понижение ее, а также увели- чение содержания мыла в мыльно-щелочном растворе может вызвать эмульгирование жира. Как только такое явление обна- руживается, необходимо несколько увеличить подачу раствора щелочи. Когда это явление не было своевременно замечено, необходимо приостановить работу линии и заменить примерно 7з мыльно-щелочного раствора. При переходе к переработке на этих линиях от одного вида жира к другому, как правило, требуется полная смена мыльно- щелочного раствора. Кратковременная остановка не вызывает необходимости освобождения аппаратуры. Прекращают подачу жира и раство- ра щелочи, возобновляя ее, когда необходимо снова пустить линию в работу. При длительной остановке, например на реви- зию или ремонт, освобождают аппарат, выпуская его содержи- мое через нижний спусковой кран. Внутреннюю поверхность аппарата промывают из шланга водой. >-86б 129
Щелочная рафинация в аппаратуре периодического действия. При переработке мелких партий жира, рафинация которых на линиях непрерывного действия неэкономична, применяют аппаратуру периодического действия. Работу ведут по двум; вариантам: с водно-солевой подкладкой и без подкладки. Аппаратурно-технологическая схема. Из коробки 1 (рис. 53), ВоНа S очистную систем; Рис. 53. Аппаратурно-технологическая схема щелочной рафинации периодиче- ского действия: 1— коробка на весах; 2, 3, 4 и 5 — мерники; 6 — холодильник; 7 — промывочно-сушильный аппарат; 8 — насос; 9 — жироловушка; 10 — сборный бачок; 11 и Па — приемник-соапсточ- иик; 12 — нейтрализатор; 13— вакуум-насос. установленной на весах, отвешенная порция ра- финируемого жира по- ступает в нейтрализатор 12. В нейтрализаторе жир нагревается глухим па- ром до установленной, температуры. В аппарат из мерника 2, установлен- ного на весах, подается рассчитанное количество' раствора щелочи. Обра- зующийся в результате нейтрализации жирных кислот соапсток при от- стаивании оседает в ко- нусном дне нейтрализато- ра. Жир, освобожденный от основной массы соап- етока,. при помощи ваку- ума пересасывается в промывочно - сушильный аппарат 7. Здесь он про- мывается сначала соля- ным раствором, посту- пающим из мерника 3,. затем горячим конденса- том из мерника 4. После отстаивания промывную воду спускают через жироло- вушку 9 в очистную систему канализации. Всплывающий в жи- роловушке жир поступает в сборный бачок 10, из которого возвращается на повторную нейтрализацию. После отделения последней промывной воды жир в том же аппарате 7 высушивается под вакуумом. При необходимости перед сушкой жир может в том же аппарате 7 обрабатывать- ся раствором лимонной кислоты, поступающей из мерника 5. Пар, отходящий из аппарата 7, конденсируется в. трубчатом холодильнике 6. Несконденснровавшиёся газы и воздух откачи- ваются вакуум-насосом 13. 130
Соапсток, отделившийся в нейтрализаторе, сливается в при- емник-соапсточник 11. Здесь при отстаивании из него дополни- тельно выделяется некоторое количество жира, который насосом 8 возвращается в процесс. За- тем соапсток откачивается на обработку. Основное оборудование. Для щелочной рафинации жи- ров применяют следующие ап- параты. Нейтрализатор периодиче- ского действия служит для нейтрализации жирных кислот раствором щелочи и последую- щего отделения соапстока ме- тодом отстаивания. Аппарат (рис. 54) стальной, вертикаль- ный, состоит из цилиндриче- ского корпуса 4 с коническим дном 9 и плоской крышкой 13. У нижней части цилиндриче- ского корпуса и у конического дна аппарата расположена па- ровая рубашка 6. Для переме- шивания аппарат снабжен гра- бельной мешалкой 10, наса- женной на вертикальный вал 18. Вращение вала осуще- ствляется от электродвигате- ля 1 через редуктор 14. Вертикальный вал состоит из двух частей, соединяющих- ся между собой кулачковой муфтой 17, включаемой при помощи рычага 2. Благодаря этой муфте верхняя часть ва- ла 18а может вращаться в то время, когда нижняя с наса- женными на ней лопастями мешалки остается неподвиж- ной. Рис, 54. Нейтрализатор периодическо- го действия: 1 — электродвигатель; 2 — рычаг для вклю- чения кулачковой муфты; 3— ручная ле- бедка для подъема шарнирной трубы; 4 — цилиндрический корпус; 5 — трос для подъема шарнирной трубы; 6 — паровая рубашка; 7 — спускной патрубок; 8 — шар- нирная труба; 9 — коническое дно; /0 — грабельная мешалка; // — мерная рейка; 12 — термометр; 13 — плоская крышка; 14 — редуктор; 15 — душирующие сетки; 16— улитки; 17 — кулачковая муфта; 18— вертикальный вал; 18а — верхняя часть вала. Верхняя часть вала 18а имеет кольцевую выточку, образую- щую канал, соединяющийся с насаженными на вал пятью ради- ально расположенными разной длины улитками 16. По каналу через улитки в аппарат могут подаваться различные реаген- ты — раствор щелочи, раствор соли, вода и др. При вращении верхней части вала улитки благодаря разному расстоянию от Центра вала, равномерно распределяют реагенты над неподвиж- 9* 131
ной поверхностью находящегося в аппарате жира. Если по ус- ловиям работы необходимо реагенты подавать в аппарат при работающей механической мешалке, то для этого пользуются смонтированными под крышкой душирующими сетками 15. Уровень жира в аппарате контролируют при помощи мерной рейки 11, а температуру — по термометру 12. После отстаивания нейтрализованный жир осторожно, при помощи шарнирной трубы 8 отсасывается в промывочно-су- шильный аппарат. Подъем и опускание шарнирной трубы про- изводится при помощи троса 5 и ручной лебедки 3. Соапсток выпускается из аппарата через патрубок 7. Поверхность аппарата покрыта тепловой изоляцией. Нейтра- лизаторы выпускают на рабочую загрузку 5, 10 и 20 т жиров. Их производительность составляет 3—5 т жиров в сутки на 1 т рабочей загрузки аппарата (в зависимости от начальной кис- лотности жира). Аппарат для промывки и сушки жиров используют для мно- гократной промывки нейтрализованных жиров с целью удаления оставшегося в жире мыла и последующей сушки жира. Кон- струкция аппарата и принцип его работы описаны на с. 31. Производительность аппарата 5—3 т жиров в сутки на каждую тонну рабочей загрузки аппарата. Приемник для соапстока предназначен для приемки соап- стока, выпускаемого из нейтрализатора, и его первичной обра- ботки с целью уменьшения содержания в соапстоке нейтраль- ного жира. Приемник может иметь различную емкость и разную форму — цилиндрическую с плоским или коническим дном, усе- ченного конуса со сферическим дном и др. Для подогрева соапстока в аппарате служит глухой паровой змеевик. Для перемешивания массы в процессе ее обработки в соапсточнике установлена механическая лопастная мешалка или паровой барботер. Подогрев соапстока надо производить осторожно и при перемешивании, чтобы не было перегрева и выброса его из аппарата. Приемник для соапстока снабжен комплектом арматуры и контрольно-измерительных приборов. Режим щелочной рафинации. Нейтрализатор наполняют жи- ром, включают механическую мешалку, подогревают жир до установленной температуры. Затем в него вводят расчетное количество раствора щелочи. ВНИИ/Кем рекомендуются сле- дующие параметры ведения процесса (табл. 11). При работе со слабым раствором щелочи его нагревают до кипения и равномерно распределяют над неподвижным зерка- лом жира через вращающиеся улитки. Раствор щелочи подают постепенно в течение 20—25 мин. Мешалка в это время должна быть выключена во избежание образования эмульсии. После подачи всего количества раствора щелочи включают механическую мешалку и поднимают температуру жира до 90—95° С. Затем мешалку выключают и дают массе отстояться 132
Таблица II Рафинируемый жир Начальное кислотное число жира мг кон Концентра- ция раст- вора щело- чи, г/л Избыток щелочи к изб Температура в аппа- рате, Длитель- ность отстаива- ния, ч в начале процесса в конце процесса Масло подсолнечное •5—7 85-105 1,1—1,2 45-50 55—60 До 6 То же . Выше 7 125-145 1,1-1,2 45-50 55-60 . 6 » 10-17 170—175 До 1,3 45—50 55-60 .6 рапсовое До 5 125—150 До 2 60 60-65 Не менее 6 Не менее a кунжутное . Выше 5 100 - 200 До 2 25—30 55-60 кокосовое . До 5 60- 65 1,1-1,2 45-50 55-60 4-6 льняное » 5 100-130 1,5—2 50—55 65-70 До 6 кукурузное » 10 120—150 1,5—2 60-70 65—70 6-8 Китовый жир . Выше 5 80-100 До 1,5 45-50 55- 60 До 6 Животные жиры » 5 65- 70 1,1—1,2 70 80 » 4 в течение 4—6 ч. За это время соапсток должен осесть на дно аппарата. Если соапсток отделяется медленно, то в аппарат рекомен- дуется добавить через вращающиеся улитки 2—3% от массы жира, нагретого до 95—100° С раствора поваренной соли кон- центрацией 8—10%. После отстаивания в нейтрализаторе образуется три слоя: вверху жир, под ним соапсток, и на дне солевой раствор. Жир отсасывается в промывочно-сушильный аппарат, раствор соли спускается через жироловушку в очистную систему канализации. Соапсток передают в приемник. При правильно проведенной операции нейтрализации оста- точное кислотное число не должно превышать 0,25 мг КОН. При промывке жир нагревают в аппарате глухим паром при перемешивании до 90—95° С. В него при работающей механи- ческой мешалке подают через душ нагретый до кипения кон- денсат или умягченную воду в количестве 8—10% от м-ассы жира. Затем выключают мешалку и дают жиру отстояться в течение примерно 0,7—1 ч. Отделившуюся воду спускают через нижний кран в жироловушку и далее в очистную систему кана- лизации. Промывку повторяют 2—3 раза до полного удаления мыла. Если в процессе промывки образуется эмульсия (когда вме- сте с жиром из нейтрализатора захватывается некоторое коли- чество соапстока или эмульсионного слоя), то ее разрушают, медленно и осторожно нагревая жир при перемешивании до 90—95° С в плотно закрытом аппарате под вакуумом. Нельзя форсировать нагрев, чтобы не вызвать вспенивания массы и 133
переброса жира. После разрушения эмульсии заканчивают про- мывку, добавляя в жир новую порцию промывной воды. Оста- ток влаги в жире после промывки не должен превышать 0,5— 0,6%. Промытое масло сушат в этом же аппарате при температуре 90—95° С и остаточном давлении 5,3—6 кПа (40—45 мм рт. ст.). К моменту окончания сушки на поверхности жира в аппарате исчезает пена. Труба, по которой отводится пар в конденсатор, становится на ощупь холодной, смотровое стекло не запотевает. Остаток влаги и летучих веществ в жире не должен превышать 0,1—0,15%. Щелочная рафинация масла различных видов. Режимы ра- финации растительных масел различных видов в аппаратуре периодического действия имеют свои особенности. Кокосовое масло рафинируют следующим образом. Нейтра- лизатор заполняют маслом и нагревают его до 45—50° С. Нейт- рализацию проводят раствором щелочи концентрацией 60— 65 г/л. Коэффициент избытка щелочи кИЗб = 1,1 4- 1,2. Раствор щелочи, нагретый до 40—45° С, вводят через улитки, обеспечи- вая равномерное распределение его над зеркалом неподвижного масла. После ввода всей щелочи температуру повышают до 55—60J С и медленно перемешивают до образования сравни- тельно крупных хлопьев соапстока. Масло отстаивается в тече- ние 4—6 ч, затем его пересасывают при помощи шарнирной трубы в промывочный аппарат. Соапсток спускают в прием- ник. Одно- или двукратную промывку масла производят при тем)-1 пературе около 90° С конденсатом или умягченной водой, взя|> той в количестве 8—10% от массы масла. После каждой прор мывки масло отстаивается около 1 ч. Промывную воду спуска?-; ют через жироловушку. Для разложения оставшихся следов мыла в промытое масло1 добавляют 20—25 г/т лимонной кислоты (2—5%-ный раствор)'. Масло перемешивают с раствором кислоты в течение 20— 25 мин. Затем выключают мешалку и дают массе отстояться примерно 1 ч. Оседающий на дно слабый раствор лимонно- кислого натрия сливают через жироловушку. Масло в этом же аппарате подвергают сушке под вакуумом по режиму, описан- ному выше. Льняное масло рафинируют для получения продукта, отве- чающего ГОСТу на лаковые масла. Для этого необходимо Уда- лить из него гидратирующиеся, дегидратирующиеся фосфатиды и улучшить его цвет. При рафинации больших количеств льняного масла можно использовать линию непрерывного действия с сепараторами при обязательной предварительной гидратации масла и обработке его фосфорной кислотой. 134
При рафинации сравнительно небольших количеств масла .применяют аппаратуру периодического действия. Льняное масло подают в нейтрализатор и обрабатывают его при температуре 20—25° С концентрированной фосфорной кислотой (0,05—0,1% ют массы масла). Перемешивание ведут в течение 15—20 мин и при этом повышают температуру масла до 50—55° С. Затем в реакционную массу вводят раствор щелочи концентрацией 100—130 г/л при кислотном числе масла до 5 мг КОН и 150— 170 г/л, если кислотное число выше 5 мг КОН. Коэффициент избытка щелочи кизб равен 1,5—2 с учетом расхода на нейтра- лизацию фосфорной кислоты и желаемого эффекта осветления масла. После ввода раствора щелочи температуру масла повышают до 65—70° С. Перемешивание продолжают до образования сравнительно крупных, хорошо отделяющихся хлопьев соапсто- ка. Операции промывки и сушки ведут по описанному выше, общему для светлых масел режиму (см. с. 133). В некоторых случаях отрафинированное щелочью льняное масло отбеливают при помощи отбеливающих глин (см. с. 157—158). Рапсовое и кунжутное масла, особенно с начальным кислот- ным числом выше 5 мг КОН, часто имеют интенсивную окрас- ку, для разрушения которой рекомендуется предварительно об- рабатывать их .крепкой серной кислотой. В масло с начальной влажностью не более 0,5% (чтобы не происходило разбавления серной кислоты) при температуре 25—30° С и при интенсивном перемешивании вводят крепкую серную кислоту, взятую в количестве 0,25—1% от массы масла. Перемешивание с кислотой продолжают 0,5—1 ч. Под действием серной кислоты масло приобретает темно-зеленую окраску. Не спуская образовавшегося гудрона, масло обрабатывают ра- створом едкой щелочи концентрацией 100—200 г/л с избытком до 100% («изб = 2). Затем повышают температуру масла до 55—60° С и продолжают перемешивание до образования хорошо отделяющихся хлопьев соапстока. Иногда для этого в нейтра- лизатор приходится добавлять 2—3% соляного раствора кон- центрацией 8—10%. Операции отстаивания, промывки и сушки ведут по режиму, описанному выше (см. с. 133—134). Касторовое масло рафинируют по следующему режиму. Масло после гидратации нагревают до 65—70° С и обрабатыва- ют раствором едкой щелочи концентрацией 50—120 г/л. Избы- ток щелочи от 20 до 50% (кИЗб = 1,2 4- 1,5). Температура ра- створа щелочи 90—95° С. Его вводят через распылители при медленном перемешивании механической мешалкой. После вво- да всей щелочи добавляют в аппарат 2—3% солевого раствора концентрацией 8—10%. Отстаивание длится 6—10 ч. Дальней- шие операции проводятся по режиму, описанному на с. 133—134. 135
Иногда касторовое масло рафинируют раствором кальци- нированной соды концентрацией 180—230 г/л с избытком 70— 80%. Температура масла при рафинации кальцинированной со- дой 30—35° С. Рафинацию его надо вести осторожно из-за способности образовывать с водой довольно стойкие эмульсии. Щелочная рафинация с водно-солевой подкладкой. При ще- лочной рафинации с водно-солевой подкладкой в аппаратуре периодического действия меняется режим работы. Метод щелочной рафинации с водно-солевой подкладкой основан на растворимости в слабом растворе соли мыла и практически полной нерастворимости в нем нейтрального жира. Такую рафинацию применяют для нейтрализации пищевого са- ломаса и гидратированного подсолнечного масла с начальным кислотным числом КЧа до 5 мг КОН. В начале процесса жир нагревается в нейтрализаторе (при: перемешивании) глухим паром до температуры 95° С. В нагре- тый жир вводится кипящий раствор соли концентрацией 0,8— 1,3%. Количество раствора соли зависит от начальной кислот- ности жира: чем она выше, тем больше требуется раствора соли. Это обусловлено тем, что общее содержание жира в со- левом растворе к концу операции нейтрализации не должно превышать 10—12%. Практически на каждый 1 мг КОН (на- чального кислотного числа жира) требуется 60 л раствора соли на 1 т жира. Пример. Определить количество раствора соли Рс при рафинации 10 т жира с начальным кислотным числом мт кон. Рс = 60-2-10 = 1200 л. При низком кислотном числе жира вводят не менее 100 л. солевого раствора на каждую 1 т жира. Вводимый раствор соли оседает в конусе нейтрализатора, образуя там водно-солевую подкладку. Затем в нейтрализатор вводят через вращающиеся улитки при выключенной механиче- ской мешалке нагретый до кипения раствор едкой щелочи кон- центрацией 40—45 г/л. Избыток щелочи сверх теоретическогс принимается 5—10%. После ввода раствора щелочи содержимое нейтрализатора отстаивается в течение 2—3 ч. За это время все мелкие хлопья соапстока опускаются вниз и растворяются в солевом растворе. Отстоявшийся жир при помощи осторожно опускаемой шарнирной трубы пересасывают вакуумом в про- мывной аппарат на промывку и сушку. Между отстоявшимся жиром и солевым раствором часто образуется небольшой, высотой 1—2 см, слой эмульсии жира в воде. При пересасывании жира следят за тем, чтобы эмульсия не попала в промывной аппарат, так как это затруднит промыв ку. Образование большого промежуточного слоя свидетельст- ве
вует о том, что был нарушен режим рафинации или в перера- ботку поступило масло с высоким содержанием фосфатидов. После откачки жира соапсток спускают в приемник Эмуль- сионный слой сливают в отдельный приемник 11а (см. рис. 53) и обрабатывают его солью для разрушения эмульсии. Выделяю- щийся при этом нейтральный жир возвращают на повторную1 рафинацию. Промывку и сушку жира проводят по такому же режиму,, как и в описанной выше схеме щелочной рафинации, в аппара- туре периодического действия (см. с. 133—134). С целью снижения отходов нейтрального жира в соапсток: и соответственно увеличения выхода рафинированного жира, что повышает эффективность производства, применяют гидротроп- ные добавки. Все операции щелочной рафинации с гидротропными добав- ками проводят по одному из режимов описанных выше при ра- боте на линиях с сепараторами или водно-солевой подкладкой.. Гидротропной добавкой является сульфат натрия. Его добав- ляют в щелочной раствор примерно 3% от массы раствора. Сначала готовят раствор щелочи нужной концентрации. Затем в него при хорошем перемешивании вводят порциями сухой сульфат натрия. Перемешивание можно вести механической ме- шалкой, острым паром или сжатым воздухом, наблюдая, чтобы на дне аппарата не оставался нерастворенный осадок. Во время растворения сульфата натрия необходимо соблю- дать правила по технике безопасности, установленные для ра- боты с агрессивными жидкостями (см. с. 229—230). КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКТОВ ЩЕЛОЧНОЙ! РАФИНАЦИИ В результате щелочной рафинации жиров уменьшается их кислотное число. Одновременно улучшается их цвет и удаляются механические примеси. В табл. 12 приведены сравнительные показатели некоторых растительных масел нерафинированных п подвергнутых щелочной рафинации (по действующим ГОСТам- Для масла I сорта). Из табл. 12 видно, что остаточное кислотное число у всех рафинированных щелочью масел не должно превышать 0,3— 0.4 мг КОН. Лишь в касторовом масле допускается кислотное- число до 1,6 мг КОН. С такими показателями масло должно Поступать к потребителям. Для гарантии поставки продукции в соответствии с требованиями стандартов необходимо вести Процесс щелочной рафинации так, чтобы из производства оно вЬ1ходило с кислотным числом на 0,15—0,2 мг КОН ниже, чем: Это указано в табл. 12. 1377
Таблица 12 Масло Кислотное число масла, мг КОН, не более Отстой по массе, %, не более Цветное число масла по йоду, не более нерафини- рованного рафиниро- ванного нерафини- рованного рафиниро- ванного нерафини- рованного рафиниро- ванного .Подсолнечное 2,25 0,4 0,1 Отсут- ствует 25 12 Соевое . . . . 2,0 0,3 0,1 То же 70 50* Касторовое 5,0 1,6 0,2 » — —- Кукурузное 5,0 0,4 0,2 — — ,. «Кокосовое . 8,0 0.5 0,1 )> — — Льняное . . . 2,5 * Для гидратированного 0.7 масла. 0 05 » 70 45 Рафинированные щелочью масла не должны содержать от- стоя. Этот важный показатель характеризует товарное качество масла. Остаток влаги и других летучих веществ в рафинирован- ном масле должен быть не более 0,1—0,25%. Превышение этого показателя может вызвать повышение кислотности масла при хранении и ухудшение других его показателей. Следовательно, сушка является обязательной для всего товарного масла. В процессе щелочной рафинации получаются утилизируемые 'Отходы — соапсток и жир из ловушек, а также безвозвратные потери. Количество отходов и потерь нормируется. Нормы уста- навливаются вышестоящей организацией в зависимости от ка- чества перерабатываемого сырья и применяемого метода щелоч- ной рафинации. Они периодически пересматриваются в соответ- ствии с совершенствуемой технологией и достижениями передо- виков производства. Отходы при промывке всех жиров и масел после щелочной •рафинации в настоящее время принимаются в среднем 0,2% от массы жира. Безвозвратные потери при промывке жиров и ма- сел установлены в среднем в размере 0,2% и при сушке 0,005%. Пример. Определить количество отходов и потерь и выход рафинирован- ного подсолнечного масла при работе на линиях с сепараторами. Кислотное число гидратированного масла КЧп = 3 мг КОН; кислотность жира- Х=1,5%. .Норма отходов жира в соапсток при работе на этих линиях 1,4Х. Отходы жира в соапсток Же — > ,<• 1.5 = 2,1 % = 21 кг/т. Отходы жира при промывке — это жир, улавливаемый в дворовых жиро- ловушках. Жир, улавливаемый в цеховой жироловушке, возвращается в про- цесс и не является отходом. Ж 1000-0,2 100 = 2 кг/т. 138
Суммарное количество отходов прн щелочной рафинации и промывке на линиях с сепараторами 2А'П = Жс + = 21 + 2 = 23 кг/т. Суммарные потери при щелочной рафинации, промывке и сушке состав- ляют 1000(0,2 + 0,005) хКп =---------—----------= 2,05 кг/т. 100 Выход рафинированного масла из одной тонны сырого Мр = 1000 - (Me + Жя + Жп) = 1000 - (21 + 2 + 2.05) = 974,95 кг Расход сырого масла на 1 т рафинированного составляет 1000-1000 1000-1000 Мс — —• = ---------------= 1025,67 кг. Мр 974,95 Приведенные выше нормы отходов и потерь при щелочной рафинации являются предельными. Передовые предприятия, борясь за улучшение экономических показателей производства, на основе точного соблюдения технологических режимов и пра- вильного ухода за оборудованием добиваются снижения количе- ства отходов и потерь на стадии щелочной рафинации (по сравнению с действующими нормами). КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие химические реакции протекают при обработке масла едкой ще- лочью? 2. Что такое соапсток? 3. Для чего нужна обработка масла фосфорной и лимонной кислотами? 4. Как влияет иа качество жира и на величину отходов в производстве избыток щелочи? 5. Для чего проводят промывку и сушку жнра после щелочной рафинации? 6. Почему при рафинации жиров иа линиях с сепараторами применяют растворы щелочи различной концентрации и избытка? 7. Как влияет на результаты работы давление, при котором работают раз- деляющие сепараторы? 8. Какое различие между методами щелочной рафинации в мыльно-щелочной среде и с водно-солевой подкладкой? Глава 6. ОТБЕЛИВАНИЕ И ФИЛЬТРАЦИЯ ЖИРОВ И МАСЕЛ ОТБЕЛИВАНИЕ ЖИРОВ И МАСЕЛ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТБЕЛИВАНИЯ ЖИРОВ И МАСЕЛ Абсолютно чистые жиры и масла не окрашены. В расплав- ленном состоянии они бесцветны, в застывшем виде обладают Цветом. Свою специфическую окраску жиры и масла приобре- тают в результате растворения в них окрашенных примесей, Которые называют красящими веществами. 139
Красящие вещества. По происхождению красящие вещества жиров и масел можно условно разбить на три группы: находящиеся в жироносной клетке вместе с жирами и пере- ходящие в жир в неизмененном виде; изменяющие свой состав и окраску в процессе извлечения жира (при влаготепловой обработке, при прессовании, экстрак- ции или вытопке); образовавшиеся вновь в процессе извлечения жиров и масел в результате взаимодействия между собой различных элементов жироносной клетки, усиливающегося под влиянием температу- ры, давления, увлажнения и др. Основную часть красящих веществ большинства раститель- ных масел составляет первая группа. Желтый цвет различной интенсивности жирам придают каротин и ксантофилл, а зеле- ный—хлорофилл. Цвет черного хлопкового масла обусловлен нахождением в нем всех трех групп красящих веществ и в пер- вую очередь госсипола и продуктов его химических превра- щений. Каротин и ксантофилл объединяют под общим на- званием «каратиноиды». Это довольно многочисленная группа высокомолекулярных органических соединений, содержащих в молекуле 40 углеродных атомов и имеющих несколько двойных связей. Каратиноиды имеют окраску от желтой до интенсивной фио- летово-красной. Строение каратиноидов сложное. Вследствие на- личия двойных связей они сравнительно легко окисляются кис- лородом воздуха. При насыщении двойных связей, например в процессе гидро- генизации жиров, они обесцвечиваются, благодаря чему полу- чаемый саломас приобретает белый цвет. Крепкая серная кислота, реагируя с каратиноидами, осмоля- ет их, и при этом масло обесцвечивается. Щелочь, даже креп- кая, слабо реагирует с каротином и ксантофиллом, поэтому жир в процессе щелочной рафинации осветляется недостаточно (не- которое осветление происходит в результате поглощения крася- щих веществ соапстоком). Каратиноиды являются основным красящим веществом п'.д- солнечного, льняного и ряда других масел. Хлорофилл — красящий пигмент сложного состава; еп молекула состоит из 55 атомов углерода, 70—72 атомов водоро- да, 5—6 атомов кислорода (в его состав входят также азот и магний). Хлорофилл состоит из смеси двух веществ — сине-зеленого и желто-зеленого цвета. Хлорофилл обусловливает зеленую окраску многих масел, в том числе соевого, конопляного, рапсового и др. Он хорошо растворяется в маслах и создает интенсивную окраску даже в низких концентрациях. Например, в соевом масле, имеющем .140
темно-зеленую окраску, содержится 0,0001—0,00015% хлоро- филла. Хлорофилл омыляется едкой щелочью; образующиеся при этом продукты — соли хлорофиллина — в жирах не раство- ряются, а хорошо растворяются в воде. Поэтому большую их часть можно выводить из масла в процессе щелочной рафи- нации. Крепкая серная кислота разрушает хлорофилл, образуя не- растворимый в жире осадок. Обработку серной кислотой иногда применяют на практике для обесцвечивания рапсового и других масел, содержащих хлорофилл. Основные красящие вещества жиров окисляются и обесцве- чиваются под действием сильных окислителей, например, пере- киси водорода. Этим методом иногда пользуются при осветлении темноокрашенных жиров для технических целей, например для мыловарения. При рафинации жиров и масел для пищевых це- лей данный метод не применяют, так как кислород, выделяю- щийся при разложении перекиси водорода, окисляет также не- насыщенные жирные кислоты самого жира, в результате чего снижается его достоинство. При проведении рафинации жиров и масел необходимо иметь в виду, что некоторые красящие вещества, например карати- ноиды и хлорофиллы, не только не вредны, но даже физиологи- чески полезны. Поэтому в тех случаях, когда готовят пищевые салатные масла, нет необходимости добиваться их полного обес- цвечивания. Легкая соломенно-золотистая окраска подсолнечно- го масла не портит товарного вида готового продукта. При под- готовке жиров для выработки саломаса, маргариновой продук- ции и ряда других пищевых продуктов красящие вещества необходимо максимально удалить. При гидрогенизации кароти- ноиды частично обесцвечиваются, но хороший белый саломас можно получить только из масла, которое предварительно тща- тельно обработано для максимального удаления красящих ве- ществ. Как правило, промышленное отбеливание пищевых жиров и масел достигается удалением красящих веществ методом, который, принято называть «адсорбционная рафинация». Сущность адсорбционной рафинации. Адсорбцией назы- вается процесс поглощения растворенных веществ, газов и паров какими-либо твердыми телами или жидкостями. При адсорбции не имеют места какие-либо химические реакции; адсорбируемое вещество поглощается поверхностью твердого тела, или, если обработка ведется жидкостью, оседает на границе раздела жид- кость— жидкость или жидкость — газ. При адсорбционном отбеливании жиров применяются специ- альные отбеливающие порошки, которые обладают способностью поглощать растворенные в жирах красящие вещества и удер- живать их на своей поверхности. При последующем фильтрова- нии отбеливающие порошки вместе с поглощенными ими крася- 141
щими веществами отделяются от жира. На практике пользуются порошками с очень развитой поверхностью. Большая поверх- ность порошков в процессе рафинации может оказывать и отри- цательное действие, так как на ней могут интенсивно протекать процессы окисления масла кислородом воздуха. Чтобы не до- пускать этого, адсорбционное отбеливание, как правило, прово- дят без доступа воздуха — под вакуумом. В некоторых техноло- гических схемах предусматривают оборудование для деаэрации1 отбеливаемого жира. Для хорошего отбеливания требуется, чтобы контакт жиров с отбеливающими порошками был не менее 20—30 мин. Чрез- мерно длительный контакт отбеливающих порошков с жиром нежелателен, так как при этом жир приобретает трудноудаляе- мый при последующей дезодорации землистый привкус. Поэто- му по истечении времени, необходимого для более полного по- глощения красящих веществ, следует отделить отработавшие отбеливающие порошки от жира. е При адсорбционной рафинации кроме красящих веществ мо- гут быть удалены из жира и другие присутствующие в нем примеси, в том числе следы мыла. Однако при этом активность отбеливающих порошков снижается и эффект отбеливания уменьшается. Поэтому рекомендуется предварительно удалять из жира другие примеси, с тем чтобы при отбеливании основ- ной функцией оставалось удаление красящих веществ. В совре- менных непрерывно действующих схемах адсорбционной рафи- нации в этих целях часто применяют ступенчатое отбеливание в двух последовательно работающих аппаратах: в первом аппа- рате из жира удаляются другие примеси, а во втором — крася- щие вещества. Присутствие влаги в жире снижает эффективность адсорб- ционной рафинации. Кроме того, влага затрудняет последующее фильтрование отбеленного жира. В связи с этим жиры, направ- ляемые на отбеливание, высушивают до остаточного содержания влаги не более 0,1—0,2%. Отбеливающие порошки. Для отбеливания жиров и масел применяются разнообразные порошки минерального или орга- нического происхождения, а в последнее время также получае- мые химическим путем. К отбеливающим порошкам предъявля- ется ряд требований, важнейшие из которых следующие: высокий отбеливающий эффект, чтобы с возможно меньшим количеством порошков можно было получить наибольшее освет- ление жира; минимальное поглощение обрабатываемого жира, чтобы от- ходы при отбеливании были невысокими. Важно также, чтобы 1 Деаэрация — удаление из жидкости растворенных газов и воздуха. Она проводится при подогреве жира до температуры 90—95° С и при раз- режении. 142
последующее извлечение жира из отработавших отбеливающих: порошков не было чрезмерно сложным; нейтральность по отношению к жирам; они не должны хи- мически взаимодействовать с жирами или сообщать им посто- ронние трудноудаляемые запахи; способность достаточно просто и полностью отделяться от- обрабатываемого жира; умеренная стоимость. В практике рафинации жиров в качестве отбеливающих по- рошков в промышленности применяют в основном разнообраз- ные отбеливающие глины, реже активированные угли. Отбеливающие глины — это продукт минерального- происхождения кристаллического или аморфного строения, со- держащие преимущественно кремнекислоту и соединения алю- миния с кремнекислотой. Кроме того, в их составе находятся окислы железа, магния, кальция, калия и др. Помол отбеливающих глин тонкий: проход через сито в 200 меш (размер ячейки 0,074X0,074 мм). Структура их порис- тая, благодаря чему они обладают большой удельной поверх- ностью, на которой сорбируются красящие вещества. Для повы- шения отбеливающего эффекта глины активируют: обрабаты- вают минеральными, преимущественно серной, кислотами (хи- мическое активирование) и прокаливают при температуре 250—350°С (термическое активирование). В результате активи- рования свободная поверхность отбеливающих глин увеличива- ется и соответственно повышается осветляющий эффект (в два и более раза по сравнению с неактивированными глинами). На наших предприятиях для отбеливания жиров чаще всего применяют активированные отбеливающие глины из Грузии — гумбрин, асканит, реже — зикеевский трепел или глины других месторождений. Активированные угли для осветления жиров приме- няют одной из трех марок: А — осветляющий.сухой щелочной; Б — осветляющий влажный кислый; В — осветляющий влажный нейтральный или слабощелочной. Размер отдельных зерен углей около 0,1 мм. Активированные угли довольно хорошо осветляют масла, од- нако они труднее отделяются от жира, фильтрование идет мед- леннее, а пылевидные частички угля иногда проходят через ткань и остаются в жире. Количество добавляемых отбеливающих порошков зависит от интенсивности окраски исходного жира и требуемого эффекта осветления, а также от активности самих отбеливающих порош- ков. Обычно вводят от 0,5 до 1,5% порошков от массы жира, реже 2—2,5%. Большой расход порошков снижает выход рафи- нированного жира. При рационально организованном производ- стве от каждой крупной партии рафинируемого жира отбирают 143-
пробу и проводят в лаборатории опытное отбеливание, устанав- ливая оптимальные условия ведения процесса, в том числе нор- му ввода отбеливающих порошков. Определение интенсивности окраски жиров и масел. Интен- сивность окраски, или цвет, масел и жиров оценивают различ- ными методами. Иногда это делают органолептически, на глаз и тогда говорят: цвет масла желтый или светло-желтый, или слабо-желтый и т. д. Такая оценка является субъективной и не в полной мере отражает истинное качество продукта. По этой причине для оценки интенсивности окраски жиров и масел при- меняют объективные показатели, в основе которых лежит сравне- ние образца исследуемого масла с «калиброванным» эта- лоном. Универсальным методом оценки интенсивности окраски рас- плавленных жиров и масел является сопоставление цвета нали- того в пробирку столбика жира высотой 10 мм с раствором йода такой же высоты, налитого в другую пробирку. Обе про- бирки помещают в прибор — цветомер. Цвет водного раствора йода зависит от массы его в граммах, растворенного в 100 мл воды. Таким образом, чем выше цветность масла по йоду (что означает, что раствор йода имеет более высокую концентра- цию), тем сильнее окрашено масло. Например, по ГОСТ 1129—73 интенсивно окрашенное подсолнечное нерафи- нированное масло II сорта имеет цветность по йоду до 35, менее окрашенное, гидратированное I сорта — до 20 и частично освет- ленное рафинированное масло— 10—12 ед. Интенсивность окраски хлопкового масла иногда определяют в условных единицах, сопоставляя цвет столбика масла с набо- ром желтых и красных стеклянных пластин — фильтров. Высота столбика сырого масла принимается 10 мм, рафинированного — 135 мм В цветомер вставляют пробирку с маслом, затем набор стеклянных пластин, дающих желтый цвет условной и'всегда одинаковой интенсивности — 35 (желтых). Далее добавляют красные пластинки до тех пор, пока наблюдаемая в приборе интенсивность окраски масла и набора пластинок станет оди- наковой Таким образом, интенсивность окраски хлопкового масла показывается количеством красных единиц. Например, по ГОСТ хлопковое рафинированное масло высшего сорта должно иметь цветность не более 7 красных, I сорта — до 10 и II сор- та — до 16 красных. Для оценки окраски застывших жиров, например саломаса, ВНИИЖем разработан специальный цветомер. Расплавленный жир наливают в небольшую кювету, охлаждают и затем цвет его сравнивают с цветом пластмассовых пластинок, имеющих разные оттенки. Самый светлый саломас соответствует первому номеру пластинки, самый темный (сероватый) имеет десятый номер. 144
ТЕХНОЛОГИЯ ОТБЕЛИВАНИЯ ЖИРОВ И МАСЕЛ Технология отбеливания жиров сравнительно несложна. Подготовленный жир высушивают и, как правило, под вакуумом добавляют отбеливающие порошки. После интенсивного переме- шивания, в течение которого происходит сорбция красящих ве- ществ на активных центрах поверхности порошков, суспензию жира фильтруют (суспензия представляет собой взвесь какого- либо измельченного твердого вещества в жидкости). При фильтровании отбеливающие порошки с поглощенными красящими веществами и некоторым количеством удерживаемо- го жира остаются на фильтре, а осветленный жир стекает в приемный резервуар. Для отбеливания жиров все чаще внедряют схемы и аппа- ратуру непрерывного действия, обеспечивающие высокий эф- фект осветления при экономной затрате труда, Отбеливание жиров в аппаратуре непрерывного действия Ниже описаны две наиболее часто применяемые на наших предприятиях схемы. Принципиальной разницы между ними нет. В схемах предусматривают двукратное прохождение отбе- ливаемого жира через два последовательно установленных ап- парата. Схемы отличаются между собой конструкцией оборудо- вания и некоторыми особенностями режима отбеливания. Аппаратурно-технологические схемы. На рис. 55 приведена аппаратурно-технологическая схема непрерывного действия с вертикальными отбеливающими аппаратами, довольно широко применяющаяся в рафинационных цехах гидрогенизационных и маргариновых заводов. Прошедший щелочную рафинацию, промывку и сушку, жир поступает в резервуар 1, из которого центробежным насосом подается на отбеливание. В напорном трубопроводе жир разде- ляется на два потока: основная часть (примерно 75%) его че- рез расходомер 3 и трубчатый нагреватель 4 направляется в аппарат для предварительного отбеливания; оставшаяся часть Жира (примерно 25%) через второй расходомер направляется в смеситель 7, в котором жир смешивается с отбеливающими порошками. Отбеливающие порошки, находящиеся в промежу- точном бункере 8, при помощи дозирующего шнека непрерывно подаются в смеситель 7. В этом смесителе образуется суспензия концентрацией от 2 До 6—8%, которая непрерывно засасывается в аппарат для предварительного отбеливания и смешивания здесь со всей мас- сой обрабатываемого жира. Так как аппарат находится под раз- режением и имеет паровую рубашку, то в нем происходит до- полнительное подсушивание жира и его деаэрация. Это имеет Ю—865 145
Отбеленный као Рис. 55. Аппаратурно-технологическая схема отбеливания жиров в аппаратах вертикального типа: / — зона отбеливания; 7/ — зона фильтрования: 1—резервуар для жиров; 2, 10, 14 и 18 —насосы; 3 и 6 — расходомеры; 4 н 11 — нагреватели; 5 —аппарат для предварительного отбеливания; 7 —смеситель; 8 — промежуточный бункер; 9 — дозирующий шнек; 12 — колонный отбеливающий аппарат; 13 — регулятор уровня; 15 — фильтры: 15 — резервуар; 17— резервуар для отбеленного жира; 19 — холодильник; 20 — полировочный фильтр; 27 — ре- зервуар для готового жира; 22— приемник возвратного жира; 23 — вакуум-иасос.
важное значение для повышения эффективности отбеливания и предупреждения нежелательных химических реакций, которые, как указано выше, интенсифицируются в присутствии отбели- вающих порошков с их развитой поверхностью. Из аппарата предварительного отбеливания суспензия от- беливающих порошков в жире непрерывно откачивается центро- бежными насосами 10, которые передают ее через трубчатый подогреватель в колонный аппарат для окончательного отбе- ливания. Во время работы линии уровень жировой суспензии в аппа- ратах поддерживается постоянным при помощи поплавковых регуляторов уровня, устанавливаемых в выносных бачках. После отбеливания суспензия насосами 14 передается на дисковые фильтры 15, которые работают циклически — цикл фильтрования сменяется циклом выгрузки осадка и регенерации фильтрующей поверхности. Для обеспечения непрерывной рабо- ты схемы в линии устанавливают два фильтра, работающих по-, очередно. В момент включения фильтров в работу, пока на их поверх- ности не образовался небольшой слой осадка, из фильтров выходит мутный жир. Его принимают в резервуар 16 и насосом 14 возвращают на повторное фильтрование. Как только жир начинает выходить прозрачным, его прини- мают в резервуар для отбеленного жира. Труба, по которой он поступает в этот резервуар, опущена почти до его дна, чтобы при этом струя жира меньше соприкасалась с воздухом и жир меньше окислялся. Отбеленный жир сразу же по выходе из фильтров охлаж- дается. Для этого он насосом 18 прокачивается через трубча- тый холодильник, в рубашке которого циркулирует холодная вода. Примерно 50% охлажденного жира возвращается в ре- зервуар, а остальной подается на фильтр 20 для контрольного, так называемого полировочного фильтрования. Фильтрованный жир собирается в резервуаре 21 готового продукта, откуда пе- рекачивается на дальнейшую обработку. Когда на фильтре накапливается значительное количество осадка и производительность снижается, его останавливают для перезарядки. В осадке, образовавшемся на поверхности фильт- ров, остается жир. Для уменьшения отходов жира с отработав- шими отбеливающими порошками осадок на фильтре продувают острым водяным паром и воздухом. Выходящий при этом жир содержит значительное количество влаги и примесей. Его при- нимают в отдельный резервуар 22, в котором он отстаивается, отделившаяся вода через жироловушку спускается в очистную систему канализации, а жир перекачивают в отдельный резер- вуар и его используют для технических целей. Необходимое разрежение в аппаратах создается при помощи пароэжекторного вакуум-насоса 23. 10* 147
Аппаратурно-технологическая схема непрерывного действия, в которой отбеливание проводится в двух последовательно ра- ботающих горизонтальных аппаратах, приведена на рис. 56. Из резервуара жир, прошедший щелочную рафинацию, про- мывку и сушку, насосом 2 непрерывно подается в предваритель- ный смеситель 3, куда из бункера питателями 5 подается опре- деленное количество отбеливающих порошков. В данной схеме пользуются двумя типами порошков. Один является отбеливающим, в то время как второй выполняет вспомогательную функцию — он служит для создания дренаж- ного слоя, чтобы облегчить последующее фильтрование. Из смесителя 3 суспензия порошков в жире засасывается деаэратором, в котором жир дополнительно подсушивается, и из него отсасывается воздух. В данной схеме для надежности опе- рация сушки и деаэрации вынесена в отдельный аппарат. Из деаэратора суспензия переходит в два горизонтальных аппарата 7 для отбеливания, работающих последовательно. Отбеленный жир по выходе из второго аппарата поступает в охладитель 8, в котором он охлаждается проточной водой до температуры фильтрования. Отработавшие отбеливающие порошки вместе с дренажирую- щими отделяются от жира на двух попеременно работающих фильтрах, на которые суспензия подается насосами 9. Мутные порции фильтрата, выходящие из фильтров в момент включения их в работу, возвращаются, а чистый фильтрованный жир поступает в сборный резервуар 12. Жир, вытесняемый из фильтров в момент продувки их острым паром перед выгрузкой осадка, собирается в резервуаре-отстойнике. После отделения воды он перекачивается в сборный резервуар для технического жира. Разрежение в системе поддерживается при помощи вакуум- насоса 13. В промышленности применяют и другие схемы непрерывного действия для отбеливания жиров и масел, которые по принципу действия мало отличаются от описанных выше. Основное оборудование. Ниже рассмотрено оборудование, используемое в схемах для отбеливания жиров и масел непре- рывного действия. Бункера для порошков используют для приема и хранения в цехе отбеливающих и дренажирующих порошков. Из них же проводится дозирование порошков перед замешиванием их с жиром. Бункер представляет собой стальной сосуд прямоугольного сечения с призматическим дном. Он закрыт плотной крышкой, на которой установлен приемный механизм для загружаемых порошков и фильтр для отходящего воздуха. В нижней части бункера смонтирован горизонтальный ворошитель с билами, который предупреждает зависание порошков. Частота вращения 148
Рис. 56. Аппаратурно-технологическая схема отбеливания жиров в аппаратах горизонтального типа: / — зона отбеливания; /7—зона фильтрования; / — резервуар; 2 я 9 — насосы; 3 — смеситель; 4 — бункер; 5 — питатель; 6 — деаэра- тор; 7 — аппараты для отбеливания; 8 — охладитель; 10 — фильтры; И—резервуар-отстойник; 12— сборный резервуар; 13— вакуум- насос.
ворошителя 16 об/мин. К днищу бункера присоединен шнек- дозатор, получающий вращение от индивидуального электродви- гателя через вариатор. Изменяя частоту вращения шнеков, уве- личивают или уменьшают количество отбеливающих порошков, поступающих в систему. В тех случаях, когда для обработки жира используют по- рошки двух типов, применяют спаренный бункер, который, по существу, представляет собой блок из двух одинаковых бунке- ров, имеющих свое автономное загрузочное и самостоятельное разгрузочное устройства в виде конического1 дна и смонтиро- ванного в нем питателя для дозирования компонентов. Произ- водительность питателя меняется от 2 до 126 кг/ч. Во время работы необходимо следить за тем, чтобы крышка бункера была хорошо уплотнена и пыль не попадала в произ- водственные помещения. Смесители для отбеливающих порошков в схемах непрерыв- ного действия служат для приготовления суспензии отбеливаю- щих порошков, в жире. Один из смесителей, применяемых в линиях с вертикальными отбеливающими аппаратами, приведен на рис. 57, а. Это цилиндрический стальной аппарат с выпук- лой крышкой 2 и днищем 9. Внутри аппарата на вертикальном валу находится пропеллерная мешалка, с частотой вращения 1000 об/мин; она приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу. Отбеливаемый жир поступает в аппарат через патрубок. По- плавковый клапан 8, устанавливаемый в выносном бачке 6, под- держивает в аппарате постоянный уровень суспензии. Отбеливающие порошки непрерывно поступают в аппарат через патрубок 3, хорошо смешиваются с жиром и уходят из смесителя через патрубок 7. Если уровень суспензии в смесителе опускается ниже расчетного, поплавковый клапан прикрывает выходной канал, благодаря чему количество отсасываемой сус- пензии снижается и уровень ее в смесителе нормализуется. Передача суспензии в отбеливающий аппарат происходит в результате разрежения. Для опорожнения смесителя служит патрубок И. Производительность смесителя 5 т жира в час. Смеситель, применяемый в линиях для непрерывной отбелки с горизонтальными аппаратами, приведен на рис. 57, б. Аппарат стальной с цилиндрическим корпусом 4, выпуклым дном 9 и плоской крышкой. Нижняя часть корпуса имеет паро- вую рубашку 12. Внутри смесителя на вертикальном валу 5 находится двухконусная мешалка интенсивного действия с час- тотой вращения 1000 об/мин. Жир поступает в смеситель через патрубок 13, а отбели- вающие и дренажирующие порошки — через патрубки 4, распо- ложенные на крышке аппарата. Тщательно смешанная однород- ная суспензия порошков в жире отсасывается из смесителя че- рез патрубок 10. В аппарате поддерживается постоянный уро- 150
вень при помощи автоматического регулятора. Для аварийного перелива служит патрубок 2, который возвращает суспензию в бак неотбеленного жира. Пар подается в рубашку через па- tdv6ok 7. а конденсат отводится через патрубок 11. Рис. 57. Смесители для отбеливающих порошков: а — в линии с вертикальными аппаратами для отбеливания: I—корпус: 2 —крышка; 3, 5, 1 и JJ—патрубки; 4 — электродвигатель; б —выносной бачок; 8 — поплавковый регулятор уровня; 9— днище; 10 — мешалка; б — в линии с горизонтальными аппаратами для отбеливания: 1 — корпус; 2, 4, 7, 10, 11 и /3 — патрубки; 3 — крышка; 5 — вал мешалки; 6 — регулятор уровня; 8 — мешалка; Р —дио; 12— паровая рубашка. Полезная емкость смесителя 190—200 л. Производительность до 5 т жира в час. При обслуживании смесителей необходимо внимательно сле- дить за равномерной подачей жира и отбеливающих порошков и тщательным и равномерным смешиванием их между собой. Деаэратор, работающий в линиях с горизонтальными отбе- ливающими аппаратами, предназначен для дополнительного подсушивания и деаэрации жира перед отбеливанием. Аппарат (рис. 58) имеет вертикальный стальной цилиндри- ческий корпус 1 со сферическими крышкой 9 и днищем 4. Для обогрева предусмотрена паровая рубашка. На крышке аппарата установлен уловитель, заполненный насадкой 11 из керамиче- ских колец. (Насадка предупреждает унос капелек жира из аппарата). Замешанная с отбеливающими порошками суспензия жира через патрубок 8 поступает в форсунки, которые распиливают се в аппарате. Благодаря большой поверхности распиливаемых 151
капелек суспензии подсушивание и деаэрация происходят очень быстро. Через воронки суспензия переходит в нижнюю часть корпуса и выводится из аппарата через патрубок 3. Для создания разрежения деаэратор патрубком 10 присо- единяется к вакуумной линии. Наблюдение за работой форсу- нок ведут через смотровой фонарь 13. Пар в рубашку подается- Деаэрированная суспензия через патрубок 6, конденсат отводится через патрубок 2. Производительность до 5 т- жира в час. Во время работы деаэрато- ра необходимо следить за тем, • чтобы все уплотнения былтд хорошо затянуты во избежав ние подсоса воздуха. Форсун- ки должны подавать распили- ваемый материал равномер-, ной струей. Периодически форсунки необходимо разби- рать для чистки. Аппарат предварительного отбеливания используют в схе- ме непрерывного действия на ? первой ступени отбеливания. Отбеливающие порошки кон- тактируют в этом аппарате в толстом слое жира. Аппарат (рис. 59) имеет сварной стальной цилиндриче- ский корпус 1 с выпуклой крышкой и днищем. В ниж- ней части цилиндрического корпуса размещается паровая обогревающая рубашка 8. По оси аппарата на вертикаль- Рис. 58. Деаэратор для суспензии от- беливающих порошков в жире: 1 — корпус; 2, 3, 6, 8 и 10 — патрубки; 4 — днище; 5 — паровая рубашка; 7 —пере- точные воронки; 9— крышка;// — насадка; 12 — форсунки; 13— смотровой фонарь. ном валу закреплены три дис- ка и две лопасти. Вал приво- дится в движение от индиви- дуального электродвигателя при помощи клиноременной передачи. Для регулирования уровня суспензии в аппарате имеется бачок постоянного уровня с поплавковым регулятором 2. Приготовленная в смесителе суспензия отбеливающих по- рошков в жире поступает в отбеливающий аппарат через два патрубка И и попадает извращающиеся диски. Образующейся при вращении дисков центробежной силой суспензия сбрасыва- ется с дисков в раздробленном виде в аппарат, где она смеши- 152
поступает через /Z /3 Рис. 59. Аппарат предварительного отбели- вания: / — корпус; 2 — поплавковый регулятор; 3, 4, !>, 9, 10, 11 и 17 — патрубки; 6 — днище; 7 — лопа- сти; 8 — рубашка; 12—диски; 13 — вал мешалкн; 14 — смотровой фонарь; 15 — крышка; 16 — элек- тродвигатель. •вается с остальной частью отбеливаемого жира, поступающего -через патрубок 10 на третий диск. В аппарате жир хорошо смешивается с отбеливающими порошками и выводится из него через патрубок 4. Когда требуется полностью освободить аппа- рат от суспензии, открывается кран на патрубке 5, расположен- ном в нижней точке выпуклого днища. Аппарат работает под разрежением и присоединяется к ва- куумной системе патрубком 17. Пар в рубашку патрубок 9, а конденсат «отводится через патрубок 1. За работой аппарата наблюдают через смот- ровой фонарь 14. Аппарат снабжен ком- плектом контрольно-из- мерительных приборов и предохранительных при- способлений. Поверх- I ность его покрыта тепло- ; вой изоляцией. Полная ' емкость 3500 л. Произ- водительность 5 т жира в час. Колонный аппарат для отбеливания работает в комплекте и последова- тельно с аппаратом для предварительного отбе- ливания. В нем завер- шается процесс сорбции красящих веществ отбе- ливающими порошками. В отличие от многих других аппаратов, в которых контакт порошков с обрабатывае- мым жиром проходит в довольно толстом слое, в колонном ап- парате окончательной отбелки суспензия жира с отбеливающими агентами движется вдоль рабочих поверхностей в сравнительно тонком слое. Колонный аппарат для отбеливания (рис. 60) составлен из нескольких царг, соединяющихся между собой при помощи фланцев. Основная часть аппарата — вертикальная колонна 1 диаметром 750 мм и высотой 5000 мм •— снабжена паровой ру- башкой 2. В верхней части аппарата размещен распылитель 9. Суспензия жира с отбеливающими порошками поступает в аппарат через патрубок 7 в распылитель 9, по выходе из кото- рого попадает на распределительную тарелку 6. С нее в форме тонкой пленки суспензия стекает вдоль нагретой поверхности колонны. Отбеленный жир собирается в нижней части аппарата 153
Рис. 60. Колонный аппарат для отбеливания жиров: / — колонна; 2 —рубашка; 3, 4, 7, 10 — патрубки; 5 — поплавковый ре- гулятор уровня; 6 — распредели- тельная тарелка; 8 — каплеотбой- ник; 9 — распылитель. и выводится из него через патрубок 4. Постоянный уровень су- спензии поддерживается здесь при помощи поплавкового регу- лятора 5, установленного в бачке постоянного уровня. Над верхней, расширенной, частью аппарата находится сит- чатый каплеотбойник 8, отделяющий мельчайшие капельки жи- ра, которые могут быть захвачены парогазовой смесью, отса- сываемой из аппарата. В нижней части аппарата имеется патрубок 3, через который возвращаются первые мутные порции фильтруемого жира. Па- трубком 10 аппарат присоединя- ется к вакуумной системе. Про- изводительность аппарата 5 т жира в час. Горизонтальный отбеливаю- щий аппарат (рис. 61) представ- ляет собой цилиндрический кор- пус 1 с двумя сферическими крышками 2 и паровой рубаш- кой 7. Для перемешивания жира с отбеливающими порошками в нижней части аппарата имеется горизонтальная шнековая ме- шалка 4, приводимая в движе- ние электродвигателем 5 через редуктор. Диаметр шнековой ме- шалки 250 мм, частота враще- ния 90 об/мин. Суспензия отбеливающих по- рошков, подготовленная в сме- сителе, поступает в аппарат че- рез патрубок 6, тщательно здесь перемешивается и выходит че< рез патрубок 3 во второй такой же аппарат, а из последнего —‘ на фильтрование. За работой аппарата наблюдают через смот- ровой фонарь. Аппарат присоединяется в вакуумной линии па-' трубкой 9, расположенным на каплеотбойнике 8. Полная емкость аппаратов 1600 л. Рабочая загрузка 1200 л-. Производительность аппарата 5 т жира в час. Продолжитель- ность пребывания жира в аппарате 15-—17 мин. Паровая рубашка позволяет поднять температуру жира до 115—125° С. Аппараты устанавливают каскадно так, чтобы сус- пензия самотеком переходила из одного аппарата в другой. Охладитель для отбеленных жиров используют в схеме с горизонтальными отбеливающими аппаратами для снижения температуры жира перед фильтрованием с 120 до 70—80° С. Это- вертикальный аппарат с цилиндрическим корпусом, выпуклыми 154
днищем и крышкой, имеющий водяную рубашку. Механическая мешалка находится на вертикальном валу, который приводится во вращение от индивидуального электродвигателя через редук- тор. Постоянный уровень жира в аппарате поддерживается по- плавковым регулятором автоматически. Суспензия отбеливаемого жира поступает в охладитель само- теком из отбеливающих аппаратов и откачивается из него в Рис. 61. Горизонтальный отбеливающий аппарат: 1 — корпус: 2 — крышки; 3, 6 и 9 — патрубки; 4 — мешалка; 5 — электродвигатель; 7 — паровая рубашка; 8— каплеотбойник. фильтры. Охладитель присоединяется к вакуумной системе. Емкость аппарата 2000 л, производительность его до 5 т жира в час. Режим отбеливания. Подготовка и осмотр линии проводят в том же порядке, что и при пуске других линий непрерывного действия. Особенно тщательно проверяют плотность оборудова- ния и коммуникаций, чтобы не допустить просасывания воздуха через жир, так как это может повлечь за собой необратимое ухудшение его качества. В процессе отбеливания очень важно правильно регулиро- вать поток жира и отбеливающих порошков. При работе по схеме с вертикальными отбеливающими аппаратами (см. рис. 55) включают насос 2 и по расходомеру 6 устанавливают подачу жира в смеситель. При производительности линии 5 т в час, или примерно 6000 л в час, в смеситель подают 1500 л жира, а в аппарат предварительного отбеливания—остальные 4500 л. Од- новременно включают в бункере ворошитель и шнек-дозатор, которым подается в смеситель расчетное количество отбеливаю- щих порошков. Заполнение смесителя жиром и отбеливающими 155
порошками и образование однородной суспензии длится при- мерно ГО мин. Затем включают электродвигатель аппарата предваритель- ного отбеливания, открывают краны на линии, соединяющей его- с вакуумной системой, и на трубопроводе, по которому суспен- зия переходит из смесителя в аппарат предварительного отбели- вания. Одновременно открывают кран на линии, по которой жир. поступает из подогревателя. По мере заполнения аппарата жиром пускают греющий пар в рубашку аппарата и повышают в нем температуру до 85— 90° С. Пребывание жира с отбеливающими порошками в аппарате предварительного отбеливания составляет 15—20 мин. Отсюда суспензию перекачивают в колонный аппарат для окончатель- ного отбеливания, предварительно пропустив ее через трубча- тый подогреватель, в котором температура ее повышается до 95—98° С. Длительность пребывания жира в колонном аппарате примерно 20 мин. Остаточное давление в аппаратах для отбеливания поддер- живают на уровне 4 кПа (30 мм рт. ст.). Из аппарата для окончательного отбеливания суспензия пе- рекачивается на фильтры. Температура жира на выходе из фильтра не должна превышать 80—85° С. Режим фильтрования, выгрузка осадка и регенерация фильтрующей поверхности за- висят от типа применяемых фильтров. При работе на линиях с горизонтальными отбеливающими аппаратами (см. рис. 56) придерживаются следующего порядка работы отдельных аппаратов. Включают электродвигатели, вращающие механические ме- шалки в смесителе 3, деаэраторе 6 и отбеливающих аппаратах 7. Затем пускают вакуум-насос. Как только в системе создано необходимое разрежение, включают насос 2, подающий жир в. смеситель и дозирующие аппараты 5, через которые в смеси- тель подаются отбеливающие и дренажирующие порошки. По мере заполнения аппаратов жиром, но не ранее, чем при- мерно наполовину их рабочего объема, пускают в их рубашки греющий пар, не забыв продуть линию через конденсатоотвод- чик. Перед тем как подать жир в охладитель для отбеливания жиров, в него подают холодную воду. Как и в предыдущей схе- ме, точно дозируют количество поступающего в смеситель жира и пропорционально количество отбеливающих и дренажирующих порошков. В смесителе суспензия предварительно подогревается до 60° С и передается в деаэратор, в котором температура суспен- зии повышается до 90—100° С. При этой температуре и остаточ- ном давлении 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) суспензия подвергается деаэрации, из нее отсасывается воздух и растворенные в ней газы. Хорошая деаэрация является важной операцией подготов- ке
ки жира к отбеливанию, так как при повышенной температуре опасность окисления жира воздухом увеличивается. В аппаратах для отбеливания жир подогревается до 120° С и при этой температуре и остаточном давлении 4—5,3 кПа (30—40 мм рт. ст.) интенсивно перемешивается примерно 20 мин. Затем суспензия переходит в охладитель в котором температура ее перед фильтрованием снижается до 70—80° С. Продолжительность пребывания суспензии в охладителе 15 — 20 мин. Режим фильтрования поддерживается в соответствии с кон- струкцией применяемых фильтров. Отбеливание жиров в аппаратуре периодического действия Аппаратурно-технологическая схема отбеливания жиров пе- риодическим методом приведена на рис. 62. Из промежуточного резервуара обрабатываемый жир засасывается в аппарат 3, на- ходящийся под разрежением. Здесь жир подогревается глухим паром до 90—95° С и при интенсивном перемешивании подсу- шивается и деаэрируется Остаточное давление в аппарате под- ,-Рис. 62. Аппаратурно-технологическая схема отбеливания жиров периодическим .методом: ? —резервуар; 2 —мерник; 3 — отбеливающий аппарат; 4 — устройство для подачи по- рошков; 5— насос; 6—фильтр-пресс; 7 — коробка для мутных порций фильтрата; 8 — сборный резервуар. держивается в пределах 5,3—8 кПа (40—60 мм рт. ст.). В под- сушенный жир из мерника 2 засасываются отбеливающие по- рошки. Чтобы предупредить вредное действие кислорода возду- ха на жир, ВНИИЖем предложено сравнительно простое устройство 4, при помощи которого порошки подаются в отбе- ливающий аппарат инертным газом. 157
В аппарате 3 жир с порошками перемешивается 30—40 мин, после чего суспензия перекачивается насосом'5 на фильтр- пресс 6, в котором жир отделяется от отработавших отбеливаю- щих порошков. Первые мутные порции фильтрованного жира через коробку 7 возвращаются на отбеливание, а чистый фильт- рат стекает в сборный резервуар 8. Для отбеливания используют обычно вертикальные аппара- ты рабочей загрузкой 5 и Ют жира. Режим отбеливания в аппарате периодического действия несложен; аппаратчик должен следить за температурой жира и остаточным давлением в аппарате. Фланцы, соединяющие кор- пус аппарата с крышкой, так же как и люки, должны быть уплотнены, чтобы сквозь них не просачивался воздух, который может окислить жир. Для фильтрования можно использовать фильтры различной конструкции, обычно применяют рамочные фильтр-прессы. Дав- ление на фильтр-прессах поддерживают в пределах 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) в начале и не более 0,3 МПа (3 кгс/см2) в конце цикла работы. При длительном контакте с отбеливающими глинами жир может приобрести неприятный землистый привкус. В аппаратах периодического действия одновременно обрабатывают до 10 т жира. Для фильтрования такого количества жира требуется длительное время. Поэтому в линии обычно устанавливают два или даже три фильтр-пресса с тем, чтобы закончить операцию за 1,5—2 ч. ФИЛЬТРОВАНИЕ ЖИРОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ ЖИРОВ Фильтрованием называется процесс отделения твердых ве- ществ от жидкости при пропускании суспензии через пористую перегородку. Жидкость проходит через тонкие поры — капилля- ры — фильтрующего материала, а твердые частицы задержива- ются и оседают на его поверхности. Понятно, что задерживают- ся частицы, размер которых больше диаметра капилляров фильтрующего материала. Не задерживаются на фильтре веще- ства, растворенные в жидкости. При фильтровании жиров применяют плотную хлопчатобу- мажную ткань специального плетения, называемую «бельтинг», или «диагональ», а также ткань из синтетических материалов. В саморазгружающихся фильтрах в качестве фильтрующего материала используют металлические сетки тонкого плетения. На процесс фильтрования влияет и отделяющийся осадок. Оседая на поверхности фильтрующего материала, он сам начи- нает работать как фильтр, задерживая твердые взвешенные вещества. Но осадок под влиянием давления, под которым 158
фильтруемая жидкость подается на фильтр, сжимается, при этом расстояние между отдельными его частичками уменьшается. В результате увеличивается сопротивление, создаваемое фильт- ром, и производительность его снижается. Для уменьшения вли- яния этого фактора, иногда в фильтруемый жир добавляют порошки, которые не сжимаются или сжимаются и уплотняются незначительно. Они образуют дренажный слой и повышают производительность фильтра, увеличивая цикл его работы. До- бавка дренажных порошков предусмотрена, в частности, в схеме отбеливания с горизонтальными аппаратами. Производительность фильтров при фильтровании жиров за- висит от нескольких показателей: от давления, температуры, ха- рактера осадка и фильтрующего материала. При повышении давления, при котором фильтруемая жид- кость поступает в фильтр, соответственно увеличивается произ- водительность последнего. Однако при этом повышается опас- ность, что сквозь фильтрующий материал будут проходить примеси, находящиеся в жире, и фильтрат не будет достаточно прозрачным. В начальный период цикла работы фильтра, когда сопротивление его невелико, давление подаваемого жира долж- но быть сравнительно небольшим; по мере увеличения слоя осадка давление повышают, но не более чем до 0,3—0,4 МПа (3—4 кгс/см2). При повышении температуры жира вязкость его понижается и производительность фильтра увеличивается. Однако с повы- шением температуры ускоряется процесс окисления жира кис- лородом воздуха, что ухудшает его качество. Кроме того, в силь- но нагретом жире растворяются некоторые примеси, которые проходят вместе с ним через фильтрующий материал и затем при остывании жира выпадают в осадок. Фильтрованный жир становится мутным. В промышленности фильтрование ведут при температуре 70—90° С и лишь в отдельных случаях, когда стремятся полу- чить очень тщательно очищенное от взвеси масло, фильтрова- ние ведут при температуре 20—30° С. Фильтрование при низкой температуре в заводской практике часто называют полиро- вочным. Получаемое при этом масло приобретает очень чис- тый «блестящий» вид; налитое в прозрачную стеклянную или из полимерных материалов тару — приобретает хорошую товарную форму. Влияние характера осадка и фильтрующего материала на производительность фильтра уже указывалось выше. Сжимае- мый осадок увеличивает сопротивление фильтра и уменьшает его производительность, и при некотором давлении вообще мо- жет вызвать остановку процесса. С учетом этого строят цикл работы фильтра и определяют длительность, по истечении кото- рой фильтр чистят. 159
В порах — капиллярах — фильтрующего материала со време- нем оседают тончайшие примеси, которые, уменьшая просвет капилляров, снижают производительность фильтра. Поэтому периодически фильтрующий материал необходимо подвергать регенерации для очистки от налипшего осадка. ТЕХНОЛОГИЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ ЖИРОВ Фильтрование очень широко применяют в технике масло- жировой промышленности, в том числе при рафинации жиров и масел. Сравнительно несложное по технике и технологии, оно обеспечивает хороший эффект очистки. Направляемый на очист- ку жир поступает в фильтры различной конструкции. Отфильт- рованный жир поступает в приемный резервуар. Осадок с фильт- ров удаляют из цеха. Для фильтрования жиров применяют фильтры разнообразных конструкций, отличающиеся сравни- тельно большой поверхностью фильтрования при компактности устройства и небольшой занимаемой производственной площа- ди. Почти все промышленные фильтры, используемые в масло- жировой промышленности, отличаются цикличностью своей ра- боты — цикл фильтрования чередуется с циклом выгрузки осад- ка и регенерации фильтрующей поверхности. Фильтрующие ап- параты имеют ручную или механизированную систему выгрузки осадка. Фильтр-пресс является одним из наиболее распространенных на масло-жировых предприятиях аппаратов для отделения твер- дых взвесей, находящихся в жире. . Фильтр-пресс состоит из 30—40 и более вертикально распо- ложенных фильтрующих ячеек, смонтированных на общей гори- зонтальной станине. Каждая фильтрующая ячейка состоит из двух элементов — плиты и рамы. Плита (рис. 63, 7) представляет собой квадратную чугунную отливку с утолщенными бортами 1 и рифленой внутренней по- верхностью 2. На плите имеются боковые приливы 6 с цент- ральной выточкой. Борта плиты и приливов имеют гладкую строганую поверхность. С противоположного конца в нижней части плиты расположен выпускной краник 4. Плита подвешивается на станине строго вертикально при помощи опорных скоб 3. Рама (рис. 63. II) представляет собой квадратную чугунную пустотелую отливку со строгаными бортами 1 и приливом 6, также имеющим центральную выточку 5. Последняя соединяет- ся с внутренней полостью рамы протоком 7. Как и плита, рама подвешивается на станине при помощи скоб 3. При сборке фильтр-пресса рамы и плиты чередуют. Между их строгаными бортами закладывают фильтровальную ткань 8, скроенную точно по габаритам плит и рам, включая приливы. В отдельных случаях, когда требуется очень тщательное фильт- 160
рование, закладывают два слоя ткани или на ткань накладыва- ют специальную фильтровальную бумагу. Плиты и рамы плотно прижимаются одна к другой так, •что их стыки становятся непроницаемыми для фильтруемого Рис. 63. Схема речочеогэ фильтр-пресса: / — плита; // — рама; / — утолщенные борта; 2 — рифленая поверхность плиты; 3 — ско- бы; 4 — выпускной краник; S — центральная выточка; 6 — приливы; 7 — приток; 8 — филь- тровальная ткань; 9— подающий канал. жира. В прижатых приливах образуется сплошной канал 9, по которому в фильтр-прессе подается фильтруемая жидкость. В результате этого образуется ряд параллельно работаю- щих фильтрующих ячеек довольно большой поверхности. Так, например, фильтр-пресс, состоящий из 30 элементов (плит и рам) размерами 820X820 мм, имеет поверхность фильтрования 40 м2. Количество осадка, которое может накопиться в фильтр- прессе, зависит от размеров и толщины рам. Так, в фильтр- прессе из 30 элементов при толщине рам 30 мм вмещается 600 л осадка. Общий вид собранного фильтр-пресса (без фильтровальной ткани) показан на рис. 64. В нем плиты и рамы при помощи скоб подвешиваются на горизонтальных балках 2 станины 1. Для плотного сжатия плит и рам между собой имеется голов- ная передвижная плита 3 с зажимным механизмом 4. В фильтр-прессах плотное сжатие плит и рам друг к другу производится при помощи различных механизмов — винтовых, электрических или гидравлических. , На рис. 65 показана схема работы'гидравлического зажим- ного механизма. В цилиндре /' находится гидравлический ’пор- шень 7, который соединен с головной передвижной плитой 6. Гидравлический насос 3 забирает масло из резервуара 4 и по трубе 2 подает его в правую часть цилиндра 1. Под давлением жидкости поршень 7 движется влево и нажимает на головную плиту 6, которая сжимает между собой плиты и рамы. Когда Давление сжатия доходит до заданного уровня, насос 3 автома- тически выключается. При разборке фильтр-пресса на чистку масло подается по трубопроводу 5 в левую часть цилиндоя Л поршень 7 вместе И-865 161
е головной плитой 6 движется вправо до упора, после чего пли- ты и рамы можно вручную передвигать для чистки. В фильтрах небольшой производительности гидравлический зажим обслуживается не электрическим, а ручным насосом; принцип его работы такой же. Рис. 64. Фильтр-пресс современной конструкции: / — станина; 2 — опорная балка; 3 — передвижная плита; / — гидравлический зажимный механизм; 5—сборный желоб; 6 — корыто для осадка. Рис. 65. Схема гидравлического зажимного механизма фильтр-пресса: / — рабочий цилиндр; 2 и 5 — напорная труба; 3 — гидравлический насос; / — резер- вуар; 6 — головная передвижная плита; 7 — гидравлический поршень. Работает фильтр-пресс следующим образом. Через канал 9 (рис. 63), образуемый выточками 5, суспензия жира с отбели- вающими порошками поступает во внутреннюю полость рам; жир просачивается через поры фильтровальной ткани, а осадок задерживается на ней. Профильтрованный жир стекает вдоль 162
рифленой поверхности плит к краникам 4, из которых он попа- дает в сборный желоб и далее в приемный резервуар. Каждая фильтрующая ячейка работает самостоятельно и не- зависимо от других. В случае неисправности какой-либо ячейки достаточно закрыть соответствующий выпускной краник, не ос- танавливая работы всего фильтр-пресса. Для нормальной работы фильтр-пресса очень важна тща- тельная сборка. Плиты и рамы должны быть подвешены без перекосов, фильтровальная ткань в местах зажима между пли- тами и рамами не должна образовывать складок. После сборки фильтр-пресса подают фильтруемый жир, сле- дя за тем, чтобы он поступал равномерно, без толчков. Убедив- шись, что пресс собран правильно, нет течи в стыках между плитами и рамами и из выпускных краников фильтрат выходит .плавно, продолжают операцию. В противном случае пресс ос- танавливают и заново собирают. Первые мутные порции фильт- руемого жира возвращают через промежуточный бачок на по- вторное фильтрование. Во время работы фильтр-пресса температуру жира поддер- живают в пределах 70—95° С, а давление — в пределах 0.15—0,2 МПа (1,5—2 кгс/см2), но не выше 0,3 МПа (3 кгс/см2). При этих условиях производительность фильтр-пресса состав- ляет 70—100 кг жира в час с 1 м2. При чистке пресса прекращают подачу фильтруемого жира и подают в фильтр-пресс сжатый воздух, а затем пар, которые отжимают значительную часть жиоа, удерживаемого осадком отработавших отбеливающих порошков. Этот жир собирают в отдельный резервуар и используют для технических целей. По- сле этого ослабляют зажим, раздвигают плиты и рамы и вруч- ную при помощи деревянных или пластмассовых ножей очища- ют с поверхности фильтровальной ткани скопившийся в полости рам осадок, который падает в сборное корыто. После очистки плиты и рамы прижимают одну к другой и начинают очередной цикл работы. Периодически фильтровальную ткань снимают и стирают, а в фильтр-пресс заправляют запасной комплект фильтроваль- ной ткани. Дисковый фильтр с механической, выгрузкой осадка (рис. 66) имеет стальной цилиндрический корпус 1 с коническим усечен- ным днищем 11, перекрываемым задвижкой большого сечения с пневматическим приводом. Сферическая крышка 6 соединя- ется с корпусом фланцами. В фильтрах, предназначенных для фильтрования застывающих жидкостей, корпус имеет паровую рубашку. В центре аппарата пропущен вертикальный полый вал 9, на котором закреплены фильтрующие диски диаметром 1,2 м; расстояние между дисками 40 мм. Фильтруемая жидкость поступает в аппарат через патрубок 14 и заполняет его. В этот момент открывают кран на патрубке 11* 163
Пар /ми тый 4 5 6изд и т Рис. 66. Дисковый фильтр с механической выгрузкой осадка: / — корпус; 2 —диски; 3 — электро- двигатель; 4 — клиноремениая пе- редача; 5, 7, 12, 14 и 15 — патруб- ки; 6 — крышка; 8 — фланцы; 9 —- полый вал; 10 — паровая рубашка; 11 — днище; 13 — задвижка. 5, через который из фильтра выпускают воздух. По мере запол- нения корпуса жир начинает просачиваться через фильтрующую поверхность дисков 2. Фильтрат проходит в кольцевой коллек- тор полого вала 9 и выходит из аппарата через патрубок 15. Когда на поверхности дисков скапливается заметное количест- во осадка отбеливающих порош- ков, подачу суспензии в фильтр прекращают и .проводят частич- ное обезжиривание его. Для этого сначала из аппарата через патрубок 12 спускают оставший- ся в нем непрофильтрованный жир, который возвращается в цикл отбеливания. Затем через патрубок 7 в фильтр подают ост- рый водяной пар давлением 0,3—0,35 МПа (3—3,5 кгс/см2). Пар отжимает часть жира, ос- тавшегося в осадке (его соби- рают отдельно и используют для технических целей). Затем выгружают осадок, ко- торый после продувки паром становится сыпучим. Для этого включают электродвигатель 3, который через клиноременную передачу 4 вращает вертикаль- ный вал 9 с закрепленными на нем фильтрующими дисками Частота вращения вала около 300 об/мин. Под действием раз вивающейся центробежной силы осадок сбрасывается с поверх- ности дисков и падает в коническое днище, из которого через задвижку 13 отводится в сборник. После того как поверхность дисков освободилась от осадка, фильтр снова готов для сле- дующего цикла. Фильтрующий диск показан на рис. 67. На металлический круглый лист 1 фильтрующего диска помещена металлическая подкладочная сетка 2, на которую укладывается основная фильт- рующая сетка специального плетения 6, изготовленная из тон- кой нержавеющей проволоки с очень мелкими ячейками. Сетка скрепляется с листом при помощи натяжного замка 5, дейст- вующего через натяжное кольцо с асбестовой прокладкой. Поверхность фильтрования дискового фильтра с 34 диска- ми — 40 м2. Производительность фильтра до 250 кг/ч жира с 1 м2 фильтрования. 164
При работе на дисковых фильтрах устраняется трудоемкая операция выгрузки осадка и снижается остаток жира в отрабо- тавших отбеливающих порошках. Но в данных фильтрах сравни- тельно быстро изна- шивается фильтрую- 5 ь щая сетка. Пластинчатый фильтр (рис. 68) также представляет собой аппарат с механиче- ской выгрузкой осад- ка. Он состоит из вер- тикальных фильтрую- щих элементов 1, по- мещенных в цилиндри- ческий корпус 2 со сферической крышкой 3, подъем и опускание которой осуществля- ется при помощи гид- равлического подъем- ника 5. Для работа подъемника имеется гидравлический насос 8 со своим индивиду- альным электродвига- телем 7. Коническое днище аппарата 10, имеющее паровую ру- башку 14, закрывается плотно люком 12 при помощи специального механизма И. Через этот люк удаляется из фильтра осадок. Фильтрующие эле- менты, представляю- щие собой плоские Рис. 67. Схема устройства фильтрующего диска: / — лист; 2 — подкладочная сетка; 3 — натяжное кольцо; 4 — асбестовая прокладка; 5 — натяжной замок; 6 — фильтрующая сетка. Рис. 68.СПластинчатый фильтр с механиче- ской выгрузкой осадка: / — фильтрующие элементы; 2 —корпус; 3 — крышка; 4 —траверса; 5 — гидравлический подъемник; 6 — виб- ратор; 7 — электродвигатель; 8— насос; 9— коллек- тор; 10 — днище: // — механизм для закрывания лю- ка; /2 — люк; 13 и /5 — патрубки; 14 — паровая ру- башка. пластины, в верхней части фильтра закреп- лены на траверсе 4, а в нижней — централь- ным патрубком соеди- нены с коллектором для фильтрованного жира 9. Осадок, накапливающийся на поверхности фильтрую- щих пластин, сбрасывается при помощи вибратора 6, работаю- щего от воздушного компрессора. 16S
Фильтрующие пластины устроены следующим образом (рис. 69). На жестком металлическом прямоугольном каркасе 1 смонтирована трехслойная сетка из нержавеющей стали. Внут- ренняя сетка 5 имеет грубое плетение, а обе наружные сетки Рис. 69. Схема устройства фильтрующе- го элемента пластинчатого фильтра: 1 — каркас; 2 — переточный патрубок; 3 — кол- лектор; 4 — фильтрующая сетка; 5 — внутрен- няя сетка. 4—очень тонкое плете- ние. Они образуют филь- трующую поверхность. Фильтруемая суспен- зия жира с отбеливаю- щими порошками пода- ется под давлением в ап- парат, жир проходит сквозь наружные филь- трующие сетки, стекает вниз и по переточному патрубку 2, находящему- ся на вертикальной оси пластины, поступает в сборный коллектор 3. Работает пластинча- тый фильтр следующим образом. Фильтруемая суспензия жира с порош- ками поступает через па- трубок 13 (см. рис. 68), заполняет аппарат и про- ходит через фильтрую- щие элементы. Фильтрованный жир стекает в сборный коллек- тор 9 и выходит из фильтра через патрубок 15. В начальный период после включения фильтра в работу пока на поверхности фильтрующих элементов не образовался не- большой слой из дренажирующих и отбеливающих порошков, фильтрат вытекает мутным и его возвращают на циркуляцию. Когда вытекающий из патрубка 15 жир окажется прозрачным, линию переключают на сборный резервуар для отбеленного жира. Обычно для нанесения фильтрующего слоя достаточно 5—10 мин. В начале работы фильтра, когда на поверхности фильтрую- щих элементов находится тонкий слой осадка, сопротивление фильтра небольшое. В этот период суспензия подается под дав- лением 0,15—0,20 МПа (1,5—2 кгс/см2). По мере того, как мас- са осадка увеличивается, сопротивление фильтра увеличивается и давление подаваемой суспензии повышают до 0,4—0,45 МПа (4—4,5 кгс/см2), не выше. Продолжительность одного цикла фильтрования зависит от количества вводимых отбеливающих порошков. При вводе 1 — 1,2% порошков (включая дренажирующие) и при средней производительности фильтра 5 т жира в час продолжительность 166
цикла составляет 3—4 ч. За это время на поверхности фильт- рующих элементов оседает по 9—10 кг/м2 осадка (считая на сухие порошки) и фильтр останавливают на перезарядку. Перезаряжают фильтр в следующей последовательности. Переключают фильтрование на второй подготовленный фильтр, а из остановленного аппарата выпускают суспензию. Затем про- водят частичное обезжиривание осадка, продувая его на фильт- рующих элементах последовательно сжатым воздухом и острым водяным паром. Давление воздуха и пара не должно превышать 0,4—0,45 МПа (4—4,5 кгс/см2). Длительность продувки возду- хом и паром по 20—40 мин каждая. Продувка имеет важное значение, так как чем больше отжато- жира из осадка, тем меньше отходов его з отработавших отбе- ливающих порошках. Отжимаемый жир обычно используют для технических целей. После продувки воздухом и паром в отра- ботавших отбеливающих порошках остается не более 18—20% от их массы жира. Более длительная продувка паром позволяет снизить остаток жира до 10—12%, но сопровождается быстрым износом фильтрующих сеток. Частично обезжиренный осадок сбрасывается с поверхности фильтрующих элементов м.еханически при помощи пневматиче- ского вибратора. Для работы в вибратор подается примерно 0,3 м3/мин воздуха давлением 0,4 МПа (4'кгс/см2). Вибратор создает частоту колебаний до 4 тыс. в минуту. При этом осадок полностью сбивается с поверхности фильтрующих элементов за 3—5 мин, он падает и выводится из аппарата через нижний люк. После этого люк закрывается. В пластинчатых фильтрах решается задача механизирован- ного удаления осадка отбеливающих порошков. Для их надеж- ной работы необходимо обеспечить равномерное нанесение пер- воначального фильтрующего слоя на поверхность всех фильт- рующих элементов, что требует известных навыков. Средняя производительность пластинчатых фильтров в пери- од фильтрования 250 кг жира в час с 1 м2 фильтрующих пластин. Периодически необходимо промывать ситчатую поверхность фильтров для удаления оседающих на ней примесей. После того как фильтрующая поверхность освобождена от осадка при за- крытом люке, сетки промывают раствором 10—15%-ной едкой щелочи при температуре 50—60° С. Промывной раствор цирку- лирует в системе в течение примерно 3 ч. Вместо едкой щелочи для пломывки можно применить раствоц тринатрийфосфата кон- центрацией 10—15% при температуре 80—90° С. По окончании промывки раствор выпускают из фильтра, про- мывают его чистой водой до полного удаления раствора. Про- мывную воду спускают в очистную систему канализации, после чего фильтр готов к работе. 167
В процессе фильтрования персонал должен наблюдать за плотностью собираемых фильтров и коммуникаций, так как про- рывающийся сквозь неплотности жир может вызвать ожоги. К ручной чистке фильтров всех типов можно приступать только после того, как они достаточно остынут. УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАВШИХ ОТБЕЛИВАЮЩИХ ПОРОШКОВ Отработавшие отбеливающие порошки представляют собой малотранспортабельную массу; использование которой сопряже- но с некоторыми сложностями. Их обрабатывают в настоящее время для утилизации оставшегося в них жира. В прошлом, когда хозяйственное мыло варили в котлах периодическим ме- тодом, отработавшие порошки отправляли вместе с другими жировыми отходами на мыловаренные заводы. Однако это представляет определенные неудобства для этих заводов, так как в котлах со временем накапливается нерастворимый оса- док, удаление которого связано с большой затратой физического труда. На некоторых заводах из отработавших отбеливающих по- рошков готовят специальные мыльные пасты. Оставшиеся в мыльной пасте минеральные вещества служат абразивным на- полнителем, который облегчает мытье сильно загрязненных рук. Весьма эффективным способом использования осадка отра- ботавших отбеливающих глин является направление их на ком- бикормовые заводы, где их используют в качестве добавки .в корма для животных. Этот способ утилизации отработавших отбеливающих порошков часто применяется на масло-жировых .комбинатах, где их добавляют к шроту. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. На каком принципе основан метод осветления жиров отбеливающими порошками? 2. Каким требованиям должны отвечать отбеливающие порошки промыш- ленного назначения? 3. Как определяется цвет жидких жиров и масел, а также застывших жиров? 4. Как следует готовить жиры к отбеливанию? Как влияет на эффект от- беливания присутствие в жире примесей и влаги? 5. Как действует на жир в процессе отбеливания кислород воздуха? Почему отбеливание жиров, как правило, ведут под вакуумом? 6. Как отражается на качестве отбеливаемого жира слишком длительный контакт с отбеливающими порошками? 7. Какие типы отбеливающих аппаратов применяются на предприятиях? Каковы отличия вертикальных колонных отбеливающих аппаратов от го- ризонтальных? 8. На каком принципе построен процесс фильтрования? Как устроен фильтр- пресс? 9. Как влияет на производительность фильтров и на качество фильтруемого жира температура жира и давление, под- которым жир поступает в фильтр? 468
10. Как выгружается осадок отработавших отбеливающих порошков из- фильтр-пресса, из дискового фильтра, из пластинчатого фильтра? 11. Какие меры техники безопасности необходимо соблюдать при отбелива- нии жиров, при обслуживании фильтров? Глава 7. ДЕЗОДОРАЦИЯ ЖИРОВ И МАСЕЛ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЗОДОРАЦИИ ЖИРОВ И МАСЕЛ Дезодорацией называется процесс удаления из жиров и ма- сел ароматических и вкусовых веществ, придающих им харак- терные вкус и запах. Дезодорацию, как правило, применяют при. подготовке жиров для производства маргариновой продукции, майонеза и некоторых видов салатных масел. В тех случаях, когда масла и жиры готовят для последующей технической пе- реработки, удаления ароматических веществ обычно не требу- ется. Ароматические и вкусовые вещества. Абсолютно чистые жиры, и масла не имеют специфического запаха. Они приобретают его от примесей, переходящих в жиры из сырья или образующихся при извлечении жиров из семян. Некоторые ароматические и вкусовые вещества накапливаются в жире в процессе его обра- ботки. Например, в процессе гидрогенизации появляется новый характерный «саломасный» запах. В плохо промытом жире после щелочной рафинации появляется мыльный привкус. При чрезмерно длительном воздействии отбеливающих глин на жиры в них обнаруживается «землистый» привкус и т. д. Ароматические вещества, образующие характерные вкус и запах жиров и масел, принадлежат к разным группам химиче- ских соединений. Как правило, содержание их в жире весьма невелико. Однако наши органы вкуса и обоняния устроены так, что они обнаруживают наличие в пище даже ничтожно малого количества ароматических и вкусовых веществ. Большинство ароматических веществ имеет довольно высокую температуру испарения. Они, однако, во много раз ниже, чем температура кипения самих жиров — триглицеридов. Это свой- ство и используют при дезодорации. Жиры помещают в герме- тические аппараты и создают такие условия (температура, раз- режение и др.) , при которых ароматические вещества испаряют- ся и отгоняются из аппарата, в то время как сами жиры остаются. Но при дезодорации улетучиваются ароматические ве- щества, растворенные в жире. Ни одним из известных в настоя- щее время методов не удаляются вещества, образующиеся в результате химических превращений жирных кислот, входящих, в состав триглицеридов. Особенно вредными примесями являются продукты окисле- ния жирных кислот. При известной концентрации продукты 16»
окисления сообщают жиру неприятный запах, который в выра- женной степени называют прогорклый и даже «олифистый». Никакой последующей обработкой удалить такой привкус и за- пах нельзя, и жир становится непригодным для пищевых целей. Поэтому очень важно все процессы дезодорации жиров вести в условиях, исключающих контакт жиров с воздухом. Вместе с ароматическими веществами в процессе дезодора- ции жиров удаляются и некоторые другие примеси, которые способны испаряться и отгоняться при условиях, в которых об- рабатываются жиры. К числу таких примесей относятся, в ча- стности, свободные жирные кислоты, находящиеся в дезодори- руемом жире. Поэтому кислотное число жира в процессе дезо- дорации уменьшается. Удаляются также пестициды. Сущность процесса дезодорации. Известно, что для того, что- бы какое-либо вещество начало испаряться (начало кипения), необходимо, чтобы давление паров этого вещества, или, как при- нято называть в технике, упругость паров вещества, была выше давления, которое это вещество испытывает от окружающей среды. Такие условия создаются двумя путями. Во-первых, можно повысить температуру, поскольку, чем выше температура веще- ства, тем больше упругость образующихся паров. Этот путь имеет известные ограничения, так как при очень большом повы- шении температуры могут начаться процессы разложения три- глицеридов и жир будет испорчен. Кроме того, чем выше темпе- ратура жира, тем более опасными становятся процессы окисле- ния жирных кислот кислородом воздуха, который тем или иным путем попадет в жир. Во-вторых, интенсифицировать процесс испарения какого-либо вещества можно, если уменьшить давле- ние, при котором оно происходит, т. е. если вести процесс в раз- реженном пространстве (под вакуумом). Оба описанных пути используют в технике промышленной дезодорации жиров. В современных установках непрерывного действия порцесс ведут при температуре 210—230°С (в некото- рых установках до 250° С) и при остаточном давлении в аппара- те 0,13—0,4 кПа (1—3 мм рт. ст.). В дезодорационных установ- ках периодического действия жиры обрабатывают при темпера- туре 160—190° С и при остаточном давлении 2—2,7 кПа (15—20 мм рт. ст.). При более высокой температуре и в усло- виях более глубокого вакуума длительность обработки жиров сокращается. Но указанных двух условий недостаточно для удаления аро- матических веществ жира, обладающих очень низкой упруго- стью паров. Поэтому используют еще один путь интенсифика- ции процесса: обрабатывают жир острым водяным паром. Такое действие основано на следующем физическом законе. Известно, что если в сосуде находится не одно вещество, а два или не- сколько, то кипение их начинается тогда, когда суммарная 170
упругость паров всех нагреваемых веществ будет выше давления окружающей среды. Концентрация разных веществ в образую- щейся смеси паров будет находиться в прямой зависимости от упругости паров каждого из них. Когда через нагретый до высокой температуры жир, находя- щийся в герметическом аппарате, в котором создано разреже- ние, пропускают острый водяной (чаще всего перегретый) пар,, обладающий очень высокой упругостью, в аппарате происходит бурное кипение. Водяной пар легко преодолевает остаточное давление в аппарате. В этих условиях ароматические вещества даже при своей очень низкой упругости паров начинают испа- ряться и их пары уносятся из аппарата в смеси с водяным па- ром, Острый водяйби пар в Процессе дезодорации выполняет еще- одну бчёнь Важную функцию. Попадая в жир в виде мельчай- ших пузырьков, он образует парожировую суспензию с огромной поверхностью контакта пузырьков пара с жиром. При этом ис- паряющимся ароматическим веществам надо проделать очень короткий путь, чтобы смешаться с водяным паром, это облегчает и ускоряет процесс дезодорации. При малой концентрации и очень низкой упругости паров ароматические вещества, испарившиеся в одном месте, попадая в другой слой жира, могут снова конденсироваться и раство- ряться в нем. Поэтому в современных дезодорационных уста- j новках непрерывного действия предусмотрена обработка жира ;в сравнительно нетолстом слое (до 30—50 см). В аппаратах ' периодического действия высота слоя жира составляет 1,8—2 м,. что, естественно, увеличивает длительность процесса. Для улучшения качества дезодорируемого жира важно так- же сократить путь, по которому смесь паров (водяного пара и : ароматических веществ) удаляется из дезодорационного аппара- та, так как малейшее нарушение равновесия — температуры, давления — может привести к тому, что ароматические вещества сконденсируются и снова попадут в жир. Следовательно, основные физические условия дезодорации жиров, следующие: высокая температура, глубокое разрежение, подача относительно большого количества острого водяного па- ра, уменьшение слоя дезодорируемого жира и сокращение пути отводимых паров. Желательно также обогрев участков, по ко- торым пары выводятся из аппарата во избежание конденсации ароматических веществ и их возврата в дезодорируемый жир. ПОДГОТОВКА ЖИРОВ К ДЕЗОДОРАЦИИ Дезодорация является заключительной операцией в схеме рафинации жиров и масел для пищевых целей. От успешного ее- Проведения в значительной мере зависит качество получаемой продукции. В свою очередь эффект дезодорации —органолепти- 171
ческие показатели дезодорированного жира — зависит от того, насколько хорошо были проведены предыдущие операции, на- сколько полно были удалены примеси на стадиях щелочной рафинации, промывки и отбеливания. Неполное удаление меха- нических примесей, в том числе отбеливающих глин, приводит к тому, что они оседают на рабочей поверхности дезодораторов и при высокой температуре пригорают. При этом значительно ухудшаются условия дезодорации и снижается качество полу- чаемой продукции. Для получения жиров лучшего качества очень важно полнее удалить следы мыла и металлов, остающихся в них после преды- дущих операций рафинации. Полное удаление мыла обеспечи- вается хорошей двукратной промывкой жира мягкой водой (конденсатом) после щелочной рафинации и последующего -фильтрования. Лимонная кислота связывает находящиеся в жире ионы ме- таллов (железа, никеля и др.), превращая их в нерастворимые соединения. Благодаря этому повышается стойкость жира, он менее подвергается окислению, и улучшаются его органолепти- ческие свойства. Обычно жир обрабатывают лимонной кислотой перед дезо- дорацией, а отделение от жира образующихся соединений со- вмещают с полировочным фильтрованием после дезодорации. На отдельных предприятиях добавляют лимонную кислоту в ох- лажденный дезодорированный жир перед полировочным фильт- рованием. ТРЕБОВАНИЯ К ВОДЯНОМУ ПАРУ Водяной пар, его свойства, параметры и качество существен- но влияют на условия дезодорации жиров. В технологическом процессе он выполняет несколько функций. Во-первых, пар ис- пользуют в качестве теплоносителя для нагревания жиров. Если дезодорация ведется при температуре 210—230° С, требуется греющий пар с температурой не ниже 230—250° С. Такую тем- пературу имеет насыщенный водяной пар давлением на входе в аппарат 3—3,5 МПа (30—35 кгс/см2). Кроме того, водяной пар используют в качестве рабочего агента в пароэжекторных вакуум-насосах, обеспечивающих весьма низкое остаточное дав- ление в дезодорационной системе. Особенно важную функцию выполняет острый водяной пар, впрыскиваемый в массу жира. Во-первых, благодаря высокой упругости, этот пар выполняет основную работу по преодоле- нию давления окружающей среды и благодаря этому облегчает испарение ароматических веществ; во-вторых он интенсивно пе- ремешивает жир; на поверхности пузырьков водяного пара, про- низывающих жир, испаряются ароматические вещества. 172
Если в отношении пара, используемого для нагревания и для работы пароэжекторных вакуум-насосов, действуют общие усло- вия, принятые в теплотехнике, то к острому водяному пару, впрыскиваемому в дезодоратор, предъявляются еще специфиче- ские требования, главные из которых заключаются в том, что этот пар не должен содержать никаких металлов, их солей и воздуха. Соли металлов, уносимые водяным паром из паровых котлов, способны взаимодействовать с жирными кислотами, имеющими- ся в жире, и образовывать мыла. Мыла, накапливаемые в жире, придают ему неприятный мыльный привкус. Мыла кальция и магния представляют собой бурые липкие соединения, оседаю- щие на стенках аппаратуры. При этом ухудшаются условия работы аппаратов и затрудняется последующая промывка обо- рудования и коммуникаций. Чрезвычайно вредное влияние оказывает воздух, попадающий в дезодорационную аппаратуру. Находящийся в нем кислород при высокой температуре, с которой он контактирует с жиром, способен интенсивно окислять ненасыщенные жирные кислоты. Образующиеся при этом продукты реакции резко ухудшают органолептические свойства жира. Реакция окисления усилива- ется, если в жире находятся соли железа, кальция, магния и других металлов. Поэтому на предприятиях, где хорошо организована работа по повышению качества продукции, водяному пару уделяется большое внимание. Воду, подаваемую в паровые котлы, предва- рительно подвергают химической очистке, при которой вода достаточно полно освобождается от солей жесткости. Затем во- ду подвергают деаэрации, в результате чего из нее удаляются воздух и другие растворенные в ней газы. При движении пара от котельной к производственным цехам может подсосаться воздух в результате неплотностей в соедине- ниях и арматуре. Поэтому необходимо тщательно следить за исправностью паропроводов. Как указывалось ранее, упругость паров при перегреве по- вышается. Поэтому обычно для дезодорации предпочитают при- менять водяной пар, перегретый до 300—350° С. Перегрев чаще всего осуществляют при помощи локальных пароперегревате- лей, устанавливаемых непосредственно у дезодорационных ап- паратов. ТЕХНОЛОГИЯ ДЕЗОДОРАЦИИ ЖИРОВ И МАСЕЛ Технология дезодорации жиров и масел сравнительно не- сложна. Подготовленный жир нагревается до 130—180° С и деаэри- руется. После удаления растворенных газов и воздуха жир по- вторно нагревается до температуры дезодорации, которая зави- сит от конструкции применяемых аппаратов и давления пара 173
J. Жир на дезодорацию Готовый жир ------------------у в заводской котельной. В схемах с колонными аппаратами не- прерывного действия дезодорацию ведут при температуре 210—230° С. Нагретый жир обрабатывается острым перегретым водяным паром при глубоком вакууме. Длительность пребыва- ния жира в дезодораторе зависит от конструкции применяемого оборудования. В аппаратах непрерывного действия она состав- ляет 20—40 мин. Для повышения стойкости дезодорированный жир в дезодо- раторе обрабатывают раствором лимонной кислоты. Затем жир охлаждают проточной водой до 40—50° С, про- пускают через полировочный фильтр тонкой очистки и направ- ляют в резервуар для готовой продукции. Ввиду того что в про- цессе рафинации жиров они теряют большинство своих естест- венных примесей, обладающих антиокислительными свойствами, весьма важно не допустить длительного контакта дезодориро- ванного жира с воздухом. Поэтому рекомендуется дезодориро- ванные жиры хранить в резервуарах, находящихся под вакуумом или под слоем инертного газа. При выработке салатных масел их сразу же после дезодорации фасуют в плотную герметичную тару. 174
Как правило, независимо от принятой аппаратурно-техноло- гической схемы, качество дезодората зависит от тщательно- сти подготовки жира и от трех параметров самого процесса дезодорации: температуры, остаточного давления, количества и качества впрыскиваемого водяного пара. Дезодорация жиров в аппаратуре непрерывного действия Аппаратурно-технологическая схема. Наиболее широко при- нята на наших предприятиях схема с колонными аппаратами (рис. 70). Жир, освобожденный от примесей, тщательно про- фильтрованный, поступает в резервуар 1, откуда насосом 2 че- рез расходомер 3 и трубчатый подогреватель 4 передается в де- аэратор 5. Стекая вдоль двухрядного греющего змеевика, жир нагревается до 130—180° С, и из него интенсивно отсасываются растворенные газы и воздух. Деаэрированный жир насосом 6 подается через трубчатые подогреватели 7 и фильтры тонкой очистки 8 в верхнюю часть дезодорационной колонны 9. В дезодораторе жир нагревается до 210—230° С и обрабатывается перегретым острым водяным паром в условиях глубокого вакуума — остаточное давление в аппарате 0,13—0,4 кПа (1—3 мм рт. ст.). При этом происходит довольно полная отгонка почти всех веществ, придающих жиру специфический запах и вкус. Дезодорированный жир насосом 10 непрерывно откачивается из аппарата и быстро охлаждается. В схеме предусмотрено две ступени охлаждения. Сначала жир прокачивается через грею- щие змеевики деаэратора и отдает там часть тепла свежим порциям жира, проходящим через деаэратор. Таким образом, деаэратор одновременно работает и как теплообменник, благо- даря чему сокращается расход пара на нагревание жира перед дезодорацией, и экономится охлаждающая вода на охлаждение готового жира. По выходе из трубчатого змеевика, расположен- ного в деаэраторе, дезодорированный жир прокачивается через охладитель 11, в котором температура жира снижается до 35—55° С. Охлажденный жир пропускают через полировочный фильтр 12 в резервуар 13 готового продукта. Отсюда насосом 14 он передается в маргариновый или майонезный цех, на фа- совку в мелкую тару или на склад. В линии предусмотрено оборудование для обработки дезодо- рированных жиров раствором лимонной кислоты, который гото- вится в бачке 15 и через расходомер 16 непрерывно вводится в дезодорационную колонну. Глубокий вакуум в системе создается при помощи многосту- пенчатого пароэжекторного вакуум-насоса 17. Он плотно соеди- няется с верхней частью дезодорационной колонки через сепаратор 18, назначение которого — отделять и улавливать 175
Дезодорированный Рис. 70. Аппаратурно- технологическая схема непрерывной дезодора- ции жиров в колонных аппаратах: 1 — резервуар; 2, 6, 10, 14, 22 и 23 ~ насосы; 3 и 16 — расходомеры; 4 и 7 —труб- чатые нагреватели; б — де- аэратор; 8— фильтр тонкой очистки; 9 — дезодорацнон- ная колонна; // — охла- дитель; 12 — полировочный фильтр; 13 — приемный ре- зервуар; 15 — бачок для ли- монной кислоты; 17 — ваку- ум-насос; 18 — сепара- тор; 19 — барометрическая коробка; 20— сборная ко- робка; 21 — коробка для моющего раствора.
капельки жировых веществ, уносимых отходящим из дезодора- тора паром. Этот жир собирается в отдельную коробку и ис- пользуется для технических целей. Вода, отходящая из конденсаторов пароэжекторного вакуум- насоса, содержащая некоторое количество жировых веществ и имеющая довольно сильный запах, через барометрическую ко- робку 19 и дворовую жироловушку направляется в очистную систему канализации. Периодически систему надо промывать. При проведении этой операции сначала сливают в сборную коробку 20 жиры, остав- шиеся в аппаратуре и коммуникациях, и обрабатывают всю систему раствором едкой щелочи концентрацией 20—50 г/л. Ра- створ готовят в коробке 21 и насосом 22 прогоняют через все аппараты. По окончании обработки раствор сливают и промы- вают систему чистой теплой водой до нейтральной реакции. Из резервуара 20 слитый из аппаратов жир возвращают насосом 23 на повторную рафи- нацию. Для предупреждения окисления жиров на некоторых предприятиях в систему подается инертный газ. При внезапной (аварийной) остановке линии целесообразно инертный газ подать в деаэратор 5, дезодорационную ко- лонну 9 и охладитель 11. Основное оборудование. В технологиче- ской схеме непрерывного действия преду- смотрено следующее основное оборудование. Деаэратор-теплообменник предназначен для удаления растворенных в жире газов и воздуха. Процесс ведется при повышенной температуре в условиях возможно глубокого разрежения. Отличительной особенностью этого аппарата является то, что в качестве греющего вещества используется не водяной пар, а горячий жир, выходящий из дезодора- тора. Рис. 71. Деаэра- тор - теплообмен- ник: Аппарат (рис. 71) имеет цилиндрический корпус 1 с выпуклым дном и съемной крыш- кой. Внутри аппарата вдоль его цилиндри- ческой поверхности помещен двухрядный змеевик поверхностью 55 м2. 1 — корпус; 2 — двух- рядный змеевик; 3— кольцевой желоб; 4 — крышка; 5 — воронка’ 6, 7, 9, 10 и 11 — патрубки; 8 — люк; 12 — дно; 13 — мерное стекло. По змеевику пропускается горячий де- зодорированный жир, который поступает через патрубок 10 и выходит частично охладившийся через патрубок 9. Свежий жир, направляемый на деаэрацию, поступает в аппарат сверху че- рез патрубок 6, попадает на опрокинутую воронку 5, которая направляет его в кольцевой желоб 3. Последний расположен 12—865 177
так, что выходящий из него жир в виде тонкой пленки стекает вниз вдоль поверхности греющего змеевика. Благодаря теплообмену, происходящему между горячим жи- ром, протекающим по трубам змеевика, и менее нагретым жиром^ проходящим вдоль его наружной поверхности, деаэри- руемый жир в аппарате нагревается до температуры 130— 180° С. Эта температура зависит от того, насколько был нагрет жир в дезодораторе. Чем выше температура поступающего де- зодорированного жира, тем сильнее нагревается жир, проходя* щий через деаэратор. Так как процесс происходит в тонком слое пленки, стекающей вдоль поверхности змеевиков, и при от- носительно глубоком разрежении, создаваемом в аппарате, де- аэрация проходит быстро и достаточно полно. Отсасываемые газы уходят из аппарата в вакуумную систему через патрубок/. Общий объем аппарата 4,5 м3. Практически масса жира, одновременно находящегося в аппарате, составляет около 1 т. Продолжительность пребывания жира в аппарате 15—20 мин. Деаэрированный жир отводится из аппарата через патрубок 11. Уровень жира в деаэраторе контролируется по мерному стеклу 13. Для периодического осмотра и внутреннего ремонта аппарата служит люк 8. Наружную поверхность аппарата по- крывают слоем тепловой изоляции. Во время работы аппарата необходимо следить за равномер- ным и непрерывным питанием его жиром, за вакуумметром, показывающим остаточное давление в аппарате, и за темпера- турой жира как проходящего через аппарат, так и проходящего через греющие змеевики. При остановке линии на более или менее длительный период, находящийся в аппарате жир необхо- димо выпустить, а при кратковременной остановке заполнить инертным газом. Аппарат должен быть снабжен автоматическим клапаном, предохраняющим повышение давления в аппарате в аварийных случаях. Дезодорационный аппарат колонного типа является основным оборудованием в линии дезодорации жиров. Его назначение — удаление ароматических примесей, находящихся в жире, путем отгонки их с водяным паром в условиях высокой температуры и глубокого вакуума. Fla рис. 72 приведен дезодорационный аппарат непрерывного действия колонного типа. Проходящий через него жир обраба- тывается острым перегретым водяным паром. Аппарат состоит из двух основных частей — секционного ку- ба 1 и вертикальной колонны 13 с фигурной крышкой 8. Внут- ри колонны размещено 38 вертикальных пластин 12, вдоль ко- торых в виде тонкой пленки стекает дезодорируемый жир. Рас- пыление жира и распределение его по поверхности пластин производится при помощи форсунки 10. Секционный куб разделен вертикальными перегородками на семь отсеков — центральный цилиндрический 3 и шесть радй- 178
Пар S обогреватель- ный змеебик Пар 6 форсунки альных 4. Внутри отсеков помещены паровые эжекторы 5 для обработки жира острым 'перегретым водяным паром. В первом, третьем и пятом радиальных отсеках помещены паровые змееви- ки 2 для дополнительного нагревания жира при дезодорации. Для уменьшения тепловых потерь, что имеет значение не только для экономии пара, но и для улучшения усло- вий дезодорации, на колон- ной части аппарата и кры- шке предусмотрена защит- ная рубашка 7, работаю- щая под вакуумом. Кроме того, по их наружной по- верхности проложен обо- гревающий змеевик 6. Вся поверхность аппарата по- крыта слоем изоляции. Для наблюдения за ра- ботой дезодорационного ап- парата в разных местах — в верхней части колонны и в крышке секционного ку- ба — помещены смотровые окна с электрическим под- светом. Люк 14 служит для целей внутреннего ос- мотра аппарата. Дезодорируемый жир по- дается в верхнюю часть ко- лонны через патрубок 9 и подводится к устройству 10, которое распределяет его по пластинам. В нижней части колонны стекающий жир попадает в сборный желоб, через который отво- дится в центральный отсек 3. Через перетечные отвер- стия в перегородках жир последовательно переходит из одного отсека в другой. В каждом из них он обрабатывается острым паром, а в трех еще и подогревается. Через переливную трубу жир отводится из дезодоратора. Острый водяной пар подается в инжекторы 5, поднимаясь, он проходит через колонну вдоль поверхности пластин. Посте- пенно насыщаясь испаряющимися ароматическими веществами, он уходит через боковой патрубок 11 в вакуумную систему. 12* 179 Рис. 72. Дезодорационный аппарат ко- лонного типа: / — куб; 2— внутренние змеевики; 3 — цент- ральный отсек; 4 — радиальные отсеки; 5—паровые эжекторы; 6 — наружный змее- вик; 7— рубашка; 8 — крышка; 9 и // —> патрубки; 10 — форсунка; 12— пластины.; 13 —> колонна; 14 — люк; 15 — перегородки.
Пластины, помещенные в колонной части дезодоратора, со- здают большую поверхность, вдоль которой жир стекает вниз в тонком слое и ароматические вещества лучше испаряются. Все части аппарата, соприкасающиеся с жиром и острым водяным паром, изготовлены из кислотостойкой нержавеющей стали. Полный объем дезодорационного аппарата 8,1 м3, при- мерно половина этого объема приходится на секционный куб. Производительность аппарата 3—3,5 т жира в час. Продолжи- тельность пребывания жира в дезодораторе 25—30 мин. Выпус- кают аппараты производительностью до 5 т жира в час. , Недостаток аппаратов — трудность равномерного распреде- ления жира по поверхности пластин и образование трудно уда- ляемого слоя нагара на пластинах, что ухудшает условия дезо- дорации и снижает качество получаемого продукта. Тщательная предварительная очистка поступающего жира, точное соблюде- ние условий дезодорации, периодическая промывка всей систе- мы позволяют устранить большую часть этих недостатков. В мировой практике встречаются дезодорационные аппара- ты непрерывного действия других конструкций. Сепаратор-каплесборник служит для отделения и улавлива- ния капель жира, уносимых паром. Отходящий из дезодоратора пар при входе в сепаратор ударяется о стенки и меняет направ- ление. За счет большого сечения каплесборника по сравне- нию с трубопроводом скорость пара уменьшается. Все это спо- собствует тому, что уносимые паром ка- пельки жира в большей своей части отде- ляются от него, стекают и собираются в каплесборнике. Сепаратор-каплесборник (рис. 73) пред- ставляет собой вертикальный, сварной ап- парат объемом 3 м3 с цилиндрическим корпусом 1 и выпуклыми крышкой и днищем 6. По высоте аппарат разделен вторым выпуклым днищем 8 на две рав- ные части. Верхняя работает как сепара- тор капель, нижняя — как каллесборник. Отработавший пар из дезодоратора посту- пает в сепаратор через патрубок 10 и по- кидает аппарат через патрубок 11. Отде- лившиеся капельки жира через перелив- ную трубу 3 и смотровой фонарь 4 сли- ваются в каплесборник и из него через па- трубок 5 — в сборную коробку. Вакуумная труба 2 поддерживает в верх- аппарата одинаковое давление, благодаря чему перелив отделившегося жира из верхней части аппарата в нижнюю может производиться на ходу. Во время слива жи- ра из каплесборника вакуумная и переливная линии закрыва- ло Рис. 73. Сепара- тор-каплесборник: 1 — корпус; 2 — ваку- умная труба; 3 — пе- реливная труба; 4— смотровой фонарь; б, 10 и 11 — патрубки; 6 — днище; 7 — змее- вик; 8 — второе дни- ще; 9 —воздушник; 12 — крышка. и нижней части
ются и открываются краны на патрубке 5 и воздушнике 9. Для предупреждения застывания жира в каплесборнике помещен обогревающий змеевик 7. Трубчатый охладитель служит для охлаждения дезодориро- ванного жира перед полировочным фильтрованием или сливом его в приемный резервуар, если фильтрование почему-либо не проводится. Охлаждение произво- дится обычно проточной водой. В схеме непрерывной дезодорации с колонными аппаратами использу- ют охладители, схема работы ко- торых представлена на рис. 74. Охладитель представляет собой вертикальный сварной цилиндриче- ский аппарат с выпуклой прива- ренной крышкой 12 II плоским дном 6, соединяющимся с корпу- сом 1 при помощи фланцев 3. К крышке аппарата приварены изо- гнутые трубы 9 из нержавеющей стали, по которым проходит охлаж- даемый жир. Он поступает в охла- дитель через несколько патрубков 4 и уходит из него через патруб- ки 5. Охлаждающая вода поступа- ет в аппарат через патрубок 14, а нагретая отводится через патрубок 7 в переливную трубу 10, верхнее колено которой И установлено не- сколько выше входного патрубка. Нагретая вода свободно перелива- ется в воронку 8. В момент пуска аппарата в ра- боту из него выпускают воздух че- Рис. 74. Трубчатый охлади- тель для дезодорированных жиров: / — корпус; 2, 4, 5, 7, 13 и 14 — патрубки; 3~ фланцы; 6 — дно; 8 — воронка; 9 — охлаждающие трубы; 10 — переливная труба; 11— колено; /2 —крышка. рез патрубок 13. Если по недосмотру жир в змеевиках пере- охладился и застыл, то в аппарат через патрубок 2 можно пус- тить острый водяной пар для его разогрева. Установив на ли- нии, отводящей охлажденный жир, терморегулятор, можно ре- гулировать количество поступающей воды. Для очистки поверхности охлаждающих труб от оседающей накипи разъединяют фланцевое соединение днища, поднимают корпус, открывая таким образом доступ к поверхности труб. Общая поверхность охлаждения аппарата 30 м2, производи- тельность 3—3,5 т жира в час. Режим дезодорации. Перед включением линии в работу по- сле более или менее длительной остановки проверяют герме- тичность всего оборудования, включая насосы, трубопроводы и арматуру. Проверку герметичности проводят по специальной ин- 181
струкции, разрабатываемой для каждого предприятия в соответ- ствии с местными условиями. Общий принцип проверки заключается в том, что линию с закрытыми кранами на входе и выходе жира подключают к вакуумной системе и наблюдают по вакуумметру в течение 1 ч, как изменяется остаточное давление в системе в результате подсоса воздуха. Если в течение этого времени давление повы- шается (разрежение снижается) более, чем на 1,3—2 кПа (10—15 мм рт. ст.), установка считается неисправной; необхо- димо найти места и устранить источники подсоса воздуха. При исправной по герметичности линии дезодорации жиров соблюдают определенную последовательность включения аппа- ратов. Включают в работу пароэжекторный вакуум-насос, пус- кая поочередно воду в барометрические конденсаторы и пар в пароэжекторы. Когда остаточное давление в дезодорацион- ной колонне снижено до 0,2—0,4 кПа (1,5—3 мм рт. ст.), вклю- чают насос, подающий жир на дезодорацию, пропуская его последовательно через подогреватель и деаэратор. Когда в смот- ровом стекле деаэратора покажется некоторое количество жира, включают насос 6 (см. рис. 70) и перекачивают жир через по- догреватели и фильтры тонкой очистки в верхнюю часть дезодо- рационной колонны. В момент включения насоса 6 открывают воздушные крани- ки у подогревателей и выпускают из них воздух. После того, как в форсунке дезодоратора покажется жир, включают греющий пар в подогреватели и в наружный обогревающий змеевик са- мого дезодоратора. Жир стекает вдоль пластин колонны и постепенно заполняет куб дезодоратора. Когда его уровень закроет поверхность грею- щих змеевиков, расположенных в радиальных отсеках куба, включают пар высокого давления, поступающий в эти змеевики, обеспечивая повышение температуры жира до 210—230° С *. Затем пускают в дезодоратор перегретый пар, для этого откры- вают вентиль на линии поступления водяного пара в электропа- роперегреватель и включают электрический ток в секции паро- перегревателя. Температура пара повышается до 250—300°С. Его подают в дезодоратор через форсунки. В первое время после пуска линии, пока она не выведена на установленный режим, жир, выходящий из дезодоратора, еще не соответствует установленным кондициям и его возвра- щают в систему на циркуляцию. При этом останавливают на- сос 2 и включают насос 10, который по обводной линии возвра- щает жир, выходящий из дезодоратора через подогреватели 7, в верхнюю часть дезодорационной колонны 9. * На отдельных предприятиях, где отсутствует пар необходимых пара- метров, дезодорацию ведут при более низкой температуре, ио это не обеспе- чивает необходимого качества продукции и производительности линии. 182
Когда температура жира в кубе дезодоратора повышается до 180—200° С, а температура перегретого острого водяного па- ра, впрыскиваемого в дезодоратор, становится равной 250° С, можно переводить линию на нормальный режим. В этот момент снова включают питающий насос 2, отрегулировав по расходо- меру подачу жира на дезодорацию. Одновременно подачу жира насосом 10 переключают на деаэратор-теплообменник. Включа- ют охлаждающую воду в трубчатый охладитель, наблюдая за тем, чтобы выходящий из него жир имел температуру не выше 25—40° С. Дезодорированный жир через полировочный фильтр 12 перекачивают в приемный резервуар 13. Работа дезодорационной линии на циркуляцию во избежание ухудшения качества жира под влиянием длительного темпера- турного воздействия не должна продолжаться более 1 ч. За- тяжка этого периода свидетельствует о неисправности линии. Ее следует остановить, выяснить, где нарушены условия нагре- вания, устранить неисправности, после чего можно снова вклю- чить линию в работу. При переработке застывающих жиров (саломаса, животных топленых жиров, кокосового, пальмоядрового и др.) рекоменду- ется при выведении линии на режим пропускать через нее сна- чала жидкое масло и только после того, как линия выведена на установленный режим (температура, давление), переходят к подаче застывающих жиров. Так предупреждается опасность образования пробок из застывающих жиров в коммуникациях при кратковременных остановках для наладки отдельных аппа- ратов линии. При остановке линии прекращают подачу греющего пара в нагреватели 4 и 7 и в змеевики, установленные в кубе дезодо- ратора 9, а также на его наружной поверхности. Выключают электрическое питание нагревательных элементов электропаро- перегревателя, не прекращая подачу через него острого пара в эжекторы дезодоратора. Продолжают подавать насосом 2 жир в систему; при выклю- ченных нагревателях температура его постепенно снижается. Когда она снизится примерно до 100° С, насос 2 выключают и сливают находящийся в аппаратуре и коммуникациях жир в промежуточный резервуар 20, из которого в зависимости от ка- чества его возвращают либо на повторную дезодорацию, либо на полную рафинацию. Очень важно соблюдать это условие, так как, если слить из аппарата жир при более высокой температу- ре, на его горячих поверхностях при остатке тонкого слоя жира образуется трудноудаляемый нагар. Когда уровень жира в кубе дезодоратора опустится ниже верхней кромки греющих змеевиков, прекращают подачу остро- го пара, пропускаемого через выключенный электропароперегре- ватель. 183
Если на линии перерабатывались застывающие жиры, реко- мендуется промыть систему жидким маслом, что, как и при пуске линии, предупреждает возможность образования пробок застывшего жира. Затем останавливают пароэжекторный вакуум-насос, выклю- чая последовательно пар и воду на всех его ступенях. После того, как линия освобождена от находившегося в ней жира, од- новременно с отключением от вакуумной системы целесообразно заполнить ее инертным газом. Это предохранит от попадания в систему воздуха, кислород которого оказывает неблагоприят- ное воздействие на перерабатываемые жиры. Контроль за работой линии заключается в наблюдении за показаниями установленных контрольно-измерительных прибо- ров, в первую очередь приборов, показывающих и регистрирую- щих температуру жира в кубе дезодорационного аппарата и за охладителем дезодорированного жира. В соответствии с показа- телями термометров регулируют подачу греющего пара в труб- чатые подогреватели и охлаждающей воды в охладитель. Тем- пературные параметры поддерживают на принятом на данном предприятии уровне, допуская колебания в пределах ± 5° С. Большие отклонения сопровождаются нарушением теплового режима, с одной стороны, и могут вызвать перерасход пара и охлаждающей воды, с другой. Очень важно поддерживать остаточное давление в дезодора- торе в пределах 0,13—0,40 кПа (1—3 мм рт. ст.), так как оно существенно влияет на эффект дезодорации. Поддержание по- стоянного разрежения в аппаратуре зависит от устойчивой ра- боты пароэжекторного вакуум-насоса, которая в свою очередь требует устойчивого и равномерного питания его водяным паром и охлаждающей водой заданных параметров, т. е. пара задан- ного давления и воды расчетной температуры на входе в кон- денсаторы и на выходе из них. Неустойчивое показание вакуумметра может быть следствием неплотностей в аппаратуре и коммуникациях и подсоса возду- ха, что отражается на процессе дезодорации и качестве про- дукции. Оператор, обслуживающий линию дезодорации жиров, пе- риодически должен проверять по показаниям расходомера ко- личество подаваемого жира и соответственно раствора лимон- ной кислоты, а также количество и температуру перегретого водяного пара, впрыскиваемого в дезодоратор. Через смотровые фонари проверяют работу распыливающей форсунки, установ- ленной в верхней части колонны дезодорационного аппарата, следя за тем, чтобы жир хорошо распределялся по поверхности пластин. Погоны, накапливающиеся в каплесборнике, сливают в от- дельный резервуар не реже одного раза в сутки. В настоящее время погоны используют как технический жир, так как до сих 184
пор не разработана технология более рационального использо- вания содержащихся в погонах компонентов. Периодически, примерно один раз в месяц, проверяют (с раз- боркой) состояние распиливающих сопл всех форсунок, осто- рожно очищая их от образующегося нагара. При соблюдении всех установленных условий получается дезодорированный жир высокого качества. Периодическая про- верка пробы готового жира на вкус и запах, примерно через каждый час работы, служит для дополнительного контроля эф- фективности работы линии. При кратковременных остановках линии, не выпуская из оборудования находящийся в нем жир, целесообразно заполнить систему инертным газом, что предохранит жир от контакта с воздухом. С течением времени на рабочих частях оборудования дезо- дорационной линии, особенно на ее горячих поверхностях, обра- зуется пленка нагара, которая заметно ухудшает работу всей линии. Поэтому весьма важно периодически (через 1—2 меся- ца) производить промывку — выщелачивание — всего оборудо- вания и коммуникаций. Промывают установку горячим раство- ром едкой щелочи концентрацией 20—50 г/л. Промывку ведут в определенной последовательности. Отклю- чают все контрольно-измерительные и регулирующие приборы, чтобы в них не попал моющий раствор. В резервуаре 21 (см. рис. 70) готовят раствор едкой щелочи для первой промыв- ки концентрацией 20 г/л и насосом 23 подают его в деаэратор 5, подогреватели 7 и дезодоратор 9. Предварительно снимают в деаэраторе и дезодораторе форсунки и промывают их отдель- но. Моющий раствор подогревают глухим паром в нагревателях 7 примерно до 90—95° С и при этой температуре он стекает в .дезодоратор, заполняя его до верхних смотровых стекол. Осторожно периодически пускают в моющий раствор для перемешивания острый пар, при этом наблюдается довольно обильное пенообразование. Пуск острого пара возобновляют после того, как наблюдаемая через верхний смотровой фонарь дезодоратора пена несколько оседает. Первое кипячение — выщелачивание — продолжается 2—3 ч. Затем моющий раствор полностью спускают из оборудования и промывают оборудование раствором щелочи концентрацией 40—50 г/л. В зависимости от состояния поверхности оборудования вы- щелачивание проводят в третий раз. После последней промывки щелочью аппаратуру промывают чистой горячей водой. Про- мывка водой считается законченной тогда, когда на выходе устанавливается нейтральная реакция по фенолфталеину. Таким же образом промывают внутренние поверхности змее- виков деаэратора и охладителя. Заполняют их моющим раство- ром и выдерживают его в змеевиках примерно в течение 1 ч. 185
Операцию повторяют 2—3 раза, затем также тщательно про- мывают змеевики чистой горячей водой. Очень важно спускные краны для слива моющего раствора- и промывной воды разместить в таких точках, чтобы обеспе- чить полное освобождение от них оборудования. Первые порции жира, которые пропускают через дезодорационную аппаратуру после промывки, целесообразно возвращать на повторную ще- лочную рафинацию. В период остановки цеха на профилактический ремонт очи- щают поверхность подогревателей и охладителя от накипи и ржавчины. По условиям техники безопасности на дезодорационной ли- нии, как и на всех других линиях и аппаратах, работающих под вакуумом, необходимо предупреждать возможность повы- шения давления больше атмосферного. Такие линии и аппараты снабжаются манометрами и предохранительными клапанами, а иногда автоматической системой, гарантирующей сброс избы- точного давления. Новые методы дезодорации В последние годы на маргариновых заводах на основе работ ВНИИЖа внедряются новые методы дезодорации жиров, среди которых довольно широкое применение находит дезодорация смесей саломаса с маслом и дезодорация иизкокислотного са- ломаса без предварительной щелочной рафинации. При дезодорации смесей заранее готовят стандартную смесь из 70—80% саломаса и 30—20% жидкого масла. Каждый из этих жиров предварительно подвергают (отдельно или в сме- си) щелочной рафинации, отбеливанию и фильтрованию. Режим дезодорации смесей саломаса с маслом в общем не отличается от режима, принятого при обработке саломаса. По практическим данным качество дезодорируемого жира получа- ется более высоким, чем при раздельной дезодорации саломаса и масла. Как указывалось выше, если дезодорация жиров ведется при температуре 220—230° С, то совместно с ароматическими веществами из жира отгоняются содержащиеся в нем свобод- ные жирные кислоты. На этом основан метод совмещения де- зодорации саломаса со снижением его кислотности. При работе по этому методу на дезодорацию поступает пищевой саломас с кислотным числом не выше 0,7—0,8 мг КОН. Его подвергают хорошей обработке отбеливающими глинами и после фильтро- вания направляют на дезодорацию. В этом случае обязательно обрабатывают саломас лимонной кислотой для связывания ос- тавшегося в нем никеля. В отработавшем водяном паре, отходящем из дезодоратора, кроме летучих ароматических веществ находятся отгоняемые 186
жирные кислоты. Для их улавливания перед конденсатором смешения устанавливают трубчатый холодильник, охлаждаемый проточной водой. Сконденсировавшиеся жирные кислоты отво- дят в сборник. Дезодорация жиров в аппаратуре периодического действия Аппаратурно-технологическая схема. При рафинации неболь- ших количеств специальных видов жиров, например кокосового масла или животного топленого жира, когда настройка линии непрерывного действия является неэкономичной, используют дезодорационные установки периодического действия (рис. 75). Рис. 75. Аппаратурно-технологическая схема дезодорации периодического действия: / — коробка; 2 — дезодоратор; 3 — пароперегреватель; 4 — каплеотделитель; 5 — конден- сатор; 6 — вакуум-насос; 7 — сборная коробка; 8 — каплесборник; 9 — бачок для лимон- «ой кислоты; 10 — охладитель; // — насос; /2 — коробка иа весах; 13 — фильтр-пресс. Подготовленный жир из промежуточной коробки 1 засасы- вается в дезодоратор 2, здесь он нагревается до 160—180° С, деаэрируется и обрабатывается острым водяным паром. Водя- ной пар, впрыскиваемый в дезодоратор, предварительно пере- гревается в локальном пароперегревателе до 250—300° С. Отработавший водяной пар вместе с отгоняемыми аромати- ческими веществами жира пропускается через каплеотделитель и направляется в конденсатор, где он конденсируется. Нескон- денсировавшиеся газы и воздух откачиваются из конденсатора вакуум-насосом. 187
весах для готового продукта. Рис. 76. Дезодоратор периодиче- ского действия: 1 — корпус; 2 — наружный паровой змеевик; 3 — внутренний обогревающий змеевик; 4, 6, 8 и 10 — патрубки; 5 — барботер; 7 — дно; 9 — смотровой фо- нарь; 11 — сухопарник; 12 — отборная тарелка; 13 — крышка; 14 — люк. Вода из конденсатора 5 стекает в барометрическую коробку 7, а из нее сбрасывается в очистную систему канализации. Капельки жира, отделившиеся в каплеотделителе, собираются в сборнике 8, из которого периодически сливаются в коробку для технического жира. В дезодоратор при необходимости подается раствор лимон- ной кислоты, засасываемый из бачка 9. Дезодорированный жир под вакуумом сливается в охлади- тель 10, в котором охлаждается проточной водой до 30—45° С. Охлажденный жир перекачивается насосом 11 в коробку 12 на В необходимых случаях он под- вергается полировочному филь- трованию на фильтре 13. Основное оборудование. В ап- паратурно-технологической схеме периодического действия исполь- зуют следующее основное обору- дование. Дезодоратор периодического действия выполняет несколько функций: в нем производится предварительное нагревание пар- тии загруженного жира и его деаэрация, затем собственно де- зодорация и предварительное ох- лаждение перед выпуском гото- вого жира из аппарата. Дезодоратор (рис. 76) состоит из вертикального цилиндрическо- го сварного корпуса 1 со сфери- ческим дном 7 и крышкой 13, соединяющейся с корпусом при помощи фланцев. На крышке размещен сухопарник 11 с па- трубком 10 для отвода отрабо- тавшего пара. Перед входом в сухопарник помещена тарел- ка 12, ударяясь о которую от- ражаются капли жира, подни- мающиеся восходящими струями водяного пара. Внутри аппарата размещено три двухрядных спиральных змеевика 3 с поверхностью нагрева по 10—12 м2 каждый. Та- кая большая поверхность нагрева обеспечивает быстрый подъ- ем температуры жира до 160—180° С. Через эти же змеевики,, только в противоположном направлении, пропускается холод- ная вода во время охлаждения дезодорированного жира. 188
Во время дезодорации очень важно, чтобы поднимающиеся пары не охлаждались при соприкосновении со стенками аппара- та, так как при этом ароматические вещества могут сконденси- роваться и снова попасть в жир. Для уменьшения тепловых по- терь (кроме хорошей изоляции) дезодоратор имеет наружный паровой змеевик 2, который обогревает верхнюю цилиндриче- скую часть аппарата и сухопарник. Острый водяной пар, поступающий в дезодоратор через па- трубок 4, распределяется в массе жира при помощи барбо- тера 5. Жир засасывается в дезодоратор через патрубок 8, а выпус- кается через патрубок 6. Для наблюдения за работой дезодора- тора имеются смотровые фонари 9 с электрическим подсветом. Для периодического осмотра и ремонта внутренней части аппа- рата имеется люк 14. Полная емкость аппарата 10 м3, полезная загрузка 5—5,5 т жира. Производительность в зависимости от условий от 20 до 25 т жира в сутки. Барботер предусмотрен для хорошей работы дезодоратора, т. е. для равномерного распределения в массе жира впрыски- ваемого водяного пара. Имеется несколько конструкций применяе- мых для этой цели барботеров. Лучшим из них признан барботер, показанный на рис. 77. Он состоит из распределительно- го кольца 1, соединенного с ше- стью радиально отходящими от не- го перфорированными секторами 2 и шестью радиальными патрубка-', ми 3, на каждом из которых поме- щено по три форсунки. На поверх- ности каждого из секторов нахо- дится по 96 отверстий диаметром. 2 мм. Острый перегретый водяной пар, поступая через кольцо, распреде- ляется по секторам и патрубкам и выходит в форме тончайших пу- зырьков в массу жира, пронизы- вает ее, интенсивно перемешивает и удаляется через сухопарник де- зодоратора. Змеевиковый охладитель периодического действия предна- значен для охлаждения дезодорированного жира до темпера- туры 30—45° С без доступа воздуха. Он представляет собой (рис. 78) вертикальный сварной аппарат с цилиндрическим корпусом 1, приваренным сферическим днищем 2 и съемной 189 Рис. 77. Барботер интенсивного действия: / — распределительное кольцо; 2 — перфорированные секторы; 3 — ра^ диальиые патрубки; 4 — форсунки.
ремешивания служит 7- крышкой 8. Аппарат имеет две системы охлаждения: внутрен- ний двухрядный спиральный змеевик 11 с поверхностью 22 м3 и наружную водяную рубашку 4 с поверхностью 9 м3. Для пе- эпастная мешалка 5, получающая вращение от электродвигателя 7 через редуктор. Жир поступает в охладитель из дезодоратора через патрубок 10 и выводится из него через па- трубок 3. Для присоединения к вакуумной системе служит па- трубок 9. Для периодического внутреннего осмотра аппарата имеется люк 6. Емкость охладителя 5—5,5 т жира. Его производительность ' синхронизирована с работой де- зодоратора и составляет 20—25 т в сутки. Режим дезодорации. При ра- боте на аппаратуре периодиче- ского действия необходимо при- держиваться тех же условий, что и при работе на непрерывно дей- ствующей аппаратуре. Прежде всего необходимо проверить плотность соединения системы. Установив, что давление пара на коллекторе соответствует уста- новленному инструкцией для данного предприятия и что в ре- зервуаре, питающем конденсаторы и холодильники, имеется достаточное для работы количество холодной воды, можно включать линию. Сначала включают вакуумную систему и всасывают в дезо- доратор очередную подготовленную партию жира. Когда уровень жира в дезодораторе достигнет установленной отметки (выше змеевиков), включают глухой пар в греющие змеевики и поднимают температуру до 100—105° С. Продолжая нагрев глухим паром, осторожно через барботер пускают не- большое количество острого водяного пара, который перемеши- вает жир и ускоряет нагрев. Если работа ведется с лимонной кислотой, то раствор ее подается непосредственно в дезодора- тор. При температуре 150—160° С, не прекращая подогрева глу- хим паром, пускают в дезодоратор острый водяной пар (до 250 кг/ч). Давление острого пара на входе в. дезодоратор долж- но быть не ниже 0,2 МПа (2 кгс/см2). Температура перегретого 190 Рис. 78. Змеевиковый охладитель периодического действия: 1— корпус; 2 — днище; 3, 9 н 10 — патрубки; 4 —водяная рубашка; 5 — мешалка; 6 — люк; 7 — электродвига- тель; 8 — крышка; 11— водяной змее- вик.
пара на разных предприятиях колеблется в пределах 200— 300° С. С пуском острого пара нагревание жира не прекращается. Температура его в течение 20—30 мин повышается до 170—• 180° С в зависимости от давления насыщенного пара, поступаю- щего из котельной. Во время работы следят за показаниями вакуумметра. Оста- точное давление в дезодораторе, обслуживаемом поршневыми вакуум-насосами, должно быть не более 2,7—4 кПа (20— 30 мм рт. ст.). На передовых предприятиях, где вакуум созда- ется при помощи пароэжекторных вакуум-насосов, остаточное давление не превышает 0,65 кПа (5 мм рт. ст.). Длительность собственно дезодорации зависит от условий ведения процесса. Она увеличивается, если дезодорация ведется при более низкой температуре жира, при более высоком оста- точном давлении и при недостаточном количестве острого водя- ного пара. Конкретные параметры режима дезодорации — начальная и конечная температура жира и впрыскиваемого водяного пара, остаточное давление в дезодораторе — устанавливает админи- страция цеха. Момент окончания процесса дезодорации определяют орга- нолептически. Через 2—3 ч после того, как температура жира в аппарате установилась на заданном уровне, не останавливая процесса, отбирают через пробный краник в специальный ста- канчик пробу жира, быстро охлаждают ее и органолептически устанавливают готовность жира. При некоторых навыках опыт- ный рабочий довольно точно устанавливает момент, когда про- цесс закончен и дальнейшая обработка жира, не улучшая его качества, ведет к удорожанию стоимости обработки, к перерас- ходу пара и воды и снижению производительности оборудо- вания. Жир охлаждают в дезодораторе до температуры 100—105° С, пропуская через змеевики холодную воду. Нужно при этом помнить, что перед началом следующего цикла нагревания перед пуском в змеевики пара необходимо полностью выпустить из них оставшуюся воду во избежание возможности гидравли- ческого удара. После снижения температуры жира подключают к вакуумной системе охладитель. Когда остаточное давление в нем вырав- нится с давлением, в дезодораторе включают холодную воду в змеевики и рубашку и открывают перепускной кран, по кото- рому жир перетекает в охладитель. Охлаждение жира до 30—45° С в зависимости от температуры -охлаждающей воды заканчивается через 30—40 мин. После этого отключают охладитель от вакуумной системы, осторожно открывая воздушный краник. В тех случаях, когда 191
на заводе имеется инертный газ, через воздушный краник пус- кают в охладитель азот или углекислый газ, после чего жир выкачивают из охладителя. По ходу процесса в каплеотделителе, установленном на вы- ходной линии для отработавшего пара, накапливаются летучие жирные погоны. При переработке большинства растительных масел и животных жиров количество таких погонов незначи- тельно (не более 1 —1,5 кг на тонну перерабатываемых жиров). При дезодорации кокосового и пальмоядрового масел, содержа- щих некоторое количество глицеридов низкомолекулярных жир- ных кислот, обладающих относительной летучестью, количество погонов значительно увеличивается. Повышается количество по- гонов и при дезодорации жиров, содержащих заметное коли- чество свободных жирных кислот. В процессе дезодорации они испаряются и летят вместе с отходящим отработавшим паром. В каплеотделителе часть их конденсируется и оседает. Не реже одного раза в сутки каплеотделитель освобождают от скопившихся погонов, перепуская их под вакуумом в прием- ник-каплесборник. Периодически дезодораторы, охладители и коммуникации промывают раствором щелочи концентрацией 20—40 г/л для удаления осевшего нагара. После спуска раствора щелочи всю установку промывают чистой горячей водой до полного удаления даже следов щелочи. Промывная вода должна иметь нейтраль- ную реакцию по фенолфталеину. Условия промывки примерно такие же, как и при работе на аппаратуре непрерывного дейст- вия. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕЗОДОРИРОВАННЫХ ЖИРОВ И МАСЕЛ В процессе дезодорации из жиров отгоняются примеси, при- дающие жирам характерные признаки вкуса и запаха. В таких случаях говорят, что жир стал обезличенным. После хорошей дезодорации трудно отличить по вкусу и запаху один вид масла от другого. В то же время они сохраняют обезличенный «жип- ный», или «маслянистый», вкус. В производственных условиях при нарушении условий дезодорации получаются жиры, которые имеют некоторые привкусы и пороки, обнаруживаемые при ор- ганолептической оценке. Дезодорированные жиры могут приобретать нежелательные вкус и запах также после дезодорации, в результате хранения при высокой температуре, контакта с большим количеством воз- духа и др. Приобретаемые жиром вкус и запах могут не совпа- дать с первоначальными свойствами исходного жира. Чем боль- ше высоконепредельных жирных кислот содержится в дезодо- рированном жире, тем больше опасности появления в нем по- сторонних привкусов в процессе хранения. 192
Наиболее часто встречающиеся пороки вкуса и запаха и их причины характеризуются данными, приведенными ниже. Порок вкуса и запаха Причина порока Сырой (органолептиче- ски определяется как вкус и запах исходного жира) Нечистый (органолепти- чески трудно различае- мые и неопределяемые пороки вкуса) Салистый (органолеп- тически определяемый в полости рта как вяжу- щий и обволакивающий слизистую поверхность) Металлический (органо- лептически определяе- мый кончиком языка) Олеистый Бобовый Неполнота дезодорации, обусловленная наруше- нием оптимальных условий процесса: низкая температура жира, недостаточное разрежение, не- достаточное время процесса Неполнота дезодорации, наличие в жире веществ, несвойственных исходному продукту. Эти ве- щества могут образоваться в результате наруше- ний условий дезодорации и изменений жира под действием высокой температуры, контакта с воз- духом, загрязненной внутренней поверхности де- зодоратора (наличие нагара) и др. Неполнота дезодорации при переработке твердых жиров, в том числе за счет недостаточной тем- пературы Неполнота дезодорации, обусловленная наличием в дезодораторе металлических мыл, сильного воз- действия отбеливающих глин, нечистоты внутрен- ней поверхности дезодораторов, использованием острого пара, содержащего окислы металлов. Неполнота дезодорации, обусловленная наличием продуктов окисления, трудно удаляемых при не- достаточно высокой температуре процесса. Возникает в соевом масле при неудовлетвори- тельных условиях хранения дезодорированного жира. Качество дезодорированных жиров обычно оценивают по 50-балльной шкале, пользуясь признаками, указанными ниже. Признаки Баллы Совершенно чистый без привкуса и запаха 47—50 Вкус дезодорированного жира с едва за- метным отклонением......................43—46 Вкус дезодированиого жира со слабовыра- женным привкусом........................41—42 Кислотное число товарных дезодорированных масел не долж- но превышать 0,4—0,5 мг КОН, у подсолнечного масла со Зна- ком качества — не более 0,25 мг КОН. Содержание влаги и летучих веществ в дезодорированном масле не более 0,1—0,15%. В этом масле не должно быть механической взвеси. При дезодорации жиров и масел предельные нормы отхо- дов— 0,15% от массы обрабатываемого продукта, безвозврат- ные потери — 0,05%. При дезодорации кокосового масла, содер- жащего значительное количество глицеридов летучих кислот, потери увеличиваются до 0,3%. 13—865 193
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие примеси придают жирам и маслам специфический вкус и запах? 2. Каковы физические основы дезодорации жиров? 3. Как подготовить жиры к дезодорации? 4. Какие требования предъявляются к острому водяному пару, впрыски- ваемому в жир? 5. Как влияет воздух на качество дезодорируемых жиров? 6. Какова зависимость между температурой жира, остаточным давлением в аппарате и эффективностью дезодорации? Какие оптимальные темпе- ратуры и остаточное давление должны поддерживаться в дезодораторе? 7. Какие конструктивные особенности дезодораторов колонного типа? Каково назначение паровых змеевиков и форсунок в секторах куба? 8. В какой последовательности включаются в работу отдельные аппараты линии непрерывной дезодорации при пуске линии, в какой последователь- ности они выключаются? 9. Как и для чего производится промывка - дезодорационной аппаратуры? Как проверяется отсутствие промывочного раствора в оборудовании? 10. Какой режим поддерживается при дезодорации в аппаратуре периодиче- ского действия? Глава 8. РАФИНАЦИЯ ХЛОПКОВОГО МАСЛА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОСАЖДЕНИЯ ГОССИПОЛА В хлопковом масле наряду со свободными кислотами и при- месями, встречающимися в других маслах, содержится специфи- ческий пигмент госсипол и различные продукты его химических превращений. Именно эти продукты и обусловливают товарное качество сырого хлопкового масла и его поведение в процессе щелочной рафинации. Госсипол — сложное высокомолекулярное органическое соединение желтого цвета, окрашивающее хлопковое масло в темно-бурый цвет различной интенсивности. В сыром хлопковом масле кроме неизмененного госсипола содержатся различные продукты его химических превращений и взаимодействия с другими веществами, находящимися в хлоп- ковом семени, в том числе с фосфатидами, белковыми и саха- ристыми веществами. Эти, как их называют, вторичные продук- ты госсипола обладают разными химическими свойствами и различным цветом — темно-пурпуровым, почти черным, темно- синим, оранжевым, зеленым. Количество госсипола и продуктов его химических превращений в хлопковом масле колеблется «от 0,14 до 2,5%. Повышенное количество их содержится в масле из низкосортных и недозрелых семян; в экстракционном масле их больше, чем в прессовом. Госсипол и продукты его превращений являются нежела- тельными компонентами пищевого масла. Во-первых, они обла- 194
дают токсическими свойствами и, во-вторых, они резко ухуд- шают цвет масла. Сам госсипол в неизмененном состоянии в большей части удаляется из масла в процессе щелочной рафи- нации. Значительно труднее выводятся продукты химических пре- вращений госсипола. Для хорошего осветления хлопкового мас- ла, содержащего такие соединения, приходится вводить большое количество крепкой щелочи, что снижает выход рафинирован- ного масла. Кроме того, при этом не всегда удается получить масло хорошего цвета. Во ВНИИЖе, под руководством доктора технических наук В. П. Ржехина, разработан и апробирован в производственных условиях метод выведения госсипола из хлопкового масла свя- зыванием его антраниловой кислотой, представляющей собой бесцветный кристаллический порошок, плавящийся при 144— —145° С. В сухом виде насыпная масса кислоты 300 кг/м3. Она легко растворяется в щелочах и в минеральных кислотах. При обработке сырого хлопкового масла антраниловая кис- лота вступает в реакцию с госсиполом и образует нераствори- мый осадок, который называется антранилат госсипола. Реакция связывания госсипола антраниловой кислотой про- текает по следующей схеме: + 2C6H4NH2COOH—*~ Антраниловая » кислота 2Н2О Вода Таким же образом антраниловая кислота связывает и неко- торые продукты химических превращений госсипола. Антрани- лат госсипола представляет собой оранжевое соединение, кото- рое отделяется от масла фильтрованием. 13* 195
Антраниловая кислота, не вошедшая в реакцию с госсиполом: и его производными, остается в масле; в процессе щелочной ра- финации она связывается едкой щелочью по уравнению CeH4NH2COOH + NaOH C6H4NH2COONa + H2O. Антраниловая Едкий Натриевая соль Вода кислота натр антраниловой кислоты Натриевая соль антраниловой кислоты не растворяется в. масле, но легко растворяется в горячей воде и поэтому легко удаляется из масла при последующей промывке. Следовательно, рафинацию хлопкового масла можно прово- дить двумя методами: по первому, давно применяемому методу сырое хлопковое масло рафинируют более или менее крепкими растворами щелочи, которые вводят в большом избытке. По второму, более совершенному методу перед щелочной рафина- цией масло предварительно обрабатывают антраниловой кис- лотой. Осаждать госсипол антраниловой кислотой можно как из масла, так и из растворов масла в бензине (из мисцеллы), по- лучаемых по ходу процесса на экстракционных заводах. В по- следнем случае реакция идет легче и полнее. ОБРАБОТКА ХЛОПКОВОГО МАСЛА АНТРАНИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ Принципиальная схема обработки масла или мисцеллы ант- раниловой кислотой приведена на с. 197. Для обработки готовят суспензию (смесь) антраниловой кис- лоты в масле концентрацией примерно 5%. Затем суспензию смешивают со всей массой обрабатываемого масла или мисцел- лы. После выдержки для завершения реакции взаимодействия антраниловой кислоты с госсиполом и формирования осадка получаемую массу охлаждают и направляют на фильтрование для отделения выпавшего осадка антранилата госсипола. Фильт- рованное масло подвергают щелочной рафинации, а осадок с фильтра промывают растворителем для удаления оставшегося в осадке масла. Обезжиренный осадок антранилата госсипола упаковывают в многослойные мешки. В результате обработки масла антраниловой кислотой со- держание госсипола в нем уменьшается в 5—10 раз, содержание фосфатидов в 3—6 раз; цветность масла снижается примерно в 2 раза, кислотное число уменьшается на 0,5—1 мг КОН. Такое масло значительно легче поддается щелочной рафинации, выход рафинированного масла увеличивается, цвет его стано- вится лучше и соответственно повышается сорт товарного масла. По этой причине, несмотря на сравнительно сложную схему осаждения госсипола из масла, этот метод имеет перспективу 196
Исходное хлопковое Антраниловая масло кислота Антранилат госсипола на упаковку 197
широкого внедрения в производство. Технологически удобна и экономически оправдана обработка масла антраниловой кисло- той при содержании в нем от 0,5% и более госсипола. Аппаратурно-технологическая схема. Технологическая схема обработки хлопкового масла или мисцеллы антраниловой кис- лотой в непрерывном потоке показана на рис. 79. Рис. 79. Аппаратурно-технологическая схема обработки хлопкового масла антраниловой кислотой: / —зона приготовления суспензии; // — зона обработки масла антраниловой кислотой; /// — зона отделения антранилата госсипола; 1 и 32 — бункера; 2 и 5 — весы; 3 — шиек; 4 — смеситель; 6, 19 н 2/— резервуары; 7, 8, 11, 14, 17, 20, 22, 23 и 24 — насосы; 9 — на- -сос-дозатор; 10— реактор; 12 — трубчатый нагреватель; 13 н 16— экспозитор; 15 и 15а— трубчатый холодильник; 18 — фильтр; 25 — нагреватель для бензина; 26 — испаритель •бензина; 27 —ловушка; 28 — конденсатор бензина; 29 — водоотделитель; 30— баллон с инертным газом; 31 — мешалка. В бункер 1, снабженный механическим ворошителем, загру- жается порошкообразная антраниловая кислота. Отсюда она после взвешивания на автоматических порционных весах 2 шне- ком 3 передается в смеситель 4, в котором готовится 5%-ная суспензия кислоты в масле. Сюда же из промежуточного резер- вуара 6 подается масло, предварительно взвешенное на автома- тических весах 5. 198
Хотя смеситель 4 имеет механическую мешалку, в линии установлен шестеренчатый циркуляционный насос 8, при помощи которого суспензия непрерывно перекачивается из нижней части смесителя в верхнюю, что препятствует оседанию антраниловой кислоты в конусе аппарата и обеспечивает равномерную кон- центрацию ее во всем объеме. Из смесителя приготовленная суспензия насосом-дозатором: 9 подается в реактор 10, в который одновременно насос 7 по- дает из второго резервуара 6 в заданном количестве рафинируе- мое масло. Перед поступлением в реактор масло подогревается в трубчатом нагревателе 12. Из аппарата 10 реакционная смесь насосом 11 через второй трубчатый нагреватель 12 подается в три экспозитора 13, в ко- торых завершается реакция взаимодействия госсипола и его' производных с антраниловой кислотой и формируется осадок. Из экспозиторов реакционная масса насосами 14 подается по- следовательно через два трубчатых холодильника 15, охлажда- ется в них сначала водой, а затем рассолом, после чего посту- пает в последний экспозитор 16. Смесь из экспозитора 16 насо- сом 17 направляется на фильтрование. Трубопроводы линии проложены так, что экспозиторы могут работать параллельно или последовательно, при этом из любо- го экспозитора реакционная смесь может быть подана на охлаж- дение и на дальнейшую обработку. Фильтрование для отделения антранилата госсипола произ- водится на герметических фильтрах 18 с механической выгруз- кой осадка. Масло, освобожденное от госсипола, пройдя авто- матические весы 5, собирается в приемном резервуаре 19, из ко- торого насосом 20 перекачивается на щелочную рафинацию. Первые мутные порции фильтрата собираются в промежуточ- ном резервуаре 21 и затем насосом 22 возвращаются на повтор- ное фильтрование. После того как поверхность фильтра оказывается заполнен- ной осадком, его выключают (переводя процесс на второй под- готовленный фильтр) и проводят обезжиривание. С этой целью из конуса фильтра спускают в резервуар 21 оставшееся в нем: масло и после плотного перекрытия всей запорной арматуры обрабатывают осадок растворителем (бензином или гексаном),, который поступает из резервуара 23, разделенного перегородка- ми на четыре секции: в первой находится чистый растворитель, во второй — слабый раствор масла в растворителе (слабая мис- целла), в третьей—раствор средней крепости (средняя мисцел- ла) и в четвертой — крепкая мисцелла. Промывку осадка ведут многократно противотоком — снача- ла подают мисцеллу средней крепости, затем слабую и под ко- нец подают чистый растворитель. Этим достигается достаточно- полное обезжиривание при небольшом расходе растворителя. 19»
Насос 24 забирает растворитель из резервуара и прокачивает его через нагреватель 25 в фильтр 18. Растворитель движется в фильтре в том же направлении, что суспензия антранилата госсипола в масле. Постепенно осадок обезжиривается. Крепкий раствор масла в растворителе направляется в дистилляционный аппарат (на схеме не показан), в котором от масла отгоняется растворитель. Это масло присоединяется к продукту, переда- ваемому на щелочную рафинацию. Следующей операцией является отгонка растворителя, ос- тавшегося в обезжиренном осадке антранилата. Ее проводят в два этапа. На первом этапе в испарителе 26 готовят перегретые пары растворителя, которые направляются в фильтр 18. Здесь они, соприкасаясь с осадком, передают ему часть тепла, благо- даря чему, растворитель, находящийся в осадке, испаряется. Отходящие из фильтра пары растворителя через ловушку 27 направляются в трубчатый холодильник-конденсатор 28, а из него — в водоотделитель 29. Отсюда растворитель стекает в сборный резервуар. На втором этапе для окончательного уда- ления растворителя из осадка пропускают в фильтр перегретый водяной пар. Образующуюся смесь паров воды и растворителя направляют в ту же систему — ловушку 27, конденсатор 28 и водоотделитель 29. Перед выгрузкой осадка с фильтра его заполняют из балло- на 30 инертным газом (углекислым газом или азотом), чтобы при открытии фильтра не образовалась взрывоопасная смесь паров растворителя и воздуха. Осадок из фильтра 18 выгружа- ют в сборник с лопастной мешалкой 31. Отсюда он передается в бункер 32 для фасовки в мешки. Основное оборудование. Для обработки масла антраниловой кислотой применяют следующее основное оборудование. Бункер предназначается для приема и кратковременного хранения в цехе антраниловой кислоты. Он представляет собой стальной вертикальный аппарат с цилиндрическим корпусом, коническим дном и плоской крышкой. Для предупреждения сле- живания антраниловой кислоты в бункере предусмотрен ленточ- ный механический ворошитель с частотой вращения 18— 20 об/мин. Емкость бункера 1 м3, что обеспечивает обычно су- точный запас антраниловой кислоты. Смеситель предусмотрен для подготовки суспензии антрани- ловой кислоты в хлопковом масле. Он представляет собой (рис. 80) стальной вертикальный аппарат объемом 4 м3. Аппарат имеет цилиндрический корпус 1 с коническим днищем, плоской крышкой и пароводяной рубашкой 9. Рубашка заполняется во- дой, в которую через перфорированный змеевик пропускается острый водяной пар. Для смешивания антраниловой кислоты с маслом в аппарате смонтирована вертикальная ленточная мешалка с частотой вра- щения 20—22 об/мин. Вертикальный вал мешалки 6 приводится 200
во вращение от электродвигателя 5 через редуктор 4. На крыш- ке аппарата имеются патрубки: 2— для подачи масла, 3— для подачи антраниловой кислоты, 7 — для циркулирующей суспен- зии. Выпуск суспензии из аппарата бок 12. Для периодического ос- мотра и зачистки аппарата име- ется люк 13. При помощи лап 14 аппарат подвешивается к несу- щим конструкциям. Реактор предназначен для об- работки хлопкового масла ант- раниловой кислотой. По своей конструкции он мало отличается от описанного выше смесителя для приготовления суспензии антраниловой кислоты. Его от- личием является несколько мень- ший объем — 2,5 м3. Ленточная мешалка имеет частоту враще- ния 30—35 об/мин. Производи- тельность аппарата до 3,5 т мас- ла в час. Экспозитор предназначен для выдержки масла, обработанного антраниловой кислотой, с целью завершения реакции и формиро- вания осадка антранилата госси- пола. производится через патру- Рис. 80. Смеситель для приготов- ления суспензии антраниловой кис- лоты: 1 — корпус; 2, 3, 7 и 12 — патрубки; 4 — редуктор; 5 — электродвигатель; 6 — вал мешалки; 8 — крышка; 9 — рубаш- ка; 10 — мешалка; // — днище; 13 — люк; 14 — опорные лапы. Он представляет собой (рис. 81) стальной вертикальный ап- парат объемом 7 м3. Его цилин- дрический корпус 1 высотой око- до 6,5 м; он состоит из трех царг, соединенных между собой флан- цами. Две царги — средняя и нижняя — имеют пароводяные рубашки 9 для обогрева горячей водой. Днище аппарата ко- ническое, крышка 2 плоская. Ленточная мешалка 8, насаженная на вертикальный вал 6, имеет частоту вращения 30—35 об/мин. Мешалка приводится Во вращение от электродвигателя 3 через редуктор 4. По патруб- ку 5 в аппарат поступает обрабатываемый материал из реактора смесителя, а через патрубок И в коническом дне он отводится из аппарата. Производительность аппарата до 1,2—2 т масла в час. Дисковый фильтр с механической выгрузкой осадка выпол- няет несколько функций: отделение осадка антранилата госси- пола от масла, далее на фильтре осадок антранилата госсипола 201
обрабатывается растворителем для извлечения из него оставше- гося масла; наконец, в нем же осадок обрабатывается для уда- «пения растворителя. Конструкция дисковых фильтров была описана в главе 6. Для отделения госсиполата натрия устанавливаются диско- вые фильтры во взрывобезопасном исполне- ' нии, рассчитанном для работы с легколету- чими растворителями. К корпусу приварено I1 несколько подвода и выпуска растворителя и его паров. Режим выведения госсипола Агрегаты технологической линии включают в работу в следующей последовательности (см. рис. 79). Принимают рафинированное масло. Приготовляют в смесителе 4 суспензию ант- раниловой кислоты в масле, включив для этого автоматические весы 2, шнек 3 и цир- куляционный насос 8. Для приготовления сус- пензии предпочтительно применяют форпрес- совое или рафинированное масло, которое на- гревают до 75—80° С. Включают электродвигатель реактора 10 и начинают подачу в него насосом 7 масла и насосом-дозатором 9 суспензии антранило- вой кислоты. В этот момент пускают грею- щий пар в трубчатый нагреватель 12 и в ру- башку реактора 10. Температуру масла в ре- акторе поддерживают на уровне 80—85° С. Длительность перемешивания масла с суспен- зией 20—30 мин. Количество подаваемой сус- пензии антранилата госсипола рассчитывают, исходя из расхода 0,53% антраниловой кис- лоты на 1 % госсипола, находящегося в мас- ле, или соответственно 10,6% масляной 5%-ной суспензии кислоты. 2 6 7 4 10 Экспози- антрани- Рис. 81. тор для лата госсипола: / — корпус; 2~ крыш- ка; 3 — электродвига- тель; 4 — редуктор; 5 и 11 — патрубки; 6 — вал мешалки; 7 — фланцы; 8 — мешал- ка; 9 —рубашка; 10 — диище. 7-4 дополнительных патрубков для из масла. Пример. Содержание госсипола в масле 0,7%. Рассчитать количество сус- пензии антраниловой кислоты концентрацией 5%. 0,7-0,53-100 _ п , ------------= 7,42% = 74,2 кг/т. 5 Концентрация осадка антранилата госсипола во всей массе масла около 1,5%. Во время передачи реакционной массы в эксгюзиторы 13 по- дают греющий пар в трубчатый нагреватель 12, поддерживая температуру масла на уровне 80—85° С. При длительной вы- 202
держке масла в экспозиторах 13 греющий пар подается также в их рубашки, заполненные горячей водой. Общая продолжительность выдержки масла с антраниловой кислотой в экспозиторах для формирования осадка 6 ч. Затем его охлаждают, прокачивая через холодильники 15 до 25—30° С. Охлажденное масло выдерживают в последнем экспозиторе око- ло 2 ч при этой температуре и затем передают на филь- трование. Заполнение фильтра 18 смесью масла с выпавшим осадком антранилата госсипола производится при выключенном электро- двигателе фильтра. В период заполнения из фильтра выпускают через воздушный краник воздух. До того, как на фильтрующих сетках накопится небольшой слой осадка, фильтруемое масло выходит мутным и его прини- мают в промежуточный резервуар 21. При нормальном состоя- нии сеток мутные порции фильтрата вытекают в течение первых 10—15 мин. Если этот период затягивается, то, по-видимому, по- вреждена поверхность фильтрующих сеток и фильтр надо оста- новить и осмотреть. Когда из фильтра начинает выходить масло, освобожденное от осадка, переключают линию на резервуар 19 обезгоссиполен- ного масла; масло взвешивается на весах 5. Цикл фильтрования в зависимости от содержания госсипола в масле и количества образующегося госсиполата натрия про- должается 8—15 ч. За час через фильтр проходит в среднем 2 т масла. За весь цикл в фильтре остается около 1000 кг осад- ка (антранилат госсипола вместе с содержащимся в нем мас- лом), образующий на фильтрующих дисках слой толщиной около 25 мм. Когда сопротивление фильтра возрастает и производитель- ность его уменьшается, фильтр останавливают на перезарядку. Перед выгрузкой из фильтра осадок обезжиривают и затем тщательно удаляют из осадка и аппарата оставшийся раство- ритель. Перед пуском линии в работу после ремонта, ревизии или длительной остановки тщательно осматривают аппаратуру, ком- муникации и контрольно-измерительные приборы, а также про- веряют установку и крепление ограждения всех вращающихся механизмов. Оборудование после ремонта хорошо промывают горячей водой. Затем принимают в резервуары 6 (см. рис. 79) через весы 5 масло, а в бункер 1 загружают антраниловую кис- лоту. При кратковременном прекращении работы останавливают насосы 7 и 9, подающие масло и суспензию антраниловой кис- лоты в реактор 10, и соответственно насос 11, откачивающий реакционную смесь; при кратковременной остановке фильтра вы- ключают насос 17. Если остановка произошла в период обра- 203
ботки осадка растворителем, выключают насос 24 и закрывают пар в аппарате 26. При остановке линии на длительный период придерживаются следующей примерной последовательности операций. Срабаты- вают сырое масло, находящееся в резервуарах 6, и суспензия антраниловой кислоты, имеющаяся в смесителе 4, после чего останавливают соответствующие насосы и выключают пар в трубчатом подогревателе 12. Затем выкачивают из реактора 10 всю реакционную смесь в экспозиторы 13, выключают электро- двигатель и закрывают вентиль на линии, подающей пар во вто- рой подогреватель. После опорожнения экспозиторов 13 вы- ключают воду и охлаждающий рассол в холодильниках 15. Пропускают через фильтр 18 масло из экспозитора 16, про- водят все описанные выше операции по обезжириванию и удалению растворителя, заполняют фильтр инертным газом и разгружают осадок в приемник 31. Затем выключают электро- двигатель и закрывают краны и вентили на трубопроводах, кро- ме крана на воздушной линии. Промывают все товарные линии горячей водой; промывную воду через жироловушку сбрасывают в очистную систему канализации. Если участок останавливают для проведения ремонтных ра- бот, необходимо особенно тщательно освободить все оборудова- ние и коммуникации от растворителя. Для этого выкачивают из резервуара 23 мисцеллу и передают ее в экстракционный цех. Чистый растворитель из первой секции и из испарителя 26 передают в заводской сборник бензина. Воду из водоотделителя 29 выкачивают через контрольную жироловушку в очи- стную систему канализации. На дне водоотделителя обычно на- капливается осадок—шлам, в котором удерживается определен- ное количество растворителя. Его передают в экстракционный цех, где обрабатывают при кипячении паром, благодаря чему удается отогнать растворитель. Все аппараты после освобождения от полупродуктов тща- тельно продувают острым паром до тех пор, пока не будет уверенности, что из них полностью удалены пары растворителя. Несоблюдение этого условия может привести к взрыву, пожару и тяжелым травматическим случаям. ЩЕЛОЧНАЯ РАФИНАЦИЯ ХЛОПКОВОГО МАСЛА При рафинации хлопкового масла растворами едкой щелочи наблюдаются те же химические реакции и протекают те же процессы, что и при рафинации других жиров и масел. Они, однако, несколько усложняюся присутствием в масле госсипола и его производных. В заводской практике применяется несколько аппаратурно- технологических схем щелочной рафинации хлопкового масла: среди них схема непрерывной рафинации эмульсионным мето- 204
дом, а также в аппаратуре периодического действия; рафинация в мисцелле и др. Все перечисленные схемы могут быть связаны с предварительной обработкой масла антраниловой кислотой. Во всех случаях процесс ведут в условиях очень тесного контакта тонкораздробленного жира с раствором щелочи; наи- лучшие условия для этого создаются при образовании между реагирующими веществами эмульсии. По этому признаку совре- менные методы щелочной рафинации хлопкового масла получи- ли название эмульсионных. Схема и основная аппаратура этого метода разработаны во ВНИИЖе и в настоящее время широко применяются в рафинационных цехах заводов, перерабатываю- щих хлопковое масло. Рафинация хлопкового масла в аппаратуре непрерывного действия Аппаратурно-технологическая схема. Схема щелочной рафи- нации сырого хлопкового масла эмульсионным методом в непре- рывном потоке приведена на рис. 82. Исходное масло через автоматические весы 1 принимается в цеховые резервуары 2, из которых насосом 3 подается на обработку. В тех случаях, когда масло предварительно обрабатывают антраниловой кислотой, его направляют через подогреватель 4 в реактор-смеситель 8. Сюда же из бункера 6, имеющего пыле- улавливающий фильтр 5, через автоматические весы 7 подается антраниловая кислота. В реакторе 8 происходит связывание гос- сипола и различных продуктов его химических превращений с антраниловой кислотой, в результате чего образуется антрани- лат госсипола. В данной схеме он не отделяется от масла, а вместе с ним передается на щелочную рафинацию. Для обеспечения более оптимальных условий щелочную ра- финацию хлопкового масла ведут при 20—25° С. С этой целью масло, выходящее из реактора-смесителя 8, насосом 9 подают последовательно в два трубчатых холодильника 10 и И, в ко- торых оно охлаждается сначала водой, а затем рассолом тем- пературой 1—5° С. В тех случаях, когда щелочной рафинации подвергается мас- ло без предварительной обработки антраниловой кислотой, оно подается в реактор-турбулизатор непосредственно из резервуа- ров 2. Охлажденное масло подается в реактор-турбулизатор 12, в который одновременно насосом-дозатором 13 из резервуара 14 через фильтры 15 и холодильник 16 подается раствор щелочи нужной концентрации. В реакторе образуется эмульсия жира в воде и происходит реакция нейтрализации жирных кислот и по- путно частичное омыление нейтрального жира. 205
i Вода. Рис. 82. Аппаратурно-техноло- гическая схема щелочной рафи- нации хлопкового масла эмуль- сионным методом: [ 1, 7, 43 и 53— весъг, 2, 25, 44 и I 47 — резервуары; 3, 9, 18, 19, 23, 27, ч 34, 42, 45, 48, 49, 52 и 55 —насосы; 4, 20, 28, 33 и 37 — подогреватели; 5 — пылеулавливающий фильтр; 6 — бункер; 8 — реактор-смеситель; 10, 11, 16 и 41 — холодильники; 12 — реактор-турбулизатор; 13, 24, 30 и 39 — насосы-дозаторы; 14 — резер- вуар для раствора щелочи; 15 — фильтрц; 17 — жироловушка; 21 — обводнитель; 22 — отстойник разде- литель; 25 и 31 — баки для конден- сата; 29 и 35 — ножевые смесители; 32 и 36 — сепараторы; 38 — вакуум- сушильный аппарат; 40 — бачек для лимонной кислоты; 46 — фильтр-пресс; 50 — сборник соапсто- ка; 51—вакуум-сборник; 54 — сбор- ник-резервуар для соапстока.
Реакционная смесь, содержащая масло, хлопья соапстока, антранилат госсипола и другие примеси, из турбулизатора 12 насосом 19 подается в отстойник-разделитель 22 непрерывного действия. Для полноты разделения необходимо повысить темпе- ратуру жира до 45—55° С и несколько снизить концентрацию соапстока. С этой целью масло пропускают через трубчатый подогреватель 20 и в обводнителе 21 к нему добавляют конден- сат или умягченную воду. Вода из расходного, резервуара 25 подается непрерывно дозирующим насосом 24. Освободившееся от осадка масло из коллектора отстойника 22 непрерывно отводится в приемный резервуар 26, дополни- тельно отстаивается здесь и из его верхней части откачивается на промывку. В схеме предусмотрена двукратная промывка нейтрализованного масла конденсатом или умягченной водой и последующее отделение промывной воды на сепараторах. Насос 27 прокачивает масло через трубчатый нагреватель 28 в первый ножевой смеситель 29, в который насос-дозатор 30 подает горя- чую воду из бачка 31. В сепараторе 32 отделяется промывная вода, которая посту- пает в цеховую жироловушку 17, а масло направляется на вто- рую промывку. При этом оно последовательно проходит трубча- тый нагреватель 33, насос 34, второй ножевой смеситель 35 и второй сепаратор 36. Оттуда промытое и нагретое в трубчатом подогревателе 37 масло направляется на сушку в непрерывно действующий вакуум-сушильный аппарат 38. При необходимости масло перед сушкой обрабатывают раствором лимонной кисло- ты, который насосом-дозатором 39 подается из бачка 40. Высушенное масло охлаждается в трубчатом холодильнике 41, из которого насосом 42 через весы 43 перекачивается в при- емный резервуар 44 для рафинированного масла и далее насо- сом 45 откачивается на склад готовой продукции. В схеме предусмотрена возможность проведения фильтрова- ния товарного масла для отделения случайно оставшихся меха- нических примесей. Для этого установлены рамные фильтр-прес- сы 46. Фильтрат из прессов принимается в промежуточный ре- зервуар 47, а из него насосом 48 перекачивается в приемный резервуар 44 для готового масла. Соапсток, отделившийся в отстойнике 22, насосом 49 откачи- вается в сборники 50. Здесь он дополнительно отстаивается, всплывающее нейтральное масло отсасывается с поверхности соапстока при помощи вакуум-сборника 51. Отсюда масло через сборный резервуар можно возвратить насосом 55 на повторную рафинацию. Отстоявшийся соапсток насосом 52 через коробку На весах 53 перекачивается на участок обработки соапс- тока. Отделяющийся в жироловушке 17 жир насосом 18 откачива- ется в сборный резервуар для возврата, а вода насосом 23 пе- рекачивается в очистную систему канализации. 207
Основное оборудование. Для рафинации хлопкового масла эмульсионным методом используют следующее основное обору- дование. Струйный реактор-турбулизатор необходим для перемешива- ния масла с раствором щелочи с образованием однородной эмульсии. На рис. 83, а показан один из реакторов-турбулизато- ров прямоточного направления, применяемых в линиях как не- прерывного, так и периодического действия. Он состоит из кор- пуса с соплом, в которое через патрубок поступает рафинируе- мое масло. Масло, подаваемое насосом под давлением 0,3— 0,4 МПа (3—4 кгс/см2), переходит в приемную камеру 3, в ко- торую одновременно по кольцевой выточке поступает раствор щелочи. Раствор щелочи из расходного бака под собственным напором подводится через патрубок 10; количество его регули- руется игольчатым вентилем 9. Из приемной камеры масло и раствор щелочи поступают в камеру смешения 4 и далее переходят в профильный инжек- тор 5, состоящий из пяти кольцевых выточек разного переме- жающегося диаметра. Смесь приобретает здесь вихревое движе- ние, и жидкости хорошо перемешиваются. При проходе через перфорированную трубку 6 жир и щелочь дробятся на мель- чайшие капельки, что дополнительно интенсифицирует реакцию. Через патрубок 7 нейтрализованная смесь масла с соапстоком отводится из реактора-турбулизатора. Турбулизатор работает при следующем давлении: масло на входе 0,3—0,4 МПа (3—4 кгс/см2), раствор щелочи на входе 0,25—0,3 МПа (2,5—3,5 кгс/см2), смесь масла со щелочью на выходе 0,15—0,2 МПа (1,5—2 кгс/см2). Производительность реактора-турбулизатора 3—4 т масла в час. Струйный реактор-турбулизатор со встречными потоками (рис. 83, б) представляет собой спаренный аппарат с двусто- ронней подачей масла и раствора щелочи и общей камерой сме- шения. В корпусе имеются два сопла 1, в которые через патрубки 8 поступает под давлением 0,4 МПа (4 кгс/см2) рафинируемое масло. Оно с двух сторон проходит в приемный камеры. Раствор щелочи подается через патрубки 6 и кольцевые выточки 7 в те же приемные камеры. В результате эжекции масло увлекает раствор щелочи и они переходят под давлением 0,12 МПа (1,2 кгс/см2) в камеры 4 смешения. Затем они выбрасываются с двух сторон в одну общую смесительную камеру 5, выполнен- ную в форме тройника. Так как потоки встречные, масло интен- сивно смешивается со щелочью; смесь далее переходит в пер- форированную трубку 9, проходит через боковые отверстия диа- метром 8—10 мм, раздробляет и покидает реактор через па- трубок 10. 208
Пасло \на рафинацию Рис. 83. Струйный реактор турбулизатор: а —прямоточный; 1 — корпус; 2—сопло; 3 — приемная камера; 4 — камера смешения; б — инжектор; 6 — перфорированная трубка; 7 и 10 — патрубки; 8 — кольцевая выточка; S — вентиль; б — со встречным потоком; 1 — сопло; 2 — корпус; 3 — приемная камера; 4 и б —камера смешения; 6, 8 и 10— патрубки; 7 — кольцевая выточка; 9 — перфорированная трубка. Производительность реактора-турбулизатора со встречными потоками от 5 до 20 т масла в час. Обводнитель непрерывного действия предназначен для до- бавления воды в нейтрализованное масло с целью улучшения структуры соапстока в результате поглощения воды. Аппарат (рис. 84) состоит из небольшого вертикального цилиндрического корпуса 1 с днищем 8. в форме усеченного конуса и плоской 14—865 209
I Нейтрализованное \масло с соапстоком к соапстоком Рис. 84. Обводнитель: 1 — корпус; 2, 4 и 7 —патрубки; 3 — крышка; 5 — перфорированный диск; 6 — направляющие; 8 — днище. крышкой 3. Внутри цилиндра размещено несколько плоских пер- форированных дисков 5 с отверстиями диаметром 15 мм. Диски укреплены на направляющих 6. Нейтрализованное масло вместе с соапстоком поступает через патрубок 4, а горячая вода — че- рез патрубок Проходя че- рез перфорированные диски, масло и вода смешиваются, в это время соапсток поглоща- ет воду. Обводненная смесь выходит через патрубок 7. Аппарат работает под дав- лением 0,1—0,15 МПа (1— 1,5 кгс/см2). Производитель- ность аппарата 3—4 т масла в час. Режим рафинации. Подго- товку линии ведут в соответ- ствии с существующими пра- вилами. Затем определяют на- чальное кислотное число и цвет масла, поступающего на рафинацию, и устанавливают режим рафинации: количество масла, подаваемого в час, кон- центрацию и количество пода- ваемого 'раствора щелочи, включая избыток его сверх ’теоретического, температуру масла и раствора щелочи на отдельных участках, количе- 'ство воды, подаваемой для обводнения соапстока и для промывки масла; и другие параметры процесса. В соответствии с этим устанавливают производительность питающих и дози- рующих насосов, расходомеров и других регулирующих и кон- трольно-измерительных приборов. В целях экономии времени обычно на рабочем месте имеют- ся готовые таблицы, в которых заранее рассчитаны все расход- ные показатели в зависимости от качества масла и рекомендуе- мого режима. Аппаратчику необходимо найти в этих таблицах нужные ему для обработки данного масла показатели. Обработку масла антраниловой кислотой ведут по режиму, описанному ранее. Нейтрализация. Для нейтрализации различных видов черного хлопкового масла ВНИИЖ рекомендует применять растворы щелочи концентрацией, приведенной в табл. 13. Приведенные в табл. 13 показатели являются предваритель- ными. По ходу процесса аппаратчик должен убедиться, что ра- 210
Таблица 13 Масло Кислотное число, мг КОН Концентрация раствора, г/д Форпрессовое До 4 125-180 » 7 250-300 » 14 300-400 Экстракционное » 4 150-250 » 7 250—350 » 14 350—450 Обезгоссиполенное масло » 4 100-150 филированное масло по остаточной кислотности и цветности со- ответствует показателям ГОСТа. В противном случае необходи- мо внести коррективы в крепость и количество подаваемого раствора щелочи и соответственно воды на обводнение и про- мывку. Эмульсионная рафинация сырого хлопкового масла наиболее эффективна при начальной температуре масла и щелочи 20—25° С. Поэтому направляемые на нейтрализацию жиры и ра- створ щелочи предварительно охлаждают в трубчатых холодиль- никах проточной водой. В процессе нейтрализации необходимо следить за равномер- ным в соответствии с расчетными данными поступлением масла и раствора щелочи, а также за их температурой и давлением. После реактора-турбулизатора для завершения реакции смесь масла с раствором щелочи подогревается до 45—55° С. Давле- ние масла, подаваемого в турбулизатор, должно поддерживать- ся на уровне 0,3—0,4 МПа (3—4 кгс/см2). При снижении дав- ления ухудшаются условия эмульсионной рафинации. Количество воды, подаваемой в реакционную смесь перед поступлением ее в отстойник-разделитель, зависит от количест- ва и крепости применяемого раствора щелочи. Воду добавляют в таком количестве, чтобы условно снизить концентрацию ра- створа щелочи до 100—120 г/л. После обводнения масло поступает в отстойник-разделитель при температуре 55—65° С. На выходе из отстойника-разделите- ля масло должно быть прозрачным, немутным, остаточное кис- лотное число должно быть не выше 0,2—0,25 мг КОН. Важным показателем является цвет масла. Необходимо стре- миться к увеличению выпуска светлого масла высшего и I сор- тов, на которые существуют более высокие оптовые цены. Поэтому, если выходящее из отстойника-разделителя масло име- ет темный цвет, необходимо повысить концентрацию щелочи и соответственно с этим отрегулировать работу линии. Если из разделителя выходит мутное масло, содержащее очень мелкие хлопья взвешенного соапстока, то это свидетельст- 14* 211
вует о том, что режим нейтрализации нарушен. В этом случае необходимо уменьшить поступление масла и проверить подачу раствора щелочи и его концентрацию, а также поступление во- ды для обводнения соапстока. Регулируют температуру масла и раствора щелочи и давление на входе в реактор-турбулизатор. Приводят весь режим в соответствие с технологической инструк- цией и выводят линию на нормальную производительность. Соапсток из нижнего конуса разделителя начинают откачи- вать после того, как в нем скапливается некоторое количество его. Соапсток откачивают непрерывно или периодически, следя за тем, чтобы содержание нейтрального масла в нем не превы- шало 40—50% по отношению к омыленному. Если в соапстоке больше нейтрального жира, то уменьшают откачку и несколько увеличивают подачу воды на обводнение соапстока. Промывка и сушка. Масло для удаления оставшегося в нем мыла промывают конденсатом или умягченной водой. При нор- мальном течении процесса нейтрализации и отделения соапстока достаточно проводить 1—2 промывки, расходуя на каждую про- мывку около 10% воды. Температура масла и воды 90—95° С, давление смеси на входе в разделяющие сепараторы 0,2— 0,25 МПа (2—2,5 кгс/см2). Промытое масло не должно содер- жать мыла, остаток влаги в нем не должен превышать 0,4— 0,5%. Для разложения следов мыла и тяжелых металлов масло иногда обрабатывают раствором лимонной кислоты. Расход ее составляет 20—30 г (сухой) на 1 т масла. Промытое масло сушат в вакуум-сушильном аппарате при температуре 90—95° С. В промывной воде, отделившейся в сепараторе, содержится до 1% увлеченного масла. Ее пропускают через цеховую жиро- ловушку, где большая часть масла отделяется, после чего воду обычно добавляют к соапстоку и вместе с ним подвергают даль- нейшей обработке. На некоторых предприятиях, где соапсток не обрабатывают, промывную воду после цеховой жироловушки направляют на контрольную жироловушку, после чего сбрасы- вают в очистную систему канализации. Для уменьшения сброса воды в канализацию рекомендуется воду после второй промыв- ки использовать на первую промывку. Фильтрование. Для улучшения вида товарное рафинирован- ное хлопковое масло после высушивания подвергают контроль- ному, так называемому полировочному, фильтрованию. Масло, выходящее из вакуум-сушильного аппарата, охлаж- дают до 30—35° С и подают под давлением 0,15—0,2 МПа (1,5—2 кгс/см2) на рамочные фильтр-прессы. Фильтрование ве- дут через фильтровальную ткань. Первые мутные порции фильт- рата возвращают на повторное фильтрование, а прозрачное масло собирается в резервуаре для готовой продукции. После проверки качества и определения сортности масла его перека- чивают в склад готовой продукции. 212
Рафинация хлопкового масла в аппаратуре периодического действия Как и при непрерывном методе, рафинация масла ведется эмульсионным способом. Жирные кислоты нейтрализуют раст- вором щелочи в реакторе-турбулизаторе непрерывно, все ос- тальные операции проводят в аппаратуре периодического дей- ствия. Подготовленное и охлажденное до 20—22°С масло подают для нейтрализации в реактор-турбулизатор из расчета 20—25 т в час. Давление масла 0,3—0,35 МПа (3—3,5 кгс/см2). Сюда же подают насосом-дозатором раствор щелочи, количество и концентрацию которого подбирают, придерживаясь табл. 13. Выходящую из реактора смесь масла с раствором щелочи направляют в нейтрализатор по трубе, опущенной в аппарат примерно наполовину его высоты, чтобы при падении с большой высоты смесь не расслоилась. Подают смесь при работающей механической мешалке. Длительность заполнения нейтрализатора не должна превы- шать 1 ч. При заполнении крупных нейтрализаторов рабочей емкостью более 20 т устанавливают параллельно два реактора- турбулизатора. По заполнении нейтрализатора примерно наполовину его ем- кости подают глухой пар в рубашку и подогревают реакцион- ную массу до 45—55° С. После заполнения нейтрализатора в нагретое масло пускают воду для обводнения соапстока. Воду нагревают острым паром до 50—55° С и подают ее через реак- тор-турбулизатор, промывая таким образом соответствующие трубопроводы. По окончании подачи воды продолжают перемешивание еще в течение нескольких минут, пока не будет заметно формирова- ние сравнительно легко отделяющихся хлопьев соапстока. После этого выключают греющий пар и механическую мешалку и оставляют массу в покое на 8—10 ч для отделения соапс- тока. После отстаивания масло, освобожденное от соапстока, отка- чивается или пересасывается через шарнирную трубу в промыв- ной аппарат. Операции промывки и сушки осуществляются так же, как и при рафинации светлых масел. Соапсток спускается из нейтрализатора в приемник и направ- ляется на дальнейшую обработку. В тех случаях, когда стремятся получить более светлое хлопковое масло, его подвергают двукратной последовательной щелочной нейтрализации. На первой ступени применяют обра- ботку раствором щелочи концентрацией, указанной в табл. 13, с небольшим избытком. На второй ступени применяют концент- рированные растворы щелочи (350—450 г/л). 213
РАФИНАЦИЯ ХЛОПКОВОГО МАСЛА В МИСЦЕЛЛЕ Общие принципы. В настоящее время более 90% семян хлоп- чатника (а в предстоящие годы почти все семена) перерабаты- вают на заводах по следующей схеме: предварительное прессо- вание— экстракция. При этой схеме 65—70% хлопкового масла получается прессованием семян, а 35—30 экстракцией (раство- рением) его из частично обезжиренных семян летучими раство- рителями — бензином или гексаном. В процессе экстракции получают растворы сырого масла в растворителе концентрацией от 14—18 до 20%. Такие растворы носят название мисцеллы. В последующем мисцелла подвергается тепловой обработке (дистилляции), в результате чего растворитель полностью уда- ляется и получается сырое (черное) масло, которое рафинируют щелочью, как это описано выше. Исследованиями, проведенными во ВНИИЖе, установлено, что очистка хлопкового (как и некоторых других) масла протекает проще, полнее и с меньшим количеством отходов, если операцию рафинации проводить до отгонки растворителя, т. е. в мисцелле. Разработанная технологическая схема и аппаратура, проверен- ная в заводских условиях, в настоящее время широко внедряет- ся в промышленность. Практически установлено, что процесс рафинации протекает наиболее успешно при содержании масла в мисцелле 35—45%. Поэтому мисцеллу сначала упаривают до нужной концентрации, отгоняя из нее значительную часть раст- ворителя. Иногда, особенно при переработке низкокачественных хлоп- ковых семян, из которых получается масло с высокой начальной кислотностью (более 7 мг КОН), укрепляют мисцеллу, добавляя в нее масло, полученное прессованием. Затем смесь масла экс- тракционного и прессового в виде раствора (мисцеллы) крепо- стью 35—45% направляют на рафинацию. Аппаратурно-технологическая схема. Одна из схем щелочной рафинации хлопкового масла в мисцелле показана на рис. 85. Мисцелла, поступающая из экстракционного цеха, направ- ляется через трубчатый холодильник 1 в мисцеллосборник 2. Если рафинации подвергается смесь прессового и экстракцион- ного масел, то она готовится в смесителе 3. Прессовое масло проходит через фильтры 4, взвешивается на весах 5 и стекает в промежуточный резервуар 6. Отсюда в рассчитанном количе- стве оно подается насосом 7 в смеситель 3. Для обеспечения равномерного растворения прессового масла в мисцелле смесь насосом 8 перегоняется в замкнутой системе: из нижней части мисцеллосборника она забирается насосом, прокачивается через смеситель и возвращается в сборник. Мис- целла крепостью 35—45%, поступившая после частичного упа- ривания или полученная путем смешения слабой мисцеллы с прессовым маслом, далее насосом 9 подается через трубчатый 214
холодильник 10 в реак- торы-турбулизаторы 11. 'Сюда же из резервуара 12 насосом-дозатором 13 через трубчатый холо- дильник 14 подается рас- считанное количество подготовленного раство- ра едкой щелочи. Реакционная смесь за- тем насосом 15 перека- чивается через трубча- тый подогреватель 16 в обводитель 17, где к ней из бака 18 насосом-доза- тором 19 подается рас- считанное количество во- ды для обводнения соап- стока. Затем реакцион- ная смесь переходит- в отстойник-разделитель 20 непрерывного действия, в котором отделяется соап- сток. Соапсток, находя- щийся в растворе (бен- ’зине или гексана), отка- чивается насосом 21 на Дальнейшую обработку, а масло или мисцелла, пройдя контрольную ло- вушку 22, поступает в мисцеллосборник 23, из которого она возвраща- ется в экстракционный цех для отгонки раство- рителя. При необходимости нейтрализованная мис- целла может быть обра- ботана раствором лимон- ной кислоты для разло- жения оставшегося в ней мыла. Упаривание рафиниро- ванной щелочью мисцел- лы проходит в аппарату- ре и по технологическому режиму, принятому в экс- 215
тракционном цехе. Вся аппаратура и трубопроводы, в которых находится мисцелла любой крепости, а также растворитель, должны быть герметично закрыты, чтобы предупредить попа- дание паров бензина в рабочее помещение. Они присоединяют- ся к специальной системе, которая улавливает пары раствори- теля из паровоздушной смеси (такая система носит название дефлегмационной). Масло после отгонки растворителя промывают по такой же схеме и технологическому режиму, как и сырое хлопковое мас- ло, отрафинированное щелочью в аппаратуре непрерывного или периодического действия. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАФИНИРОВАННОГО ХЛОПКОВОГО МАСЛА И ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ По действующему стандарту рафинированное хлопковое мас- ло выпускают нескольких сортов. В табл. 14 приведены нормы качества рафинированного хлопкового масла в сравнении с сы- рым маслом различных сортов. Таблица 14 Масло Кислотное' число, мг КОН, не более Цветность масла (количе- ство красных при 35 жел- тых), не более Содержание, %, не более отстоя по массе неомыляе- иых веществ влаги и летучих веществ Ра ф иннр ов а иное 0,2 1,0 0,1 высшего сорта 7 Отсут- I сорта .... 0,3 10 ствует То же 1,0 0,2 II сорта .... 0,5 16 0,05 1,0 0,2 Нерафинированное 4,0 0,1 1,5 0,2 высшего сорта 16 I сорта .... 7,0 Но нормн- 0,2 1,5 0,2 II сорта . . . . 14,0 руется То же 0,3 1,5 0,3 Рафинированное дезодорированное хлопковое масло не имеет характерного запаха и вкуса. Рафинированное и нерафиниро- ванное хлопковое масло всех сортов имеет характерные запах и вкус. Сорт получаемого рафинированного масла не всегда за- висит от сорта сырого — нерафинированного. Хорошей тщатель- ной обработкой можно из сырого масла I сорта получить рафи- нированное высшего сорта. Так как масло высшего сорта используют в первую очередь на пищевые цели, и оптовые цены на него более высокие, чем 216
на масло I сорта, необходимо стремиться к выпуску масла более высокого сорта, даже если для этого при рафинации увеличатся затраты химикатов и несколько возрастут отходы. При нейтрализации черного хлопкового масла нормы отходов жира в соапсток устанавливаются в зависимости от начальной кислотности масла X (в %), качества получаемого масла и применяемых методов. Например, при рафинации сырого масла для пищевых целей эмульсионным методом без предварительного отделения осаж- дением соапстока в отстойниках непрерывного действия в на- стоящее время действует норма отходов жира в соапсток в раз- мере 5,2 X, при выпуске масла для технических целей 4 X. Безвозвратные потери при щелочной рафинации сырого хлопко- вого масла как для пищевых, так и для технических целей составляют 1,7% от массы масла. Пример. Кислотное число масла в мг КОН=4, соответственно кислот- ность масла (в %) Х=2. Отходы жира в соапсток прн рафинации для пищевых целей с отделе* нием соапстока в отстойниках непрерывного действия: для пищевых целей Же —5,2-12=10,4%, для технических целей Же =4-2=8 %. Безвозвратные потери в обоих случаях /7=1,7%. Выход рафинированного пищевого масла вм = 100-(10,4 4- 1,7) = 87,9% = 879’кг/т. То же масло для технических целен Вм = 100-(18- 1,7) = 90,3% = 903 кг/т. При обработке хлопкового масла антраниловой кислотой от- ходы составляют примерно 105% от количества, осаждаемого госсипола. Безвозвратные потери на этой операции не плани- руются. Их учитывают вместе с потерями участка щелочной рафинации, куда масло поступает после выделения госсипола. Выход товарного антранилата госсипола составляет в сред- нем 150% от массы осаждаемого госсипола. Получающийся в качестве отхода антранилат госсипола представляет собой товарный продукт, который используют в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в шинной промышленности и в производстве резинотехнических изделий. Товарный антранилат госсипола — это порошкообразный про- дукт- с легкораздавливаемыми комочками от светло-оранжевого до темно-оранжевого цвета без постороннего запаха. По действующему ОСТ 18-57—71 антранилат госсипола дол- жен содержать влаги не более 5%, веществ, растворимых в пет- ролейном эфире, не более 5% и фосфатидов не более 1,2—1,5%. 217
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что представляет собой госсипол и почему его следует удалять из мйсла? 2. Какая реакция положена в основу выделения госсипола из масла антра- ниловой кислотой? Какое соотношение между антраниловой кислотой и госсиполом требуется для полноты его удаления? 3. Какие параметры (температура, длительность) необходимо выдерживать при обработке масла антраниловой кислотой? 4. Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с летучими растворителями (бензин, гексан)? В какой части аппарата скапливаются пары бензина (в верхней или нижней) и почему? 5. В чем сущность эмульсионного метода рафинации черного хлопкового масла? Какие он имеет преимущества перед обычным методом? 6. Какова зависимость между начальным кислотным числом масла и крепо- стью применяемых растворов щелочи? 7. Почему при рафинации хлопкового масла применяют большие избытки щелочи? Как это отражается на качестве масла и на выходах рафини- рованного продукта? 8. Какую функцию выполняет струйный смеситель? Как он устроен? 9. Для чего добавляют воду в обработанное щелочью масло? Какое коли- чество воды необходимо вводить? 10. Какие преимущества дает щелочная рафинация хлопкового масла в мис- целле? Глава 9. ОБРАБОТКА СОАПСТОКОВ И СТОЧНЫХ ВОД ОБРАБОТКА СОАПСТОКОВ СОСТАВ СОАПСТОКОВ Соапстоки представляют собой смесь довольно сложного со- става. Они содержат связанные щелочью жирные кислоты (мы- ло), нейтральный жир, различные примеси, перешедшие из мас- ла, воду, некоторое количество свободной, не успевшей прореа- гировать щелочи, поваренную соль и др. Состав соапстока зависит от вида масла, при рафинации которого он был получен, и от метода рафинации. В табл. 15 приведен примерный состав соапстоков, получаемых при рафи- нации некоторых жиров. Утилизируемой частью соапстоков являются содержащиеся в них жиры. В подавляющем большинстве их используют для выработки хозяйственного мыла. Однако примеси, содержащие- ся в соапстоках, ухудшают цвет мыла и часто придают ему не- приятный запах. Особенно темный цвет и большое количество примесей имеют соапстоки, получающиеся при рафинации чер- ного хлопкового масла. Кроме того, соапстоки, получаемые при рафинации в мыльно-щелочном растворе, с водной солевой подкладкой или на сепараторах, содержат большое количество воды. Ввиду этого соапстоки перед отправкой на мыловаренные заводы предварительно обрабатывают для повышения концент- рации. 218
Таблица 15 Жиры и масло Метод рафинаций Содержание, Н жиров воды и раз- ных нежиро- вых примесей всего в том числе в виде мыла ней- траль- ного Саломас н подсолнеч- С применением сепара- 20-25 16-20 4— 5 80—75 ное масло торов В мыльно-щелочной 8-12 7-10 1- 2 92-88 среде С водно-солевой про- 8—10 6- 7 2— 3 92-90 кладкой В аппаратах периодиче- ского действия 30-40 15—20 25-30 15-20 15-20 70-60 Черное хлопковое масло Эмульсионный 40—50 60—50 МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СОАПСТОКОВ Методы обработки зависят от вида соапстоков и их назна- чения. Обработка соапстоков, получающихся при рафинации светлых масел и саломаса, заключается в высаливании поваренной солью. При этом из соапстока отделяется часть содержащейся в нем воды, в результате чего концентрация жиров повышается. При обработке соапстоков черного хлопкового масла в них добавляют минеральную кислоту. При этом соапсток разделяет- ся на две части — смесь жирных кислот и нейтрального жира и кислую воду с растворенными в ней примесями. Жировую смесь обычно осветляют, например подвергают дистилляции. Этот же метод обработки минеральными кислотами применя- ется при очистке соапстоков светлых масел, если получающуюся при этом жировую смесь используют для выработки техниче- ского саломаса, или светлых видов хозяйственного мыла. Высолка соапстока. Принцип этого метода обработки осно- ван на том, что поваренная соль, растворяясь в водной фазе соапстока, повышает ее плотность. Жировая фаза, как более легкая, быстрее отделяется и всплывает, а отделившаяся вода оседает на дно аппарата. Кроме того, соль ослабляет эмуль- гирующее действие мыла, находящегося в соапстоке, в резуль- тате чего жировая фаза полнее отделяется от водной фазы соап- стока. При этом высвобождается также часть увлеченного ней- трального жира. Технология высолки соапстока несложна. Его помещают в цилиндрический с коническим или сферическим дном и плоской крышкой аппарат, снабженный змеевиками для подачи глухого и осторго пара. В верхней части аппарата размещено душирую- щее кольцо, через которое в соапсток подают концентрирован- 219
ный раствор поваренной соли. Соапсток нагревают в аппарате глухим паром до 90—95° С при осторожном перемешивании его острым паром. В нагретый материал медленно, порциями, через души подают раствор соли. Концентрация раствора зависит от содержания жира в соапстоке. При низких концентрациях, на- пример при обработке соапстоков, получающихся при рафина- ции с водно-солевой подкладкой или в мыльно-щелочной среде, концентрация раствора соли должна быть 18—20%. Для хорошего и более полного отделения водной фазы соап- стока содержание соли в ней должно составлять 8—10%. Для этого на каждую тонну обрабатываемого соапстока низкой кон- центрации (содержание жиров 8—12%), надо добавить солевой раствор из расчета 70-—90 кг сухой поваренной соли или соот- ветственно 350—450 кг 20%-ного раствора. После обработки солевым раствором и тщательного переме- шивания соапстока острым паром массу оставляют 2—3 ч для отстаивания. В аппарате образуется два слоя: верхний — кон- центрированный соапсток, нижний — водный слой, который спус- кают в очистную систему канализации. В водном слое содер- жится некоторое количество растворенных в виде мыла жирных кислот, которые улавливают в системе очистки сточных вод. При перемешивании соапстока острым паром необходимо соблю- дать осторожность; во избежание выплескивания соапстока па- ровой вентиль следует открывать медленно. Если в соапстоке находится повышенное количество нейт- рального жира, то при обработке раствором соли жир частично всплывает. В этом случае в аппарате образуется три слоя: верхний — нейтральный жир, который отсасывается вакуумом и возвращается в процесс на повторную обработку, нижний — солевой раствор, который сливается в очистную систему канали- зации, и концентрированный соапсток, который перекачиваю^ в складской резервуар для отправки потребителям. Применение растворов поваренной соли для высолки соагй стока увеличивает количество сточных вод, требующих очистки. Поэтому иногда для высолки применяют сухую поваренную соль. В этом случае уменьшается количество сточных вод, но повы- шается трудоемкость процесса и ухудшается санитарное состоя- ние цеха. Разложение соапстока минеральной кислотой. В тех случаях, когда из соапстока хотят выделить жировую часть, почти пол- ностью свободную от воды, его обрабатывают минеральными кислотами, чаще всего серной. При этом наблюдается следую- щая химическая реакция между мылом и серной кислотой: 2RCOONa + HaSO4 -> 2RCOOH + Na2SO4. Мыло Серная Свободные Сульфат кислота жирные натрия кислоты 220
В результате разложения мыла высвобождаются свободные жирные кислоты, которые в смеси с нейтральным жиром всплы- вают и располагаются над водным слоем. Образующийся в ре- зультате реакции сульфат натрия растворяется в воде и вместе с ней сбрасывается в очистную систему канализации. На практике известно большое количество технологических схем обработки соапстоков серной кислотой непрерывного и пе- риодического действия. Аппаратурно-технологическая схема раз- ложения соапстока в непрерывном потоке с разделением фаз в сепараторах приведена на рис. 86. фттгтк вида Рис. 86. Аппаратурно-технологическая схема разложения соапстока серной кислотой: I — аппарат для подготовки соапстока; 2 — расходомер; 3 — смеситель; 4 — мерник для серной кислоты; 5, 9, 10, II, 13 — насосы; 6 — сепаратор; 7 — аппараты для промывки; в — жироловушка; 12 — вакуум-сушнльный аппарат; 14 — весы; 15 — сборный резервуар. Соапсток поступает в кислотостойкий аппарат 1 с мешалкой, нагревается и разбавляется водой для снижения концентрации жиров. Подготовленный соапсток через расходомер 2 подается в реактор-смеситель 3, в который одновременно из напорного бачка 4 через второй расходомер подается серная кислота. При взаимодействии серной кислоты мыло разлагается. Реакционная смесь насосом 5 подается в кислотостойкий раз- деляющий сепаратор 6. Отделяющая смесь жирных кислот и нейтрального жира принимается в аппараты 7, в которых она промывается конденсатом или умягченной водой. Кислая вода, отделяющаяся в сепараторе 6 и в промывных аппаратах 7, сливается через жироловушку 8 в очистную систе- му канализации. Для уменьшения промышленных стоков часть 221
этой воды насосом 9 возвращается в аппарат 1 на разбавление соапстока. Жиры, отделяющиеся в жироловушке 8 насосом 10, возвращаются в аппараты 7. Промытая жировая смесь насосом 11 перекачивается через весы 14 в сборный резервуар 15. Если смесь жирных кислот и нейтрального жира отправляют с завода как товарный продукт, ее подсушивают. Для этого смесь засасывается в вакуум-сушильный аппарат 12. Высушен- ный продукт насосом И откачивается через весы 14 в сборный резервуар 15 и далее насосом 13 на склад готовой продукции. Вся аппаратура, применяемая на этом участке, должна быть выполнена из кислотостойкой стали. Режим работы установки следующий. Концентрацию соап- стока в аппарате 1 (см. рис. 86) снижают примерно до 5%. Его подогревают здесь глухим или острым паром до 90—95° С. Ко- личество серной кислоты дают с избытком в 5—10% против рассчитанного теоретически. На 1 кг связанных в виде мыла жирных кислот необходимо! добавить примерно 0,18 кг 100%-ной серной кислоты. Пример. Определить расход серной кислоты на разложение 5000 кг соапстока, в котором содержится 8% связанных в виде мыла жирных кислот. 5000-8-0,18 100 = 72 кг. Продолжительность пребывания соапстока в смесителе 3 для завершения реакции разложения составляет 10—15 мин. Во время промывки особое внимание необходимо обращать? на то, чтобы выходящая жировая смесь не содержала даже сле- дов минеральной кислоты, а отделившиеся кислые воды уносили, с собой не более 0,2—0,3% жиров. Обычно для полного удале- ния кислоты достаточно двух-трех промывок. После каждой про- мывки содержимое аппаратов отстаивается 40—60 мин. Отсто- явшуюся воду следует полностью сливать из конуса аппарата, в котором ведется промывка. Сушка промытой жировой смеси проводится при температуре 95—100° С под вакуумом. Необходимо отметить, что в результате обработки соапстоков серной кислотой содержащиеся в нем жиры и жирные кислоты приобретают более темную окраску, чем до обработки. Обработка соапстока с предварительным омылением. В тех случаях, когда из соапстока хотят получить светлые жирные кислоты, не содержащие примесей, их подвергают перегонке с водяным паром — дистилляции. Но известно, что нейтральные жиры — триглицериды — нелетучи и не перегоняются. Между тем в соапстоке всегда содержится некоторое количество нейт- рального жира. В этом случае соапстоки сначала дополнительно обрабатывают едкой щелочью. При этом щелочь омыляет нейт- ральные жиры и превращает содержащиеся в них жирные 222
кислоты в мыла. Такая смесь почти не содержит нейтрального жира и ее можно обработать минеральной кислотой, таким же методом, как и обычные соапстоки. В результате получают смесь жирных кислот, которые направляют на дистилляцию. Принципиальная схема обработки соапстоков с предвари- тельным омылением нейтрального жира приведена ниже. Раствор едкой Соапсток на иа дистилляцию 223
Соапсток помещают в реактор, который представляет собой обычный мыловаренный котел. При необходимости в котле соап- сток несколько разбавляют водой, чтобы снизить его вязкость, и нагревают острым водяным паром до 95—100° С. В нагретую массу при кипячении вводят по расчету раствор едкой щелочи для омыления нейтрального жира. После омыления в котле об- разуется раствор мыла в воде различной концентрации, который называют мыльный клей. Полученный мыльный клей обрабатывают концентрирован- ным раствором поваренной соли. В результате высолки и по- следующего отстаивания в котле образуется два слоя: вверху скапливается мыльная фаза, содержащая 50—60% жирных кис- лот (ее называют «мыльное ядро»), а под ним — водная фаза, в которую перешла значительная часть водорастворимых приме- сей и некоторое количество растворенного мыла. Эту водную фа- зу называют подмыльным щелоком. Ее сливают через ловушку в очистную систему канализации. При проведении этой операции следят за тем, чтобы задержать в ловушке жировые вещества, находящиеся в щелоке. В оставшееся в котле мыльное ядро добавляют при кипяче- нии воду, несколько разбавляют его, чтобы оно стало достаточно подвижным, и передают в систему для обработки минеральной кислотой. Разложение и промывку проводят по режиму, описанному выше. Выделившиеся жирные кислоты передают в отделение дистилляции. Данная схема значительно сложнее схемы простой обработки соапстоков кислотой, без предварительного омыления: увели- чиваются расход химикатов, отходы и потери жира; выход дис- тиллированных жирных кислот составляет около 80% от массы их, содержащихся в сыром соапстоке. Вместе с тем в результате такой обработки качество дистиллированных жирных кислот хлопкового соапстока значительно повышается. Их можно ис- пользовать для выработки светлых сортов хозяйственного мыла. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД Мероприятия, осуществляемые в нашей стране по охране природы, предусматривают, в частности, ограничение потребле- ния свежей воды на промышленно-производственные нужды и, .во-вторых, тщательную очистку сточных вод, сбрасываемых в канализационные сети общего пользования или в водоемы. В со- ответствии с этим на предприятиях осуществляются работы по экономии воды, в первую очередь используемой для охлаждения и конденсации, а также по очистке сточных вод. 224
Воду, используемую в рафинационных цехах, условно можно разбить на три группы: вода, направляемая для охлаждения через рубашки и змее- вики, не соприкасающаяся с жиром и другими обрабатываемы- ми материалами. Эта условно-чистая вода не нуждается в спе- циальной очистке и после охлаждения ее в градирне может многократно циркулировать в системе; вода, используемая в конденсаторах смешения пароэжектор- ных вакуум-насосов. Эта вода содержит в себе значительное количество жировых и жироподобных примесей, отгоняемых с паром из дезодораторов. Расход воды на эти цели является наибольшим в рафинационных цехах, выпускающих дезодориро- ванные жиры. Их очистка и многократное использование явля- ются одним из важных мероприятий рациональной схемы водо- использования в рафинационных цехах; вода, используемая для промывки жиров после щелочной рафинации, а также после доомыления соапстоков и разложения их серной кислотой. Эта вода содержит в растворенном состоя- нии и в виде эмульсии некоторое количество жиров, жирных кислот и мыла, а также других загрязнений. Хотя количество' воды третьей группы сравнительно невелико, она требует тща- тельной очистки. Очистка воды от содержащихся жировых примесей кроме за- щиты от загрязнений водоемов позволяет уловить и утилизиро- вать примеси и, таким образом, снизить безвозвратные потери жиров в производстве. МЕТОДЫ очистки сточных вод Первой стадией очистки жирсодержащих сточных вод явля- ется пропуск их через жироловушки, в которых жир, как более легкий, всплывает. По мере накопления жир снимается и отво- дится в сборный резервуар. При помощи ловушек удается выде- лить из воды более или менее крупные капельки плавающего жира. Более глубокая очистка достигается методом флотации. Очистка сточных вод с помощью жироловушек. На рис. 87 показаны устройство и принцип работы жироловушки простей- шего типа. Прямоугольный резервуар 1 разделен поперечными перегородками 2 на несколько секций-отсеков, сообщающихся между собой при помощи карманов 3. Содержащая жировые капельки вода поступает в первую по ходу секцию. Размеры секции выбирают такими, чтобы скорость движения воды в ней была небольшой (порядка 3—4 мм в се- кунду). При медленном движении более легкие капельки жира поднимаются и накапливаются в верхней части ловушки. Частич- но освободившаяся от жира вода поступает в нижнюю часть кармана и переливается через переточное отверстие в следую- щую секцию. Здесь происходит такой же процесс. После мед- 15—865 225
ленного прохождения воды через 3—5 отсеков жироловушки из нее более или менее полно отделяется механически увлеченный жир. По мере накопления в верхней части жироловушки жир отсасывается в вакуум-сборник или откачивается насосом в сборный резервуар и вода спускается в контрольную дворовую жироловушку и далее в очистную систему. Рис. 87. Схема работы жироловушкн: 1 — резервуар; 2 — перегородки; 3 — карманы. Очистка сточных вод методом флотации. Принцип этого ме- тода основан на том, что через очищаемую воду пропускают мелкие пузырьки воздуха. Мельчайшие жировые капельки, на- ходящиеся в воде, прилипают к пузырькам воздуха и вместе с ними всплывают. Здесь пузырьки воздуха лопаются, а жир, образует плавающую пленку, которая собирается и отводится с поверхности воды. Схема очистки сточных вод методом флотации, применяю- щаяся на жировых предприятиях, показана на рис. 88. Жирсо- держащие сточные воды, предварительно пропущенные через жироловушку, собираются в резервуар 1, из которого насосом 2 подаются в основной аппарат для очистки — флотатор 3. Очи- щенная вода стекает в резервуар 4, из которого насосом 5 по- дается на градирню 6. Здесь она охлаждается, после чего очи- щенная и охлажденная вода насосом 7 подается в производство. Часть очищенной воды из резервуара 4 возвращается на циркуляцию. Насос 9 подает эту воду в герметический бак (ре- сивер), в который инжектор 8 подает воздух. В ресивере 10 вода насыщается воздухом и поступает под давлением во фло- татор. Всплывающие жировые примеси образуют пенистый слой, который стекает в сборник И. Здесь пена разрушается и выде- лившийся жир насосом 12 откачивается в приемный резервуар. Для повышения эффективности работы флотационной уста- новки в очищаемую воду периодически добавляют растворенный 226
глинозем (сернокислый алюминий). Глинозем прилипает к мель- чайшим капелькам жировых примесей и образует хлопья, кото- рые легче отделяются от очищаемой воды. Раствор глинозема подается из резервуара 15 инжектором 13. Количество его конт- ролируется расходомером 14. Рис. 88. Аппаратурно-технологическая схема очистки сточных вод методом; флотации: !, 4 и 15 — резервуары; 2, 5, 7, 9 и 12 — насосы; 3 —флотатор; 6 —градирня; 8 и 73 — инжекторы; 10 — ресивер; 11 — сборник пеиы; 14 — расходомер. Рис. 89. Схема устройства флотатора: 1 — резервуар; 2 — сборный желоб; 3 — наружное кольцо; 4 — перегородка; 5 — сборный лоток; 6, 11 и 12 — патрубки; 7 — внутренняя концентрическая перегородка; 8 — днище; 9 — распределитель; 10 — внутренняя часть флотатора. Флотатор (рис. 89) представляет собой цилиндрический же- лезобетонный резервуар глубиной 2 м с наклонным днищем. Резервуар концентрической перегородкой 7 разделен на две час- ти. Внутренняя его часть представляет собственно флотацион- ную камеру, а наружное кольцо — отстойник. Через патрубок 11 во флотатор поступает очищаемая вода, а через вращающийся распределитель 9 — насыщенная воздухом циркуляционная вода. Поднимающиеся в виде пены жировые примеси, прилипшие к пузырькам воздуха, попадают в сборный желоб 2, по которому они отводятся через патрубок 12. Очищенная вода огибает вторую перегородку 4, попадает через кольцо 3 в сборный лоток 5 и далее через патрубок 6 отводится к насосу, который подает ее на градирню. 15* 227
По данным Донецкого маргаринового завода, методом флота- ции удается удалить из очищаемой воды 50—75% содержащих- ся в ней жировых и жироподобных веществ. Если до очистки в них содержалось 65—98 мг в 1 л воды, то после очистки в ней остается 23—39 мг/л. Такая вода может циркулировать в си- стеме 10—15 дней, после чего ее следует заменить на свежую. Периодически (1—2 раза в месяц) флотатор очищают от скапливающегося на его дне механического осадка. Отходы, собирающиеся из флотационной установки, содержат смесь из жировых и жироподобных веществ, в том числе в виде алюминиевых мыл. В их составе много окисленных продуктов. Эта смесь имеет обычно сильный неприятный запах. Ее не реко- мендуется добавлять к отходам, направляемым на мыловарен- ные заводы. На некоторых заводах ее используют в качестве поверхностно-активного вещества в дорожном строительстве. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Каков состав соапстоков, получаемых при рафинации различных жиров? 2. В чем сущность метода высолки соапстоков и для чего она проводится? 3. В каких случаях проводится доомыление соапстоков? 4. Для чего проводится разложение соапстока минеральными кислотами? 5. Как устроена и как работает жироловушка? Какие условия нужно со- блюдать для хорошей работы жироловушки? 6. На каком принципе основан метод флотации при очистке жирсодержа- щих сточных вод? 7. Для чего в очищаемую воду добавляют глинозем? 8. Какой эффект очистки сточных вод получается при флотации? Глава 10. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В нашей стране проявляется повседневная забота об улуч- шении условий труда и охране здоровья трудящихся. Техниче- ский прогресс, осуществляемый во всех отраслях народного хозяйства, направлен на повышение уровня механизации и авто- матизации производственных процессов, на улучшение санитар- но-гигиенических условий труда и повышение безопасности. Мероприятия по охране труда и технике безопасности входят в общий комплекс организации производства. Современный уровень техники рафинации жиров позволяет обеспечить безопасные условия работы, если обслуживающий персонал соблюдает действующие на рабочих местах технологи- ческие инструкции и правила техники безопасности. Подробные указания по безопасным условиям работы применительно к кон- кретным условиям работы предприятия даются в инструкциях, имеющихся на рабочих местах. Основные меры, предупреждаю- щие травматизм, были описаны при рассмотрении технологиче- ских процессов. В данной главе приведены некоторые дополни- тельные сведения общего порядка. 228
ИНСТРУКТАЖ ПО БЕЗОПАСНЫМ УСЛОВИЯМ РАБОТЫ Каждый рабочий при приеме на работу проходит инструктаж по безопасным условиям работы. Вводный инструктаж проводит инженер по технике безопас- ности предприятия. Его задачей является ознакомление рабочего с общими правилами по технике безопасности, производствен- ной санитарии и с правилами поведения на территории и в цехах данного предприятия с учетом специфических условий его рабо- ты. Затем проводят инструктаж на рабочем месте. Инструктаж на рабочем месте проводит мастер, начальник смены или цеха, в непосредственное подчинение которого по- ступает рабочий. В процессе этого инструктажа рабочего зна- комят с технологическим процессом, устройством, назначением и правилами обслуживания аппаратов, машин и агрегатов, к обслуживанию которых он допускается. При этом внимание ра- бочего фиксируется на наиболее ответственных и опасных зонах и участках работы. В этот же период рабочему объясняют принцип работы приборов контроля и регулирования процессов, предохранительных приспособлений. В инструктаж на рабочем месте входит также ознакомление рабочего с правилами подготовки оборудования к пуску, с тре- бованиями содержания рабочего места, инструмента и инвен- таря. Отдельно проводится инструктаж по правилам обращения с электрооборудованием, с оборудованием, работающим под давлением, говорится о порядке аварийной остановки обору- дования. В процессе инструктажа на рабочем месте рабочий знакомит- ся с правилами личной гигиены и профилактики. В заключение инструктажа рабочему выдают инструкции по технике безопас- ности на рабочих местах. Инструктаж периодически повторяют. При изменении техники или технологии производства проводят новый инструктаж. О проведенном вводном инструктаже на рабочем месте или повторном производится соответствующая запись, у которой должна быть подпись рабочего. До начала работы рабочий должен надеть спецодежду в со- ответствии с табелем, установленным для каждой профессии. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ТРАВМАТИЗМА НА РАБОЧИХ МЕСТАХ При работе с едкими щелочами и серной кис- лотой основная опасность — ожоги, сопровождающиеся разру- шением ткани. Особенно опасно, если растворы попадут в глаза. При работе с едкими щелочами рабочий должен одеть рези- новые сапоги, хлопчатобумажный комбинезон, резиновые пер- чатки и защитные очки. При работе с минеральными кислотами 229
персонал должен одевать шерстяной костюм, резиновые сапоги, резиновые перчатки и защитные очки. Кроме того, на рабочем месте необходимо иметь ведро с чистой водой, чтобы быстро промыть участки кожи, на которые случайно попала щелочь или кислота. Разбавление крепкой серной кислоты водой сопровождается выделением большого количества тепла, содержимое аппарата быстро нагревается, поэтому при разбавлении кислоты ее посте- пенно вливают в воду, а не наоборот. Если воду вливать в кис- лоту, температура ее может подняться до кипения, массу вы- бросит из аппарата, что может вызвать ожоги обслуживающего персонала. Переносить пробы кислот и щелочей можно только в специ- альных ящиках с ручкой. При работе с горячими жирами задача сводится к защите персонала от ожогов, получаемых при попадании на одежду или тело горячих жидкостей. Основные профилактиче- ские мероприятия следующие. Во время нагревания жиров, содержащих влагу, глухим па- ром без перемешивания имеется опасность выброса их через верх резервуара. Влага, нагретая до температуры 100° С, пре- вращается в пар, который вспенивает массу жира и может вы- бросить его через край аппарата или коробки, в которой осуще- ствляется нагрев. Для борьбы с этим явлением целесообразно жир перед нагреванием выдержать некоторое время в спокойном состоянии, отстоявшуюся воду спустить через жироловушку, а затем подогревать жир при перемешивании. При продувке коммуникаций по окончании пере- качки застывающих жидкостей, перед тем как включить пар для продувки коммуникаций, необходимо проверить, правильно ли переключены краны, задвижки и вентили и открыт ли кран на выходном патрубке в аппарат, в который поступает вытесня- емая из трубопровода жидкость. Не следует во избежание ожо- гов заглядывать в открытый аппарат, в который проводится продувка. Паровой вентиль для продувки необходимо открывать медленно, постепенно, следя за давлением пара по манометру. Аппарат, коробка или мерник, в которые поступает выдавли- ваемая паром жидкость, должны быть снабжены крышками, предупреждающими выплескивание жидкости из приемного со- суда, и открытой трубой сообщающейся с атмосферой. При работе с растворителями (бензином или гек- саном) необходимо помнить, что накопление их в воздухе может создать взрывоопасную смесь. Для предупреждения попадания растворителя или его паров в рабочие помещения все аппараты, в которых ведется работа с летучими растворителями, изготавливаются в закрытом, гер- метичном исполнении, рассчитанном , для работы с пожаро- и взрывоопасными материалами. Эта аппаратура соединяется че- 230
рез дыхательные клапаны герметичными трубопроводами с так называемой дефлегмационной системой. Дефлегмационная систе- ма конденсирует и улавливает пары растворителя, благодаря чему снижаются потери его, предупреждается образование в по- мещении взрывоопасной смеси паров растворителя с воздухом, а также загрязнение окружающей среды. Обслуживающий персонал должен особо тщательно следить .за тем, чтобы все аппараты, в которых ведется работа с раство- рителями, были плотно закрыты, а соединения насосов и трубо- проводов были плотно затянуты и не давали течи или капели. В помещениях необходимо особо тщательно соблюдать все пре- дусматриваемые соответствующими инструкциями правила про- тивопожарной безопасности и не допускать появления источника огня или искрения. Ремонт оборудования, особенно в тех случа- ях, когда он сопряжен с огневыми работами, в том числе со сваркой, можно производить только после полного освобожде- ния от растворителя всего оборудования и трубопроводов, хо- рошей пропарки их острым водяным паром. На проведение ре- монта в этих цехах необходимо получить письменное разреше- ние администрации. У аппаратов, предназначенных для работы с растворителями, устанавливаются специальные взрывобезопасные электродвига- тели и в помещениях — взрывобезопасные светильники. Обору- дование размещают в помещениях, которые рассчитаны для работы с взрыво- и пожароопасными материалами. При зачистке баков, коробок, резервуаров и цистерн их отключают от общих коммуникаций, устанавли- вая заглушки. Температура стенок защищаемых сосудов перед спуском в них рабочего не должна превышать 40—45°С. Зачистку должны производить двое рабочих в возрасте не менее 20 лет. Рабочий, опускающийся в резервуар, должен на- деть предохранительный пояс, соединенный прочной веревкой, выходящей наружу резервуара и надежно закрепленной вверху на случай необходимости аварийной эвакуации. Второй рабочий должен находиться неотлучно, наблюдая через верхний люк за состоянием рабочего, спустившегося в резервуар или цистерну, оказывая ему в случае необходимости экстренную помощь. Для освещения можно пользоваться переносной лампой шах- терского типа напряжением 12 В. Лампа должна быть защищена металлической сеткой. СОДЕРЖАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ Санитарное состояние. Первое условие безопасности на про- изводстве — чистота и порядок у рабочего места. Чтобы не бы- ло падений и травматических повреждений, пол должен быть сухим и чистым. Если жиры случайно попали на пол, их нужно 231
тщательно собрать, а пол насухо протереть шваброй или тряп- ками. Если разлит раствор щелочи, то соответствующий участок пола посыпают сухими древесными опилками, которые затем собирают металлическим совком или лопатой (не дотрагиваясь до них руками) и выбрасывают их в металлический мусорный ящик. Затем необходимо промыть пол водой и вытереть насухо тряпками. В тех случаях, когда в рабочем помещении имеется канализационный трап, щелочь можно смыть в трап, осторожно поливая пол водой из шланга; глаза при этом должны быть защищены предохранительными очками, а руки — резиновыми перчатками. Одновременно с уборкой помещения необходимо ликвидиро- вать причины, вызвавшие попадание жидкости на пол: подтя- нуть болты на фланцах трубопроводов или исправить сальни- ковые уплотнения запорной арматуры. Приямки, траншеи и другие отверстия в полах должны быть надежно закрыты плитами. Вентиляция. Рафинация жиров не связана с применением или выделением вредных, ядовитых или опасных веществ. При соблюдении установленных технологическими инструкциями пра- вил ведения процессов производства можно полностью обеспе- чить нормальные и безопасные условия для персонала. , Поддержание в производственных помещениях необходимого температурно-влажностного режима осуществляется при помощи приточно-вытяжной вентиляции. Водяной пар, выделяющийся на операциях, проводимых при температурах выше 50—60° С, уда- ляют при помощи местных вытяжных труб. Для удаления пыли, образующейся при обслуживании отдельных аппаратов, напри- мер при выгрузке из тары кальцинированной соды или отбе- ливающих порошков, обычно предусматривают местные вытяжки с принудительной тягой. На рабочих местах с повышенной температурой, например у дезодораторов, для создания наиболее благоприятных условий для персонала устраиваются местные воздушные души. Поверхность машин и аппаратов, в которых технологический процесс осуществляется при температуре выше 45° С, а также соответствующие трубопроводы покрываются тепловой изоля- цией. Освещение. Нормальное освещение производственных и под- собных помещений имеет большое значение для охраны труда, обеспечения высокой производительности труда и предупрежде- ния несчастных случаев. Согласно действующим нормам в производственных помеще- ниях с постоянным пребыванием рабочих должно быть предус- мотрено устройство окон с застекленными рамами для обеспе- чения в дневное время суток естественного освещения. 232
Искусственное освещение определяется при помощи условных единиц — люкс на 1 м2. В производственных помещениях осве- щенность должна быть 20—30 лк/м2 при установке обычных ламп (ламп накаливания) или 75—100 лк при освещении люми- несцентными светильниками (лампы дневного света). Манометры, термометры и другие указывающие приборы должны быть установлены так, чтобы они были хорошо освеще- ны и отчетливо видны обслуживающему персоналу. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С повышением уровня механизации и автоматизации произ- водства расширяется применение электрических машин, аппара- тов, приборов, инструментов и др. Соответственно с этим рас- ширяются профилактические мероприятия против поражения электрическим током. Действие электрического тока заключается в по- ражении нервных тканей человеческого организма, что в опре- деленных условиях может привести к смертельному исходу. Кроме того, электрический ток может вызвать местные ожоги. Степень поражения электрическим током зависит от его на- пряжения и длительности воздействия. На наших предприятиях электрический ток в сетях, питающих технологические установ- ки, имеет напряжение 220 и 380 В; в осветительных сетях — от ПО до 220 В. Поражение электрическим током зависит также от самочув- ствия человека. Лица в нетрезвом состоянии, переутомленные, в состоянии сильного раздражения подвержены большей опас- ности поражения электрическим током, чем трезвые уравнове- шенные люди. Повышенная влажность и запыленность воздуха рабочего помещения, тела и рук рабочих также повышает опас- ность поражения электрическим током. Защита от поражения электрическим током включает большой комплекс специальных мероприятий, осуще- ствляемых при монтаже и периодически возобновляемых при ремонте оборудования. Основными из них являются правильное устройство электрооборудования, включая электродвигатели, питающие электрические сети, и пусковые приборы. У них не должно быть оголенных мест, которые могут вызвать прикосно- вение к токоведущим частям. Важное значение имеет устройство заземления всего стационарного технологического, транспортно- го и энергетического оборудования, а также металлических пло- щадок и конструкций. Для заземления к оборудованию и кон- струкциям приваривают металлические шины, по которым отво- дится электрический ток, случайно попавший или возникший в оборудовании. 233
При всех условиях защита от поражений электрическим током предусматривает правильную эксплуатацию электрообо- рудования обслуживающим персоналом в соответствии со спе- циальными инструкциями, разрабатываемыми по каждому рабо» чему месту. Ремонт и исправление электродвигателей, электрических се- тей и пусковых приборов могут производить только рабочие, имеющие соответствующую подготовку, и только после снятия напряжения, о чем у пусковых приборов устанавливается спе- циальный плакат. Переносные электрические лампы должны питаться через понижающий трансформатор от специальной сети напряжением не более 12 В. Лампа должна быть защищена предохранительной сеткой. Нельзя самовольно включать в элект- рическую сеть добавочные двигатели или приборы, так как это может вызвать перегрузку, сопровождающуюся перегревом и опасностью воспламенения изоляции, что может стать источни- ком пожара. По этой же причине категорически запрещается применение самодельных предохранителей. При обслуживании электрооборудования необходимо поль- зоваться индивидуальными защитными средствами— специаль- ными (диэлектрическими) резиновыми перчатками, галошами или ботами, изолирующими резиновыми ковриками или подстав- ками. Для ремонта применяется специализированный инстру- мент — клещи, отвертки и т. д. Защитные средства и инстру- мент периодически проверяют. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ мероприятия ''Z Ремонтные работы с применением электрической или газовой сварки или открытого огня в рафинационном производстве мо- гут производиться только после письменного разрешения техни- ческого руководства и в присутствии назначенного им ответст- венного лица. Аппаратура и технологические резервуары должны быть полностью освобождены от всех видов жирового сырья и других сгораемых видов материалов. Сварочные работы в ап- паратах, в которых находились горючие вещества, возможны только после тщательной их промывки и пропарки водяным па- ром. Ткани, пропитанные маслом, склонны разогреваться и даже самовоспламеняться. Поэтому масляные тряпки надо держать в стальных плотно закрывающихся ящиках. По этой же причине фильтровальные салфетки, пропитанные маслом, после снятия с фильтр-прессов, не следует оставлять в рафинационном цехе, их следует сразу же отправлять в прачечную. Не разрешается разогревать застывшие в трубопроводах жиры при помощи открытого огня — паяльной лампы, факела и т. п. 234
Курение на рабочих местах не допускается; для курения от- водятся специальные места, обычно у бытовых помещений. Не следует загромождать проходы, площадки и лестницы, а также подходы к шлангам противопожарного водопровода. ПЕРВАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ Во всех случаях, когда человеку требуется оказать помощь, «го необходимо вынести на свежий воздух и немедленно вызвать работника медицинского пункта. Первая помощь, которая оказывается пострадавшему до при- бытия медицинского персонала, заключается в следующем. При химических ожогах обожженную часть тела тща- тельно обмыть водой в течение 10—15 мин. Затем пораженное место обработать 2—3%-ным раствором борной кислоты при ожоге щелочами или 2—3%-ным раствором питьевой соды — при ожоге кислотами. При попадании вредных веществ в глаза не- обходимо обильное промывание водой. При термических ожогах отдельных частей тела кожу в окружности ожога необходимо протереть спиртом, одеколоном или 2%-ным раствором перманганата калия. На обожженную поверхность наложить сухую стерильную повязку. При ушибах на пораженное место следует прикладывать холод в течение 15—20 мин; затем на область ушиба наклады- вают тугую повязку и продолжают охлаждение компрессом 1—1,5 ч. При переломе в первую очередь необходимо обеспечить неподвижность места перелома (по крайней мере, двух суста- вов), для чего вдоль переломленной поверхности с обеих сторон приложить шины из гладких дощечек или плотного картона, которые следует туго перебинтовать. При ранении порезы и раны необходимо смазать по кра- ям йодной настойкой и перевязать марлевым бинтом из индиви- дуального пакета, находящегося в цеховой аптечке. При поражении электрическим током необхо- димо быстро отключить установку, которой касается пострадав- ший. Если это сделать быстро нельзя, пострадавшего необходи- мо отделить от токоведущих частей, не прикасаясь незащищен- ными руками к открытым частям тела пострадавшего, так как это может повлечь за собой поражение электрическим током. После отсоединения от токоведущих частей пострадавшего необходимо уложить удобно, расстегнуть одежду, создать при- ток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, расте- реть и согреть тело. Если пострадавший плохо дышит редко и судорожно, — надо сделать ему искусственное дыхание. Независимо от принимаемых мер необходимо немедленно о всех несчастных случаях сообщить в медицинский пункт и вызвать врача. 236
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Для чего проводится инструктаж по безопасным условиям работы? 2. Какие правила необходимо соблюдать при работе с едкими щелочами, с минеральными кислотами? 3. Какие условия по технике безопасности установлены при зачистке баков, резервуаров и цистерн? 4. Какое освещение должно быть обеспечено в рабочих помещениях — есте- ственное и искусственное? 5. Какие меры должны быть приняты для защиты от поражения электри- ческим током? 6. Какие противопожарные мероприятия необходимо соблюдать в рафина- ционных цехах? 7. Каковы меры первой медицинской помощи при ожогах щелочью или кислотой? 8. Какую первую помощь необходимо оказать при поражении электрическим током? 9. Почему нельзя касаться голой рукой открытых частей тела человека, находящегося под действием электрического тока? СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Беззубов Л. П. Химия жиров. М., «Пищевая промышленность», 1975. 280 с., с ил. 2. Опыт освоения и эксплуатации установок непрерывной сепарационной рафинации жиров и масел. М., ЦНИИТЭИпищепром, 1973. 40 с., с ил. Авт.: А. А. Шмидт, Г. Г. Фаниев, Е. Г. Анисимова, В. X. Паронян, Р. С. Махсон, Ю. М. Бейн. 3. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. II. Рафинация масел и жиров. Изд. 2-е, дополненное и переработанное. Под редакцией проф. А. Г. Сергеева. Л., 1973. 350 с., с ил. 4. С е и ь к и и Е. Г. Техника безопасности и противопожарная техника в пищевой промышленности. М., «Пищевая промышленность». 1973. 302 с., с ил. 5. С ы р к и и Г. Е. Современные методы рафинации жиров. М., ЦНИИТЭИ- пищепром, 1971. 85 с., с ил. 6. Технология переработки жиров. Изд. 4-е. М., «Пищевая промыш- ленность», 1970. 652 с., с ил. Авт.: Б. Н. Тютюнников, П. В. Науменко, И. М. Товбин, Г. Г. Фаииев.
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение......................................................... Глава 1. Жиры, их состав и свойства. Методы очистки Характеристика жиров........................................... Состав, строение и свойства жирных кислот ...... Строение жиров . . ................................. Физико-химические свойства жиров............................... Химические реакции жиров....................................... Примеси, присутствующие в жирах................................ Методы очистки жиров........................................... Контрольные вопросы ........................................... Глава 2. Общие операции рафинации жиров.......................... Нагревание и охлаждение........................................ Разрежение и техника его получения............................. Контроль и регулирование производственных процессов .... Контрольные вопросы............................................ Глава 3. Приемка, хранение и подготовка сырья и материалов . Характеристика жирового сырья.................................. Приемка жиров.................................................. Хранение и перекачка жиров .................................... Приготовление растворов щелочи и подготовка воды............... Контрольные вопросы............................................ Глава 4. Гидратация фосфатидов и выведение воскообразных ве- ществ ................................................... Гидратация фосфатидов ........................................... Физико-химические основы процесса гидратации фосфатидов Технология гидратации фосфатидов .............................. Гидратация фосфатидов в аппаратуре непрерывного действия . Гидратация фосфатидов в аппаратуре периодического действия Обработка фосфатидов........................................... Качественные показатели продуктов гидратации................... Выделение из подсолнечного масла воскообразных веществ . Контрольные вопросы ........................................... Глава 5. Щелочная рафинация светлых масел я саломаса Физико-химические основы щелочной рафинации.................... Общие принципы щелочной рафинации.............................. Технология щелочной рафинации.................................. Щелочная рафинация на линиях непрерывного действия с сепа- раторами .................................................... Щелочная рафинация в мыльно-щелочной среде . . _ • Щелочная рафинация в аппаратуре периодического действия Качественные показатели продуктов щелочной рафинации Контрольные вопросы . ..................................... 5 6 6 7 13 14 17 19 21 23 23 24 34 43 52 52 52 55 60 69 74 74 74 74 76 77 89 91 94 96 98 99 99 103 109 109 122 130 137 139 237
i а в a 6. Отбеливание и фильтрация жиров и масел................139 беливание жиров и масел..........................................139 Физико-химические основы отбеливания жиров и масел .... 139 Технология отбеливания жиров и масел.............................145 Отбеливание жиров в аппаратуре непрерывного действия . . 145 Отбеливание жиров в аппаратуре периодического действия . . 157 ильтрование жиров................................................158 Физические основы фильтрования жиров..........................158 Технология фильтрования жиров....................................160 Утилизация отработавших отбеливающих порошков....................168 Контрольные вопросы..............................................168 лава 7. Дезодорация жиров и масел................................169 Физические основы дезодорации жиров и масел . . . . ’. .169 Подготовка жиров к дезодорации . . . . . .... 171 Требования к водяному пару.......................................172 Технология дезодорации жиров и масел.............................173 Дезодорация жиров в аппаратуре непрерывного действия . . .175 Новые методы дезодорации......................................186 Дезодорация жиров в аппаратуре периодического действия .. . 187 Качестненные показатели дезодорированных жиров и масел . . 192 Контрольные вопросы..............................................194 лава 8. Рафинация хлопкового масла...............................194 Физико-химические основы осаждения госсипола.....................194 Обработка хлопкового масла антраниловой кислотой .... 196 Щелочная рафинация хлопкового масла............................ 204 Рафинация хлопкового масла в аппаратуре непрерывного действия 205 Рафинация хлопкового масла в аппаратуре периодического дей- ствия ........................................................213 Рафинация хлопкового масла в мисцелле............................214 Качественные показатели рафинированного хлопкового масла и по- бочных продуктов............................................... 216 Контрольные вопросы..............................