Дезодорація соняшникової олії періодичним способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

28

Вступ

В даний час перед масложировою промисловістю встають принципово нові завдання, що вирішуються не тільки нарощуванням обсягів виробництва, але і вимагають якісно нових підходів і технологічних рішень.

В умовах ринкової економіки і зростання частки імпортованих продуктів харчування на російському ринку, завдання вдосконалення якості продукції вітчизняної масложирової промисловості набуває особливої важливості. Галузь виробництва рослинної олії в Україні є потужним агропромисловим комплексом, який об'єднує виробників насіння і масложирової продукції. В основному ця галузь орієнтована на виробництво соняшникової олії і пов'язаних з нею продуктів [1].

У загальному обсязі виробництва олійних культур в Україні соняшник займає понад 90%, а в структурі посівних площ не менше 10%. Щорічний валовий збір постійно збільшується і у 2006р. досяг рекордної цифри - 5,4млн.т. Країна посідає друге місце в світовому рейтингу після Росії, забезпечуючи від 15 до 17% світового виробництва соняшнику [2].

Підприємства масложирової галузі можна розділити на три категорії. До першої категорії належать підприємства, що виробляють рослинну олію: олійножирові і олійноекстракційні комбінати. До другої категорії належать дрібні виробники рослинної олії в компаніях, для яких виробництво рослинної олії не є основним видом діяльності. Ці переробні підприємства, більш залежні від ситуації на внутрішньому ринку, оскільки на них налагоджено виробництво дрібних партій рослинної олії і вони використовуються для потреб сільського населення.

Дрібні виробники виробляють до 30% від загального обсягу соняшникової олії. Третю категорію складають виробники масложирової продукції - маргаринові заводи, миловарні комбінати.

У результаті переробки насіння олійних культур отримують продукти первинної переробки (рослинна олія і шрот), продукти глибшої переробки (майонез, маргарин, мило, жири кондитерські, оліфа) і кісточкову крихту, отриману після переробки плодових кісточок, соняшникове борошно і білкові кислоти [3].

Українська масложирова галузь представлена підприємствами, що входять до асоціації «Укроліяпром», а також великими компаніями ЗАТ «Каргіл», ТОВ «Холдинг Зерноторгова компанія», компанія «Бунге».

Всі компанії працюють на базі крупних українських заводів. На даний час в секторі працюють 17 крупних підприємств. Існуючі потужності масложирових підприємств України дозволяють на рік переробляти до 4,5млнт насіння олійних культур (як правило, соняшнику і ріпаку), при цьому можна отримати: 1,5млн.т соняшникової олії, 380тис.т маргарину, 105тис.т майонезу [1].

Споживання соняшникової олії власного виробництва в Україні зросло за останні роки з 7,5 кг в 1999 р. до 12 кг в 2009 р., при рекомендованій нормі споживання 13 кг на особу, що пов'язане із збільшеною купівельною спроможністю населення.

Обсяг ринку рослинної олії складає 1,7млн.т на рік. Вагома частина виробленої соняшникової олії йде на експорт.

На сьогодні основним інструментом державного регулювання масложирової промисловості є кредитування і регулювання експорту/імпорту шляхом підвищення/ зниження митної ставки на ввезення/вивезення насіння соняшнику і соняшникової олії.

Досить проблематичним для багатьох виробників насіння соняшнику є фінансування майбутнього урожаю. Процентні ставки в Україні дуже високі - від 14 до 20% в USD. Отримання кредитів фермерами ускладнено через неможливість іпотечного кредитування і кредитування під заставу землі.

У липні 2001 р. було прийнято закон, за яким експортний податок знижувався до 17% митних витрат на умовах FOB. Цей закон відмінив також безмитний статус, який раніше надавався експорту, що здійснювався відповідно до давальницьких контрактів. Після того, як безмитний статус було відмінено, нове 17% експортне мито суттєво скоротило експорт українського насіння соняшнику. З соняшникової олії і макухи експортні мита не стягуються [2].

1. Огляд літератури

1.1 Процес дезодорації

Дезодорація - це вирішальний та завершальний процес в складній технології рафінації масел та жирів.

Основне призначення дезодорації - видалення одоруючих речовин, визначаючих смак і запах, властивий різним видам масел та жирів. Дезодорація дозволяє отримати на завершальній стадії рафінації масла і жири вищої категорії якості, які використовуються для вживання в їжу.

Однак, цим не обмежується задача дезодорації. Лише на стадії дезодорації вдається видалити цілого ряду високотоксичних речовин, які переходять в масло при видаленні його з олійного насіння . До таких речовин відносяться бензпірени (вони утворюються в результаті горіння палива, при пожежах тощо), вони накопичуються в повітрі і в ґрунті, а також високомолекулярні хімічні сполуки - засобі захисту рослин - пестициди. Ці речовини і продукті їхнього метаболізму засвоюються рослинами та накопичуються в жировмістних тканинах олійного насіння. Та, нарешті, токсичними є продукти окислення масел та жирів.

Високий рівень токсичності вказаних та інших речовин призвів до необхідності використовування у харчових цілях лише рафіновані дезодоровані масла і жири.[4]

На початкових стадіях розвитку виробництва харчових жирів і олій наявність неприємних запахів і присмаків не створювало проблеми. Лярд і вершкове масло використовували у тому ж вигляді, в якому вони проводилися, їх натуральний смак сприймався як перевага. Оливкова олія, одне з перших відомих рости ¬ тільних масел, використовувалося і продовжує використовуватися у зв'язку з його специфічним смаком, проте швидке розширення площ землі, зайнятих бавовною, в кінці XIX століття призвело до виробництва великої кількості бавовняного масла, що створювало економічний стимул для його використання. Рафінована Каустичної содою і вибілені бавовняне масло пропонувалося споживачам як салатного або кулінарного масла, його змішували з твердими тваринними жирами або олеїн п стеарином для отримання замінників свинячого жиру.

Отримані продукти мали перевагу в ієнах в порівнянні зі свинячим жиром і оливковим маслом, але неприємний присмак був настільки сильний, що сприймався як практично неприйнятний. Крім того, процес гідрогенізації, розроблений з метою затвердіння рослинних масел, надавав більш неприємний присмак і запах олив.

Спроби видалення присмаків і запахів з використанням хімічної обробки або їх маскування спеціями або смакоароматичними речовинами були невдалими. Перша успішна спроба видалити неприємні присмаки і запахи з жирів і масел була досягнута при упорскуванні гарячої пари в олію при високих температурах. Це відбулося в Англії, але незабаром цей процес, який поліпшує смаку, стали використовувати більшість американських виробників жирів і олій. На початку 1890-х р. переваги обробки олій паром для видалення неприємних присмаків і запахів були визнані Генрі Екстейном. Потім Девід Вессон удосконалив процес, застосовуючи більш високі температури і витримуючи олію під вакуумом при продуванні перегрітим паром.

Дезодорація являє собою процес вакуумної перегонки масла з водяною парою при підвищеній температурі, в результаті якої видаляються вільні жирні кислоти і невеликі кількості одоруючих речовин, що дозволяє отримати олії без смаку і запаху. На попередніх етапах обробки більшість рослинних масел зберігає характерні небажані присмаки і запахи і набуває інших. Відбілювання надає «земляний» присмак і запах, гідрогенізація надає аромат і присмак, який може бути описаний тільки як типовий і, безумовно, небажаний. Одоруючими речовинами є вільні жирні кислоти, альдегіди, кетони, перекису, спирти та інші органічні з'єднання. Крім того, деякі каротиноїдні пігменти руйнуються, що призводить до термічного відбілювання. Ефективне видалення цих речовин залежить від тиску їх парів, що є функцією температури і підвищеного із зростанням температури. Дезодорація є останнім етапом обробки , під час якої можна впливати на смак і запах, а також багато показників стабільності. При подальшій обробці основні зусилля спрямовані на збереженні якості дезодорованої олії, тому слід приділяти велику увагу вибору, експлуатації та обслуговування дезодоратораційного обладнання та забезпечення встановлених технологічних параметрів . [5]

1.2 Параметри процесу дезодорації

Умови дезодорації залежать від типу конкретної олії, якості олії і рафінуючої системи, яку використовують. Використання в технології рафінації фізичних методів очищення, в яких вільні жирні кислоти видаляються виключно перегонкою з водяною парою, вимагає більш жорстких умов, ніж для хімічно рафінованих масел. При хімічному очищенню основна частина вільних жирних кислот нейтралізується до проведення дезодорації. Фізично рафіновані олії мають вміст вільних жирних кислот між 1,0 і 5,0%, тоді як хімічно рафіновані - від 0,05 до 0,1%. Умови для перегонки з водяною парою як фізично, так і хімічно рафінованої олії можуть досягатися при зміні одного або більше технологічних параметрів. Чотирма взаємопов'язаними параметрами процесу, що впливають на якість дезодорованої олії, є тиск вакууму, температура, кількість барботуючої пари, тривалість витримки при температурах дезодорації. [4]

1.2.1 Вакуум

При відгонці жирних кислот і одоруючих речовин з використанням якомога нижчих температур перегонку слід проводити при низькому абсолютному тиску, яке забезпечує система вакуумування.

Температура кипіння жирних кислот і тиск пари одоруючих речовин зменшується по мірі зниження абсолютного тиску. Необхідна для процесу глибина вакууму, зазвичай від 2 до 4 мбар, створюється системами вакуумування, що складаються з комбінації пароежекторів, конденсаторів і механічних вакуумних насосів. Для досягнення більш низьких тисків і зниження експлуатаційних витрат при одно тимчасовому зменшенні викидів за рахунок більш ефективного конденсування летючих з'єднань були розроблені спеціальні системи вакуумування. У системах сухого конденсування парогазова суміш конденсується на пластинчастих конденсаторах, що працюють по черзі. Залишаються пари, які не конденсуються,вони віддаляються механічними насосами або ежекторними вакуум-насосами.

Глибокий вакуум вигідний з точки зору зниження витрат гострої пари, скороченню тривалості процесу та отриманню олії високої якості. Існують установки безперервної дії, які працюють при подачі тиску 0,2…0,27 кПа. Однак підтримка такого тиску вимагає великих затрат робочої пари та води при роботі паро ежекторних вакуумних насосів. У зв'язку з цим в більшості сучасних установок дезодорація здійснюється при тиску 0,5…1,0 кПа.[5]

1.2.2 Температура

Масла і жири - це суміш тригліцеридів вищих жирних кислот (до 98...99%) і супутніх їм компонентів. Крім того, в незначній кількості можуть бути сторонні домішки - сполуки, які проникають в рослини з ґрунту, води та повітря, продукти життєдіяльності плісняви, яка пошкоджує олійне насіння, а також залишки розчинників, реагентів і сорбентів, які використовуються в процесі отримання, переробки та очищення олій.

Очистка олій направлена на максимальне видалення з них шкідливих домішок, жирних кислот і сполук, наявність яких при високомолекулярній дезодорації перешкоджає отриманню дезодорованого масла без смаку або негативно впливає на інші показники. До таких сполук відносяться і фосфоліпіди. Вони не витримують високотемпературної обробки, а продукти їх перетворення негативно впливають на якість олії.[6]

Тригліцериди - це складні ефіри гліцерину і жирних кислот. Вони мають загальну формулу:

Температури дезодорації повинні бути досить високими, щоб створити необхідний тиск парів летких домішок в маслі. Тиск парів одоруючих речовин швидко зростає в міру збільшення температури. [7]Наприклад, тиск пари пальмітинової кислоти при 176,7 ° С складає 1,8 мм рт. ст., при 204,4 ° С - 7,4 мм рт. ст., при 232,2 ° С - 25,0 мм рт. ст., при 260° С - 72 8 мм рт.ст. Припускаючи, що взаємозв'язок температури і тиску парів для всіх одоруючиих речовин подібний виявленої для пальмітинової кислоти, збільшення температури у дезодоратор на кожні 28 ° С буде підвищувати швидкість видалення одоруючих речовин в три рази. Або, висловлюючись інакше, при 177 ° С буде потрібно в дев'ять разів більше часу для дезодорації олії, ніж при 232 ° С. Більш високі температури в дезодораторі забезпечують меншу тривалість процесу дезодорації, проте зайве підвищення температури призводить до протікання реакцій полімеризації, ізомеризації з утворенням транс-ізомерів, термічному розкладанню з утворенням одоруючх і летких продуктів, реверсії (поверненню) кольору і відгонки токоферолів.[8]

Як відомо, ізомери - це з'єднання, що мають однакову формулу, але різне розташування атомів, молекул в просторі. В органічній хімії олій і жирів ізомеризація може приймати такі форми:

1. Просторова ізомеризації, що характеризується положенням радикалів жирних кислот в молекулі тригліцериду. Ізомеризація може бути супутньою реакцією при нагріванні, але спеціально здійснюється в промислових процесах переетерифікації.

Просторова ізомеризація може чинити сильний вплив на кристалічну структуру твердих жирів, а для таких складних з'єднань, як кондитерські жири, не тільки погіршити їх технологічні властивості, але і змінити їх смак. Крім того, при певних умовах це може призвести до зміни процесу засвоєння жирів.

2. Просторова ізомеризація, що характеризується положенням подвійних зв'язків в молекулі ненасичені жирні кислоти. У поліненасичених жирних кислотах перестановки різних ізомерів можуть бути самими різними, але на практиці їх різновиди зустрічаються рідко.

3. Геометрична ізомеризація, в якій подвійні зв'язку мають дві конфігурації: цис (с) і транс (t).

Форма цис-ізомер зазвичай існує в природних жирах і є найбільш хімічно активною. Для його перетворення в транс-ізомер потрібна відносно низька енергія активації. При перетворенні в транс-ізомер структура його може мати більш щільне розташування атомів, молекул, завдяки чому він за своїми властивостями стає схожим на ізомер насичених жирних кислот. В результаті транс-ізомер має більш високу температуру плавлення, ніж цис-ізомер.[9]

Зазвичай утворення транс-ізомерів під час дезодорації при 220° незначне, від 220 до 240 ° С стає значним і зростає майже експоненціально після 240 ° С. Теплове розкладання токоферолів стає істотним при температурах дезодорації вище 260 ° С. Було встановлено, що при 275 ° С переганяється з парою в два рази більше токоферолів і стеролів, ніж при 240 °С, тоді як зміна тиску з 2 до 6 мбар має незначний вплив на відгонку токоферолів і стеролів. Робота дезодоратора при підвищених температурах може також сприяти тепловому розкладанню деяких компонентів, зазвичай присутніх в оліях, таких як пігменти та комплексні сполуки деяких металів-прооксидантів. Каротиноїдні пігменти можуть розкладатися і видалятися в процесі дезодорації при температурах вище 230 ° С, тому необхідно досягнення компромісу між температурою і тривалістю дезодорації окремих жирів і олій .

Оптимальна температура в дезодоратор варіюється від продукту до продукту. Хімічно рафіновані олії легше дезодоруються, ніж рафіновані фізично в зв'язку з більш низьким вмістом вільних жирних кислот і більш ефективним видаленням полярних сполук, продуктів окислення і пігментів.Рослинні олії, що містять жирні кислоти з відносно коротким ланцюгом, наприклад, кокосова і пальмова вимагають більш низьких температур дезодорації, ніж вітчизняні олії, які мають жирні кислоти з більш довгим ланцюгом. Гідрогенізовані олії зазвичай важче дезодоруються у зв'язку з більш високим вмістом вільних жирних кислот та наявністю специфічного запаху, що виникає в результаті реакції гідрогенізації. Під час спостережень, отриманих в результаті практичної роботи на дезодорації було помічено, що дуже погано дезодорується "пересмажена олія". Для захисту від окислення жирів слід швидко охолодити масло після дезодорації.

В процесі дезодорації потрібно вводити антиоксиданти (наприклад, лимонну кислоту). Зберігати дезодорат необхідно під вакуумом або в атмосфері інертного газу.[10] Зазначено, що умови за яких проводять процес дезодорації (температура 246-254°С, час - 1-2 години), інтенсифікують небажані зміни в олії, яка піддається дезодорації, такі як втрати токоферолів, стеролів, каротиноїдів, ізомеризація і окислення масла. Вихід із ситуації може бути знайдений при модернізації лінії фізичної рафінації олії, що полягає у видаленні вільних жирних кислот на початкових стадіях рафінації, а також у зміні технологічних режимах рафінації на усіх стадіях, у тому числі пониження температури дезодорації до 220 - 225 ⁰С. [11]

1.2.3 Барботуюча пара

Для проведення процесу потрібна пара, параметри якої відповідають тим температурі і рівню вакууму в дезодоратор. Кількість необхідної пари залежить як від робочого тиску, так і від ефективності конструкції обладнання. Перемішування олії, необхідне для постійного впливу вакууму на все нові поверхні масла, досягається шляхом ретельного розподілу барботуючої пари. Тому товщина шару олії є найбільш важливим фактором як при встановленні вимог до пари, так і при виборі тривалості дезодорації або часу витримки. Кількість жирних кислот, відігнаних з кожним кілограмом пари, прямо пропорційна тиску парів жирних кислот. [12]Ефективна кількість барботуючої пари залежить від тиску вакууму, наприклад, проведення процесу при 1 мбар потребує більш низької витрати пари за масою, ніж при 6 мбар. Відмінності між вихідними оліями також впливають на вимоги до пари, наприклад, рапсова олія вимагає більше пари для видалення запаху, ніж соєва олія. Надлишкова подача гострої пари може викликати гідроліз олій і підвищене споживання енергії системами вакуумування. Типові умови дезодорації з парою для хімічно рафінованих олій передбачають витрату пари 5-15% від маси олії для періодичних систем і від 0,5 до 2% для безперервних і напівбезперервних систем.[5]

Безперервні дезодоратори забезпечують однорідний корисний вплив без пікових навантажень, пов'язаних з нагріванням і охолодженням окремих порцій олії. Це дозволяє використовувати менше нагрівального і охолоджувального допоміжного устаткування і забезпечувати оптимальну регенерацію тепла шляхом теплообміну між вхідною і вихідною олією. Переваги безперервної дезодорації губляться при трьох-або чотирьох-разовій заміні сировини протягом доби внаслідок втрат продукції (при кожній заміні сировини потрібно 30-60 хвилин на відкидання перехідних партій) та ймовірності змішування продукту. Безперервна дезодорація може проводитися з використанням тарілчастих або тонкоплівкових дезодораторах. Тарілчасті дезодоратори представляють собою ряд тарілок або відсіків з постійним перемішуванням масла за рахунок подачі пари.

Найчастіше вони скомпоновані вертикально в циліндричній оболонці. Відгонка вільних жирних кислот та інших летких сполук і термічне відбілювання проводяться одночасно. Час утримування в тарілці зазвичай становить 10-30 хв. Як правило, рівень рідини (0,3-0,8 м) регулюється переливними патрубками. Тарілки розвантажуються окремими зливними вентилями. Фізичне рафінування, тобто видалення жирних кислот з масел перегонкою з водяною парою, а не лужною рафінацією, може здійснюватися в напівбезперервних або безперервних дезодораторах, однак безперервні дезодоратори з насадковими колонками особливо підходять для видалення великих кількостей вільних жирних кислот. При тонкошаровій дезодорації використовуються насадки, що забезпечують максимальне відношення поверхні до об'єму.

Масло переливається через насадки і в протитечії контактує з барботуючою парою для відгону вільних жирних кислот. Термічне вибілювання виконується в секції затримання після колонки насадки. Протиточний принцип підвищує продуктивність шляхом ефективнішого використання введеної пари, що дозволяє знизити його необхідну кількість і зменшити глибину вакууму у зв'язку з невеликим об'ємом олії, яка одноразово піддається обробці. Окрім того збільшується міра рекуперації тепла внаслідок підігріву вхідної олії при пропусканні її через теплообмінник проти точно іншому потоку олії.

Останнім часом на багатьох підприємствах олійножирова промисловості широке застосування знайшли лінії дезодорації, які мають у своєму складі горизонтальні дезодоратори, що мають різні конструктивні особливості. Позитивний досвід експлуатації дезодораторів фірми "Кирхфельд" дав поштовх у розробці та виготовленні горизонтальних дезодораторів вітчизняними виробниками.[13] На ряді заводів малої потужності експлуатуються горизонтальні дезодоратори, виготовлені кустарним способом, тобто з готових ємностей відповідних розмірів. Однак використання вакуум-насосів для отримання розрядження в таких лініях, а також в інших лініях дезодорації з горизонтальними дезодораторами не дозволяє отримувати високоякісну дезодоровану олію, так як тиск становить 15-20 мм рт. ст. і більше.[14]

1.3 Способи нагріву олії

В тридцятих і на початку сорокових років підігрів олії і жирів в дезодораторах здійснювався в основному за допомогою пари від котельні підприємства. Тому ефективної дезодорація могла бути лише при наявності на підприємстві котла пари високого тиску, не нижче 4,0 МПа. Пара з таким тиском забезпечує нагрів олії приблизно до 230°С.[15] З підвищенням тиску пари зростають вимоги до запірних арматур, виникає необхідність установки редукційних клапанів, оскільки пар такого високого тиску не використовується в інших процесах масложирової промисловості (крім гідрогенізаційного виробництва).

На деяких підприємствах робилися спроби використовувати пару середнього тиску, попередньо перегрітий на 20...30°С. Перегрів пари не дає позитивного результату, оскільки коефіцієнт тепловіддачі від перегрітої пари до стінки змійовика вкрай низький, він того ж порядку, що від повітря або інших газів (15...50 Вт/(м² -К), тоді як площа поверхні нагрівальних змійовиків розрахована на коефіцієнт тепловіддачі від пари, яка конденсується, рівний приблизно 10 500 Бт/(м² -К).[16]

У сорокових роках для нагрівання олій і жирів в установках дезодорації безперервної дії, а також періодично діючих, за кордоном почали застосовувати локальні системи нагрівання, відомі з досвіду роботи хімічних підприємств. У цих системах замість водяної пари в нагрівальних змійовиках циркулює висококиплячий теплоносій (даутерм). Подібні установки з'явилися в деякому роді прототипом локальних котлів водяної пари високого тиску, які стали застосовувати пізніше і які найбільш прийнятні за параметрами та експлуатаційними властивостями.

Локальна система нагріву з використанням висококиплячого теплоносія. У такій системі олія нагрівається гарячим теплоносієм, що подається у вбудований або виносний теплообмінник дезодоратора. Сам теплоносій нагрівається за рахунок спалювання рідкого і газоподібного палива, або за допомогою електроенергії. У першому випадку система включає котел і топку з форсункою для подачі і розпилення палива, а в другому - посудину з рідким теплоносієм, в який занурені трубчасті електричні нагрівальні елементи (Тени). Крім цього в системі є баки для приготування (змішування або розплавлення) теплоносія, розширювальні судини, теплообмінники, насоси, щити контрольно-вимірювальних приладів , а також трубопроводи для підведення парів теплоносія до теплообмінника для нагріву олії і для відводу сконденсованого (рідкого теплоносія) . У перших установках, де пароутворювач нагрівався за рахунок спалювання палива, використовувалася примусова циркуляція, а в наступних - природна циркуляція, коли конденсат теплоносія самопливом повертається в генератор пара.[17]

Найбільш поширеним теплоносієм є даутерм (ДТ), відомий у вітчизняній літературі як "ОТ" - високотемпературний (високо-киплячий) органічний теплоносій. Даутерм являє собою суміш дифенілового ефіру (дифенілоксиду, С₆Н₅-0-С₆Н₅) і дифенілу (С₆Н₅ -С₆Н₅) у співвідношенні 73,5:26,5. Температура кипіння даутерма 258°С.

Локальний котел пари високого тиску. Подібними котлами укомплектовані, наприклад, установки дезодорації безперервної дії фірми Kirchfeld продуктивністю 100 т на добу. Котел GEKA-NUK-HP (далі ГЕКА) являє собою парогенератор з природною циркуляцією, тобто з поверненням сконденсованої пари самопливом. Замкнутий цикл, підживлення не потрібно, оскільки установка з трубопроводом виконана герметично. Котел один раз наповнюється водою, при чому до воді висуваються певні вимоги. Необхідність підживлення виникає лише у випадку аварійного витоку води із системи. Регулювання роботи установки здійснюється без застосування запірної арматури на трубопроводах.

1.4 Контроль і автоматичне регулювання роботи установок

Для контролю процесу дезодорації використовується органолептична оцінка готової олії, а для регулювання процесу - вимірювання і регулювання режимних параметрів. Як зазначалося вище, на якість олії впливають температура дезодорації, тиск в апараті, витрата гострої пари, тривалість обробки. Автоматичне регулювання забезпечує підтримку заданих параметрів

До складу сучасних установок дезодорації масел входить пульт управління, на який виведені свідчення контрольно-вимірювальних приладів, світлова і звукова сигналізація; на пульті є мнемосхема з розміщеними на ній кнопками пуску і відключення насосів. Як правило, для контролю та автоматизації процесу дезодорації використовують загально-технічні засоби вимірювань і системи регулювання.[18]

Для вимірювання витрати олії в установках безперервної дії використовують ротаметри, призначені для олії. Наприклад, ротаметри з конічним поплавцем, використовувані в установках фірми Kirchfeld.

В установках періодичної дії контролюють обсяг або масу олії при заповненні дезодоратора.

Тиск в апаратах установок контролюють з допомогою вимірів. Тиск в дезодораторі залежить від роботи вакуумного обладнання, а тому крім тиску здійснюється контроль і регулювання параметрів робочої пари і води, яка подається в конденсатори вакуумної установки. Витрати гострої пари контролюють по її тиску на вході в звужувальний пристрій (перед дезодоратором).

Температуру олії, пари і води вимірюють термометрами опору, манометричними, термоелектричними і рідинними (крім ртутних) термометрами. В системі уловлювання жирових погонів передбачено автоматичне регулювання температурного режиму роботи скрубера. Воно здійснюється шляхом підтримки в оптимальних межах температури води, що дається в теплообмінник.

2. Обгрунтування вибору методу виробництва

Процес дезодорації заснований на різниці температури випаровування ароматичних речовин і самої олії. У промисловості використовують способи періодичної і безперервної дії дезодорації жиру.

Періодичний спосіб. Основним методом дезодорації є відгонка смакоароматичних речовин в струмі водяної пари - дистиляція. Профільтрований жири поміщають у спеціальні апарати-дезодоратори, додають лимонну кислоту для підвищення стійкості до окислення. Жир нагрівають до 170° С і під вакуумом з гострою парою температурою 250-350° С відганяють смакоароматичні речовини. Продуктивність дезодоратор періодичної дії в середньому 25 т / добу.У дезодоратора періодичної дії висота шару масла над паровим барботером велика, і умови ефективного контактування пара з жиром багато в чому залежать від даної швидкості пари або тиску його на виході в дезодоратор. Разом з тим задаються швидкості пара обмежені, тому що при цьому збільшуються втрати олії, унесеного паром з дезодоратора.

Безперервний спосіб. У дезодоратор безперервної дії завдяки ефективному контактування пара і жиру в невеликих шарах на різних насадках, тарілках, пластинах вдається досягти, рівноваги між парової та рідкої фазами, а отже, і рівномірності продування парою. Орієнтовні витрати пари на барботаж - 150 кг / т.

При періодичної дезодорації температура процесу 170 - 210 ° С, при безперервній - до 240°С і вище.Залишковий тиск у дезодоратора не повинно перевищувати більше 0,66 кПа (5мм.рт.ст.).

При періодичної дезодорації для створення вакууму застосовують конденсатори змішування і сухі вакуум насоси. Така система не дає можливості мати необхідну залишковий тиск. Тому в даний час переважно застосовують і при періодичній і при безперервній дезодорації паро-ежекторне вакуум - насоси.

Їх гідність - простота конструкції та експлуатації через відсутність рухомих будь - яких частин і можливість створення більш глибокого вакууму, вада - значна витрата робочого пара (більше 10 т / год при тиску 10 кгс / см.кв.) і охолоджуючої води (близько 18 м.куб / т.),тому ми вибираємо саме цей спосіб.

3. Характеристика готового продукту

Фізико-хімічні властивості дезодорованих рослинних олій та дезодорованих жирів визначаються головним чином жирно кислотним складом тригліцеридів. Масова частка різного роду природних домішок невелика, та більше домішки впливають на колір та прозорість олій. Основні показники олій та гідрованих жирів, важливі для контролю та регулювання процесу дезодорації, а також необхідні при проведенні теплотехнічних та інших розрахунках.

Згідно з держстандартом ГОСТ 1129-93:Олія соняшникова. Технічні умови.Соняшникова олія повинна вироблятися відповідно до вимог цього стандарту за технологічними інструкціями, затвердженими в установленому порядку.

За органолептичними показниками соняшникова олія повинна відповідати вимогам, зазначеним у таблиці 1.

Назва показника	Характеристика дезодорованої олії
Прозорість	Прозоре без осаду
Запах та смак	Без запаху; смак знеособленого масла або з приємними слабо-спіціфічнимі відтінками смаку та запаху для олії, що постачається в торговельну мережу та на підприємства громадського харчування

За фізико-хімічними показниками соняшникова олія повинна відповідати вимогам, зазначеним у таблиці 2.

Назва показника	Норми для олії дезодорованої марки
Колірне число,мг йоду	10
Кислотне число,мг КОН/г	0,36
Масова доля вологості і летких речовин,%	0,10
Температура спалаху екстракційного масла, 0С	234
Ступінь прозорості, фем	25
Перекисне число, ммоль / кг	5,0
Після збереження	10,0

4. Технологічна частина

4.1 Стадії та опис технологічного процесу

На технологічній схемі зображено процес безперервної дезодорації фірми «Campro International, Inc.». В даній схемі передбачено горизонтальний дезодоратор.

Олія з ємності 1 насосом 2 закачується в деаератор 3, де відбувається вилучення повітря і залишкової вологи з олії. Потім олія насосом 4 подається в горизонтальний дезодоратор 5.

Спочатку олія вводиться в секцію передачі тепла, де нагрівається в трубах груп змійовиків. Тепло передається від гарячої дезодорованої олії, яка тече між трубами груп змійовиків. Олія доводиться до повної температури обробки під вакуумом в назріваючій секції поза другим рядом груп змійовиків для пари високого тиску.

Гаряча олія вводиться в дезодорацій ну секцію, де відбувається адсорбція, дезодорація і високотемпературне відбілювання. Секція складається з вертикальних каналів, розміщених поперек прохідного перетину жолоба, кожний з окремим входом в основі. Канали звужуються до виходу в верх. Групи розставлені досить близько так, щоб гостра пара, проходячи по горизонтальній розподільчій трубі,розміщеній в основі каналу, при розширенні рухала олію вверх тонким шаром по стінкам каналу. В звуженому виході пара вилучається з каналу, в той час як олія опускається на дно до входу в наступний канал.

Після останнього каналу олія переливається в секції охолодження, де вона охолоджується під вакуумом, спочатку вхідною олією, а потім групами змійовиків з оборотною водою. Дезодорована олія самостійно стікає в вакуумний резервуар 6, після якого насосом 7 подається в поліцейські фільтри 8. Фільтри 8 призначені для запобігання попаданню твердих частинок в дезодоровану олію.

Весь потік розбризканої олії стікає в перу секцію і піддається повторній обробці. Рівень рідини підтримується вище верху груп переливом в кінці секцій охолодження і нагрівання. Окремі клапани дренажу використовуються при заміні сировини або при зупинці. Пар виробляється генератором 14.

Для очистки пари, яка виходить з дезодоратора, зменшення забруднення вакуумної системи передбачена система вловлювання, до якої входить скрубер 11 (в якому пара орошається сконденсованими жирними кислотами), циркуляційний насос 12 і теплообмінник 13. Пара від різних секцій проходить через скрубер 11 і орошається через форсунки, встановленні в верхній частині ємності. Форсунки зв'язані з теплообмінником 13, який виступає конденсатором жирових речовин.

Захоплена олія, яка осаджується в скрубері 11, збирається в резервуарі дренажу 9 і додається до дистиляту.

5. Матеріальні розрахунку

5.1 Вхідні дані для матеріальних розрахунків

Вхідні дані для матеріальних розрахунків приведені у таблиці

Таблиця 5.2 Вхідні дані для матеріальних розрахунків

Найменування	Вміст у %
Залишки вологи та повітря після деаерації	0,15
Концентрація розчину лимонної кислоти	0,02
Кількість пари	0,1
Кількість захопленої олії в барометричній воді	0,02
Кількість дистиляту після дезодорації	0,18
Кількість олії, яка затримується на фільтрувальній тканині	0,05

5.2 Матеріальні розрахунки за стадіями технологічного процесу

Матеріальні розрахунки процесу дезодорації зводяться до визначення теоретичної кількості гострої пари, яка необхідна для дезодорації в кілограмах (чи в грамах) вилучених із олії летких речовин,а також втрати олії в процесі дезодорації. Розрахунок ведемо знизу вгору.

1 Стадія охолодження та фільтрації дезодорація рафінація

1.1 Визначення маси олії, яка затримується на фільтрувальній тканині (М_ф)

250 кг - (100% - 0,5%)

М_ф кг - 0,5%

М_ф = 31,4

1.2 Визначення кількість олії, яка надійшла на охолодження та фільтрування (М_ол)

М_ол = 6250+31,4=6281,4кг/год

2 Стадія дезодорації

2.1 Визначення маси олії у барометричній воді

6281,4 - (100% - 0,02% - 0,18% + 0,1% + 0,02%)

М_б кг - 0,02%

М_б =

2.2 Визначення маси дистиляту (М_д ) після дезодорації

6281,4 - 99,92

М_д кг - 0,18

М_д = кг/год

2.3 Визначення маси розчину лимонної кислоти (М_к)

6281,4 - 99,92

М_к кг - 0,02

М_к =1,2572 кг/год

2.4 Визначення маси пари (М_п)

6281,4 - 99,92

М_п кг - 0,1

М_п =

3 Стадія деаерації

М_ол = 6281,4+1,2572+1,1259-1,2572-6,2864=6276,2395 кг/год

3.1 Визначення маси залишків вологи та повітря (М_зал) після деаерації

6276,2395 кг - (100% - 0,15%)

М_зал кг - 0,15%

М_зал =

М_ол = 6276,2395+9,4285=6285,668 кг

Таблиця 5.2 Стадія деаерації

Завантажено	кг	%	Отримано	кг	%
Олія	6285,668	100	Вологе повітря	9,4285	0,15
			Олія	6276,2395	99,85
Всього	6285,668	100	Всього	6285,668	100

Таблиця 5.3 Стадія дезодорації

Завантажено	кг	%	Отримано	кг	%
Олія	6276,2395	99,88	Олія в барометричній воді	1,2572	0,02
Розчин лимонної к-ти	1,2572	0,02	Дистилят	1,1259	0,18
Пара	6,2864	0,1	Олія	6281,4	99,8
Всього	6283,7831	100	Всього	6283,7831	100

Таблиця 5.4 Стадія охолодження та фільтрації

Завантажено	кг	%	Отримано	кг	%
Олія	6281,4	100	Олія на фільтрі	31,4	0,5
			Олія	6250	99,5
Всього	6281,4	100	Всього	6281,4	100

Зведений матеріальний баланс приведений у таблиці 5.4

Таблиця 5.4 Зведений матеріальний баланс

Завантажено	Кількість	Коеф. витрат, т/т
	кг/год	т/доб	т/рік
Олія соняшникова	6285,668	150,856	50285,344	0,9943
Р-н лимонної кислоти	1,2572	0,03	10,0576	5000
Пара	6,2864	0,151	50,2912	993,4
Разом:	6290,2116	151.037	50345,7	5994,4
Отримано:
Охолоджена та фільтрована олія	6250	150	50000	1
Вологе повітря	9,4285	0,2263	75,428	662,837
Дистилят	1,1259	0,027	9,007	555,56
Олія у барометричній воді	1,2572	0,03	10,06	5000
Залишки на фільтрі	31,4	0,7536	251,2	199,0446
Разом:	6290,2116	151.037	50345,7	5994,4

Висновки

Дезодорація - одна з найважливіших стадій рафінації. Завдяки дезодорації можна повністю видалити з олій запахи та смак, а також видалити пестициди. Неприпустиме зниження виходів олії, погіршення якісних показників, у першу чергу через розвиток процесів окиснення ненасичених жирних кислот у її складі, і поява в готових продуктах небажаних сполук, які утворюються під впливом інтенсивних технологічних впливів при рафінації олії, зажадали постановки серії досліджень, що залишаються до теперішнього часу актуальними.

Розробка технологічних рішень, заснованих на застосуванні засобів, що забезпечують при низьких витратах отримання олій з збереженням біологічно активних речовин, стабілізуючих збереження олій і їх фізіологічні властивості, на даному етапі є також актуальною.

У промислових дезодораційних установках процес відгону одоруючих речовин виробляють в об'ємі, плівці або попередньо в плівці, а потім в об'ємі.

За принципом дії дезодорація буває періодичною, напівбезперервною або безперервно. Періодичний спосіб. Основним методом дезодорації є відгонка смакоароматичних речовин в струмі водяної пари - дистиляція. Профільтрований жири поміщають у спеціальні апарати-дезодоратори, додають лимонну кислоту для підвищення стійкості до окислення. Жир нагрівають до 170 ° С і під вакуумом з гострою парою температурою 250-350 ° С відганяють смакоароматичні речовини. Продуктивність дезодоратор періодичної дії в середньому 25 т / добу. У дезодоратора періодичної дії висота шару масла над паровим барботером велика, і умови ефективного контактування пара з жиром багато в чому залежать від даної швидкості пари або тиску його на виході в дезодоратор. Разом з тим задаються швидкості пара обмежені, тому що при цьому збільшуються втрати олії, унесеного паром з дезодоратора.

У цій роботі я розглянула стадії процесу дезодорації, його параметри, обладнання та тонкощі проведення цього процесу. Для цього використала посібники, підручники з переробки олії, журнали : «Масла і жири», «Олійно-жирова промисловість». Розглянула технологічну схему процесу, провела матеріальні розрахунки на задану продуктивність.

Список літератури

1. Масложировая отросль сегодня и завтра [Текст] : Масложировая промышленность // ОАО Союзмаргаринпром. - 2007, №4, С. 4 -5

2. Тищенко, Є. В., Пономарев, П. Х. Харчові жири [Текст] : підручник. - 2 вид., 2005. - 227 с.

3. Масложировой комплекс в России в развитии [Текст] : Масложировая промышленность // Минсельхоз России. - 2006, №5, С. 4 - 5

4. Васильєва, Г. Ф. Дезодорация масел и жиров [Текст]. - С. Петербург.: ГИОРД, 2000. - 192 с.

5. О'Брайен, Р. Жиры и масла. Производство и свойства применения [Текст]: учебник / Р. О'Брайен. - С-Петербург.: Профессия, 2007. -750с.

6. Проблемы рафинации растительных масел [Текст]: Масло - жировая промышленность - 2008, №6, С. 14 - 15

7. Паронян, В.Х. Подсолнечное масло / Химическая энциклопедия. ТЗЩМ., 1992. - 244 с.

8. Окислительная деструкция растительных масел под воздействием высоких температур [Текст]: Масло - жировая промышленность - 2007, №4, С. 10 - 11

9. Изомеризация при тепловой обработке в процессах дезодорации [Текст] : Масла и жиры. - 2004, №1, С. 10 - 11

10. Физико-химические параметры процесса дезодорации [Текст]: Масла и жиры. - 2005, №1, С. 3 - 5

11. Изменение состава и свойств растительных масел при дезодорации в схемах физической рафинации [Текст]: Масла и жиры. - 2009 №10, С. 8 - 11.

12. Физико-химические аспекты процесса дезодорации [Текст]: Масла и жиры. - 2004, №10, С. 3 - 4

13. Разработка дезодораторов горизонтального типа [Текст]: Масло - жировая промышленность - 2001. - №2, С. 10 - 12

14. Линии дезодорации растительных масел с горизонтальными дезодораторами [Текст]: Масла и жиры. - 2004, №10, С. 5 - 6

15. Руководство по технологии производства и переработки жиров [Текст] : под ред. А. Г. Сергеева. Книга 1 - М.: 1975 - 726с.

16. Кошевой, Е.П. Технологическое оборудование предприятие производства растительных масел [Текст]: учебное пособие. - С-Петербург.: ГИОРД. 1972. - 368с.

17. Использование электронагрева в условиях дезодорации масел [Текст]: Масла и жиры. - 2004,№4, С. 10 - 11

18. Совершенствование схемы технологического контроля при рафинации растительных масел [Текст]: Масло - жировая промышленность - 2008, №6, С. 16 - 17

Размещено на Allbest.ru