12.3. Екстрагування макухи

Пресовим способом неможливо досягти повного знежирення мезги. Повне вилучення олії можливе тільки екстракційним спо­собом, схему якого наведено на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Технологічна схема виробництва олії екстрагуванням

Форпресову макуху перед надходженням на екстрацію підда­ють обробці з метою надання їй структури крупки, гранул або пелюстків, які забезпечують максимальне вилучення олії розчин­никами.

521

Обробку форпресової макухи в такій послідовності: спочатку грубе подрібнення макухи, потім друге, більш тонке подрібнення на вальцьових та інших дробарках, що дають крупку макуху. Пе­ред отриманням пелюстки крупку зволожують і підігрівають для підвищення пластичності, потім крупка надходить до плющиль­ної вальцівки, на якій одержують макухову пелюстку товщиною (0,25...0,50) мм. Одержання пелюстки можливе також (за прямою екстракцією) з кондиційованого насіння, наприклад, сої, яке спря­мовується на екстракцію у вигляді так званої "сирої" пелюстки.

Як розчинник для екстракції олії застосовують бензин марок А та Б (ТУ-38 №101303-72) і гексан. Бензин і гексан хімічно інертні і не корозують апарат, але вони пожежо- та вибуховобез-печні і токсичні, тому робота екстракційних цехів сурово регла­ментується відповідними нормами та правилами.

Екстракцію рослинної олії частіше за все ведуть способом за­нурювання матеріалу. При екстракції занурюванням вилучення олії із олієматеріалу здійснюється проходження його через роз­чинник в умовах протитечії, при якому розчинник і екстрагуємий матеріал безперервно пересувається відносно один одного.

Перевага екстракції занурюванням закшочається у високій швидкості екстракції та незначній тривалості процесу знежирю­вання, простоті конструкції екстракційного апарату, високому коефіцієнтові використання його геометричного об"єму (до 98%). При цьому способі екстракції виключена можливість утворення в апаратах вибуховобезпечних сумішей повітря та розчинника.

За способом занурювання працює вертикальний шнековий екстрактор НД-125 (модернізований). Екстрактор складається із завантажувальної колони 7 з декантатором, горизонтального шнека та екстракційної коло рій 2. У серидині корпуса екстр акто­ра всталені перфоровані шнеки. Шнеки приводяться до обертан­ня від електродвигунів через редуктори. У верхній частині шне­кового валу екстраційної колони вставлено скидач шроту, в де-канторі відбувається самофільтрація місцели через шар ма­теріалу, який екстрагують, а також II відстоювання. Введення розчинника через форсунки у верхній частині екстраційнної колони.

При екстракції ступеневим зрощенням безперервно перемі­щується тільки розчинник, а матеріал, який екстрагують, зали­шається в спокої в одній і тій же ємкості, яка переміщується (ковші, камери, тощо), або на рухомій стрічці.

522

Рис. 12.4. Модернізований шнековий екстрактор НД-1250

Екстракція оліі способом ступеневого зрощення забезпечує одержання місцел збільшеної концентрації, чистих за рахунок са­мо фільтрації через шар екстрагуємого матеріалу.

За способом ступеневого зрошування працює горизонталь­ний стрічковий екстрактор МЕЗ. Екстрактор — це прямокутна коробка, зварена з листової сталі, у середині якої розміщується металевий сітковий, стрічковий транспортер, що є робочим орга­ном екстрактора. Транспортер складається з рамок, прикріпле­них болтами до щік двох ланцюгів, які утворюють його каркас. До рам прикріплені стальні перфоровані листи, які називаються підкладками, з ланками 8x8 або 20x20 мм.

Підкладки листи обтягнуті зверху металевою плетеною сіткою із чарунками 0,8-0,8 мм. Швидкість стрічки може змінюва­тись від 0,7 до 1,5. 10 (-3) м/с.

523

Найбільш досконалим екстрактором зараз є карусельний екст­рактор, який складається із розділеного на 13 секцій ротора за до­помогою якого переміщується екстрагуємий матеріал. Днище сек­ції спільне, нерухоме, сітчасте. Воно зроблено з дроту (проволки) трансцеподільного перерізку, що утворює щілини 0,8 мм для про­ходження місцели. Для очищення місцели від твердих домішок — обов'язкової операції при екстракції за способом занурювання — застосовують відстійники. Гідроциклони та тканинні фільтри. Як­що вміст домішок невеликий (після екстраціі за способом зрощен­ня), місцелу очищають, пропускаючи її через розчин електроліту.

Місцела, що виходить з електрактора, містить від (10... 15) до (30...35)% олії. Доки концентрація місцели значна, відгонка роз­чинника зводиться до звичайного процесу випарювання. З підви­щенням концентрації місцели температура її кипіння зростає. Для прискорення процесу та зменшення температури застосову­ють відгонку розчинника під вакумом, а також відгонку з гос­трою парою, яка подається у місцелу.

У виробництві операцію відгонки називають дистиляцією місцели. Устаткування для двоступеневої дистиляціі складається з плівкового дистилятора, який працює при атмосферному тиску, та остаточного дистилятора, який працює при остаточному тис­ку 0,07 Мпа.

Шрот, входить із екстрактора, містить від 20 до 30% розчин­ника, який виводиться нагріванням в апаратах-виварювачах (то­стерах). За допомогою гострої пари. При цьому досягається оп­тимальна денатурація білків та інактивація токсичних, небажа­них речовин: рицину при переробці рицин, інгібіторів, трипсину та химотрипсину при переробці сої, арахісу, тощо. Шрот, який направляють на збереження, повинен мати вологість в межах (8,5...9)%, а його температура не повинна перевищувати 4 °С. Вміст розчинника в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст фе-родомішок — не більше 0,01%.

Розчинник, що виводиться із місцели та шроту, регенерується конденсацією з парою сумішей в теплообмінниках-конденсаторах. В сирих маслах завжди містяться різноманітні домішки, які затруд-нюють їх переробку і знижують якість одержаної продукцієї. Час­тина цих домішок вилучається з клітин насіння під дією теплоти, тиску та органічного розчинника разом з олією. Тому в товарній олії завжди є фосфоліпіди, віск, барвники та продукти гідролізу цих речовин (вільні жирні кислоти, дігліцирин і інші речовини).

524

В олії, що одержана з насіння, є також продукти окислення різних сполучень ліпідної природи. Вміст продуктів гідролізу та окислення ліпідів у олії залежить від якості насіння, що надхо­дять на переробку, та інтенсивність технологічної дії на насіння. Крім розчинних речовин товарна олія містить і механічно захоп­лені тверді домішки — частки мезги, макухи або шроту.

Плівковий дистилятор (рис. 12.5) має трубчасту секцію 1 і се­паратор 2. Загальна поверхня нагрівання — 1000 м. Місцела на­сосом подається в нижню частину трубок. В між трубний простір вводиться перегріта пара температурі (180...220) °С. Місцела приблизно на 1/3 висоти трубок починає кипіти.

Під час кипіння утворюється значна кількість пари розчинни­ка, яка захоплює місцелу з великою швидкістю вгору у вигляді

525

тонкої плівки, що покриває внутрішню поверхню нагрітих па­рою трубок. Завдяки тонкому шару місцели з неї швидко випаро­вується розчинник. Суміш пари розчинника і місцели потрапляє на пластини з сепаратора і відкидаються до його стінок. Звідси концентрована місцела йде на кінцеву відгонку (остаточна дисти­ляція). Обов'язковою умовою сталої роботи плівкового дистиля-

тора є подача в нього місцели при температурі, близької до точки ки­піння. Тому перед дисти­ляцією місцела проходить через теплообмінники. Кінцевий дистилятор по­казано на рис. 12.6, а тос­тер для вилучення бензину показано на рис. 12.7.

Тривалість дистиляцій (6... 10) хв. Концентрація місцели після плівкового дистилятора зростає від (10... 15) до 85%.

В дистиляторі для оста­точного вилучення розчин­ника (кінцевий дистилятор) застосовують розпилення місцели під вакуумом, ви­паровування в тоненьких плівках і відгонку розчин­ника з водяною парою. Ос­таточний дистилятор скла­дається з трьох камер (роз­пилювальної 1, плівкової 2 і дуодораційної З і краплев-новлювача 4.

Підігріта місцела вво­диться в форсунку і розпи­люється в верхній зоні дистилятора під вакуу­мом. Розпилювання зде-більшує поверхню випа-

526

ровування. Краплини висококонцентрованої місцели, з яких вже видалена значна частина розчинника, падають черех форсунки 6 на вертикальні пластини 5 і у вигляді плівки стікають по них, продовжуючи звільнюватись від розчинника під дією теплоти глухої і гострої водяної пари.

В маслозбірній чашці нижньої частини дистилятора олія в парі (400...500) мм продувається (барботується) перегрітою парою і одночасно підігрівається глухою парою — через парову сорочку.

При такій обробці видаляються останні сліди розчинника і готова олія з дистилятора безперервно відводиться на охолод­ження. Тривалість дистиляцій (4. ..5) хв., температура готової олії (100... 110) °С. Така обробка забезпечує отримання олії, що не містить слідів розчинника, при невисоких температурах.

Шрот, що виходить з екстрактора містить від 20 до 30% роз­чинника, який відокремлюється нагріванням в шнекових випа­лювачах або в чанових випалювачах (тостерах) за допомогою гострої та глухої водяної пари. При цьому не тільки видаляється розчинник, але й досягають значної денатурації білків і інакти­вації токсичних речовин.

Тостер уявляє собою колону (рис. 12.7), що складаються з чанів діаметром 2100 мм. Через всі чани проходить вал 1 з ножа-ми-мішалками 2, що призначені для перемішування шроту, що пе­реходить із чана в чан. Вал має частоту обертання 21,5 об./хв. За­вантаження шроту проводиться через шлюзовий затвор З, виван­таження — через нижній клапанний розвантажувальник 4. Чани тостера мають парові сорочки в днищі і бокових стінках, гостра водяна пара вводиться в кожен чан. Шрот проходить послідовно всі чани; рівень шроту в кожному з них — 380 мм. Відводиться во­дяна пара і пара розчинника із шроту через повітропровід 5.

Шрот, що направляється на збереження, повинен мати во-I логість (8,5...9) 5, температуру не вище 40 °С. Вміст розчинника [ в шроті не повинен бути вище 0,1%, вміст феродомішок — 0,01%. | Розчинник, що вилучено з місцели теж регенерується.

12.4. Рафінація олії

Очищення масел від супутніх речовин одержало назву ; рафінація. При проведенні рафінації необхідно не тільки вилучи­ти небажані, але й зберегти всі цінні речовини, що містяться в І жирі, не допустити їх втрат та розкладання. Технологічну схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

527

Рис. 12.8. Технологічна схема рафінації олії

Сучасні методи рафінації жирів та масел підрозділяють на фізичні (відстоювання, центрифугування, фільтрування, хімічні (гідратація, лужна рафінація) та фізико-хімічні (адсорбційна рафінація, дезодорація). Вибір методу рафінації залежить від складу та кількості домішок, їх властивостей та призначення олії. У більшості випадків для повного очищення олії застосовують поєднання декількох засобів.

Вилучення з олії твердих домішок: часток мезги, шроту та ма­кухи — відстоювання — проводиться на механізованих гущепа-стках -- відстійниках за допомогою осаджувальних центрифуг безперервної дії, а також фільтруванням на рамкових фільтрпре­сах.

Ефективним методом очищення олії від зважених домішок та води є центрифугування. Відрізняють розподільнюючі центрифуги (вживаються для відокремлення води від олії) та освітлюючі (вико­ристовуються для вилучення механічних домішок). В розподільчо­му сепараторі олія під тиском до 0,3 МПа надходить через порож­нистий вал до робочого барабану де під дією відцентрової сили відбувається його розділення на два потоки: тяжка (важка) рідина з осадком та жир. Осадок накопичується біля внутрішніх стінок ба­рабану, важка рідина, ще перемішується вздовж нижньої поверхні тарілок, виходить, а жир, перемішуючись вздовж верхньої поверхні тарілок до центра барабана, виводиться.

Освітлення масел, що містять значну кількість домішок, про­водиться центрифугуванням — за допомогою саморозвантажу­вальної центрифуги. Для вилучення осадку, що міститься в мас­лах, широко застосовують фільтрування на фільтрпресах. При фільтрації рідина проходить через шпари фільтрувального ма­теріалу, а зважені частки затримуються на фільтрі.

Хімічні методи рафінації застосовуються для виведення вільних жирних кислот, фосфоліпідів, білків, слизот та деяких інших сполучень. Одним з найважливіших методів хімічного очи­щення жирів є гідратація. Гідратація (вилучення домішок за до­помогою води) дає можливість виділити з олії речовини з гідрофільними властивостями, в першу чергу фосфоліпіди. Фос-фоліпіди хоч і є цінними в харчовому та біологічному відношенні сполученнями, які мають антиокислювальні властивості, але при зберіганні олії випадають у вигляді осадку, який легко розкла­дається. Наявність їх в олії затрудняє також проведення ряду тех­нологічних операцій при їх переробці. Тому необхідно вилучити

529

їх із олії гідратацією, а потім використати в харчових та кормо­вих цілях у вигляді самостійного продукту.

При гідратації олію обробляють водою в струменевому змішувачі типу ежектора, в якому забезпечується інтенсивне змішування олії та води. Суміш олії та води (для соняшникової олії при температурі (45...60) °С. Направляють до коагулятора, де відбувається формування гідраційного осадку, який відокрем­люється у відстійнику. Коагулятор має рамкову мішалку, яка ро­бить 13 об/хв. Час перебування олії в коагуляторі — 0,5 години. Суміш олії з водою повільно проходить через коагулятор, вихо­дячи у вигляді олії, що містить сформовані пластівці фос-фоліпідів. Розподіл пластівців фосфоліпідів і олії відбувається у відстійнику безперервної дії.

Гідраційний осадок з нижньої частини відстійника безперервно подається до ротаційно-плівчастого апарату для сушіння. Осадок рівномірно розподіляється за допомогою лопатей ротору по внутрі­шній поверхні апарату. Ротор обертається із швидкістю 800 об/хв. Остаточний тиск в апараті (0,05...0,08) МПа. Температура осадку (60...70) °С, час висушування — 2 хв. В цих умовах вологість гідраційного осадку знижується від 35 до 2%. Висушений фосфа-тидний концентрат направляють на фасування в металеві банки.

Гідратовану олію для зневодження, відправляють до сушиль-но-деагераційного апарата, де олію розсіюють за допомогою форсунок у вакуумі. Волога випаровується, а краплини висуше­ної олії попадають на контактні поверхні, де олія додатково зне-воджується в тонкому прошарку. Початково волога олії — 0,2% кінцева — 0,05%; температура (85...90) °С. Остаточний тиск в апараті (0,027...0,053) МПа.

Гідратована (соняшникова) олія повинна бути звільнена від воску та воскоподібних речовин, для цього олію виморожу­ють — її охолоджують до 20 °С, а потім до (10... 12) °С і відправ­ляють до експозитора-циліндричного апарату, оснащеного ра­мочною мішалкою з уповільненим обертанням, де протягом 4 го­дин відбувається кристалізація розчиненого в олії воску. Одно­часно відбувається вилучення із олії фосфоромістких речовин (фосфоліпідів, що не гідратувались), які при гідратації не цілком відокремились. Трохи підігріту олію (при температурі (18...20) °С) з експозиторів відправляють на рамочні фільтрпре­си. Операція виведення воску та воскоподібних речовин із олії описаним способом має назву виморожування.

530

ЛУГОВА РАФІНАЦІЯ — це обробка олії лугами. Для нейт­ралізації вільних жирних (масних) кислот реакція проходить з ут­воренням нерозчинних в олії солей (мила)

Р - СООН + NaOH PCOO + Na + НО.

Останні випадають в осадках, частково захоплюючи разом з собою різноманітні домішки: барвники, білки, слизі. Осадки ут­ворені, після лугової рафінації, називаються соапстоками.

Лугова рафінація супроводжується також частковим розпа­дом нейтрального жиру, що небажано, тому веде до зменшення виходу рафінованої олії. Швидкість рафінації, ефективність, ут­ворення соапстоку (осадку), його структура та величина втрат нейтрального жиру залежить від кислотного числа олії, характе­ру та кількості домішок, концентрації лугу, температури та умов проведення лугової рафінації.

Гідратована (у випадку обробки соняшникової олії також ви­морожена) олія надходить до нижньої частини нейтралізатора безперервної дії, заповненого розчином лугу. Тут за допомогою перфорованого розподільника олія у вигляді крапель діаметром 2 мм. розподіляється в луговому розчині і повільно піднімається на його поверхню, тому що густина олії менша ніж густина водя­ного розчину лугу. Завдяки належному розділу олії у розчині лу­гу відбувається нейтралізація вільних жирних кислот.

З поверхні розчину лугу олію відводять до сушильно-деае-раційного апарату, заздалегідь оброблюючи її розчином лимон­ної кислоти для розкладу мила в змішувачеві ежекційного типу, або промиваючи водою.

Мило — луговий розчин з нейтралізатора безперервно пере­дається на миловарний завод. Нейтралізатор заповнюють вод­ним розчином лугу концентрацією (8... 15) г/л. Температура олії та розчину для більшості масел (68...75) °С. Варіантом лужної рафінації є рафінація (нейтралізація) в місцелі, що застосовується для бавовняної олії.

Оптимальна концентрація місцели для рафінації (35... 45)%. То­му місцелу, що виходить з екстрактора з більш низькою концент­рацією, заздалегідь варять або додають олію попереднього пресу­вання, одержаного з цього ж насіння. Температура місцели під час надходження на рафінацію повинна бути (20...22) °С. Місцела надходить до струменевого змішувача (турбулізатора) для змішу­вання з розчином лугу. Одержану суміш місцели, пластівців мила, фосфоліпідів та інших речовин підігрівають до (60...70) °С та об-

531

робляють знесоленою водою для кращого вилучення соапстоку від місцели у відстійниках безперервної дії. Звідси місцела надхо­дить на перегонку розчинника в апарати екстракційного цеху. Одержане масло промивають водою (або розчином лимонної кис­лоти) і сушать в сушильно деаераційному апараті. Відгін розчин­ника з соапстока здійснюють за дві стадії під вакуумом при об­робці гострою парою в апаратах колонного типу.

АДСОРБЦІЙНА РАФІНАЦІЯ, — (відбілювання олії). Після лужної рафінації колір олії погіршується тому, що обробка лугом, а також часткова сорбція пігментів із соапстоку знижують колір олії. В той же час такі жиро-розчинні пігменти, як каротиноїди, хлорофіли в значній мірі зберігаються і після нейтралізації олії.

Для відбілювання олії використовують активізовані кислот­ною обробкою відбілюючу бентонітову глину. Основними ком­понентами бентонітової глини є алюмосилікати AlO 4SiO. До їх складу входять лужні та лужноземельні метали.

Активну глину кладуть в олію у кількості до (2,0... 2,5)% від її маси (для бавовняної олії дозу збільшують до (4... 5)% і незначній кількості для освітлення вживають активоване вугілля (в суміші з глиною та самостійно). Одночасно з відбілюванням в олії відбу­ваються небажані процеси — ізомеризація жирних кислот та зни­ження стабільності відбіленої олії при зберіганні.

Процес відбілювання олії заключається у створенні суспензії олії та відбілюваної глини (для утворення суспензії використову­ють j відбілюємої олії).

Основна частина олії (3/4 загальної кількості) надходить до апарату попереднього відбілювання, де олія попадаючи на дно обертального диска, розсіюється і контактує з розпиленою на верхньому диску апарата суспензією. Розпилена суспензія і олія у вигляді тонкої плівки стікає до нижньої частини апарату, де інтенсивно перемішується. Апарат працює під вакуумом.

Остаточне відбілювання здійснюють в другому апараті, де суміш суспензії і олії розсіюється за допомогою розсіювача. Суміш олії та суспензії надходить на фільтрування. Обігрівання глухою парою (остаточний тиск 0,034 МПа). Тривалість остаточного відбілювання — 30 хв. Олію з осадку (одержаного після фільтру­вання) відокремлюють обробленням осадку водяною парою.

ДЕЗОДОРАЦІЮ — олії застосовують для вилучення речо­вин, що надають олії специфічного смаку та пахощів: ненасиче-них вуглеводів, низькомолекулярних кислот, альдегідів, кетонів,

532

природних ефірних масел та ін. Частково ці сполуки виводяться з олії на попередніх етапах рафінації.

Дезодорацією називають вилучення вказаних сполук із олії водяною парою при високій температурі та низькому остаточно­му глибокому тиску. Перед дезодорацією олії рафінують лугом і відбілюють, підігрівають до 60 °С і подають до деаератора, де во­на розсіюється в вакуумі і підігрівається в плівці на поверхні змійовиків до (130... 180) °С. Після деаератора олію підігрівають до (150... 180) °С і подають до дезодоратора.

Тривалість перебування олії в дезодораторі — 25 хв. Остаточний тиск в дезодораторі — 0,05 МПа, тиск водяної пари (3... 4) МПа.

Таким чином, в умовах глибокого вакууму, високої темпера­тури та барботування перегрітої водяної пари з олії вилучається сполуки, які надають олії небажанні смак та пахощі, — відбу­вається дезодорація олії. Для запобігання окислення олії в ниж­ню секцію дезодоратора вводять 20%-ний розчин цитринової кислоти. При зупинці дезодоратора (аварійний або для планово­го ремонту) всю систему заповнюють інертним газом. Дезодоро­вана олія охолоджується і зберігається під вакуумом в атмосфері інертного газу.

Схему рафінації олії наведено на рис. 12.8.

На рис. 12.9 показано одну із схем безперервного рафінуван­ня олії.В установці здійснюється гідратація, нейтралізація, про­мивання і сушіння олії. Установка має чотири секції.

Рис. 12.9. Схеми безперервного рафінування олії із використанням сепараторів

Секція гидратації. Сира олія із резервуара 1 поступає в один із двох щільових фільтрів 2 і насосом З через підогіватель 4 по­дається в дісковий змішувач. Сюда же через ротаметр 17 по­дается невелика кількість конденсата чи слабого розчину поваре-

533

ної солі. Из смесителя 5 масло поступает в коагулятор б, где фор­мируется гидратационный осадок. Из коагулятора смесь посту­пает в сепаратор 7; гидратационный осадок отделяется от масла и направляется в сборник гидрофуза; масло поступает в пластин­чатый деаэратор 8 и в промежуточный резервуар 9.

Секція нейтрализації. Гідратована олія насосом 10 подається в подогреватель 11, и через ротаметр 17 оно поступает к мас-лянрму насосу 12 блока смесителя. Насосом под давлением око­ло 200 кПа масло подается в дисковый смеситель 13. Щелочь из резервуара 14 насосом 15 подается в дозатор 16 с переливной во­ронкой. Она провидит через ротаметр 17 и щелочным насосом 18 под давлением, несколько превышающим давление жира при вы­ходе из насоса 12, подается в смеситель 13. Эмульсия поступает в барабан сепаратора 19, где она разделяется на две фракции— масло и соапсток. Соапсток отводится в сборник 20 и шестерен­чатым насосом 21 передается на дальнейшую обработку, масло направляется на промывку.

Секція промивки. Масло проходит через теплообменник 22, подогревается и поступает в дисковый смеситель 23. Сюда же че­рез ротаметр 7 7 подается вода. Смесь направляется в аппарат 24, снабженный мешалкой и предназначенный для увеличения про­должительности промывки. Затем смесь поступает и сепаратор 25, где вода, содержащая мыло, отделяется от масла.

Секція сушки. Промытое масло поступает в коробку 26 и в вакуум-сушильный аппарат 27 непрерывного действия. Масло откачивается насосом 28, установленным значительно ниже ва­куум-сушильного аппарата.