Технология хранения и переработки масличных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего образования

Якутская государственная сельскохозяйственная академия

Агротехнологический факультет

кафедра Агрономии

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Технология хранения и переработки масличных культур»

дисциплина: технология хранения и переработки производства растениеводства

Выполнила: Новгородова А.А.

Студентка 3 курса, группы ТЕХ 13 «А»

Проверила: Лукина М. П.

Якутск 2016



Содержание

масличный экстракция растительный экономический

Введение

Глава 1. Общий обзор

1.1 Масличные культуры

1.2 Морфологическая характеристика масличных культур

1.3 Значимость масличных культур в промышленности

1.4 Подготовка и хранение к переработке масличных культур

Глава 2. Методы получения растительных масел

2.1 Получение растительных масел методом экстракции

2.2 Методы очистки растительных масел (рафинация)

2.3 Химические методы рафинации

2.4 Физико-химические методы рафинации

2.5 Условия хранения масел. Характеристика отходов производства и их использование

2.6 Оборудования для получения растительных масел

Глава 3. Экономическая эффективность

3.1 Экономическая эффективность и качественный учет масел

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Еще в глубокой древности люди использовали растения, из которых можно получить масло. По-видимому, сначала стали использовать масличные растения, в плодах и семенах которых много легкоотделяемого масла. Вероятно всего, это были оливковое и пальмовое масла, свободно вытекающие из зрелых плодов при небольшом надавливании на сочную мякоть околоплодника. Постепенно полезные дикорастущие растения превратились в систематически возделываемые земледельческие культуры, а затем масложировой промышленности.

В настоящее время промышленное использование новых масличных дикорастущих растений невозможно без введения их в культуру. Главное место среди масличных занимают культурные растения, превосходящие по свойствам исходные дикорастущие.

Развитие технологии растительных масел заметно опережало изучение свойств масличных семян и масел, извлекаемых из них. Несмотря на то, что используют растительные масла уже несколько тысячелетий.

По объему производства основными видами сырья в мире среди растительных пищевых масел является соя, различные виды пальм, подсолнечник, рапс, хлопчатник, арахис, олива (маслина), кунжут, сафлор и некоторые другие. Для технических целей готовят масло из льна, клещевины, тунга, периллы, ляллеманции и конопли.

В России пищевые масла в основном получают из семян подсолнечника, сои, рапса; семена других масличных растений (льна, горчицы, клещевины и конопли) перерабатываются в относительно небольших объемах.

В мировом производстве пищевых растительных масел первое место принадлежит соевому маслу, второе пальмовому, третье и четвертое - подсолнечнику и рапсовому. Большая роль в общем объеме производства пищевых растительных масел отводится арахисовому, хлопковому и оливковому маслам.

Химический состав масличных семян создает большие возможности для комплексного использования растительного масличного сырья в промышленности. Поэтому основной проблемой и целью уборки, послеуборочной обработки, хранения и переработки масличных семян является максимальное сохранение всех ценных компонентов растительного масличного сырья в готовых продуктах.

Цель курсовой работы: изучить технологию хранения и переработки масличных культур.

Задачи курсовой работы являются:

1. Углубление и закрепление теоретических знаний по изучаемой дисциплине.

2. Освоение методики планирования комплекса мероприятий по технологию хранения и переработки масличных культур.

3. Приобретение навыков самостоятельной работы с учебной, научной литературой и умение, творчески используя их в курсовой работе, правильно формировать вывод.



Глава 1. Общий обзор

1.1 Масличные культуры

Масличные растения принадлежат к группе семенных (цветковых) растений, которые в настоящее время являются господствующими в растительном мире Земли. Характерное для цветковых растений размножение с помощью семян эффективно способствует сохранению и распространению их видов. Семена после созревания переходят в состояние покоя и легко переносят без повреждений неблагоприятные внешние условия (зимние холода, летнюю засуху и др.), гибельные для целых растений. Семена разносятся с помощью ветра, воды и различных животных на большие расстояния, сохраняя пи этом жизнеспособность. Наконец, размножение с помощью семян и относительно короткий жизненный цикл травянистых растений, к которым относится большинство промышленных масличных культур, позволяют им быстро приспосабливаться и приобретать свойства, наиболее отвечающие внешним условиям. 1, 6

Плоды на растения обычно собраны в соцветия, строение и форма которых значительно влияют на размеры, химический состав и технологическое качество семян.

Соцветие, характерные для большинства масличных растений, делятся на две класса - верхоцветные и бокоцветные. У верхоцветных верхушки главной оси соцветие раньше других заканчивается цветком и рост прекращается, а остальные цветки появляются позже на боковых ветвях и развиваются в нисходящей последовательности. Верхушечный цветок первым дает плод. Чем позже появляется цветок, тем более недозрелыми к моменту уборки могут оказаться плоды и семена растения. Семена в верхоцветном соцветии созреваю постепенно после роста боковых ветвей. Примерами верхоцветных соцветий у масличных растений является верхоцветник у льна и извилина (завиток) у хлопчатника. 9, 15

У бокоцветных верхушка главной оси соцветие не заканчивается цветком, а продолжается расти, и на ней формируется боковые ветви и цветки. Как правило, к моменту уборки плоды и семена верхушки главной оси соцветие не вызревают. Цветки развиваются в восходящей последовательности - верхние цветки развиваются позже, они хуже снабжаются питательными веществами. Примерами бокоцветных соцветий у масличных растений являются кисть, зонтик и корзинка. 20, 19

Соцветие кисть состоит из длинной оси и более коротких боковых веточек, на которых расположены цветки. Такое соцветие характерно для горчицы и льна. У клещевины и масличной пальмы цветки собраны в сложную кисть.

Цветы соцветия зонтик развиваются на укороченных осях. В сложном зонтике, в отличие от простого, на концах осей вместо цветков расположены простые зонтики. Соцветие этого типа характерно кориандра.

Соцветие корзинка можно рассматривать как происшествие из соцветия зонтик, у которого ось соцветия разрослась и образована плоские или выпуклые цветоложе, на котором непосредственно расположены цветки. Соцветие корзинка характерно подсолнечника и сафлора. 3,23

Химический состав семян специфичен - в них преобладают запасные вещества в виде высокомолекулярных полимерных соединений. Они накапливаются при соединений. Они накапливаются при созревании и расходуются при прорастании семян. Основными запасными веществами семян масличных растений являются липиды и белки, хотя запасных белков в них накапливается относительно меньше по сравнению с липидами и практически отсутствуют запасные углеводы. 5

1.2 Морфологическая характеристика семян и плодов

Особенностью размножения цветковых растений образование цветка (Рис. 1). 

Рисунок 1. Строение цветка и схема развития подсолнечника:

А - продольный разрез пестика: 1- рыльце пестика с прорастающими на нем пыльцевыми зернами; 2 - столбик; 3 - стенки завязки; 4 - семяножка; 5 - семяносец; 6 - пыльцевая трубка; 7 - зародышевый мешок; 8 - ядро семяпочки; 9 - покровы семяпочки; 10 - халаза. Б - строение трубчатого цветка: 1 - рыльце; 2 - столбик с рыльцем (пестик); 3 - сросшиеся пыльники тычинок; 4 - венчик; 5 - нектароносное кольцо; 6 - прицветник; 7 - завязь; 8 - чашелистики; 9 - пыльцевые зерна. В - схема развития цветка: 1 - первый день цветения; 2 - второй день цветения; 3 - 5 - 3 день цветения (опыление); 6 - через 2 ч после опыления; 7 - через 4ч; 8 - через 8ч; 9 - через 9ч; 10 - неопыленный цветок. Г - схема развития семянки: 1 - конец цветения; 11 - 2 - незрелые плоды; 111 - зрелые плоды: 1 - стенки завязи; 2 - эндосперм; 3 - зародыш; 4 - семяпочки; 5 - ядро семяпочки; 6 - полость; 7 - остатки семяпочки; 8 - семядоли зародыша; 9 - остатки эндосперма; 10 - околоплодник (лузга); 11 - почечка зародыша; 12 - корешок зародыша; 13 - семенная оболочка; 14 - семядоля; 15 - почечка. 24

Появление цветковых растений в истории жизни на Земле совпало с появлением насекомых опылять цветки растения. Переносить их к пыльцу и тем самым формировать новые семена. В центре цветка находится пестик (или несколько пестиков), вокруг которого расположены тычинки. 2

В нижней части пестик расширен - это завязь, которая кверху уточняется и образует столбик. Верхняя часть столбика называется рыльцем и служит для улавливания пыльцы. Внутри завязи заключена семяпочка. Она состоит из нуцеллуса (ядра), окруженного покровной тканью - интегументом, из которого впоследствии образуется семенная оболочка, и зародышевого мешка. Последний состоит из яйцеклетки, содержащий одинарный набор хромосом (гаплоидная клетка), центральной клетки с двумя гаплоидными наборами хромосом или одним диплоидным набором хромосом. 7, 22

Процесс оплодотворения происходит следующим образом. Пыльцевые зерна (пыльца) попадают на рыльце пестика и прорастают, образуя пыльцевые трубки. Пыльцевая трубка поступает в полость завязи и продолжает расти по направлению к микрокапиллярному отверстию в семяпочке - пыльцевходу. Из большого числа пыльцевых трубок, прорастающих на рыльце, в зародышевый мешок может войти только несколько, чаще всего одна.

Пыльцевая трубка с двумя гаплоидными (содержащими одинарный набор хромосом) мужскими клетками (спермиями) проникает внутрь семяпочки, где один спермий сливается с ядром яйцеклетки, образуя диплоидную оплодотворенную яйцеклетку, содержащую уже двойной гаплоидный набор хромосом, а другой - с ядром центральной клетки зародышевого мешка, формируя триплоидную клетку. При слиянии первой пары клеток в ходе дальнейшего развития образуется зародыш, а при слиянии второй пары - эндосперм, или запасная ткань, необходимая для развития зародыша.

Оплодотворенная завязь разрастается в плод, внутри которого образуется одно или несколько семян, состоящих из зародыша, эндосперма и семенной оболочки. Стенки завязи превращаются в стенки плода - околоплодник. 3

Запасные белки откладываются в виде белковых тел, или алейроновых зерен, запасные углеводы (крахмал) - в виде крахмальных зерен. Однако у масличных семян крахмал обнаружен только в начальных фазах развития семени, а по мере созревания он исчезает, и клетки зародыша и эндосперм заполняются отложениями липидов в виде липидных сферосом. Так выполняется одна из основных функций семян - накопление и хранение у масличных растений липидов и белков, у злаковых растений - углеводов и белков. Запасные вещества необходимы прорастающему зародышу до появления у него способности к фотосинтезу.

В начале развития семени эндосперм физиологически более активен, чем зародыш, но затем зародыш начинает развиваться и подавлять эндосперм, используя его запасные вещества. Процесс поглощения эндосперма при созревании семян у растений протекает по - разному: в одном случае он используется частично и сохраняется в зрелых семенах, в других - он используется почти полностью, и тогда зрелые семена состоят из зародыша и его покровов, а эндосперм представлен однорядной тканью. Во втором случае запасные питательные вещества, необходимые зародышу в первый период прорастания и развития, откладываются в его семядолях. 8

1.3 Значимость масличных культур в промышленности

Растительные жирные масла имеют большое народнохозяйственное значение. Наряду с другими компонентами пищевые растительные масла широко применяются почти во всех областях народного хозяйства.

Применение растительных жирных масел в питании чрезвычайно разнообразно. Их употребляют непосредственно в пищу, широко используют в хлебопекарном и кондитерском производстве в качестве добавок к тесту, при изготовлении печенья, шоколада, халвы, начинок для конфет и других разнообразных продуктов. Кроме того, растительные масла применяют на многих других пищевых предприятиях.

В зависимости от вида использования пищевые растительные масла подразделяют на кулинарные, столовые (салатные) и консервные. В кулинарии пищевые растительные масла используются в чистом виде или в виде маргарина и специальных кухонных жиров. К столовым относят масла, полученные из семян механическим отжимом при относительно низкой температуре, и все рафинированные независимо от метода получения.

При изготовлении консервов широко применяют рафинированные подсолнечное (особенно высокоолеиновых сортов подсолнечника) и хлопковые масла, а также столовые - оливковое, арахисовое, кунжутное и их смеси.

Техническое использование растительных масел также очень разнообразно. На первом месте по объему потребления растительных масел на технические цели стоит производство моющих средств, на втором производство окислительных масел, предназначенных для выработки лаков, красок и олиф.

Моющие средства, изготовленные на основе технических растительных масел, широко используют не только в бытовых целях, но и в ряде технологических производств. Отдельные виды растительных масел используются для приготовления смазочных средств. Например, в особо ответственных случаях при тяжелых условиях эксплуатации смазочные средства, полученные на основе касторового масла, являются незаменимыми.

Много растительного масла расходуется для производства линолеума, клеенок и непромокаемых тканей, в текстильном производстве, металлообрабатывающей промышленности, линейном производстве.

Растительные масла и продукты их переработки широко используются в производстве фармацевтических препаратов (касторовое, кретоновое, молочайное, оливковое и некоторые другие).

Растительные масла - какао - масло, оливковое, миндальное, касторовое - используются для изготовления различных косметических средств. 17

Белки масличных семян, являющиеся так называемой попутной продукцией производства растительных масел, также представляют большую народнохозяйственную ценность. По своему аминокислотному составу они с успехом могут быть использованы для обогащения незаменимыми аминокислотами многих пищевых продуктов, а также в производстве кормов.

Плодовая и семенная оболочки масличных семян являются сырьем для гидролизного производства, а также могут служить перспективным источником для получения растительных восков и химических продуктов.

Исключительно ценный химический состав масличных семян создает большие возможности для комплексного использования растительного масличного сырья в промышленности.

Рациональная технология уборки, и послеуборочной обработки, хранения и переработки масличных семян должна быть подчинена требованию максимального сохранения всех ценных компонентов растительного масличного сырья в готовом растительном масле, белка и других продуктах, полученных из семян.

В связи с этим важнейшей перспективной проблемой технологии растительных масел должно явиться исключение всех факторов, повреждающий ценные компоненты масличных семян, и одновременно дальнейшее улучшение качества продуктов, получаемых при комплексном использовании растительного масличного сырья. 8, 23

1.4 Подготовка и хранение к переработке масличных культур

ГОСТ 10854-88 Семена масличные. Методы определения сорной, масличной и особо учитываемой примеси. 24

Очистка семян от примесей. Перед переработкой масличные семена очищают от сорных, масличных и металлических примесей. К примесям относятся оболочки, остатки листьев и стеблей, песок, земля, камни, семена дикорастущих и культурных растений, поврежденные семена основной культуры.

Способы и методы очистки, а также соответствующее оборудование основаны на отличии примесей от масличных семян по размерам, форме, аэродинамическим и магнитным свойствам. При отделении примесей от семян, отличающихся от основной культуры по размерам, используют ситовое сепарирование. Массу семян с сорными примесями подают на сита с крупными ячейками, на которых задерживается крупный сор. Семена с более мелкими примесями попадают на сита с меньшими ячейками, через которые проходят мелкие примеси, а очищенные семена остаются на ситах. Для просеивания необходимо, чтобы сита совершали возвратно-поступательное или круговое движение либо вибрировали.

Для удаления примесей, близких к масличным семенам по размеру, но отличающихся по плотности, применяют воздушное сепарирование. При пропускании воздуха через семенную массу, происходит ее разделение в зависимости от аэродинамических свойств компонентов: более легкие примеси и семена уносятся потоком воздуха. Снижая скорость воздушного потока, можно отделять и более легкие примеси.

Удаление ферропримесей осуществляется при магнитном сепарировании, когда семенная масса непрерывно движется через сепараторы с постоянными магнитами или через электромагнитные сепараторы. 7, 16

В промышленности для очистки масличных семян от примесей в основном используют высокоэффективные комбинированные очистительные машины. Наиболее распространены воздушно-ситовые сепараторы, в которых семена для отделения примесей просеивают через сита с подобранными размерами ячеек, а на входе и выходе из сепаратора семена продувают воздухом, уносящим легкие примеси. На выходе из сепаратора установлен постоянный магнит, улавливающий ферропримеси.

Для создания однородных условий при хранении и переработке масличных семян проводят разделение семян по размерам на две фракции: мелкую и крупную. Мелкую фракцию, которая включает в себя незрелые, щуплые семена, сразу направляют на переработку. Семена крупной фракции более устойчивы при хранении, содержат масло лучшего качества. Фракционирование семян осуществляют на сепараторах или калибровочных машинах.

Кондиционирование масличных семян по влажности. В процессе технологической переработки семян большое значение имеет соотношение влажности оболочек и ядра. Для эффективного разрушения оболочки семян с наименьшим повреждением ядра влажность оболочки должна быть меньше влажности ядра.

Кондиционирование (снижение влажности) семян достигается путем высушивания. Для этого используется тепловая сушка смесью дымовых газов и воздуха. Сушка производится в сушилках разных конструкций при строгом соблюдении режимов. На предприятиях масложировой промышленности используются стационарные сушильные установки: шахтные, барабанные, газовые рециркуляционные, с «кипящим» слоем семян и др. Сушилки состоят из сушильной и охладительной камер. Высушенные семена должны быть охлаждены до температуры, превышающей температуру наружного воздуха не более чем на 5 °С.

Влажность семян хлопчатника, поступающих на перерабатывающие предприятия, в ряде случаев составляет 5-7% и является благоприятной для хранения семян. Однако переработка семян с такой низкой влажностью приводит к чрезмерному измельчению оболочки, ядра, увеличиваются потери масла с шелухой. В этом случае кондиционирование

заключается в увеличении влажности семян до 10-11% с использованием специального увлажнителя.

Обрушивание масличных семян и отделение оболочки. Семена основных масличных культур имеют твердую оболочку, которую следует отделять перед извлечением масла. Это возможно, если семенная оболочка не срастается с ядром (например, семена подсолнечника, хлопчатника, сои, арахиса и других культур перерабатывают с отделением оболочки). В семенах льна, рапса и других оболочка прочно срастается с ядром, поэтому эти культуры перерабатывают без отделения оболочки.

Отделение оболочек от ядра масличных семян улучшает качество получаемого масла, при этом увеличивается производительность технологического оборудования, снижаются потери масла, повышается пищевая и кормовая ценности жмыха и шрота. 13, 2

Процесс отделения оболочки состоит из двух операций: разрушения оболочек семян (обрушивание) и последующего отделения их от ядра. В результате обрушивания получают смесь, называемую рушанкой, которая состоит из целого ядра, оболочки, частиц ядра (сечки), масличной пыли, целых и не полностью обрушенных семян (недоруша). Наличие в рушанке сечки и масличной пыли увеличивает потери масла с отделяемой оболочкой. После отделения от ядра недорушен направляют на повторное обрушивание. Большое влияние на состав рушанки может оказать влажность масличных семян. Оболочка семян должна иметь меньшую влажность, чем ядро, тогда сухая и хрупкая оболочка легче раскалывается, а пластичное ядро остается целым, меньше образуется масличной пыли. Рушанка однородного состава может быть получена только при переработке одинаковых по размеру семян.

Семена сои перед отделением оболочки подвергают дроблению на вальцовых станках.

Для разделения рушанки на фракции и отделения оболочки от ядра используется сепарирование. С этой целью широко применяются аспирационные семеновейки, разделяющие компоненты рушанки по размерам и аэродинамическим свойствам. Для разделения дробленки сои применяют сепараторы воздушно-ситового типа, для разделения рушанки хлопчатника -- пурифайеры.

После разделения рушанки получают очищенное ядро (к нему присоединяют масличную пыль) и лузгу. Недоруш подают на повторное обрушивание. Перевей, содержащий оболочки и осколки ядра, снова направляют на вейку.

Очищенное ядро, предназначенное для прессового способа извлечения масла, должно содержать не более 3% оболочек, для экстракционного способа -- не более 8%.

Измельчение масличных семян и ядра. Масло содержится в клетках семян или ядер, поэтому для извлечения масла необходимо разрушить клеточную структуру масличного материала. В результате измельчения образуется масличный материал новой структуры -- мятка. Мятка имеет развитую поверхность, содержит преимущественно разрушенные клетки, масло из которых высвобождается и удерживается на поверхности частиц мягки. Часть масла остается внутри неразрушенных клеток. Хорошо измельченная мятка не должна содержать растительных клеток.

Задачей измельчения является максимальное разрушение клеток и получение однородных частиц оптимального размера для дальнейшей переработки. На структуру образующейся мятки влияет влажность семян или ядер, поступающих на измельчение. Сухие семена более хрупкие, и при измельчении из них образуется много очень мелких частиц, ухудшающих свойства мятки в процессе ее технологической переработки. Семена с большей влажностью более пластичные, и из них получается мятка однородной рыхлой структуры. Ядро семян подсолнечника должно иметь влажность в пределах 5,5-6,0%.

Для измельчения ядра и семян используют однопарные, двупарные и пятивалковые станки с рифлеными и гладкими поверхностями. В результате получают сыпучую массу мятку. При лепестковом помоле на двупарной плющильной вальцовке и двупарном плющильно-вальцовом станке получают лепесток -- пластинки сплющенного жмыха толщиной менее 1 мм. 12,4, 11



Глава 2. Методы получения растительных масел

2.1 Получение растительных масел методом экстракции

Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания мезги. Единственным методом, позволяющим обеспечить практически полное извлечение масла, является экстракционный способ. Общая схема экстракционного процесса представлена ниже:

Схема 1

Схема 1. Экстракционный метод получения масла

Обработку форпрессового жмыха, если при выходе из пресса ему не придана форма гранул, ведут в следующей последовательности: первое (грубое) дробление ракушки, второе (более тонкое) дробление на валковых или других дробилках. После второго дробления получается крупка. Для превращения в лепесток крупку подвергают увлажнению и подогреву, благодаря чему повышается ее пластичность. Затем крупка поступает на плющильную вальцовку, на которой получают лепестки форпрессового жмыха толщиной 0,25--0,50 мм.

В качестве растворителей для экстракции масла применяют бензин марки А и Б и гексан. И бензин и гексан химически инертны и не коррозируют аппаратуру, но они пожаро- и взрывоопасны и токсичны, поэтому работа 1 экстракционных цехов строго регламентируется соответствующими нормами и правилами.

Экстракция является в своей физической основе диффузионным процессом, закон диффузии нам известен. Экстракция растительных масел может быть выполнена тремя способами: погружением экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель; ступенчатым орошением растворителем противоточно перемещающегося обрабатываемого материала; смешанным способом, при котором материал, смоченный мисцеллой (стадия замачивания), затем окончательно обезжиривается путем ступенчатой промывки (стадия орошения) мисцеллой и чистым растворителем.

До настоящего времени в производственных условиях существует два принципиально различных способа экстракции: метод настаивания и метод последовательного обезжиривания.

По первому методу материал загружается в экстрактор и заливается порцией растворителя. Через определенный промежуток времени растворитель путем непосредственного растворения, а также за счет диффузии извлекает определенные количества масла. Полученная мисцелла сливается из экстрактора, и в него вновь загружается новая порция растворителя. И так несколько раз до полного извлечения масла. Недостатки метода заключаются в следующем: очень высокий расход растворителя, получение больших количеств мисцеллы, низкая концентрация мисцеллы. Экстракция настаиванием - устаревший метод, но еще применяется в отдельных случаях при экстрагировании небольших количеств жиров.

По второму методу экстракция осуществляется по принципу противотока. На свежий экстрагируемый материал действуют концентрированной мисцеллой, а на предельно обезжиренный материал - чистым растворителем, т. е. навстречу потоку экстрагируемого материала движется растворитель. При данном методе расход растворителя значительно уменьшается, сокращается время процесса экстракции, мисцелла получается сравнительно высокой концентрации.

Метод наиболее распространен в промышленности и встречается в двух вариантах:

экстракция погружением: экстрагируемый материал погружается в проти-воточно движущийся растворитель. Создаются условия абсолютного противотока: и растворитель и экстрагируемый материал непрерывно передвигаются относительно друг друга. Метод имеет целый ряд преимуществ - высокая скорость экстракции, простота конструкции экстрактора, высокий коэффициент использования геометрического объема (до 98 %), исключена возможность образования в аппаратах взрывоопасных смесей воздуха и растворителя. Недостатки: сравнительно низкая концентрация конечных мисцелл (15.20 %), высокое содержание в них примесей, значительные габариты экстракторов по высоте;

экстракция ступенчатым орошением: непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое в одной и той же перемещающейся емкости или на движущейся ленте. Мисцеллы получают повышенной концентрации 35.40 %, они чистые, т.к. фильтруются через слой экстрагируемого материала. Недостатки: большая длительность экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема (н/б 45 %) аппарата, возможность образования взрывоопасной смеси паров растворителя и воздуха внутри аппарата.

По способу погружения работает вертикальный шнековый экстрактор НД - 1250. (Рис. 2)



Рисунок 2. Вертикальный шнековый экстрактор

Конструкция аппарата состоит из экстракционной колонны 1, загрузочной колонны с декантатором 2 и горизонтального шнека 5. Внутри колонн установлены рабочие шнеки, поверхность винтов которых перфорирована, чтобы быть проницаемой для растворителя. Диаметры отверстий в витках шнеков: 10 мм в экстракционной колонне и горизонтальном шнеке и 8 мм в загрузочной колонне.

Экстракционный материал загружается в верхнюю коническую часть колонны 2 и с помощью распределительного зонта образует фильтрующий слой. Шнек колонны 2 направляет материал вниз к передаточному шнеку 5, который обеспечивает продвижение материала к вертикальному шнеку колонны 1. С помощью вертикального шнека колонны экстракционный материал поднимается вверх до выгрузных отверстий и сбрасывателем 7 выводится из экстрактора. В загрузочной колонне предусмотрена установка форсунок для гидроразмыва запрессовок экстрагируемого материала растворителем, подаваемым внутрь колонны под избыточным давлением.

Чистый растворитель подается в экстракционную колонну 1 через форсунки 6 противотоком навстречу материалу. По закону сообщающихся сосудов растворитель заполняет колонну 2, двигаясь в ней снизу вверх. По всей экстракционной трассе растворитель извлекает масло из экстракционного материала. Образующаяся мисцелла в верхней части колонны 2 (декантаторе) фильтруется через слой поступающего на экстракцию материала, частично отстаивается и выводится через патрубки 3 (их 3 штуки). В днище экстракционной колонны расположен донный фильтр-цедилка для аварийного слива мисцеллы из экстрактора.

По способу ступенчатого многократного орошения экстрагируемого материала растворителем работает ленточный экстрактор МЭЗ (рис. 3).

Экстрактор непрерывного действия, в котором экстрагируемый материал неподвижно находится на ленте транспортера. Невысокий коэффициент использования объема экстрактора 25 %), а также большая длительность экстракции, сложная система прокачки растворителя, значительное количество насосов характеризуют основные недостатки данного аппарата.

Рисунок 3 Ленточный экстрактор МЭЗрастительный масло

Экстрактор представляет собой прямоугольную коробку, внутри которой расположен горизонтальный сетчатый транспортер 3. Он состоит из рамок, к которым крепятся стальные перфорированные листы, сверху обтянутые металлической плетеной сеткой с ячейками 0,8 х 0,8 мм. Рабочей является только верхняя ветвь транспортера. Она условно разбита на 8 зон орошения, поэтому под рабочей частью установлено 8 сборников для рециркуляционной мисцеллы 4. Также имеются два сборника, предназначенные для сбора мисцеллы, промывающей ленту экстрактора, и для мисцеллы, перетекающей из последнего рециркуляционного сборника.

Нижняя ветвь ленты нерабочая, здесь происходит очистка сетки ленты щетками и промывка мисцеллой.

Подача мисцеллы из одной зоны орошения в другую осуществляется двумя блок-насосами 5.

Перед подачей на орошение мисцелла подогревается в теплообменнике 6. Экстрагируемый материал поступает в загрузочный бункер 2 и перемещается по ленточному транспортеру 3. Сначала материал орошается мисцеллой убывающей концентрации, а затем чистым растворителем, которые подаются через форсунки 1. Мисцелла или растворитель фильтруются через слой материала, экстрагируют из него масло и в виде мисцеллы более высокой концентрации стекают в соответствующий сборник 4, расположенный под этой зоной. Чтобы во время экстракции растворитель не проходил через слой материала по одним и тем же каналам, поверхность материала рыхлится на глубину 100 мм специальными подвесными рыхлителями.

Расположенные внизу коммуникации обеспечивают сбор мисцеллы, их частичный возврат на орошение и транспортировку на дистилляцию.

При движении материала и мисцеллы соблюдается принцип противотока. Движение мисцеллы к выходу из экстрактора идет только через мис-целлосборники, в которых есть переливные отверстия. При циркуляции мис-целла, забираемая из сборника насосом, подается на орошение той же зоны, образуя цикл. Обезжиренный шрот сбрасывается с транспортера в бункер. Высота слоя материала 0,8-1,4 м, регулируется шибером. Скорость ленты 0,5...5 м/ч, чаще 4,5...5 м/ч. Продолжительность экстракции 190...170 мин. Температура подогрева мисцеллы н/б 55 0С. Масличность шрота (при влажности 9 %), % н/б:

для подсолнечника, хлопчатника - 1,0;

для сои- 0,6.0,7.

Концентрация мисцеллы н/б, % - 25... 30.

Отстой в мисцелле, н/б, %- 0,03.

Экстракторы подобного типа различной конструкции отличаются только способом транспортировки материала: ковши с дырчатым днищем

В схеме движения растворителя и мисцеллы в экстракторах предусмотрено смачивание свежего материала мисцеллой при поступлении его на движущееся устройство, орошение мисцеллой убывающей концентрации в несколько ступеней рециркуляции, орошение материала чистым растворителем и сток растворителя из обезжиренного материала.

Наиболее совершенным типом экстрактора в настоящее время является роторный карусельный экстрактор. (Рис. 4).

Это карусельный противоточный аппарат, работающий по принципу многоступенчатого орошения экстрагируемого материала растворителем в режиме затопленного слоя.

Рисунок 4. Роторный карусельный экстрактор

Состоит из корпуса, ротора, разделенного на 18 секций, перфорированного днища, распределителя мисцеллы и мисцеллосборников. Ротор экстрактора 9 состоит из наружной 6 и внутренней 8 обечаек, образующих кольцевое пространство, разделенное радиальными перегородками 7 на секции или камеры, с помощью которых при вращении ротора перемещается экстрагируемый материал.

Днище секций ротора общее, неподвижное, щелевое для прохода мис-целлы. Нижняя часть экстрактора разделена вертикальными радиальными перегородками и образует мисцеллосборники. Для каждой ступени орошения - свой мисцеллосборник, днища у них имеют уклон 120 к наружной стенке и патрубки для вывода мисцеллы к рециркуляционным насосам, которые собирают мисцеллу и распределяют ее на орошение.

Экстрагируемый материал загружается в секции ротора, располагается в виде слоя высотой 1...1,6 м. По мере медленного вращения ротора (один оборот совершается за 35...208 мин) материал орошается мисцеллой возрастающей концентрации. За полный оборот ротора проходит полный цикл экстракции. Днище имеет секторный вырез, через который шрот в конце цикла выводится из экстрактора. Следующий за этим вырезом участок днища является сплошным и перфорации не имеет. После того, как камера освободится от шрота, пройдет неперфорированный участок, экстрактор вновь заполняется свежим материалом. Мисцелла подогревается в теплообменниках типа труба в трубе до температуры 55... 60оС.

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

Роторные карусельные экстракторы выпускают в одно- и двухярусном исполнении. Являются современными и прогрессивными аппаратами и перед другими типами экстракторов имеют существенные преимущества: очень компактные, более полное использование полезного объема аппарата, минимальное количество движущихся частей (только ротор), точное разграничение ступеней орошения (достигается высокая разность концентраций мисцеллы по ступеням). Наиболее эффективны и наиболее экономичны экстракторы, работающие по смешанному способу, например экстрактор «Фильтрекс» (рис. 5). Для процесса экстракции и процесса отделения мисцеллы от экстрагируемого материала в схеме используются отдельные аппараты.

Собственно экстракция проводится в горизонтальном экстракторе 1, который снабжен многолопастной мешалкой, она перемешивает и перемещает материал вдоль экстрактора справа налево. Экстракция ведется по способу погружения. В экстракторе материал находится 30.. .45 мин при температуре около 50 оС, при этом извлекается до 90 % масла. Из экстрактора 1 все содержимое, т. е. смесь твердой и жидкой фазы, передается герметичным шнеком 2 в горизонтальный тарельчатый вакуум-фильтр 3. Здесь мисцелла фильтруется и отделяется от твердой фазы с одновременным окончательным обезжириванием материала. Окончательное обезжиривание обеспечивается трехступенчатой противоточной промывкой материала мисцеллой убывающей концентрации, а в заключение - чистым растворителем. Окончательно обезжиренный материал переходит в разгрузочный шнек 8. Конструкция вакуум-фильтра напоминает роторный экстрактор. Под корпусом вакуум-фильтра расположены пять сблокированных вакуум-мисцеллосборников 6а - 6д.

Рисунок 5. Конструкционная схема - вакуум фильтра.



2.2 Методы очистки растительных масел (рафинация)

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

сопутствующие триглицеридам вещества, переходящие из доброкачественного сырья в масло в процессе извлечения;

вещества, образующиеся в результате химических реакций при извлечении и хранении жира;

собственно примеси - минеральные примеси, частицы мезги или шрота, остатки растворителя или мыла.

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

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

Все методы рафинации делятся на:

физические

химические

физико-химические

Физические методы рафинации

Под физическими методами рафинации растительного масла понимают такие:

отстаивание

центрифугирование

фильтрация

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

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

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

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

Для реализации процесса отстаивания в производстве используют одинарные и двойные гущеловушки. (Рис. 6)

Рисунок 6. Двойная гущеловушка

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

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

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

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

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

Кр = г И2 / 900,

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

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

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

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

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

- (двухступенчатая): виброловушка - дисковый фильтр;

- (трехступенчатая): двойная гущеловушка - центрифуга - фильтр (рис. 6).

Осадок, получаемый в результате первичной очистки прессового масла на гущеловушках, центрифугах и фильтрах, направляется в жаровни, где смешивается со свежей мяткой. Растительное масло сразу после получения должно быть охлаждено до температуры 60 оС. Это необходимо для предотвращения окислительных процессов, возможных при соприкосновении горячего масла с кислородом воздуха.



Рисунок 7. Технологическая линия производства масла

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

2.3 Химические методы рафинации

Рафинация химическими методами включает:

Сернокислая и щелочная рафинация

Гидротация

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

обработка фосфорной кислотой для разрушения негидратируемых фосфатидов;

нейтрализация щелочью;

первая промывка водой температурой 90-95°С для удаления мыла;

вторая промывка водой;

обработка лимонной кислотой для удаления следов мыла;

сушка в аппаратах под вакуумом.

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

с применением сепараторов для отделения масла от соапстока под действием центробежных сил;

с разделением фаз в мыльно-щелочной среде, при котором тонкодиспергированный жир пропускают через раствор щелочи, образующееся мыло растворяется в щелочи, нейтрализованный жир всплывает и отводится из аппарата;

рафинация в мисцелле;

рафинация масла, выходящего в виде мисцеллы из экстрактора, без операции дистилляции, устраняется воздействие высоких температур на масло.

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

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

2.4 Физико-химические методы рафинации

К физико-химическим методам рафинации растительного масла относятся:

Отбеливание

Дезодорация

Вымораживание

Отбеливание - процесс извлечение из жиров красящих веществ путем их обработки сорбентами. Для отбеливания жиров и масел широко используют отбельные глины - отбельные земли (гумбрин, асканит, бентонин). Они представляют собой нейтральные вещества кристаллического или аморфного строения, содержащие кремниевую кислоту или алюмосиликаты. Для усиления эффекта отбеливания в отбельные глины добавляют активированный уголь. Кроме того, при добавлении к смеси отбельной глины и угля карбонатов никеля и меди выводится сера из рапсового масла. Процесс отбеливания заключается в перемешивании жира с отбельной глиной в течение 20-30 мин. в вакуум-отбельных аппаратах. После отбеливания адсорбент отделяют с помощью рамных фильтр-прессов с ручной выгрузкой осадка. Дезодорация - процесс отгонки из жира летучих веществ, сообщающих ему вкус и запах: углеводородов, альдегидов, спиртов, низкомолекулярных жирных кислот, эфиров и др. Дезодорацию проводят для получения обезличенного масла, необходимого в маргариновом, майонезном, консервном производствах. Процесс дезодорации основан на разнице температуры испарения ароматических веществ и самих масел.

В промышленности используют способы периодического и непрерывного действия дезодорации жира.

Периодический способ. Основным методом дезодорации является отгонка вкусоароматических веществ в токе водяного пара - дистилляции. Профильтрованные жиры помещают в специальные аппараты-дезодораторы, добавляют лимонную кислоту для повышения стойкости к окислению. Жир нагревают до 170 °С и под вакуумом с острым паром температурой 250-350°С отгоняют вкусоароматические вещества.

Непрерывные способы дезодорации жира осуществляются в два этапа. На первом этапе летучие вещества отгоняются путем контактирования острого пара с тонкой пленкой масла, образующейся за счет стекания пара по вертикальному пакету пластинок. Окончательная дезодорация производится в кубовой части аппарата путем барботирования масла острым паром под давлением 66,5-266 мПа.

Дезодораторы имеют узлы улавливания погонов, что позволяет совмещать дезодорацию с отгонкой свободных жирных кислот.

Вымораживание - процесс удаления воскообразных веществ, которые переходят в масла из семенных и плодовых оболочек масличных растений. Вымораживание проводят в начале или после рафинации. Сущность процесса вымораживания заключается в охлаждении масла до температуры 10-12 °С и последующей выдержке при этой температуре при медленном перемешивании до образования кристаллов воска. Затем масло подогревают до 18-20 °С для снижения вязкости и фильтруют.

2.5 Условия хранения масел. Характеристика отходов производства и их использование

Хранят фасованное в бутылки масло, в закрытых затемненных помещениях при температуре не выше 18 °С. горчичное -- не выше 20 °С. Сроки хранения растительных масел в соответствии с действующей нормативной документацией следующие (в месс. со дня розлива): подсолнечного, фасованного в бутылки -- 4; подсолнечного, разлитого во фляги и бочки, -- 1,5; хлопкового рафинированного дезодорированного -- 3; хлопкового рафинированного недезодорированного, арахисового рафинированного дезодорированного -- 6; соевого дезодорированного -- 1.,5; горчичного -- 8.

В растительных маслах могут протекать процессы, приводящие к ухудшению качества масел. Глубина процессов зависит от ряда факторов, в числе которых важное место занимают условия хранения: температура, относительная влажность воздуха, присутствие кислорода воздуха, влияние света. Немаловажное значение имеет исходное качество масел при закладке их на хранение, наличие в них примесей. Существенное влияние оказывает материал, из которого изготовлена тара и ее состояние.

Длительное хранение растительных масел проводится в баках-цистернах большой вместимости с плотно закрывающимися люками. В этих условиях продукт полностью защищен от воздействия света и частично -- от кислорода воздуха. Поскольку окислительные процессы в маслах являются наиболее опасными, вызывающими их прогоркание, может применяться хранение этих продуктов в атмосфере инертного по отношению к жиру газа (например, азот, углекислый газ) с предварительной деаэрацией продукта. В этом случае представляется возможным полностью исключить влияние кислорода воздуха. Резервуарный способ удобен, экономически выгоден. При его использовании лучшими условиями, при которых растительные масла могут сохраняться 1,5--2 года, являются температура 4--6 °С и относительная влажность воздуха не выше 75%. Поэтому резервуары для хранения масел должны быть покрыты луче-отражающей краской и расположены в помещениях подземного типа.

При кратковременном хранении и для реализации в розничной сети растительные масла разливают в железные или реже -- в деревянные (дубовые, буковые или осиновые) бочки, предварительно проклеенные внутри, чтобы жир не впитывался древесиной. Для розничной продажи широко практикуется также розлив масел в прозрачные бутылки. Бутылки закупоривают корковыми пробками с осмолкой, алюминиевыми колпачками с картонной прокладкой и полиэтиленовыми пробками под колпачками из полиэтилена и фольги.

Перед закладкой на хранение растительных масел тара всех видов тщательно очищается, так как остатки продуктов быстро адсорбируются новой партией масла. Внутренняя поверхность железных бочек и цистерн покрывается пищевым лаком для предотвращения контакта масла с металлом. В противном случае свободные жирные кислоты масел и железо образуют соли жирных кислот, обладающие свойством активно катализировать окислительные процессы. http://www.allbest.ru/

2.6 Оборудования для получения растительных масел

Сушильная установка бункерная.

Предназначена для сушки зерновых, бобовых, масличных культур, круп, гранулированных продуктов.

Конструкция сушильной установки позволяет организовать непрерывный процесс: продукт подается в установку через верхний загрузочный люк с помощью конвейера и выгружается через нижний люк на отводящий конвейер.

...