НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОТБЕЛКИ
ОТБЕЛИВАНИЕ (беление) - технологический процесс или совокупность технологических процессов (напр., химических, термических), посредством которых за счет удаления или разрушения красящих веществ повышают степень белизны материала (древесной массы, текстильных материалов и т. д.).
В растительных маслах содержатся различные по составу и свойствам пигменты.
Известно большое число пигментов, относимых к группе каротиноидов. Их подразделяют на углеводородные соединения, называемые каротинами, и кислородсодержащие производные, объединяемые часто одним общим названием ксантофиллов.
Наличие большого числа сопряженных двойных связей в молекуле обусловливает чувствительность каротинов к действию кислорода; двойные связи каротинов легко насыщаются водородом при каталитическом гидрировании растительных масел, при этом происходит частичное или полное обесцвечивание.
Каротины устойчивы к щелочам при температурах рафинации, поэтому в ходе щелочной рафинации растительных масел происходит лишь незначительное осветление масла главным образом за счет частичной сорбции пигментов соапстоком .
Характерной особенностью каротинов и ксантофиллов являются специфические спектры поглощения, используемые для идентификации этих соединений. Спектры поглощения каротиноидов имеют три отчетливых максимума в области 400 - 510 нм.
Хлорофилл представляет собой зеленый пигмент, который содержится в некоторых масличных семенах наряду с каротиноидами. Хлорофилл состоит из смеси двух близких по составу и строению веществ: сине-зеленого хлорофилла а и желто-зеленого хлорофилла в. В структуре хлорофилла имеется порфириновое кольцо, комплексно связанное с атомом магния.
Хлорофилл и некоторые продукты его распада содержатся во многих растительных маслах. Много хлорофилла содержится в экстракционном масле из недозрелых семян сои. В некоторых случаях наличие значительных количеств хлорофилла, регистрируемого по интенсивной полосе поглощения при длине волны 665 нм, может свидетельствовать о том, что масличные семена были загрязнены органическим сором. Иногда зеленый цвет растительных масел, обусловленный присутствием хлорофилла, маскируется окраской, вызываемой каротиноидами.
В качестве адсорберов в процессах рафинации масел и жиров применяются некоторые земли в натуральном виде, или подвергшиеся предварительной химической обработке, искусственно приготовленные препараты кремневой кислоты (силикагель) и угли растительного и животного происхождения. Все эти адсорберы, как правило, применяются в измельченной форме.
Обработка масел адсорберами ведет к более или менее полному (в зависимости от количества адсорбера и активности его) удалению из масла белковых и слизевых веществ, мыла, если оно осталось в масле после щелочной рафинации его и, в особенности, красящих веществ.
Для освобождения от красящих веществ главным образом и применяется метод адсорбционной рафинации масел . После обработки масла адсорберами оно становится более светлоокрашенным и может, при известных условиях, стать почти бесцветным. Поэтому метод адсорбционной рафинации иначе называется отбеливанием масел.
ПРИРОДА СИЛ АДСОРБЦИИ
Единообразного мнения на природу сил адсорбции не существует. Бесспорно одно, что поглощение красящих (и других адсорбируемых) веществ адсорбером обусловлено действием поверхностных сил, т. е. сил, связанных с наличием свободной поверхности адсорбера. Это видно из того, что эффективность отбеливания тем больше, чем больше развита свободная поверхность адсорбера за счет измельчения его или создания микрогубчатой структуры.
Некоторые факты указывают на то, что в явлениях адсорбции химические силы имеют определенное значение. К этим фактам относится, в первую очередь, избирательный характер адсорбции: отбельные порошки преимущественно поглощают одни компоненты масла и в меньшей мере - другие; в частности, особенно интенсивно поглощаются красящие вещества масла. Однако и они поглощаются не в одинаковой мере. Увеличивая количество вводимого - в масло адсорбера, можно получить все большую и большую степень осветления масла, но лишь до известного предела, за которым дальнейшее осветление становится все менее заметным, и, наконец, добавление новых порций адсорбера вовсе перестает вызывать сколько-нибудь заметное осветление масла. Это можно объяснить только тем, что адсорбер поглотил к этому моменту все те красящие вещества, с которыми он имеет химическое сродство, и никакое новое количество адсорбера не может способствовать удалению красителей, с которыми он химического сродства не имеет.
С другой стороны, возможность удаления некоторых адсорбированных веществ с поверхности адсорбера действием соответствующих растворителей указывает на слабую связь адсорбированного вещества с адсорбером. Впрочем, даже для бесспорно химических связей, в особенности для связей атомов, расположенных на поверхности твердого вещества, известны все градации прочности и постоянства,, от весьма прочных до легко разрушаемых. Поэтому легкость десорбции тех или иных веществ под действием растворителей не исключает еще химической природы связи, удерживающей их на поверхности адсорбера.
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АДСОРБЕРАМ.
К адсорберам, которые можно применять в процессах рафинации масел, предъявляют следующие требования:
1. Адсорбер должен поглощать возможно большее количество примесей, в том числе обязательно те из них, удаление которых является целью рафинации. Учитывая избирательный характер адсорбции, в каждом отдельном случае приходится подбирать соответствующий адсорбер, активный по отношению к данному виду примесей. Так, например, для удаления красящих веществ из масла применяются земли типа флоридинов или активные угли. Применяя смеси различных адсорберов, можно удалить из масла все нежелательные примеси.
2. Адсорберы должны обладать высокой активностью. Чем меньше требуется данного адсорбера для достижения определенного эффекта осветления (обесцвечивания) масла, тем он активнее.
Выгоднее работать с малыми количествами высокоактивного адсорбера, потому что, помимо примесей, им также удерживается и некоторое количество масла. Поэтому, чем больше приходится вводить адсорбера, тем больше мы теряем масла.
3. Поглощаемое адсорбером масло, выраженное в процентах от веса адсорбера, называется его маслоемкостью. К адсорберу предъявляется требование низкой маслоемкости; в этом случае потери масла невелики.
4. Адсорбер должен быть химически индифферентным по отношению к маслу в том смысле, что он не должен вызывать в нем никаких химических превращений, например, окисления, полимеризации, разложения. В частности, введение адсорбера не должно вызывать повышения кислотности масла.
5. Адсорбер не должен сообщать маслу постороннего запаха или вкуса, ему не присущего.
6. Адсорбер должен легко отделяться от масла. Обычно такое отделение производится путем отстаивания или, лучше, фильтрации. Чрезмерно тонкий пылевидный адсорбер бывает трудно отделить от масла. С другой стороны, активность адсорбера тем выше, чем больше его свободная поверхность, т. е. чем он тоньше раздроблен. Таким образом, учитывая эту взаимозависимость, необходимо найти такую степень раздробления, при которой в достаточной мере проявляется активность адсорбера, и в то же время легко достигается отделение его от масла отстаиванием или фильтрованием.
ТЕХНОЛОГИЯ ОТБЕЛИВАНИЯ МЕТОДОМ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ.
В заводской практике адсорбционное отбеливание масел осуществляется перемешиванием с адсорбером или фильтрацией через слой адсорбера.
Отбеливание по методу перемешивания заключается в том, что масло, предварительно освобожденное от белковых и слизевых примесей, промытое для удаления возможных следов мыла, обязательно просушенное и нагретое, смешивают в специальном отбельном аппарате механической мешалкой с некоторым количеством отбельного порошка
Отбеливание методом перемешивания необходимо вести в условиях, исключающих одновременное соприкосновение масла с отбельным порошком и с воздухом, т. е. по возможности в вакууме, иначе масло приобретает посторонний запах, отдаленно напоминающий запах окисленного масла, олифы. Объяснить это можно тем, что кислород воздуха, невидимому, адсорбируется на активных центрах поверхности адсорбера; вытесненный оттуда более сродными адсорберу липохромами он десорбируется.
В этот момент кислород воздуха находится в состоянии, сходном с тем, которое называется status nascendi . Обладая в этом состоянии повышенной активностью, он окисляет масло, придавая вместе с тем ему неприятный «олифистый» запах.
Поэтому процесс адсорбционной отбелки ведется так, что после поступления масла в аппарат в нем действием вакуум - насоса создается вакуум не менее 65 см рт. ст. Вслед за тем в аппарат засасывается вакуумом земля, лучше всего предварительно замешанная с небольшим количеством масла.
Весь процесс размешивания ведется при поддержании вакуума.
Оптимальная температура отбеливания 60 - 90°. Длительность размешивания 15 - 30 мин., после чего масло фильтруют на фильтр - прессе для отделения от отбельного порошка.
Количество вводимого отбельного порошка зависит от первоначальной цветности масла, от желательной степени осветления и от активности адсорбера. Применение слишком больших количеств земель, как и слишком длительное соприкосновение масла с землями, ведет к тому, что масло приобретает землистый запах, лишь с трудом удаляемый особой операцией дезодорации. К тому же следует помнить, что чем больше мы вводим адсорбера в масло, тем больше масла мы теряем за счет поглощения его адсорбером, в особенности, при большой маслоемкости этого последнего.
Поэтому количество вводимого адсорбера нужно, насколько это возможно, ограничивать, не добиваясь обязательно полного обесцвечивания масла. Для многих масел (оливковое, подсолнечное, хлопковое) светложелтый оттенок является более приемлемым, чем водянисто-бесцветный; правда, для других жиров, например, для кокосового масла, для свиного сала, желательна снежно-белая окраска.
ОТБЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
Отбельные аппараты бывают двух типов: вертикальные и горизонтальные.
Вертикальный аппарат.
Это цилиндрический сосуд с коническим дном и выпуклой герметической крышкой. На вертикальном валу - двухлопастная мешалка. В нижней части аппарат имеет паровую рубашку для обогрева. Как видно из рисунка, в верхней части аппарата имеются души, не используемые в процессе адсорбционной отбелки; дело в том, что этот же аппарат может быть использован еще для промывки и вакуум сушки масла, что предшествует адсорбционной рафинации. Для распыления промывочной воды и предназначаются эти души. Бывает, что вертикальные аппараты строятся без душей - распылителей воды. Тогда аппарат служит только для сушки и отбеливания.
Вакуум линия присоединяется к штуцеру в крышке промывочно – сушильно - отбельного аппарата и устанавливает сообщение полости аппарата с вакуум - насосом. В самой нижней части конуса расположено спускное отверстие, через которое масло засасывается насосом, подающим его на фильтр - пресс: первые порции профильтрованного масла обычно возвращаются обратно в отбельный аппарат до получения с фильтр - пресса совершенно прозрачного масла.
Описанные аппараты строятся двух р
азных размеров - на 5 и на 10 т полезной емкости (8,5 и 15,8 т полной емкости). Поверхность нагрева этих аппаратов соответственно равна 7,8 и 13,0 м 2 , потребляемая мощность 3 и 4 л. с.
Список использованной литературы
1. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Том 2. Рафинация жиров и масел.
2. Технология переработки жиров. Б.Н. Тютюнников.
3. Технология переработки жиров. Н.С. Арутюнян.
Источник: isp-p.ru |
