Исследование процессов фильтрации подсолнечного масла физическими методами

Источник

Журнал "Олійно-жировий комплекс"

14329

В настоящее время в мини-цехах коллективных и фермерских хозяйств широко распространена упрошенная технология получения растительных масел (подсолнечного, рапсового, соевого и др.), базирующаяся на простом и недорогостоящем оборудовании. Однако эта технология не включает в себя последующую очистку масла, доводя его качество до показателей по ГОСТ 1129-93 "Подсолнечное масло. Технические условия" по содержанию механических примесей и канцерогенных веществ.

Для получения высококачественных пищевых масел их необходимо максимально очистить от сопутствующих веществ, т.е. механических примесей, фосфатидов, восков, мыльных веществ и гидрофобных фракций. Этот процесс можно реализовать по разработанной в университете технологии на базе физических методов с помощью специальных центробежных аппаратов [1], использованием гидратационного способа очистки фосфатидного концентрата и бельтинг-фильтрации одно-двухосновных ненасыщенных жирных кислот и микрофильтрации масла. Разработанная технологическая модель доочистки масла физическими методами представлена на рис. 1.

Более конкретно представленную на рис. 1 технологическую модель доочистки масла можно интерпретировать следующим образом.

Как правило, масло, полученное в мини-цехах на маслопрессовом оборудовании холодным или термическим способом, проходит первоначальную грубую очистку через марлевые или сетчатые фильтры.

Затем масло проходит очистку от механических примесей в центробежном поле при помощи специальных аппаратов [1]. После того как масло освободится от механических включений диаметром до 5 мкм, масло с более низким давлением подается на бельтинг-фильтр. Следующий этап очистки масла – выделение фосфорсодержащих гидратируемых агрегатов при помощи метода гидратации [2]. В емкость, где проходила очистка масла от механических примесей, доливают дистиллированную воду в отношении 6 частей воды к 100 частям масла. После полного растворения воды в масле и получения мицелярных соединений переливают масло в емкость для отстоя. После того как масло разделилось на чистое масло и мицелярный осадок, масло перекачивают в рабочую емкость установки, где проводят выделение оставшихся мицелярных включений при помощи центробежного поля [1]. На завершающем этапе полученную массу перегоняют через керамические микрофильтры для более тщательной очистки от фосфолипидных включений. Сепарирующая способность данного типа очистителя – до 0,3-0,5 мкм. Фильтрование микрофильтром проводят до полного освобождения масла от механических примесей.

В работе [3] рассмотрен процесс фильтрации масла в мембранных керамических фильтрах. В продолжение работы [3] нами создана установка с блоками фильтров. Установка предназначена для микрофильтрации растительных масел при их доочистке путем снижения концентрации механических примесей и канцерогенных веществ.

Установка состоит из блока микрофильтров с самостоятельным баком, насосной станции, керамическими мембранными элементами, щитом управления и т.д. (рис. 2). Блок микрофильтров представляет собой сварную рамную конструкцию, на которой смонтирован основной масляный бак 3 емкостью 600 л. В бак вмонтированы гидродинамический теплогенератор, датчики уровня масла и температуры. Вокруг бака установлены 12 блоков микрофильтров 5, в каждый из которых установлены 24 керамических стержня. Схема потоков масла в элементах блока представлена на рис. 3.

Циркуляция масла в блоке микрофильтров осуществляется насосной станцией 1. Для очистки блоков микрофильтров используется сжатый воздух, в обратном потоке подаваемый компрессором под давлением 0,4 МПа. В состав входят: шит управления 4, насос для слива концентрата 7, накопительная емкость 3, маслопроводы, запорная арматура, датчик давления. Блок микрофильтрации имеет функциональную связь с маслоочистительной установкой через сеть трубопроводов с запорной арматурой.

Таблица 1. Основные технические данные блока микрофильтрации

Количество микрофильтров, шт.
288
Рабочая поверхность микрофильтров, м2
8

Тип элемента фильтрации

трубчатый
Материал элемента микрофильтра
керамика
Средний диаметр пор микрофильтра, м
10
Размер керамических стержней, мм
длина
800
наружный диаметр
12
внутренний диаметр
6
Давление масла на входе в элемент, МПа
0,5
Рабочая температура, °С
80
Селективность, %
46
Емкость для очищенного масла, л
600
Емкость для сбора концентрата, л
200
Питающая сеть, В
220/380

Работает блок микрофильтров следующим образом: масло, прошедшее предварительную очистку от загрязнения в бельтинг-фильтре, закачивается в рабочую емкость блока микрофильтров. Процесс заполнения идет до достижения маслом верхнего уровня датчика. Масло нагревают до 80 °С, включают насосную станцию. Давление масла в магистрали на входе в блок микрофильтров составляет 0,7 МПа и поддерживается перепускным клапаном (дросселем). Масло циркулирует в блоке микрофильтров, проходит через поры керамических стержней, на которых оседают загрязнения, и струйным насосом подается в емкость для хранения масла. Тонкость фильтрации в блоке микрофильтров – до 0,5x10, выход готовой продукции – до 70-80%. Процесс микрофильтрации масел продолжается до снижения производительности керамических стержней.

Затем осуществляется продувка фильтров в обратном потоке до восстановления их работоспособности. В режиме продувки установка работает следующим образом: открывают запорную арматуру магистрали продувки блока микрофильтров, включают в работу компрессорную станцию, и под давлением 0,4 МПа воздух поступает в микрофильтры. Проходя через поры керамических фильтров, противотоком сжатый воздух освобождает поверхность стержней от загрязнений, унося их в емкость для сбора концентрата (отходов). Блок микрофильтрации используется на заключительном этапе в технологическом процессе доочистки масла и приспособлен к маслоочистительным установкам любой конструкции.

Разработанная по схеме (рис. 2) установка изготовлена и апробирована в производственных условиях мини-цеха по производству подсолнечного масла. Данные испытаний представлены в табл. 2.

Показатели качества масла отвечают требованиям ГОСТ 1129-93 для подсолнечного масла высшего сорта.

В процессе микрофильтрации и извлечения из масла механических примесей и канцерогенных веществ наблюдается улучшение его качества, а именно:

-  снижается кислотное число на 5,6 мг КОН/г благодаря извлечению фосфатидов, обладающих кислыми свойствами. Кроме того, предполагается адсорбция жирных кислот на хлопьях фосфатидных эмульсий;

-  улучшается цветность масла в результате сорбции частиц пигментов и выведения меланофосфатидов;

- извлекаются другие гидрофильные соединения (белки, углеводы);

- удаляются оставшиеся после первичной очистки частицы твердой фазы.

Таблица 2. Показатели качества подсолнечного масла

Наименование показателей Сырое подсолнечное масло Масло после микрофильтрации
Цветное число, мг йода 35 12
Кислотное число, мгКОН/г 6 0,4
Массовая доля фосфорсодержащих веществ, % 0,8 отсутствуют
Массовая доля влаги и летучих веществ, % 0,3 0,1
Температура вспышки, °С 225 225
Степень прозрачности, фем 40 25
Перекисное число, 1/2 О ммоль/кг - 5

Выводы

Обобщая результаты, полученные в лабораторных и производственных условиях, можно заключить, что реализация технологии доочистки растительных масел с применением гидрокоагулятора и мембранных керамических блок-фильтров позволяет добиться не только глубокого извлечения фосфатидов и механических примесей, но и получить подсолнечное масло высшего сорта. Оно может быть использовано как для непосредственного употребления в пищу, так и в виде базового продукта для эффективного осуществления процессов нейтрализации свободных жирных кислот и дезодорации растительного масла [4].

Литература:

1. Г.Топилин, В.Шерстобитов Очистка растительного масла в центробежном поле – НВЖ "Олійно-жировий комплекс", 2004, №3 (6). – с. 37-40.

2. Г.Топилин, В.Гальцев, В.Шерстобитов Гидратация растительного масла – НВЖ "Олійно-жировий комплекс", 2004, №2 (5). – с. 45-47.

3. Г.Топилин, В.Шерстобитов и др. Микрофильтрация растительного масла – НВЖ "Олійно-жировий комплекс", 2005, №1 (8). – с. 10-11.

4. Г.Топилин, В.Гальцев, В.Шерстобитов Энергосберегающее оборудование для нейтрализации свободных жирных кислот и дезодорации растительного масла – НВЖ "Олійно-жировий комплекс", 2005, №3 (10). – с. 88-90.




Рис. 3. Схема потоков масла в элементах блоков микрофильтров

Геннадий Топилин, Валерий Шерстобитов, УТА

Иван Кедь, Одесский государственный аграрный университет

Реклама

Вход