Выходящий из форпрессов жмых перед подачей в экстрактор проходит предварительно соответствующую обработку, задача которой - создание оптимальной внешней и внутренней структуры для быстрейшей и максимальной степени извлечения масла растворителем. Выбор метода подготовки материала к экстракции зависит от состава технологической схемы, вида сырья и конструкции экстрактора. Традиционные методы подготовки - получение крупки или лепестка. Обычно эта технология осуществляется в отдельных отделениях, занимающих довольно солидные площади.
При подготовке форпрессового жмыха к экстракции в виде крупки жмых с форпрессов подается на измельчение, полученная крупка подвергается сортировке для отбора крупной фракции с возвращением ее на повторное дробление со свежим материалом, а крупка оптимальной величины кондиционируется по влажности и температуре и направляется в экстрактор.
Данная часть схемы громоздка, использует энергоемкое металлоемкое сложное в эксплуатации оборудование, а дополнительная влаготепловая обработка ухудшает качество получаемой продукции.
Более широкое распространение получила лепестковая структура, формируемая из крупки. Схема получения лепестка содержит все элементы производства крупки. Только дополнительно после кондиционирования крупка транспортируется на лепесткование, проводимое с помощью двухпарных вальцевых станков.
На сегодняшний день в промышленности применяются в основном громоздкие, тяжелые в эксплуатации, энергоемкие дорогостоящие вальцевые станки.
Это большой недостаток способа. Кроме того, получаются частицы различных размеров и неизбежно образуется мучнистая фракция, что ухудшает перколяцию растворителя в слой материала, загрязняет мисцеллу, усложняет процесс ее фильтрации, затрудняет отгонку растворителя из шрота, повышает взрывоопасность шрота в складских помещениях.
Кроме того, структура жмыха претерпевает значительные изменения и в экстракторах различной конструкции.
Внутренняя структура экстрагируемого жмыха в процессе экстракции изменяется не так сильно, как внешняя.
Трещины и капилляры частиц, заполненные до экстракции воздухом и частично маслом, в процессе экстракции замещаются растворителем. Растворитель замещает также масло, перешедшее в мисцеллу изнутри клеток.
Полученная структура жмыха в виде лепестка, например в шнековом экстракторе, работающем по способу погружения экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель, особенно внешняя структура при продвижении материала претерпевает значительное изменение.
Лепесток подсолнечного жмыха, имевший при поступлении в экстрактор до 6% фракций, проходящих через 1-мм сито, по выходу из него содержит этих фракций до 20 %. Отсюда ясна необходимость готовить для этого экстрактора особенно стойкий лепесток. Значительно меньшее измельчение претерпевает в этом экстракторе жмыховая крупка. Недостатками работы на лепестке являются повышенная масличность шрота, которая является следствием сохранения целых или слабо разрушенных тканей клеточной структуры жмыха, а также образование большого количества мелких частиц, что отрицательно сказывается на процессе экстракции, одновременно снижаются дренажирующие свойства материала. Малая насыпная масса лепестка снижает производительность экстракционного оборудования, увеличивает энергетические затраты и потери растворителя.
В ленточных экстракторах, работающих по способу многоступенчатого орошения растворителем материала, перемещаемого движущимся транспортным механизмом, на котором материал находится в покое, внешняя структура его в процессе экстракции изменяется мало. Однако вследствие прохождения через слой материала растворителя наблюдается слеживание его, иногда значительное. Вот почему при работе на таких аппаратах прибегают к приготовлению так называемого хрустящего масличного лепестка, который готовится путем быстрого охлаждения теплого (поджаренного) лепестка по выходе его из-под плющильных вальцовок.
В странах СНГ для предварительного отжима масла из мезги хлопковых семян и формирования гранулированной структуры жмыха в технологической схеме форпрессование-экстракция используется пресс-грануляционные агрегаты Г-24. Использование этих грануляторов позволило повысить производительность экстрактора на 20 %, обеспечить выпуск масла, жмыха и шрота высокого качества, а главное ликвидировать оборудование для приготовления крупки или лепестка. Однако опыт эксплуатации этих машин показал несовершенство их конструкции и особенно гранулирующего узла, низкую производительность, невозможность получения стойких пористых гранул из семян подсолнечника - ведущей масличной культуры в Украине.
Опыт отечественной и мировой практики маслодобывания показывает, что самыми перспективными направлениями являются формирование высокопористого жмыха в виде гранул при прессовании мезги, полученной по традиционной технологии, экстракционная обработка маслосодержащего сырья, совмещающая процессы измельчения, частичной тепловой обработки, смешения, прессования, гранулирования и если необходимо, отжима масла.
Фирма "Андерсон" США производит экспандеры "HIVEX" для экспандирования измельченного материала и получения гранул жмыха.
Производительность такого экспандера до 200 тонн по семенам подсолнечника. Масличность жмыховых гранул 25-28 %.
Потребление электроэнергии 13-17 кВт-ч/тонну семян, расход пара при давлении 3,5 атм. - 30-40 кг/тонну семян, потребление воды 0,2 м3/тонну семян. Диаметр экспандера 200 мм,
рабочая длина 3,2 м. Центральный шнековый вал включает транспортирующий шнек большого объема и индивидуальные витки, а также рассекатели (ножи) в промежутках шнековых витков для создания сдвигового воздействия на материал.
Выпускная фильера с диаметром отверстий 7-10 мм. Шкив привода с клиноременной передачей. По корпусу экспандера расположены специальные клапаны для инжекции острого пара в материал.
Стоимость такого экспандера от 200000 до 250000 долларов США.
На базе отечественного пресса МПШ-92 для предварительного отжима масла АО "Химтекстильмаш" при технологическом сопровождении УкрНИИМЖ был разработан отечественный грануляционный пресс МПШ-92 М, предназначенный для предварительного отжима масла с получением гранул.
Шнековый вал для пресса - наборной конструкции состоит из отдельных шнеков и переходных колец, собранных на валу, шнеки имеют переменный шаг витка, на валу имеется специальный истирающий кулачковый орган. Вместо конуса установлен специальный гранулирующий узел. Все вращающиеся элементы, а также рабочая матрица, зеерные стержни, ножи имеют твердость 57-62 НRС.
Основные узлы пресса - питатель, зеер, шнековые витки и узел гранулирования представляют систему согласованных друг с другом узлов.
Ступенчатый зеер позволяет поддерживать в прессе давление 250-280 кгс/см2 и максимально отжать масло, а также получать жмых легко пористых структур.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нами выведена расчетная зависимость масличности шрота от времени экстракции гранул жмыха, полученных на прессах МПШ-92 М, которая может быть представлена в следующем виде:
M=(Po/t2 - P1/(t0.9+1) - P/(t+1))
где Ро, Р1, Р2 - коэффициенты, соответственно равные (-82, 719; 168596; - 111, 992), получены методом аппроксимации;
t - время экстракции.
Отработано время экстракции на экстракторе НД-1250, при котором достигается масличность шрота 1,18 %. Экспериментальные работы и наработки партий шрота проводились при времени экстракции 60,72,100 мин., при которых, соответственно, получена масличность шрота 2,47 %; 1,34 %; 1,18 %.
Таким образом, разработанная конструкция отечественного пресса МПШ-982 М при оснащении технологических схем позволит:
- получать жмых определенных легкопористых структур, исключающих необходимость в подготовке прессового жмыха к экстракции, что даст оптимальные результаты при экстракции за счет улучшения перколяционной способности растворителем.
В настоящее время такие пресса эксплуатируются на заводах Молдовы, в странах СНГ, имеется заинтересованность для оснащения данными прессами маслодобывающих заводов в Болгарии.
Валерий Гирман, Нина Яретик, Елена Набокова, Харьков, УкрНИИМЖ
Вадим Ильин, Александр Тэнн, г. Чернигов, АО “Химтекстильмаш”
1. Тютюнников Б.Н., Гладкий Ф.Ф. и др. Химия жиров, М., Колос, 1992 г.
2. Отчет о НИР “Усовершенствование технологической схемы предварительного отжима масла с целью сокращения технологических операций и улучшение качества шрота”, шифр 21.01.98, УкрНИИМЖ.
3. Паспорт на пресс МПШ-92,М, г.Чернигов, АО “Химтекстильмаш”, 1997 г.
4. Соколов А.Я. Прессы пищевых и кормовых производств, М. Машиностроение, 1973 г.
5. А.С. 737240 СССР “Пресс для отжима растительного масла”.
6. Труды ВНИИЖ, вып. ХIХ, Л., 1959 г.
7. Кудрин Ю.П. Метод расчета двухчервячного экструдера, Киев, УкрНИИНТИ № 1576, 1990 г.
8. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров, том I, книга 2, ВНИИЖ., Л., 1975 г.
9. Вестник науки и техники, выпуск 2, 1998 г., с.68-70.
