НОВОСТИ

Новости отраслей

Oтбельная земля Bent Actigel

В последнее десятилетие наблюдается процесс неустанного ужесточения стандартов качества и безопасности на пищевые продукты, производимые в мире. Этот процесс обусловлен как растущими проблемами, вызываемыми процессом глобального загрязнения окружающей среды, так и развитием знаний о природе возникновения наиболее опасных заболеваний человека.

В результате ужесточения общественного контроля фирмы-производители продуктов питания вынуждены принимать меры, ограничивающие возможность поставки на рынок продукции, опасной для здоровья ее потребителей. Этот процесс затронул и фирмы, производящие растительные и животные масла. С одной стороны, эти фирмы вынуждены применять дополнительные меры по очистке своей продукции в соответствии с вводимыми государством предельно допустимыми нормами содержания в продукции различного рода вредных веществ. С другой стороны, они сами принимают необходимые меры по предотвращению возможности попадания в их продукцию опасных для жизни потребителей веществ, стараясь избежать катастрофических для себя последствий в случае массовых отравлений их продукцией.

Основными компонентами сырых растительных масел и жиров являются: триглицериды, жирные кислоты, пигменты, фосфатиды (смолы), парафины и следы металлов. В процессах предварительной фильтрации удаляются взвешенные вещества, рафинирования - смолы и фосфатиды, раскисления и промывки - часть жирных кислот. Все эти стадии производства масел и жиров создают условия для более успешной процедуры их осветления, с помощью которой удаляется большое количество таких веществ, как пигменты (каратеноиды и хлорофилл), остатки поверхностно-активных веществ, фосфатиды, металлы, продукты окисления, полиароматические углеводороды (ПАУ), диоксин и полихлорбефинилы. На завершающей стадии дезодорирования из масла и жиров удаляются легкие ПАУ и летучие полихлорбефинилы.

Имеющиеся данные свидетельствуют о росте загрязнения в последние десятилетия сырого масла и жира целым рядом весьма опасных для здоровья человека веществ. Известны случаи массового отравления населения ряда европейских стран оливковым и другими растительными маслами. Одним из основных веществ, вызвавших тревогу у представителей власти и производителей этих продуктов, стали ПАУ, содержание которых в маслах по мнению медиков чрезвычайно высоко и неуклонно возрастает.

Причины этого процесса многочисленны: это сушка кокосовой копры дымом, подсолнечника и оливковой копры - выхлопными газами, использование загрязненных танкеров и контейнеров при транспортировке пальмового и кокосового масел, негативное воздействие загрязнения окружающей среды на качество рапсового и оливкового масел и особенно рыбьего жира.

Нижеследующие данные характеризуют нынешний уровень содержания легких и тяжелых ПАУ в наиболее распространенных сырых растительных маслах и жирах.

Страны Европейского сообщества договорились о том, что содержание ПАУ в пищевых маслах и жирах не должно превышать 25 ppb. При этом уровень тяжелых ПАУ не должен превышать 5 ppb, а содержание одного из опасных канцерогенов бензоальфапирена ограничено 0.5 ppb. В ноябре 2001 года предельно допустимое содержание диоксина в растительных маслах было ограничено уровнем 0.75 пикограмм/грамм продукта, а в рыбьем жире - 2.0 пг/г (норматив 2375/2001 от 29.11.01).

Введение вышеперечисленных ограничений заставляет производителей совершенствовать методы очистки растительных масел и жиров. Процесс осветления является центральным звеном в процессе производства высококачественного масла и жира. Важнейшую роль при этом традиционно играет использование отбеливающей глины (ОГ) и во все возрастающих масштабах она используются в паре с активированным углем.

Причина этого в том, что, будучи хорошим адсорбентом, отбельная земля тем не менее во всё возрастающей степени не в состоянии самостоятельно решить проблему очистки сырого масла и жиров до нужной кондиции. Совместное использование ОГ и АУ в процессе отбеливания масла и жира объединяет их сильные стороны. ОГ улучшает условия для применения АУ, удаляя вещества, способные дезактивировать АУ (фосфатиды, следы поверхностно-активных веществ). Последний в свою очередь удаляет из масла те вещества, с которыми не в состоянии справиться отбельная земля. К числу последних  относятся очень устойчивые пигменты, легкие устойчивые и тяжелые ПАУ, диоксины и полихлорбефинилы.

Лучшие результаты при отбеливании масла могут быть достигнуты при использовании смеси ОГ и АУ в соотношении 60/40%. Однако на практике это соотношение колеблется между 90/10 и 95/5%, что объясняется экономическими и технологическими проблемами. АУ намного дороже ОГ, а его более развитая структура пор ведет к относительно большей потере масла при замене фильтровальной лепёшки. Кроме этого, при использовании более 5 кг АУ на тонну очищаемого продукта могут возникнуть проблемы в процессе фильтрации.

Обычно уровень дозирования смеси ОГ/АУ составляет 0.5-1.5% от массы отбеливаемого продукта и зависит от степени загрязнённости сырого масла или жира и требуемой чистоты конечного продукта. ОГ и АУ могут вводиться в отбеливатель в виде готовой смеси (Отбельная земля Bent Actigel) или раздельно, образуя смесь уже внутри аппарата. Типичное время контакта для отбеливания масла 20-30 минут, а для удаления из него ПАУ - 45 минут.

Поэтому при очистке масла с высоким содержанием ПАУ введение АУ через 10 минут после начала его обработки ОГ, которая принимает на себя значительную часть веществ, способных дезактивировать АУ, приводит к значительному повышению эффективности процесса осветления. По достижении необходимого времени контакта отбеливающей смеси с осветляемым продуктом происходит их разделение посредством механической фильтрации. При этом могут использоваться вертикальные фильтры под давлением, вращающиеся дисковые фильтры или метод противоточного фильтрования.

Решению проблемы снижения содержания ПАУ в маслах и жирах препятствует сложность процесса определения уровня их содержания в сырых продуктах. Даже крупные западные производители не имеют необходимых условий для выполнения необходимых анализов (оборудование, специалисты). Они выполняются только в специализированных лабораториях и за большие деньги. Поэтому в повседневной практике производители используют весьма доступный метод, позволяющий определить содержание такого тяжелого ПАУ, как бензоальфапирен (стандартный метод анализа ISO/fdis 15302 (1998)). Уровень содержания тяжелых ПАУ может быть получен путем умножения уровня содержания бензоальфапирена на 5. Полученный показатель может использоваться только при условии, что в процессе очистки масла не используются источники тепла, которые могут вызвать его загрязнение.

Как уже отмечалось выше, применение более 5 кг АУ при осветлении тонны сырого масла приводит к проблемам при фильтрации: давление необходимое для фильтрации превышает допустимый уровень, скорость фильтрации сокращается до минимума или снижается стабильность фильтровальной лепешки, что ведет к просачиванию АУ сквозь фильтр. Эти обстоятельства требуют разделения процесса осветления на два этапа, что позволяет снизить дозу АУ на каждом этапе вдвое.

Однако данный подход считается неэкономичным, так как он ведет к значительным дополнительным издержкам. Поэтому а тех случаях, когда уровень содержания бензоальфапирена превышает 40 ppb, данное обстоятельство затрудняет использование АУ. Для решения данной создана отбельная земля Bent Actigel в основе 5% АУ, обладающего значительно лучшими фильтровальными характеристиками:

• предлагает оптимальный компромисс между адсорбционной активностью и потерями масла;

• обладают оптимальной пористой структурой для адсорбции ПАУ;

• обладая щелочным рН препятствуют гидролизу масла;

• высокая стабильность качества углей в отбельной земле облегчает их практическое применение;

• отбельная земля Bent Actigel с активированным углём обладает улучшенными фильтровальными свойствами.

Надеемся на то, что данная информация поможет потенциальным пользователям принять правильное решение относительно необходимости и целесообразности применения отбельной земли с активированным углем (Bent Actigel) на своем предприятии.

Извлечение из масел восковых веществ

Восковые вещества представляют собой сложные смеси с преобладающим содержанием растительных восков — эфиров высокомолекулярных жирных кислот и одноатомных (реже двухатомных) высокомолекулярных спиртов, спиртов каротиноидной природы (цветные воски). В восковую фракцию липидов входят также свободные высокомолекулярные жирные кислоты и спирты, стеролы, стериды, углеводороды, лактоны, эстолипиды и другие высокоплавкие компоненты.

Воски в основном локализованы в оболочке семени и в процессе извлечения масла переходят в него. Количество восковых веществ в масле колеблется от 0,01 до 0,3% и зависит от способа получения масла.

Наличие восковых веществ в масле в основном обусловливает степень его прозрачности. Помутнение масел при охлаждении объясняется также переходом в нерастворимое состояние фосфорсодержащих веществ и влаги.

Вследствие высокой температуры плавления (32–98°С) восковые вещества образуют в масле при его охлаждении тонкую и очень стойкую взвесь кристаллов, так называемую сетку, существенно ухудшающую товарный вид масла. Ни одна из стадий рафинации масла (гидратация, щелочная нейтрализация, отбеливание, дезодорация) практически не приводит к выведению восковых веществ. Из-за их наличия не только нельзя получить масло с хорошим товарным видом, но и возникают трудности при переработке. Восковые вещества затрудняют процессы полировочного фильтрования рафинированных масел. Имеются сведения об их отрицательном влиянии на катализаторы гидрирования.

Вымораживание (винтеризация) масел

Для получения салатных масел вымораживанию подвергают подсолнечное, кукурузное и частично гидрированное соевое масло. Восковые и другие высокоплавкие вещества в масле обладают определенной устойчивостью, создающей трудности при их выведении. Одним из факторов, определяющих эту устойчивость, является температура.

Значительное отличие свойств восковых веществ от свойств глицеридов при пониженных температурах позволяет применять способ вымораживания (винтеризации) масел для выведения из них восковых веществ. В основу его положено свойство восковых веществ при относительно низких плюсовых температурах образовывать в масле кристаллы. Вымораживанию подвергаются масла, прошедшие полный цикл пищевой рафинации, до или после дезодорации.

Классическая технология выведения восковых веществ вымораживанием заключается в медленном охлаждении масла, выдержке его при низкой температуре и последующем отделении осадка фильтрованием.

Вымороженное масло представляет собой малоконцентрированную суспензию, разделение которой затруднено из-за небольшого количества кристаллов восковых веществ, повышенной вязкости масла и сложного состава отделяемого осадка.

Для интенсификации процесса отделения восковых веществ фильтрованием в настоящее время используют вспомогательные фильтровальные порошки, улучшающие дренажные свойства осадка — диатомиты (кизельгуры). Их наносят на поверхность фильтровальной перегородки.

Широкое распространение в промышленности получили диатомитовые фильтрующие порошки предлогаемые нашей компанией ВестХим.

Диатомиты — это отложения панцирей микроскопических водорослей (диатомей), благодаря геологическим изменениям земной коры около 5 млн. лет назад оказавшиеся на поверхности. По месторождению диатомиты подразделяют на пресноводные и морские. Панцири пресноводного происхождения имеют, как правило, четырехугольную, круглую или игольчатую формы и их размеры меньше. Формы морских диатомитов разнообразнее.

Рекомендуемые расходы диатомитовых фильтровальных порошков в зависимости от содержания восков в масле составляют 0,1–1 % от массы масла.

Для отделения осадка в периодических схемах рафинации используют рамные фильтр-прессы, в непрерывных — пластинчатые фильтры с горизонтальной или вертикальной фильтрующей поверхностью, дисковые, вакуум-фильтры.

Для улучшения условий фильтрования, масло подогревают горячей водой до 20 °С в нагревателе, а на фильтре создают дренажный слой. Для этого в смеситель подают фильтрованное масло из фильтров и фильтрующий порошок. Приготовленную при перемешивании 3–5%-ную суспензию фильтровального порошка в масле насосом непрерывно подают в линию масла в количестве 0,1–0,5% массы масла, поступающего на фильтрование. В целях создания условий для лучшей кристаллизации периодически в кристаллизатор насосом подается суспензия в количестве 0,05–0,1% массы масла для образования центров кристаллизации.

При фильтровании первые мутные порции масла отводят в смеситель , прозрачное масло поступает в промежуточный сборник , откуда насосом через теплообменник подают в емкость и насосом — потребителю.

В зависимости от типа фильтров давление фильтрации может быть 0,25–0,50 МПа. При повышении давления фильтр-пресс отключают для зачистки, в процессе которой осадок сбрасывают в сборник . Перед разгрузкой фильтров осадок продувается воздухом, что позволяет извлечь из него до 50 % масла.

Свойства метасиликата натрия

Силикаты натрия - натриевые соли кремневых кислот общей формулы mNa2O*nSiO2 .Отношение числа молекул Si02 и Na20 называют кремнеземным модулем; он определяет растворимость и другие свойства силикатов натрия, значение его колеблется от 1,0 до 4,0.

Жидкое стекло имеет сильную щелочную реакцию, так как гидролиз их протекает с образованием гидроксид-ионов:

Na2OSi02 + 2H20=2Na+ +Si02*H20 + 20H-.

Метасиликат натрия существует в двух кристаллических формах: с пятью молекулами воды (температура плавления 78,2 °С) и с девятью молекулами воды (температура плавления 48 °С). Первая форма содержит 42,5% (масс.) воды, вторая - 57,3% (масс.) воды.
Растворы силиката натрия при рН ниже 10,9 становятся неустойчивыми (выделяется кремневая кислота в виде геля); при нагревании они разлагаются с выделением аморфного кремния. Образование нерастворимой кремневой кислоты может происходить при хранении. Это обусловлено поглощением СО2 воздуха и понижением рН среды. Деполимеризация силиката протекает с выделением Si02. Средство борьбы с этим явлением - применение непроницаемой для паров воды и воздуха упаковки. В закрытых сосудах растворы жидкого стекла хорошо сохраняются, но на воздухе разлагаются и тем сильнее, чем выше кремнеземный модуль.

<Применение метасиликата натрия для рафинации

Для рафинации растительных масел применяется как обыкновенное жидкое стекло, так и порошкообразный метасиликат натрия (пентагидрат). Жидкое стекло, как правило, обладает высоким значением кремнеземного модуля (2,8-3,5) характеризуется нестабильным качеством и высоким уровнем неорганических примесей – до 15% - по сути, балластный песок, что приводит к его повышенному расходу, и в результате большему выходу соапстока в который вовлекается нейтральный жир. Все это сказывается на увеличении отходов и потерь масла при рафинации (нейтрализации) в среднем на 0,4-0,5%.

Простой расчет показывает экономическую эффективность использования более дорогого метасиликата по сравнению с обычным жидким стеклом. Так для масла с кислотным числом 1,5 мг КОН/г необходимо использовать около 7-8 кг/т масла обычного жидкого стекла с исходной плотностью 1,45 кг/л, при его стоимости порядка 7 рублей за 1 кг, затраты на нейтрализацию составляют 5 копеек/кг масла. Для нейтрализации того же масла необходимо использовать 2,8 кг метасиликата натрия по цене 40 руб/кг, что ложится 11,2 копеек/кг масла. При стоимости масла 25 руб/кг и уменьшении потерь на 0,4%, экономия составляет минимум 10 коп/кг, при увеличении стоимости масла эффект будет выше. Кроме того, при использовании жидкого стекла возникают дополнительные трудности в виде необходимости использования специализированных емкостей для его доставки и хранения, необходимости подстраиваться под работу завода производящего жидкое стекло, а самое главное каждая партия жидкого стекла отличается по своим характеристикам от предыдущей, что требует корректировки технологического процесса и ведет к нестабильности процесса рафинации. Так же не стоит забывать о трудностях с продажей силикатного  соапстока, при уменьшении его количества уменьшается количество проблем с ним связанных, кроме того, в связи с отсутствием балластных примесей увеличивается его подвижность.

Метасиликат используется для рафинации в виде раствора плотностью 1,1 - 1,2 кг/дм3 (12-20%), в зависимости от типа используемого оборудования, оборотов перемешивающего устройства, типа мешалки и количества фосфатидов в масле. Раствор готовится с использованием обычной питьевой воды комнатной температуры, растворение сопровождается выделением тепла. Для проведения нейтрализации  масло обрабатывается 30-40% раствором лимонной кислоты из расчета 0,5 кг/т, производится определение кислотного числа и задается раствор метасиликата из расчета 1,9 кг/т при кислотном числе равном 1 мг КОН/г. Для больших кислотных чисел делается соответствующий расчет.

Методика пересчета кислотного числа в количество метасиликата

Молекулярная масса КОН = 56 г/Моль

Молекулярная масса пятиводного метасиликата = 212 г/Моль

Поскольку реакция протекает в соответствии со стехиометрическими коэффициентами, а количество действующего вещества в одном моле метасиликата натрия в два раза больше, чем в одном моле КОН, в результате мы приходим к следующим вычислениям.

Для того, чтобы нейтрализовать жирные кислоты в 1 т масла с кислотным числом 1 мг КОН/г, нам необходим один килограмм щелочи КОН или (212/2)/56=1,9 кг метасиликата натрия.

Применение перлита для вымораживания масла

Перлит, наряду с кизельгуром используется для проведения процесса винтеризации, или вымораживания, растительных масел. Перлитом называется вулканическая порода, с характерным жемчужным блеском чешуек.

Основная отрасль применения перлита – строительство – в качестве заполнителя строительных смесей и растворов. Благодаря чрезвычайно низкой насыпной плотности (0,1-0,14 кг/л), и невысокой теплопроводности, этот материал весьма эффективен для строительства стен с низким удельным коэффициентом теплопроводности, а так же высокой паропроницаемостью.Благодаря своей очень низкой стоимости перлит нашел применение в рафинации подсолнечных масел.

Использование перлита с точки зрения сокращения затрат, на самом деле, не так эффективно как кажется на первый взгляд. Во-первых из-за низкой плотности повышаются транспортные расходы, и затраты на хранение, во-вторых происходит повышенный износ фильтровальных пластин и проточных частей насосов, перекачивающих суспензию масла и перлита, в третьих требуется увеличенная площадь фильтров для ведения процесса, поскольку характеристики проницаемости перлита гораздо ниже чем у кизельгура.

Всё это ведёт к увеличению первоначальных капиталозатрат, а так же повышенным расходам на эксплуатацию, в том числе и электроэнергии. Но все эти затраты оказываются не столь значительными по сравнению с потерями масла вместе с отработанным перлитом. Простой расчёт показывает следующее. Для ведения процесса винтеризации масла полученного из обрушенных семян подсолнечника, в среднем, требуется примерно 5 кг/т кизельгура и 6 кг/т перлита. Содержание масла в отработанном перлите составляет, в среднем 65%, в кизельгуре 45 %. Это говорит о том, что с каждым введенным килограммом перлита теряется 1,86 кг масла, а с каждым введенным килограммом кизельгура теряется 0,82 кг масла.

Таким образом, на каждую тонну переработанного с помощью дешевого перлита масла имеется потеря примерно 7 кг масла, по сравнению с использованием кизельгура, что эквивалентно 0,7% потерь. Если принять, что стандартные потери на всех стадиях рафинации и дезодорации, в зависимости от уровня используемой технологии, и качества исходного масла составляют 3,1-5,5%, то увеличение потерь при рафинации, при использовании перлита может составить 13-23%. В денежном выражении, при цене на нерафинированное масло порядка 30 рублей/кг, это приведет к дополнительным затратам порядка 200 руб/т. Это ровно столько же, сколько обходится самый дорогой кизельгур, что приводит к выводу, что использование перлита может быть оправдано, только если он достается предприятию бесплатно.