Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 155 )

Движущая сила внедрения

Для обеспечения безопасности предприятия, для обеспечения соответствия по предельно допустимым значениям содержания углеводородов в сточных водах и соблюдения законодательных требований по задержанию растворителей, включая законодательство, контролирующее ЛОСs, т. е., EC/99/13 и соответствующее национальное законодательство.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г. 141, FEDIOL, 2002 г., 189, Бокиш M, 1993 г.]

7.7.7.7 Рафинация растительных масел

Сырые пищевые масла содержат различные виды примесей и сопутствующих веществ, например, свободные жирные кислоты, фосфолипиды, красящие и летучие вещества, следы металлов, которые снижают пищевые достоинства масел и жиров. Повышенный уровень свободных жирных кислот снижает качество продукта, ухудшает его пищевое достоинство. Для масел, используемых непосредственно в пищу, либо направляемых на промышленную переработку для производства пищевых продуктов, кислотное число должно быть не более 0,6 мг КОН/г. Для повышения пищевого достоинства и технологических свойств масел и жиров их подвергают различной степени очистки - химической или физической рафинации.

7.7.7.7.1 Химическая рафинация

Описание

Химическая или щелочная рафинация заключается в нейтрализации свободных жирных кислот путем добавления в масло водного раствора гидроокиси натрия (NaOH) при температуре 75 – 95ºC для омыления свободных жирных кислот, осаждении мыл в тяжелой водной фазе и удалении тяжелой фазы, называемой соапсток, путем отстаивания или центрифугирования.

В этот процесс может быть интегрировано удаление негидратируемых фосфатидов и фосфатидных кислот, в случае использования фосфорной или лимонной кислоты (см. описание рафинации гидратацией в Разделе 2.2.7.2).

Соапсток может дальше перерабатываться путем расщепления или может быть реализован третьей стороне. Существует также вариант его рециклинга обратно в процесс. При расщеплении соапстока, мыла жирных кислот вступают в реакцию с серной кислотой с образованием жирных кислот. Процесс может быть непрерывным или периодическим. Реакционная среда нагревается до 70 – 100ºC для увеличения скорости реакции и улучшения отделения верхней масляной фазы от нижней водной фазы.

Химическая рафинация растительных масел показана на рисунке 7.59.

Рисунок 7.59 - Основная блок-схема химической рафинации растительных масел

Экологические эффекты от внедрения метода

Удаление и восстановление обезжиренных кислот. Большой потенциал для восстановления и улучшения побочных продуктов для корма для животных или технического применения в других отраслях. Уменьшение использования отбельной земли.

Воздействие на различные экологические среды

Сложность очистки сточных вод повышается из-за увеличенной концентрации P для расщепления соапстока, если для рафинации гидратацией используется фосфорная кислота; увеличенная концентрация ХПК/БПК для расщепления соапстока; использование лимонной кислоты для рафинации гидратацией, и увеличенная сульфатная нагрузка.

Эксплуатационные данные

Потребление химических веществ зависит от состава сырья и его дозировка может быть снижена за счет механического смешивания химических веществ и масел/жиров. Например, в большинстве сырых масел содержание свободных жирных кислот составляет от 0,5 до 3,0%, но в других, например, сырое пальмовое или пальмоядровое масло, оливковое и кокосовое масла содержат до 7% свободных жирных кислот, и их данные потребления выше.

Таблица 7.98 показывает уровни потребления и эмиссий для химической рафинации растительных масел.

Таблица 7.98 - Уровни потребления и эмиссий для химической рафинации растительных масел.

Параметр	Общие данные	Германский пример
Каустическая сода (100%) для нейтрализации. Количество зависит от содержания свободных радикалов кислот (максимум 3%).	1 – 6 кг/т масла
Пар для нейтрализации и расщепления мыла. Количество зависит от содержания фосфатидов и воды.	117 КВтч/т мыла (150 кг/т) Удаление жирных кислот	117 КВтч/т нерафинированного масла (150 кг/т)
156 – 778 КВтч/т мыла (200 – 1000 кг/т мыла) Расщепление соапстока
Фосфорная кислота (75%) для рафинации гидратацией *. Количество зависит от содержания фосфатидов.	0,8 – 0,5 кг H3PO 4/т масла
Серная кислота (96%) для расщепления соапстока **. Количество зависит от содержания каустической соды.	100 – 250 кг/т мыла	50 – 250 кг/т мыла
Вода для промывки масла	50 – 300 л/т мыла	200 кг/т нерафинированного масла
Электричество	5 – 15 КВтч/т масла (18 – 54 МДж/т)
Сточная вода
Объем		до 0,3 м3/т нерафинированного масла
ХПК		до 15000 мг/л
Сульфат		до 15000 мг/л
Органический фосфор		до 2000 мг/л
* Если вместо фосфорной кислоты используется лимонная кислота, существует потенциальный риск отравления катализатора гидрогенизации (Ni) следами лимонной кислоты, тем самым снижая пропускную способность нисходящих процессов.
** Для уменьшения содержания сульфата в сточной воде необходима оптимальная дозировка серной кислоты во время процесса расщепления соапстока.

Применимость

Подходит для новых и существующих предприятий. Данный метод подходит для сырых масел с низкими содержаниями свободных жирных кислот, т. е., <3%. Метод является легкодоступным и обладает хорошей эксплуатационной надёжностью для широкого спектра сырьевых материалов и продуктов.

Экономические показатели

Большой потенциал получения побочных продуктов экономит финансовые средства, но существуют расходы, связанные с обеспечением оборудованием для перемещения, очистки и эксплуатации кислой воды.

Движущая сила внедрения

Лучшее качество продукции, т. е., более низкое содержание свободных жирных кислот, более длительный срок годности при хранении и более надежный процесс. Данный метод подходит для широкого спектра сырья и продукции.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г. 141, FEDIOL, 2002 г.]

7.7.7.7.2 Физическая рафинация

Описание

Существует возможность удаления свободных жирных кислот, путем дистилляции. Для получения низкого содержания фосфолипидов можно провести предварительную обработку масла путем рафинации гидратацией и использования отбельной земли. После этого из прошедшего предварительную обработку масла можно отогнать свободные жирные кислоты, подвергая его последовательной обработке острым паром под вакуумом при температурах около 240-250ºC.

Процессы предварительной нейтрализации можно опустить, поскольку нейтрализация и дезодорация осуществляются совместно на непрерывно работающем одно - или многоступенчатом оборудовании с интегрированными теплообменниками и инжектируемым отгоночным паром. Пары из дезодоратора отводятся по газоотводной трубе в конденсатор, где конденсируются в результате их контактирования в прямотоке с жирными кислотами (дистиллятом), циркулирующими в системе улавливания. После чего происходит механическое разделение смеси паров и погонов в сепараторе циклонного типа.

Экологические эффекты от внедрения метода

Получение высококонцентрированных свободных жирных кислот. Уменьшение потребления химических веществ, благодаря отсутствию этапа химической нейтрализации, т. е., нет необходимости в каустической соде или серной кислоте. Нет необходимости в расщеплении мыла (для автономного предприятия). Физическая рафинация дает больший выход масла, использует меньше воды и образует меньше сточных вод. В сточных водах меньше концентрации жиров, сульфатов и фосфатов.

Воздействие на различные экологические среды

Потребление отбельной земли до 4 раз больше по сравнению с химической рафинацией масла. Увеличение потребления отгоночного пара по сравнению с химической рафинацией.

Эксплуатационные данные

Высококонцентрированные свободные жирные кислоты (до 85%). Сообщаемое потребление пара составляет 116,7 – 311 КВтч/т масла (150 – 400 кг/т), а потребление электричества 15 – 40 КВтч/т масла (54 – 144МДж/т).

Применимость

Подходит для новых предприятий. Данный метод подходит для сырых (нерафинированных) масел с высоким содержанием свободных жирных кислот (>2%) и низким содержанием фосфолипидов. Метод легкодоступен и имеет хорошую эксплуатационную надёжность.

Экономические показатели

По сравнению с химической рафинацией, в силу отсутствия этапа химической нейтрализации, отсутствуют соответствующие расходы; уменьшение расходов на зарплату из-за отсутствия расщепления мыла; уменьшение расходов на очистку сточных вод из-за меньшего загрязнения воды, и увеличение расходов из-за большего потребления отбельной земли. Больший выход готовой продукции по сравнению с химической рафинацией.

Движущая сила внедрения

Более высокие выходы готовой продукции, меньшая нагрузка на окружающую среду и отсутствие воды с повышенной кислотностью.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г. 141, FEDIOL, 2002 г.]

7.7.7.8 Использование лимонной кислоты вместо фосфорной кислоты для кислотной рафинации гидратацией

Описание

Для рафинации гидратацией, т. е. для удаления фосфатидов (фосфолипидов) можно использовать лимонную кислоту вместо фосфорной.

Рафинацию гидратацией можно выполнять отдельно или совместно с химической рафинацией (см. Раздел 7.7.7.7.1). Рафинированное гидратацией масло можно использовать для дальнейшей переработки в процессах физической рафинации (см. Раздел 7.7.7.7.2).