Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 156 )

Существует две формы фосфатидов: гидратируемые и негидратируемые. Гидратируемые фосфатиды могут быть отделены от масла после смешивания с водой центрифугированием. Фосфатидный концентрат представляет собой физиологически ценный продукт. Его широко применяют в различных отраслях пищевой, медицинской и комбикормовой промышленности.

Для более полного удаления фосфоросодержащих веществ из растительных масел, очистки их от негидратируемых фосфолипидов, предусматривается обработка масел минеральнами и органическими кислотами, такими, например, как фосфорная или лимонная. Этот процесс также называется кислотная рафинация гидратацией. Рынок требует, чтобы содержание фосфора в рафинированном масле было менее 5 частиц на миллион (по массе). Фосфор будет неизбежно присутствовать в сточной воде из-за остатков фосфорной кислоты и из-за появления органически связанного фосфора в форме фосфатидов. Как сообщается, фосфатиды не удаляются предварительной обработкой. Если ацидификация производится с использованием лимонной кислоты вместо фосфорной кислоты, может быть уменьшена концентрация P в сточных водах. Концентрация P, образованная содержанием фосфатидов в сыром масле, не будет уменьшена использованием лимонной кислоты. Однако лимонная кислота повысит концентрации ХПК и БПК сточных вод. На рисунке 7.60 показана последовательность технологических операций для кислотной рафинации гидратацией.

Рисунок 7.60 - Основная блок-схема кислотной рафинации гидратацией растительного масла

Экологические эффекты от внедрения метода

Повторное использование побочного продукта. Фосфатидная эмульсия может быть передана на промышленную переработку для получения фосфатидного концентрата, лецитина, или может быть использована для кормовых целей, например, добавлена в шрот. Уменьшение фосфорной нагрузки в сточной воде. Небольшое уменьшение количества осадка.

Воздействие на различные экологические среды

Повышенные концентрации ХПК и БПК в сточных водах.

Эксплуатационные данные

Сообщается об уменьшении фосфорной нагрузки сточных вод более чем на 50%, в зависимости от портфолио продукции. Также сообщается, что использование 1 кг лимонной кислоты дает в результате выход 0,75 кг ХПК в сточные воды. Потребление лимонной кислоты значительно выше потребления фосфорной кислоты. Использование лимонной кислоты может быть проблематичным для рафинации гидратацией некоторых видов сырых масел с высоким содержанием фосфатидов.

Сообщается, что удаление гидратируемых фосфолипидов проводится при температуре 50 - 70ºC, в то время как удаление негидратируемых фосфолипидов требует более высоких температур, например, 75 – 95ºC.

Применимость

Метод универсально применим и подходит для новых и существующих предприятий. Использование лимонной кислоты вместо фосфорной кислоты может уменьшить пропускную способность нисходящих процессов. Более того, остаточная лимонная кислота может отравить Ni-катализатор во время процесса гидрогенизации, поэтому это может повлиять на выбор кислоты, используемой для рафинации гидратацией. Метод легкодоступен и имеет хорошую эксплуатационную надёжность.

Экономические показатели

Снижение расходов на очистку сточных вод. Повышение расходов на химические вещества. Для обеспечения хорошей рафинации сырого масла гидратацией лимонной кислоты требуется до пяти раз больше, чем фосфорной. Лимонная кислота имеет больший молекулярный вес и является более слабой кислотой. Побочные продукты имеют товарную ценность.

Движущая сила внедрения

Более строгое требование к качеству сточных вод. Ценность побочных продуктов, например, фосфолипидов, может оказывать влияние на выбор между отдельной рафинацией гидратацией или интегрированной рафинацией гидратацией для удаления свободных жирных кислот.

Справочная литература

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

7.7.7.9 Ферментативная рафинация гидратацией

Описание

Физическая рафинация (см. Раздел 7.7.7.7.2) предлагает более низкие затраты, более высокие выходы готовой продукции и меньшее использование химических веществ для рафинации сырых растительных масел. Предпосылкой для физической рафинации является низкое содержание фосфатидов в масле, поступающем на конечную стадию дезодорации. Содержание фосфатидов снижается на этапе рафинации гидратацией. Рафинация гидратацией может быть произведена ферментативным гидролизом фосфатидов. Ферментативная фосфолипаза-A2 катализирует расщепление эфира жирной кислоты в мягких условиях. Жидкий фермент диспергируется в масло при 60ºC и pH 5, с лимонной кислотой и каустической содой в качестве буфера дигидрата цитрата натрия. Для повышения скорости ферментативной реакции применяется батарея реакторов с мешалками для непрерывного перемешивания. Полученная в результате молекула лизолецитина является растворимой в воде и может быть отделена центрифугированием.

Экологические эффекты от внедрения метода

Уменьшение потребления каустической соды, фосфорной и серной кислоты, воды и энергии.

Эксплуатационные данные

На приводимом в качестве примера предприятии после начала производства наблюдались эксплуатационные проблемы. Благодаря улучшению характеристик фосфолипазы, в течение 3 месяцев были получены предельные значения по выбросам и существенно были снижены затраты.

На приводимом в качестве примера предприятии традиционный метод образует около 3200 кг/ч сточных вод, в которых содержится сульфат и фосфат, по сравнению с примерно 400 кг/ч для ферментативного процесса. Кроме этого, почти в 8 раз уменьшилось количество осадка. В Таблице 7.99 приводится сравнение данных потребления для традиционной и ферментативной рафинации гидратацией.

Таблица 7.99 - Данные потребления для традиционной и ферментативной рафинации гидратацией растительного масла [35, OECD, 2001 г., 182, Германия, 2003 г.]

Ресурс	Единица измерения	Потребление (единицы на тонну сырого масла)
Традиционный метод	Ферментативная рафинация гидратацией
Каустическая сода (100%)	кг	5,3	0,43
Фосфорная кислота (75%)	кг	2,0
Серная кислота (96%)	кг	5,3
Лимонная кислота	кг		1,0
Мягкая вода	кг	127,8	10,76
Охлаждающая вода	м3	1,5
Электроэнергия	КВтч	7,7	7
МДж	28	25
Пар	КВтч	75	22
МДж	270	80
кг	95,5	28
Ферментный раствор	кг		0,014

Применимость

Можно применять ко всем типам рапсового и соевого масла.

Экономические показатели

Сравнение затрат на традиционную и ферментативную рафинацию гидратацией приводится в Таблице 7.100.

Таблица 7.100 - Затраты на традиционную и ферментативную рафинацию гидратацией растительного масла [35, OECD, 2001 г.]

Ресурс	Прямые издержки (долл. США/ единица)	Общая стоимость
Традиционная рафинация гидратацией (долл. США/т масла)	Ферментативная рафинация гидратацией (долл. США/т масла)
Каустическая сода (100%)	0,6/кг	3,18	0,26
Фосфорная кислота (75%)	0,672/кг	1,34
Cерная кислота (96%)	0,075/кг	0,39
Мягкая вода	0,013/кг	1,66	0,14
Пар	0,01 – 0,09/кг3*	1,24	0,36
Охлаждающая вода	0,09/м3	0,69
Электроэнергия	0,09/КВтч	0,69	0,63
Лимонная кислота	1,87/кг		1,87
Ферментный раствор	143,75/кг		2,01
Итого	147,173	9,19	5,27
* Разница из-за разного давления пара

Движущие силы внедрения

Уменьшение расходов.

Примеры предприятий

Метод используется, по меньшей мере, на одном предприятии в Германии, осуществляющем переработку маслосемян, рафинацию масла, розлив масла в бутылки и упаковку.

Справочная литература

[35, OECD, 2001 г.]

7.7.7.10 Использование циклонов для уменьшения выбросов влажной пыли в экстракции растительного масла

Описание

Десольвентизированный или тостированный шрот направляют в сушилку для удаления избыточной влаги горячим воздухом, а затем в охладитель, в котором используется холодный воздух для уменьшения температуры высушенного шрота. Отработанный воздух сушки и охлаждения содержит пыль (частицы шрота). Из-за относительно высокой влажности отработанного воздуха из сушки, пыль является влажной и липкой и ее очень сложно собрать. Для сбора и очистки паров используют циклоны. Пыль удаляется с помощью циклонов и затем возвращается в высушенный шрот, который может быть использован, например, для корма животных.

На рисунке 7.61 показана основная блок-схема отделения циклонами влажной пыли.

Рисунок 7.61 - Основная блок-схема отделения циклонами выбросов влажной пыли