Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
(образован в 1953 году)
__________________________________________________________
Кафедра «Пищевые машины»
Дистанционное Пищ. маш. – 11.22.1706. зчн. плн.
обучение Пищ. маш. – 11.22.1706. зчн. скр.
www.msta.ru
4256
Москва – 2004 г.
УДК 664. 3
К 17
Калошин Ю.А. Оборудование отрасли. Технологическое оборудование отрасли (оборудование жироперерабатывающих предприятий). Часть I.
Учебно-практическое пособие. – М, МГУТУ, 2004г.
В учебно-практическом пособии кандидата технических наук, профессора Ю.А. Калошина в кратком системном виде изложено содержание дисциплины «Оборудование отрасли. Технологическое оборудование отрасли (оборудование жироперерабатывающих предприятий). Часть I.». Рассмотрены машины и аппараты, входящие в поточные линии производства.
После каждой темы даны вопросы и тесты, позволяющие контролировать степень усвоения материала. Указан перечень лабораторных работ, проводимых по данной специальности.
Пособие предназначено для студентов факультета Технологический менеджмент 5 полного, 3 сокращенного курсов специальности и факультета Управления и информатизации 4, 5 полного и 3, 4 сокращенного курсов специальности 1706.
Автор: Калошин Юрий Аркадьевич
Рецензенты: заведующий кафедрой «Процессы и аппараты» МГУПП, д.т.н., профессор Плаксин Ю.М.
Заведующий кафедрой «Технология жиров и биоорганического синтеза» МГУПП, доцент, к.т.н. Левинская С.А.
Редактор: Свешникова Н.И.
ISBN
© Московский государственный университет технологий и управления, 2004
109004, Москва, Земляной вал, 73
Содержание
Введение…………………………………………………………………………4
Глава 1. Оборудование для рафинации жиров………………………………..4
1.1. Оборудование для механической рафинации масел……………….…..…4
1.2. Оборудование для гидратации…………………………………….….……5
1.3. Оборудование для нейтрализации жиров…………………………………7
1.4. Оборудование для отбелки жиров………………………………………..11
1.5. Оборудование для дезодорации жиров………………………………...…16
Вопросы для самопроверки по теме…………………………………………...20
Тесты по теме…………………………………………………………………....20
Глава 2. Оборудование для гидрогенизации и переэтерификации жиров…20
2.1. Оборудование для гидрогенизации жиров……………………………….23
2.2. Оборудование для получения водорода…………………………………..26
2.3. Оборудование для переэтерификации жиров…………………………….29
Вопросы для самопроверки по теме…………………………………………...31
Тесты по теме…………………………………………………………………...32
Глава 3. Оборудование для производства маргариновой продукции и майонеза…………………………………………………………………………32
3.1. Оборудование для приготовления маргарина и кулинарных жиров……33
3.2. Оборудование для производства майонеза……………………………….40
Вопросы для самопроверки по теме…………………………………………...47
Тесты по теме……………………………………………………………………48
Правильные ответы на тесты по главам……………………………………….49
Тесты по дисциплине……………………………………………………….…. 49
Список использованной литературы…………………………………………..50
Введение
На предприятиях жироперерабатывающей промышленности имеются разнообразные виды производств, которые значительно различаются по используемому сырью, технологии и готовой продукции. Среди этих производств имеются как чисто пищевые (производства маргарина, кухонных жиров, майонеза, гидрогенизированых пищевых жиров и рафинированию масла), так и пищевые (производство хозяйственных и туалетных мыл, синтетических моющих средств, глицерина, индивидуальных жирных кислот, технических гидрогенизированых жиров). Естественно, что такое разнообразие производств приводит к необходимости применения на предприятиях весьма большего количества основного технологического и вспомогательного оборудования.
Глава 1. Оборудование для рафинации жиров
Под процессами рафинации понимается все виды очистки жиров от различных примесей. Их количество и состав колеблется в широком диапазоне и зависит от вида и качества масличных семян, сырого масла, метода получения и способа переработки.
Целью рафинации является не только выделение фосфатидов, восков, госсиполя, свободных жирных кислот, пищевых ароматических и вкусовых веществ из жиров, но и сохранение их биологических свойств.
Оборудование для рафинации классифицируется по технологическому назначению на:
Оборудование для первичной очистки масла или механической рафинации мы ухе рассматривали в нашем учебнике раздел 1 параграф 1.2.4. Поэтому начнем рассматривать следующий вид технологического оборудования согласно классификации.
1.1. Оборудование для механической рафинации масел
В процессе предварительного или окончательного съема масла в шнековых прессах в масло попадают частицы мезги и жмыха, которые выносятся потоками масла через зеерные щели. Наличие в масле твердых примесей снижает его качество и затрудняет дальнейшую переработку. В контакт примесей с маслом ведет к интенсификации его окисления, ферментивному гидролизу и, следовательно, к ухудшению биологической ценности масла, его органолептических свойств и т.п. Кроме того, в процессе маслодобывания в масло переходят фосфатиды, воски, свободные жирные кислоты, красящие и другие сопутствующие вещества. Некоторые из них существенно влияют на качество масла и его технологические свойства. Фосфатиды, стеролы, токоферолы повышают биологическую ценность масел, а воски, свободные жирные кислоты, госсипол – снижают его качество. Вместе с тем наличие фосфатидов в масле ухудшает его технологические свойства, затрудняя рафинацию и гидрогенизацию. Поэтому первичная очистка масла имеет существенное значение в обеспечении сохранности его качества.
В процессе первичной очистки масла в основном удаляются механические примеси. Первичная очистка масла осуществляется сразу после его получения.
Для очистки растительных масел от механических примесей применяются следующие способы: отстаивание (в гущеловушках), инерционная очистка (на вибрационных ситах), центрифугирование (в центрифугах и сепараторах) и фильтрация (на фильтр-прессах).
В качестве фильтрующей поверхности (перегородки) применяется фильтр ткань (белинг, лавсан, капрон и др.). на существующих фильтр-прессах фильтрация ведется при постоянной скорости до создания давления не более 0,2 МПа.
Наиболее совершенным способом выделением мелких взвешенных частиц является осаждение в центробежном поле. Для этих целей используется центрифуги и сепараторы.
1.2. Оборудование для гидратации
К химическим методам рафинации жиров относится гидратация – удаление фосфатидов из сырых растительных масел, которые перешли в масло из семян масличных культур.
Реакция проходит путем взаимодействия воды или других реагентов с жиром. Количество вводимой воды зависит от вида масла, содержания фосфатидов и колеблется от 0,3 до 10% от массы гидратируемого жира.
Необходимость выведения фосфатидов из масла обусловлена тем, что они являются эффективным кормовым продуктом для сельскохозяйственных животных, успешно используются в хлебопекарном, кондитерском, лакокрасочном, парфюмерном и маргариновом производствах. Кроме того, присутствие фосфатидов понижает товарные качества масла и затрудняет дальнейшую переработку его.
Но не всегда следует удалять фосфатиды из масла (например, при использовании реальных масел в качестве салатных приправ). Межу тем установлено, что при содержании в подсолнечном масле 1% фосфатидов кислотное число его повышается на 0,25-0,3 мг КОН, что естественно ухудшает качество масла.
На машинно-аппаратурной схеме (МАС) гидратации масла непрерывным способом [3, с. 179, рис. 84]. Работа МАС осуществляется следующим образом в смеситель-коагулятор при помощи насосов 1 и 4 подается сырое масло, которое предварительно отфильтровывается в фильтрах 2 и 5 и подогревается в теплообменнике 3. вместе с маслом в смеситель поступают умягченная вода или конденсат. При помощи лопастной или рамной мешалки смесь масла и конденсата перемешивается и передается в сепаратор 7, где разделяется на масло и гидратационный осадок. Далее масло подогревается в теплообменике 9 и направляется на сушку в сушилку 10. после сушилки и охлаждения масло насосом 11 перекачивается в рафинационный цех, а гидратационныйосадок через смеситель-коагулятор 16 насосом 15 передается в ротационно-пленочный сушильный аппарат 8. высушенный фосфатидный концентрат через емкости 12 и 13 поступает в фасовочный аппарат 14.
Смеситель-коагулятор предназначен для образования фосфатидного осадка в виде хлопьев процессе их химической реакции с водой.
Аппарат [3, с. 180, рис.85] вертикального типа изготовлен из углеродистой стали. Он снабжен электродвигателем 1 с редуктором 12 и муфтой 2, которая соединена с валом рамной мешалки, уплотненной на крышке 11 сальником 5. Для наблюдения за процессом на крышке коагулятора имеется смотровое стекло 3. Реагенты вводятся в аппарат через штуцер 10, а переливной штуцер 4 расположена верхней части корпуса аппарата 9, который имеет коническое днище 7 и штуцер 8 для выгрузки смеси масла с хлопьями фосфатидов. Процесс гидратации фосфатидов осуществляется при температуре 45-70оС в зависимости от вида растительного масла.
Техническая характеристика смесителя-коагулятора
|
Рабочая вместимость, м3 |
5,4 |
|
Частота вращения месилки, мин-1 |
13-15 |
|
Габариты, мм (диаметрвысота) |
20005750 |
Горизонтальный ротационно-пленочный аппарат предназначен для сушки фосфатидного осадка. Он состоит [3, с. 180, рис. 86] из обогреваемого конического корпуса 7 с патрубками 8 для подачи пара и патрубками 11, 14 для отвода конденсата. Гидротационный осадок непрерывно поступает в сушильный аппарат через патрубок 5. Здесь процесс протекает при температуре 60-70оС и остаточном давлении 2 кПа и максимальном давлении греющего пара до 0,2 МПа. Вывод высушенного фосфатидного концентрата осуществляется через патрубок 12. Корпус аппарата снабжен сепарационной камерой 10 с патрубком 9 для присоединения к вакуумной линии. На валу 13. Расположенном внутри аппарата, закреплен ротор 6 в виде барабана, на который прикреплены пластины радиально расположенных лопастей. Ротор вращается с частотой 215 об/мин. При помощи штурвала можно регулировать зазор между лопастями и корпусом барабана. Зазор между концами лопастей ротора составляет 0,8-2,4 мм. Вне корпуса сушилки находится подшипник 4, на который опирается вал ротора. Движения ротора осуществляется электродвигателем 1 через редуктор 2 и муфту 3.
Техническая характеристика
горизонтального ротационно-пленочного аппарата
|
Производительность, кг/ч |
до 350 |
|
Конечная влажность осадка, % |
1 |
|
Площадь поверхности нагрева, м2 |
4,5 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
25 |
|
Габариты, мм (длинаширина) |
3905900 |
Вакуум-сушильный аппарат колонного типа предназначен для удаления избыточной влаги из масла после гидратации. Он состоит [3, с. 181, рис. 87] из сборного сварного корпуса 2, трех форсунок 4, каплеотбойника 5, патрубка 6 для подключения к вакуумной системе, контактных перегородок 7, регулятора уровня 9 с поплавком 8. работает аппарат следующим образом. Масло при температуре 85-90оС поступает в аппарат по трубе 3 и распыляется при помощи трех форсунок 4. Каплеотбойник 5 препятствует уносу капель в вакуумную систему. В нижней части аппарата 2 расположены контактные поверхности 7, состоящие из тарелок, обеспечивающих дополнительное испарение влаги из пленки масла. Процесс сушки осуществляется при остаточном давлении не более 2,66 кПа. Разрежение создается трехступенчатым пароэжекторным или водокольцевым вакуум-насосом, подключенным к патрубку 6. Высушенное масло непрерывно откачивается через штуцер 1 из нижней части аппарата с помощью насоса, установленного на 5-6 м ниже аппарата для преодоления разрежения. На нагнетательной линии насоса, откачивающего масло из аппарата, имеется отвод, соединенный с регулятором уровня 9. Если уровень масла в аппарате ниже нормы, поплавок 8 регулятора уровня опускается и открывается запорное устройство, при этом часть масла по отводной трубе возвращается в аппарат.
Техническая характеристика
вакуум-сушильного аппарата колонного типа
|
Производительность, т/ч |
3,5-6,2 |
|
Остаточная влажность, % |
0,05 |
|
Остаточное давление в аппарате, кПа |
2,66-3,99 |
1.3. Оборудование для нейтрализации жиров
Растительные масла всегда содержат некоторое количество свободных жирных кислот, которое зависит от качества исходного масличного сырья. Недозрелость семян, их высока дефектность и т.п. являются причинами получения высоко-кислотных масел. Неблагоприятные условия хранения масла, особенно в присутствии влаги, также ведут к повышению содержания свободных жирных кисло. Это снижает качество масла, ухудшает его пищевое достоинство. При высоких температурах жирные кислоты вызывают коррозию аппаратуры. Для масел, используемых непосредственно в пищу либо направляемых на промышленную переработку для производства пищевых продуктов, кислотное число должно быть не более 0,4 мг КОН/г.
Поэтому жиры подвергают нейтрализации, т.е. обработку раствором щелочи с целью удаления свободных жирных кислот за счет проведения химической реакции нейтрализации между щелочью и свободными жирными кислотами с получением мыльного – осадка.
МАС непрерывной рафинации жиров с применением сепараторов представлена на [3, с. 183, рис. 88]. Сырое масло непрерывно подается насосом 1 из банка (на схеме не показан) через фильтр 2 в пластинчатый теплообменник 3, где нагревается до 85-90оС и вихревым насосом 4 через расходомер 5 подается в лопастной смеситель 8 для обработки концентрированной (75-85%-ой) фосфорной кислотой, поступающей из бачка 6 насосом-дозатором 7 в количестве 0,05-0,20%. Такую обработку производят для удаления фосфатидов, содержащих кальций или магний, и не гидратируемых водой. При рафинации без обработки фосфорной кислотой масло направляется по обводной магистрали в дисковый смеситель 9, куда одновременно насосом 29 из бака 30 подается профильтрованный и строго дозированный регулятором 31 раствор щелочи заданной концентрации, зависящей от кислотности рафинируемого масла.
Нейтрализованное в смесителе 9 масло поступает под давлением 0,5 МПа в сепаратор 10, в котором отделяется соапсток, откачиваемый насосом 28 на обработку, а масло направляется на промывку. Предварительно оно подогревается в пластинчатом теплообменнике 11 и вихревым насосом 12 подается в ножевой смеситель 13, куда одновременно с маслом поступает через расходометр горячий конденсат. Смесь масла с водой направляется в сепаратор 14, где промывные воды отделяются от жира и уходят в жироловушку 22. Вода в систему подается насосом 24 из бака 25. уловленные жиры откачиваются насосом 23 в бак (или трубопровод) сырого масла, а промытый жир идет на повторную промывку в ножевой смеситель 17 после нагрева в последнем пластинчатом теплообменнике 15 и отсасывается насосом 16. После отделения промывной влаги в сепараторе 18 масло непрерывно поступает в вакуум сушилку 19 и после сушки под вакуумом до содержания влаги 0,05% откачивается насосом 21. вакуум в сушилке создается пароэжекторным вакуум-насосом 20, работающим с применением пара давлением 0,5 МПа.
В оборудование линии входит также устройство для автоматического приготовления растворов щелочи разных концентраций.
Приготовленный раствор щелочи поступает в расходные баки 30 и 27. Раствор из бака 27 используется при рафинации сырого хлопкового масла, при которой после щелочной рафинации масло дополнительно промывается щелочью, подаваемой насосом 26 в смеситель 13.
С целью тщательного удаления мыла из жиров и масел пред подачей их на сушку линии снабжена устройством для обработки лимонной кислотой. Она подается из бачка 6 насосом-дозатором 7, который используется также для подачи фосфорной кислоты.
Основным оборудованием в линии считаются сепараторы.
Вакуум-сушилка описана в параграфе 1.2. В линии эксплуатируются различные по конструкции смесители.
Лопастной смеситель [3, с. 184, рис. 89] может использоваться для гидратации фосфатидов, при обработке фосфорной кислотой либо для смешения жира с водой с целью промывки.
Смеситель устроен следующим образом. По центру цилиндрического аппарата 5 проходит вал 4, на котором жестко насажаны лопасти 2, держатели 3, большие и малые диски 1. Вращение вала осуществляется электродвигателем 11,с помощью клиноременной передачи 8, 9, 10. Частота вращения вала меняется в зависимости от процесса в диапазоне 61, 122 и 244 об/мин.
В линии установленной два смесителя (большой и малой модели). Основной принцип работы смесителя заключается в том, что сначала он заполняется жиром через нижний патрубок 12, а за тем переводится на непрерывный режим. При этом жир подается чрез патрубок 6, а вода и фосфорная кислота – через патрубок 7. После перемешивания смесь выводится через патрубок в днище. Слив жира производится через штуцер 13.
Техническая характеристика лопастного смесителя
|
Производительность по жиру, т/ч |
6,25 |
12,5 |
|
Вместимость, л |
140 |
450 |
|
Частота вращения вала, мин-1 |
61, 122, 244 |
|
|
Мощность электродвигателя, кВт |
2,2 |
2,2 |
|
Габаритные размеры, мм |
36010001800 |
15001500(4000 |
Дисковый смеситель [3, с. 185, рис. 90] предназначен для смешивания жира с водным раствором щелочи. Он состоит из станины 1, внутри которой расположен электродвигатель 2, трубы 5 для подачи раствора щелочи, рабочей камеры 6, быстро вращающегося диска 3, укрепленного на валу 7 и отводящего патрубка 7. Процесс нейтрализации свободных жирных кислот в смесителе происходит в результате интенсивного смешения двух фаз в активной зоне аппарата под действием центробежных сил и сил трения, возникающих при вращении диска 3 в неподвижной камере. Несмотря на короткий срок пребывания смеси в смесителе (1-3 с), происходит интенсивное смешение фаз.
Техническая характеристика дискового смесителя
|
Производительность по жиру, т/ч |
до 12,5 |
|
Вместимость, л |
2,0 |
|
Частота вращения диска, мин-1 |
350, 560, 800, 1200 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
1,1 |
|
Габаритные размеры, мм |
350650450 |
Ножевой смеситель [3, с. 186, рис.91] предназначен для смешивания жира с водой или конденсатом на стадии промывки.
Конструктивно смеситель имеет два исполнения с горизонтальным и вертикальным расположением ножей (рис.91 а и б). Смесители состоят из вала 1, с ножами 3, рабочей камеры 2, сальникового уплотнителя 4, обеспечивающего герметичность смесителя, входного 5 и выходного 7 патрубков, сливного патрубка 6, станины 8, электродвигателя 9, ступенчатой клиноременной передачи 10.
Работают смесители следующим образом: жир и умягченная вода с температурой 90оС под давлением 1 МПа поступает в смеситель через водяной патрубок 5 и после тщательного перемешивания ножами ромбической формы [3, с. 186, рис. 91] смесь с помощью выходного патрубка 7 выводится из аппарата. Промывка смесителя осуществляется с помощью сливного патрубка 6.
Техническая характеристика ножевого смесителя.
|
С горизонтальным |
С вертикальным |
|
|
Производительность по жиру, т/с |
6,25 |
12,5 |
|
Вместимость, л |
30 |
60 |
|
Частота вращения вала, мин-1 |
470, 640, 1265 |
1000 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
3,75 |
7,5 |
|
Габаритные размеры, мм |
13501125620 |
1700650520 |
Для непрерывной нейтрализации жиров в мыльно-щелочной среде используется аппарат под названием нейтрализатор-разделитель.
Нейтрализатор-разделитель [3, с. 188, рис.92] разработан запорожским масложировым комбинатом и состоит из корпуса 1 цилиндрической формы с коническим днищем 3 и паровой рубашкой 2 для обогрева водой. Корпус верхней части имеет расширитель в виде конуса с переходом в цилиндр для увеличения поверхности раздела масляной и мыльно-щелочной фаз. Конусная крышка 11 расширителя разделена на шесть секций с люками 12 и смотровым стеклом в каждой секции. Щелочной раствор поступает нагретым до 65-70 или 85-90оС (для саломаса) через штуцер 13 в расширенной части аппарата в вертикальную трубу, откуда растекается по четырем крестообразно к ней укрепленным желобкам распределительного устройства 8 из угольников, борта которых имеют зубцы для более равномерного стекания.
Жиры через штуцер 14 вертикальной трубы 4, нижний конец которой укреплен в опоре 7, поступают в нижнюю часть аппарата через шестисекционное распределительное устройство 5, обеспечивающее распределение капель масла в мыльно-щелочном растворе. Каждая секция имеет горизонтальную трубку с 14 отверстиями с постепенно увеличивающимся диаметром (от 5 до 17 мм) по радиусу аппарата.
С зазором 10 мм над рубкой укреплен стальной секторный лепесток, имеющий до 5000 конусных отверстий диаметром 2 мм, по которым жир проходит в капельном состоянии через щелочного раствора, при этом свободные жирные кислоты его нейтрализуются и образуют растворимые мыла. Нейтрализованный жир постепенно образует на поверхности мыльно-щелочного раствора жировой слой высотой до 450 мм, который через кольцевой канал 10 верхней части расширителя непрерывно отводится через патрубок 9. Для откачивания масла при переводе аппарата в новый режим применяют шарнирную трубку 15. Мыльно-щелочной раствор отводят по трубе 17 через регулятор раздела обеих фаз 16. При необходимости содержимое из аппарата сливают через нижний штуцер 6.
Техническая характеристика нейтрализатора
|
Производительность, т/ч |
до 5 |
|
Температура среды, оС |
68-95 |
|
Давление |
|
|
В аппарате |
атмосферное |
|
В паровой рубашке, МПа |
0,05 |
|
Габаритные размеры, мм |
24005600 |
Для удаления свободных жировых кислот из растительных масел в непрерывном режиме используют аппарат под названием нейтрализатор, в котором также может производится и реакция гидротации по удалению фосфатидов из масел.
Нейтрализатор периодического действия [3, с. 189, рис. 93] предназначен для проведения кислотной реакции между свободными жирными кислотами и раствором щелочи с получение соапстока.
Он состоит из сварного корпуса 1, паровой рубашки 2, 3, плоской крышки 4,электродвигателя 5 и редуктора 6, привода вертикального вала 8, на котором установлена рамная мешалка 7, разъемной муфты 6 с рычагами привода 10, неподвижного распылительного устройства 11, подвижного распылительного устройства 12, емкости для раствора щелочи 13, шарнирной трубы 14 и лебедки 15.
Работа аппарата происходит следующим образом. Масло поступает в нейтрализатор через неподвижное распылительное устройство 11, нагревается глухим паром до температуры 90-95оС с помощью паровой рубашки 2, 3, и перемешивающей рамной мешалкой 7. После чего через тот же распылитель вводится водно-соляной раствор концентрацией 1%. Затем с помощью рычажного механизма 10 срабатывает муфта 9, отключая вращение мешалки, и через подвижное распылительное устройство подается раствор щелочи и проводится реакция нейтрализации. Образовавшиеся в результате нейтрализации мыльные пленки, осаждаясь попадают в мыльно-солевой раствор, мыло растворяется, а нейтральный жир освобождается. После окончания процесса нейтрализации производят процесс отстаивания, а за тем с помощью шарнирной трубы 14 откачивание нейтрализованного масла. Образовавшийся мыльный осадок – соапоток выводят из аппарата через нижний штуцер. Затем аппарат обрабатывают острым паром, высушиваюти снова пускают в работу. Нейтрализаторы выпускают вместимостью 5, 10, 20, и 40 т. Полученное масло дальше направляется не промывку и сушку в аппарат периодического действия для промывки сушки и отбелки, который мы рассмотрим в следующем параграфе.
Техническая характеристика нейтрализатора
|
Вместимость, т |
5 |
10 |
|
Площадь нагрева, м2 |
8,1 |
10,7 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
45 |
45 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
7,5 |
11 |
|
Диаметр аппарата, мм |
2400 |
2400 |
1.4. Оборудование для отбелки жиров
Под процессом отбелки понимается процесс удаления из растительных масел красящих веществ путем их адсорбции на поверхности адсорбента.
В растительных жирах содержатся различные красящие вещества (пигменты), окрашивающие их в специфический цвет. Так, присутствующие в масле каротипойды придают им окраску от желтого до красного цвета, хлорофиллы – зеленую, госсипол в хлопковом масле – темно-коричневую.
Отбеливание жиров или адсорбционная рафинация является важным этапом в подготовке растительных масел к процессу гидрогенизации и получению маргариновой продукции.
В качестве адсорбентов в промышленности используются природные бентонитовые глины и другие полезные ископаемые к которым предъявляют следующие требования:
На масложировых предприятиях применяют как периодическое, так и непрерывно действующие технологическое оборудование для отбелки жиров.
В МАС для непрерывной отбелки могут быть использованы как два аппарата вертикального или горизонтального исполнения для предварительной и окончательной отбелки, так и один колонный, который объединяет функции предварительной и окончательной отбелки. Ниже рассматривается МАС непрерывной отбелки масла с применением колонного аппарата [3, с. 192, рис. 94]. Масло в ней предварительно нагревается глухим паром в теплообменнике 3 и дозатором 4, подается отбельный колонный аппарат 7 и с помощью четырех форсунок распыляется в верхней части аппарата. Туда же подается из емкости 5 адсорбент дозатором 6. После отбелки масло и адсорбент направляются на фильтрацию в один из фильтров 8, после отделения адсорбента мало охлаждается в холодильнике 13 и собирается в емкости 14. Отбельный аппарат и фильтры подключены к вакуумной системе через каплеуловитель 9, барометрический конденсатор и вакуумным насосом 11 и 12.
Колонный аппарат непрерывного действия предназначен для непрерывной отбелки жиров.
Он представляет собой стальной сварной вертикальной конструкции реактор [3, с. 193, рис. 95] с цилиндрическим корпусом 1 и сферическим дном 4 и крышкой 12. внутренняя полость аппарата разделена перегородками на пять секций. В верхней секции, отделяемой конической перегородкой 14, поступающее на отбеливание масло подсушивается и деаэрируется. При входе в аппарат мало через парубки 9 поступает в четыре форсунки, которые распыляют его, благодаря чему создается большая поверхность что облегчает сушку и деаэрацию масла. Процесс ведется при остаточном давлении p1=5.33 кПа, такое давление поддерживается во всех секциях. Из верхней секции масло переходит в первую отбеливающую секцию 6, в которую одновременно и непрерывно через патрубок 8 подается необходимое количество отбеливающей глины. Масло интенсивно перемешивается с глиной при помощи лопастей механической мешалки 15. Отсюда суспензия по наклонной перегородке 17перходит во вторую, а из нее в третью отбеливающие секции. Переход суспензии из секции в секцию осуществляется по переточным воронкам 19. скорость перехода регулируется автоматически управляемыми задвижками 18.
Пройдя последовательно через все секции, суспензия переходит в нижнюю сборную секцию 5, из которой откачивается на фильтрование. Считается, что ступенчатая отбелка интенсифицирует процесс обесцвечивания.
Механическая мешалка приводится в движение электродвигателем 10 через редуктор 11. Для внутреннего осмотра и ремонта служат люки 16. Патрубки 2, 3, 7, и 13 предназначены для присоединения сепаратора к материальным и вакуумным коммуникациям.
Техническая характеристика колонного аппарата
|
Производительность по масла, т/ч |
12,5 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
5,5 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
36,0 |
|
Остаточное давление в аппарате, кПа |
5,33 |
|
Размеры, мм (диаметрвысота) |
21005000 |
Аппарат для предварительной отбелки [3, с. 194, рис. 96] состоит из корпуса 1 с двумя сферическими крышкой 2 и днищем 3 и рубашкой 4 в нижней половине. По оси цилиндра проходит вал аппарата 5, несущий три диска 6 в верхней половине и две мешалки 7 – нижней. Нижний конец вала вращается в подшипнике скольжения 15, верхний опирается на шарикоподшипник 8. На верхнем сферическом днище расположен люк 9 и штуцер 10, соединяющий аппарат с вакуумной линией. Суспензия подается по патрубку 11 на верхний диск, масло – по патрубкам 12 на средний и нижний. Постоянный уровень суспензии в аппарате поддерживается с помощью поплавкового клапана 13 с чугунным корпусом и поплавком из нержавеющей стали. Масло непрерывно выходит через штуцер 14.
Аппарат для окончательной отбелки [3, с. 195, рис. 97] состоит из корпуса 1 имеет рубашку 2 для обогрева паром, с низу к нему крепиться на фланцах днище 3 с поплавковым клапаном 4, который поддерживает постоянный уровень масла в аппарате. Сверху корпус имеет конусное расширение, к которому крепиться сепаратор 5 для улавливания капелек масла, уходящих с газом. Аппарат работает под вакуумом при абсолютном давлении 4 кПа, присоединение к вакуумной линии происходит через штуцер 6 вверху корпуса. Суспензия под давлением насоса подается непрерывно через патрубок 7 и распыляется форсункой 8 по конусному зонту 9 и далее по стенкам корпуса тонких пленок, нагревается и сушится. Масло выходит через нижний штуцер 10 на фильтрацию. Через штуцер 11 вводится для рециркуляции мутное масло после фильтра с механической выгрузкой осадка.
Техническая характеристика
аппаратов для предварительной и окончательной отбелки
|
Производительность, т/ч |
5 |
|
Частота вращения, мин-1 |
274 |
|
Остаточное давление, кПа |
4 |
Дисковый фильтр с механической выгрузкой осадка предназначен для очистки адсорбера от масла. Съем осадка с поверхности фильтрующих тарелок осуществляется механически за счет центробежных сил, образующихся за счет вертикального вала фильтра.
Дисковый фильтр [3, с. 196, рис. 98] представляет собой вертикальный стальной сварной аппарат с цилиндрическим корпусом 1 и дном 4 в виде усеченного конуса. Фильтр закрывается сферической крышкой 10, соединяющейся с корпусом при помощи фланцев на болтах. По центру аппарата происходит вертикальный полый вал 2, на котором закреплено 40 фильтрующих дисков 3.
Фильтруемая суспензия с содержащейся в ней глиной подается в фильтр через патрубок 8, расположенный в конусной части аппарата. Эвакуация воздуха из аппарата по мере его заполнения маслом через патрубок 14, соединенный с вакуумной системой. По заполнении аппарата маслом патрубок 14 отключается и продолжающее поступать масло начинает просачиваться через фильтрующую поверхность дисков 3.
Фильтрованное масло проходит в кольцевую полость полого вала 2, из которой затем выводится через патрубок 5. подача масляной суспензии производится непрерывно при температуре 90-100оС. постепенно на фильтрующих дисках откладывается слой отделяющейся отбеливающей глины, и давление фильтрования возрастает. Когда это давление достигает 0,35 МПа, фильтрование прекращают, включают на это время резиновый фильтр и приступают к выгрузке осадка. Эта операция выполняется в несколько стадий. Сначала масло, находящееся в фильтре, откачивается через патрубок 6 и насосом подается во второй работающий фильтр. Затем через патрубок 15 в фильтр подают инертный газ. Отжимаемое масло через тот же патрубок 6 поступает в насос и возвращается в процесс. Наконец, для более полного обезжиривания осадка через патрубок 12 в перфорированное кольцо подают острый водяной пар под давлением 0,8 МПа. Смесь отжатого масла с водяным конденсатом выводится из фильтра через патрубок 6 в сборный резервуар для технического масла.
После продувки в отработанной отбеливающей глине остается в среднем 15% масла, при этом масса приобретает подвижную сыпучую структуру.
Для выгрузки осадка включают электродвигатель 11, который через клиноременную передачу 13 вращает вал 2 с закрепленными на нем фильтрующими дисками 3.
Под действием центробежной силы осадок сбрасывается с поверхности дисков и падает в коническую часть фильтра 4. К нижней части полого вала прикреплено три ворошителя 9, предупреждающих зависание выгружаемого осадка. Сбрасываемый с дисков осадок отработанной отбеливающей глин выгружается через нижний патрубок 7, перекрываемый задвижкой с пневматическим приводом. После выгрузки осадка фльтр готов к следующему циклу фильтрования.
Пластинчатый фильтр марки ЛВАв20К [3, с. 197, рис. 99]. Этот аппарат, изготавливаемый отечественными заводами. В цилиндрическом с коническим дном 9 корпусе 1 на траверсе 2 закреплен пакет фильтровальных пластин 5. крышка фильтра 3 элептическая, съемная, соединенная с корпусом фланцами. Корпус имеет паро-обогревательную рубашку 8.
Фильтровальные пластины прямоугольной формы, внутри пластин расположены дренажные фильтровальные сетки.
Суспензия поступает в фильтр через патрубок 10. Фильтрат отводится с верху через патрубок 1. Водяной пар подается в рубашку через патрубок 6, конденсат отводится по патрубку 13. Подача и отвод компримированного воздуха к вибратору осуществляются через патрубки 14 и 15,
Поворотная заслонка 12 в нижней части корпуса для выгрузки осадка имеет пневмопривод 11. На траверсе 2 в герметичном кожухе установлено вибрационное устройство 4. Осадок отработанных глин сбрасывается с поверхности фильтрующих пластин при помощи воздушного вибратора 4, совершающего до 4 тыс колебаний в минуту. Осадок падает в корпус фильтра, а из него выгружается через нижний патрубок перекрываемый специальным механизмом 11 с помощью поворотной заслонки 12.
Техническая характеристика
фильтров с механической выгрузкой осадка
|
Дисковый |
Пластинчатый |
|
|
Поверхность фильтровая, м2 |
30 |
20 |
|
Число фильтрующих элементов, шт |
40 |
13 |
|
Частота вращения вала, мин-1 |
300 |
— |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
30 |
— |
|
Давление фильтрации, МПа |
0,35 |
4,5 |
|
Габаритные размеры, мм |
11154180 |
20002900 |
Аппарат периодического действия для промывки, сушки и отбелки жиров [3, с. 198, рис. 100] предназначен для тех технологических операций выполняемых в периодическом режиме работы. Масло, прошедшее нейтрализацию, проходит двух, трехкратную промывку и сушку, а за тем отбелку. Это вертикальный стальной сварной аппарат имеющий цилиндрический корпус 1 с коническим дном и сферической герметичной крышкой 2, рассчитанный для работы при остаточном давлении 15 кПа. Подвешивается к несущим конструкциям с помощью четырех лап 3. Для нагревания жира аппарат имеет паровую рубашку 4 на рабочее давление 3, для перемешивания – пропеллерную мешалку 5 с приводом от индивидуального электродвигателя 6 через редуктор 7.
Аппарат снабжен распылительным кольцом 8 с сетками для воды и рассола и ртутным термометром 9 для температуры; на крышке аппарата имеется люк, смотровой фонарь, патрубки вакуумной трубы 10 и воздушного крана. В днище аппарата имеются патрубки для спуска жира 11, воды и для пробного краника. На правой рубашке имеются патрубки для впуска пара и впуска конденсата, предохранительный клапан 12.
Работает аппарат следующим образом: масло загружается с помощью кольца с форсунками 8, нагревается до температуры промывки за счет глухого пара, подаваемого в рубашку 4 аппарата. Включается мешалка 5 и через форсунки 8 подается вода или солевой раствор для промывки. Следы соапстока после отстаивания собираются в нижней части аппарата, а за тем выводятся через нижний штуцер 11.
Затем начинают процесс сушки. Для этого масло нагревают до температуры 90-95оС, включают мешалку и подключают аппарат к вакуумной системе. Сушку ведут до остаточной влажности 0,1%. После завершения сушки начинают процесс отбелки. С этой целью к маслу добавляют адсорбент. После завершения отбелки суспензию масла и адсорбента направляют на фильтрацию.
Техническая характеристика
промывочного, вакуум-сушильного и отбельного аппарата
|
Общая вместимость, м3 |
5,8 |
11,6 |
|
Площадь нагрева, м2 |
8,1 |
10,7 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
80 |
80 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
7,5 |
11 |
1.5. Оборудование дезодорации жиров
Природные жиры и масла содержат сравнительно небольшое количество сопутствующих веществ и примесей, которые придают им специфические вкус и запах.
К веществам, обуславливающим характерный вкус и запах жиров, относятся различные альдегиды, кетоны, спирты, кислоты и некоторые другие органические соединения, обладающие более высокой упругостью паров по сравнению с триглицеридами.
За счет дезодорации становиться возможным отгонять вещества – носители запаха и вкуса, а так же большую часть содержащихся в жире свободных жирных кислот.
Дезодорация жиров представляет собой дистилляционный процесс, целью которого является удаление из жиров ароматических одорирующих веществ, обуславливающих вкус и запах, и остаточных свободных жирных кислот. Процесс осуществляется периодическим, полунепрерывным или непрерывным способом в условиях глубокого вакуума с остаточным давлением 0,13-0,4 кПа при температуре 200-240оС и барботировании перегретого пара.
МАС непрерывной дезодорации жиров представлена на рис. 101. Масло или саломас после рафинации, отбелки и фильтрации от адсорбента подается из емкости насосом 1 через расходомер 2 в двух ходовой кожухотрубный предварительный подогреватель 3, откуда после обогрева паром поступает деаэратор-теплообменник 5, где распыляется и, стекая сверху вниз тонким слоем по поверхности змеевиков аппарата, нагревается до 130-180оС за счет тепла от дезодорированного масла, проходящего после дезодоратора внутри змеевика.
При глубоком вакууме в дезодораторе одновременно происходит деаэрация жира.
Нагретый и деаэрированный жир насосом откачивается из нижней части деаэратора и подается в конечный подогреватель 4, в котором жир нагревается до температуры дезодорации паром давлением 2,0-4,0 МПа, подаваемым в межтрубное пространство.
Отсюда жир при температуре 180-130оС поступает под давлением через фильтры в верхнюю часть дезодоратора 7, в котором распыляется форсункой. Стекая тонкой пленкой по пластинам в нижнюю часть аппарата, при глубоком вакууме, высокой температуре и барботировании перегретым паром жир дезодорируется. Дезодорированный жир непрерывно откачивается из нижней части дезодоратора насосом 1 в холодильник 13 где охлаждается водой до температуры 40-50оС.
Острый водяной пар, поступающий в дезодоратор, вместе с летучими продуктами, извлекаемыми из жира, отсасывается вакуумом из дезодоратора в комбинированный сепаратор-каплесборник 8, в котором увлеченные парами капли жира и сконденсированные здесь летучие продукты накапливаются в нижнем отделении, откуда периодически откачиваются.
Для улавливания отогнанных в дезодораторе свободных жирных кислот в аппаратах последнего выпуска введено охлаждение парогазовой смеси, поступающей в сепаратор, потоком жирных кислот, охлаждаемых в поверхностном холодильнике 14 до температуры 70оС и циркулирующих по замкнутому контуру с помощью насоса и промежуточной емкости 11. вакуум системе стабильно поддерживается мощным пятиступенчатым пароэжекторным вакуум-насосом. Первая его ступень 9, состоящий из двух спаренных цугом эжекторов (так называемый бустер), соединена на входе с верхним штуцером сепаратора-каплесборника 8, а на выходе – с барометрическим конденсатором 11 и остальными ступенями эжекторного блока 10.
Дезодоратор непрерывного действия [3, с. 200, рис. 101] – это вертикальный цилиндрический аппарат из нержавеющей стали, состоящий из трех частей по высоте: головки I со специальным распыливающим устройством, средней части II и нижней расширенной части III.
Аппарат работает в режиме противоточного движения масла (сверху вниз) и пара (снизу вверх) при низком вакууме 0,13-0,26 кПа абсолютного давления и высокой температуре. Подогретые жиры поступают под давлением 0,1 МПа через патрубок 1 и распыливаются распыливающим устройством 2 в головке аппарата. Жиры для хорошего контакта с паром распределяются тонким слоем по вертикально закрепленным в средней части дезодоратора вокруг центральной полой трубы 3 пакетам из 38 тонких перфорированных листов 4 из нержавеющей стали. Жир стекает с пластин в центральный отсек 7 нижней части, которая разделена от него радиальными стенками еще на шесть периферийных отсеков 11.
В каждом отсеке установлен паровой инжектор 8 для барботирования паром, подаваемым от коллектора 10. В трех отсеках имеются змеевики 12 для греющего пара давлением до 4,0 МПа, обеспечивающие дополнительный подогрев жира и поддержание температуры на оптимальном уровне. В нижней части аппарата жир последовательно проходит из центрального отсека через шесть радиальных отсеков, непрерывно перемешивается при этом барботируемым паром и выводится наружу в дезодорированном виде через переливную трубу 9 при постоянном уровне жира в нижней части аппарата (450 мм).
Для уменьшения тепловых потерь головка и средняя часть дезодоратора имеют двойную стенку (наружная – из углеродистой стали). Между стенками поддерживается тот же вакуум, что и в аппарате. Снаружи корпус дезодоратора по всей высоте опоясан змеевиком, в который сверху подается пар высокого давления до 4,0 МПа.
В нижней части установлены два смотровых окна с подвеской 6, люк 14 и контрольно-измерительные приборы для измерения температуры и давления. Сюда же непрерывно подается из емкости 15 через расходомер 20%-ниый раствор лимонной кислоты (до 0,6 л на 1т жира), чтобы предотвратить окислительные процессы из-за присутствующих в жирах следов металлов.
Аппарат установлен на четырех нижних 13 и двух верхних дополнительных лапах и покрыт теплоизоляцией.
Работа дезодоратора непрерывного действия происходит следующим образом. Предварительно нагретое масло до температуры 220-230оС распыляется форсункой в головке I дезодоратора. Затем оно в тонком слое стекает по пакету перфорированных пластин, подвешенных в средней части II аппарата. После чего масло поступает в центральный отсек нижней расширяющейся части III аппарата, где дополнительно нагревается глухим паром и обрабатывается острым. В результате чего образуется смесь паров, которая поднимается вверх и проходит в межпластинном пространстве пакета пластин, подвешенных в средней части аппарата. Между поднимающимся вверх парами и опускающимся вниз маслом происходит теплообмен, в результате которого смесь паров насыщается ароматическими и вкусовыми веществами.
После заполнения центрального отсека оно по переливному каналу поступает в первый периферийный отсек, а за тем последовательно проходит во всем отсеке нижней части аппарата. Из последнего отсека выходит дезодорированное масло, а образовавшаяся смесь паров выходит из головки аппарата в сепаратор-разделитель, где проходит конденсация ароматических и вкусовых веществ.
Техническая характеристика дезодоратора непрерывного действия
|
Производительность, т/сут |
80 |
|
Поверхность пластин, м2 |
109 |
|
Поверхность нагрева нижних змеевиков высокого давления, м2 |
3 |
|
Давление барбатирующего пара, МПа |
0,22 |
|
Абсолютное давление аппарата, кПа |
0,13-0,26 |
|
Температура масла, оС: |
|
|
На входе |
230 |
|
На выходе |
215 |
|
Габаритные размеры, мм (ширинавысота) |
26408470 |
Дезодоратор периодического действия предназначен для дезодорации небольших партий жиров и масел. Изготовляется из антикоррозийной стали 12Х18Н10Т.
Дезодоратор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с корпусом 1 [3, с. 204, рис. 103], с эллиптическими крышкой 2 и днищем 3. В нижней части корпуса установлены шесть вертикальных спиральных змеевиков 4 из которых три служат для нагрева дезодорируемого жира глухим паром давлением 3 МПа, а три – для охлаждения дезодоратора. Змеевики двойные в виде концентрических спиралей с зазором 5-15 мм между ними по радиусу.
Вверху по оси аппарата находится входная камера 5, через боковой штуцер который отбрасывается вакуумом парогазовая смесь из летучих продуктов и водяного пара. Снаружи верхняя часть корпуса обогревается змеевиком 7 для устранения конденсации паров. Кроме того, в верхней части аппарата установлен зонтообразный каплеотбойник 12.
Барботирующий пар поступает в аппарат через два штуцера и распределяется по шести камерам 8, откуда выходит в толщину жира через решетки с отверстиями диаметром 2 мм. Над камерами установлено 18 горизонтальных форсунок для перемешивания масла 9 с целью лучшей циркуляции жира в аппарате.
Дезодорируемый жир поступает вверху через боковой штуцер 10. Дезодорат сливается через нижний штуцер 11. Процесс наблюдается оператором через смотровое стекло с подсветкой, по указателю уровня, термометру и вакуумметру.
Снаружи дезодоратор теплоизолирован. Средняя продолжительность цикла дезодоратора составляет 4,5 ч.
Работа дезодоратора разделена на три технологических операции: нагрева, дезодорации и охлаждения.
Масло, поступающее в дезодоратор через патрубок 10, нагревается глухим паром с помощью трех змеевиков для нагрева до температуры 150оС. Во время дезодорации через барботер подается острый водяной пар, который в виде мельчайших пузырьков насыщает весь объем дезодорируемого пара, смешивается с парами ароматических и вкусовых веществ и в виде паров уходят из аппарата. После завершения дезодорации проводя охлаждение дезодоранта с помощью 3-х охлаждающих змеевиков до температуры 100оС.
Техническая характеристика дезодоратора периодического действия
|
Рабочая вместимость, м3 |
5,4 |
|
Общая вместимость, м3 |
12,5 |
|
Поверхность змеевиков, м2 |
35,4 |
|
Остаточное давление в аппарате, кПа |
0,65-0,13 |
|
Габаритные размеры, мм диаметрвысота |
20005850 |
Вопросы для самопроверки по теме :
Тесты по теме:
1. Сколько видов рафинационных процессов Вы знаете?
1) 3; 2) 4; 3) 5.
2. Какое оборудование используется для гидратации и нейтрализации масел?
1) автоклав; 2) нейтрализатор; 3) колонный аппарат.
3. Что выделяется из масел при проведении операции отбелки?
1) красящие вещества; 2) свободные жирные кислоты; 3) белковые вещества.
4. Для чего предназначена линия для рафинации жиров с применением сепараторов?
1) для отбелки; 2) для дезодорации; 3) для нейтрализации.
5. Какое оборудование применяется для механической рафинации жиров?
1) центрифуги, сепараторы; 2) фильтры, отстойники; 3) отстойники, фильтры, центрифуги.
Глава. 2. Оборудование для гидрогенизации и переэтерификации жиров
Для получения твердых жиров и жирных кислот с достаточно высокой температурой плавления применяют процесс гидрогенизации жидких жиров, при котором происходит реакция присоединения дополнительных атомов водорода к ненасыщенным связям жидких триглицеридов, составляющих основную часть растительных масел. При этом изменяются физические свойства жиров. Этот процесс может происходить только в присутствии так называемых катализаторов – специальных веществ, которые ускоряют химические реакции, а сами вступают в реакции и не входят в состав получаемого продукта.
На жироперерабатывающих предприятиях гидрогенизацией получаю главным образом саломас – гидрогенизированный твердый жир, являющийся в основном сырьем для производства маргарина, кухонных и кулинарных жиров (низкотитровый пищевой саломас), а также мыла стеарина, смазок (высокотитровый технический саломас).
Таким же образом получают гидрогенизированные жирные кислоты. В качестве катализаторов используют порошковые медно-никелевые или чисто никелевые, приготовленные из формиатной соли. Катализаторы, применяемые в гидрогенизационном производстве, подразделяют на дисперсные (порошкообразные) и неподвижные (стационарные). Дисперсные катализаторы после проведения процесса гидрогенизации извлекают из саломаса, восстанавливают и снова вводят в процесс.
В зависимости от физико-химических показателей основного назначения саломас пищевой нерафинированый для маргариновой продукции подразделяется на следующие марки (ТУ 9145-181-0034534-95).
Дополнительная область использования этих саломасов определяется потребителем.
В зависимости от дополнительной обработки саломасы пищевого назначения выпускают деметаллизированными или недеметаллизированными.
Саломасы марки 1 и 2 вырабатывают из широкого ассортимента растительных масел, кроме растительных масел используют из смеси с животными жирами и 1 сортов. За рубежом для этих целей используют рафинированные рыбные жиры.
Саломасы марки 3 вырабатывают на основе хлопкового или арахисового масел, марки 5 на основе пальмового масла, остальные марки на основе широкого ассортимента масел. Все масла пред гидрогенизацией подвергают глубокой рафинации, исключая дезодорацию и вымораживание.
При оценке качества саломасов для производства маргаринов важное значение имеет состав триглицеридов и их структура, как они в основном определяют структурно-механические свойства саломасов, а, следовательно, и пластичность изготовляемых маргаринов.
Для производства туалетного мыла и хозяйственного мыла, технологических смазок, технической стеариновой кислоты из ряда других продуктов используют технический саломас, ассортимент которого приведен ниже. Дополнительная область применения этих саломасов этих саломасов определяется потребителем (ТУ 145-180-00334534-95).
Ассортимент саломасов технического назначения
|
марка |
Применение |
|
|
Для туалетного мыла |
2 |
|
|
Для хозяйственного мыла |
3 |
|
|
Для косметического стеарина |
4-5 |
|
|
Для стеарина |
Технический саломас различных марок получают гидрированием растительных масел, технических животных жиров, дистиллированных жирных кислот соапстоков.
В зависимости от назначения, физико-химических показателей используют следующие жировое сырье для получения технического саломаса различных марок:
1 – саломас для туалетного мыла, получаемый из растительных масел, животных жиров, из дистиллированных жирных кислот соапстоков;
2 – саломас для хозяйственного мыла, получаемый из растительных масел и технических животных жиров;
3, 4 и 5 – саломасы для старина различного назначения, получаемые из растительных масел и технических животных жиров, а также из пищевого свиного и говяжьего жира.
Второй способ получения твердых жиров из жидких растительных масел переэтерифинкацией. Метод основан на том, что жирные кислоты молекулы триглицеридов в отдельных условиях (в присутствии катализатора) могут обмениваться местами. Если при этом на место какой-либо ненасыщенной жирной кислоты в молекулу жидкого масла переместится насыщенная кислота, например, из молекулы топленого животного жира, то обе молекулы приобретают твердую и маслообразную консистенцию. В качестве катализатора в процессе переэтерификации в основном служат метилат натрия СН3ОNa, этилат натрия C2H5ONa, и гидроксид натрия NaОН в смеси с глицерином.
Переэтерификации подвергают главным образом смеси высоко плавких жиров (животные жиры, пальмовое масло, пальмовый стеарин, гидрированные жиры) с жидкими и растительными маслами.
Свойства статистически переэтерифицированных жиров зависят только от количественного соотношения различных насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, образующих жир. Следовательно, переэтерифицированный жир с одним и теми же заданными свойствами может быть получен из различных исходных жировых смесей, если только их жирно-кислотный состав (включая содержание изомеров насыщенных кислот) будет одинаковым.
Температура плавления твердость переэтерифицированных жиров, не содержит изомеров мононенасыщенных кислот, медленно возрастает по мере увеличения содержания высокомолекулярных насыщенных жирных кислот в жире.
2.1. Оборудование для гидрогенизации жиров
Процесс гидрогенизации жиров включает в себя следующие основные технологические операции:
Предварительный нагрев жиров до температуры процесса, получения и ввод водорода, приготовление масляной суспензии катализатора, непрерывное или периодическое гидрирование, охлаждение и отделение отработанного катализатора полученного саломаса
В качестве оборудования для гидрогенизации используется реакторы автоклавного и колонного типа.
МАС показана на [3, с. 209, рис. 104] непрерывной гидрогенизации жиров в автоклавах. Жиры из хранилища 1 поступают в цеховой промежуточный резервуар 3, откуда насосом-дозатором 4 подаются через теплообменник 5 в батарею автоклавов 6 последовательно соединенных переливными трубопроводами.
Масляную суспензию катализатора готовят в аппарате 14 смешением масляных суспензий повторно используемого отборного катализатора, подаваемого после отделения от саломаса и свежего катализатора в соотношении, указанном нормами технологического режима. За тем катализатор подается в первый автоклав за насосом 13 отработанный катализатор собирается в емкости 15 откуда его направляют на регенерацию. Одновременно в автоклавы подается водород.
Водород отходящий из автоклавов после использования его в реакции поступает на очистку, через регулятор давления в центробежные каплеотделители, где отделяются жир и тяжелые продукты распада, увлеченные водородом, поступающие в специальный сборник. Затем водород проходит в два орошаемых водой скрубера, еще через каплеотделитель, далее водород подается в ресивер, затем в холодильник, водоотделитель и возвращается в автоклавный цех.
Вместе с катализатором масло из первого автоклава батареи последовательно проходит во второй и третий автоклавы в каждом автоклаве проходит определенный процесс реакции, гидрогенизации в первом 50%, во втором 30%, в третьем 20%. Саломас выходящий из последнего автоклава собирается в саломасосборнике 8 где проходит удаление избыточного водорода. Далее саломас прокачивается через теплообменник 5, отводя свое тепло маслу идущему на процесс гидрогенизации. Затем саломас проходит через теплообменник 9, откуда насосом направляется на фильтр-пресс 10, где проходит отделение катализатора.
Производительность таких установок гидрогенизации составляет до 140 т/сут по пищевым саломасам и до 100т/сут по техническим.
Автоклав для гидрогенизации (рис. 105) может быть использован как для непрерывного, так и для периодического способа производства твердых жиров (саломасов) как пищевого, так и технического назначения с использованием (дисперсных) порошкообразных катализаторов. Он имеет цилиндрический цельносварной корпус 1, изготовленный из кислоупорной стали 12Х18Н10Т. В центре корпуса проходит вал 2, соединенный вверху муфтой с концом вала мотор-редуктора 3 трубной мешалки. В нижней части аппарата установлено шесть сдвоенных спиральных змеевиков 6, три из которых служат для обогрева (большие) и три для охлаждения (малые). Водород в аппарат подается через барботер 7. Слив осуществляют нижним штуцером 8.
Переливные трубы 9 и 10 служат для соединения автоклавов в батарею при непрерывной их работе. Переда продукта из автоклава в автоклав может также осуществляться с помощью газлифта.
Автоклав снабжен луком 5 на крышке и там же штуцерами для ввода катализатора, водорода и для установки приборов. Герметичность в месте прохождения вала через корпус обеспечивается сальниковым узлом подшипника 4.
Работа автоклава в периодическом режиме осуществляется следующим образом. Аппарат заполняется жиром, туда же вводится суспензия масла и катализатора. Далее за счет глухого пара подаваемого в три змеевика для нагрева происходит предварительный нагрев до температуры реакции 180-220оС в зависимости от вида получаемого саломаса. Затем начинают проводить реакцию гидрогенизации с этой целью в автоклав через барботер 7 подается водород с кратностью 2-4 , с целью интенсификации процесса и проводят процесс охлаждения реакционной массы за счет покачивания через охлаждающие змеевики масла идущего на гидрогенизацию. После завершения процесса саломас охлаждают до температуры 100оС с помощью охлаждающих змеевиков, в которых в качестве хладагента используется вода и масло идущее на гидрогенизацию.
Техническая характеристика автоклава
|
Вместимость полная, м3 |
12,5 |
|
Площадь поверхности нагрева змеевиков, м2 |
22 |
|
Температура среды, град |
190-250 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
59 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
10 |
|
Габаритные размеры, мм |
25005400 |
Колонный аппарат для гидрогенизации жиров [3, с. 212, рис. 106] используется для непрерывного получения технического саломаса и низкогодных стеаринов с использованием неподвижного (стационарного) катализатора. Он состоит из вертикального корпуса 1, с эллиптическим днищем 5 и крышкой 10, соединенных с корпусом фланцевыми соединениями. В колонну при помощи тельфера загружают корзины 11 с неподвижным катализатором. Корзины имеют перфорированное дно для прохода гидрируемых жиров и водорода. Кольцевое пространство между цилиндрическим стенками корзин и корпусом колонны должно иметь хорошее уплотнение, чтобы не допускать движения жиров и водорода в этом кольце в обход слоя катализатора.
Нижняя корзина опирается на решетку 3, расположенную примерно на 1,5 м выше днища. Следующие корзины опираются одна на другую. Всего в колонну загружают 12 корзин высотой по 0,6 м, в каждой из которых находится по 0,5 т катализатора. Верхняя корзина закрепляется решеткой 8. общая высота слоя катализатора представляющая собой активную зону колонны Нк=7,2 м.
В нижней части реакционной колонны находится глухой спиральный греющий змеевик 7, работающий при давлении водяного пара 3 МПа, и запасной барботер для водорода.
Работает аппарат следующим образом – эмульсия водорода в жире поступает в реакционную колонну через патрубок 4, поднимается к верху, происходит через слой катализатора, где начинает проходит реакция гидрогенизация и через патрубок 9 в следующую колонну или газоотделитель выходит реакционная смесь масла с водородом и образовавшийся саломас. Люк 2 служит для внутреннего осмотра колонны. Реакционный аппарат снабжен предохранительным клапаном, пробоотборником, комплектом контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Патрубки подводящих и отводящих трубопроводов обеспечивают необходимую маневренность аппарата для переключения его с одного режима на другой и измерения последовательности соединения колон в линии.
Техническая характеристика колонного аппарата
|
Вместимость, м3 |
5 |
|
Давление в аппарате, МПа |
2,0 |
|
Количество корзин, шт |
12 |
|
Габаритные размеры, мм |
82410410 |
Саломасоприемники [3, с. 214, рис. 107] предназначены для промежуточного приема саломаса, выходящего из автоклавов или колонных аппаратов, пред их подачей на охлаждение.
Одновременно в саломасоприемниках отделяется остающийся в саломасах водород.
Применяют два типа саломасоприемников – без механической мешалки и с механической мешалкой.
Саломасоприемники без механической мешалки (рис. 107,а) – стальной сварной цилиндрической формы герметичный вертикальный аппарат 2 с приваренными сферической крышкой 1 и конусным дном 3. Для избежания осаждения и слеживания катализатора и в нижнюю часть аппарата введен барботер 4 для водорода. Отходящий водород отводится через патрубок 5. Люк 6 служит для осмотра и чистки аппарата.
Работа аппарата происходит следующим образом.
На каждую батарею автоклавов непрерывного действия устанавливается по два саломасоприемника.
Саломас из батареи непрерывно поступает в саломасоприемники. В то время как один саломасоприемник заполняется, из другого производится фильтрование.
Цикл саломасоприемника слагается из двух чередующихся операций (заполнение и фильтрование), каждая по одному часу. Полный цикл работы аппарата 2 часа.
Для прима специальных марок из автоклавов периодического действия устанавливается отдельный саломасоприемник.
Саломасоприемник с мешалкой [3, с. 214, рис. 107, б]. Это химический аппарат с цельносварным корпусом 1, имеющим сферическое дно 3 и крышку 8. Внутри аппарата находится рамная мешалка 3 с частотой вращения 0,5 с-1. Мешалка приводится в движение электродвигателем 7 через редуктор 6. Дополнительное взмучивание оседающего катализатора может осуществляться водородным барботером 2. Для обогрева служит рубашка 4.
Техническая характеристика саломасосборников.
|
Без мешалки |
С мешалкой |
|
|
Вместимость полная, м3 |
10,0 |
16,0 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
4,8 |
8,0 |
|
Габаритные размеры, мм (диаметрвысота) |
22004100,220015500, 24006600
|
Аппарат для расходного катализатора устанавливается в автоклавном участке для приема расходного катализатора и подачи его в автоклавы.
Аппарат [3, с. 215, рис. 108] имеет цилиндрический корпус 1 с плоским днищем 5 и крышкой 7.Дял нагревания суспензии служит наружный паровой змеевик 2, закрытый слоем тепловой изоляции 3 с защитным кожухом 4. Расположенный вне аппарата греющий змеевик предотвращает осаждение катализатора на его стенках. Для механического перемешивания служит мешалка 6, приводимая во вращение двигателем 8 во взрывоопасном исполнении через редуктор 9.
Техническая характеристика аппарата
|
Вместимость полная, м3 |
5,0 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
5,2 |
|
Габаритные размеры, ии (диаметрвысота) |
18002000 |
2.2. Оборудование для получения водорода
Промышленное получение водорода возможно различными методами, из которых на гидрогенизационных заводах применяют электролитический, конвенссионный и железо паровой (контактный).
Электролитический метод является наиболее прогрессивным и в основном вытеснил все остальные. Этим методом обеспечивается высокая степень чистоты получаемого водорода (на менее 98,8%), что особенно важно для введения гидрогенизации при получении пищевых саломасов, создаются хорошие условия обслуживания, устраняются ручные операции, упрощается процесс и обеспечивается автоматизация его управления.
При электролитическом методе водород получается электролизом воды, разлагаемой постоянным электрическими током на составные части – водород и кислород.
2Н2О—2Н2+О2
т.е. на два объема водорода получается один объем кислорода.
В промышленности процесс получения водорода описанным методом ведут в электролизах фильтр-прессного типа с бесполярными электродами производительностью 80, 250 и 500 м3/ч водорода. Побочным продуктом при этом является кислород (соответственно 40, 125 и 250 м3/ч), который компремируют с помощью компрессоров. Электролизеры отечественного производства ФВ-250 и ФВ-500 однотипны и различаются в основном числом электролизерных ячеек (136-160)
Электролизер типа ФВ показан на [3, с. 216, рис.109]. Он состоит из электролизерных ячеек 1, стянутых при помощи кольцевых плит 2 и стяжного устройства 3,газосборников для водорода и кислорода 4, отводов каплеотделителей 6 и конденсаторов 7, фильтра 8, питательного насоса 9 и средней камеры 10.
Электролизерная ячейка состоит из [3, с. 217, рис. 110] пустотелой рамы изготовленной из профильного металла. Внутри этой рамы к полке 2 крепиться асбестовая диафрагма 3, через которую свободно проходит раствор электролита и которая непроницаема для пузырьков образующихся водорода и кислорода. Таким образом, диафрагма разделяет газы электролиза. По обеим сторонам диафрагмы находятся выносные дырчатые электроды 5 и 6, прикрепляемые анкерами к двум соседним стальным электродам 4, представляющим собой сплошные стальные листы. Эти листы прижимаются к раме 1 через электроизоляционные прокладки 11.
Поверхность выносных электродов не одинакова. Поверхность анодов 5 во избежании коррозии и для снижения энергии перенапряжения покрыта тонким слоем никеля, к поверхности катодов 6 для снижения энергии перенапряжения прикрепляют железную сетку.
В верхней части каждой рамы по обе стороны диафрагмы расположены да отверстия 7, которые патрубками 8 соединяются с каналами 9 и 10. По этим каналам получаемые водород и кислород отводятся в свои газгольдеры.
В нижней части рамы имеются кольцевые выточки с прокладками 12, по которым в каждую ячейку электролизера поступает раствор электролита.
Процесс электролиза проводится в электролизерных ячейках в электростатическом поле, образованном между двумя параллельно расположенными в водяной ванне пластинами, одна из которых (катод) заряжена отрицательными зарядами, другая (анод) – положительными.
Молекулы воды (электролита) в этих условиях разделяются (диссоциируют) на положительно заряженные ионы водорода Н+ и отрицательно заряженные ионы гидроксида ОН-, которые под действием электростатического притяжения движутся к соответственно заряженным пластинам, на которых происходит разряд этих ионов с образование молекул кислорода и водорода.
2Н++2е=Н2 (на катоде);
2ОН—2е=Н2О+0,5О2 (на аноде).
Этот процесс может начаться непрерывно, если разность напряжения на пластинах составляет не менее 1,65-1,7 В.
Поскольку электропроводность дистиллированной воды очень мала, то процесс электролиза можно значительно ускорить, если в качестве электролита применить водные растворы едкого калия КОН или натрия NaОН.
Водород и кислород образовавшиеся после электролиза поступает через каплеотделители 6 и конденсатор 7 в газосборники 4. Конденсатор и газосборник разделены на две части (для водорода и кислорода), что позволяет направлять газы раздельно в соответствующие газгольдеры.
В центральной части корпуса электролизера расположена средняя камера 10, предназначенная для охлаждения и перемешивания электролита. Она разделят электролизер на две группы ячеек, каждая из которых может работать самостоятельно. Боковыми стенками камеры служат электроды, плотно прижимаемые при сборке электролизера. Средняя камера разделена на две части: одна часть предназначена для охлаждения раствора из анодного пространства ячеек электролизера (анолит), а другая для охлаждения раствора из катодного пространства (католит). Анолит в результате естественной циркуляции поступает в соседнюю камеру, где охлаждается встроенным змеевиком. Благодаря этому из анолита выделяется растворенный кислород, который поступает в газосборник 4, а из него через отвод 5 – в газгольдер кислорода. Католит охлаждается змеевиком другой части средней камеры, откуда выделяющийся водород поступает в водородное отделение газосборника 4, а из него через другой из отводов 5 – в газгольдер водорода.
Охлажденные и свободные от газов анолит и католит смешиваются в средней камере и проходят фильтр 8, где освобождаются от механических примесей. Затем раствор поступает в смесительную коробку (на схеме не показана) средней камеры. В смесительной коробке он разбавляется водой и по пиктельному каналу 9 равномерно распределяется по электролитическим ячейкам.
Газгольдер предназначен для хранения получаемого водорода на гидрогенизационных заводах. Он состоит [3, с. 219, рис. 111] из металлического колокола 1с эллиптической крышкой, погруженного своей открытой частью в заполненный водой бассейн 2, бака 3, трубопроводов 4, 7, сборных бочков 5, гидравлических затворов 6 и емкостей с водой 8.
Работа газгольдера осуществляется следующим образом.
Под давлением водорода, поступающего в газгольдер из газового цеха по трубопроводу 4 далее по стояку 3, колокол постепенно поднимается из воды и свободно плавает в бассейне. Высота подъема колокола зависит от количества газа в газгольдере и с помощью ограничителя верхнего уровня устанавливается такой, чтобы нижняя кромка колокола была погружена в воду бассейна не менее чем на 0,2-0,3 м. Этим предотвращается проскок водорода в атмосферу через бассейн.
Продувка газгольдера с целью его освобождения от водорода (перед ремонтом) или воздухом (перед наполнением водородом) производится через вентиль на крышке колокола.
Из газгольдера водород выходит по стояку 9 и далее по трубопроводу 7.
Трубопроводы 4 и 7 соединены стояками 3 и 9 через гидравлические затворы 6. В рабочем состоянии они свободны, а скапливающаяся в них вода (конденсирующаяся из влажного водорода) должна периодически сливаться в сборные бачки 5.Однако в тех случаях, когда возникает, необходимость полного отключения газгольдера от газового и гидрогенизационого цехов, гидравлические затворы полностью заливают водой из емкости 8.
Техническая характеристика газгольдера для водорода
|
Вместимость, м3 |
до 3000 |
|
Давление в аппарате, кПа |
2,7-3,6 |
Центральный каплеуловитель предназначен для первичной очистки отработанного водорода. Он состоит из [3, с. 220, рис. 112] цилиндрического корпуса 1 диаметром 800 мм с эллиптическим днищем и съемной крышкой 2, к которой приведена выводная труба 3 с направляющей спиралью 6 на ней. Спираль вводится в съемный цилиндр 5.
Работа аппарата происходит следующим образом. По касательной к корпусу аппарата 1 по штуцеру 4 направляется отработавший водород. Газ спирально проходит вдоль стенки корпуса и теряет скорость. Капли жира, взвешенные в газе, выпадают на дно, а водород выходит через нижнее отверстие центральной трубы 3 на дальнейшую очистку в скрубберах. Капле уловитель имеет патрубок в нижней части, штуцера для продувки паром для установки приборов.
Скруббер водяной предназначен для охлаждения и промывки водорода. Это цельно сварной вертикальный цилиндрический аппарат [3, с. 221. рис. 113] с плоским днищем и крышкой, корпус 1 которого выполнен из углеродистой стали. На крышке с наружи смонтирован кольцевой коллектор 3 для воды, которая распыляется под давлением шестью форсунками 5, образуя сплошную водяную завесу для водорода, поступающего при температуре 100оСв аппарат снизу через гнутый патрубок 6 с раструбом на нижнем конце, опущенном в воду. После промывки водород выходит при температуре 25оС через верхний штуцер 2 для дальнейшей очистки. Аппарат снабжен люком 9 и гидравлическим затвором, препятствующим проникновению газа в помещение при входе орошающей воды через патрубок 8. Затвор обогревается паром давлением 0,5 МПа в глухом змеевике на случай застывания жира у выходного патрубка 8. Для продувки паром внизу имеется входной штуцер 7 и вверху выходной 4. Объем скруббера 3,5 м3, масса 860 кг.
Техническая характеристика водного скруббера
|
Вместимость, м3 |
3,5 |
|
Давление воды в форсунках, МПа |
0,2 |
2.3. Оборудование для переэтерификации жиров
Переэтерификацией натуральных высокоплавких или гидрогенизированных жиров и масел с жидкими растительными маслами получают переэтерифицированные жиры, при использовании которых в маргариновой продукции значительно повышается ее качество и пищевая ценность, снижается содержание в ней изомеризованных насыщенных кислот, биологическая роль которых изучается в течение десятилетий.
Путем переэтерификации, в принципе, можно получать пластичные смеси триглицеридов различной консистенции. Структурообразующими компонентами этих смесей являются смешанные триглицериды ненасыщенных и неизомеризованных ненасыщенных жирных кислот. Такие пластичные жиры необходимы для производства мягких и брусковых бутербродных маргаринов повышенной биологической ценности, диетических маргаринов, продуктов детского питания, в которых содержание геометрических позиционных изомеров ненасыщенных кислот не превышает уровень их содержания в сливочном масле.
Переэтерификации подвергают главным образом смеси высокоплавких жиров (животные жиры, пальмовое масло, пальмовый стеарин, гидрированные жиры) с жидкими растительными маслами в присутствии катализатора.
Распространенными катализаторами служат метилат натрия СН3ОNa, этилат натрия С2Н5ОНNa в смеси с глицерином.
Истинным катализатором переэтерификации является замещенный глицерат натрия.
Переэтерификацию жиров можно проводить как по периодической так и по непрерывной схеме. Основным оборудованием в которых являются структурных реактор-переэтерификатор и переэтерификатор-экспозитор. МАС непрерывной переэтерификации жиров показана на [3, с. 223, рис. 114].
Нерафинированные жиры взвешиваются на висах 1 и насосом 2 подаются в аппараты 3 и 4, снабженные мешалками и змеевиковым подогревателями. В один из них поступают высокоплавкие, в другой – жидкие жиры (масла). Из аппаратов 3 и 4 насосом 5 через подогреватель 6 (где смесь подогревается до 90…95оС) жировой набор поступает в дисковый смеситель 7, где смешивается со щелочью и нейтрализуется. Отделение соапстока происходит в сепараторе 8, откуда жир через регенеративный теплообменник 9 проходит в паровой трубчатый подогреватель 10 и подогревается до 130…145оС. Сушка подогретого жира производится в непрерывно действующем вакуум-сушильном аппарате 11, остаточное давление в котором поддерживается на уровне не более 4 кПа трехступенчатым пароэжекторным вакуум-насосом.
Сухой жир насосом 12 через регенеративный теплообменник 9 и холодильник 13 (где жир охлаждается до 80…90оС) передается в струйный реактор-переэтерификатор 14 (струйный смеситель), куда также закачивается из смесителя 15 шестеренным насосом-дозатором 16 масляная суспензия катализатра. В смеситель 15 подается катализатор, и масло интенсивно перемещается путем рециркуляции его насосом 17. Далее реагирующая смесь поступает в проточный переэтерификатор-экспозитор 18, обеспечивающий выдержку жира при 80…90оС в течении 0,5…1ч, и из него насосом 19 непрерывно подается подогреватель 20, где температура жира повышается до 90…95оС. Затем в ножевом смесителе 21 жир обрабатывается горячей водой и поступает в сепаратор 22 для отделения жира от водяного раствора мыла.
Из сепаратора 22 через подогреватель 23 жир, содержащий не более 0,05% мыла, подается на вторую промывку в ножевой смеситель 24, где смешивается с горячим конденсатом. Промывная вода отделяется от жира в сепараторе 25 и сливается в жироловушку, откуда расходуется на первую промывку.
Жир после сепаратора 25 может содержать около 0,01% мыла, производительность линии составляет до 150 т в сутки по переэтерифицированным жирам.
Струйный реактор-переэтерификатор [3, с. 224, рис. 115], представляет собой смеситель интенсивного действия с двусторонним поступлением компонентов. Он применяется во многих технологических процессах, где требуется тщательное перемешивание реагирующих веществ.
Аппарат состоит из двух инжекторов, соединенных общей камерой смешения. В корпусе 4 имеется два сопла 3, в которые через патрубки 1 под напором подается жировая смесь. Она с двух сторон проходит приемные камеры 5 и далее в камеру смешения 6. Масленая суспензия катализатора под напором поступает через патрубки 2 и кольцевые выточки 7 в те же приемные камеры 5. Давлением струи жира масляная суспензия увлекается в камеру смешения 6, выполненную в форме тройника. При столкновении встречных потоков жир интенсивно перемешивается с катализатором. В этот момент начинается процесс переэтерификации. Реакционная смесь переходит в перфорированную трубу 8 и выводится из смесителя через патрубок 9, направляясь для выдержки и завершения реакции в переэтерификатор-экспозитор.
Переэтерификатор-экспозитор предназначен для выдержки реакционной массы в течении 0,5-1 часа при температуре 80-90оС с целью завершения реакции. По конструкции и работе он аналогичен аппарату, показанному на [3, с. 198, рис.100].
Вопросы для самопроверки по теме:
Тесты по теме:
1. Какие металлы используются в качестве катализаторов для гидрогенизации жиров?
1) железо; 2) чугун; 3) цветные металлы.
2. Сколько автоклавов работает в схеме непрерывногой гидрогенизации масел?
1) 1-2; 2) 2-3; 3) 3-4.
3. Какой способ получения водорода дает самый чистый водород?
1) конверсионный; 2) электролитический; 3) железо-паровой.
4. Какое оборудование используется для хранения водорода?
1) газгольдер; 2) газлифт; 3) силос.
5. Что получают в процессе переэтерификации жиров?
1) очищенный жир; 2) твердый жир; 3) жидкие масла.
Глава 3. Оборудование для производства маргариновой продукции и майонеза
Маргариновое и майонезное производства с масло-жировой отрасли пищевой промышленности занимают одно из важных мест. Тенденция к увеличению объема выпуска маргариновой продукции и майонеза объясняется тем, что эта продукция вырабатывается на основе растительных жиров, которые по своим физиологическим свойствам являются наиболее ценным пищевым продуктом.
Маргарин представляет собой высококонцентрированную водно-жировую эмульсию обратного типа, в состав которой входят кроме твердых и жидких жиров молоко, сахар, соль, эмульгаторы, витамины и другие полезные добавки.
Маргариновая продукция подразделяется на маргарины, и жиры кондитерские, хлебопекарные и кулинарные, представляющие собой безводные и безмолочные продукты.
Маргарины классифицируются по консистенции на брусковые (твердые) и мягкие (наливные, кроме того, по массовой доле жира маргарины могут быть: высокожирные – 82%, пониженной жирности – 70% и низкокалорийные – 40…60%).
Качество маргариновой продукции оценивается по органолептическим качествам (вкус, запах, цвет) и физико-механическим показателям (твердость, температура плавления, содержание жира и др.).
Майонез представляет собой питательный высокодисперсный пищевой продукт, в состав которого входят растительное масло, молоко, яичный порошок, соль, сахар, и другие добавки. Майонез широко применяется в рационе питания.
По своему структурному состоянию майонез относится к жиро-водным эмульсиям прямого типа масло в воде. Поэтому представляет интерес с физиологической точки зрения в связи с хорошей усвояемостью организмом растительного жира в эмульгированном виде. Кроме жира майонез содержит в своем составе полный комплекс питательных веществ, необходимых для организма.
Майонез в зависимость от калорийности подразделяют на три вида: высококалорийные с массовой долей жира более 55%, средне калорийные с содержанием жира 40-55% и низкокалорийные с содержанием жира менее 40%.
По назначению и составу майонезы делится на столовые, с пряностями, с вкусовыми и желатируюшими добавками, диетические для детского питания.
Качество майонезов оценивается по органолептическим показателям (внешнему виду, консистенции, вкусе и т.д.) и физико-химическим показателям (массовая доля жира, кислотность, стойкость и др.).
3.1. Оборудование для приготовления маргарина и кулинарных жиров
Производство маргарина и кулинарных жиров осуществляется в линиях непрерывного действия производительность от 2,5 до 5 т/час. МАС производства фасованного маргарина показана на [3, с. 228, рис. 116]. Предварительно подготовленные рецептурные компоненты водно-молочной фазы (солевой раствор, молоко, вода, ароматизаторы и витамины) и жировой фазы (дезодорированное масло, саломас, эмульгатор, краситель и др.) из расходных резервуаров 1-6, насосами дозаторами 7 и дозирующей станцией 8, подаются в автоматические тензометрические весы 9, где осуществляется набор рецептурных компонентов. Далее водно-молочная и жировая фазы поступают в смеситель 10, где происходит образование водно-молочной и жировой эмульсии. Затем насосом-эмульгатором 11 они направляются в следующий смеситель 10, где происходит образование маргариновой эмульсии. После этого она фильтруется на фильтрах 12 и поступает в бак 13, где поддерживается постоянный уровень. Далее насосом высокого давления 14 маргариновая эмульсия последовательно прокачивается через все установленное оборудование. В начале эмульсия поступает на переохладитель, т.е. переходит из жидкого состояния в вязко-пластичное. Далее в зависимости от вида фасовки линия разделяется на: линию фасовки в крупную тару развесом 10, 15 и 20кг и линию фасовки в пачки весом 200250 г. В линии фасовки маргарина в пачки переохлажденная маргариновая эмульсия делителем потока 16 делится на две равные части фильтруется в фильтрах 17 и поступает в кристаллизаторы 18, где происходит окончательная кристаллизация эмульсии. На кристаллизаторах расположены компенсирующие устройства 19, которые которое поддерживает постоянное давление маргарина в системе. При повышенном давлении маргарин сбрасывается в бак возврата маргариновой эмульсии 22, где она полностью декристаллизуется и возвращается в смеситель 10. Маргарин фасуется в пачки на роторных автоматах 20, за тем пачки передаются в автомат 21 для укладки в короба, закрытия и бондероливания их. После этого короба штабелируются и передаются на склад.
В линии фасовки маргарина в крупную тару после переохлаждения эмульсия поступает в декристаллизатор 23, в котором происходит уменьшение вязкости маргарина с целью облегчения его фасовки. Далее маргарин фасуется на автомате 24 в короб и отправляется на склад, где происходит декристаллизация маргарина.
Вертикальный танк [3, с. 229, рис. 117] предназначен для приемки и хранения на маргариновых заводах. Он состоит из патрубка 1 для наполнения молоком, редуктора и вертикального вала 2, внутреннего резервуара 3, водяной охлаждающей рубашки 4, термоизоляции 5, мешалки 6, упорного подшипника 7, крана для слива молока 8, опор 9, крана охлаждающей воды 10, и патрубка для слива молока.
Техническая характеристика вертикального танка для молока
|
Вместимость, л |
2000, 6000, 10000 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
29 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
1,0 |
Пластинчатый пастеризатор молока устанавливается в схеме подготовки молока к производству маргарина [3, с. 230, рис. 118] и служит для уничтожения микроорганизмов с помощью нагрева молока. Он состоит из секций регенерации 3, пастеризации 4, водного охладителя 5 и секции рассольного охладителя 6. Работа пастеризатора в схеме подготовки молока происходит следующим образом.
Молоко поступает в уравнительный бак 10, откуда насосом 12 подается в секцию регенерации 3, в которой нагревается до 61-62оС. Регулятор 11 обеспечивает постоянство потока холодного молока. подогретое и регенерированное молоко поступает в центробежный сепаратор-очиститель 9, конструкция которого аналогична конструкции сепаратора изображенного на [3, с. 112, рис. 60]. После очистки от механических примесей молоко возвращается из очистителя в секцию пастеризации 4, где нагревается горячей водой до 74оС.
Из секции пастеризации молоко поступает в выдерживатель 8, из которого возвращается в секцию регенерации, где охлаждается холодным молоком до 20оС. Из секции регенерации молоко последовательно проходит секции водяного и рассольного охлаждения. При рассольном охлаждении молоко выходит с температурой 4оС.
Горячая вода из бойлера 2 подается в секцию пастеризации насосом 1. Установка работает автоматически. В начале работы недогретое молоко возвращается обратно в бак 10 через автоматический клапан 7.
Техническая характеристика четырехекционного пастеризатора
|
Производительность, л/ч |
3000 |
|
Расход пара, кг/ч |
350 |
|
Расход артезианской воды, м3/ч |
9 |
|
Расход рассола, м3/ч |
9 |
|
Площадь поверхности теплообмена секций, м2: |
|
|
пастеризации |
4,5 |
|
регенерации |
1,3 |
|
охлаждения холодной водой |
2,65 |
|
охлаждение рассолом |
2,65 |
|
Габаритные размеры регенеративного пастеризатора, мм: |
|
|
длинаширинавысота |
160016502200 |
Ванна для сквашивания молока [3, с. 232, рис. 119] предназначена для проведения биохимического процесса с помощью молочно- кислых бактерий (закваски). В молоке происходит сбраживание молочного сахара с превращением его в молочную и другие органические кислоты. Внешне это выглядит так, молоко свертывается, образуя однородную вязкую массу.
Ванна представляет собой овальный корытообразный резервуар 1 с прямыми торцовыми стенками, имеющими пароводяную рубашку 2. Внутри ванны помещена плоская трубчатая пустотелая мешалка 9, совершающая маятниковое движение. Это движения мешалка получает от электродвигателя 14 через приводной механизм 13.
Температуру молока в ванне поддерживают при помощи воды и рассола в пароводяной рубашке и трубчатой мешалке. Пропуская через рубашку проточную охлаждающую воду, снижают температуру молока до 20-30оС. Если молоко нужно охладить до 6-8оС, то через трубы мешалки пропускают охлаждающий рассол, который поступает через парубок 11 и возвращается в холодильную установку через патрубок 8. Для нагревания острый водяной пар пускают через дырчатый змеевик 6, уложенный по дну рубашки. Пар нагревает воду, а она в свою очередь нагревает молоко. Сквашенное молоко спускается из ванны через кран 3.
Ванна имеет шатровую крышку 10, которая поднимается и опускается при помощи механизма вращения рукоятки 12.Для спуска воды из рубашки служит патрубок 4. Ванна устанавливается на фундамент на стойках 5.
Техническая характеристика ванн для сквашивания молока
|
Вместимость, л |
800, 1500, 2000 |
|
Частота колебаний мешалки, мин-1 |
12 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
1,0 |
Цилиндрический смеситель служит для тщательного перемешивания компонентов маргариновой эмульсии и обеспечения стабильного температурного режима перемешивания.
Корпус 10 смесителя [3, с. 233, рис. 120] цилиндрической формы, его дно 1 имеет уклон к спускному патрубку 12, верхняя плоская крышка 5 открывается с двух противоположных сторон. В крышке находится патрон 8 для термостата. Внутри смесителя с монтированы винтовая мешалка 2 и вертикальные отбойные планки 9, обеспечивающие хорошее перемешивание. Мешалка приводится в движение электродвигателем 7 через редуктор 6, который установлен на специальной траверсе, помещенной над крышкой аппарата.
Смеситель снабжен проводящей рубашкой 3, обеспечивающей поддержание температуры эмульсии на определенном уровне. Вода из рубашки переливается через патрубок 4. Слив готовой эмульсии осуществляется через патрубок 12.
Все части смесителя, соприкасающиеся с компонентами, выполнены из нержавеющей стали.
Техническая характеристика цилиндрического смесителя
|
Вместимость, л |
2380 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
60 |
|
Габаритные размеры, мм |
12502025 |
Овальный смеситель [3, с. 234, рис. 121] имеет то же назначение, что и цилиндрический смеситель. Он выполнен в виде овального корпуса 1 с плотно закрытой крышкой 11. Для обогрева и охлаждения смесителя снабжен пароводяной рубашкой 2, в которую (в зависимости от условий) пускают через патрубок 3 острый водяной пар или через трубу 6 холодную воду. Внутри корпуса помещены под углом 90о друг к другу две много полостные мешалки 5. мешалки приводятся в движение от помещенного на траверзе 10 электродвигателя 9 через редуктор 8. Сливки и жировая смесь подаются в смеситель через патрубки со стеклянными фонарями 7. поученная эмульсия выводится через патрубок, расположенный в самой низкой точке наклонного днища аппарата 4.
Техническая характеристика овального смесителя
|
Рабочая вместимость, л |
1500 |
|
Частота вращения мешалок, мин-1 |
70-80 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
1,5 |
Гомогенизатор [3, с. 234, рис. 121] предназначен для диспергирования водножировой эмульсии с целью раздробления жировых включений на более мелкие жировые частицы в результате интенсивного механического воздействия на продукт. Он состоит из станины 1, в которой находится поршневой насос и гомогенизирующая головка 9. Насос приводится в движение от электродвигателя 11 через горизонтальный вал 12, эксцентриковый вал 2, шатун 3 и поршень (скалка) 4.
Эмульсия поступает через подающий канал 5, всасывающий клапан 6 и направляется в нагнетательный клапан 7, гомогенизирующую головку 9 и выходит через выходной патрубок 8.
Работа гомогенизирующей головки происходит следующим образом. При движении поршня 4 справа на лево в цилиндре образуется разрежение. Благодаря этому из подающей трубы 5 через всасывающий клапан 6 в цилиндр поступает подготовленная в смесителе грубая водно-жировая эмульсия. При последующем движении слева направо поршень выталкивает из цилиндра эмульсию через нагнетательный клапан 7 в гомогенизирующую головку 9. Здесь эмульсия продавливается через зазор образованный вогнутым седлом и выпуклым золотником.
Зазор образуемый между седлом и золотником, составляет 0,5-0,8 мм. Он регулируется при помощи штока 13и опирающейся на него пружины 14. Проворачивая маховик 15 в ту или другую сторону в большей или меньшей степени, прижимают золотник к седлу клапана, увеличивая ли уменьшая зазор, через который продавливается водно-жировая эмульсия. С уменьшением щели давление в гомогенизаторе повышается и соответственно усиливается диспергирование эмульсии.
Давление в гомогенизаторе контролируется манометром. Если давление превышает заданное, срабатывает предохранительный клапан и избыток эмульсии выводится из головки. Из гомогенизатора эмульсия отводится через патрубок 8. Поршень и шток во избежание утечки эмульсии уплотняется при помощи сальникового устройства.
Техническая характеристика гомогенизатора
|
Производительность, кг/ч |
4000 |
|
Давление в гомогенизирующей головке, МПа |
2-2,5 |
Эмульсатор – служит для получения высоко дисперсной эмульсии маргарина также как и гомогенизатор. Он состоит [3, с. 236, рис. 123] из корпуса 1, крышки 2 с патрубками 4 для выхода эмульсии, двух подвижных дисков 3 и 8 и двух неподвижных дисков 6 и 7, гайки 5, приводного вала 9, полумуфты 10 привода электродвигателя, сальника 11 и входного патрубка 12.
Эмульсатор центробежного типа работает так. Эмульсия через патрубок 12 поступает в пространство между вращающимися 3, 8 и неподвижными 6, 7 дисками. За счет центробежных сил, возникающих при вращении дисков эмульсия под действием создаваемого напора проходит в зазорах между дисками, где и подвергается интенсивному диспергированию.
Техническая характеристика эмульсатора
|
Производительность, кг/ч |
до 5000 |
|
Частота вращения дисков, мин-1 |
1450 |
|
Зазор между дисками, мкм |
6-15 |
|
Напор эмульсии, МПа |
0,05 |
Переохладитель (вотатор) предназначен для охлаждения маргариновой эмульсии в током слое в тонком слое с целью проведения процесса кристаллизации, т.е. постепенного перевода эмульсии из жидкого состояния в твердое.
Он состоит [3, с. 237, рис. 124] из станины 4, на которой установлены рабочие цилиндры 2, электродвигатель привода 3, редуктор 5 и аммиачная система 1. Рабочий цилиндр имеет следующую конструкцию. Корпус рабочего цилиндра 8, имеет аммиачную рубашку 7 и крышку выхода эмульсии 6. Внутри цилиндра вращается полый вал 9, за счет шестерен 11 редуктора привода 5. На валу крепятся ножи 10.
Работа переохладителя протекает следующим образом. Маргариновая эмульсия с температурой 35-40оС последовательно прокачивается за счет насоса высокого давления по всем цилиндрам переохладителя. Рабочие цилиндры изготовлены из углеродистой стали с хромированной внутренней поверхностью. Нержавеющая сталь для изготовления цилиндров применяется вследствие меньшей теплопроводности, чем у углеродистой стали.
Рабочие цилиндры переохладителя охлаждаются испаряющимися аммиаками с температурой 17оС, который подается насосом от аммиачной системы в испарительные камеры охлаждающих цилиндров 7, имеющих разъем. В эту камеру герметично заключен рабочий цилиндр 2. Нижняя часть имеет корыто для жидкого аммиака, который по специальным каналам переходит в испарительные камеры, активно охлаждая рабочий цилиндр. Аммиак после охлаждения цилиндра отводится в жидкостный аммиачный отделитель по рабочим цилиндрам машины. Поверхность наружной трубы покрывается слоем теплоизоляции, защищенной снаружи кожухом 7 из стального листа. За счет охлаждения аммиаком происходит переохлаждение маргариновой эмульсии и как следствие начинается процесс ее кристаллизации. С целью предотвращения прилипания маргариновой эмульсии к стенкам цилиндра, из-за низкой температуры хладоагента. На валу рабочих цилиндров по всей длине укреплены ножи 10 из термически обработанной нержавеющей стали. Конструкции ножей несколько отличаются между собой направлением скоса лезвий по концам. Каждый нож крепиться к валу тремя шпильками, а концевые ножи – четырьмя. Крепление ножей «плавающее», они имеют в нерабочем положении смещаться в горизонтальном и вертикально направлении. В рабочем состоянии под действием центробежной силы, развиваемой при вращении вала, лезвие ножа плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра и равномерно снимает с нее охлажденную аммиаком эмульсию. Для предотвращения прилипания маргариновой эмульсии к валу. В него по внутренней трубке вводится горячая вода с температурой 36-40оС. Охлажденная вода из внутренней полости вала отводится через специальное устройство. Заканчивается вал и лицевой частью для соединения его с шестернями 11 редуктора 5 привода переохладителя.
Техническая характеристика переохладителя
|
Производительность, кг/ч |
2500-6000 |
|
Частота вращения ножей, мин-1 |
500-700 |
|
Время пребывания маргариновой эмульсии, с |
14-16 |
|
Мощность электродвигателя привода валов, кВт |
22-93 |
Кристаллизатор [3, с. 239, рис. 125] представляет собой горизонтальный аппарат, состоящий из трех секций 2. Он служит для окончательного формирования структуры маргарина, а в результате чего пластические свойства приобретают необходимую консистенцию. При входе маргарина в секции кристаллизатора установлен фильтр-гомогенизатор 1, служащий для улавливания механических примесей и обработки маргариновой эмульсии. Три секции кристаллизатора имеют обогреваемую рубашку, где циркулирует вода температурой 24-30оС. Температура маргарина на выходе и кристаллизатора должна быть 10-12оС. На входном конце кристаллизатора имеется компенсирующее устройство (на рисунке не показано) для предохранения переохладителя и всей системы от чрезмерных давлений, возникающих при закупорках. Кристаллизатор выполнен из нержавеющей стали и устанавливается на передвижной опоре 3.
Декристаллизатор [3, с. 239, рис.126] предназначен для механической обработки с целью частичной декристаллизации структуры. Он состоит из трех горизонтальных цилиндров 2, смонтированных на опорной раме 6. Внутри корпуса цилиндра 2 крепиться неподвижно била 3, на валу 7 внутри цилиндра укреплены била 8. между билами маргариновая продукция тщательно перемешивается. Продукт, поступающий через патрубок 4, последовательно проходит три цилиндра, которые соединяются патрубками 1. валы приводятся в движение приводом 5.
Интенсивная механическая обработка переохлажденной маргариновой эмульсии способствует равномерному повышению температуры во всем ее объеме, что в свою очередь приводит к частичной декристаллизации ее структуры. Это необходимо делать при выработке фасованного маргарина в крупную тару и наливного маргарина. Частичная декриталлизация позволяет получать продукт обладающей хорошей подвижностью, однородной консистенцией и высокой пластичностью.
Техническая характеристика декристаллизатора
|
Производительность, кг/ч |
2500-6000 |
|
Частота вращения валов, мин-1 |
100-300 |
Автомат для фасовки и упаковки в пачки [3, с. 240, рис. 127] предназначен для фасовки и завертки твердого маргарина и кулинарных жиров в пачки отечественного и зарубежного производства выпускаются роторного типа с горизонтальной или вертикальной осью вращения ротора. Фасовочный автомат с горизонтальной осью вращения ротора изображен на [3, с. 240, рис. 127].
Он состоит из патрубка 1 для подачи маргарина из кристаллизатора, корпуса 2, пульта управления 3, бобины 4, переключателя 5, формовочной и оберточной секций, ротора с четырьмя камерами, каждая из которых имеет поршень.
Принцип действия автомата заключается в следующем. Упаковочный материал поступает на ротор из бабины 4 и проходит через прижимной, компенсационный и направляющий валки. За тем при помощи регулируемых секторов он перемещается между ножами, режется на нужную длину и поступает на формующую матрицу, которая расположена на роторе, под пуансон, при помощи которого упаковочному материалу (развертке) придается форма пачки. После этого дозатором пачка заполняется нужной порцией маргарина и заворачивается на механизме заделки. На механизме под прессовки ей придается окончательная форма и она направляется на упаковку в короба и обандеродивание.
Техническая характеристика аппаратов для фасовки и упаковки в пачки
|
Производительность, шт/мин |
70-250 |
|
Масса пачки, г |
200-250 |
|
Точность дозирования, % |
±1,5 |
Автомат для фасовки в короба [3, с. 241, рис. 128] предназначен для фасовки и взвешивания маргарина, кулинарных жиров в крупную тару.
Автомат состоит из двух циферблатных весов 2, распределительной панели 4, двух электронных блоков 1, двух электромагнитных клапанов 3 соленойдного типа, при помощи которых автоматический производится заполнение маргарином короба, установленного на пластинчатый конвейер 5.весы снабжены пневматическим держателем 6 и маховиком 7 ручной регулировки. Одним из основных узлов автомата является разливочное устройство 8.
Работа автомата происходит следующим образом. Сформированные короба с вложенной пластиковой упаковкой поступает на подающий ленточный конвейер. Откуда с помощью специального устройства поступают на пластинчатый конвейер, который установлен на автоматических циферблатных весах 2. В это время с помощью электромагнитного клапана 3 начинается фасовка продукта через разливочное устройство 8.После завершения фасовки автоматические весы дают команду на закрытие разливочного устройства и заполненный короб передается на отводящий конвейер для передачи его на автомат для закрытия и обондероливания коробов.
Техническая характеристика автомата для фасовки в короба
|
Производительность, т/ч |
2,5 |
|
Масса фасовки, кг |
10, 15, 20 |
|
Точность дозирования, % |
1,5 |
3.2. Оборудование для производства майонеза
Майонез представляет собой питательный высокодисперсный пищевой продукт, в состав которого входят растительное масло, молоко, яичный порошок, соль сахар, и другие добавки.
В основном майонез применяется в качестве приправы к различным пищевым блюдам, в том числе мясным, рыбным, овощным и др. Майонез улучшает вкус этих блюд и способствует лучшему усвоению пищи. Некоторые майонезы можно использовать как бутербродные. Промышленностью выпускаются различные виды майонезов с различным составом и назначением, в частности майонезы столовые, с пряностями, острые, сладкие, диетические, десертные. В целом их можно классифицировать как закусочные и десертные в зависимости от процентного содержания растительного масла, вкусовых и ароматических добавок. Майонез как эмульсия прямого типа представляет интерес с физиологической точки зрения в связи с хорошей усвояемостью организмом растительного жира в эмульгированном виде. Кроме жира майонез содержит в своем составе полный комплекс питательных веществ, необходимых для организма.
При изготовлении майонеза используют в основном жидкое подсолнечное масло, реже соевое и светлое хлопковое. Попадание даже незначительного количества саломаса недопустимо, так как способность саломаса кристаллизоваться приводит к разрушению майонезной эмульсии.
В качестве эмульгаторов применяют сухое молоко и яичный порошок, растительные фосфолипиды. Сухое молоко используют одновременно и как структурообразователь, белки молока в присутствии влаги способны к набуханию, а это помогает влагоудержанию и обеспечивает структурирующее действие на все компоненты, входящие в майонез.
Горчичный порошок – вкусовая добавка, а содержащиеся в нем белки тоже обеспечивают эмульгирование и стуктурообразование.
Соль придает вкус продукту, оказывает консервирующее действие.
Пищевая сода поддерживает определенный рН, благодаря чему улучшается процесс набухания белков молока.
Сахар – вкусовая добавка.
Уксусная кислота выполняет ту же функцию и, кроме того, повышает бактериальные свойства майонеза.
Фосфатный кукурузный крахмал (сложный эфир крахмала и фосфорной кислоты) используют как структурообразователь и стабилизатор низко концентрированных майонезов.
Вода при производстве майонеза необходима для растворения соли и сахара, для растворения и набухания белков молока и других рецептурных компонентов.
Майонезы производят как периодичным, так и непрерывным способом. При любом способе производства технологическая схема производства включает в себя следующие основные технологические операции: подготовка рецептурных компонентов, набор рецептурных компонентов, получение эмульсии, нагрев или пастеризация, охлаждение, эмульгирование или гомогенизация, фасовка или упаковка.
Классическая МАС производства майонеза непрерывным методом показана на [3, с. 244, рис. 129]. Сырье перед началом технологического процесса проходит предварительную подготовку (очистку, нагрев и т.д.) и поступает в расходные резервуары 1-4. Далее с помощью автоматических весовых станций для сухих 7 и жирных 8 компонентов происходит их набор в зависимости от заданной рецептуры, изготавливаемого майонеза. Затем в смесителе 9 происходит образование майонезной эмульсии, которая насосом 10 прокачивается через фильтры 11 и направляется в деаэратор 13, где с помощью вакуум-насоса 12 происходит удаление летучих ароматических веществ горчицы и воздуха. Далее эмульсию ротационным насосом 10 и плунжерным насосом-дозатором 14 направляют в теплообменник-охладитель 15, где в начале нагревается до температуры 53-55оС, а затем охлаждается ледяной водой или другим хладоагентом с температурой 0-5оС подают в промежуточную емкость 16. Откуда она самотеком поступает в гомогенизатор 17 для улучшения ее дискретного состояния. Полученная тонкодисперсная эмульсия направляется в промежуточную емкость 16 откуда в фасовочно-упаковочный автомат 18 и далее в автомат 19 для укладки готовой продукции в короба.
МАС полунепрерывного производства майонеза на линии «Шредер» показана на [3, с. 245, рис. 130]. Принцип работы состоит в следующем: в начале периодическим способом готовится 4 фазы из рецептурных компонентов для заданного вида майонеза, затем происходит последовательно-параллельная обработка этих фаз в оборудовании непрерывного действия, с этой целью каждая фаза имеет расходный резервуар, который рассчитан на непрерывный режим последующей работы линии.
Работа линии осуществляется следующим образом. Для приготовления первой фазы предварительно подготовленные сухие компоненты (соль, сахар, сода, сухое молоко, яичный порошок) с помощью автоматической весовой станции 3, подаются в смеситель 9. Туда же с помощью расходомеров 2 подается подогретое масло и вода. В смесителе 9 происходит образование основной фазы за счет горизонтального перемешивания мешалкой и вертикального перемешивания ротационным насосом 7 под вакуумом, создаваемым вакуум-насосом 5. Готовая первая фаза поступает в расходный резервуар 10 для первой фазы.
Для приготовления второй фазы предварительно подготовленный горчичный порошок автоматически взвешиваемая на весах 3 и поступает в смеситель 4.Туда же направляется через расходомер 2, предварительно нагретая вода в теплообменнике 1.За счет горизонтального и вертикального перемешивания в смесителе 4 готовится вторая фаза. С целью удаления летучих ароматических веществ горчицы используется вакуум-насос 5. Готовая вторая фаза фильтруется фильтром 6 и собирается в расходном резервуаре 8 для второй фазы.
Для подготовления третьей фазы предварительно дезодорированное масло нагревается в теплообменнике 12 до температуры 20оС и поступает в расходный резервуар 11 для третей фазы.
Четвертая фаза 10% уксусный раствор готовится в смесителе 13, куда в заданном состоянии подаются предварительно подготовленные вода и 80%-ая уксусная кислота.
После того, как в периодическом режиме в заданном количестве подготовлены четыре фаза. Линия начинает работать в непрерывном режиме. Первая основная фаза с помощью дозирующей станции 14, направляется в теплообменный комбинатор 15, где в первом цилиндре происходит нагрев до температуры 80-85оС, а во втором охлаждение до температуры 15-17оС.
Далее фазы переходят в эмульсионный комбинатор 16, туда же с помощью насосов дозаторов дозирующей станции 14. подается вторая и третья фазы. Причем третья фаза (предварительно нагретое масло) вводится равномерно по всей длине эмульсионного комбинатора для облегчения получения майонезной эмульсии. Полученный продукт направляется в виско-ротор 17, туда же подается последняя четвертая фаза (уксусный раствор) с помощью насоса-дозатора дозирующей станции 14. В виско-роторе происходит улучшение дисперсного состояния майонезной эмульсии. Готовый майонез поступает в расходный резервуар 18, а за тем винтовым насосом 19 направляется в фасовочно-упаковочный автомат 20для фасовки и упаковки в стаканчики из ПВХ емкость 250 г. Далее запаянные стаканчики с майонезом направляются в автомат 21 для укладки в короба.
Периодическая схема производства майонеза на немецкой установке «Корума» показана на [3, с. 246, рис. 131].
Майонез по этой схеме получают в специальном смесителе 1, который представляет собой сварной цилиндрический аппарат с коническим днищем и сферической крышкой. Для нагрева и охлаждения эмульсии предусмотрена рубашка. Аппарат установлен на опорах и крепится к базовой раме 10. Внутри аппарата установлена мешалка 3 с электроприводом 4. К валу мешалки крепятся перфорированные лопасти 2, к внутренней поверхности цилиндра – неподвижные пластины 6, кроме того, сверху установлен неподвижный стержень 5, к которому прикреплены неподвижные перфорированные лопасти 7, расположенные между лопастями 2 мешалки. Благодаря такому перемешивающему устройству обеспечивается получение в аппарате хорошей эмульсии. В нижней части аппарата сливной патрубок соединен с насосом-гомогенизатором 9. Это сделано для того, чтобы на только улучшать дисперсное состояние эмульсии, но и для вертикального перемешивания компонентов майонезной эмульсии находящихся в смесителе 1. Для создания вакуума в аппарате имеется вакуум-насос 8. Автоматическое управление осуществляется при помощи пульта 1. Аппарат обеспечен патрубками для ввода и вывода компонентов, датчиками уровня, давления и температуры.
Работает схема следующим образом. Дезодорированное масло закачивают в расходный бак 11. уксусную кислоту из бутылей вакуумным насосом перекачивают в емкость 12, куда предварительно залито требуемое для приготовления 9%-ного раствора количество воды. Готовый раствор расходуется на производство майонеза и дозируется автоматически. Можно использовать также 70…80%-ную пищевую уксусную кислоту.
В смеситель 1, оснащенный мешалкой для интенсивного перемешивания, через дозирующее устройство из емкости 13 подается требуемое количество воды, заданное в рецептуре, и нагревается до 40оС. Указанная температура воды достигается путем передачи пара в рубашку бек-смесителя при работающих мешалке и насосе-гомогенизаторе 9.
При достижении температуры воды 40оС в условиях вакуума создаваемого насосом 8, из смесителя 14 для сыпучих компонентов поступает горчичный порошок (если его предварительно не запаривают в смесителе 15). После подачи горчичного порошка при работающей мешалке и вертикальном перемешивании горчичной смеси температуру ее доводят до 50оС затем подают из смесителя 14 сыпучие компоненты – сухое молоко, соль, сахарный песок, соду.
Для лучшего растворения и пастеризации компонентов молочно-горчичную смесь доводят до температуры 65…70оС, затем охлаждают до 50…45оС и подают через смеситель 14 для сыпучих компонентов яичный порошок. По окончании подачи яичного порошка для улучшения дисперсности компонентов пасту пропускают через гомогенизатор 9 и вертикально перемешивают. В схеме предусмотрена возможность запарки горчичного порошка, для этого имеются бак 15, бак 16 для жидких компонентов и перекачивающий насос 19. Из бака 16 компоненты под вакуумом поступают в смеситель 1.
Приготовленная майонезная паста охлаждается до 40оС, и при непрерывном горизонтальном и вертикальном перемешивании в нее через дозатор из емкости 11вводится растительное масло температурой 20…25оС. За тем через дозирующее устройство из емкости 12 подают заданное количество раствора уксусной кислоты, все перемешивают 1..2 мин и готовый майонез перекачивают в бак 17 и далее насосом 18 – на фасовку. Эту операцию производят немедленно после выработки майонеза. Далее упакованный майонез укладывают в гофрокороба передают на склад для хранения при температуре 0-10оС.
Технологическое оборудование.
Для производства майонеза периодическим и непрерывным способом используется следующее технологическое оборудование.
Бункера предназначены для хранения сухих компонентов рецептуры майонезов (горчичного порошка, сухого молока, сахара соли, и соды). Они представляют собой сборные конусообразные и пирамидальные аппараты, снабженные крышкой, вибропитателем, электронным сигнализатором уровня заполнения продукта и системой выгрузки. Вместимость бункеров обычно составляет от 0,4 до 1,1 м3.
Весы предназначены для набора рецептурных компонентов в соответствии с заданной рецептурой. Они бывают механического (циферблатного) и электронного типа. Наиболее перспективными являются электронные весовые устройства из-за их высокой точности, надежности и возможности автоматизации технологического процесса.
Дозировочный агрегат предназначен для объемного дозирования жидких компонентов майонезной эмульсии (дезодорированного масла, воды, уксусного раствора и т.д.).
Четырехцилиндровый дозировочный агрегат 4ДА изображен на [3, с. 250, рис. 132]. Он состоит из четырех цилиндров 4, объединенных в общем корпусе 3, имеющих общий привод цепного вариатора 2 и электродвигателя 1 на раме 9. Маховиками 5 изменяется ход поршней. Под цилиндрами находятся всасывающие клапаны 7.
Частота вращения вертикального вала насоса определяется тахометром 8 вверху, градуированным по числу двойных ходов плунжеров.
Техническая характеристика
|
Производительность, м3/ч |
до 1,3 |
|
Давление в трубопроводах, МПа |
до 1,0 |
|
Габаритные размеры, мм |
15301720 |
Смеситель предназначен для предварительного смешивания сухих и жидких компонентов с целью получения майонезной эмульсии. Они бывают разных типов с одной и двумя мешалками [3, с. 233, рис. 120; с. 234, рис. 121; с. 246, рис. 131], разной вместимостью в зависимости от производительность линии, или установки. Частота вращения мешалок колеблется от 60 до 3000 об/мин.
Деаэратор предназначен для удаления летучих ароматических веществ из майонезной эмульсии. Он представляет собой цилиндрический аппарат со сферическим днищем и крышкой. Аппарат снабжен пропеллерной мешалкой с проводом и пароэжектроным вакуум-насосом.
Техническая характеристика
|
Общая вместимость, л |
1796 |
|
Частота вращения мешалки, мин-1 |
40 |
|
Остаточное давление в аппарате, МПа |
0,008-0,013 |
Теплообменник-охладитель (вотатор) или теплообменный комбинатор – предназначен в начале для нагрева, пастеризации, а за тем для охлаждения майонезной эмульсии. Эти аппараты по конструкции напоминают переохладители для производства маргарина [3, с. 237, рис. 124]. Однако конструкция их состоит из двух цилиндров снабженных валами, на которых закреплены ножи-скребки, предназначенные для снятия с внутренней поверхности цилиндров эмульсии и перемешивании ее. В отечественной линии непрерывного действия для производства майонеза аналогичный аппарат имеет шесть цилиндров: два для нагрева, два для выдержки, при постоянной температуре 65-75оС, а последние для охлаждения майонезной эмульсии до температуры 15-17оС.
Техническая характеристика
|
Теплообменник-охладитель |
Теплообменник комбинатор |
Отечественный тепловой агрегат |
|
|
Производительность, кг/ч |
1200 |
3000 |
1000 |
|
Частота вращения валов, мин-1 |
350 |
500 |
750 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
11 |
13 |
17 |
Гомогенизатор предназначен для улучшения дисперсного состояния эмульсии. Конструкция, устройство и работа его аналогична описанному выше гомогенизатору [3, с. 235, рис. 122].
Техническая характеристика гомогенизатора
|
Производительность, кг/ч |
1200 |
|
Рабочее давление, МПа |
12,5 |
|
Мощность двигателя, кВт |
10 |
Виско-ротор предназначен для улучшения дисперсного состояния эмульсии. Конструкция, устройство и работа его аналогична описанному выше эмульгатору [3, с. 236, рис. 123].
Техническая характеристика виско-ротора
|
Производительность, кг/ч |
3000 |
|
Частота вращения ротора, мин-1 |
780-900 |
|
Зазор между статором и ротором, мм |
0,1-1,5 |
Автомат для фасовки майонеза предназначен для розлива майонеза в банки развесом по 250 г. Он состоит из [3, с. 252, рис. 133] станины 1, привода 2, пластичного конвейера для банок 3, подпружиненной направляющей 4, шнека 5, загрузочной 6 и разгрузочной 7 звездочек, подвижных столиков для банок 8, шести разливочных головок 9, верхней опоры 10, емкости для продукта 11, механизма подъема емкости с продуктом вместе с разливочными головками 12, копира 13, пульта управления 14 и стойки 15. Работа автомата осуществляется следующим образом. Пустые банки попадают на пластичный конвейер 3 и с помощью шнека 5 поступают к загрузочной звездочке 6 с определенным шагом. Загрузочная звездочка устанавливает банку на неподвижный столик под разливочную головку 9. При вращении банки вместе с разливочной головкой вокруг стойки 15 происходит наполнение банки. Объем дозы майонеза зависит от кода поршня, который регулируется изменением угла наклона копра 13. Заполненная банка снимается со стола разгрузочной звездочкой 7 и устанавливается на конвейер закаточной машины.
Техническая характеристика автомата для фасовки майонеза БИ-КНП
|
Производительность, банок/мин |
35-120 |
|
Точность дозирования, % |
±2 |
|
Мощность электродвигателя, кВт |
1,7 |
Аппарат для фасовки майонеза «Бексуда» предназначен для розлива майонеза в стеклянные банки развесом 200 и 250 г. Он состоит из [3, с. 253, рис. 134] станины 1, в которой расположен электропневматический привод, и, на котором установлены разливочные сопла 4, пластинчатого конвейера 2 с приводом 3 и направляющих 5 и 6. Работа автомата осуществляется следующим образом. Пустые банки поступают на пластинчатый конвейер 2, где разделяются на два потока с помощью направляющих 5 и 6 и попадают под разливочные сопла автомата 4, где заполняются майонезом. Разливочные сопла открываются и закрываются с помощью специальных электромагнитных клапанов, которые срабатывают при наличии банок под соплами. После заполнения банки могут идти на закатку или закрытие с помощью закручивающихся крышек типа «твист-офф».
Техническая характеристика автомата для фасовки «Бексуда»
|
Производительность, т/час |
1-1,2 |
|
Рабочее давление сжатого воздуха в пневматике, МПа |
0,49 |
Автомат для фасовки и упаковки в пленку (фирмы «Хассия») предназначен для фасовки и упаковки в пленку майонеза в пакеты по 100-150 г. Он состоит [3, с. 254, рис. 135] из станины 1, защитного кожуха 2, рамы лентопротяжного механизма 3, форматного треугольника 4, трубы для подачи майонеза 5, калибрующей трубы 6, приспособления для термо-сварки продольного шва 7, сматывающих роликов 8, пульта управления 9, приспособления для поперечной термо-сварки 10, ножа 11, электродвигателя конвейера 12, регулировочных опор 13, электродвигателя привода автомата 14, маховика регулятора 15, кулачкового вала 16,дозировочного насоса для майонеза 17, бобины с пленкой 18, конвейера готовой продукции 19.
Работа автомата показана на технологической схеме [3, с. 254, рис. 135]. Перед началом работы пленка заряжается в лентопротяжный механизм и с помощью сматывающих роликов 8 начинает сматываться с рулона бобины с пленкой 18. Лентопротяжный механизм построен так, что пленка проходя через форматный треугольник 4, и калибрующую трубу 6 образует бесконечный цилиндр заданного диаметра. С помощью приспособления для продольной термо-сварки 7 образуется бесконечный цилиндрический рукав из пленки. Далее с помощью приспособления для поперечной сварки пленки 10, в начале рукава образуется поперечный шов и ножом 11 и отрезается лишняя пленка. После чего включается дозирующий насос для майонеза 17 и по трубе 5 майонез поступает в бесконечный рукав пленки термо-свареный с одного конца. Во время дозирования продукта пленка с помощью сматывающих роликов продолжает двигаться. Образуя пакетик с майонезом. После завершения подачи майонеза с помощью приспособления для поперечной термо-сварки 10 и ножа 11 бесконечного рукава с пленкой отрезается пакет с фиксированной дозой майонеза, который падает не конвейер 19, служащий для подачи пакетов майонеза в короба. Все рабочие органы автомата управляются с помощью кулачкового вала 16, что обеспечивает необходимую синхронизацию работы рабочих органов. Скорость образования пакетов регулируется с помощью маховика 15.
Техническая характеристика
автомата для фасовки и упаковки в пленку (производства Германии)
|
Производительность, пакет/мин |
30-100 |
|
Температура термо-сварки, оС |
110-180 |
|
Потребляемая мощность, к Вт |
1,8 |
|
Габаритные размеры, мм: |
|
|
длина×ширина×высота |
870×760×1980 |
Вопросы для самопроверки по теме:
Тесты по теме:
1. Какое оборудование используется для получения грубой маргариновой эмульсии?
1) гомогенизаторы; 2) эмульсаторы; 3) смесители.
2. Какое оборудование используется для диспергирования майонезной эмульсии?
1) гомогенизаторы и смесители; 2) эмульсаторы и гомогенизаторы; 3) эмульсаторы и смесители.
3. В чем отличие МАС производства майонеза на линии фирмы «Шредер» от линии фирмы «Кемптек»?
1) в предварительном получении 4-х фаз; 2) в применении гомогенизаторов; 3) в применении специальной весоизмерительной аппаратуры.
4. В чем отличие МАС производства маргариновой продукции, фасованной в крупную тару от фасованной в мелкую?
1) присутствие кристаллизатора; 2) отсутствие кристаллизатора; 3) замена кристаллизатора на декристаллизатор.
5. В чем отличие рецептуры маргарина от кулинарных жиров?
1) отсутствие дезодорированных жиров; 2) отсутствие вязко-молочной фазы; 3) отсутствие твердых жиров.
Правильные ответы на тесты по темам:
Глава 1. 1-3; 2-2; 3-1; 4-3; 5-3.
Глава 2. 1-3; 2-3; 3-2; 4-1; 5-2.
Глава 3. 1-3; 2-2; 3-1; 4-3; 5-3.
Тесты по дисциплине:
1. Какое оборудование используется для гидратации и нейтрализации масел?
1) автоклав; 2) нейтрализатор; 3) колонный аппарат.
2. Для чего предназначена линия для рафинации жиров с применением сепараторов?
1) для отбелки; 2) для дезодорации; 3) для нейтрализации.
3. Какое оборудование применяется для механической рафинации жиров?
1) центрифуги, сепараторы; 2) фильтры, отстойники; 3) отстойники, фильтры, центрифуги.
4. Сколько автоклавов работает в схеме непрерывногой гидрогенизации масел?
1) 1-2; 2) 2-3; 3) 3-4.
5. Какое оборудование используется для хранения водорода?
1) газгольдер; 2) газлифт; 3) силос.
6. Какое оборудование используется для получения грубой маргариновой эмульсии?
1) гомогенизаторы; 2) эмульсаторы; 3) смесители.
7. Какое оборудование используется для диспергирования майонезной эмульсии?
1) гомогенизаторы и смесители; 2) эмульсаторы и гомогенизаторы; 3) эмульсаторы и смесители.
8. В чем отличие МАС производства майонеза на линии фирмы «Шредер» от линии фирмы «Кемптек»?
1) в предварительном получении 4-х фаз; 2) в применении гомогенизаторов; 3) в применении специальной весоизмерительной аппаратуры.
Список рекомендуемой литературы
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
производит прием студентов на факультет
У П Р А В Л Е Н И Я и И Н Ф О Р М А Т И З А Ц И И
кафедра “Пищевые машины”
по специальностям:
170600 - МАШИНЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
выпускает инженеров по оборудованию:
170601 - предприятий различных отраслей пищевой промышленности;
170604 - предприятий по хранению и переработке зерна
271300 - “ПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ”
По данной специальности выпускаются инженеры для работы в качестве руководителей малых предприятий по всем отраслям пищевой промышленности. За время обучения Вы приобретете углубленные знания по экономике, технологии, эксплуатации и ремонту пищевого оборудования, которые позволяют выпускникам эффективно управлять производственными процессами на малых предприятиях.
Поступающие на специальности 170600 и 271300, принимаются на сокращенную форму обучения, окончившие колледж или техникум по данной или родственной специальности
Сроки обучения:
по полной форме - 5 лет 6 месяцев
по сокращенной форме - 3 года 8 месяцев
ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ЭКЗАМЕНЫ
проводятся в три потока: в мае, августе и сентябре.
МАТЕМАТИКА - письменно,
РУССКИЙ ЯЗЫК - изложение.
Заявления принимаются до 31 августа.
АДРЕС УНИВЕРСИТЕТА
МОСКВА, ЗЕМЛЯНОЙ ВАЛ 73. (ст. метро ТАГАНСКАЯ)
с условиями приема можно ознакомиться по телефонам:
ПРИЕМНОЙ КОМИССИИ - (095) 915 - 52 - 10
КАФЕДРА ПИЩЕВЫЕ МАШИНЫ - (095) 915 - 37 – 84
Калошин Юрий Аркадьевич
Оборудование отрасли. Технологическое оборудование отрасли
(оборудование жироперерабатывающих предприятий). Часть I.
Учебно-практическое пособие
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №