Поточно – технологическая линия производства растительного масла
Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Растительные масла — сложные смеси органических веществ — липидов, выделяемых из тканей растений (подсолнечник, хлопчатник, лен, клещевина, рапс, арахис, оливки и др.) В России выпускают следующие виды растительных масел: рафинированное (дезодорированное и недезодорированное), гидратированное (высший, I и II сорта), нерафинированное (высший, I и II сорта). Согласно стандарту в готовом масле определяют органолептически следующие показатели: прозрачность, запах и вкус, цветное и кислотное число, влагу, наличие фосфоросодержащих веществ, йодное число и температуру вспышки экстракционного масла.
В состав растительных масел, получаемых из семян, входят 95...98 % триглицеридов, 1.. .2 % свободных жирных кислот, 1.. .2 % фосфолипидов, 0,3.. .0,1 % стери-нов, а также каротиноиды и витамины. Из ненасыщенных жирных кислот в составе масел преобладают олеиновая, линолевая, линоленовая, которые составляют 80.. .90 % общего содержания жирных кислот. Так, в подсолнечном масле содержится 55...71 % линолевой и 20...40 % олеиновой кислот.
Сырьем для производства растительных масел служат в основном семена масличных культур, а также мякоть плодов некоторых растений. По содержанию масла семена подразделяют на три группы: высокомасличные (свыше 30 % — подсолнечник, арахис, рапс), среднемасличные (20.. .30 % — хлопчатник, лен) и низкомасличные (до 20 % — соя).
В России основной масличной культурой является подсолнечник. Он относится к семейству сложноцветных. Род подсолнечника насчитывает 28 видов, большинство из которых являются многолетниками. Подсолнечник масличный относится к однолетним культурам. Плод подсолнечника — удлиненная клиновидная семянка, состоящая из кожуры (лузги) и белого семени (ядра), покрытого семенной оболочкой. На долю лузги приходится 22...56 % от общей массы семянки. Содержание масла в семенах подсолнечника превышает 50 % и в чистом ядре составляет 70 %.
Отделенная от ядра подсолнечника лузга используется в качестве сырья для получения фурфурола. Подсолнечный жмых (остаток ядра после отжима масла) является одним из наиболее ценных видов кормов для сельскохозяйственных животных. Корзинки подсолнечника используют для получения пектина и других продуктов.
Особенности производства и потребления готовой продукции. В практике производства растительных масел существуют два принципиально различных способа извлечения масла из растительного маслосодержащего сырья: механический отжим масла — прессование и растворение масла в легколетучих органических растворителях — экстракция. Эти два способа производства растительных масел используются либо самостоятельно, либо в сочетании одного с другим.
В настоящее время для извлечения масла сначала используют способ прессования, при котором получают 3/4 всего масла, а затем — экстракционный способ, с помощью которого извлекают остальное масло.
Прессуют масло на непрерывно действующих прессах шнекового типа (форпрессах и экспеллерах). При увеличении давления частицы мезги сближаются, масло отжимается, а прессуемый материал уплотняется в монолитную массу жмых (ракушку). При этом в жмыхе остается 5...8 % масла (от массы жмыха).
В процессе экстракции в остатке, который называют шротом, остается не более 0,8... 1,2 % масла. В качестве растворителей применяют экстракционный бензин, гексан, ацетон, дихлорэтан и др. Лучше всего применять бензин с интервалом температуры кипения 70... 85 °С, что позволяет отгонять его из масла при более мягких условиях.
Масло, которое находится на поверхности вскрытых клеток, при омывании бензином легко растворяется в нем. Значительное количество масла находится внутри невскрытых клеток или внутри замкнутых полостей (капсюль).
Извлечение этого масла требует проникновения растворителя внутрь клетки и капсюль и выхода растворителя в окружающую среду. Процесс этот происходит за счет молекулярной и конвективной диффузии.
В результате экстракции получают раствор масла в растворителе, называемый мисцеллой, и обезжиренный материал — шрот. Концентрация масла в мисцелле 12...20 %.
Из экстрактора (шнекового или ленточного) мисцеллу направляют на фильтрацию для удаления из нее механических примесей. Отфильтрованную мисцеллу и шрот направляют на отгонку из них растворителей. Эту операцию называют дистилляцией, которая проходит в две стадии. Сначала отгоняют основную часть растворителя при 80.. .90 °С до концентрации масла в мисцелле 75.. .80 %. Затем дистилляцию осуществляют в вакууме при 110... 120 °С с продувкой острого пара.
Процесс очистки масла от нежелательных групп липидов и примесей называют рафинацией. Механическая рафинация включает различные физические методы: отстаивание, фильтрацию и центрифугирование. Гидратация масла—обработка водой для осаждения слизистых и белковых веществ. Щелочной рафинацией называют обработку масел щелочью. Адсорбционная рафинация (отбеливание) — удаление и осветление масла порошкообразными веществами (адсорбентами — глиной, кремнеземистыми соединениями, селикагелем, углями и др.). Дезодорация — устранение неприятного запаха масла методом фракционной отгонки, основанной на различиях в температурах кипения триглицеридов и ароматизирующих веществ.
Стадии технологического процесса. Производство растительного масла состоит из следующих стадий:
— очистка и сушка семян;
— отделение чистого ядра и его измельчение;
— пропарка и жарение мезги;
— извлечение масла (прессование и экстрагирование);
— очистка (рафинация) масла;
— фасование и хранение.
Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для очистки и сушки семян, состоящего из весов, силосов, сепараторов, магнитных уловителей, расходных бункеров и сушилок.
Следующим идет комплекс оборудования для отделения чистого ядра и его измельчения (дисковая мельница, аспирационная веялка и пятивальцовый станок).
Основным является комплекс оборудования для пропаривания и жарения мезги, состоящий из шнековых или чанных жаровен.
Ведущим комплексом оборудования линии являются шнековый пресс и экстракционный аппарат.
Далее следует комплекс оборудования линии для очистки масла, состоящий из дистилляторов, отстойников, сепараторов, фильтр - прессов, нейтрализаторов и вакуум-сушильных аппаратов.
Завершающим является комплекс финишного оборудования линии, состоящего из весов, машин упаковочной и для укладки пачек фасованного масла в ящики.
Машинно-аппаратурная схема линии производства растительного масла из семян подсолнечника представлена на рис.
Рис. Машинно-аппаратурная схема линии производства подсолнечного масла
Устройство и принцип действия линии. Поступающие на кратковременное хранение в силос 2 семена подсолнечника предварительно взвешивают на весах 1. Семена могут содержать большое количество примесей, поэтому перед переработкой их дважды очищают на двух - и трехситовых сепараторах 3 и 4, а также на магнитном уловителе 5. Примеси растительного происхождения, отделяемые на сепараторах, собирают и используют в комбикормовом производстве.
Очищенные от примесей семена взвешивают на весах 6 и подают в расходный бункер 7, откуда они транспортируются в шахтную сушилку 8, состоящую из нескольких зон. Сначала семена сушат, а затем охлаждают. В процессе тепловой обработки их влажность уменьшается с 9... 15 до 2...7 %. Температура семян во время сушки около 50 °С, после охлаждения 35 °С. Высушенные семена проходят контроль на весах 9, а затем направляются в силосы 2 на длительное хранение или в промежуточный бункер 10 для дальнейшей переработки.
Дальнейшая переработка семян заключается в максимальном отделении оболочки от ядра. Этот процесс предусматривает две самостоятельные операции: шелушение (обрушивание) семян и собственно отделение оболочки от ядра (отвеивание, сепарирование). Семена шелушат на дисковой мельнице 11, куда они поступают из промежуточного бункера 10. Рушанка, получаемая из семян после мельницы, представляет собой смесь, состоящую из частиц, различных по массе, форме, парусности и размерам. В рушанке присутствуют целые ядра, их осколки, ряд разнообразных по величине и форме частиц оболочки и, наконец, целые семена - недоруш. Поэтому для отделения оболочки от ядра в основном применяют аспирационные веялки — воздушно-ситовые сортирующие машины. Из такой машины 12 ядро подается в промежуточный бункер 13, а все остальные части смеси обрабатываются для выделения целых ядер и обломков семян подсолнечника, которые вместе с целыми ядрами поступают на дальнейшую переработку.
После взвешивания на весах 14 ядра подсолнечника измельчаются на пятивальцовом станке 15. Процесс измельчения может осуществляться за один раз либо за два раза — предварительно и окончательно. При измельчении происходит разрушение клеточной структуры ядер подсолнечника, что необходимо для создания оптимальных условий для наиболее полного и быстрого извлечения масла при дальнейшем прессовании или экстрагировании.
Продукт измельчения — мезга—со станка 15 поступает в жаровню 16, в которой за счет влажностно-тепловой обработки достигается оптимальная пластичность продукта и создаются условия для облегчения отжима масла на прессах. При жарении влажность мезги понижается до 5.. .7 %, а температура повышается до 105... 115 °С.
Из шнекового пресса 17, в который после жаровни подается мезга, выходят два продукта: масло, содержащее значительное количество частиц ядра и потому очищаемое в фильтр -прессе 18, и жмых, содержащий 6,0... 6,5 % масла, которое необходимо извлечь из него. Поэтому в дальнейшем гранулы жмыха подвергаются измельчению в молотковой дробилке 19 и вальцовом станке 20, а продукт измельчения — экстрагированию в экстракционном аппарате 21. Аппарат имеет две колонны, соединенные перемычкой, в которых расположены шнеки, транспортирующие частицы жмыха из правой колонны в левую. Противотоком к движению жмыха перемещается экстрагирующее вещество — бензин, являющийся летучим растворителем. В связи с тем что бензин в смеси с воздухом воспламеняется при температуре около 250 °С, на экстракционных заводах температура перегрева технологического пара не должна превышать 220 °С.
Посредством диффузии масло извлекается из разорванных клеток жмыха, растворяясь в бензине. Смесь масла, бензина и некоторого количества частиц вытекает из правой колонны экстрактора 21 и направляется в отстойник или патронный фильтр 22.
Из левой экстрагирующей колонны аппарата 21 выводится обезжиренный продукт, который называется шротом. После извлечения из него остатков бензина шрот направляется на комбикормовые заводы.
Очищенный от твердых частиц раствор масла в бензине — мисцелла — подается на дистилляцию. В предварительном дистилляторе 23 мисцелла нагревается до 105... 115 °С, и из нее при атмосферном давлении частично отгоняются пары бензина. В окончательном дистилляторе 24, работающем под разрежением, из мисцеллы удаляются остатки бензина, и очищенное масло подается на весы 25. После весового контроля масло подается в упаковочную машину 26 , а в машине 27 пачки фасованного масла укладываются в ящики.