автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАФИНАЦИИ МАСЕЛ В МЫЛЬНО- ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамен» ' политехнический институт

На правах рукописи < Дхя служебного подьаования

V «.щ!-----

¿Св-сссс^

КОСАЧЕВ Вячеслав Степанович

УДК 665.3.036.212.4.004.15:53/54;(043.3>

Повышение эффективности рафинации масел в мыльно-мелочной среде на основе изучения физико-химических особенностей процесса

Специальность 05.IS.06 - Технология жиров, эфирных масел

и парфюмерно-косметических продуктов

' Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых

производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 1985

Работа выполнена на кафедре технологии хпров Краснодарского ордена Трудового Красного знамена псиштехнического института»

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профеооор ДЕПШЯН В.С.,

доктор технических наук,ст.научн.сотр. КОШЕВОЙ ЕЛЬ

>

доктор технических наук, профессор НОДШД Н.Л.,

доитор технических наук» профессор

констднтанов £.н.

Северо-Кавказское производственное объединение росмаслогирпром

Защита состоятся 28 мая 1985 года на заседании специализированного Совета К.063.40.02 Краснодарского ордена трудового Красного знамени политехнического института, I 3 ¿5 & &о а^р,.

Просим Вас пронять участие в работе Совета или прислать заверенный печать» письменный отзыв в двух экземплярах по адресу: 350006. г.Краонсдар-6, ул.Красная, 135, БОИ, Ученоцу секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан £ £ «

Ученый секретарь специализированного Совета, к.т»н», доцент

В.А. Толмачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Авттальнр<;тЕ,.гемч. Программа развития народного хозяйства страны, разработанная Ш1 съездом Й1СС н последующий Пленумами ЦК КПСС, предусматривав* широкое социальное развитие в повышение народного благосостояная. Разработанная в связи с этим Продовольственная программа ХСР, является важнейшей составной частью экономической стратегии оартки на период до 1990 года. Она предусматривает обеспечение спроса населения ва ряд продуктов питания, в тем числе на растительное ыасло и маргариновую продукцию. В частности, наиечен рост вапусяа маргарина на 34£, что требует соответствующего увеличения выпуска высококачественного рафияированног о масла. Для решения поставленных задач необходимы глубокие исследования потенциальных возможностей технологического процесса рафинации масел путем изучения физико-хиыичеевих основ сложного многофактораого процесса г поиск условий наиболее эффективной реализации процесса рафинации масел. с использованием современных математических методов.

Цель и Цель £вЗогн - изучение физн-

ко-химических особенностей процесса переноса жирных кислот в двухфазной многокомпонентной системе масло - шльво-щедочяой . раствор и разработка научно-обоснованных направлений повнше-ния эффективности щелочной рафинации масла.

В соответствии с этим в задачи исследования входило*.

- создание математической модели процесса нейтрализации наеда в мыдьно-щелочяой среде;

- изучение структур) межфазного слоя в системе масло -зодз в присутствии фП^ПТГИПЧТОТ^Я^ИГ^'^ИГ ттг

имени К.А. Тимирязева

Фона научниА^ервту^

- определение основных закономерностей формирования мыльной пленяй на поверхности масляной капли и механизма влияния фосфолшидов на процесс рафинации масла.

раучдаз новизна. Определена лимитирующая стадий я реакционная фаза процесса не1йра газации жираых кислот в гетерогенной системе масло - мыльно-щелочной раствор. Создана математическая модель конвективной диффузия с концентрационяозавися-Щ2м коэффициентом переноса, описывающая нейтрализацию масла в мы льно-щелочной среде. Установлено, что присутствие фосфолл-пидов в масле стабилизирует мыльную пленку, образующуюся аа поверхности масляной капли при иелочной рафинации, и ухудшает отделение масла от мыльно-щелочного раствора. Определена основные характеристики медсфазяого слоя в системе масло - вода в присутствии фосфолшшцов и жирных дислот: исследовано влияние температуры на поверхностно-активные свойства фосфолипи-дев в этой системе.

Псаитрп?^^ п?кнр<;гь саботы. Определены пути интенсификации нейтрализации масел в мыльно-щелочной среде,, основанные на дестабилизации мыльной пленки ва поверхности масляной яашш. Это позволяет получать рафинированное масло высокого качества, увеличить производительность оборудования и исключить промывку масла после нейтрализации. Разработаны метод . контроля- состава мыльно-щелочн ого раствора, основанный.ва высокочастотном титровании, и экспресс-анализ, который защищен авторским свидетельством А 824636 с грифом "Т".

Адообапия сяботн. Основные положения диссертационной работы доложены на Всесоюзной конференции по экстракции и экстрагированию, Рига, 1962 г.» на Всесоюзном семинаре "Мате-

штичесяое моделирование и оптимизация процессов масло-жировой прошт данности", Краснодар, 1933 г.; на Всесоюзном совещания молодых ученых во ВБИИХ, Ленинград,1963 г. ; ва У научно-техшгаесяой конференции иолощл ученых и специалистов КОИ, Краснодар, 1364 г.

Работа выполнена в соответствии с тематически* плавен Краснодарского политехнического института. ОНИЕ ти Э 1Ш1, кафедра технологии хиров: задание 2, тема 4.25.02.06-61, А гос. регистрации 81069377,

Реаяизапия результатов исследований. Производственнае испытания разработанной технологической схемы ва Краснодарском в Винницвом ШьК показали возможность получения рафинированного масла, не содержащего фоофолидидов. Низкое содержание мыла в масле-после нейтрализации а мыльно-щелочной среде позволило значительно увеличить производительность рзфннационвой линии и иеялвчить проиввяу рафинированного масла. Пополучевншданкам бил рассчитав годовой экономический эффект, который сос£авил от 32*3 до 410,3 тыс.р. на ода; ра-финационную линию в зависимости от кислотных чисел сырого иасла соответственно от 3 до 9 иг КОО/г, Результаты исследований использованы при разраЗотде проекта реконструкции ра-финааионного цеха Краснодарского ЫЖ, Ведущее предприятие -Северо-Каввазское производственное объединение масло-жировой промышленности.

Стсткттса ц рфьец дрссротат^и- Диссертация состоит из , введения, аналитического обзора, теоретической часта, содержащей 4 раздела, экспериментальной часта, содермщей 6 разделов, раздела производственных испытаний, выводов, списка

использованной литературы, прглспейий. Основная часть работе изложена на 125 страницах ыашшопасного текста* включает 26 таблиц. 18 рисунков. Список литературы аз 109 наименований, втом числе 24 на иаостраняых языках.

тттетичшгАЯ часть

Механизм протекания реакции нейтрализации жирных кислот при рафинации масла весьма сложен и сфоркулвроваи шь качественно. Скорость нейтрализации определяется диффузией свободных «ирных кислот к аеяфазнозг поверхности, а догери нейтрального ¡кира - условиями образования мыльной плевки ва границе раздела фаз. Производительность нейтрализаторов при этом лимитируется скоростью коалесцеицш масляных капель, а> следовательно, состоянием юс меафазной поверхности. Таким обра зом, физако-химичесние особенности рафинации масел определяют интенсификацию процесса, потери и качественные показатели продукта.

Рафинация масла в мыльно-щелочной среде - процв ос жидкостной экстракции, осложненный;. мгновенной химической реакцией на поверхности масляной капли, причем стадия внутреннего мас-соперевоса имитирующая/ Хгрнне кислоты, растворенные в масле, находятся в виде ассоциатор к отдельных молекул. Соотношение этих форл зависит от концентрации жирных кислот в шасле. Поэтшу в модель нестационарной конвективной диффузии иэ капли необходимо ввести кояцеятрационяо8ааисящай коэффициент переноса: "

-»■ тЗ у.*а. С * сИ у[В(С) дгаЫ с1,

си--о . ш

Зависимость коэффициента диффузии от концентрации аппроксимирована нами уравнением: . Применяя подстановку Кирхгофа

" е

записываем задачу (I) в виде;

Введя функцию ^совпадающую (до постоянного множителя) о функцией тока жидкости внутри капля

. * V1' т У I >

приведи выражение (2) и уравнению одномерной диффузии:

В отаичие от известного подхода к решению задач этого. типа аами предложена метрические коэффициента рО^),,^'/^ аппроксимировать уравнениями:

В асимптотическом случае ( ), применяя вариадион-

ный метод Ритца, получили приближенное аналитическое решение задачи (X):

Анализируя подученное уравнение (3), приходим к закдс-

чевию, что оно представляет собой математическую модель эя-стракщга жирных нислот аз масляной яашга различной сферичности при яонцентраодонвозавиоящвм коэффициенте да^фуаии. Для описания реального процесса бал разработан алгоритм идентификации параметров Д)0 и , входящих в уравнение (3).

Используя зависимость между концентрацией мыла в диффузионном пограничном свое капли и потоком хлраых кислот я границе раздела фаз

' эй**)

получили выранение средней концентрации мыла в диффузионном пограничном свое С м:

* ехр|:гЬ|65Ь(ОД^Ч^О)МЬт)Ро} * С^ . (5)

Анализ уравнения (5) показывает, что концентрация мала на поверхности масляной ваши максимальна в начале нейтрализации масла мыльво-щепочвыц раствором и пропорциональна начальной концентрации жирных кислот в масле, а танке концентрации мыла в шльно-аделочяом растворе.

ЭКШЕПШГШШЯ ЧАСТЬ

Процесс рафинации масла исследовали в лабораториях условиях на лабораторной установке для нейтрашзации масла, а такие в производственник условиях путем статистического ава-лига производства методом многомерной регрессии. Образца масел были отобраны на Краснодарских ШК и экспериментальном маслозаводе НШ Масложирпроы. Опыты планировали и осуществля-

Сй-С

-

v»

(4)

ли в нескольких повторностях, обеспечивающих требуемую точность изучаемых показателей. Полученные результаты подвергали статистической обработке.

В связи е наличием даух фаз - масляной и водной исследовали структур; межфазного слоя путем измерения межфазного : натяхеяяя в'этой системе., иеяфазное нагяхение определяли ста-логмомеграчесяиы методой, а для интерпретации полученных :7-; данных'использовали уравнение Шшяовсаого. -

Аналитические исследования велись методами ВНИИ1, а анализ мыльно-щелочного раствора - по разработанной вами методике, основанной на высокочастотном титровании А.С. А 824636. Основное преимущество последнего перед классическим лондукго-ыетриеским титрованием состоит в том, что электрода находятся вне исследуемого раствора. Разработанная вами методика контроля состава мыльно-щелочных растворов показана высокую эяспрессность и была апробирована в производственных условиях на Московском комбинате СЗЛС и мыловаренном заводе'."Новый ии-ловар". " * - .

Результаты исследования работы производственной рафина-ционной установки представлены в виде регрессионной модели. -Натериалом для статистического анализа служили среднесйенные показатели. Получено три регрессионных уравнения, связывающих кислотное число рафинированного масла в мг КОН/г(Зр, содержание в нем шла в % (У2) а фосфолипвдов, в % (У4) с концентрацией щелочи в совпотоке в г/л J/aOH (Xg) и исходным содержанием фосфодипидов в масле в % 00Д (Xg)

« 0.255 - 0,023 15 ; . (6)

У2 » 0,107 16 -0,011 í ' (7)

г4 - 0,098 - 0,0Ю Ц (8)

Приведенные уравнения показывают количественную связь моду условиями нейтрализация и качеством рафинированного масла.. Дисперсионным анализом определена зависимость между содергаяяем нейтрального жира в соапстояе ж производит ельно-сты> нейтрализатора. Установлено. что с'уведичевмеы производительности нейтрализатора потери нейтрального жира воэрас-. . *" * *

таит.

Для исследования механизма влияния основных факторов процесса щелочной рафинации были определены реакционная фаза и лимитирующая стадия нейтрализации жирных кислот. Метод определения реакционной фазы в гетерогенной системе масло - мыльно-щелочной раствор основывается на построении кривой Хатта,

с

представляющей собой графическую зависимость от концентрации щелочи (рис. I). Установлено, что реакционной фазой

процесса является водный раствор щелочи. Ори анализе кривых рис. I наблюдается определенная зависимость положения точки перегиба от исходного количества жирных кислот в на еле

с0 . Эта зависимость выражается уравнением, полученным по методу наименьшее квадратов:

йаОН^4™^ • * . С9>

Установленная зависимость характеризует состояние границы раздела фаз, при котором ва поверхности масляных капель не образуется плевка кислого мыла, обусловливавшая потери-нейтрального жира, уравнение, определяя положение точки К^ , показывает, до каких пор повышение концентрации щелочи вы- . знваег интенсификацию процесса вейтралиэапиг. Точка К^уназывает на рациональнув концентрацию■ щелочи при определен-

вош значении «ислотного числа масла. Последу тог в повышение -дояцеяградаш щелочи уже не Зудет (жал это видно из рио.1) вызывать ватеасг^гкащш процесса, го вызовет неоправданный • перерасход реагента - щелочи. Анализируя влияние температур! ва кривые Хатта, делаем вывод о том, что ликитирующей стада- ; еа процесса явкам ся диффузия жирных кислот в Фронтальной алоскостщ реакции, ароходяшей по границе раздела фаз вря ; .. концентрации'щелочи вше точки К i . В этш случае процесс щелочной рафинации масла может быть представлен как диффузионный в описан моделью конвективной днйЕдзии в каплях, -разработанной вами и описанной в теоретической части.

Кинетические исследования нейтрализации масла в лабораторной распылительной колонке показали, что степень извлечения жирных кислот из капли масла зависит ве только от вреиеш контакта фаз, во г от ввчааьной кондентрации жирных ' кислот в масляной капле (рис. 2). Механизм массоперевоса в данном случае ве может быть объяснен молекулярной ила зон-велтивной дайфузией*с постоянный коэффициентом переноса,, так как в этих случаях степень извлечения жирна кислот оставалась бы нвишенной при пропорпиовальвых изменениях составляющих ее величин и зависела бы только от времени контакт та "С . Следовательно, в нашем случав имеет место зависимость коэффициента диффузии жирных кислот от концентрации их в масле. При описания нассоперевоса жирннх кислот была использована разработанная нами модель конвективной диффузии с ясяцеятрационяозависяпщм коэффициентом переноса. Параметра m и R 5tp , характеризующие каплю, определяли фотографией капель масла в ыыльно-щелочаом растворе, а параметры

Рис.Л, Кривые Хана при различных кислотных числах масла.

С0, мг КОН/г : 1-1,II; 2^2,68; 3-5.03.

Ир и вычисляли, минимизируя остагочную дисперсно между данными эксперимента и рассчитанными ас модели. Для нашими-задай использовали кваэнградиентшй метод Ньютона. В резужь-тате расчета оказалось, что с ростом начального кислотного числа масла параметр р изменяется линейно, а параметр I) „ остается постоянным для дрте денных кривых. При подсга-

90

60 30

о s to г:с

Peo. 2. Эвспериментальяыекржвые экстракции жирных кислот из ыасяа.

С0. мг КОН/г : I - 0,2?; 2 - 2,47гЗ - 14,27.

новке найденных оптимизационным расчетом значений в уравнении, связывавшем коэффициент диффузии,я концентрацию »ирных кислот, подучили зависимость

, СЮ)

опншвашую связь коэффициента диффузия свободных жирных кислот с их концентрацией в интервале кислотных чисел масла

ст Q до 13 иг КОН/г. Полученная зависимость ае учитывает влияния фосфолипидэв на процесс нейтрализации масла. Поэтому были проведены аналогичные исследования для выявления механизма влияния фосфоышидов на нейтрализации масла. Получила ураввевие>связывавшее коэффициент диффузии с концентрацией фосфолапидов Ctp и жирных кислот С.** в масляной фазе:

Ш а -Ш"9 ехр[Ьз,5 55 54 Ст)С *к] . СИ)

Подставив полученное соотношение в уравнение поля концентраций жирных кислот в капле, получили модель нестацпо- . парного массопереноса яираях кислот из масляной капли в присутствии фосфолиоидов: > т с, с\г

Цо,9П[е(|Рчст ,

{6,65MtT-3,5b5}ttîp С»)

По уравнению (12) рассчитали профили концентрации жирных кислот в масле при различном содержании фосфолвшшов. Установили, что с увеличением концентрации фосфолидидов в масляной фазе на поверхности масляной капли образуется струнтурноиеханячесдий барьер из фосфолишдов, что приводит к резкому замедления диффузии жирных кислот и ухудшению качества нейтрализованного масла.

Уравнение (12) использовали для расчета концентрации шла на поверхности масляной капли при нейтрализации и нашли, что -влияние фосфолидядов js процесс нейтрализации масла носит пороговый скачкообразный характер. Бели концентрация фэсфолицадав ниже этого'значения, то она слабо влияют на -процесс, а если вше пороговой величины, то sa масляной капле фодоидоегся адсор&ионвая пленка, прочность которой и .

состав определяются во многом ве только количество» жирных

кислот в масле, но и фосфолиоидов. Обладая повышенной проч-

т - . .

ностью» такая адсорбционная плевка ве у спеваетра створиться в мыльно-щелочном растворе, что приводит к повышении концентрации «шла в рафинированной шасле. Для разрушения такой пленки наши предложено (A.Ó. # IQ9Q706) использование полиэтиленовых гранул плотностью 970...980 кг/м3. Гранулы промежуточной плотности междумаслсм и ыыльво-щеяочяыы раствором располагаются на границе раздела фаз в верхней части нейтра-ддзадиоаной колонны. Тогда капли масла, всплывая в эту часть колонны, растекаются по поверхности гранул, иза счет адгезии пленка мыла на поверхности масляных капель разрушается. Это ускоряет процесс коалесценции и значительно снижает содержание шла в масле. Исключается также вра5агавание ^последующий унос о масляной фазой водного раствора щелочи, что создает возможность значительно увеличить производительность ней-трализационной колонны. Описанный способ интенсификации рафинации масла в мыдБНО-телочной среде апробирован в лабораторных условиях. .

Таким образом, метод математического моделирования позволил вскрыть особенности технологического процесса нейтрализации масла в мыльно-щелочной среде и выработать рекомендации по повышении эффективности работы нейтрализатора. *

Дальнейшее изучение структуры меяфазного сдоя ыасло-вода представлено исследованием межфазного натяжения в это£ системе в присутствии маелорастворимш: поверхностно-активных веществ -фосфолиоидов и жирных кислот. Были определены максимальная адсорбция Гиббса Г» , капиллярная постоянная Я ,

поверхностная актязйосгь фоофолшщдов а жирных кислот . (- , толщина межфазяого слоя S , площадь по-

лярных частей.этих молекул S0 > располагающихся на границе раздела фаз. Характеристики определены по изменению межфазного натяжения в зависимости от концентрации поверхностно-активных веществ в масляной фазе (табл. I).

Максимальной поверхностной активностью обладают гидра-тяруемае фосфолипидн 472...755 (н/м)У(моль/л), минимальной - олеиновая кислота - 0,451...0,505 (а/м)/( моль/л), это объясняется большей шюовЪ>ю солярной частя фосфолшщдов SQ, более длинной углеводородной цепью ■ 5 (табл. I). Поверхностная активность таких ДАВ, как гидрагируемые к негидра-тируеше фэсфолвпада, зависит от температур! системы. Эта зависимость описана нами регрессионными уравнениями: для гидратируемых ^a!^¿Q,534t2+-46}G3t-235*, (13> для* негидрэтииеыых, , ч .

Лщратяруемые фоофолишды проявляют наибольшую поверхностную активность - 757 (н/ы)/(модь/д) при 43°С. Совместное решение уравнений, описывающих поверхностную активность гидратируемнх и яегндрзгируемых фосфоляпидов, показа-, ло, что при 70 и Х7°С она одинакова. Анализ температурной зависимости поверхностной активности гидратируемых и: не-гидратируемнх фосфэлишдов выявляет оптимальный температурный режим гидратации масла. Дня более шитого селективного выведения гидратируемых фоофолшлдов вз масла гидра-ташю следует проводить при температуре, соответствующей

Таблица I

Характеристика межфазного слоя

Темпе- : Характеристика-ратура,; межфазного Од : сдоя

Вия поверхностно-активного вещества

гидратируемне фоофолипиды

негидрати- : олеиновая рреыае фос: кислота :.фолнпиды :

20

45

60

20

45

60

Гу^Ю^МОЛЬ/Ъ*2 Й,моль/л <*0*10?, ЯМ

Г^-Ю^моль/м2 Акиоль/л-

о(„'103. Н/м

ГГл'Х06,моль/^г й, моль/я с^О-Ю3, Ъ/а

V АС л»«*,моль/л 50.1о19, м2

{к:) шо * )м0ль/л

5М010, И Б^ХО19, м2

д ь/я

г »ю10, и

1,235 6,365'10 33,42

,-6 .

1,156

27.75-106

39,45

8.711 , 3,047'10

37,62 6,746

3,274.10"6 35,41 '

13,45

471 7,27

19,07

755 51,97

24,62

604

40,58

2,056 О,990'10" 40,11

1,896

0,771 ■ 14,802'10 I,03*10

89,03.-.;:

0,572 .

7,031*10~в

38,38

14,36

101 ; 8,00 ■

21,55

137. 5,38

29,02

225

4,04

38,16

1,829 : 1,122-10"2 37,00

8,08

0,505 6,49

8,76

0.А95 6,10

9,08

0.451,

5,96

1С

максимальной поверхностной активности этих форм, аимеано, при 40..,45°С. Удаление негидратируемых форм фосфолшшдов из масла наиболее эффективно при 70...80°С, так как в этом случае их .поверхностная активность близка к поверхностной активности оставшихся в масле гидратнруемых фосфолшшдов. Для энергетической'характерисгики этой перестройки била рассчитана работа адсорбции (табл. 2).

Таблица 2

Работа адсорбции молекул фосфолишдов и жирных кислот, кЛж/коль .

Температура, ? Вид поверхностно-активного вещества_

К;гидсатируемые Дегидратируемые :олеиновая

¡фосфояишпщ гфосфолишды :кислота -

293 47,2 43,7 30,9

318 53,2 48,6 33,4

333 55,5' 52,9 34,6

Наиболее прочно наыежфазной поверхности адсорбируются гидратируемые фосфолипши, затем,негидратируемые формы фосфолшшдов и наиболее слабо удерживаются жирные кислоты (олеиновая). Используя теории идеальных адсорбированных растворов, можно приближенно рассчитать соотношения объемных концентраций в масляной фазе, при которых будет происходить перестройка межфазного слоя. Результаты расчета показаны на рис. 3.

Нанесенные на рис. 3 изотермы характеризуют качественно отличающиеся состояния адсорбционного слоя - выше изотерм лехгт область составов масел, образующих адсорбционный слой преимущественно из фосфояипидов, а ниже соответственно из тарных кислот. Следовательно, выведение негидратируемых фос-

фолипидов до 0.03...О.ОЙ возможно при кислотном числе пасха не выше соответственно 2...4 иг КОН/г.

* . ■

Таким образом, выяснение механизма форгарования ыех-фазного слоя привело к обоснование л уточнении практических рекомендаций, обеспечиваюшсх оптимальную организацию технологических ■режимов рафинации наела..

' Сн?1*

\

I

1 ■

0,5

0 2 4 Сумгкои

Рис.-З. Линии равенства боковых давлений в системе яегиадатируемые фосфолшиды (Сн> - жирные

кислоты. (свд).

1 - 20°С; 2 - 45°С* 3 - 60°С

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ -Предложенная схема рафинации масла, освовавая на анализе физияо-хшических явлений, возникающих при контакте' масла с водой, включает следующие основные этапы;

- гидратацию сырого масла при 40,..50°С, когда гидра-

тируемые фоофодипады проявляют наибольшую поверхностную.активность, что позволяет наиболее полно выделить их из масла:

- обработку гидратированного масла раствором щелочи с целью снижения кислотного числа масла до 2...4 мг КОН/г с последующим разделением фаз на сепараторе при 70°С. Снижение кислотного числа масла в этом случае направлено на обогащение, фосфолипидами его поверхностного сдоя» контактирующего

с водное фазой. Это позволяет исключить пороговую ковцевтра-оию фосфолипидов, дестабилизировать мыльную плевку на поверхности масляной наели и, следовательно, интеневфицировать последу ю2пйпроцесс нейтрализации масла в мыльно-щелочной среде;

- нейтрализацию масла в мыхьно-щелочной среде при $0..,95°С и содержании свободной щелочи в ыильно-щелочйсы растворе щ> 6 т/я АГаОН. Для интенсификация коалесценцни на границе раздела фаз пометит активаторы лоалесцендаи, представляющие собой шарообразные, гранулы плотностью 970...980 кг/мТ

- сушку нейтрализованного масла.

Реализация предложенной схемы в производственных условиях дает возможность получать рафинированные масла с минимальными отходами и потерями, практически не содержащие фосфолипидов» жирных кислот и мыл, максимально выделить гидра-тируемые фосфолипиды, являющиеся ценным сырьем, и значительно повысить ритмичность работы существующего оборудования.

Проведенные испытания подтвердили значительное улучше-вле качества полученного1 рафинированного масла за счет снижения кислотного числа и полного удаления из него фосфолипидов.

Лроизводственнне исштаявя разработанного способа вей- . траизапди масла в мыльно-щелочной среде были проведена в рафиаационнт: цехах гидро заводов Краснодарского иВинвицко- : го 1ж. ■

Экономические расчеты показала* что эффективность от *'. внедрения данной технология составляет в ros на одну линию.», от 92,9 тыс.р, для низкокисяотвых масеядо 4X0,3 тыс.р. для-высококислотных за счет увеличендя производительности.и исключения промывка нейтрализованного маем/

ВЫВОДЫ .

Исследования- физико-химических особенностей яейтрала-зации масел в мыльно-щелочной.среде о целью повышеаая эффективности рафинации масел позволили придти л следуицим выао- . дам.

1. Фазако-химичесвае особенности процессов, протекающих в капле масла и.на ее поверхности - фориирование ацсорб-ционннх слоев фоофояипидов и жирных кислот на мехфааной границе масло - вода, образование мыльной пленки и ее раз- . деление при рафинации маем в мыльно-щелочном растворе,;пе-ренос жирных кислот в капле, коадеоценция капельопределяют эффективность рафинации масел в мыльно-щелочной среде. ,

2. Процесс нейтрализации масла в мыльно-щелочной среде представляет собой к онв ективиу из сфероидной каша с концентрационвозависящим коэффициентом переноса, что отражает офораулированные и развитые представления о ди$£ог-. зиа жирных кислот в масляной фазе, учитывающие неофергч-ность капли, процессы ассоциации в масляной фазе переноса--ыого компонента и образование структурао-ыехаяичесаого ба-

рьера (мыльной пленки) на ее поверхности.

3. Прочность мыльноА пленяй на поверхности масляной капли, формирующейся пря нейтрализация жирных кислот, зависит

от концентрации жирных кислот и фосфолилидов в масляной фазе,, геометрии капли и концентрации мыла в мыльно-щелочном растворе при определяющем влиянии содержания дегидратируемых фоофолипидов.

4. Реакционной фазой ори нейтрализации жирных кислот в гетерогенной системе масло - мыльно-щелочной раствор является водная фаза; лимитирующая стадия процесса - диффузия жирных кислот к фронтальной плоскости реакции нейтрализации, локализованной в водной фазе, положение которой зависит от концентрации жирных кислот в масляной фазе и концентрации щелочи в кыльно-л&лочном растворе. Определена зависимость между этими показателями.

5. Особенностью гидра тируемых фоофолащдов является экстремальный характер их поверхностной активности в.зависимости от температуры. При этом для негидратируемых фоофо-дипидов отмечается монотонное возрастание поверхностной активности с ростом температуры, что предопределяет возможность постадийного выведения гидратируемых и негядратяруе-мых фосфолипивд».

€. Выведение негидрагируемых фосфояшшдов из масда . возможно, если кислотное число его не превышает 2...4 мР КОН/г, и в связи с этим этапу щелочной рафинации должен предшествовать период гидратации, совмещенный с частичной нейтрализацией водными растворами щелочи.

• 7. Между условиями нейтрализации (содержание жирных кислот,и фосфолилидов в масле, содержание свободной щелочи

в мыльно-щелочном растворе) в качеством рафинированного масла,^а гакхе между производительвостью вейграхизатора я составом мыльно-щелочного раствора в производственных условиях установлена связь в виде регрессионных'уравнений,яо-торыеподтверждают выдвинутае представления о механизме процесса. . :-V .

8. Фосфолипиды, присутствующие в масле, стабилизируют мыльную плеяду на поверхности* масляной ваши. Интенсификация процесса нейтрализации наела в мняьво-щелочной среден достигается за счет дестабилизации-этой .пленяя механическим физик о-хишгаескш или химическим путем, Разработансоособ (А*с. JH090706) разрушения мыльной пленяя» дозволяющий ува личить производительность аейтрализациовАоЙ лолонш! при высоком качестве получаемого продукта и исключить-прсмывку нейтрализованного масла, как источник потерь.

9. Метод высакочасготяого титрования наиболее1 эффеяти-вев при определении'содержания щелочи и мыла. Разработав способ (A.o. Jt 824636) определения щелочи: и мыла в мыльно-щелочных растворах.

10. Производственная проверив разработанных способов на Краснодарском и Винницком МЗН в рафинационных цахах.гидрозаводов показала возможность получения, рафинированного масла высшего сорта, не содержащего фоофолиоидов, приржт-, мичной работе всей технологической цепочки и исключения стадии промывки нейтрализованного масла. ■' л/

Расчетный годовой эффеят составил 92 тыс.р. для низкв-яислогных масел мг КОЦ/г^ 410,3 тыс.р. для высояокяслот-аых С9 «г КОН/г).

Материалы диссертации опубликованы в работах:

' X* Гдлгав O.A.,. Аругюняя 9.С., Яяовя Л.Й.,Косачеэ B.C. Определение содержания, свободной щелочи и шла в шльао-ще-, 'дочных растворах. - Масло-жировая црш-сть, 1978, Ä 12, с.16-19. '

2. Косач ев B.C., Арутлняв Н.С., Янова 1.И., Удигин.О.А., Кириленко С.Г. Определение содержания - жирных л и слот в килах методом высокочастотного титрования. - Масло-жировая■срш--сть, 1979, JS 10, с.25-26.

3. A.c. й 624536 (СССР). Способ определения щелочи и мыла в шльн о-щелочных растворах. Косачев B.C., Аругюнян Н.С., Янова Д.И., Улитин O.A., Козьадн A.B. - I960, гриф "Т".

4. Косачев B.C., Янова Л.И., Телегия Н.В. Распределение фосйагидов в результате разделения фаз при бескислотном дол-центрировании мыльно-щелочных растворов. - В кв.: ФюсФолипи-ды растительных и микробных липвдов. Л.: ВИИИЖ, I960,

с.96-102.

. 5. Косачев B.C., Аруттаян Н.С., Янова Д.И, Определение, реакционной фазы при нейтрализации свободных жирных кислот в гетерогенной системе масло - мыльно-щелочной раствор. - Изв.' вузов СССР, Пищевая технология, 1982, й 2, с, 10* (Рукопись деп. в ЦШИТЗИшпцепроме 16 июня 1981 г,, » 399).

6. Кошевой Е.П., Косачев B.C. Определение концентрационной зависимости коэффициента диффузия при экстракции..»—Я,. придл.хшпш, 1982, Ä 9, с.2037-2039.

■7. Косачев B.C., Кошевой Е.П. Внутренний нассоперенос -в процессе щелочной рафинации растительных масел. -В кн.: Всесоюзная конференция по экстракции в экстрагированию. Тез.

докл. Той 2, Рига; Зинатве, 1982, . c.I54-I56. V

8.t Моршгяо В.Г., Глоба В.З., Дехгераан Б.А., Косачев B.C.» Гдоба П.Г., Ткаченко С.И. Изменение реологических свойств соапстоков в зависшоста от перерабатываемого сырья. - Изв. вузов СССР, Пищевая технология, 1983, * 4, с.85-88.

9. Косачев B.C., Аруидаяя B.C., Янова Л.И. Интенсификация процесса щелочной рафинация масла на гидрозаводе Краснодарского 1ШС. - В сб.: О передовшопнте интенсификация отдельных процессов рафинации растительных масел. Краснодар, ' I960, с.3-6.

10. Косачев B.C. Моделирование процесса щелочной нейтрализации. - В сб.: Тезисы s Всес.семинару "Математическое моделирование и оптимизация процессов масло-жировой промышленности". Краснодар: КШ» IS83, с.92-93. Л

11. Корнана В.П., Косачев B.C., Арутпаян Н.С., Пономарева H.A., Ниворохкин Л.В. Температурные зависимости ассо-: циации фоофолшщдов подсолнечных масел в непохярных растворителях. -Изв. вузбв СССР, Пищевая технология; 1983, Ï 3,

с. 18-21. . . : ,

12. Корнеяа Б.П., Косачев B.C., Арутюнян B.C., Понсиа- . рева H.A., Ниворсшшв Влияние температуры на ассоциацию фосфолипидов соевых масел в неполярных растворителях, - Изв. вузов СССР. Пищевая технология, 1383, Я 6, с.19-22.

13. A.c. & 1090706 (СССР). Способ нейтрализации жиров и масел. Косачев B.C., Арутюнян Н.С., Яаова Д.И., Ченияов И.В., Корнена В.П. 1984, Б.И.,1983, * 17. ^

14. Корнена В.П., Косачев B.C., Арутюнян Н.С., Хидкова И. С. Определение ККЫ фосфолипидов растительных масел в непо-

дярных растворит елях. - Масло-жировая пром-сть, 1984, Й7,

с. 13-16*

Условные обозначения

С * -безразмерная концентрация жирных кислот в масдя-

^стр ной капле;

- концентрация жирных кислот в масляной капле, иг КОН/г; , .

Сстр- начальная концентрация жирных'кислот в ыасляной капле (на конце струи Релея), мг КОЫ/г;

тУ - вектор скорости жидкости, м/с;

- концентрационнозависаний коэффициент диффузии, м^/с;

Д)0 - коэффициент диффузии жирных кислот при С-»0 , м^/с;

р - коэффициент нелинейности;

- семейство координатных линий, совпадающих с ли- . ниями тока жидкости;

Х,У - - декартова система координат,, начало - центр капли;

т - отношение большой оси сфероида к малой; По т

Ро - —г— - критерий Фурье;

*С - время довтакга фаз, с;

- радиус шара, имевшего одинаковый объем со сфероидом, м;

•С^ 1 - концентрация мыла на поверхности масляной капли;

- концентрация мыда в объеме мыльно-щелочного раствора;

- толщина диффузионного пограничного слоя на поверх-

\ ности масляной капли, м;

^ - плорость масла, ягЛ^.г

Со ~ концентрация жирных кислотв масле перед нейтрали за- . цией, мг КОН/г;

- концентрация жирных кислот в шсле после нейтрализации, мг КОН/г; -ГК . : -

"КЫШ" концентрация щелочи в мыльно-щедочяш растворе. при --.

которой фронтальная шюсшосгь реакшш совпадает ^поверхностью капли, г/л; ■ г/, ■ : "

С^ - концентрация фосфолипидов в масле ООД;

■ "t ' -температура, - ..