автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка технологических процессов переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров

о г Б

г 0 да

На правах рукописи

ПЕТРОВ БОРИС ФЕДОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ КИРОВЫХ ОТХОДОВ И НИЗКОСОРТНЫХ РЫБНЫХ КИРОВ

05.1В. 12 "Процессы и аппараты лицевой проладенности" 05.18.04 "Технология мясных, молочных к рыбных продуктов*

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мурманск - 1997

- г -

Работа выполнена в Мурманском государственном техническом университете комитета Российской Федерации по рыболовству.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мукатова М.Д.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Космодемьянский Ю. В

кандидат технических наук Боева Н.П.

Ведущая организация: АО "Полярно" г. Мурманск

З^цргга диссертации состоится ¡.--Си^У?1997 года

в часов на заседании специализированного Совета К 117.06.01 при Мурманском государственном техническом университете.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ.

Ваши отзывы (в двух экземплярах, заверенные печать») просим присылать по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. • спортивная, 13 МГТУ. Ученому секретарю специализированного Совета К 117.06.01.

Автореферат разослан ■ с с О •. 1897 года.

Ученый секретарь /пгл ^

специализированного Совета

канд. тех», наук, доцент /г 9 В. А. Гроховский

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что промышленные отходы представляют собой побочные продукты основного производства и характеризуются определенными Физико-химическими свойствами. Отхода, пригодные для переработки в товарнув продукцию, относят ко вторичным материальным ресурсам (BMP).

Жировые отходы, образующиеся в результате очистки производственных стоков рыбоперерабатывающих предприятий, на сегодняшний день не находят рационального применения. Традиционно их подвергают захоронению на специальных полигонах, что наносит серьезный ущерб природе и является крайне убыточным мероприятием. Подобная практика также приводит к потере ценных компонентов указанных отходов, которые могли бы стать для рыбной отрасли вторичными материальными ресурсами (BMP).

Не менее важной проблемой отрасли является переработка низкосортных жиров, очистка которых связана о большими затратами пара. электроэнергии и материалов. Выход очищенного жира при этом' очень низок и составляет порядка 50 J or массы исходного полуфабриката. Необходима разработка новых экологически безопасных и экономически более выгодных технологий переработки низкосортных рыбных жиров с определением возможных направлений использования готового продукта в народном хозяйстве.

Цель работы. Целью, настоящего исследования является разработка научно обоснованных технологических процессов переработки вировых отходов, низкосортных рыбных жиров и изыскание напр ше-мий использования получаемых продуктов,

Для достижения поставленной цели сформулированы сликующие задачи: ■

1. Выбор оптимальных параметров процессов переработки жировых отходов и низкосортных рыбных «нроа в дисперсную сиотему типа "масло а воде" (прямую ймулюию) и концентраты высших карбоновых кислот.

2. Поиск инструментальных методов контроля процессов переработки жиросодержащих объектов.

3. Изучение физико-химических свойств продуктов переработки.

4. Исследование возможности использование прямой эмульсии и

Концентратов высших карбоновых кислот в качестве пленкообразующих и поверхностно-активных веществ.

5, Производственная проверка технологий изготовления пряной эмульсии и концентратов высших карбоновых кислот: апробация полученных продуктов в строительной и горно-обогатительной промышлен-ностях.

8, Разработка нормативной документации (ТИ и ТУ) на предложенные технологии.

7. определение технических требований к оборудованию для аппаратурного оформления предложенных технологий,

8. Расчет экономической эффективности предложенных технологий.

Научная новизна. Предложены новые способы переработки жировых отходов и низкосортных рыбных ниров, позволяющие получать из них технические продукта целевого назначения (прямую эмульсию и концентраты высших карбоновых кислот).

Впервые изучена возможность. протекания процесса гидролиза глицеридов низкосортного рыбного аира под воздействием панкреатической липазы в свободном состоянии и иммобилизованной-на поливиниловом спирте' ШВС). ■ ,

Исследовано влияние гидротропного свойства карбамида на процесс разделения водно-кйровых систем.

Научно обоснованы технологические параметры процессов обезвоживания жировых отходов и гидролизованяого рыбного жира.

Определены методы оперативного контроля процессов гидролиза и обезвоживания жиросодертващт объектов.

Установлена возможность использования в качестве поверхностно активных и пленкообразующих веществ технических продуктов, полученных из жировых отходов рыбоперерабатывающих предприятий и низкосортных рыбных жиров.

Практическая ценность. На основе проведенных исследований разработаны технологии и определены направления использования продуктов переработки Кировых отходов и низкосортных рыбных жиров.

Разработаны, согласованы с потребителями, утверждены и переданы заинтересованным промышленным предприятиям технологические инструкции (ТИ) и технические условия (ТУ) на новые технические

продукты из жировых отходов - "Прямая эмульсия "Аквалип" и "Кислоты рыбного жира".

Разработан и утвержден диэлькометрический метод контроля технологического процесса получения "Кислот рыбного жира" из жировых отходов.

Определены технические требования к технологическому оборудование для аппаратурного оформления разработанных технологии.

Разработан технический проект аппаратурного оформления процесса гидролиза рыбного жира иммобилизованным ферментом, получивший положительную экспертную оценку специалистов ведущего жиропе-рерабатывающего предприятия рыбной отрасли на Северном бассейне -АО "Полярис".

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований по разработке технологических процессов переработки Кировых отходов и низкосортных рыбных жиров в новые технические продукты - прямуи эмульсии и концентраты высших карбоновых кислот.

2. Методы оперативного контроля процессов гидролиза и обезвоживания жировых отходов и низкосортных рыбных жиров.

3. Результаты производственных испытаний прямой эмульсии в качества антиадгезионной смазки при производстве строительных железобетонных конструкций и концентратов высших карбоновых кислот в качестве Флотационного реагента при обогащении апатитовой руды.

4. Технические требования к' технологическому оборудовании для внедрения разработанных технологий и технический проект аппаратурного оформления процесса ферментативного гидролиза ¡лЮного жира. • •

5. Технико-экономические показатели Эффективности внедрбния разработанных технологий переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров,

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на научно-технических конференциях профеосороко-препи-давательского состава, аспирантов и сотрудников МГАРФ (1992,1993,1594,1995,1996 гг.); отраслевой научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование для переработки гипробионтов" (Мурманск, МГАРФ, 1994 г*.); международной научно-технической конференции "Прикладная биотехнология йа порога

XXI века" (Москва. МГАПВ. 1995 г.); научно-технической конференции Инрыбпром-95 (Санкт-Петербург. 1995 г.).

Основное содержание диссертаций опубликовано в 13 работах, в том числе в двух заявках на патенты РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 230 страницах, содержит 32 таблицы, 9 рисунков. Список литературы включает 127 наименований, из которых 17 зарубежных авторов. В приложении представлены акты лабораторных и произ-водстгенних испытаний, технологические инструкции и технические условия, экспертная оценка технического решения, расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных технологий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель исследования и научная новизна, показана практическая значимость результатов работы для рыбной отрасли.

В первой главе диссертации рассмотрены опубликованные в научной литературе сведения об- особенностях молекулярной структуры жиров гидробионтов. их основных физических и химических свойствах. Отмечены основополагающие работы ряда ученых: Беззубо-ва Л.П., Мукатовой К.Д.. ■ Ржавской Ф.М., Твтюнникова Б.Н. Сделан вывод о необходимости.учета состава и свойств жиров гидробионтов при выборе способов их переработки и направлений использования.

Проанализированы извести в рыбной и масло-*щровой промыш-лекностах способы переработки природных жиров (получение глицеридов, свободных жирных кислот «■ их производных), рассмотрены основные технические направления использования жировой продукции (производство красок, смазок, детергентов и т.д.). Признано целесообразным извлекать из низкосортных рыбных аиров высшие карбоно-вые кислоты для последующего использования их в качестве поверх-косгно-активных и пленкообразующих веществ.

'Обобщены литературные сведения, об исследованиях в области переработки и использования жировых отходов. ■ отмечены разработки Ленинградского инженерно-строительного института, Опорно-показательного рыболовецкого колхоза имени С.М.Кирова, Ленинградского

кораблестроительного института, НПО "Севрыбтехцентр", АзчерНИРО, КаспНИРХ, в которых авторы предлагают получать из жировых отходов продукты технического и кормового назначения.

В заключении главы подчеркнута нерешенность на практике проблемы переработки жировых отходов и низкосортных рыбных аиров в рыбной отрасли, отпечены способствующие этому причины; сделан вывод о необходимости разработки новых технологических процессов, позволяющих получать из указанных киросодеркащих объектов технические продукта целевого назначения; сформулированы задачи исследования.

Во в торс Г! главе определены объекты исследования, порядок отбора проб, условия эксперимента, методы анализа, методика построения математических моделей исследуемых процессов и порядок статистической обработки экспериментальных данных.

В качестве объектов исследования выбраны: пеномасса - продукт, образующийся в результате очистки методом напорной флотации объединенного стока коптильного, консервного и жирового производств; жиропеномасса - продукт, образующийся в результате очистки методом химической коагуляции (сульфатом алюминия) с последующей электрофлотацией объединенного стока жиролроизводстаа; низкосортный рыбный аир (технический полуфабрикат)-.

На первом этапе работы признано целесообразным изучить в ла-Зораторных условиях способы переработки объектов исследования в дисперсную систему типа "масло в воде" (прямая эмульсия) и концентраты высших карбоновых кислот, исследовать физика-химические свойства полученных продуктов и установить возможность их использования в качества поверхностно-активных и пленкообразующих веществ.

Для второго этапа исследования отмечена необходимость проверяя производственной проверки положительных результатов лабора-•орных опытов.

В работе использованы физичеокиа, химические и физико-хими-ескиа методы анализа. Химический состав (массовая доля воды, лн-идов. общего азота, минеральных веществ) пеномасси. жиропенокао-ц, технического полуфабриката жира и продуктов из них определен тандартными методами (ГОСТ 7636-85); содержание натриевых мыл в сходном сырье и а концентратах высших карбоновых кислот опраде-

лено методом титрования соляной кислотой пробы, растворенной в бензине, в присутствии индикатора метилового красного (Руководство. ..ВНШШ, 1964): содержание натриевых мыл в соапстоке, прямой эмульсии и в техническом мыле определено методом титрования соляной кислотой пробы сначала в присутствии индикатора фенолфталеина. затем в присутствии индикатора метилового красного (Руководство... ВНИШ, 1964); содерзание кальциевых мыл в волевой олифе определено путем перевода мыл в «ирные кислоты с помощь© соляной кислоты и последующим экстрагированием их эфиром (Лурье, 1974): для изучения фракционного и жирнокислотного состава липидов последние экстрагировали из исследуемых объектов по методу Блайя и Дайера с использованием системы растворителей хлороформ-зта-нол-вода (Кейтс, 1975, Ржавсная, 1976): фракционный состав липидов определен методом тонкослойной хроматографии на пластинках марки "Силуфол" ' в системе растворителей гексан-диэтило-вый эфир-уксусная кислота (70:30:2) с последующим проявлением хроматограмм в парах йода (Кондрахин. 1985): состав жирных кислот определен методой газовой хроматографии путем разделения смеси метиловых эфиров жирных кислот на газовом хроматографе (Ржавс-кая, 1976); активность Ферментных препаратов оценена по приросту кислотного'числа реакционной смеси в процессе гидролиза триглице-ридного субстрата - очищенного медицинского рыбного жира (Методические указания...ВНИРО, 1983); кислотное число и число омыления гидролизуеиого жира определены по . стандартной методике (ГОСТ 7636-85); однородность и стабильность дисперсной системы типа "масло в воде" (прямойз/да1ьсии), ее антиадгезионные свойства при формования железобетаШш изделий оценены визуально (Дов-зшк, 1966); время высыхания олифы определено на стеклянной пластине при температуре 18-22 "С и относительной влажности воздуха 60-70 % путем периодической проверки на высыхание образующейся пленки (Руководство., .ВНИИЯ, 1963); динамическая вязкость прямой эмульсии определена с помощью ротационного вискозиметра (Шерман, 1972); удельное обьемное сопротивление и диэлектрическая проницаемость жировых продуктов определена с помощью автоматического электронного моста переменного тока (Эйдельштейн. 1979).

Построение математических моделей исследуемых процессов и поиск оптимальных условий их протекания осуществлены по методу

Бокса-Уилсона с использованием ротатабелышх планов второго порядка (Бокс, Уилсон, 1951). Поверхность отклика экспериментов ап-роксимирована полиномами второго порядка. Расчет коэффициентов уравнений регрессии осуществлен на ЭВМ по методу наименьших квадратов с использованием вычислительного алгоритма Холецкого (Мэй-дональд, 1988). Адекватность полученных математических зависимостей оценена с помощью критерия Фишера (Адлер. 1976).

Результаты исследований обработаны общепринятыми методами математической статистики (поиск среднего арифметического значения, стандартного отклонения и погрешности стандартного отклонения).

В третьей главе обобщены результаты исследований в лабораторных условиях по выбору оптимальных условий процессов переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в дисперсную систему типа "масло в воде" (пряную эмульсию) и концентраты высших карбонових кислот; осуществлен поиск инструментальных методов контроля указанных процессов; определена возмоатость использования продуктов переработки в качестве поверхностно-активных и пленкообразующих веществ.

Киревиз отходы (в частности, жиропиномассу) предложено использовать в качестве источника жировой Файы при изготовлении дисперсной системы типа "масло в воде", поскольку они еедеркат порядка 60 % липидов. Устойчивая эмульсия получена при смешивании киропеномассы с соапстокон и водой.в соотношении 1:1:1,33. Соапо-ток использован в качестве стабилизатора дисперсной системы, т.к. содержит до 20 % поверхностио^антивных веществ в вида натриевых мыл.

Полученная на основе киропеномассы прямая эмульсия содержит от 12 до 24 % липидов (в зависимости от состава исходных компонентов) и может быть рекомендована к использованию в качестве антиадгезионной смазки при условии снижения содержания в ней липидов до 5-7 %. При содержании тара в эмульсии выше указанного уровня на контактирущих со смазкой поверхностях могут оставаться жировые пятна, что является недопустимым в соответствии с требованиями, установленными для формуемых Изделий.

Снижение содержания кира в эмульсии предложено осуществлять методом сепарировании. Качество указанного процесса Оценивали по

эффекту разделения, получившему название "степень обезжиривания эмульсии":

С - (т*/®,.,)* 100 (1)

где й - степень обезжиривания эмульсии. %\ гпж - масса жира. выделенного из эмульсии при сепарировании, кг; т„.э - масса жира в исходной эмульсии, кг.

Степень обезжиривания эмульсии после однократного сепарирования не всегда удовлетворяет требованию по содержанию жира в дисперсии. с целью повышения эффективности отделения жировой фазы от водной при сепарировании эмульсии использован карбамид, обладающий гидротропньм свойством по отношению к водно-гировым системам.

Влияние дозы карбамида на степень обезжиривания эмульсии при однократном сепарировании показано на рис. 1.

Экспериментами установлено, что доза карбамида в количестве 2 % от массы исходной композиции повышает степень обезжиривания эмульсии на 9 % по сравнении с сепарированием без применения карбамида. Дальнейшее увеличение дозы карбамида не приводит к изменению степени обезжиривания объекта. .Содержание яшщов в эмульсии после одно- или двукратного сепарирования в присутствии оптимальной дозы карбамида (2 %) составляет 3-6 %. что отвечает требованию, предъявляемому к антиадгезионным смазкам.

Для характеристики однородности и стабильности получаемой дисперсной системы, а также для оперативного контроля за процессом ее обезжиривания рекомендовано использовать показатель динамической вязкости.

Влияние концентрации • даети?рсной фазы и эмульгатора в эмульсии на ее динамическую вязкость представлено на рис. 2.

Исследованиями установлено, что однородная и стабильная прямая эмульсия на основе ииропеномассы, содержащая 3-6 % липидов и 3-? % мыла, обладает динамической вязкостью 4,6-10"3 Па- с при температуре 25 °С. Увеличение содержания в эмульсии различных компонентов (липидов, мыл, посторонних включений) приводит к повышению ее динамической вязкости.

Другим направлением переработки жировых объектов является получение из них концентратов высших карбоновых кислот. С этой целью липиды киропеномассы и технического полуфабриката лира под-

вергали ферментативному гидролизу, поскольку они содержат 55~в0 * триглицеридов. Липиды пеномассы изначально представлены свободными лирными кислотами (порядка 60 5»), поэтому применение процесса гидролиза к данному объекту признано нецелесообразным.

30

20 -

10 •

5. 56

103, Па с

*Го5

,1

о .2

О

1—Г

с. %

Рио. 1. Степень обезжиривания

эмульсии С при однократном сепарировании в зависимости от дозы карбамида С

г в 1о V, я

Рис. 2, Влияние концентрации дисперсной фазы Р на динамическую вязкость эмульсии т\ при температуре ¿5 °С и концентраций)« эмульгатора:

и

3 %

Биокатализаторои гидролитического процесса служила панкреатическая липаза в свободном и иммобилизованном оостоянии. Иммобилизацию фермента производили на прливиниловом спирта (ПВО) пи методике, предложенной специалистами проблемной лаборатории полимеров Московской государственной академий прикладной биотехнологии. Активность применяемых ферментных препаратов составила: для свободной липазы - (44,7Ю,2) ед/Ю г препарата, для иммобилизованной липазы - (48.4Ю.2) ед/10 г препарата. С целью повышения их активности использовали желчные соли и хлорид кальция.

Ферментолиэ объектов осуществляли при соотношении жировой и водной Фазы в реакционной смеси 1:0,5, непрерывном перемешивании, температуре 37 »с. рН 7.0. Эффективность процеооа оценивали по глубине гидролиза жировой фазы исследуемых объектов;

Г - (НЧ/Ч0>-100 (2)

рдэ Г - глубина гидролиза. *; КЧ - кислотное число жировой Фа-

зы, мгКОН/г; 40 - число омыления жировой фазы, мгКОН/г.

Эксперимент показал, что ферментолиз лишдов жиропеномассы протекает с.незначительной скоростью (прирост глубины гидролиза за 12 ч процесса составил не более 3-5 %). По-видимому, это связано с инактивирующим действием на липазу микроэлементов гидроли-зуемого объекта, таких как, медь, цинк и алюминий. Содержание указанных компонентов в жиропеномассе составляет (мг/кг): медь -26,8±0,3: цинк - 327,8±131,2; алюминий - 38,8+19.4.

Гидролиз липидов низкосортного рыбного жира по сравнению с липидачи жнропеномассы протекал с большей скоростью. На рис. 3,4 показано влияние желчных солей (желчи), хлорида кальция, дозы фермента и продолжительности процесса на изменение глубины пиролиза жира в ходе ферментолиза.

По результатам эксперимента признано целесообразным для гидролиза низкосортного рыбного жира использовать иммобилизованную липазу, т.к. она в отличии от энзима в свободной форме способна глубже гадролизовать глицерины субстрата (рис. 4 а, кривая 2) и может быть многократно использована в технологическом цикле (до 90 раз). Отмечено стимулирующее действие хлорида кальция на активность иммобилизованного фермента (рис. 3 б, кривая 2), а также отсутствие-влияния на него желчных солей (рис. 3 а, кривая 2).

50

40

30 •

Г, X

О-О-О'

л-0—0—о \

50 40 30

-•2

-о 4

То Но 5о 'к. %

1

1 5 О

Рис. 3. Изменение глубины гидролиза Г низкосортного рыбного жира в зависимости от дозы вносимой желчи Ж (а) и хлорида кальция К (б) в присутствии: 1 - свободной липазы; 2 - иммобилизованной липазы

а

о

о

а

60 50 40 30

Г, %

л'

.о—он

-я'1

90 -I

70

50

30 \

8 i

20 40

Т. ч

о

60 80 Ф. %

15 ¿о iko lho ф.'си*

г

Рис. 4. Изменение глубины гидролиза Г низкосортного рыбного жира в зависимости от продолжительности процесса ферментолиза т (а) и дозы Фермента Ф (б): 1 - свободная липаза с 25 55 желчи: 2 - иммобилизованная липаза с 1 55 хлорида кальция: 3 - свободная липаза без активатора; 4 - иммобилизованная липаза без активатора

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующее уравнение регрессии, описывающее процесс ферментолиза низкосортного рыбного «сира в присутствии иммобилизованной липазы:

у - - 31 X,* '- 0,0023 Хгг - 0,42 Х3* + 72 X» ♦ 0.63 X* +

+ 7.5 х3 + 0,3 Х,ХЭ - 0,009 X4Xj - 17, (3)

где у - глубина гидролиза жира.-й Xi - доза хлорида кальцин. X; хг - доза иммобилизованного фермента, см8/г; х, - продолжительность процесса ферментолиза, ч

Расчетное значение дисперсного отношения (Fpte,J для /анной математической модели составляет 5.4. Это меньше критического значения F-кригерия для процесса гидролиза рыбного жира (Р,,„, равно 6.4), поэтому полученная математическая зависимость признана адекватной реальному процессу на интервале варьирования xt от 0,6 до 1,4 %. хг от 80 до 160 см*/г. х, от д до Ю ч,

Анализ поверхности отклика функций показал, что оптимальными для протекания процесса ферментолиза рыбного «ира являются следующие условия: доза хлорида кальция 1 доза иммобилизованного {ермента 120 смг/г. продолжительность процесса 8 ч. Значение кри-

терия оптимизации (у) в точке оптимума составляет 93,4 %. Экспериментальное значение глубины гидролиза жира при оптимальных условиях равно (93,611,1) %.

Изучение фракционного состав липидов рыбного жира до и после гидролиза позволило констатировать рост содержание свободных жирных кислот в объекте от 20 до 70 X. Жирнокислотный состав липидов при этом меняется незначительно.

Химический состав гидролизованного жира характеризуется наличием значительного количества вода (47 55), Данное обстоятельство препятствует последующему использованию полученного продукта в различных химико-технологических процессах. Поэтому дальнейшие исследования были направлены на поиск эффективного способа обезвоживания водно-жировых систем.

Обезвоживанию подвергали пеномассу, жиропеномассу и гидроли-зованный рыбный жир. С этой целью указанные объекты нагревали, что приводило к разрушению их дисперсной структуры и способствовало расслоению на два слоя:, водный и кмровой. По окончании тепловой обработки жировой слой отделяли от водного.

Качество процесса ' обезвоживания .оценивали по эффекту разделения, получившему название "'степень обезвоживания водно-жировой системы":

V - (нуль.„>• 100 . (4)

где V - степень обезвоживания водно-жировой системы, й; Шв - масса воды, выделенной из бодно-яировой системы, кг; . с. - масса воды в исходной водно-кироЕоЯ системе, кг.

На рис. 5 показана зависимость степени обезвоживания изученных водно-жировых систем от температуры и продолжительности нагрева.

Исследованиями установлено, что степень обезвоживания объектов увеличивается с повышением температуры нагрева. Однако при температуре 100 0С и выше возможен переход водной фазы реакционной смеси в парообразное состояние и выброс ее из реактора. Поэтому температура процесса тепловой обработки водно-жировых систем не должна превышать 95 'С (рис. 5 а, кривые 1,2,3).

Продолжительность разделения фаз в реакционной смеси зависит от природы объекта обезвоживания. Наиболее активно процесс проте-

кает в гидролизованном рыбном жире (рис. 5 б, кривая 1). Продолжительность процесса составляет 15-20 мин. Жировые фракции пено-массн и жиропеномассы при нагреве способны частично удерживать в себе водную фазу, поэтому продолжительность процесса составляет 30-40 мин (рис. 5 б. кривые 2,3) .

100 80 Н 60 40 -20 •

I/. %

•'о 2

/ /

/д.з а р У

.о л

у

100 80 -60 ■ 40 -20

20

1Г

-г—

60

То

V, %

-о-

-о-

-О 2

-•3

15

-т—

30

45 Т, МИН

Рис. 5. Степень обезвоживания У водно-жировых систем в зависимости от температуры Ь (а).и продолжительности т (б) тепловой обработки:. 1 - гидро-лизованный рыбный жир: 2 - пеномасса; 3 - жиропеномасса •

Для увеличения степени обезвоживания исследуемых объектов при тепловой обработке в реакционную смесь дополнительно вводили гидротропные добавки - поваренную соль и карбамид.

Эксперименты показали, что гидротропные добавки практически не влияют на эффективность разделения фаз при тепловой обработке гидролизованного рыбного жира. Изменение степени обезвоживания пеномассы и жиропеномассы в зависимости от дозы соли и карбамида представлено соответственно на рис. 6.

По результатам опытов признано целесообразным для повышения эффективности обезвоживания водно-жировых систем использовать карбамид, т.к. он по сравнению с поваренной солью позволяет добиться большей степени обезвоживания объектов (рис. 6 б, кривые 1,2).

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующие уравнения регрессии, опискгающиэ процесс обезвоживания водно-жировых систем:

а) для пеномассы

У - 0.019 X,* - 0.014 Х2г - 0.1 Х3г ~ 1.31 Xj + 0,94 Хг + 2,6 Хз + 0,0036 XtXg.+ 0,005 XtX3 - 0,015 ХгХ3, где у - степень обезвоживания водно-жировой системы, 55; Xj -пература нагрева, °С; хг - продолжительность нагрева, мин; доза карбамида. %;

б) для киропеноиассы

у - 0,0132 X!2 -0,02 Хгг - 0,02 х3г - 0,96 X, +0,9 х2 + 1,2 Х3 + 0.005 XjX2 + 0,0005 Х,Х3 - 0,014 Х2Х3 где обозначения аналогичны формуле (5);

в) для гидролизованного рыбного жира

у - 0,022 X,2 - 0.04 Х2г - 1,43 X, + 1,6 хг + 16,1 обозначения аналогичны формуле (5).

где а

00 • 80 • 70 60 50

W, %

У

б

90

,-о—О—С-0 go ■

70

+

(5) тем-

х3 ~

+ (6)

(7)

60 50

Т/. %

,о-с—о 1

{о ' ¿0.. ' . 's, I

10 20

С. X

Рис. 6. Степень обезвоживания I/ водно-жировых систем в зависимости от дозы поваренной соли Б (а) и дозы карбамида С (б) при температуре 95 4С и продолжительности нагрева' 1 ч: 1 - пеномас-са; 2 - жиропеномасса

Расчетное значение дисперсного отношения (Рр1СЧ) для математической модели процесса обезвоживания пеномассы составляет 3.9 , для жиропеномассы 4.1. для гидролизованного рыбного жира 5,7. Это меньше критических значений Г-критерия для процессов обезвоживания соответствующих водно-жировых систем (Рха0л для пеномассы и жиропеномассы равно 6.4 , для гидролизованного рыбного жира -6,9), поэтому полученные математические зависимости признаны

адекватными реальным процессам на интервале варьирования: а) для пеномассы - xt от 25 до 95 0С, хг от 10 до 50 мин. хэ от 0 до 20 %; б) для жиропеномассы - xs от 25 до 95 °С. х2 от 0 до 40 мин. х3 от 0 до 40 Я; в) для гидролизованного рыбного жира -Xj от 25 до 95 °С, хг от 0 до 30 мин.

Анализ поверхностей отклика функций позволил определить оптимальные условия протекания процессов обезвоживания водно-жировых систем: температура нагрева для всех систем 95 "С; продолжительность для пеномассы 45 мин без гидротропной добавки и 40 мин в присутствии 30 % карбамида; для жиропеномассы 35 мин без гидротропной добавки и 30 мин в присутствии 20 % карбамида; для гидролизованного рыбного жира 20 мин без гидротропной добавки.

. Расчетные <WpaC4) и экспериментальные <WSKCn) значения степени обезвоживания объектов в точках оптимума составили: для пеномассы при обезвоживании без. гидротропной добавки Wpeo4- 76,4 % и Waren" 75.6±1,4 %, _ в ' присутствии карбамида Wp8C,« 90,7 % и WiÄCn- 91.0И.4 %: для киропеномассы при обезвоживании без гидротропной добавки Йраеч« 51,6 % и W,„е|,- 50.9±1,2 X. в присутствии карбамида Wp4c,-59,7 X и WJKcn« 60. Ш,2 для гидролизо-ванного рыбного жира при обезвоживании без гидротропной добавки Wp«4- 94.8 * И. W>1tcn» 95.011.6 %.

Йировые продукты после обезвоживания, за исключением жиропеномассы. является концентратами высших, карбоновых кислот, т. к. массовая доля воды в них не превышает . 15-20 %, кислотное число составляет 120-180 мгЮЖ/г. Якропеномасса после тепловой обработки имеет кислотное число порядка 60 мг1С0Н/г, Поэтому ее признано целесообразным смешивать с обезвожегчоЯ пеномассой в соотношении 1:5. Полученная смесь содержит воды 10-20 5?. имеет кислотное число 105-125 мгКОН/г продукта и монет быть классифицирована как концентрат высших карбоновых кислот из жировых; отходов рыбообрабатывающих предприятий.

Фракционный и жирнокислотный составы липидов объектов в ходе тепловой обработки менявтея незначительно.

Методы оперативного контроля за процессами получения концентратов высших карбоновых кислот позволяют,не проводить, традиционные химические анализы, которые являются достаточно длительны-

ми и не всегда приемлемы в производственных условиях.

В ходе гидролиза жира или при обезвоживании водно-жировых систем за счет соответствующего накопления свободных жирных кислот или уменьшения влагосодержания меняются электрические свойства объектов (сопротивление, проводимость, диэлектрическая проницаемость). Поэтому в качестве параметров, контролируемых инструментальными методами в процессе производства концентратов высших карбоновых кислот, были выбраны удельное объемное сопротивление и относительная диэлектрическая проницаемость реакционной среды. На рис. 7. 8 представлено изменение указанных параметров в процессе гидролиза рыбного жира и обезвоживания водно-жировых систем.

Исследования показали, что процесс гидролиза жира следует контролировать по изменению удельного объемного сопротивления реакционной смеси (рио. 7 а), поскольку диэлектрическая проницаемость среды в этом случае меняется менее значительно <^г^-Ег1'^Ег11 < |р»-р„1/ри. где ЕГ",ЕГ* - соответственно начальное и конечное значение диэлектрической проницаемости среды, рк,рх - соответственно начальное и конечное значение удельного объемного сопротивления среды) (рио, 7 б). Обезвоживание водно-жировых систем наоборот целесообразно контролировать путем измерения диэлектрической проницаемости жирового слоя (рис. 8 б), т.к. его удельное.объемное сопротивление изменяется в более узком диапазоне ()!>,-{>„|/ри < )ЕГ*-®Р1'|/Ег*). (рис. 8 а).

Предложенные методы контроля позволяют достоверно зафиксировать момент окончания процессов гидролиза жира или обезвоживания водно-жировых систем. На представленных графиках этрт момент соответствует началу участка кривых, где исследуемые показатели перестают меняться.

Полученные в ходе экспериментов технические продукты (прямая эмульсия и концентраты высших карбоновых кислот) в дальнейшем были апробированы в качестве поверхностно-активных и пленкооСразую-14их веществ.

Исследованиями установлено, что прямая эмульсия на основе жиропеномассы с содержанием липидов от 3.5 до 6.0 55 может быть использована в качестве антиадгеэионной смазки при изготовлении железобетонных изделий.

а

4 3

г -

1 •

р- ю

1-9

ОМ' м

1

4

т~т

40 35 -1 30 25

х, ч

т

—,— Т, ч

Рис. 7. Изменение удельного объемного сопротивления р (а) и диэлектрической проницаемости Ег (б) среда в процессе гидролиза низкосортного рыбного жира

8

7 Н 6 5

р-10"9, Ом м —

б

О

-о-

-о-

-о 3 2

-о •)

40 30 20 10

и -1_

10

к

1Г•

г, мин.

Ег

V

10

-о-тт-

-о— "Т—

30

-о—о 1 • 2

-о—» 3

т. мин

Рис. 8. Изменение удельного объемного- сопротивления р (а)

и диэлектрической проницаемости, Ег (б) игрового слоя в процессе обезвоживания: 1 - пеномассы ; 2 - яиро-пеномассы : 3 - гидролизованного рыбного жира

Концентраты высших карбоновых кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров апробированы в качестве исходного сырья при изготовлении технического мыла, солевой олифы, а также для обогащения апатитовой руды.

Полученное техническое мыло использовали для стабилизации антиадгезионной смазки при изготовлении железобетонных изделий.

В четвертой главе приведены результаты производственных испытаний предложенных'технологий переработки жировых объектов и направлений использования готовых продуктов.

Производственную проверку технологии прямой эмульсии (ПЭ) на основе жиропеномассы проводили по схеме, приведенной на рис. 9.

Приготовление раствора карбамида —

Сбор

жиропеномассы

Составление композиции ПЭ

Сбор

соапстока

Обезжиривание

Сбор

технического полуфабриката рыбного жира

Упаковка, маркировка

Отгрузка

Рис. 9. Технологическая схема изготовления прямой эмульсии (ПЭ) на основе жиропеномассы

Эксперимент показал возможность получения в производственных условиях из жиропеномассы дисперсной системы типа "масло в воде" (прямой эмульсии) с содержанием липидов не более 5-7 Я.

Опытная партия эмульсии была апробирована в качестве смазки ячеек блок-формы при изготовлении железобетонных свай. Контролем в испытаниях служила смазка на основе эмульсола. Испытания показали. что по своим антиадгезионным свойствам (степени адгезии изделия к поверхности формы, чистоте поверхности изделия и формы) опытная эмульсия не уступает контрольной смазке из эмульсола.

На основании результатов производственных испытаний была разработана, согласована и утверждена нормативная документация (ТИ и ТУ) на новый технический продукт, получивший название "Пряная эмульсия "Аквалип",' рекомендованный к использовании в строительной промышленности в .качестве смазки блок-форм при изготовлении железобетонных конструкций.

Производственную проверку технологии получения концентратов высших карбоновых кислот (КВКК) из жировых отходов (пеномассы и жиропеномассы) производили по схеме, приведенной на рис, 10.

Эксперимент в производственных условиях показал возможность изготовления из жировых 'отходов .рыбообрабатываюир1х предприятий концентрата высших карбоновых кислот, получившего название "кислоты рыбного жира", с содержанием воды не более 20 % и кислотным числом не менее 100 мгКОН/г. Также отмечено, что применение в предложенной технологий гидротропного вещества (карбамида) в количестве Ю X от массы реакционной смеси позволяет снизить содер-

жаниа воды в готовом продукте в 2.0 раза, а при его отсутствии -только в 1.5 раза.

ССор

пеномассы

Нагревание

Отстаивание

в«дна-хнровоВ слой

Сбор

жиропеномассы

Нагревание

Отстаивание

Смешивание ,1 Нагревание

Отстаивание

Накопление КВКК

Отгрузка

Рис. 10. Технологическая схема получения концентратов высших карбсновых кислот (КВКК) из жировых отходов

хяроаой слой

Апробация инструментального метода контроля процесса обезвоживания жировых отходов при изготовлении "кислот рыбного жира" показала, что предлагаемый диэлькометрический метод позволяет достоверно зафиксировать момент окончания процесса обезвоживания.

Опытная партия концентратов высших карбоновых кислот из жировых отходов ("кислоты рыбного жира"> была апробирована в качестве компонента собирательной смеси при обогащении апатитовой руды в количестве 24 35 от массы смеси.

Испытания показали, что применение "кислот рыбного жира" в составе собирательной смеси позволяет при сохранении качества получаемого апатитового концентрата повысить извлечение оксида фосфора (Рг05) из руды на 1,0-1,5 % по сравнению с собирательной смесью без указанного реагента. Также отмечена нецелесообразность увеличения содержания "кислот рыбного жира" в собирательной смеси более 25 55. поскольку это приводит к перерасходу смеси при флотации.

На основании результатов производственных испытаний была разработана, согласована и утверждена нормативная документация на

новый технический продукт "Кислоты рыбного жира", рекомендованный к использованию в горно-обогатительной промышленности в качестве компонента собирательной смеси при флотация апатитовой руды. По указанной документации в 1995 г. АО "Полярис" (г. Мурманск) для АО "Апатит" (г. Кировск) было отгружено порядка -100 т "Кислот рыбного жира".

В пятой главе изложены технические требования к технологическому оборудованию для внедрения разработанных технологий в производство.

Тепловые процессы производства прямой эмульсии (нагрев киро-пеномассы, составление композиции прямой эмульсии, нагрев эмульсии перед повторным сепарированием) предложено осуществлять в теплообменник аппаратах с паровой рубашкой и якорной мешалкой. Подбор оборудования сделан с учетом необходимой поверхности теплообмена и требуемой мощности привода мешалки.

Обезжиривание дисперсной системы предложено производить на тарельчатом сепараторе. Рассчитана эффективная производительность выбранного сепаратора при заданном факторе разделения.

В качестве основного технологического оборудования для производства концентратов высших карбоновых кислот из »¡ровых отходов предложено использовать теплообменныа аппараты с паровой рубашкой и якорной мешалкой. Подбор аппаратов произведен с учетом необходимой поверхности теплообмена и требуемой мощности привода мешалки.

Процесс ферментолиза вира в ходе производства концентратов высших карбоновых кислот из низкосортных рыбных жиров предложено осуществлять в биореакторе, который представляет собой модернизированный теплооСненный аппарат. Модернизация аппарата предполагает: а) замену якорной мешалки на рамную-со множеством лопастей, что позволяет закрепить по обе стороны каждой лопасти полимерную пластину с иммобилизованным Ферментом и обеспечивает непрерывное перемешивание реакционной смеси; б) вырез в корпусе реактора люка, размеры которого обеспечивали бы свободное извлечение из него ферментных пластин после выработки ими ресурса активности.

Тепловую обработку хира после гидролиза предложено проводить в топлообмоннон аппарате с паровой рубашкой и якорной мешалкой.

Подбор теплообменных аппаратов в обоих случаях сделан с уютом необходимой поверхности теплообмена и требуемой мощности привода мешалки. .

В шестой главе приведен расчет экономической эффективности разработанных технологий.

С учетом себестоимости рассчитана цены на готовые продукты -прямую эмульсию и концентраты высших ¡сарбоновых кислот. Отмечена их конкурентноспособность по отношении к ценам на аналогичные реагенты, традиционно применяемые в строительной и горно-обогатительной промышленностях.

Определены сроки окупаемости капитальных вложений по внедрению предложенных технологий, которые составили 1-1,5 года, что отвечает требованиям современных экономических условий.

Рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенных технологий на АО "Полярис" (г. Мурманск).

Общие, выводы

1. Проведены исследования, позволяющие решить экологические проблемы рыбообрабатывающих предприятий связанные с жировыми отходами и низкосортными рыбными жирами, путем использования последних в качестве вторичных материальны* ресурсов-(BMP) для изготовления продуктов технического назначения.

2. Установлено, что смешивание ', мропеномасси, содержащей 30+80 X липидов, с раствором натриевых солей высших карбоновык кислот (соапстоком) и водой в соотношении 1:1:1,33 позволяет получить устойчивую дисперсную систему типа "масло в воде" (прямую эмульсию), одно- или двукратное сепарирование эмульсин в зависимости от первоначального содержания в ней липидов способствует снижению их содержания в системе до требуемых пределов (5-7 %),

3. Доказана возможность получения концентратов высших карбо-новых кислот путем тепловой обработки гидролизованного рыбного жира, пеномассы или ее смеси с яиропеномассой в соотношении 3:5 при температуре 35 0 С и продолжительности 0,25-0.75 ч, что обеспечивает отделение жировой фазы объектов, or еодной. v

4. Установлена целесообразность ■ использования карбамида в качестве гидротропного вещества для повышения эффективности раз-

деления водно-жировых систем при введении 2 % реагента в прямую эмульсию перед сепарированием и 10-20 % реагента в пеномассу и жиропеномассу перед обезвоживанием.

5. Исследован процесс ферментативного гидролиза низкосортного рыбного жира свободной панкреатической липазой и'липазой, иммобилизованной на поливиниловом спирте. Установлена способность иммобилизованной липазы по сравнению с ее свободной формой более активно расщеплять глицериды субстрата в присутствии активатора (хлорида кальция), а также возможность ее многократного использования в технологическом цикле (до 90 раз).

6. Разработаны и апробированы кондуктометрический и диэлько-ыетрический методы контроля процессов гидролиза рыбного жира и обезвоживания водно-жировых систем (гидролизованного рыбного жира. пеномассы и жирспеномассы), которые позволяют достоверно зафиксировать момент окончания соответствующего процесса.

7. Проведением серии лабораторных опытов выявлена возможность использования прямой эмульсии на основе жиропеномассы в качестве антиадгезионной смазки для производства строительных железобетонных конструкций; концентратов высших карбоновых кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров - в качестве исходного сырья для производства солевой олифы, технического мыла, компонента собирательной смеси для обогащения апатитовой руды.

8. Подтверждена, опытами в производственных условиях возможность получение из жировых отходов дисперсной системы типа "масло в воде" (прямой эмульсии "Аквалип") и концентратов высших карбо-новых кислот ("кислот рыбного шра"), а также их использование соответственно в строительной и горно-обогатителькой промышлен-ностях.

9. На основании проведенных исследований разработана и утверждена следующая нормативная документация: "Технологическая инструкция по изготовлению прямой эмульсии "Аквалип" (ТИ 393-95), "Технические условия на прямую эмульсию "Аквалип" (ТУ 15-02-003-130-95), "Технологическая инструкция по получению кислот рыбного жира из жировых отходов" (ТИ Н5-94), "Технические условия на кислоты рыбного аира" (ТУ 15-02-003-151-94).

10. разработаны технические требования к оборудованию для внедрения разработанных технологий производства прямой эмульсии и

концентратов высших карбоновых кислот из жировых отходов и низкосортных рыбных жиров, а также технический проект аппаратурного оформления процесса ферментативного гидролиза рыбного жира, предусматривающий модернизацию традиционного для жироперерабатызаю-щих предприятий теплообмеиного аппарата типа РР/1600.

11, Рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологий, который в ценах 1995 года составил:

35,4 млн.руб в год при переработке 100 т жиропеномассн в прямую эмульсию;

11.1 млн,руб в год при переработке 600 т пеномассы и жиропе-номассы в концентраты высших карбоновых кислот;

23.2 млн.руб в год при переработке 100 т полуфабриката технического вира 4-го сорта в концентраты высших карбоновых кислот.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Петров Б. Ф., Мукатова if, Д. Обоснование состава прямой эмульсии на основе отходов жиропроизводства //'.Сб. тез. докл. науч. -техн. конф.. проф. -преп.. состава,, аспирантов, науч. и инк.-техн. работников МГАРФ.- Мурманск, 1992. - 4.2. - С. 86-89.

2. Петров В. Ф.. Мукатова М. Д. Исследование.возможности использования рыбных жиров в качестве присадок // Сб. тез. докл. науч.-техн. конФ. проф.-преп. состава, аспирантов, науч. и инк.-техн. работников МГАРФ.- Мурманск, 1993. - 4.1. - С. 129-130.

3. Петров Б. Ф., Мукатова М.Д. ; Обоснование технологических режимов обработки Кировых отходов // Сб, тез. 5-ой науч. - техн. конф. проф.-препод, состава МГАРФ. - Мурманск, 1994. - Ч. 1.-С. 72-74.

4. Петров Б.Ф., Мукатова М.Д. Создание технологии обработки и изыскание направлений использования отходов жиропроизводства // Современная технология и оборудование для переработки гидробион-тов: Сб. докл. науч.-техн. конф. 12-14 апреля 1994 г. / МГАРФ. -Мурманск, 1994. - С. 162-165.

5. Петров Б.Ф. i Мукатова М.Д., Булатникова Л.И., Быкова Л.В. О возможности получения высших карбоноЕых кислот на носителе // Прикладная биотехнология на пороге XXI века: Материалы межд. на-

уч.-техн. конф. 13-15 апреля 1995 г. / ИГАПБ; - Москва. 1995. -С.133.

6. Петров Б.Ф., Мукатова И. Д. Применение высших карбоновых кислот рыбного тара, полученных ферментативным способом, для улучшения избирательных свойств флотационных реагентов // Прикладная биотехнология на пороге XXI века: Материалы мевд. науч. -техн. конф. 13-15 апреля 1995 г. / МГАПБ. - Москва, 1995. -с. 130.

7. Петров Б.Ф., Мукатова М. Д. Изучение возможности ферментативного гидролиза низкосортных рыбных жиров // Сб. тез. 6-ой науч.-техн. конф. МГАРФ. - Мурманск, 1995. - Ч. 1. - С. 84-85.

8. Петров Б.Ф. , Мукатова М.Д., Тараненко В. Г. Разработка кондуктометрического и дизлькометрического методов контроля процессов гидролиза и обезвоживания жировых отходов // Сб. тез. 6-ой науч.-техн. конф, МГАРФ. - Мурманск. 1S95. - ч. 1 - С. 88-89.

9. Петров Б.Ф.. Мукатова И.Д., Беляцкая О.Н.. Булатникова Л.И. Быкова Л. В. , Розанцев Э.Г. Исследование процесса гидролиза рыбного жира иммобилизованной липазой // Экология промышленного производства / ВШИ. - 1995. - Вып.. 2. - С.46-48.

10. Петров Б.Ф.. Мукатова И.Д. Жировые отходы рыбоперерабатывающих предприятий - вторичные материальные ресурсы // Инрыб-пром-95: Сб. тез. докл. науч.-техн. конф. 1S-18 августа 1995 г. -Санкт-Петербург, 1995. - С. J2.

И. Петров Б.Ф.. Мукатова И.Д., Рыбаков О.М. Техническое решение по аппаратурному оформлению процесса ферментативного гидролиза рыбного жира /У Сб. тез, 7-oft науч.-техн. конф., НГТУ. - Мурманск, 1996. -4.1 - С, 98-100..

12. Заявка 95106191/13 (0U391), МКИ С И В 13/02. Способ получения кислот рыбного жира / Петров Б. Ф.. Мукатова М. Д.. Рыбаков О.М. Заявлено 18.04.95. Решение на выдачу патента РФ 13.01.96.

13. Заявка 94022966/03 (023505). МКИ В 03 D 1/004, В 03 D Ю1//02, В 03 D ЮЗ//06 Смесь для флотации апатита / Петров Б.Ф., Мукатова М.Д., Петровский A.A. Заявлено 28.00.94. Решение на выдачу патента РФ 10.01.96.

Введение,.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Состав и свойства жирое гидробионтов.

1.2. Способы переработки и технические направления использования низкосортных жиров.

1.3. Переработка и использование жировых отходов.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Характеристика объектов исследования и условия эксперимента.

2.2. Методы исследования.

2.3. Построение математических моделей процессов и обработка экспериментальных данных.

Глава 3. Исследования в лабораторных условиях.

3.1. Установление возможности и выбор оптимальных условий процессов получения дисперсной системы типа "масло в воде" (прямой эмульсии).

3.1.1. Эмульгирование жирового объекта.

3.1.2. Обезжиривание эмульсионной системы.

3.2. Установление возможности, выбор оптимальных условий и поиск методов контроля процессов получения концентратов высших карболовых кислот.

3.2.1. Ферментативный гидролиз жировых объектов.

3.2.2. Обезвоживание водно-жировых систем.

3.2.3. Разработка методов оперативного контроля процессов гидролиза и обезвоживания...

3.3. Определение возможности использования продуктов переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров в качестве пленкообразующих и поверхностно-активных веществ.

3.3.1. Использование прямой эмульсии в качестве антиадгезионной смазки.

3.3.2. Получение из концентратов высших карбоновых кислот технического мыла для стабилизации эмульсионной системы.

3.3.3. Использование концентратов высших карбоновых кислот для изготовления солевой олифы.

3.3.4. Применение концентратов высших карбоновых кислот в качестве флотационного реагента.

Глава 4. Проверка результатов исследований в производственных условиях.

4.1. Проверка технологии получения прямой эмульсии и использования ее в качестве антиадгезйонной смазки.

4.1.1. Изготовление прямой эмульсии.

4.1.2. Апробация прямой эмульсии в качестве смазки металлических форм при изготовлении железобетонных строительных конструкций.

4.2. Проверка технологии получения концентратов высших карбоновых кислот и использования их в качестве флотационного реагента.

4.2.1. Изготовление концентратов высших карбоновых кислот.

4.2.2. Апробация концентратов высших карбоновых кислот в составе собирательной смеси при обогащении апатитовой руды.

Глава 5. Разработка технических требований и подбор технологического оборудования для аппаратурного оформления разработанных технологий.

5.1. Технические требования к технологическому оборудованию для производства прямой эмульсии.

5.2. Технические требования к технологическому оборудованию для производства концентратов высших карбоновых кислот из жировых отходов.

5.3. Технические требования к технологическому оборудованию для производства концентратов высших карбоновых кислот из низкосортных рыбных жиров.

Глава 6. Экономическая эффективность разработанных технологий.

Выводы.

Развитие современного общества требует вое более интенсивного освоения природных ресурсов. В то же время, рост промышленного производства неизбежно ведет к увеличению вредных выбросов в окружающую среду. Ежегодный объем отходов на нашей планете оценивается миллиардами тонн. Лидеры в этой области - добывающая и перерабатывающая отрасли промышленности, в т.ч. и пищевая.

Решить проблему утилизации отходов возможно только при условии комплексного использования всех компонентов исходного сырья. В этом отношении сама природа является прекрасным образцом разумного хозяйствования, где продукты жизнедеятельности одних организмов оказывается жизненно необходимыми для других. Следует пересматривать существующие методы производства и направлять усилия на разработку процессов и технологий, гармонично вписывающихся в природный кругооборот.

Актуальной проблемой в рыбной отрасли является рациональная переработка и использование жировых отходов. Известно, что сточные воды многих рыбоперерабатывающих предприятий (особенно жиро-производства) содержат значительное количество жировых, белковых и минеральных веществ, находящихся в эмульгированном состоянии. Очистка указанных стоков приводит к образованию побочных продуктов, называемых пено- и жиромассами, которые на сегодняшний день подвергают захоронению на специальных полигонах. Это наносит серьезный ущерб природе и является крайне убыточным мероприятием. Подобная практика приводит также к потере значительного количества ценных компонентов жировых отходов, которые могли бы стать для рыбной промышленности вторичными материальными ресурсами (ВМР).

Не менее важной проблемой отрасли является переработка низкосортных жиров3 очистка которых связана с большими затратами пара, электроэнергии и материалов, Выход очищенного жира при этом очень низок и составляет не более 60 % от массы исходного полуфабриката. Необходима разработка новых экологически безопасных и экономически более выгодных технологических процессов переработки низкосортных рыбных жиров с определением возможных направлений использования готового продукта в народном хозяйстве.

Целью настоящего исследования является разработка научно обоснованных технологических процессов переработки жировых отходов, низкосортных рыбных жиров и изыскание направлений использования получаемых продуктов.

Научная новизна. Предложены новые способы переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров, позволяющие получать из них технические продукты целевого назначения (прямую эмульсию и концентраты высших карбоновых кислот),

Впервые изучена возможность протекания процесса гидролиза глицеридов низкосортного рыбного жира под воздействием панкреатической липазы в свободном состоянии и иммобилизованной на поливиниловом спирте (ПВО),

Исследовано влияние гидротропного свойства карбамида на процесс разделения водно-жировых систем.

Научно обоснованы технологические параметры процессов обезвоживания жировых отходов и гидролизованного рыбного жира. лученных ив жировых отходов рыбоперерабатывающих предприятий и низкосортных рыбных жиров.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований разработаны технологии и определены направления использования продуктов переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров,

Разработаны, согласованы с потребителями., утверждены и переданы заинтересованным промышленным предприятиям технологические инструкции.(ТИ) и технические условия (ТУ) на новые технические продукты из жировых отходов - "Прямая эмульсия "Аквалип" и "Кислоты рыбного жира".

Разработан и утвержден дизлькометрический метод контроля технологического процесса получения "Кислот рыбного жира" из жировых отходов. гч /

3. Результаты проивводотвенных испытаний прямой эмульсии б качестве антиадгезионной смазки при производстве строительных железобетонных конструкций и концентратов высших карбоновых кислот в качестве флотационного реагента при обогащении апатитовой руды.

4. Технические требования к технологическому оборудованию-для внедрения разработанных технологий и технический проект аппаратурного оформления процесса ферментативного гидролиза рыбного жира.

5. Технике-экономические показатели эффективности внедрения разработанных технологии переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров. рттч-OQ -1 nponp ТП/ГТ^РЛ TVPU 1 Jiciiicl j. Lilj'iijj Jiix i rt j. J Га

1. Аксютина З.М. Элементы математической оценки результатов наблюдений в биологических и рыбохозяйственных исследованиях,М.: Пищ. пром-оть, 1968. 228 о.

2. Андрусенко П.И. Малоотходная и безотходная технология при обработке рыбы. М.: Агропромиздат, 1988, - 112 с,

3. Андрусенко П.И, Современные вопросы комплексного использования рыбного сырья: Учеб. пособие, Калининград, 1983,48 с. (ВИПК).

4. A.c. 46384 (Болгария), МКИ С 10 L 1/12, 1/18, Присадка к дизельному топливу и способ ее получения / Виош химикотехнологи-чен институт. Авт. изобрет, Д.М.Митков, Т.В.Паличев, П.С.Пет-Пет-ков и др, (Болгария), Заявл. 08,10.87: Опубл. 29.12.89,

5. A.c. 791769 (СССР), МКИ С 10 L 1/26, Топливная композиция / Феб Петрольхемишес Комбинат Шведт (ГДР). Авт. изобрет. Д.Боль-манн, К.Бооманн, Х.Лиммер и др, (ГДР), Заявл. 13.10.76; Опубл. Б,И, - 1980, - N 48,

6. A.c. 1549055 (СССР), МКИ С 10 М 101/04, Противокоррозионный состав для защиты стальных емкостей / В.И.Трусов, М.В.Барановская, М,Д.Мукатова, В.А.Гроховский и др. Заявл. 22.02.88; Опубл. Б,И, - 1989. - N 2.

7. Воюцкий С,С. Курс коллоидной химии, М. : Химия, 1976. -512 о.

8. ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. Введ, 01,01,85, - М,; Изд-во стандартов, 1985, - 141 с.

9. Даниловская Л.П., Кириченко В,А,, Щербаков П.С., Барановская М,В. Флотационные свойства противокоррозионного состава на жировой основе // Защита от коррозии и экология: Сб. науч. тр. /ЛКИ. Л., 1988. - С. 48-53,

10. Денщиков M, Т, Отходы пищевой промышленности и их использование, М. i Пищепромиздат, 1963, - 615 с,

11. Дизель на рыбном жире // Наука и жизнь, 1987, - N б. -С. 105.

12. Добрынина В,И, Биологическая химия, М, : Медицина, 1976, - 504 с,

13. Довжик 0,И,, Ратинов В.Б. Эффективные смазки для форм в производстве сборного железобетона, М.: Стройиздат, 1966. 352 о.

14. Евдокимов Н,И,, Мацкевич А.Ф., Сытник B.C. Технология монолитного бетона и железобетона, М,i Высш, школа, 1980, -335 с,

15. Евилевич Â.S., Евилевич М.А, Утилизация осадков сточных вод, Л,i Стройиздат, 1988. - 248 о.

16. Егорова Н.И. Использование отходов от обжарки рыбы // Рыб, хоз-во. 1984. - N 5. - С. 71-72,

17. Емельянова Е.А., Рябченко Н.С. Состав первичных осадков сточных вод рыбообрабатывающих предприятий // Рыб, хоз-во. 1982, N 3, - С, 70-72,

18. Ефимов В.Н. Очистка промышленных отходов рыбообрабатывающих предприятий // Рыб, хоз-Ео, Сер, "Обзоры по информационному обеспечению целевых комплексных программ": ОИ / ЦНЖГЭИРХ. 1985, 63 с,

19. Жиряков В,Г. Органическая химия. М,: Химия, 1968, -508 с,

20. Зедгинидзе И,Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем, М.: Наука. 1976. - 390 с,

21. Кавецкий Г.Д., Королев А,В. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Агропромивдат, 1991= - 432 с.

22. Кейтс М, Техника липидологии: Пер, с англ, М,: Мир, 1975, -322 с,

23. Комиссарова Н.Ю. Рациональное использование отходов обработки рыбы и беспозвоночных // Рыб, хоз-во. Сер. "Обработка рыбы и морепродуктов": ОИ / ЦНЙИТЭИРХ. 1982. - Вып. 1, - 32 о,

24. Кондрахин И.П., Курилов Н.В., Малахов А,Г, и др. Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии, М,: Агропромиз-дат, 1985. - 287 с.

25. Кремер В, А. Физическая химия растворов флотационных реагентов. М.: Недра, 1981, - 199 с,

26. Лейкин B.C.} Сердобинцев С.П. Автоматизация производственных процессов рыбообрабатывающей промышленности, М.: Агроп-ромиздат, 1989, - 231 с.

27. Лурье Ю.Ю., Рыбников А,И. Методы химического анализа производственных сточных вод. М.: Химия, 1974, - 336 с.

28. Морозов Н.П. Сброс и утилизация отходов рыбообрабатывающих предприятий // Рыб, хоз-во, 1981, - N 2, - С, 75-77,

29. Мукатова М,Д, Технология кормовой продукции и жиров из водного сырья: В 2 ч, Ч, 2, Технология жиров, Мурманск, 1993, -216 с, - (Ком, Рос, Федерации по рыболовству, МГАРФ).

30. Мзйдональд Дж. Вычислительные алгоритмы в прикладной статистике: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1988. -348 с.

31. Никулин Ф.Е. Утилизация и очистка промышленных отходов, Л,: Судостроение, 1980. - 160 о,

32. Обработка жиров рыб // Рыб, хоз-во. Сер, "Обработка рыбы и морепродуктов": Зарубеж, опыт, ЭИ / ЦНШТЭИРХ, 1985, -Вып. 5, - С, 5-6,

33. Обработка осадков сточных вод: Учеб, пособие, Л,, 1979, - 82 с. - (ЛИСИ).

34. Овчинников Ю.А. Биотехнология сегодня и завтра // Экон. сотрудн, стран-членов СЭВ. 1985. - N 3, - С. 15-19.

35. Руководство по методам исследования, технохимичеокому контролю и учету производства в масложировой промышленности / Т. VI. Вып. П. - Л, 1974. - 342 о, - (ВНИИ!),

36. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / Т. П. Л, 1973. - 259 с. - (ВНИИ!).73« Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / Т. IV. Л. 1975. - 544 с, - (ВНИИ!).

37. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / Т. V. Л. 1981. - 295 с. - (ВНИШ),

38. Румшиский Л.З, Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 о.

39. Рыбий жир для автомобилей // Рыбак Латвии. 1991, - 20 августа. - С. 2«

40. Рябченко Н.С., Емельянова Е.А, Переработка отходов очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий // Рыб. хов-во. 1981. - N 12. - С. 57-60,

41. Cayтин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. Л,г Химия, 1975, - 48 с,

42. Семенов Н.Н. 0 некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности, М., 1958. - 637 с, - (АН СССР).

43. Современное состояние и факторы развития биотехнологических процессов / И.Ф.Мишунин, М.И.Шевченко // Биохимия животных и человека. 1987. - Вып. 11. - С. 3-13.

44. Справочник по производству животных жиров / С.Г.Либер-ман, В.П.Петровский. М.: Пищепромиздат, 1960, - 536 с.

45. Туровский И.О. Обработка осадков сточных вод, М. : Отройиздат, 1988. - 256 о.

46. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. М.: Пищ. пром-сть, 1979.- 448 с.

47. Ферментация и технология ферментов: Пер. с англ. / Д.Уонг, Ч.Кооней, А.Демайн и др. М. : Лег, и пищ. пром-сть, 1983. - 336 с.

48. Фермент на глобулине // Наука и жизнь, 1979. - N 12,- С, 38,

49. Ферменты в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве: Сб. статей. Киев: Наукова думка, 1968, - 252 с.

50. Филиппович Ю.Б,, Егорова Т.А,, Севастьянова Г,А. Практикум по общей биохимии. М,: Просвещение, 1975, - 318 о,

51. Флотационные реагенты: Сб. статей / АН СССР, Науч. совет по физ. хим. пробл. обогащения полез, ископаемых, Ин-т пробл. комплекс, освоения недр. - М.: Недра, 1986. - 243 с.

52. Хан Г,А., Габриелова Л.И., Власова Н.С. Флотационные реагенты и их применение. М, : Недра, 1986, - 270 с,

53. Хранение растительных масел и жиров / Н.И.Чертков, А.В,Луговой, А.Г.Сергеев, А,Н,Миронова, М.: Агропромиздат, 1989, - 288 с.

54. Христоферзен Г.С., Ярузова И.И. Причины снижения качества жира, вырабатываемого на судах // Рыб, хоз-во, 1979, -N 6. - С. 60,

55. Цыганков И.И. Формование железобетонных конструкций. -М.: Стройиздат, 1976. 63 с,