Гранит науки Вперед

Рубрика «Гранит науки»

Выдержки из работы "Получение жирующих смесей из соапстоков от рафинации масел"

ВВЕДЕНИЕ

Комплексное использование сырья и отходов является приоритетной задачей для пищевой и перерабатывающей промышленности. В процессе технологической переработки первичного сырья получается основная и побочная продукция, а также отходы производства.
В данной работе изучаются соапстоки, которые относятся к категории безвозвратных отходов масло–жирового производства. Проведены исследования, позволяющие определить область их применения.

Общая характеристика соапстока

Масложировой комплекс сегодня является базовой отраслью, обеспечивающий не только население страны продуктами питания, но и формирующей экономику растениеводства и кормовую базу животноводства.
Жиры, извлекаемые из семян масличных культур, называют растительными. Основными масличными культурами являются подсолнечник, соя, рапс и некоторые другие.
Отходы делятся на используемые и неиспользуемые.
  1. Используемые отходы производства пригодны к применению после определенной обработки или без нее, то есть их следует рассматривать как вторичные материальные ресурсы.
  2. Неиспользуемые отходы – это те, которым современная наука и техника пока не нашла возможность или целесообразность использования в дальнейшем производстве. В масложировой промышленности к ним относят, например, отбельные глины, транспортерно–моечные воды, сепарационные шламы, пригоревшие продукты, отходы при зачистке оборудования и др.
Существуют также такие понятия, как возвратные и безвозвратные отходы, или потери.
  • Возвратные отходы (ВО) - это отходы производства, повторно используемые в технологических процессах этого же производства без дополнительной (промежуточной) доработки в качестве сырья при производстве одной и той же продукции.
  • Безвозвратные отходы - это отходы производства, которые невозможно, нецелесообразно или недопустимо использовать повторно — в частности, без дополнительной обработки.
Рафинация - это ряд важнейших технологических процессов обработки жиров (масел) с целью удаления из них примесей и тех сопутствующих веществ, которые снижают качество и технологические свойства готового продукта.
Рафинация представляет собой сложный комплекс различных физических и химических процессов, посредством которых можно избирательно воздействовать на сопутствующие вещества, ослаблять их связи с триглицеридами и выводить из состава масла. Характер и последовательность этих процессов определяются, с одной стороны, природой масел и их качеством, с другой - требуемой глубиной очистки.
Таким образом, соапсток является побочным продуктом щелочной рафинации жиров и масел в жироперерабатывающей промышленности. Относится к категории используемых, но безвозвратных отходов. Имеет сложный и непостоянный состав, зависящий от природы масла и жира.

Групповой состав соапстоков

В состав соапстоков, в основном, входят нейтральный и омыленный жиры, вода, остатки NaOH, фосфолипиды, стерины, пигменты и пр. Количество и содержание жира в соапстоках зависит от кислотного числа рафинируемого масла, концентрации и избытка раствора щелочи, количества воды, подаваемой на разбавление соапстока, и технологического режима. Количество жира в соапстоке при производительности установки 180 т/сут составляет 1530 кг. Оптимальная концентрация жира в соапстоках при рафинации всех видов жиров - около 20% при соотношении нейтрального жира со связанными жирными кислотами 1:3.
Жирнокислотный состав масляных и саломасных соапстоков близок к жирнокислотному составу перерабатываемого сырья.
Как эмульсионная система, соапсток представляет собой прямую эмульсию «масло в воде» с концентрацией масла порядка 40%, стабилизированную собственными ионогенными поверхностно-активными веществами с pH среды 9-12. Эмульгированная в соапстоке часть жира представляет собой сферы диаметром от 1 до 4 мкм. Роль эмульгаторов в ней выполняют, в первую очередь, мыла — соли жирных кислот, растворимые в воде. Они способствуют как образованию, так и стабилизации эмульсии, фосфолипиды (лецитин), свободные жирные кислоты, глицериды, воски также сообщают соапстоку устойчивость.
Соапстоки, получаемые при рафинации пищевого саломаса и светлых масел, в связи с высоким содержанием жира целесообразно направлять на производство мыла, если рафинационный цех находится в системе комбината. Если же требуется транспортировать соапстоки на мыловаренные заводы, территориально разобщенные с рафинационными цехами, то для концентрирования их подвергают разложению серной кислотой или «отсолке». При разложении соапстоков, получаемых при рафинации светлых масел, образующаяся жировая смесь (жирные кислоты + нейтральный жир) может быть использована не только для получения жирующих смесей, но и для других целей.
Не только способ нейтрализации свободных жирных кислот предопределяет качество соапстоков, но и вид жира, а также состав и количество примесей, содержащихся в нем.
Поскольку соапстоки могут существенно различаться по составу жировой фазы, то для планирования их практического применения необходимо знать жировой состав соапстока, а именно: соотношение нейтрального жира и жирных кислот.

ЖИРУЮЩИЕ СМЕСИ ДЛЯ МЯГЧЕНИЯ И ЖИРОВАНИЯ КОЖ

Общая характеристика жирующих смесей

Изделия из кожи при длительном хранении претерпевают существенные изменения. Происходит глубокая деструкция коллагена и других белков, диффундируют на поверхность жиры, вымываются углеводы. В результате кожа становится жесткой, ломкой, а при длительном воздействии воды деформируется и разрушается.
Для восстановления жировых веществ в коже применяют жирующие препараты, которые повышают прочность, мягкость, пластичность кожной ткани. Жиры адсорбируются структурными элементами кожи в виде прерывистого слоя, структурные элементы смазываются жиром, что усиливает их скольжение друг относительно друга и способствует ориентации волокон, повышая таким образом прочность и пластичность кожи. Кроме того, кожа приобретает гидрофобные свойства – плохо смачивается водой. Оптимальное содержание жиров в кожи – 10-20%.
Жирующие материалы можно разделить на несколько групп:
  1. Масла, жиры, воски животного и растительного происхождения, применяемые в виде эмульсий, растворов в органических растворителях или в другом виде.
  2. Продукты переработки животных и растительных жиров – мыло, сульфированные масла (ализариновое масло), сульфированные жирные спирты, продукты расщепления жиров (олеиновая кислота, стеарин, глицерин), продукты концентрации жирных кислот и гидрогенизации жиров (саломас, полимеризованные масла).
  3. Нефтепродукты - минеральные масла, вазелины. Полиэтиленовые воски, парафиновые дисперсии, нафтеновые кислоты и т.д.
  4. Прочие материалы – полигликоли, маслообразные ПАВ, синтетические жиры и жирные кислоты, кремнийорганические соединения т.д.
Наибольшим сродством к волокнам кожи обладают жирующие вещества с реакционноспособными полярными группами:OSO3H, SO3H, COOH, OH. Можно полагать, что сульфогруппы образуют химические связи с аминогруппами коллагена, обеспечивая прочное сцепление жирующих веществ с кожной тканью.
В меховом и кожевенном производстве чаще всего применяют не сами жирующие материалы, а их водные эмульсии. Для повышения их устойчивости, кроме жира и воды, в состав водных эмульсий надо добавлять эмульгаторы (сульфатированные продукты природных жиров и масел, олеиновую кислоту). Правильно приготовленная эмульсия однородна и начинает расслаиваться только через 2 ч. Если расслоение наступает ранее, эмульсия неустойчива и будет плохо проникать в кожную ткань.

Методы жирования

Для жирования в процессе выделки шкур применяют два метода:
  1. Окуночный. Этот метод осуществляют в баркасах или в чанах. Продолжительность жирования – 1 ч. Для полного разложения жировой эмульсии внутри кожной ткани рекомендуется использовать хлорид натрия в количестве 50 г/л. Недостатком окуночного метода жирования является повышенный расход жировки – почти в 2 раза больше, чем при намазном.
  2. Намазной. При намазном жировании эмульсию наносят щеткой или на намазной машине на поверхность кожной ткани, после чего шкурки поступают на сушку. Для намазного метода характерны большая трудоёмкость нанесения эмульсии и неравномерное распределение жира в толще кожной ткани, сильная зажиреннось волоса.
С учетом достоинств и недостатков каждого метода разработан совмещенный метод дубления – жирования – хромово - эмульсионный.
Процесс жирования шкур в домашних условиях проводится после дубления шкур, их отжима и пролежки. На влажную мездру щеткой или кистью наносят жировку, не пачкая меховой покров жировой эмульсией. Намазанные шкурки складывают мездрой к мездре на 3-4 ч для пролежки.
В производственных условиях дубление (как правило, хромовое), а также окраску кож, часто совмещают с жированием.
Жированием заканчивается цикл операций выделки шкур, в основу которых положены химические и физико-химические процессы. Меховой кожевенный полуфабрикат, выпускаемый без окрашивания, высушивают и направляют на отделочные операции.

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ МАСЛОЖИРОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Основные направления деятельности государства в сфере охраны окружающей среды масложировой промышленности является:
  • экологически безопасное развитие промышленности, энергетики, транспорта и коммунального хозяйства;
  • экологически безопасное развитие сельского хозяйства;
  • не истощительное использование возобновимых природных ресурсов;
  • рациональное использование невозобновимых природных ресурсов;
  • расширенное использование вторичных ресурсов, утилизация, обезвреживание и захоронение отходов;
  • совершенствование управления в области охраны окружающей среды.
В целях создания здоровой среды обитания человека в числе основных направлений деятельности предусматриваются: улучшение качества продуктов питания; обеспечение населения качественной питьевой водой; предотвращение загрязнения атмосферного воздуха, водных объектов и почвы.
Это в полной мере относится к масложировой и в целом к пищевой и перерабатывающей промышленности - одной из стратегических отраслей экономики, призванной обеспечить устойчивое снабжение населения необходимыми качественными продуктами питания.
Разработка и внедрение малоотходны, безотходных и бессточных технологических процессов позволяют, с одной стороны, максимально и комплексно извлекать все ценные компоненты сырья, превращая их в полезные продукты, а с другой стороны - исключать или уменьшать ущерб, наносимый окружающей среде в результате выбросов отходов производства. В настоящее время в условия перехода пищевой и перерабатывающей промышленности к рыночной экономике перевод производства на замкнутые циклы рассматривается как одно из основных направлений в решении и вопросов рационального использования природно-сырьевых ресурсов и охраны окружающей среды. Требования современного рынка диктуют необходимость создания и внедрения в производство технологий с низкой энерго-, ресурсо- и капиталоемкостью, позволяющих выпускать качественную и конкурентоспособную продукцию.

Комплексное использование сырья в масложировой промышленности

Под комплексным использованием сырья традиционно понимают максимально возможное извлечение из него всех полезных компонентов и вовлечение их в хозяйственный оборот.
Техническое направление использования соапстоков – производства технических моющих средств, водоотталкивающая пропитка технических тканей, получение жирующих смесей для кож.
 

Продолжение