ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОТБЕЛИВАНИЯ ХЛОПКОВЫХ МАСЕЛ НА ЭФФЕКТИВНЫХ АДСОРБЕНТАХ

АННОТАЦИЯ

Изучена технология отбеливания хлопкового масла с использованием эффективных местных адсорбентов. В качестве отбеливающих использованы местные глины, подвергнутые различным способам активации. Определены зависимости степени осветления масла от природы глины, температуры процесса и их способов активации. Установлены зависимости между степенью осветления, коэффициентом осветления хлопкового масла, природой глинистого сорбента и некоторыми технологическими параметрами его обработки. Теоретические расчеты показали, что адсорбционные процессы, протекающие при осветлении растительных масел глинами в кислотной Н-форме и основной ОН-форме, различны. Глины кислотной активации увеличивают степень осветления в 2-4 раза против натуральных образцов глин. Активированные бентонитсодержащие глины повышали степень осветления хлопкового масла незначительно, так как химическая природа и минералогический состав их не подвергались существенным изменениям. Процессы осветления хлопкового масла протекали с достаточной быстротой при скоростях перемешивания.

ABSTRACT

The technology of cotton oil bleaching using effective local adsorbents has been studied. Local clays subjected to various activation methods were used as bleaching agents. The dependence of the oil bleaching degree on the nature of the clay, process temperature, and their activation methods was determined. The relationships between the degree of clarification, the clarification coefficient of cottonseed oil, the nature of the clay sorbent and some technological parameters of its processing have been established. Theoretical calculations have shown that the adsorption processes occurring during the clarification of vegetable oils with clays in the acidic H-form and the basic OH-form are different. Acid activated clays increase the degree of lightening by 2-4 times compared to natural clay samples. Activated bentonite-containing clays increased the degree of clarification of cottonseed oil only slightly, since their chemical nature and mineralogical composition were not subject to significant changes. The processes of clarification of cottonseed oil proceeded with sufficient speed at stirring speeds.

Ключевые слова: хлопковое масло, технология отбеливания, эффективные отбеливающие глины, влияние факторов на степень осветления масла, показатели качества.

Keywords: cotton oil, bleaching technology, effective bleaching clays, factors influencing the degree of oil bleaching, quality indicators.

Введение. Отбеливание хлопкового масла является сложным технологическим процессом. Для рафинации растительных масел применяют глинистые сорбенты (бентониты и суббентониты) кислотной активации [1-3]. Кислотная активация позволяет получать бентониты и суббентониты в Н-форме, обладающие высокими адсорбционными свойствами [4].

Важно удалять из адсорбентов кислотной активации ионы железа, выступающие катализаторами окисления масел [5]. На степень отбелки масел влияет ряд технологических факторов: температура t, частота перемешивания ω, время контакта τ, доза адсорбента m [6].

В связи с изложенными изучение процессов адсорбционной очистки, т.е. отбеливания хлопкового масла на новых и высокоэффективных местных глинах представляет как, научные так и практический интерес.

Методы

В Н-форме глины легко образуют донорно-акцепторные связи с молекулами белковых, красящих и других веществ, растворенных в масле, переводят легче в изоэлектрическое состояние их коллоидно-растворенные частицы, тогда как основные формы (природные и термически активированные) глинистых частиц создают положительное адсорбционное поле за счет ионов Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺, остающихся на поверхности частиц в неполярных средах (маслах). Этим объясняется тот факт, что глубина осветления растительных масел глинами кислотной активаций в 2 - 4 раза больше глубины осветления того же масла глинами природными и, термически активированными.

Рост S_y сорбентов кислотной активации (на 10 - 15 %) указывает на увеличение объема пор сорбентов, на большую их доступность для адсорбата по сравнению с неактивированными глинами.

Сорбенты применялись в виде порошка (фракция <0,25 мм), которые задавались непосредственно в осветляемые масла в количестве 0,5 и 1 % к массе осветляемого масла. Отбеливание – это третий этап рафинирования растительного масла. Его проводят для того, чтобы удалить оставшиеся после нейтрализации пигменты, мыла и фосфатиды. Для этого необходимо специальное оборудование, которое называется отбельным аппаратом периодического или непрерывного действия. Весь процесс проходит под вакуумом (30-50 мм.рт.ст.). Нейтрализованное масло могут либо нагревать до 120-130°С, либо наоборот остужать до 20-30 ^оС. Методика осветления соответствовала инструкции ВНИИЖа [6].

Результаты

В серии опытов определялось влияние активации глины на глубину осветления хлопкового масла. Для одного и того же типа глин (природных и термически активированных) степень осветления хлопкового масла отличается незначительно — на 8 - 12 % (рис. 1). Тогда как глины кислотной активации увеличивают γ в 2-4 раза против натуральных образцов глин. Таким образом, природа поверхности глинистого сорбента играет решающую роль при осветлении и рафинировании растительных масел. Она должна быть не только доступной, но и обладать высокой лиофильностью по отношению к белковым, слизистым, красящим и другим примесям масел.

Рисунок 1. Влияние природы глины на степень осветления хлопкового масла. D – мутность до осветления (исх) и после (осв)

Исследование влияния температуры на степень осветления хлопкового масла показана на рис. 2.

Рисунок 2. Влияние температуры на степень осветления хлопкового масла глинами:

а — глина № 1; б — глина № 2; г — глина № 3. τ – прозрачность

Из рис. 2 видно, что термически активированные бентонитсодержащие глины повышают степень осветления хлопкового масла незначительно, так как химическая природа и минералогический состав их не подвергаются существенным изменениям. Глины кислотной активации увеличивают адсорбционную емкость за счет водородных донорно-акцепторных связей и дают лучшие результаты осветления хлопкового масла при более низких температурах (20 - 35°С), а термической активации — при более высоких (80 - 90°С).

Заключение

Установлены технологические параметры, позволяющие значительно снизить содержание веществ, связанных с маслом, и улучшить его цвет. Определены химические взаимодействия основных компонентов. Показано, что процессы осветления хлопкового масла протекают с достаточной быстротой при скоростях перемешивания близких к 100 - 140 об/мин.

Список литературы:

1. Адсорбция и пористость / Под ред. Дубинина М.М. и др. — М.: Химия, 1976. - 105 с.
2. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. — М.: Химия, 1984. - 592 с.
3. Комаров В.С. Адсорбенты и их свойства. — Минск: Наука и техника, 1977. -248 с.
4. Меламуд Н.Л. Кислотно - активированные отбельные земли // Масла и жиры. 2005. - №12. - 4-5 с.
5. Арипов Э.А., Агзамходжаев А.А. Активные центры монтмориллонита и хемосорбция. — Ташкент: Фан, 1983. - 164 с.
6. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров Типовые и принцип. технол. схемы, оборудование и его эксплуатация, технология произв. процессов, технол. инструкции / Под общ. науч. ред. д-ра техн. наук А.Г. Сергеева. — 2-е изд., доп. и перераб.. — Ленинград : 1975.