Массообменное устройство для щелочной нейтрализации растительных масел и жиров

 

Использование: изобретение относится к оборудованию для масложировой промышленности и также может быть использовано в мясомолочной, химической и нефтяной промышленности. Сущность изобретения: для интенсификации реакции нейтрализации свободных жирных кислот водными растворами гидроксила натрия и устранения возникающих при этом эмульсий путем использования волокнистой насадки, обеспечивающей большую межфазную поверхность жир - водная фаза ее, и представляющей собой набор волокон из нержавеющей стали диаметром каждого волокна 0,2 мм, на которой водный раствор каустика удерживается силами поверхностного натяжения в виде тонких пленок, а жировая фаза движется вдоль волокнистой насадки в виде пленок, контактируя при этом с пленками водного раствора гидроксила натрия в ламинарном режиме. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для масложировой промышленности и может быть использовано в мясомолочной, химической и нефтяной промышленности.

Известные устройства для рафинации масел и жиров [1-3] характеризуются различными механическими методами смешения масла и водных растворов каустика. При этом водная фаза раствора каустика диспергируется в различной степени. Реакция нейтрализации свободных жирных кислот осуществляется на поверхности капель раствора каустика, при этом чем выше дисперсность капель, тем больше затрачивается механической энергии на их создание, тем больше образуется эмульсии.

Известно, что шар - это форма, при которой максимальный объем окружает самая малая из всех геометрических фигур поверхность. Поэтому использование механических смесителей во всех их вариантах [1-3] - центробежные, инерционные и т.д., приводит к эффекту прямо противоположному требуемому: уменьшению поверхности массопередачи и образованию устойчивых эмульсий.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство [3] , в котором масло и очищающий реагент подаются в реакционную камеру под избыточным давлением насосами-дозаторами и смешение компонентов происходит в конических отверстиях крышки. При выходе смеси из конических отверстий наблюдается инжектирующий эффект струй (так называемая пульверизация), вследствие чего струи водного раствора очищающего реагента дробятся на мелкие капли и получается гетерогенная смесь масла и очищающего реагента. В этом случае реакция нейтрализации осуществляется по принципу, описанному выше, со всеми вытекающими из такого метода нейтрализации недостатками (необходимость длительного времени на разделение фаз мыло-масло, образование эмульсий и т.д.).

Целью изобретения является интенсификация реакции нейтрализации (очистка масла от свободных жирных кислот) и устранение эмульсий.

Для этого в массообменном устройстве, включающем вертикальный цилиндрический корпус с расположенным в верхней части устройством подачи и распределения растительного масла и водного раствора каустика в заданных соотношениях, в нижней части расположен отстойник с перегородкой для слива нейтрализованного масла. Отличием от прототипа является то, что устройство снабжено волокнистой насадкой, обеспечивающей большую межфазную поверхность жир-водная фаза очистителя и представляет собой набор волокон из нержавеющей стали диаметром 0,2 мм, на которой водный раствор каустика удерживается силами поверхностного натяжения в виде тонких пленок, а жировая фаза движется вдоль волокнистой насадки также в виде пленок, контактируя при этом с пленками водного раствора каустика в ламинарном режиме. При этом достигается 100%-ное использование раствора каустика и вся масса жирных кислот, растворенных в масле, нейтрализуется каустиком, что невозможно достичь при капельных методах нейтрализации.

Данная совокупность существенных признаков отличает предлагаемое решение от прототипа и, следовательно обуславливает соответствие этого решения критерию "Новизна".

При анализе известных технических решений, в том числе [1-3] установлено, что решений со сходными признаками также не обнаружено. Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

В предлагаемом изобретении перенос массы - обеспечение контакта водного раствора каустика с растворенными в масле свободными жирными кислотами, осуществляется на максимально достижимой для контактных аппаратов межфазной поверхности, а разделение водной и жировой фаз осуществляется значительно быстрее, чем в нейтрализаторах периодического действия с механическим перемешиванием за счет отсутствия эмульсий, возникновение которых связано прежде всего с механическим перемешиванием.

На чертеже представлено предлагаемое массообменное устройство для щелочной нейтрализации растительных масел и жиров, общий вид.

Устройство включает мерные емкости для водного раствора каустика 1, масла 2, волокнистую насадку 3, цилиндрический корпус 4, распределитель раствора каустика 5, распределитель растительного масла 6, бак-отстойник 7, емкость для отработанного водно-солевого раствора 8, емкость для соапстока 9 и емкость для сбора промывных вод 10.

Работа массообменного устройства и слив нейтрализованного масла осуществляются в непрерывном режиме. Тончайшие пленки мыла образуются в верхней части массообменного устройства и по мере движения вниз укрупняются и уплотняются, вследствие чего в баке-отстойнике они легко отделяются от масла и оседают на дно с большой скоростью. Большая скорость отделения пленок каустика от нейтрализованного масла обуславливается также тем, что обедненный раствор каустика следует по волокнистой насадке до дна отстойника, увлекая с собой мыло и другие водорастворимые примеси. Очищенное масло сливается из отстойника на промывку и сушку в непрерывном режиме. Водно-солевая подкладка усиливает эффект отделения увлеченного мылом нейтрального жира и значительно уменьшает омыление нейтрального жира за счет растворения остаточного каустика и пленок мыла в водно-солевом растворе, вследствие чего нейтральный жир освобождается от соапстока и всплывает в верхнюю часть отстойника.

Были осуществлены сравнительные испытания предлагаемого изобретения и обычного метода нейтрализации растительных масел в нейтрализаторе с механической мешалкой. В опытно-промышленных масштабах испытания показали, что на предлагаемом массообменном устройстве 50 л сырого растительного масла с исходным кислотным числом 2,25 мгКОН можно очистить в непрерывном режиме до конечного кислотного числа 0,3 мгКОН, включая операции промывки и сушки, за 60 мин. Щелочная очистка того же растительного масла в нейтрализаторе с механической мешалкой до остаточного кислотного числа 0,3 мгКОН вместе с операциями отстаивания, промывки и сушки осуществляется в течение 6 ч.

При сравнении работы предлагаемого изобретения с работой сепарационного метода щелочной нейтрализации установлено, что производительность массообменного устройства по количеству нейтрализованного масла не ниже сепарационного метода (при сопоставимой металлоемкости оборудования), однако чистота нейтрализованного масла, обработанного на предлагаемом массообменном устройстве, значительно выше как по остаточному содержанию мыла, так и других примесей, что объясняется другим строением мыльных мицелл и отсутствием эмульсий.

Формула изобретения

МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЩЕЛОЧНОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И ЖИРОВ, включающее вертикальный цилиндрический корпус с узлом подачи растительного масла или жира и расположенными в его верхней части узлами подачи и распределения водного раствора каустика, а в нижней части - отстойником с перегородкой, отличающееся тем, что узел распределения водного раствора каустика представляет собой волокнистую насадку, выполненную из набора волокон из нержавеющей стали с диаметром каждого волокна 0,2 мм, для повышения межфазной поверхности системы жир - водная фаза и размещения на ней водного раствора каустика в виде тонких пленок и размещенную в корпусе, что нижние участки набора волокон расположены в отстойнике у его днища, при этом узел подачи масла или жира выполнен в виде распределителя и размещен в верхней части корпуса с возможностью подачи масла или жира на волокна и движения по ним в ламинарном режиме.

РИСУНКИ

Рисунок 1