Способ ингибирования термоокислительных процессов в отработанной отбельной глине

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ включает охлаждение и обработку глины, состоящей из липидной и кристаллической частей, водой. Охлаждение и обработку глины водой проводят одновременно путем гомогенизации компонентов, причем предварительно в воде растворяют 0,5-5,0 мас.% ПАВ, а соотношение раствора к липидной части глины составляет 1,0-10,0 мас.%. Изобретение позволяет ингибировать термоокислительные процессы, предотвратить самовоспламенение отработанной отбельной глины при хранении и транспортировке, а также повысить термическую стабильность глины. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к процессу отбелки растительных масел и жиров, является составной частью процесса рафинации и касается способа ингибирования автокаталитических термоокислительных процессов в отработанной (зажиренной) отбельной глине при ее контакте с кислородом воздуха, приводящих к ее самовоспламенению.

Отработанная отбельная глина, содержащая масло, впервые вступает в контакт с кислородом воздуха при выгрузке из фильтра. В этот момент температура отработанной глины составляет 90-130°С. Самовоспламенение возможно только тогда, когда отработанная отбельная глина может вступать в реакцию с кислородом в достаточном количестве, следовательно, необходимо обеспечить минимально возможный контакт между глиной, содержащей масло, и кислородом воздуха. По этой причине отработанная отбельная глина не должна находиться на сквозняках, при возможности ее следует хранить в атмосфере защитного газа. Если отработанную отбельную глину оставить на открытом воздухе в жаркий день, то в течение нескольких часов произойдет самовозгорание.

Известен способ охлаждения и обработки водой отработанной отбельной глины в мелко тоннажном контейнере, заключающийся в укладке глины в несгораемые закрывающиеся контейнеры с последующим орошением загруженного материала водой из расчета 5-10 литров на 1 м² поверхности /Е.М.Камышан, О.В.Пономаренко. // Масложировая промышленность. - 2005. - С.10-11/.

Недостатком данного способа является необходимость мелкой фасовки, т.к. из-за низкой теплопроводности охлаждение лепешки отбельной глины проходит очень медленно. Технологически такой способ не оправдан и экономически не выгоден. В случае увеличения емкости контейнера происходит саморазогрев и последующее возгорание глины вследствие развития окислительных процессов внутри объема.

Охлаждение больших объемов глины путем орошения ее поверхности водой не эффективно, вследствие того что отработанная отбельная глина по своему составу представляет липидно-кристаллическую структуру, обладающую явно выраженными гидрофобными свойствами. Поэтому при орошении глины водой охлаждение идет только в поверхностном слое, что в сочетании с низкой теплопроводностью зажиренной глины не обеспечивает эффективного охлаждения глины по всему объему, и это приводит к ее самовозгоранию.

Известным и наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ предотвращения самовоспламенения отработанной отбельной глины путем охлаждения ее в естественных условиях и обработки водой, включающий транспортировку полученной глины от фильтр-пресса на место хранения, распределение ее тонким слоем с одновременным разрыхлением на значительном земельном участке и постоянно-периодическое орошение водой всей поверхности глины. /Д.Р.Эриксон, К.Т.Зандер, Д.Б.Верфел. Рафинация соевого масла и утилизация отходов переработки. - М.: Колос, 1998. - 93 с./.

На площадке для хранения глину охлаждают путем распределения ее тонким слоем, разрыхлением и при постоянном контроле над температурой периодически орошают водой очаги самовозгорания до полной стабилизации глины (см. способ-прототип). В результате сохраняется возможность самовозгорания глины как в период затаривания и транспортировки глины после разгрузки фильтр-пресса, так и на начальном этапе хранения на площадке, занимая ее значительные площади и приводя к неоправданному расходу воды.

Недостатком указанного способа является возможность самовоспламенения глины в процессе выгрузки, хранения в производственном помещении и при ее транспортировке, необходимость тщательного постоянного контроля за температурой и состоянием глины на площадке хранения, нерациональное использование территории предприятия, многократность повторения операций разрыхления поверхности глины и ее орошения водой.

Задачей изобретения является исключение самовоспламенения отработанной отбельной глины при хранении и транспортировке.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе ингибирования термоокислительных процессов в отработанной отбельной глине, включающем охлаждение и обработку глины, состоящей из липидной и кристаллической частей, водой. Охлаждение и обработку глины водой проводят одновременно путем гомогенизации компонентов, причем предварительно в воде растворяют 0,5-5,0 мас.% ПАВ, а соотношение раствора к липидной части глины составляет 1,0-10,0 мас.%. Охлаждение и обработку глины водой проводят до температуры ниже 65°С.

Ингибированную таким образом глину транспортируют без дополнительных операций на площадку хранения или дальнейшую промпереработку.

Как показали исследования авторов, нагрев отработанной отбельной глины до температуры 90-130°С, что имеет место при выгрузке ее из фильтр-пресса в производственных условиях, катализирует цепное термоокислительное разложение липидной части глины и приводит к ее самовозгоранию. Экспериментально было также установлено, что понижение температуры всего массива глины до температуры ниже 65°С останавливает термоокислительную реакцию. Однако при последующем нагревании глины до температуры 90°С и выше реакция термического разложения вновь начинает развиваться. Было также выявлено, что интенсивность термоокислительной реакции находится в прямо пропорциональной зависимости от содержания липидной части в глине.

В предлагаемом способе отработанную отбельную глину после выгрузки из фильтр-пресса немедленно смешивают с водой, причем в воде предварительно растворяют поверхностно-активное вещество (ПАВ) и гомогенизируют компоненты в аппарате, создающем совместное давление вдоль оси перемещения глины при вращении шнека и поперечных сдвиговых усилий на решетке головки аппарата. При таком комбинированном способе воздействия раствор ПАВ проникает в межкристаллическое пространство глины и за счет теплоты испарения воды охлаждает очаги термического разложения в массиве глины. Одновременно перешедшая в газовую фазу (пар) вода вытесняет из межкристаллического пространства кислород воздуха, захваченный при выгрузке глины из фильтр-пресса, и препятствует возникновению и развитию во внутренних слоях массива глины процесса окисления липидной части кислородом. Понижение температуры ниже 65°С в сочетании с избытком влаги в межкристаллическом пространстве сорбента после окончания процесса гомогенного смешения полностью предотвращает ее самовозгорание. ПАВ усиливает взаимодействие молекул воды с кристаллами сорбента, что препятствует ее испарению при последующем хранении и транспортировке и таким образом стабилизирует термическую устойчивость отработанной отбельной глины во времени.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Выгруженную из фильтр-пресса отработанную отбельную глину, содержащую 25-50% липидной части, подают при температуре 90-130°С одновременно с раствором, содержащим 0,5-5,0% ПАВ, в приемный бункер шнекового смесителя, имеющего охлаждающую рубашку и гранулирующую головку, и гомогенизируют совместным воздействием на них усилиями давления и деформации сдвига. Причем раствор подают в количестве 1,0-10,0 мас.% от содержания липидной части глины. Стабилизированную таким образом глину при температуре менее 65°С без дополнительной обработки транспортируют к месту хранения или к месту отгрузки.

Примеры выполнения способа

Пример 1.

Отработанную отбельную глину, содержащую 25% масла, ленточным транспортером подают в условно закрытый приемный бункер непрерывно действующего шнекового смесителя-гомогенизатора с охлаждающей рубашкой. Одновременно в него насосом подают 5,0%-ный раствор ПАВ в технической воде с температурой 17°С в количестве 10% от содержания липидной части глины. Полученную смесь гомогенизируют совместным воздействием усилий давления и поперечного сдвигового усилия. Стабилизированную таким образом глину при температуре около 25°С без дополнительной обработки транспортируют к месту хранения или к месту отгрузки.

Пример 2.

Отработанную отбельную глину, содержащую 37,5% масла, ленточным транспортером подают в условно закрытый приемный бункер непрерывно-действующего шнекового смесителя-гомогенизатора с охлаждающей рубашкой. Одновременно в него насосом подают 2,5%-ный раствор ПАВ в технической воде с температурой 19°С в количестве 5,0% от содержания липидной части глины. Полученную смесь гомогенизируют совместным воздействием усилий давления и поперечного сдвигового усилия. Стабилизированную таким образом глину при температуре около 35°С без дополнительной обработки транспортируют к месту хранения или к месту отгрузки.

Пример 3.

Отработанную отбельную глину, содержащую 50,0% масла, ленточным транспортером подают в условно закрытый приемный бункер непрерывно-действующего шнекового смесителя-гомогенизатора с охлаждающей рубашкой. Одновременно в него насосом подают 0,5%-ный раствор ПАВ в технической воде с температурой 21°С в количестве 1,0% от содержания липидной части глины. Полученную смесь гомогенизируют совместным воздействием усилий давления и поперечного сдвигового усилия. Стабилизированную таким образом глину при температуре около 40°С без дополнительной обработки транспортируют к месту хранения или к месту отгрузки.

Во всех трех примерах осуществления способа органолептический и инструментальный контроль показал полную безопасность глины при хранении. Температура во внутренних слоях глины осталась равной на момент загрузки глины в контейнер и неизменной в течение всего срока хранения. Очагов самовозгорания, характеризующихся эффектом появления дыма («задымление»), не зафиксировано. Внешний вид глины не изменился.

Данные примеров осуществления способов свидетельствуют, что предлагаемый способ предотвращения самовозгорания отработанной отбельной глины обладает более высокой эффективностью по сравнению с прототипом - самовозгорания глины не происходит ни на одной из стадий процесса. При этом обеспечивается устойчивость глины к термоокислению на последующих стадиях ее переработки и при хранении.

Уменьшение концентрации раствора ПАВ ниже 0,5% не позволяет достичь технического результата, так как не удается «внедрить» воду в межкристаллическое пространство липидно-адсорбционных гранул. Распределение воды носит поверхностный характер, внутреннего охлаждения глины не происходит, кислород воздуха не удаляется, и полного ингибирования термоокислительной реакции не происходит.

Увеличение концентрации раствора ПАВ более 5,0% нерационально, так как вследствие увеличения слипания отдельных частиц глины резко возрастает ее внутреннее сопротивление, вследствие чего резко возрастают нагрузки на вал двигателя шнека, что приводит к нарушению нормальных технологических режимов.

Уменьшение соотношения раствора ПАВ к липидной части глины менее 1,0 мас.% также не позволяет достичь технического результата, так как количества воды не хватает для блокирования всех центров, в которых началась (или потенциально возможна) реакция термоокислительного разложения. Недостаток водной фазы, которая служит охлаждающим агентом внутренних слоев глины, также приводит к тому, что полной стабилизации глины не происходит.

Увеличение соотношения раствора ПАВ к липидной части глины более 10,0 мас.% нерационально, так как, не оказывая существенного влияния на параметры процесса, значительно увеличивает уровень эксплутационных затрат: увеличиваются расход воды, емкость транспортной тары, затраты на перевозки и т.д.

Таким образом, предлагаемый способ ингибирования термоокислительных процессов в отработанной отбельной глине обеспечивает по сравнению с прототипом:

- предотвращение самовозгорания отработанной отбельной глины на всех стадиях процесса, включая выгрузку глины из фильтр-пресса и транспортировку на площадку хранения;

- сокращение времени обработки глины до нескольких минут;

- исключение многократных повторных операций взрыхления и орошения глины водой;

- устойчивость отработанной отбельной глины к термоокислению на последующих стадиях ее переработки и при хранении.

1. Способ ингибирования термоокислительных процессов в отработанной отбельной глине, включающий охлаждение и обработку глины, состоящей из липидной и кристаллической частей, водой, отличающийся тем, что охлаждение и обработку глины водой проводят одновременно путем гомогенизации компонентов, причем предварительно в воде растворяют 0,5-5,0 мас.% ПАВ, а соотношение раствора к липидной части глины составляет 1,0-10,0 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение и обработку глины водой проводят до температуры ниже 65°С.