17.2.2. Извлечение масла прессованием

Масло в мятке распределено в виде тонкой пленки на поверхности частиц измельченного ядра и удерживается на ней большими силами молекулярного взаимодействия, величина которых намного превышает давление, развиваемое современными прессами, применяемыми для отжима масла. Для уменьшения этих сил, связывающих масло с поверхностью мятки, и облегчения его отделения от нежировых компонентов мятки применяют влаготепловую обработку мятки, – так называемое жарение.

Обработка мятки влагой и теплотой при интенсивном перемешивании и доведение ее влажности и температуры до оптимальных величин в течение определенного времени вызывает изменение ряда физико-химических свойств мятки и содержащегося в ней масла, что способствует наилучшему эффекту извлечения масла.

Влаготепловая обработка осуществляется в специальных аппаратах – жаровнях. Продукт, получаемый после влаготепловой обработки мятки, называется мезгой. Жарение производится в два этапа: на первом этапе мятку быстро подогревают до температуры 80…85°С острым паром с целью инактивации ферментов, содержащихся в мятке. Одновременно происходит ее увлажнение до 8…9%. В дальнейшем на втором этапе температуру доводят до 115…120°С, а влажность  до 5…6%. Время второго этапа жарения составляет 40…45 мин.

Мезга после влаготепловой обработки поступает в прессы для извлечения из нее масла. В настоящее время используют шнековые прессы, в которых создается избыточное давление, равное примерно 25 МПа. Шнековый пресс состоит из вращающегося вала, имеющего с наружной стороны спиралевидный выступ. С целью сжатия материала наружная поверхность вала постепенно увеличивается по ходу движения материала. К тому же шаг спиралевидных витков выступов (шнеков) постепенно уменьшается. Таким образом обеспечивается уменьшение объема мятки по мере сжатия и удаления из нее части масла. Неподвижная цилиндрическая поверхность пресса образована набором пластин, расположенных параллельно оси вала. Пластины имеют увеличивающуюся толщину по радиусу цилиндра. На боковых поверхностях пластин находятся выступы, обеспечивающие определенную величину зазора между пластинами, расположенными рядом друг с другом. Величина зазора составляет 0,15…1,5 мм в зависимости от расположения пластин по ходу движения мезги. Эти пластины называют зеерными пластинами, а пластины, собранные в массивных корпусах, – зеерными коробками. Таким образом, по мере сжатия мезга уплотняется, а выделившееся масло выводится из зоны сжатия через щели между зеерными пластинами.

При влаготепловой обработке мезги важно обеспечить сочетание ее упругих и пластичных свойств. Пластичность мезги достигается принятыми режимами жарения. Отклонения от оптимального сочетания влажности и температуры мезги приводят к нарушению процесса прессования. При прессовании пересушенной мезги, ввиду низкой ее пластичности, прессуемый материал выходит из пресса в виде сухой, жесткой муки или крупки повышенной масличности. Переувлажненная, с повышенной пластичностью мезга не формируется в виде жмыховой ракушки, а выходит из пресса в виде бесформенной массы. При этом значительное количество мезги выходит из пресса через щели между зеерными планками.

17.2.3. Извлечение масел методом экстракции

Масличность жмыха при предварительном прессовании составляет примерно 18%, а при повторном, окончательном прессовании – не выше 6%.

Экстракционный метод извлечения растительных масел из масличного сырья заключается в растворении масел в специальных растворителях и дальнейшей отгонке растворителя из масел и шрота, после чего растворитель используется повторно.

Растворителей, удовлетворяющих всем требованиям к ним, в настоящее время не существует, поэтому применяемые растворители имеют ряд недостатков.

В настоящее время в качестве растворителей используют специальный экстракционный бензин, являющийся смесью алифатических углеводов (продуктами крекинга нефти). В соответствии с ТУ 101303-72 выпускаются экстракционные бензины марок А и Б, которые несколько отличаются друг от друга.

Бензин марки А имеет плотность 685 кг/м³, температуру начала перегонки 63С и перегонки не менее 98% при температуре 75°С. Бензин марки Б имеет плотность 715 кг/м³, температуру начала перегонки не менее 70С и перегонки 98% при температуре не менее 85°С.

Главными недостатками экстракционного бензина являются его легкая воспламеняемость и способность образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Воспламенение может произойти при температуре 260…270°С от искры или любого предмета, нагретого до такой температуры, например, от соприкосновения с неизолированным паропроводом. Именно это ограничивает температуру применяемого перегретого пара, которая не должна превышать 220°С. При достижении содержания паров бензина в воздухе от 40…47 мг/л до 230…300 мг/л смесь является взрывоопасной. Пары бензина тяжелее воздуха в 2,7 раза и располагаются внизу, скапливаясь в ямах, каналах для труб, приямках для норий, шнеков, что требует постоянной вентиляции этих мест.

Бензин оказывает токсическое действие на организм человека, поражая, главным образом, нервную систему. Продолжительное вдыхание паров бензина вызывает головокружение, головную боль, потерю сознания. Острые несистематические отравления быстро и бесследно проходят при выходе пострадавшего на свежий воздух или вдыхании кислорода. По действующим нормам по охране труда содержание паров бензина в рабочих помещениях не должно превышать 0,3 мг на 1 л воздуха. Для обеспечения этих норм в экстракционных цехах устанавливается усиленная приточно-вытяжная вентиляция. Отдельные места аспирируют особенно интенсивно путем устройства местных отсосов.

Экстракционный способ извлечения масла из масличного сырья может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с форпрессованием. Наиболее характерным примером использования экстракционного способа самостоятельно является прямая экстракция “сырой мятки” при переработке семян сои. При комбинировании экстракционного способа с форпрессованием извлечение производится в два этапа. На первом этапе прессованием извлекается 80…85% масла, что облегчает проведение второго этапа – экстракции. Форпрессование-экстракция применяется при переработке семян подсолнечника, хлопчатника, льна, арахиса, копры, пальмовых ядер и т.д.

При прямой экстракции семена сои измельчают в довольно крупную крупку (размерами 6…9 мм) и после влаготепловой обработки расплющивают в лепесток толщиной 0,4…0,6 мм. Затем лепесток подсушивают для улучшения проницаемости бензина и масла.

При использовании метода форпрессования-экстракции жмых подвергают обработке с целью придания ему структуры крупки, гранул или лепестка, обеспечивающих максимальное извлечение масла растворителем. Для этого жмых дробят, подвергают влаготепловой обработке, затем на плющильных вальцах получают жмыховый лепесток.

В настоящее время для экстракции используют экстракторы, работающие по следующим способам:

– погружения экстрагируемого материала в противоположно движущийся растворитель;

– многоступенчатого противоточного орошения экстрагируемого материала растворителем;

– по смешанному способу, при котором на первой стадии свежий материал замачивается и экстрагируется концентрированной мисцеллой, а на второй стадии – окончательно обезжиривается путем многократного орошения мисцеллой и чистым растворителем.

Раствор масла в легколетучем растворителе называют мисцеллой. Мисцелла, выходящая из экстрактора, увлекает за собой некоторые частицы экстрагируемого материала, которые отделяют фильтрованием. В дальнейшем растворитель переводят в парообразное состояние. Этот процесс в масложировой промышленности называют дистилляцией мисцеллы.

В процессе дистилляции растворитель должен быть как можно полнее удален (до тысячных долей процента) при минимальных температурах в возможно короткий срок. Полнота отгонки растворителя контролируется по температуре вспышки масла, которая должна быть не менее 225°С. Дистилляция мисцеллы производится в 2…4 стадии. На первых стадиях, при повышении массовой доли масла в мисцелле с 12…20 до 55…60%, температура кипения мисцеллы незначительно увеличивается с увеличением содержания масла. Поэтому дистилляция мисцеллы на этих стадиях напоминает обыкновенную выпарку. В дальнейшем с повышением содержания масла в мисцелле температура ее кипения возрастает значительно. Особые трудности испытывают при удалении последних 5% бензина.

На последней стадии дистилляции мисцеллы с целью интенсификации массообмена процесс ведут под разрежением, и в аппарат подают инертное по отношению к мисцелле вещество – перегретый водяной пар, за счет которого, прежде всего, происходит снижение парциального давления паров бензина в смеси паров. Кроме того, распылением или применением других методов увеличивается межфазная поверхность жидкость-пар, увеличивается коэффициент массообмена при переходе от жидкой фазы к газообразной.

Выходящий из экстрактора шрот содержит 25…40% растворителя. С целью сокращения расхода растворителя и придания шроту товарных свойств (шрот является ценным белоксодержащим кормом для животных) растворитель отгоняют из шрота.