Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Переработка отходов производства растительных масел. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Технология пищевых производств и биотехнология»
Е.Ю. РУДЕНКО
ПЕРЕРАБОТКА
ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2018
1
Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 9
от 31.03.2017)
УДК 664.34(075.8)
ББК 35.782я73
Р 83
Руденко Е.Ю.
Р 83 Переработка отходов производства растительных масел: учеб.
пособие / Е.Ю. Руденко. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2018. – 104 с.
Приводятся общая характеристика, химический состав отходов производ-
ства растительных масел и рассматриваются возможности их утилизации.
Предназначено для студентов факультета пищевых производств, обучающихся по направлению подготовки 19.03.01 «Биотехнология» при изучении
дисциплин «Экологическая биотехнология», «Экологическая безопасность при
биохимической переработке сырья» и «Биотехнологические основы переработки растительных отходов», а также специалистов пищевой промышленности,
научных работников, аспирантов, преподавателей и студентов, интересующихся проблемами переработки отходов производства.
Р е ц е нз ен т – канд. химич. наук, доцент А.Г. Назмутдинов
УДК 664.34(075.8)
ББК 35.782я73
Р 83
© Е.Ю. Руденко, 2018
© Самарский государственный
технический университет, 2018
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие предназначено для студентов факультета пищевых производств, обучающихся по направлению подготовки 19.03.01
«Биотехнология» при изучении дисциплин «Экологическая биотехнология», «Экологическая безопасность при биохимической переработке сырья» и «Биотехнологические основы переработки растительных отходов».
В учебном пособии приводятся общая характеристика, химический состав и рассматриваются возможности утилизации отходов
производства растительных масел.
Данное издание может быть интересно для специалистов пищевой промышленности, научных работников, аспирантов, преподавателей и студентов, занимающихся проблемами переработки отходов
производства.
Учебное пособие включает одиннадцать разделов. В каждом разделе дана общая характеристика, приведен химический состав, охарактеризованы способы утилизации и показаны возможности вторичного
использования основных отходов производства растительных масел.
3
ВВЕДЕНИЕ
Основным сырьем масложировой промышленности являются
масличные семена многих культур, среди которых преобладают семена подсолнечника, хлопка и сои. Из семян масличных культур получают растительные масла, которые подвергают дальнейшей переработке с целью получения других продуктов масложировой отрасли.
При переработке на масло так называемых «кожурных» семян
(подсолнечника, хлопчатника, сои, клещевины, горчицы, тунга и арахиса) от них отделяют оболочки. Некоторые семена (льна, конопли,
рапса и рыжика) обрабатывают без отделения оболочки.
Вторичными сырьевыми ресурсами производства растительных
масел являются жмыхи и шроты. Жмыхи представляют собой остатки
после получения масла из семян прессованием. Шроты являются
остатками после получения масла экстракцией и часто используются
для кормовых целей.
Объем образования вторичных материальных ресурсов непосредственно связан с объемом производства основной продукции масложировой отрасли – растительных масел. Количество образующихся шрота,
жмыха и лузги помимо количества и качества перерабатываемых семян
зависит от выхода и производства растительного масла и технологии
процессов маслодобывания [1, 2, 4]. Из общего количества отходов
масложировой отрасли на долю жмыхов приходится 35–37 %, на долю
шротов – 40–42 %, лузга составляет 13–15 % всех отходов [3].
Отходами производства растительных масел являются масличный сор, плодовые и семенные оболочки масличных культур, непригодные для использования в качестве корма. Выделенный при очистке масличных семян масличный сор практически не используют
и вывозят на свалки. Возможными направлениями использования выделенного масличного сора являются возвращение его в производство (однако качество масла, получаемого из отходов, значительно
ниже получаемого из семян) или добавление в шроты [1, 2, 4].
4
1. ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА
Плодовая оболочка семян подсолнечника – лузга отделяется от
семян подсолнечника в процессе их подготовки к извлечению масла
(рис. 1.1) [1].
Рис. 1.1. Схема переработки семян подсолнечника
экстракционным способом [1]
5
Подсолнечную лузгу отделяют от рушанки в процессе обработки
семян на семенорушках, работающих спаренно с семеновейками [4].
Для удобства хранения и перевозки отдельные предприятия упаковывают подсолнечную лузгу в брикеты. Это позволяет увеличивать
объемную массу подсолнечной лузги в 5–6 раз. Уплотнение при брикетировании происходит вследствие дробления лузги и в результате
упругой и пластической деформации прессуемой массы.
Средний размер частиц подсолнечной лузги колеблется в следующих пределах: длина 4–8, ширина 1,5–3 мм, насыпной удельный вес
0,324 кг/м3, гигроскопическая влажность составляет около 16 %.
Объем получаемой подсолнечной лузги и количество вырабатываемых шротов и жмыхов зависят от количества переработанных семян и содержания в них оболочки (лузжистости), лузжистости форпрессовых и экспеллерных жмыхов и шротов, состояния рушальновеечных отделений масловырабатывающих предприятий.
Соотношение массы ядра и лузги в семенах подсолнечника колеблется в широких пределах в зависимости от его сорта. В семенах низкомасличного подсолнечника лузжистость составляет более 40 % массы семян. В высокомасличных семенах подсолнечника с содержанием
масла до 50 % (на сухое вещество) содержание оболочки в 1,5–2 раза
ниже, чем в семенах старых сортов, и составляет 22,5–30 % [1, 4].
Технологический выход лузги всегда ниже содержания плодовой
оболочки в семенах подсолнечника. Он зависит от технологической
схемы получения масла и колеблется в пределах 25–35 % от веса семени.
Подсолнечная лузга представляет собой одревесневшую растительную ткань, однородную по физической структуре, с большим постоянством химического состава и физико-механических свойств.
Отдельные химические компоненты распределены в лузге более
или менее равномерно. Химический состав подсолнечной лузги
(табл. 1.1 [3]) подвержен большим колебаниям и обусловлен сортом
семян [4].
6
Химический состав подсолнечной лузги
Показатель
Химический состав на абсолютно
сухое вещество, %:
Подсолнечная лузга
высокомасличных
сортов
Таблица 1.1
низкомасличных
сортов
– сырой жир
– сырая клетчатка
– сырой протеин
– сырая зола
– безазотистые экстрактивные
вещества (БЭВ)
– воски 0,28–1,27 –
Теплотворная способность, ккал/кг 3910–4268 –
1,30–3,42 0,99
52,0–59,6 65,9
3,75–4,62 1,88
1,97–2,77 1,37
30,4–39,56 29,9
Подсолнечная лузга содержит: 1,4 % богатого углеродом чрезвычайно устойчивого пигмента фитомелана; 23,6–28,0 % пентозанов;
52,0–66,0 % клетчатки; 24,8–29,6 % лигнина; 31,0–42,4 % целлюлозы.
При нормальном состоянии оборудования нормированная масличность подсолнечной лузги составляет 2–2,5 %, а фактическая – 4–
5 %. Уровень масличности лузги высокомасличных семян зависит
от интенсивности и кратности механических воздействий на семена
при подработке, сушке и транспортировке, а также от продолжительности хранения семян [2].
Сырой жир, полученный экстракцией лузги высокомасличных
сортов семян, содержит 55–65 % глицеридов жирных кислот, 18–22 %
свободных жирных кислот, 15–22 % неомыляемых и небольшое количество омыляемых веществ типа восков [4].
Маслозаводы используют значительные количества подсолнечной лузги в качестве топлива (1 кг лузги дает при сгорании 3500–
4300 ккал энергии). Средний состав горючей массы лузги: углерод –
7
51,0 %; водород – 5,9 %; кислород и азот – 43,0 %; сера – 0,1 %. Под-
солнечная лузга как топливо может быть отнесена к категории кондиционных, легковоспламеняющихся веществ благодаря хорошей парусности, высокому выходу летучих веществ, доходящему до 80 %,
и незначительному балласту (10–18 %) [1, 4].
Подсолнечную лузгу сжигают во взвешенном состоянии в специальных топках. Часто используют шахтные топки со ступенчатой колосниковой решеткой, похожие на топки для сжигания древесных
опилок. Эти топки обеспечивают хорошую подготовку топлива, его
подсушку и газификацию и потому высокий к. п. д. Для сжигания
подсолнечной лузги можно применять вихревые топки, в которых
в предварительно разогретую до 1000 °С камеру подается мощный
пневмопоток подсолнечной лузги, направляемый по винтовой линии.
Вихревые топки обеспечивают хорошее перемешивание, подсушку
и газификацию, и на выходе из камеры подсолнечная лузга сгорает
мощным факелом.
Газификацию подсолнечной лузги можно проводить в специально
сконструированном газогенераторе. Получающийся генераторный газ
отводится для сжигания в топках паровых котлов. Конструкция газогенератора предусматривает перестройку в ходе процесса газификации с
одного вида топлива на другой. В случае недостатка подсолнечной лузги газогенератор переключается на газификацию угля, чем достигается
постоянство снабжения парокотельной генераторным газом.
Использование подсолнечной лузги в качестве топлива ограничивается необходимостью предварительного удаления из нее жира.
В то же время в условиях дефицита и дороговизны традиционных
топливных средств использование лузги в качестве топлива является
привлекательным для многих предприятий [4].
Во ВИЭСХ Россельхозакадемии разработана установка для производства жидкого и газообразного топлива из лузги подсолнечника
и другого органического сырья (соломы, гречневой шелухи, опилок)
методом быстрого пиролиза. Суточная производительность установки составляет 1 т перерабатываемого сырья с получением 400–500 кг
8
жидкого и газообразного топлива. Жидкое топливо может использоваться в качестве печного в котельных, а после модификации – в качестве моторного топлива [3].
Отходы растениеводства, в том числе подсолнечная лузга, являются сырьем для производства твердого топлива – топливных гранул
или брикетов.
Самый технологичный вид твердого биотоплива – топливные
гранулы. Гранулированная биомасса позволяет в несколько раз сократить расходы на транспортировку и хранение, значительно повысить эффективность и автоматизировать технологию сжигания.
По своим характеристикам топливные гранулы конкурируют с природным газом, а по экологическим показателям превосходят все
остальные виды топлива.
Технологический процесс производства топливных гранул включает в себя несколько этапов (рис. 1.2) [3].
Рис. 1.2. Схема технологического процесса производства
топливных гранул (пеллет) [3]
Участок складирования сырья предназначен для своевременной
его подачи на дальнейшую переработку. В состав оборудования
участка входят сепарационная установка и транспортная система
(шнековая и др.).
Крупнокусковые отходы измельчаются перед последующей сушкой. Крупное дробление позволяет быстро и качественно высушить
сырье и подготовить его к дальнейшему мелкому дроблению.
9
Перед прессованием сырье направляют в сушилку, где доводят его
влажность до 8–12 %. Для этого используют ленточные или барабанные
сушилки в зависимости от вида сырья и требований к его качеству.
Барабанные сушилки применяют на топочных газах или на теплоносителе, циркулирующем в нагревательных регистрах. В качестве
теплоносителя используются пар, горячая вода или горячее масло.
Прессование (пеллетирование) сырья проводят с помощью прессов с цилиндрической или плоской матрицей. Гранулы для частного
потребления размером 6 мм производятся на прессах меньшей мощности. Для производства промышленных гранул размером 10 мм требуются более высокопроизводительные прессы.
В процессе прессования пеллеты нагревают до 70–90 °С, иногда
добавляют связывающее вещество, например крахмал или другие добавки, после чего изделия охлаждают и отправляют на участок упаковки или в накопительный бункер. Мелкая фракция, образующаяся
на стадии прессования брикетов, вновь возвращается на доработку,
обеспечивая безотходность и непрерывность процесса.
Основным недостатком топливных гранул является сравнительно
низкая теплота сгорания. По этому показателю топливные гранулы
превосходят топливные брикеты.
Технология производства топливных брикетов разделяется на три
способа. По первому способу производство брикетов RUF ведется на
гидравлических прессах сверхвысокого давления. После обработки
исходный материал превращается в топливный кирпичик. Такие топливные брикеты неустойчивы к влаге, длительной перевозке, для них
нужна качественная плотная упаковка или они должны быть реализованы вблизи от места производства.
По второму способу NESTRO топливные брикеты изготавливаются с помощью гидравлических или кривошатунных прессов. Основным связующим воздействием является высокое давление. После
соответствующей обработки топливный брикет приобретает форму
цилиндра. Топливные цилиндры также не выдерживают силовых
нагрузок и должны реализовываться рядом с местом производства.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]