Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Переработка отходов производства растительных масел. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

тырех реакторов, изготовленных из нержавеющей стали. Выход азотной кислоты составляет 3–3,2 л на 1 л пентозного сиропа.

Пентозный сироп из бака 1 и азотная кислота двумя самостоятельными потоками поступают на непрерывное окисление в батарею реакторов 2, где в течение 2 ч происходит окисление при температурном интервале 60–90 °С. Разделение газов проводят в газоразделителях 3. Реакционная смесь последовательно проходит через реакторы, и в 1 л окисленного раствора содержится 120–160 г триоксиглутаровой кислоты, 25–35 г щавелевой кислоты, 140–170 г азотной кислоты, небольшое количество ксилоновой, сахарной, арабановой, слизевой кислот. Полученный раствор охлаждают в холодильнике 4 и подают в сборник 5, откуда направляют в нейтрализаторы 6, изготовленные из кислотоупорной стали, для нейтрализации известковым молоком при 85–90 °С до рН 2,8–3,0. Затем после двухчасовой выдержки при 85–90 °С массу, содержащую осадок кальциевых солей, триоксиглутаровой и щавелевой кислот, спускают в промыватель 7, где промывают горячей водой и спускают на нутч-фильтр 8 для отделения воды. Осадок смеси солей загружают в реактор-расщепитель 9, где триоксиглутаровокислый кальций разлагается серной кислотой. Для очищения от ионов железа в раствор из мерника 10 добавляют желтую кровяную соль, а также активированный уголь для очистки от загрязняющих веществ. Из реактора-расщепителя реакционную массу спускают на нутч-фильтры, на которых раствор триоксиглутаровой кислоты отделяют от гипса и неразложившегося щавелевокислого кальция; осадок на фильтре промывают водой и направляют в отброс. Раствор и промывные воды собирают в сборник 12 и упаривают в вакуум-аппарате 13 до концентрации 48–50 %. Затем раствор подают в отстойник 14, где от него отделяют выделившийся при упаривании гипс, после чего прозрачный раствор декантируют в осветлителе 15. В осветлителях раствор триоксиглутаровой кислоты обрабатывают для осаждения ионов тяжелых металлов в течение 12–24 ч при 25 °С сернистым барием, добавляют соляную кислоту (2–5 л на 100 л раствора), обесцвечивают активированным углем, фильтруют на фильтр-

прессе 16 и собирают в сборнике 17. Очищенный раствор упаривают в вакуум-аппарате 18 и кристаллизуют в кристаллизаторе 19. Утфель подают в центрифугу 20, где кристаллы отделяют, промывают водой, сушат в сушилке 21 и упаковывают в ящики. Маточные растворы в баках 11 подвергают вторичной переработке и собирают в осветлителе 15. Некристаллизующиеся маточные растворы из баков 11 передают в нейтрализаторы, где из них выделяют триоксиглутаровую кислоту в виде кальциевой соли, а загрязнения удаляют с раствором при отделении триоксиглутаровой кислоты на нутч-фильтре. Оксид азота подают в рекуперационную установку для получения азотной кислоты.

Выход товарной триоксиглутаровой кислоты составляет до 60 % от массы окисленной ксилозы. Получаемая товарная триоксиглутаровая кислота содержит не менее 98 % чистой триоксиглутаровой кислоты, имеет зольность не более 1,2 %, содержание мышьяка в ней не должно превышать 0,00014 %.

Триоксиглутаровая кислота является двухосновной оксикислотой; ее суммарная формула С5Н6О7. Триоксиглутаровую кислоту применяют:

– в пищевой промышленности как плавитель при получении высококачественных сыров, а также в качестве консерванта и регулятора кислотности, т. к. по пищевкусовым свойствам триоксиглутаровая кислота равноценна лимонной и винной кислотам [3];

– в фармацевтической промышленности, потому что натриевая соль триоксиглутаровой кислоты является стабилизатором донорской крови, крови убойных животных и значительно превосходит по этим свойствам лимоннокислый натрий;

– как реактив для определения сахаров в растворах и никеля в сплавах, т. к. триоксиглутаровая кислота обладает способностью образовывать комплексные соединения.

Гидролиз хлопковой шелухи можно проводить концентрированной (75%-ной) серной кислотой при модуле 1:0,3 по моногидрату. Выход редуцирующих веществ после инверсии составляет 64–65 %

к массе абсолютно сухого вещества шелухи. Полученную в результате основного гидролиза массу разбавляют водой и подвергают дополнительному гидролизу. Процесс инверсии протекает в течение 5 мин при температуре 120 °С и 10%-ной концентрации кислоты и происходит непрерывно.

Метод гидролиза хлопковой шелухи концентрированной серной кислотой имеет несомненные преимущества перед способом гидролиза шелухи разбавленной серной кислотой, поскольку процесс гидролиза протекает при низкой температуре, в течение короткого времени, при незначительном расходе кислоты с получением повышенных выходов сахаров и высокой концентрацией их в растворе.

Комбинированный метод гидролиза растительных материалов разработан для уменьшения расхода концентрированной серной кислоты и электроэнергии. При использовании данного метода сырье вначале гидролизуют разбавленной серной кислотой при повышенных температурах (количество целлолигнина, получаемое при гидролизе хлопковой шелухи и подсолнечной лузги, составляет около 65 % от массы исходного сырья); затем целлолигнин высушивают и размалывают с концентрированной серной кислотой при модуле 0,2; гексозный гидролизат используют для пентозного гидролиза исходного сырья.

Комбинированный гидролиз хлопковой шелухи проводят по схеме, представленной на рис. 2.6 [4]. Растительный материал обрабатывают кислым гексозным гидролизатом в непрерывно действующих противоточных аппаратах – вертикальных экстракторах. Промытый целлолигнин отжимают и высушивают в аэрофонтанной сушилке. Затем его измельчают на шаровой мельнице непрерывного действия с сепарационным устройством до величины частиц 50–70 мк и смешивают в мельнице с распыленной концентрированной (85%-ной) серной кислотой при модуле 0,2 по моногидрату и температуре 50–60 °С. Полученную массу обрабатывают термически – выдерживают при температуре 70–80 °С в течение часа или при 90 °С в течение 15 мин. Затем после размешивания массы в двух-трехкратном количестве горячей воды проводят инверсии (концентрация H

SО4 при этом составляет 4–5 %)

при 115–120 °С в течение 10–20 мин или при 100 °С в течение 2 ч. Гексозный гидролизат отделяют от лигнина в отстойнике и на ленточном вакуум-фильтре, после чего около 50 % его возвращают на пентозный гидролиз исходного сырья, а остальную часть используют для получения пищевой глюкозы, сорбита и других продуктов. Комбинированный метод гидролиза дает наибольший выход сахаров и обеспечивает их минимальную себестоимость.

Рис. 2.6. Схема комбинированного гидролиза:

1 – аппарат для пентозного гидролиза; 2 – аппарат для обезвоживания; 3 – сушилка; 4 – шаровая мельница; 5 – шаровая мельница с нагревом;

6 – инвертор; 7 – вакуум-фильтр [4]

Технология получения пищевой глюкозы из гидролизатов целлолигнина включает инверсию сахаров гидролизатов, удаление из них серной кислоты, адсорбционную и ионообменную очистку нейтрализатов от минеральных и органических примесей, упаривание раствора, выделение глюкозы через комплексное соединение с хлоридом натрия.

На рис. 2.7 [4] представлена схема производства кристаллической пищевой глюкозы из гидролизатов целлолигнина. Выход глюкозы составляет до 30 % от массы абсолютно сухого сырья. Из остатков маточного раствора после выделения кристаллической глюкозы путем химической или биохимической переработки получают концентраты белково-витаминных дрожжей. Пищевую глюкозу широко применяют в кондитерской и фармацевтической отраслях промышленности, а также в хлебопечении [4].

Рис. 2.7. Схема производства пищевой глюкозы:

1 – гидролизаппарат; 2 – сушилка; 3 – диффузор; 4 – выпарной аппарат; 5 – инвертор;

6 – нейтрализатор; 7 – фильтр-пресс; 8 – сборник осветленного фильтрата;

9 – выпарной аппарат; 10 – кристаллизатор; 11 – центрифуга; 12 – аппарат для разложения

двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия; 13 – центрифуга; 14 – сушилка;

15 – аппарат для рассева кристаллической глюкозы [4]

Возможна переработка гидролизного лигнина хлопковой шелухи. Гидролизный лигнин – остаток после гидролиза шелухи – составляет около 28 % от массы абсолютно сухой прогидролизованной шелухи.

Гидролизный лигнин можно использовать во многих отраслях хозяйственной деятельности человека.

1. В качестве топлива (теплотворная способность гидролизного

лигнина составляет 5500–6500 ккал/кг).

2. В строительной промышленности для изготовления лигново-

локнистых жестких, полужестких и изоляционных плит различного назначения. Плиты готовят отливкой и горячим прессованием гидромассы, проклеенной канифольно-парафиновой эмульсией, содержащей 30–40 % древесного волокна и 60–70 % гидролизного лигнина. Лигноволокнистые плиты имеют хорошие физико-механические показатели и высокую биологическую стойкость. При их объемной массе, равной 450–550 кг/м3, временное сопротивление плит изгибу достигает 70 кг/см2. Лигноволокнистые плиты можно применять как теплоизоляционный материал. Фанерованные лигноволокнистые плиты являются полноценным заменителем деловой древесины, применяемой в мебельном производстве.

3. На кирпичных заводах в качестве выгорающей добавки при производстве пористого кирпича для повышения его теплоизоляционных свойств. При этом в глину вводится до 5 % гидролизного лигнина.

4. В цементной промышленности в качестве интенсификатора размола клинкера.

5. В сельском хозяйстве для обогащения почвы, бедной органическими гумусовыми веществами, для улучшения ее структуры, в качестве стимулятора роста растений.

6. В качестве инертного наполнителя в резиновых смесях взамен сажи можно применять сухой гидролизный лигнин, измельченный до высокой тонкости помола.

7. Щелочной активированный лигнин можно использовать для производства синтетического каучука. При обработке гидролизного лигнина раствором гидроксида натрия при температуре 180–200 °С в течение 4–6 ч 80–90 % лигнина переходит в раствор. Такой активированный раствор лигнина хорошо смешивается с растворами латекса (каучуковой эмульсии). При подкислении таких смесей происходит совместное осаждение каучука и лигнина, при этом лигнин является активным наполнителем. Щелочной активированный лигнин можно добавлять в смесь в количестве до 50 % на исходный синтетический каучук.

8. При термическом разложении лигнина можно получить акти-

вированный уголь с выходом 10–15 %, обладающий высокими адсорбционными свойствами; древесный уголь для сероуглеродного и других производств, фенолы и другие химические продукты. Разработаны режимы переработки гидролизного липнина хлопковой шелухи методами сухой перегонки и вакуум-термического разложения в жидкой фазе. Разработан следующий режим сухой перегонки брикетированного лигнина: температура в реторте 380 °С, время пребывания в ней лигнина под давлением 200 мм рт. ст. составляет 45 мин. Полученный уголь содержит 12-16 % летучих веществ, активность его по йоду 179 мг/г угля. Выход угля составляет свыше 50 %, смолы – около 8 %. Из общего количества смолы 80 % отгоняется при температуре до 260 °С. Кроме того, из пирогенетической воды выделяется около 2 % летучих кислот и такое же количество смолы. При прокаливании угля-сырца в печи в течение часа при температуре 850 °С получают активированный уголь хорошего качества с выходом 48–55 % от угля-сырца, или 25–27 % от сухого лигнина [4].

Хлопковую шелуху можно переработать комплексно химическим методом, как и подсолнечную лузгу. При последовательной обработке шелухи получают фурфурол и кормовые дрожжи, из целлолигнина – левоглюкозан, из лигнина – фенолы и активированный уголь [4].

Из отходов очистки хлопка, в том числе линта и делинта, можно получать биоэтанол. В отличие от пищевого спирта, из которого производятся алкогольные напитки, топливный этанол не содержит воды и производится методом укороченной дистилляции, содержит метанол и сивушные масла, бензин, что делает его непригодным для применения в пищевых целях.

Федеральный индустриально-финансовый союз по реализации президентских программ, ФГУП «Компомаш-ТЭК» и ФГУП «Красноярский машиностроительный завод» предлагают энергосберегающую технологию и оборудование по получению биоэтанола из любого растительного сырья и его отходов с использованием специального виброимпульсного параболитического измельчения (рис. 2.8) [3].

Рис. 2.8. Блок-схема получения этанола,

диэтилового и дибутилового эфиров [3]

Преимущества технологии:

– исходным сырьем могут быть любые растительные и древесные культуры и их отходы;

– применение специального динамически уравновешенного виброимпульсного дробильно-измельчительного комплекса позволяет проводить раскрытие максимально возможного количества растительных клеток за счет внутрислойного вибрационного разрушения материалов сжатием со сдвигом, обеспечить доступ в клетках к углеводам, белкам, минеральным веществам, разрушить полисахаридные оболочки с образованием моносахаридов, увеличить выход сахаров в 2 раза и более в сравнении с традиционными технологиями;

– все процессы подготовки и переработки исходного растительного сырья происходят при атмосферном давлении и температуре нагрева не выше 100°С, что исключает образование фурфурола и энергоемкие операции по его удалению;

– благодаря тонкодисперсному измельчению растительного сырья улучшаются условия для высокоэффективного сбраживания всего объема сахаров гидролизата до 100 % по сравнению с существующими технологиями, где объемы сбраживания сахаров не превышают 40 %;

– использование эффектов ультразвукового и электромагнитного

воздействия на исходное сырье ускоряет механо-химические и термические процессы со значительным снижением затрат электрической и тепловой энергии (в 2–3 раза) в сравнении с традиционными технологиями;

– выход биоэтанола увеличивается в 2–2,5 раза.

Специалисты ГОУ ВПО «Мордовский ГУ им. Н.П. Огарева» разработали технологию получения биоэтанола из наноструктурированного растительного сырья. По технологии исходное сырье, в том числе отходы растениеводства, предварительно измельчаются до наноразмеров и далее перерабатываются без предварительной высокотемпературной или кислотной обработки. При данном технологическом решении кроме снижения затрат на электроэнергию и природный газ достигается увеличение выхода спирта (в среднем до 1 %), сокращение времени брожения (в среднем на 6–9 ч), исключается оборудование подготовительных стадий, а следовательно, снижаются затраты на оборудование.

Хлопковые жмыхи получают в процессе извлечения масла из предварительно подготовленных семян хлопчатника методом отжима на прессах. Хлопковые жмыхи вырабатываются по схеме однократного прессования или по схеме двукратного прессования. Химический состав жмыхов, получаемых по этим схемам, приведен в табл. 2.4 [1].

Таблица 2.4

Химический состав хлопковых жмыхов

Жмых

Показатель, % на сухое вещество

Масличность 7,080 6,000–8,000

однократного

прессования

Жмых двукратного прессования

Сырая клетчатка 12,430 12,000–16,000 Общая зола 6,400 6,610 Сырой протеин (N·6,25) 2,130 2,620 Нерастворимый азот белковых фракций 41,500 30,000–38,000 Госсипол свободный 0,021 0,020 Госсипол связанный 0,871 1,450

Хлопковый шрот получают экстракцией семян хлопчатника, предварительно подготовленных к извлечению масла. Выход и состав шрота зависят от технологической схемы производства. Семена хлопчатника можно перерабатывать без обрушивания, т. е. без отделения оболочки – шелухи, либо можно проводить обрушивание оболочки семян. Переработка семян с отделением оболочки дает меньший выход шрота, но шрот при этом содержит большее количество протеина, кальция, фосфора. Сравнительная характеристика шротов, полученных при переработке семян хлопчатника по указанным схемам, приведена в табл. 2.5 [1].

Таблица 2.5

Химический состав хлопковых шротов, % на сухое вещество

Показатель

Шрот из шелушеных

Шрот из нешелушеных

Протеин 36,000–44,000 23,000–26,000 Клетчатка 14,000–25,000 30,310 Безазотистые экстрактивные вещества Зола 7,060 4,490 Кальций 0,363 0,236 Фосфор 2,821 1,580

семян хлопчатника

28,880 37,920

семян хлопчатника

Для увеличения пищевой ценности хлопкового шрота из нешелушеных семян хлопчатника семена измельчают, растирают, обрабатывают паром под давлением. После такой обработки шрот из нешелушеных семян хлопчатника охотнее поедают сельскохозяйственные животные, при этом шрот обеспечивает их нормальную продуктивность и не вызывает каких-либо заболеваний.

Основные показатели качества хлопкового жмыха приведены в табл. 2.6 [1].

Основные показатели качества хлопкового шрота представлены в табл. 2.7 [1].

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]