Одним из этапов рафинации растительного масла, проводимого с целью улучшения его вкусовых и пищевых свойств, является удаление из него свободных жирных кислот нейтрализацией щелочными реагентами (гидроксиды калия, натрия или кальция, карбонат натрия, силикат натрия и др.) с образованием мыльного раствора - соапстока. Для того, чтобы обеспечить ускорение реакции и сдвинуть равновесие в сторону получения мыл, количество гидроксидов берется в избытке по сравнению с теоретически необходимым, так как при его недостатке возрастает гидролиз мыла и повышается вероятность образования кислых мыл, плохо растворимых в воде: RCOOH + RCOONa ↔ RCOOH ∙ RCOONa
Водная фаза (соапсток), получаемая при последующем разделении в поле гравитационных сил, представляет собой эмульсию, в состав которой входят жиры, соли жирных кислот (мыла), фосфолипиды, красящие вещества и другие органические и неорганические соединения. Для отходов характерен переменный состав, зависящий от типа перерабатываемого сырья и вида нейтрализующего агента, применяемого в процессе. При этом возможность дальнейшей утилизации соапстока зависит от вышеуказанных веществ. Достаточно широко распространены методы рекуперации соапстоков на основе гидроксидов металлов, в частности, возможность выделения жирных кислот.
При применении в качестве нейтрализующего агента силиката натрия, образующийся гель кремниевой кислоты подавляет гидролиз мыл, однако он затрудняет разделение фаз образующегося соапстока, в связи с чем, решение задачи быстрого и качественного выделения масложировой части из получающегося отхода является актуальной.
Объектом изучения являлся подсолнечный соапсток на основе силиката натрия, содержание общего жира в котором составляет 42 % от массы соапстока. Для исследования возможности разрушения эмульсии соапстока воздействием солей электролитов в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества (ОП-7) было изучено влияние рН среды, содержания ОП-7, хлорида натрия и воды, что позволило определить наилучшие условия проведения процесса для максимального выделения масложировых компонентов в процессе разделения эмульсии [1].
Таблица 1. Зависимость функции отклика от уровней факторов А, В, С, D.
|
Номер уровня |
Значение фактора |
Значение функции отклика |
|
Номер уровня |
Значение фактора |
Значение функции отклика |
|
Фактор А - рН среды |
|
Фактор С - содержание хлорида натрия, мас. д., % от соапстока |
||||
|
1 |
6 |
49,8 |
|
1 |
2 |
45,9 |
|
2 |
7 |
53,4 |
|
2 |
4 |
48,9 |
|
3 |
8 |
51,4 |
|
3 |
6 |
62,9 |
|
4 |
9 |
46,2 |
|
4 |
8 |
43,9 |
|
Фактор В - содержание ПАВ, мас. д., % от соапстока |
|
Фактор D - количество воды, мас. д., % от соапстока |
||||
|
1 |
0,1 |
59,4 |
|
1 |
50 |
43,5 |
|
2 |
0,4 |
66,1 |
|
2 |
60 |
54,1 |
|
3 |
0,7 |
45,3 |
|
3 |
70 |
53,5 |
|
4 |
1,0 |
34,9 |
|
4 |
80 |
49,3 |
Были проведены исследования с планированием эксперимента по плану греко-латинского квадрата 4х4, позволяющему определить область оптимальных значений параметров, от которых зависит функция отклика [2]. Рассмотрено влияние четырех факторов на процесс выделения жировых веществ: рН среды (фактор А), содержания ПАВ - ОП-7 (фактор В), хлорида натрия (фактор С) и количества воды (фактор D). В качестве функции отклика принималась доля (в %) от максимально возможной массы масложировых компонентов смеси. Каждый из факторов варьировался на 4-х уровнях, по результатам эксперимента проводилась обработка с использованием ПЭВМ с получением регрессионных уравнений и их анализом. Выявленные в результате расчетов зависимости функции отклика от уровней факторов А, В, С, D представлены в таблице.
Как видно из таблицы, рН среды (фактор А) не оказывает значительного влияния на массу выделившегося масложирового слоя, т.к. различие в его выходе колеблется от 46,2 до 53,4 мас. д., %. Характер зависимости выхода жировых компонентов от количества добавляемого ОП-7 (фактор В) свидетельствует о том, что наилучшие условия для их выделения осуществляются при значениях 0,1-0,4 мас. д., % ПАВ. Просматривается оптимум в области добавки хлорида натрия (фактор С), который составляет 6 % от массы соапстока. Так же как и рН среды разбавление водой (фактор D) не играет заметной роли для изменения выхода масложирового слоя. Однако добавление воды в количестве 60-70 % от массы отхода позволяет существенно увеличить скорость процесса разделения.
Таким образом, исследования показали, что оптимальными параметрами, дающими максимальное значение выделенных масложировых компонентов являются: рН среды на уровне 7-8, соотношение воды и соапстока 0,6-0,7 : 1, содержание ОП-7 0,1-0,4 %, хлорида натрия 5-6 % от массы соапстока. Дальнейшие исследования показали, что при реализации процесса разделения отхода в указанной области параметров возможно выделение масложировых компонентов до 80 мас. д., % от максимально возможного.
Применение данного способа позволяет выделить масложировую часть из силикатного соапстока с последующим ее использованием для получения конечных продуктов или возврата в основное производство.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Патент 2053261 Российская Федерация, В 01 D 17/04, С 11 В 13/00. Способ разложения устойчивой жировой эмульсии - отходов кислотной очистки жиров и природных восков / Воробьев О.С., Гончарова Г.Л., Степанова Е.В., Некрасова Т.М., Михайлова С.А.
- Ахназарова С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии / С.Л. Ахназарова, В.П. Кафаров. - М.: Высш. шк., 1985. - 328 с.