Автоматизация процесса рафинации рапсового масла

Автоматизация процесса рафинации рапсового масла

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственно образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

Институт агробизнеса пищевой и перерабатывающей промышленности

Институт управления инженерными системами

Кафедра:ТОЭ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Автоматизация процесса рафинации рапсового масла

Выполнил: Студент группы ТЖ-44,

Пустокашина А.Л.

Проверил: к.т.н. доцент,

Клундук Г.А.

Красноярск 2015

Содержание

Введение

. Описание технологического процесса

. Выбор измеряемых, регулируемых и контролируемых параметров

. Описание технологической схемы

. Заключение

. Список используемых источников

Введение

Растительные масла - наиболее распространенный вид жиров, широко используемый в питании. Их извлекают из тонко измельченных нагретых семян и плодов прессованием (выжиманием) или экстракцией. Благодаря своему составу растительные масла физиологически весьма активны, а их пищевая ценность определяется содержанием в них жирных полиненасыщенных кислот, необходимых нашему организму для построения клеток. Вот почему растительные масла непременно должны входить в рацион питания человека любого возраста, даже младенца. Подсолнечное масло - один из лучших видов растительного жира. Им заправляют салаты, винегреты, на нем готовят соусы и подливки, обжаривают рыбу, овощи, его применяют при выпечке. Рапс - известная масличная и кормовая культура семейства крестоцветных. Растение возделывают с незапамятных времен - в культуре рапс известен еще за 4 тысячелетия до нашей эры. Родиной рапса одни исследователи считают Европу (Швеция, Нидерланды, Великобритания), а другие - Средиземноморье. Свойства современных сортов рапса позволяют культивировать его в зонах с различным климатом, в том числе и северных районах России. Рапс на семена выращивают в Уральском, Западно-Сибирском, Центральном, Восточно-Сибирском, Волго-Вятском, Поволжском и других экономических районах России. Ныне во многих странах рапс возделывается, прежде всего, как масличная культура. Рапсовое масло по объемам производства стало третьим в мире после пальмового и соевого. Почти четверть производства приходится на Китай. В мировой торговле рапсовое масло, включая горчичное, по объему импорта и экспорта стоит на четвертом месте после пальмового, соевого и подсолнечного. Рапсовое масло широко потребляется в пищу во многих странах мира для жарения, салатов, изготовления маргарина и т.п. По вкусовым качествам оно приравнивается к оливковому, пользуется спросом и считается одним из лучших растительных масел. Оно долго сохраняет прозрачность, не приобретает неприятного запаха под воздействием воздуха, как, например, соевое. В США канольное (новый термин - "канола", - рапс, улучшенный канадскими селекционерами) масло с 1985 г. имеет официальный статус безопасности для потребления его человеком. Вместе с тем в связи со значительной насыщенностью мирового рынка пищевыми жирами возрастает спрос на непищевое использование рапса в будущем. В последнее время большое внимание уделяется проблемам производства жидкого топлива из растительных источников, в частности для северных районов может быть использовано рапсовое масло. С ужесточением норм на токсичность выхлопных газов автомобилей биотопливо из рапсового масла может стать одним из вариантов решения этой проблемы. Рапс находит также применение в качестве кормовой культуры - используется на зеленую массу, сенаж и травяную муку в чистом виде и в смеси с другими растениями. Кроме того, рапс - хорошая пастбищная культура для свиней и овец, так как он быстро растет и богат белком, в состав которого входит сера. Выпас овец на посевах рапса снижает их заболеваемость и увеличивает выход шерсти и мяса. После переработки семян на масло рапс дает достаточно полноценные по количеству и качеству белка жмыхи и шроты. Его белок, как и белок сои, близок по составу к белку яиц, молока и коровьего масла. Жмых, очищенный от семенной оболочки, которая снижает его перевариваемость, приближается по своему качеству к жмыху сои.

Химический состав : в семенах рапса содержится 35-50 % жира, 18-31 % хорошо сбалансированного по аминокислотам белка, 5-7 % клетчатки. По содержанию жира и сумме жира и белка рапс превосходит сою, не уступает подсолнечнику и горчице. Семена рапса имеют своеобразный химический состав, отличающий их от семян большинства других масличных растений. Этот необыкновенный химический состав касается, главным образом, двух свойств - присутствия эруковой кислоты в глицеридах и фосфолипидах и присутствия глюкозидов, содержащих серу, в белковой части семян, плюс присутствие мирозиназы - фермента, способного расщеплять тиоглюкозиды. Полезные свойства и применение

В семенах рапса традиционных сортов содержится 42-52 % эруковой кислоты к сумме жирных кислот масла и 4-8 % глюкозинолатов в пересчете на сухое обезжиренное вещество. В состав рапса входит большое количество ненасыщенных жирных кислот, которые играют большую роль в регулировании жирового обмена, снижая уровень холестерина, возможность тромбообразования и ряда других заболеваний, в том числе опухолевых. В жирах животного происхождения они не встречаются или присутствуют в незначительных количествах. Кроме того, есть данные, что рапсовое масло содержит вещества, обладающие устойчивостью к облучению. В целом по сумме незаменимых аминокислот рапс не уступает сое, подсолнечнику и горчице. Рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты с успехом используется во многих отраслях промышленности - в металлургии, например, оно применяется для закалки стали. Рапсовое масло устойчиво к низкой температуре и используется как смазка в реактивных двигателях. Обладая способностью при температуре 160-250°С присоединять серу и образовывать каучукообразную массу, известную под названием "фактис", рапсовое масло также используется как сырье для производства эластичных материалов. Солома рапса и створки стручков пригодны для производства фурфурола и целлюлозы. Кроме того, рапсовое масло применяют в лакокрасочной, косметической, мыловаренной, полиграфической, кожевенной, химической и текстильной промышленности.

. Описание технологического процесса

Существующие методы рафинации базируются на изменении химической и физической связи примесей с жиром путем разрушения коллоидной устойчивости дисперсной фазы (веществ в виде малых частиц) методами физико-химического воздействия. К ним относятся кислотная обработка, щелочная рафинация, дистилляция и дезодорация, избирательная адсорбция красящих веществ, окислительные, восстановительные и другие методы физико-химического воздействия.

Свободные жирные кислоты при нейтрализации удаляют путем обработки их водными растворами щелочей, в результате чего кислоты в виде мыл и другие гидратируемые (белковые) вещества выделяются из жира. Щелочную обработку применяют для нейтрализации свободных жирных кислот. При этом щелочь частично воздействует как на нейтральные жиры, так и на другие составные его части. Здесь наблюдаются потери жира с соапстоками (мыльный осадок) и выход товарного жира тем больше снижается, чем выше кислотное число жира. При обработке щелочью, кроме нейтрализации свободных жирных кислот, может быть также достигнуто и некоторое осветление жира, так как мыло, выпадая в осадок, поглощает небольшое количество красящих веществ.

В зависимости от назначения технического Жира и его исходного качества намечают необходимый комплекс технологических операций по рафинации, который обеспечивает получение продукции с заданными свойствами. Технические жиры, предназначенные для добавления в корма, обрабатывают только щелочью и промывают с добавлением лимонной кислоты, так как применение других методов рафинации, например химической отбелки, приводит к их окислению.

Процесс щелочной рафинации состоит из нейтрализации, отстаивания, промывки и сушки жира. Химизм процесса заключается в нейтрализации свободных жирных кислот жира водными растворами едкого натра (NaOH). Концентрацию щелочи для жиров с кислотным числом выше 5 мг КОН целесообразно применять не более 130-150 г/Л. Избыток щелочи не должен превышать 10-00% от теоретического количества.

Практически нейтрализации подвергают светлые технические жиры с кислотным числом не более 25.

Нейтрализация жиров натриевой щелочью средней крепости (8-12% или 87-136 г/л) производят в открытых двухстенных котлах, снабженных мешалкой. Процесс ведут следующим образом. Предварительно приготовленный и нагретый до температуры 70-80° С раствор щелочи постепенно при перемешивании в течение 15 мин вводят в подогретый в котле жир и доводят температуру массы до 80° С. После введения всей щелочи перемешивание продолжают еще 10 мин. Затем перемешивание и подогрев прекращают и массу оставляют в покое для осаждения выделившихся хлопьев мыла (соапстока).

После нейтрализации жир отстаивают (в течение 2-3 ч) в котле-нейтрализаторе или в специальном отстойнике. Отстойник должен быть снабжен паровой рубашкой, устройством для разбрызгивания соляного раствора, спускным краном для выгрузки мыльного осадка и шарнирной трубой для слива отстоявшегося жира. Для ускорения отстаивания по поверхности нейтрализованного жира разбрызгивают раствор поваренной соли крепостью 20%. Расход раствора соли составляет 15 л на 1 т жира.

Отстоявшийся мыльный осадок (соапсток) спускают в отдельный приемник, а нейтрализованный жир промывают 1-2 раза горячей водой (20% от массы жира) при температуре 75° С до удаления остатков мыла (промывная вода не должна давать ярко выраженную щелочную реакцию с фенолфталеином). Окончательно жир рекомендуется промывать конденсатом, так как мыло в жесткой воде плохо растворяется. После каждой промывки жир отстаивают в течение 30-40 мин и промывные воды, содержащие некоторое количество мыла и жиры (до 1%), сливают через жироуловитель. Высушивают жир в течение 2 ч в открытых котлах с мешалкой при температуре 100-105° С. Вместо сушки жир можно подвергнуть сепарированию. При этом высушенный жир сливают в тару, а в случае неудовлетворительного цвета его подвергают адсорбционной рафинации - отбелке.

Мыльный осадок (соапсток), получающийся после нейтрализации и отстаивания жира, представляет собой смесь мыла, нейтрального жира, остатка щелочи и воды. Состав его различен и зависит от качества жира и условий нейтрализации. Так, мыльный осадок, полученный при нейтрализации костного жира раствором натровой щелочи крепостью 12% с кислотным числом 6,6, содержит 33,8% неомыленного жира и 37,5% жирных кислот в виде мыла. Мыльный осадок используют для варки мыла. Для выделения нейтрального, жира из мыльного осадка (соапстока) его отсаливают 10-(12%-ным раствором поваренной соли и кипятят или сепарируют. При кипячении, с раствором соли из осадка можно извлечь до 40% содержащегося в ней нейтрального жира, а при сепарировании до 95%.

2. Выбор измеряемых, регулируемых и контролируемых параметров Разработка системы автоматизации

Выбор регулятора

 <#"790861.files/image002.jpg">

1-емкость для черного масла; 2,4,5,9-дозатор; 3-реактор; 6-емкость для смешивания воды и щелочи; 7-блок для активной воды; 8-емкость для смешивания NaCl и воды; 10-емкость для рафинации; 11- емкость для соапастока; 12,13-насос; 14-емкость для рафинированного масла; 1,4,9,10,13,16,21,24,26,27-затворный вентель; 2,5,11,15,18,23,28-емкостной уровномер;         -контакт реле на компьютер; 3-термометр

.Уравнение материального баланса

На выходе получается 5т рафинированного рапсового масла.

Состав:

.        Не рафинированное рапсовое масло(черное масло) - 3,8 т

.        Сода каустическая -0,5 т

.        Вода - 1 т

.        Гидроксид натрия NaOH - 0,15 т

Соответственно: 3,8 масла+0,5т соды+1 воды+0,15т NaOH=

= 5т рафинированного масла + 0,45 соапстока

Заключение

рафинация рапсовый масло автоматический

В данной работе представлен проект автоматизации установки рафинации масла, как объекта автоматизации.

Проведен анализ технологического процесса как объекта автоматизации, предложена функциональная схема автоматизации. Также были выбраны технические средства автоматизации на основе принятой системы контроля и регулирования, которые представлены в спецификации. В ходе работы были приобретены навыки составления простейших функциональных схем автоматизации.

Список используемых источников

1.      Лукас В.А. «Теория автоматического регулирования», Москва «НЕДРА»,1990г. - 416 с.

.        Князевский Б.А. Охрана труда. - М.: Высшая школа, 1982. - 311

.        Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Под. ред. Лунина Л.Г. М.: Энергоатомиздат, 1987 г.

.        Промышленные приборы и средства автоматизации: Справ. / Под ред. В.В. Черенкова. Л., 1987.

.        Системы управления химико-технологическими процессами: Метод. Указания к выполнению курсовой работы для студентов спец. 2501, 2502 всех форм обучения / НГТУ; Сост.: М.А. Фадеев, Н.Новгород, 2000, 26 с.

6.      Иванов Е.В. Рапсовое масло [Электронный ресурс]: пром.журнал/ Специальная сельскохозяйственная техника: электрон.журнал/ ОГАУ, 2009. Режим доступа к журн.: <http://atagos.com.ua/>

.        . Арутюнян Н.С. Технология переработки жиров [Текст]/ Арутюнян Н.С., Коренена Е.П., Янова Л.И, Захарова И.И. под ред. Арутятняна Н.С.. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр "Академия", 2998 - 450с

.        Деревенко В.В., Запорожченко С.Д. Универсальная технологическая линия для переработки масличных семян [Текст]/ Деревенко В.В. //Масложировая промышленность.-№4,2007 - С.20-21.