Содержание к диссертации
Введение
1 CLASS Состояние вопроса. Цели и задачи исследований CLASS 9
1.1 Соя : общие сведения о культуре 9
1.2 Химический состав и физические свойства соевого масла 16
1.3 Использование сои в кормопроизводстве 22
1.4 Существующие методы и технологии очистки соевого масла 28
1.4.1 Характеристика цеолитов, используемых в качестве фильтрующего материала . 30
1.4.2 Состав примесей 32
1.4.3 Существующие технологические схемы очистки соевого масла 33
1.4.3.1 Гидратация 37
1.4.3.2 Щелочная рафинация 38
1.4.3.3 Удаление восков 39
1.4.3.4 Отбеливание 40
1.4.3.5 Дезодорация 41
1.4.3.6 Дистилляция 42
1.4.3.7 Удаление механических примесей..« 43
1.4.3.7.1 Отстаивание 43
1.4.3.7.2 Фильтрование 44
1.4.3.7.3 Центрифугирование .45
1.4.3.8 Технологии и машинно-аппаратурные схемы, используемые для производства и очистки соевого масла 46
1.4.3.8.1 Классификация и анализ устройств для разделения дисперсных систем 56
1.5 Выводы и задачи исследований 68
2 Теоретические исследования процесса очистки соевого масла в фильтрующей центрифуге 70
2.1 Теоретические основы процесса фильтрования соевого масла в конической фильтрующей центрифуге 70
2.2 Дифференциальные уравнения движения механических примесей соевого масла в конической поверхности фильтрующей центрифуги 78
3 CLASS Программа, методика исследований и обработка экспериментальных данных CLASS 88
3.1 Задачи экспериментальных исследований 88
3.2 Программа и объект экспериментальных исследований 88
3.3 Аппаратурно-технологические линии и установка для проведения экспериментальных исследований 89
3.4 Методика проведения эксперимента 99
3.5 Методика определения технологических показателей соевого масла... 105
3.5.1 Определение выхода 105
3.5.2 Определение кислотного числа ' 105
3.5.3 Определение содержания механических и других нежировых примесей соевого масла 106
3.5.4 Технологические свойства сырого исходного и очищенного от примесей соевого масла 107
3.6 Методика определение оптимальных параметров и режимов работы фильтрующей центрифуги 109
4 CLASS Результаты экспериментальных исследований и их анализ CLASS 116
4.1 Влияние параметров фильтрующей центрифуги на эффективность очистки соевого масла 116
4.2. Определение математической модели, описывающей процесс тонкой очистки соевого масла 119
5 CLASS Производственные испытания и экономическая эффективность результатов исследовани CLASS й 136
5.1 Производственные испытания фильтрующей центрифуги 136
5.2 Экономическая эффективность результатов исследований 138
Общие выводы и рекомендации 147
Список использованной литературы , 149
Приложения '. 163
- Соя : общие сведения о культуре
- Теоретические основы процесса фильтрования соевого масла в конической фильтрующей центрифуге
- Аппаратурно-технологические линии и установка для проведения экспериментальных исследований
- Методика проведения эксперимента
Введение к работе
Основной проблемой питания в мире является недостаток белка (дефицит которого для населения Земли составляет около 15 млн.т) и его несбалансированность в пищевом рационе людей. В нашей стране эта проблема стоит особенно остро в связи со значительным ухудшением питания населения, сокращением в его рационе продуктов животноводства [22].
По данным Всемирной организации здравоохранения три четверти населения страдают заболеваниями, возникновение и развитие которых связаны с неправильным питанием [8, 11]. В России снизилось потребление мяса, рыбы, молока, овощей, фруктов - основных источников белка, незаменимых аминокислот, витаминов, микроэлементов. За последнее десятилетие суточное потребление белка снизилось почти на четверть, причем только половина населения России обеспечена минимальной нормой потребления белков (49 г/сут).
Ценным в биологическом отношении продуктом питания является соевое масло. Для дальневосточного региона задача полного использования местных нетрадиционных ресурсов приобретает особое значение, так как климатические условия определяют повышенную потребность в биологически активных веществах, которыми богаты соевые бобы. Все это требует поиска прогрессивных, экономически целесообразных и малоэнергоемких технологий получения и очистки соевого масла.
Амурская область имеет огромную "сырьевую базу для производства соевого масла. Соевое зерно может стать одним из приоритетных направлений переработки в фермерских хозяйствах области. Производство соевого масла принадлежит к числу социально-значимых отраслей агропромышленного комплекса [31].В последние годы сельхозпроизводители постоянно расширяют посевные площади под масличные культуры. В настоящее время большое внимание уделяется состоянию и приоритетным направлениям развития масложирового комплекса страны, вопросам приоритетных научных исследований, роли жировых продуктов в обеспечении здорового питания человека, особенностям производства и рынка, новым технологиям и оборудованию масложирового комплекса в России и за рубежом [18,114].
В 2003 году мировым лидером стало соевое масло - 28 %, любимое россиянами подсолнечное масло занимало пятое место - 10 % [121,131].
Растительное масло - это не только энергетический источник питания человека, но также поставщик незаменимых жирных кислот, микроэлементов, витаминов. Поэтому дефицит масла в пищевом рационе россиянина - одна из причин его низкой продолжительности жизни [139].
Приоритетным направлением развития масложирового комплекса России является увеличение производства растительного масла и улучшение его органолептических и физико-химических показателей [12, 138]. Соевое масло проявляет свои ярко выраженные лечебно-профилактические свойства при атеросклерозе, онкологических заболеваниях, способствует снижению холестерина в крови.
Для увеличения выпуска соевого масла большое значение имеет поиск новых аппаратурно-технологических схем производства и очистки соевого масла, которым принадлежит ведущая роль в формировании качества готового продукта.
Анализ работы существующих схем и технических средств для получения и очистки соевого масла показал, что ощущается недостаток малоэнергоемких технологий и технических средств очистки соевого масла из соевых бобов [102]. На сегодняшний день фермерские хозяйства испытывают недостаток специального малогабаритного оборудования, позволяющего с высокой эффективностью производить соевое масло. В связи с этим совершенствование процесса получения соевого масла и разработка малогабаритного оборудования для тонкой очистки соевого масла в фермерских хозяйствах является актуальной темой.
Работа выполнялась в соответствии с областной целевой программой «Научное обеспечение агропромышленного комплекса на 2001 - 2005 годы», утвержденной постановлением главы администрации Амурской области № 593 от 26.09.2000 года.
Цель исследования. Повышение эффективности технологического процесса очистки соевого масла путем совершенствования конструктивно-режимных и технологических параметров фильтрующей центрифуги.
Научная гипотеза состоит в том, чтобы полностью удалить из соевого масла механические и другие нежировые примеси по новой безотходной технологии очистки в одном техническом средстве - вертикальной конической фильтрующей центрифуге.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технологический процесс тонкой очистки соевого масла.
Предмет исследования - закономерности тонкой очистки соевого масла с помощью вертикальной конической фильтрующей центрифуги в зависимости от конструктивно-режимных параметров.
Методы исследований. В диссертации использованы аналитические и экспериментальные методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теоретической и технической механики, методы решения дифференциальных уравнений. При экспериментальном исследовании применялись методы планирования эксперимента, факторного корреляционно-регрессионного анализа, а при обработке результатов исследований - методы математической статистики, использовались программы Math CAD, Mikrosoft Excel, Statistika 5,5.
Достоверность результатов. Достоверность проведенных исследований обеспечивается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований. Для сравнения использовался критерий сходимости Фишера.
Научная новизна. На основе анализа существующих способов очистки соевого масла и конструктивно-технологических схем выявлено перспективное направление в создании новой фильтрующей центрифуги для тонкой очистки соевого масла.
Впервые получены экспериментальные зависимости оценочных показателей фильтрующей центрифуги .от ее конструктивно-режимных параметров в виде математических моделей процесса очистки соевого масла.
Предложена формула по определению выхода соевого масла в процессе тонкой очистки соевого масла с помощью вертикальной конической фильтрующей центрифуги.
Разработаны технические условия ТУ 9141-001 - 00493238 - 05 на соевое масло.
Практическая значимость работы. Предложенные в диссертации теоретические предпосылки и экспериментальные исследования процесса тонкой очистки соевого масла положены в основу создания экспериментального образца вертикальной конической фильтрующей центрифуги, которая позволяет полностью удалить механические и другие нежировые примеси из соевого масла.
Результаты исследований могут быть использованы конструкторскими организациями при выборе технологических и конструктивных параметров при проектировании фильтрующих центрифуг для тонкой очистки соевого масла и других жидкостей.
Научно-техническая новизна экспериментальной фильтрующей центрифуги для тонкой очистки соевого масла подтверждена патентом Российской Федерации № 2108169 от 10 апреля 1998 года.
Внедрение результатов работы. На основе результатов исследований создана фильтрующая центрифуга. Экспериментальный образец фильтрующей центрифуги испытан в лаборатории ДальГАУ и сдан в эксплуатацию в крестьянско-фермерское хозяйство Садигова Э.Ф. Ивановского района Амурской области.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно практических конференциях профессорско-преподавательского состава Дальневосточного государственного аграрного университета (г.Благовещенск 1996 - 1998 гг., 2002 - 2005гг.) и Амурского государственного университета (2005 г.), на расширенном заседании кафедр «Механизация АПК» и «Механизация и лесоэксплуатация» ДальГАУ в 2005 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в сборниках научных трудов ДальГАУ, АмГУ и Всесоюзного научно-исследовательского института сои. По результатам выполненной работы опубликовано 6 печатных работ, в том числе один патент на изобретение.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения и пяти глав: состояния вопроса и задач исследований, теоретические исследования процесса очистки соевого масла в фильтрующей центрифуге; программы, методики экспериментальных исследований и обработки экспериментальных исследований; результатов экспериментальных исследований и их анализа, технико-экономической оценки результатов исследований, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы изложен на 175 страницах компьютерного текста, включая 3 приложения, 48 рисунков, 23 таблицы. Список использованной литературы состоит из 160 источников, в том числе 18 на иностранных языках.
Соя : общие сведения о культуре
Соя известна человеку давно, примерно за 7 тысяч лет до нашей эры. Родина культурной сои - Восточная Азия ( Китай, Япония). Применению сои в различных целях посвящено множество работ отечественных и зарубежных ученых. По данным ученых [8, 100, 144] в настоящее время используется на кормовые цели 85 - 90 % общего производства семян сои, на пищевые - 8 - 10 % и на технические - 2 - 5 %. В России основные посевы сои сосредоточены на Дальнем Востоке, а также ее возделывают в Поволжье , Ставропольском и Краснодарском краях. Из четырех подвидов культуры сои - манчжурской, китайской, японской, индийской - наибольшее применение нашла манчжурская [22]. Соевые бобы используются не только в пищевой промышленности, но и в химической - для производства красок, пластмасс, тканей, глицерина; в резиновой промышленности - для производства каучука; в медицинской промышленности - для приготовления медицинских препаратов [160]. В Амурской области возделываются сорта местных учреждений-оригинаторов: ВНИИсои и ДальГАУ, причем институтом сои выведено около 50 сортов, которыми засеваются почти 100 % посевных площадей. С 2000 года в области районировано 9 сортов: ВНИИС-1, Октябрь 70, Смена, Рассвет, Закат, Соната, Соер 4, Луч надежды, Грибская [136]. В последние годы в Амурской области и других регионах культивируются следующие масличные сорта сои. Сорт Амурская-241 районирован по Хабаровскому краю и Амурской области. Сорт среднеспелый с вегетационным периодом 105 - 115 дней. Масса 1000 семян 140 - 170 г. Относительно устойчив к засухе, переувлажнению почвы и недостатку влаги. Всходы устойчивы к пониженным плюсовым температурам. В семенах содержится белка до 420 г/кг, масла - 223 г/кг, лизина до 14 г/кг. Накапливает воздушно-сухой зеленой массы в среднем 5 т/га при содержании 1,1 т/га белка и 0,5 т/га масла [136].
Сорт Смена выведен в 1961 году во ВНИИсои и районирован в Амурской и Саратовской областях. Куст средней высоты. Семена средней крупности. Масса 1000 семян 145 г. В семенах содержание масла колеблется от 17,6 до 21 %, а сырого протеина - от 39,2 до 45 %. Сорт не полегает, пригоден к механизированному возделыванию, слабо поражается болезнями и вредителями. Вегетационный период составляет 97 дней.
Сорт ВНИИС-1 среднеспелый, районирован в 1979 году в Амурской области и в Поволжье. Высота куста 70-75 см. Масса 1000 семян-160 - 185 г. Вегетационный период в среднем составляет 102 дня. Семена содержат 20,8 % масла и 40,8 % сырого протеина. Сорт не полегает, пригоден к механизированному возделыванию, слабо поражается болезнями и вредителями, более устойчив к колебаниям гидротермического режима.
Сорт ВНИИС-2 раннеспелый, районирован в 1979 году в Амурской области и в Поволжье. Высота куста 50-70 см. Масса 1000 семян -160-185 г. Вегетационный период в среднем составляет 96 - 97 дней. Семена содержат 21,5 % масла и 40,8 % сырого протеина. Масса 1000 семян - 160-185 г. Вегетационный период в среднем составляет 96 - 97 дня. Семена содержат 20,8 % масла и 41,0 % сырого протеина. Сорт не полегает, устойчив к растрескиванию, пригоден к механизированному возделыванию.
Сорт Соер 4 включен в Госрезерв по Центрально-Черноземному, Средневолжскому, Нижневолжскому, Уральскому, Дальневосточному региону. Масса 1000 семян - от 129,7 до 183,2 г. Сорт раннеспелый, вегетационный период в среднем составляет 97 - 111 дней. Содержание белка от 27,8 до 42,9, а масла - от 20,2 до 24 %. Пригоден для механизированного возделывания. Сорт Даурия среднеспелый создан во ВНИИсои [136]. Масса 1000 семян - 195,7 до 183,2 г. Период вегетации в среднем составляет 106 дней. » Растение средневысокое (50 - 100 см), куст компактный. Содержание масла в семенах - 20,7 %, белка - 39,0 %. Сорт предназначен для зернового и пищевого использования. Сорт Гармония среднерослое растение, высота средняя - 51,4 - 69,7 см. Масса 1000 семян - 153,7 г. Период вегетации в среднем составляет 106 дней. Растение средневысокое (50 - 100 см), куст компактный. Содержание масла в семенах - 21,4 % , сырого протеина - 37,3 %. Продолжительность периода вегетации в среднем составляет 102 дня. Средняя урожайность -25,7 ц/га. , Сорт Лидия скороспелый, создан ВНИИсои. Период вегетации составляет 101 день. Средняя урожайность 24 ц/га - превышает стандартный сорт Смена на 28 ц/га. Куст среднекомпактный. Масса 1000 семян - 162,5 г. Содержание масла в семенах - 20,9 %, белка - 39,3 %. Возделывание сои имеет важное агротехническое значение. Она поглощает из атмосферы молекулярный азот и переводит его в доступную для растений форму [48, 159]. В настоящее время в России объем производства сои составляет 350 тыс. тонн. Основные площади посева ее сосредоточены на Дальнем Востоке, где эта культура стала ведущей. В Амурской области под соей А занято 283100 га (табл. 1.1) [80 - 83].
Теоретические основы процесса фильтрования соевого масла в конической фильтрующей центрифуге
Рабочий орган центрифуги представляет собой емкость формы круглого конуса, обращенного вершиной вниз и вращающегося вокруг своей вертикальной оси симметрии. Сверху фильтрующая коническая центрифуга заполняется соевым маслом, содержащим механические, коллоидные примеси, в том числе и взвешенные остатки дробления соевого зерна. Через перфорационные отверстия в нижней части конуса соевое масло выводится между обечайками, далее поднимается за счет разности давлений и центробежных сил инерции через фильтрующий материал - цеолит и через перфорационные отверстия в верхней части второй обечайки выводится в виде очищенного продукта (рис. 2.1).
Модель движения механических примесей соевого масла в конической вертикальной фильтрующей центрифуге Математическая модель этого процесса должна включать в себя уравнения движения вращающегося жидкого объема, заполняющего рабочий орган, а также уравнения движения неочищенного продукта через фильтрующий материал.
Задачи исследования - установить область допустимых значений параметров процесса и найти их оптимальные значения, при которых выход соевого масла при очистке на фильтрующей центрифуге максимальный.
Этот процесс описывается теорией относительного движения соевого масла, а также теорией относительного движения материальной частицы в сопротивляющейся среде. Наиболее конкретно эти вопросы рассмотрены в работах Л.Г. Лойцянского, В.В. Сельвинского, А.А. Шабанова [58, 59,104].
Схема движения соевого масла в сферической системе координат Для соевого масла, вращающегося в центрифуге, совместим начало отсчета с вершиной конуса, полярную нормаль направим вдоль оси что является уравнением параболоида вращения соевого масла. Рис. 2.3. Критический профиль свободной поверхности соевого масла Для соевого масла, заполняющего полость конуса с углом 2в0 при вершине, возможен разрыв свободной поверхности, когда частицы соевого масла за счет центробежных сил инерции при достаточно большой угловой скорости вращения начинают отрываться от свободной поверхности и скользить вверх по наклонной конической поверхности. Необходимо рассчитать критический профиль свободной поверхности и соответствующую угловую скорость СО . Обозначим: I2 = х2+ у2 - квадрат расстояния элементарного объема жидкости до оси вращения Oz; о- объем соевого масла, заполняющего конус, м3/с; zo - координата вершины параболоида. Тогда уравнение свободной поверхности запишется а уравнение внутренней поверхности конуса - z = / Ctg90. Координаты крайних точек свободной поверхности определяются из совместного решения последних двух уравнений и соответствуют меньшему из корней квадратного уравнения Больший из корней определяет на конусе горизонтальную границу, ниже которой частицы жидкости скатываются к краю свободной поверхности, а выше - отбрасываются центробежными силами вверх. Если дискриминант обращается в ноль, определяет критический профиль поверхности, при котором параболоид касается конуса (рис.2.3). Используя свойство несжимаемости всего объема соевого масла . Если данная угловая скорость й) больше критической, со а, то за счет отбрасывания частиц соевого масла вверх происходит уменьшение исходного объема и, и данная угловая скорость становится критической для нового объема vi. Известно явление центрифугирования взвешенных твердых частиц во вращающемся объеме жидкости, во время которого частицы, имеющие большую плотность, чем жидкость, осаждаются и отдаляются от оси вращения. Частицы, имеющие меньшую плотность, наоборот, всплывают и приближаются к оси вращения. Коническое днище объема соевого масла изменяет характер центрифугирования «тяжелых» частиц. Их поведение можно описать дифференциальными уравнениями движения материальной частицы по шероховатой поверхности в сопротивляющейся среде.
Аппаратурно-технологические линии и установка для проведения экспериментальных исследований
Анализ литературных данных позволяет нам предложить конструктивно-технологическую схему линии производства соевого масла, которая нашла наибольшее применение на практике (рис. 3.1) [24]. При приемке соевого зерна производят тщательный контроль на посторонние минеральные и сорные примеси. После сортировки, отделения включений и ферропримесей, соевое зерно дробится на 4 - 5 частей. Оно не должно иметь более 10 % мелкой фракции. Измельченное зерно направляют с помощью нории 1 на влаготепловую обработку в жаровню. В пространство рубашки жаровни 2 подается пар, который конденсируется, отдает тепло поверхности нагрева, а через нее полученной массе. В течение небольшого времени в увлажненной и подогретой массе происходит процесс глубокого проникновения влаги и тепла во внутреннюю ее структуру, что приводит к образованию однородной массы мезги для отжима масла из нее при низком давлении 0,15 - 0,4 Па. В жаровне проводят увлажнение и нагревание острым паром температурой 125 - 150 С и непрерывном перемешивании в течение 2-3 минуте доведением влажности до 8 - 10 % и температуры до 65 - 75 С. При такой структуре мезги съем масла составляет до 85 - 88 %. Во избежание пригорання к поверхности нагрева проводят перемешивание. Для этой цели в жаровне укреплены мешалки, называемые ножами. Массу, полученную после обработки в жаровне, направляют на предварительный съем масла из мезги соевых бобов в шнековый пресс 3, в котором давление на прессуемый материал возрастает по мере его продвижения к выходу. Окончательный извлечение соевого масла проводится на втором шнековом прессе 3. Полученное масло стекает в емкость 4, расположенную под прессом.
В результате предварительного обезжиривания соевой мятки брикеты жмыха имеют масличность 12 - 18 % , а брикеты жмыха окончательного отжима - около 6 %. Положительной стороной данной технологии является получение соевого масла высокого качества с незначительной денатурацией белковых веществ в мезге из-за использования мезги пониженной влажности 8 - 10%, низкой температуры влаготепловой обработки и давлении. Содержание фосфатидов и свободных жирных кислот в соевом масле вследствие мягких режимов обработки мезги в несколько раз меньше, чем при других режимах влаготепловой обработки.
Жмых, получаемый после отжима масла, как правило, используют на корм скоту. При указанных режимах работы толщина жмыховой ракушки составляет 5 — 6 мм. Температура соевого жмыха, поступающего на хранение, должна быть не более 35 - 40 С, влажность - 7 - 10 %. Отжатое на прессах соевое масло, содержащее примеси, предварительно отстаивают в баках и направляют на центрифугирование [24]. Проведенный нами анализ литературных источников [4, 44, 126, 135] позволил нам разработать для фермерских хозяйств конструктивно-технологическую схему (рис.3.2) тонкой очистки соевого масла с учетом преимуществ и недостатков существующих центрифуг. Предлагается для этих целей вертикальная коническая фильтрующая центрифуга, на которую получен патент на изобретение № 2108169 (приложение 2), т.к. она наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к данному процессу (рис.3.2). Полученное после прессования соевое масло подвергают фильтрованию на центрифуге с целью проведения тонкой очистки соевого масла [136]. После пресса соевое масло собирается в промежуточном сборнике 1 , откуда поступает в коническую вертикальную фильтрующую центрифугу 2. Из центрифуги очищенное соевое масло поступает в сборник соевого масла 4, из которого поступает на фасовку.
Конструктивно-технологическая схема очистки соевого масла 1- промежуточный сборник; 2 - коническая вертикальная фильтрующая центрифуга; 3 - электродвигатель; 4 - сборник для очищенного масла Рис. 3.3. Схема экспериментальной установки центрифуги 1 - корпус центрифуги ; 2 - сборник очищенного масла; 3 - вал ; 4 - перфорированный ротор ; 5 - внутренняя обечайка ; 6 - наружная обечайка ; 7 - фильтрующий материал (цеолит); 8 - электродвигатель Рис. 3.4. Разрез ротора центрифуги с траекторией движения соевого масла Для исследования процесса тонкой очистки соевого масла была изготовлена экспериментальная установка, общий вид которой показан на рисунке 3.3. Разрез ротора центрифуги с траекторией движения соевого масла приведен на рисунке 3.4. Общий вид и вид сбоку экспериментальной установки представлены соответственно на рисунках 3.5 и 3.6. Вид сверху ротора и экспериментальной установки представлены соответственно на рисунках 3.7 и 3.8. Установка включает также приборы контроля и измерений (п. 3.4). Экспериментальная установка (рис.3.3) включает в себя раму; закрепленный на раме электродвигатель 8; корпус центрифуги 1, жестко сидящий на раме; конический перфорированный ротор 4, обращенный большим основанием кверху и закрепленный на вертикальном валу 3. В корпусе центрифуги имеется кран для слива масла из сборников 2 очищенного масла и отверстия для подачи масла на очистку.
Выделение коллоидных и механических примесей происходит за счет их осаждения в центробежном поле на фильтрующей центрифуге (рис.3.3). Технический результат изобретения заключается в улучшении качества тонкой очистки соевого масла. Этот результат достигается тем , что в предложенной центрифуге для очистки масла, включающей установленный на валу ротор, состоящий из двух вертикально и концентрично расположенных обечаек, имеющих перфорацию, образующих между собой кольцевую полость, заполненную фильтрующим веществом и сборники очищенной жидкости, обечайки выполнены конусообразными. Внутренняя обечайка 5 имеет перфорацию в нижней ее части, а наружная обечайка 6 - в верхней части, причем перфорация выполнена до середины обечаек. Верхняя часть внутренней обечайки и нижняя часть наружной обечайки выполнены сплошными.
Методика проведения эксперимента
В ходе изучения литературных данных [1, 4, 101] и предварительных экспериментов было установлено, что основными факторами, влияющими на процесс тонкой очистки соевого масла, являются: число оборотов ротора UK) центрифуги, размер частиц фильтрующего материала - цеолита и толщина фильтрующего слоя . Степень влияния этих факторов выявлялась в ходе предварительных и поисковых экспериментов на изготовленной экспериментальной установке (рис. 3.3,3.5). Для выбора уровней таких факторов как число оборотов ротора центрифуги, размер частиц фильтрующего материала и высота фильтрующего элемента, проводились многофакторные эксперименты. Предварительные и поисковые экспериментальные исследования позволили выбрать уровни некоторых факторов и принять их в дальнейшем исследовании постоянными. Центром подачи неочищенного соевого масла был выбран центр распределительного конуса. Это позволило сделать подачу соевого масла на рабочий орган более равномерной. В момент подачи масла сверху в фильтрующую центрифугу включался секундомер (рис. 3.9) и фиксировалось время очистки соевого масла. Рис. 3.9. Секундомер Очистку соевого масла проводили при максимальных, средних и минимальных значениях числа оборотов ротора центрифуги, толщины слоя фильтрующей перегородки и размера частиц фильтрующей перегородки (табл. 4.1). Размер частиц фильтрующей перегородки, цеолита, определяли с помощью ситового анализа набором сит (рис. 3.10), диаметром от 1 до 10 мм (рис.3.11). Рис.3.10. Набор сит Толщину фильтрующей перегородки, находящейся в обечайках ротора центрифуги, определи с помощью линейки. На линейке нанесена градуировка с ценой деления в 1 мм (рис. 3.11). in. - -я Рис. 3.11. Штанген-циркуль и линейка Рис. 3.12. Весы ВЛТЭ - 500 Очищенное соевое масло взвешивали на весах ВЛТЭ -500 (рис.3. 12) с погрешностью измерения 0,1 г для определения содержания механических примесей и кислотного числа соевого масла. Рис. 3.13. Мерные цилиндры Объем отфильтрованного масла измеряли с помощью мерных цилиндров вместимостью 1 литр (рис. 3.13). При проведении эксперимента определяли выход соевого масла, кислотное число соевого масла, содержание механических примесей по известным методикам.
Частота вращения ротора центрифуги определялась при помощи тахометра ТЧ-10-Р (рис. 3.14) с погрешностью измерения 1с"1. Вариацию частоты вращения ротора центрифуги осуществляли за счет трехкратной замены шкивов (рис.3.15) на приводе электродвигателя центрифуги. 3.5 Методика определения технологических показателей соевого масла 3.5.1 Определение выхода соевого масла Выход (кг/с) соевого масла определяется количеством соевого масла, очищаемого центрифугой в единицу времени [122] W=V/t, (3.1) где V— количество , очищаемого соевого масла, кг ; t - продолжительность процесса очистки соевого масла, с. 3.5.2 Определение кислотного "числа соевого масла Кислотное число - одна из основных характеристик качества масла, пригодности его для пищевых целей. Оно характеризует содержание свободных жирных кислот в масле. Накопление в масле свободных жирных кислот свидетельствует об ухудшении его качества [144]. Для определения кислотного числа соевого масла отвешивают в колбу 3 - 5 г соевого масла [119]. К навеске приливают 50 мл нейтральной смеси (2:1) диэтилового эфира и 96 % этилового спирта. Полученный раствор титруют 0,1 н. водным раствором КОН или NaOH до слаборозовой окраски. Кислотное число определяют по формуле К= 5,611 VD/P , (3.2) w где V— количество 0,1 н. раствора едкой щелочи , израсходованное при титровании, мл; D - поправка к титру раствора щелочи ; Р - навеска масла, г ; 5,611- молекулярная масса КОН,мг. 3.5.3 Определение содержания механических и других нежировых примесей соевого масла Для определения механических примесей отвешивают около 100 г соевого масла, если количество примесей небольшое и около 50 г , если масло содержит большое количество механических примесей [101]. Навеску масла смешивают с утроенным количеством петролейного эфира или бензина, раствор фильтруют через высушенный до постоянной массы при t= 100... 105С и взвешенный на весах фильтр. Когда все масло будет профильтровано, смывают его остатки с колбы на фильтр и промывают до полного удаления масла. Фильтрат должен быть прозрачным. Промытый осадок с фильтром высушивают в бюксе при t = 100 - 105 С до постоянной массы. Бюкс с фильтром взвешивают: первое взвешивание через 1 ч после высушивания, последующие через каждые 30 мин.
