Обзор оборудования при производстве кукурузного масла

Отделение кукурузного зародыша от зерна осуществляется мокрым и сухим способами. Мокрый способ заключается в длительном замачивании зерна (в течение 36-50 ч) в теплом (48-50 ч) водном 0,2%-ном растворе сернистой кислоты, в последующей обработке зерна на дисковых дробилках и разделение полученной "кашки" на гидроциклонах или на сепараторах флотационного типа, где зародыш отделяется от общей массы частичек крахмалистой эндоспермы. Затем отделенные зародыши подвергают трехкратной промывке от оставшегося в них в небольших количествах крахмала, после чего из массы зародышей удаляют влагу сначала на шнековых прессах, а затем на непрерывно действующих барабанных или паровых сушилках, в том числе и вакуум-сушилках.

Недостатком мокрого способа является более низкое качество масла, содержащегося в зародышах, по сравнению с маслом зародышей, полученных сухим способом. Этот факт обусловливается развитием гидролитических и других побочных процессов в жире при влаготепловой обработке кукурузного зерна.

Отрицательной чертой зародышей сухого способа получения является высокое содержание в них крахмала, наличие которого в отдельных случаях осложняет процессы жарения мезги перед прессованием. С другой стороны, при малой масличности зародышей и высоком содержании в них крахмала вообще невозможно получить из них масло прессовым способом, поскольку масло, как показала практика, не отжимается из подобного материала даже на шнековых прессах, развивающих большие усилия и высокое давление в прессующем тракте. Кукурузные зародыши как сухого, так и мокрого способов получения содержат значительное количество немасличных органических примесей: мучнистые пылевидные частицы зерна (до 4%), кукурузную шелуху или так называемую плеву - стекловидную оболочку зерна (до 5-6%), целые зерна кукурузы, подгоревшие при сушке зародыши, кусочки кукурузной кочерыжки, слипшиеся комья кукурузных зародышей и т.п. Наличие примесей в перерабатываемых зародышей, во-первых, увеличивает потери масла в жмыхе или шроте, а во-вторых, ухудшает эффект работы вальцовок. Во избежание этого производят очистку зародышей от сора. Очистка кукурузных зародышей производится лучше всего на воздушно-ситовых сепараторах или на машинах для очистки маслосемян.

При очистке зародышей на сепараторах:

· съем немасличного органического сора составляет 80-90%;

· при исходной засоренности порядка 9-10% сорность зародыша после очистки не превышает 0,8-1,0%.

Максимальное извлечение масла как в случае прессования, так и экстракции достигается при достаточно глубоком вскрытии клеточной структуры зародышей, что возможно лишь при хорошем их измельчении. Кроме того, такое измельчение способствует более равномерному распределению влаги при увлажнении помола, ведущему к вытеснению масла на поверхность частиц мятки.

Зародыши с крахмало-паточного производства, перерабатываемые по схеме форпрессование - экстракция, измельчаются на пятивальцовках через четыре прохода или на двухпарных вальцовках в лепесток толщиной не более 0,15-0,2 мм.

Зародыши, направляемые на измельчение, вначале попадают в питательный бункер. Из бункера при работающем питающем валике через щель между валиком и шибером материал тонкой лентой поступает на щит и по его поверхности скользит в зазор между двумя верхними валками. Верхняя пара валков нарезная, и это обеспечивает захват вращающимися валками самых крупных частиц масличного материала, подаваемого на измельчение. После первого прохода между валками материал попадает на второй щит, направляющий его на второй проход между четвертым и третьим валками. Далее последовательно материал, направляемый щитами, проходит между третьим и вторым и в конце между вторым и первым валками. После этого измельченный масличный материал, называемый мяткой, попадает в сборный шнек.

Наиболее удовлетворительные результаты при описанном методе измельчения получаются при влажности зародышей сухого способа получения в пределах 9-10%. Если же зародыши имеют низкую влажность (что характерно для высушенного зародыша мокрого способа отделения), то полученную с рифленых вальцов крупку кондиционируют, пропаривая ее острым паром в шнеке, подающем ее на пятивальцовые станки, с доведением влажности зародышей сухого способа получения до указанных выше пределов, т.е. до 9-10%, и зародышей мокрого способа - до влажности 6,5-7,0%. При более высоком увлажнении размол зародышей мокрого способа получения ботанической масличности затруднен образованием комкающейся высокомасличной массы (вследствие выделения масла), налипающей на валки.

Влаготепловая обработка (жарение) – это операция кондиционирования по влажности температуре измельченного масличного материала (мятки) перед извлечением масла прессованием. Получаемый материал называется мезга.

Зародыши – отходы мукомольных мельниц, как низкомасличное сырье перерабатываются на маслоэкстракционных заводах в виде сырого лепестка. Перед плющением для получения более стойкого лепестка и подогрева зародыши подвергают тепловой обработке в жаровне, где они с помощью глухого пара нагреваются до 65-70⁰С .Далее подогретые зародыши направляются на вальцовки для лепесткования.

Зародыши крахмало-паточных заводов, представляющие собой высокомасличное сырье, целесообразно перед экстракцией форпрессовать для получения прессового масла и подготовки хорошо экстрагируемого жмыха. Подготовка мятки кукурузных зародышей к прессованию в жаровнях сводится к увлажнению и пропарке насыщенным паром в первом чане до влажности 8 – 8,5% и температуре 60 -65֯֯. В последующих чанах подсушивание и нагревание мезги ведется в самопропаривающих слоях. []

В конструктивном отношении аппараты для жарения мезги должны обеспечивать: непрерывность товарного потока; тонкое и равномерное увлажнение и пропарку всей массы обрабатываемой мятки; равномерное перемешивание мезги с целью равномерного подогревания её; непрерывное питание готовой мезгой шнековых прессов, входящих в агрегат; автоматическое поддержание заданной температуры и влажности мезги на главных участках процесса жарения. В маслоэкстракционном производстве применяются преимущественно пяти- и шестичанние жаровни

При поступление на пресс мезга должна меть влажность 6-6,5% и температуру 90-95֯. Отсос влаги из жаровни следует производить с помощью естественной тяги.

При холодном отжиме перед прессованием можно использовать теплообменники для нагрева семян до оптимальной температуры (35 С), если условия хранения семян не могут обеспечить такую температуру.

В зависимости от технологии, холодный отжим маслосемян может осуществляться либо однократно, при помощи одного пресса, либо в 2 этапа – при помощи форпресса (пресса предварительного отжима) и пресса окончательного прессования.

При горячем отжиме - форпрессование масличных семян позволяет с помощью мягкой обработки мятки и небольшого давления снять до 85% масла без применения растворителя и с меньшей затратой тепла, чем при чистой экстракции. Помимо этого, форпрессование способствует повышению пропускной способности экстракционного оборудования и улучшению структуры экстрагируемого материала, особенно для масличных семян, которые трудно экстрагируются в виде сырой мятки. Обычно форпрессование осуществляется на шнековых прессах, в которых отжатие масла происходит за счет уплотнения массы мезги, механического воздействия на неё витков вала, трения прессуемого материала о стенки зеерного цилиндра и частиц мезги между собой и сопротивления механизма, регулирующего величину выходного отверстия для жмыха (конуса, диафрагма, кольца).

Содержание масла в жмыхе составляет 14-20%. Его направляют на окончательное прессование или для получения лепестка. Окончательный отжим масла – экспеллирование осуществляется в более жестких условиях, в результате чего содержание масла в жмыхе снижается до 4-7%.

В промышленности используют форпрессы МП-68, ЕТП-20, ФР, Г-24.

Маслопресс МП-68 – отечественный шнековый пресс. Маслопресс ЕТП-20 – это немецкий шнековый пресс.

По смешанному способу производства осуществляется предварительный съём масла на шнековых прессах (так называемое форпрессование), после чего производится экстрагирование масла из жмыха.

Жмых далее дробят, лепесткуют и с температурой не более 50^оС подают в экстрактор.

Экстрагирование производится в специальных аппаратах - экстракторах при помощи органических растворителей (чаще всего экстракционныйбензин марки А и нефрас с Tкип=63-75 ). В результате получается раствор масла в растворителе (так называемая мисцелла) и обезжиренный твёрдый остаток, смоченный растворителем (шрот).

Растворитель, проникая через мембраны клеток экстрагируемой частицы, диффундирует в масло, а масло из клеток – в растворитель. Под влиянием разности концентраций масло перемещается из частицы во внешнюю среду до момента выравнивания концентраций масла в частице и в растворителе вне ее. В этот момент экстракция прекращается.

Экстракцию масла из масличного сырья проводят двумя способами: погружением и ступенчатым орошением.

Экстракция погружением происходит в процессе непрерывного прохождения сырья через непрерывный поток растворителя в условиях противотока, когда растворитель и сырье продвигаются в противоположном направлении относительно друг друга. По способу погружения работают экстракторы НД-1000, НД-1250, Олье-200 и др. Такой экстрактор состоит из загрузочной колонны, горизонтального цилиндра и экстракционной колонны, внутри которых установлены шнеки.

К преимуществам экстракции погружениям относятся: высокая скорость экстракции, простота конструкторского решения экстракционных аппаратов, безопасность их эксплуатации. Недостатком этого способа являются: низкие концентрации конечных мисцелл, высокое содержание примесей в мисцеллах, что осложняет их дальнейшую обработку.

При экстракции на ленточном экстракторе МЭЗ сырье из бункера подается на движущуюся сетчатую ленту транспортера, проходит под форсунками и оросителями, орошается последовательно мисцеллой и бензином. Экстрактор имеет 8 ступеней с рециркуляцией мисцеллы и соответственно 8 мисцеллосборников.

После экстракции мисцелла содержит до 1% примесей, и ее направляют на ротационные дисковые или патронные фильтры для очистки.

Дистилляция – это отгонка растворителя из мисцеллы. Наиболее распространены трехступенчатые схемы дистилляции.

На первых двух ступенях мисцелла обрабатывается в трубчатых пленочных дистилляторах. На первой происходит упаривание мисцеллы. На второй - мисцелла обрабатывается острым паром при температуре 180-220*С и давлении 0,3 мПа, что вызывает кипение мисцеллы и образование паров растворителя. Пары растворителя направляются в конденсатор. На третьей ступени высококонцентрированная мисцелла поступает в распылительный вакуумный дистиллятор, где в результате барботации острым паром под давлением 0,3 мПа происходит окончательное удаление следов растворителя. После дистилляции масло направляют на рафинацию. Шрот основных масличных культур (подсолнечника, хлопчатника, сои, льна и других) является ценным высокобелковым кормовым продуктом. Содержание в нём масла зависит от структуры частиц шрота, продолжительности экстракции и температуры, свойств растворителя (вязкости, плотности), гидродинамических условий.