Технология отбеливания жиров сравнительно несложна. Подготовленный жир высушивают и, как правило, под вакуумом добавляют отбеливающие порошки. После интенсивного перемешивания, в течение которого происходит сорбция красящих веществ на активных центрах поверхности порошков, суспензию жира фильтруют (суспензия представляет собой взвесь какого-либо измельченного твердого вещества в жидкости).
При фильтровании отбеливающие порошки с поглощенными красящими веществами и некоторым количеством удерживаемого жира остаются на фильтре, а осветленный жир стекает в приемный резервуар.
Для отбеливания жиров все чаще внедряют схемы и аппаратуру непрерывного действия, обеспечивающие высокий эффект осветления при экономной затрате труда,
Отбеливание жиров в аппаратуре непрерывного действия
Ниже описаны две наиболее часто применяемые на наших предприятиях схемы. Принципиальной разницы между ними нет. В схемах предусматривают двукратное прохождение отбеливаемого жира через два последовательно установленных аппарата. Схемы отличаются между собой конструкцией оборудования и некоторыми особенностями режима отбеливания.
Аппаратурно-технологическая схема непрерывного действия с вертикальными отбеливающими аппаратами, довольно широко применяющаяся в рафинационных цехах гидрогенизационных и маргариновых заводов.
Прошедший щелочную рафинацию, промывку и сушку, жир поступает в резервуар, из которого центробежным насосом подается на отбеливание. В напорном трубопроводе жир разделяется на два потока: основная часть (примерно 75%) его через расходомер и трубчатый нагреватель направляется в аппарат для предварительного отбеливания; оставшаяся часть Жира (примерно 25%) через второй расходомер направляется в смеситель, в котором жир смешивается с отбеливающими порошками. Отбеливающие порошки, находящиеся в промежуточном бункере, при помощи дозирующего шнека непрерывно подаются в смеситель.
В этом смесителе образуется суспензия концентрацией от 2 до 6-8%, которая непрерывно засасывается в аппарат для предварительного отбеливания и смешивания здесь со всей массой обрабатываемого жира. Так как аппарат находится под разрежением и имеет паровую рубашку, то в нем происходит дополнительное подсушивание жира и его деаэрация. Это имеет важное значение для повышения эффективности отбеливания и предупреждения нежелательных химических реакций, которые, как указано выше, интенсифицируются в присутствии отбеливающих порошков с их развитой поверхностью.
Из аппарата предварительного отбеливания суспензия отбеливающих порошков в жире непрерывно откачивается центробежными насосами, которые передают ее через трубчатый подогреватель в колонный аппарат для окончательного отбеливания.
Во время работы линии уровень жировой суспензии в аппаратах поддерживается постоянным при помощи поплавковых регуляторов уровня, устанавливаемых в выносных бачках.
После отбеливания суспензия насосами передается на дисковые фильтры, которые работают циклически - цикл фильтрования сменяется циклом выгрузки осадка и регенерации фильтрующей поверхности. Для обеспечения непрерывной работы схемы в линии устанавливают два фильтра, работающих поочередно.
В момент включения фильтров в работу, пока на их поверхности не образовался небольшой слой осадка, из фильтров выходит мутный жир. Его принимают в резервуар и насосом возвращают на повторное фильтрование.
Как только жир начинает выходить прозрачным, его принимают в резервуар для отбеленного жира. Труба, по которой он поступает в этот резервуар, опущена почти до его дна, чтобы при этом струя жира меньше соприкасалась с воздухом и жир меньше окислялся.
Отбеленный жир сразу же по выходе из фильтров охлаждается. Для этого он насосом прокачивается через трубчатый холодильник, в рубашке которого циркулирует холодная вода. Примерно 50% охлажденного жира возвращается в резервуар, а остальной подается на фильтр для контрольного, так называемого полировочного фильтрования. Фильтрованный жир собирается в резервуаре готового продукта, откуда перекачивается на дальнейшую обработку.
Когда на фильтре накапливается значительное количество осадка и производительность снижается, его останавливают для перезарядки. В осадке, образовавшемся на поверхности фильтров, остается жир. Для уменьшения отходов жира с отработавшими отбеливающими порошками осадок на фильтре продувают острым водяным паром и воздухом. Выходящий при этом жир содержит значительное количество влаги и примесей. Его принимают в отдельный резервуар, в котором он отстаивается, отделившаяся вода через жироловушку спускается в очистную систему канализации, а жир перекачивают в отдельный резервуар и его используют для технических целей.
Необходимое разрежение в аппаратах создается при помощи пароэжекторного вакуум-насоса.
Аппаратурно-технологическая схема непрерывного действия, в которой отбеливание проводится в двух последовательно работающих горизонтальных аппаратах.
Из резервуара жир, прошедший щелочную рафинацию, промывку и сушку, насосом непрерывно подается в предварительный смеситель, куда из бункера питателями 5 подается определенное количество отбеливающих порошков.
В данной схеме пользуются двумя типами порошков. Один является отбеливающим, в то время как второй выполняет вспомогательную функцию - он служит для создания дренажного слоя, чтобы облегчить последующее фильтрование.
Из смесителя суспензия порошков в жире засасывается деаэратором, в котором жир дополнительно подсушивается, и из него отсасывается воздух. В данной схеме для надежности операция сушки и деаэрации вынесена в отдельный аппарат.
Из деаэратора суспензия переходит в два горизонтальных аппарата для отбеливания, работающих последовательно. Отбеленный жир по выходе из второго аппарата поступает в охладитель, в котором он охлаждается проточной водой до температуры фильтрования.
Отработавшие отбеливающие порошки вместе с дренажирующими отделяются от жира на двух попеременно работающих фильтрах, на которые суспензия подается насосами.
Мутные порции фильтрата, выходящие из фильтров в момент включения их в работу, возвращаются, а чистый фильтрованный жир поступает в сборный резервуар. Жир, вытесняемый из фильтров в момент продувки их острым паром перед выгрузкой осадка, собирается в резервуаре-отстойнике. После отделения воды он перекачивается в сборный резервуар для технического жира.
Разрежение в системе поддерживается при помощи вакуум-насоса.
В промышленности применяют и другие схемы непрерывного действия для отбеливания жиров и масел, которые по принципу действия мало отличаются от описанных выше.
Основное оборудование, используемое в схемах для отбеливания жиров и масел непрерывного действия.
Бункера для порошков используют для приема и хранения в цехе отбеливающих и дренажирующих порошков. Из них же проводится дозирование порошков перед замешиванием их с жиром.
Бункер представляет собой стальной сосуд прямоугольного сечения с призматическим дном. Он закрыт плотной крышкой, на которой установлен приемный механизм для загружаемых порошков и фильтр для отходящего воздуха. В нижней части бункера смонтирован горизонтальный ворошитель с билами, который предупреждает зависание порошков.
К днищу бункера присоединен шнек-дозатор, получающий вращение от индивидуального электродвигателя через вариатор. Изменяя частоту вращения шнеков, увеличивают или уменьшают количество отбеливающих порошков, поступающих в систему.
В тех случаях, когда для обработки жира используют порошки двух типов, применяют спаренный бункер, который, по существу, представляет собой блок из двух одинаковых бункеров, имеющих свое автономное загрузочное и самостоятельное разгрузочное устройства в виде конического дна и смонтированного в нем питателя для дозирования компонентов.
Во время работы необходимо следить за тем, чтобы крышка бункера была хорошо уплотнена и пыль не попадала в производственные помещения.
Смесители для отбеливающих порошков в схемах непрерывного действия служат для приготовления суспензии отбеливающих порошков в жире. Один из смесителей, применяемых в линиях с вертикальными отбеливающими аппаратами, представляет собой цилиндрический стальной аппарат с выпуклой крышкой и днищем. Внутри аппарата на вертикальном валу находится пропеллерная мешалка, с частотой вращения 1000 об/мин; она приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу.
Отбеливаемый жир поступает в аппарат через патрубок. Поплавковый клапан, устанавливаемый в выносном бачке, поддерживает в аппарате постоянный уровень суспензии.
Отбеливающие порошки непрерывно поступают в аппарат через патрубок, хорошо смешиваются с жиром и уходят из смесителя через патрубок. Если уровень суспензии в смесителе опускается ниже расчетного, поплавковый клапан прикрывает выходной канал, благодаря чему количество отсасываемой суспензии снижается и уровень ее в смесителе нормализуется.
Передача суспензии в отбеливающий аппарат происходит в результате разрежения. Для опорожнения смесителя служит патрубок.
Смеситель, применяемый в линиях для непрерывной отбелки с горизонтальными аппаратами. Аппарат стальной с цилиндрическим корпусом, выпуклым дном и плоской крышкой. Нижняя часть корпуса имеет паровую рубашку. Внутри смесителя на вертикальном валу находится двухконусная мешалка интенсивного действия с частотой вращения 1000 об/мин.
Жир поступает в смеситель через патрубок, а отбеливающие и дренажирующие порошки - через патрубки, расположенные на крышке аппарата. Тщательно смешанная однородная суспензия порошков в жире отсасывается из смесителя через патрубок. В аппарате поддерживается постоянный уровень при помощи автоматического регулятора. Для аварийного перелива служит патрубок, который возвращает суспензию в бак неотбеленного жира. Пар подается в рубашку через патрубок, а конденсат отводится через другой патрубок.
При обслуживании смесителей необходимо внимательно следить за равномерной подачей жира и отбеливающих порошков и тщательным и равномерным смешиванием их между собой.
Деаэратор, работающий в линиях с горизонтальными отбеливающими аппаратами, предназначен для дополнительного подсушивания и деаэрации жира перед отбеливанием. Аппарат имеет вертикальный стальной цилиндрический корпус со сферическими крышкой и днищем. Для обогрева предусмотрена паровая рубашка. На крышке аппарата установлен уловитель, заполненный насадкой из керамических колец. Насадка предупреждает унос капелек жира из аппарата.
Замешанная с отбеливающими порошками суспензия жира через патрубок поступает в форсунки, которые распыливают ее в аппарате. Благодаря большой поверхности распыливаемых капелек суспензии подсушивание и деаэрация происходят очень быстро. Через воронки суспензия переходит в нижнюю часть корпуса и выводится из аппарата через патрубок.
Для создания разрежения деаэратор патрубком присоединяется к вакуумной линии. Наблюдение за работой форсунок ведут через смотровой фонарь.
Во время работы деаэратора необходимо следить за тем, чтобы все уплотнения были хорошо затянуты во избежание подсоса воздуха. Форсунки должны подавать распыливаемый материал равномерной струей. Периодически форсунки необходимо разбирать для чистки.
Аппарат предварительного отбеливания используют в схеме непрерывного действия на первой ступени отбеливания. Отбеливающие порошки контактируют в этом аппарате в толстом слое жира.
Аппарат имеет сварной стальной цилиндрический корпус с выпуклой крышкой и днищем. В нижней части цилиндрического корпуса размещается паровая обогревающая рубашка. По оси аппарата на вертикальном валу закреплены три диска и две лопасти. Вал приводится в движение от индивидуального электродвигателя при помощи клиноременной передачи. Для регулирования передачи. Для регулирования уровня суспензии в аппарате имеется бачок постоянного уровня с поплавковым регулятором.
Приготовленная в смесителе суспензия отбеливающих порошков в жире поступает в отбеливающий аппарат через два патрубка и попадает на вращающиеся диски. Образующейся при вращении дисков центробежной силой суспензия сбрасывается с дисков в раздробленном виде в аппарат, где она смешивается с остальной частью отбеливаемого жира, поступающего через патрубок на третий диск. В аппарате жир хорошо смешивается с отбеливающими порошками и выводится из него через патрубок. Когда требуется полностью освободить аппарат от суспензии, открывается кран на патрубке, расположенном в нижней точке выпуклого днища.
Аппарат работает под разрежением и присоединяется к вакуумной системе патрубком. Пар в рубашку поступает через патрубок, а конденсат отводится через другой патрубок. За работой аппарата наблюдают через смотровой фонарь.
Аппарат снабжен комплектом контрольно-измерительных приборов и предохранительных приспособлений. Поверхность его покрыта тепловой изоляцией.
Колонный аппарат для отбеливания работает в комплекте и последовательно с аппаратом для предварительного отбеливания. В нем завершается процесс сорбции красящих веществ отбеливающими порошками.
В отличие от многих других аппаратов, в которых контакт порошков с обрабатываемым жиром проходит в довольно толстом слое, в колонном аппарате окончательной отбелки суспензия жира с отбеливающими агентами движется вдоль рабочих поверхностей в сравнительно тонком слое.
Колонный аппарат для отбеливания составлен из нескольких царг, соединяющихся между собой при помощи фланцев. Основная часть аппарата - вертикальная колонна диаметром 750 мм и высотой 5000 мм - снабжена паровой рубашкой. В верхней части аппарата размещен распылитель.
Суспензия жира с отбеливающими порошками поступает в аппарат через патрубок в распылитель, по выходе из которого попадает на распределительную тарелку. С нее в форме тонкой пленки суспензия стекает вдоль нагретой поверхности колонны. Отбеленный жир собирается в нижней части аппарата и выводится из него через патрубок. Постоянный уровень суспензии поддерживается здесь при помощи поплавкового регулятора, установленного в бачке постоянного уровня.
Над верхней, расширенной, частью аппарата находится ситчатый каплеотбойник, отделяющий мельчайшие капельки жира, которые могут быть захвачены парогазовой смесью, отсасываемой из аппарата.
В нижней части аппарата имеется патрубок, через который возвращаются первые мутные порции фильтруемого жира. Патрубком аппарат присоединяется к вакуумной системе.
Горизонтальный отбеливающий аппарат представляет собой цилиндрический корпус с двумя сферическими крышками и паровой рубашкой. Для перемешивания жира с отбеливающими порошками в нижней части аппарата имеется горизонтальная шнековая мешалка, приводимая в движение электродвигателем через редуктор.
Суспензия отбеливающих порошков, подготовленная в смесителе, поступает в аппарат через патрубок, тщательно здесь перемешивается и выходит через патрубок во второй такой же аппарат, а из последнего - на фильтрование. За работой аппарата наблюдают через смотровой фонарь. Аппарат присоединяется в вакуумной линии патрубком, расположенным на каплеотбойнике.
Паровая рубашка позволяет поднять температуру жира до 115-125° С. Аппараты устанавливают каскадно так, чтобы суспензия самотеком переходила из одного аппарата в другой.
Охладитель для отбеленных жиров используют в схеме с горизонтальными отбеливающими аппаратами для снижения температуры жира перед фильтрованием с 120 до 70-80° С. Это вертикальный аппарат с цилиндрическим корпусом, выпуклыми днищем и крышкой, имеющий водяную рубашку. Механическая мешалка находится на вертикальном валу, который приводится во вращение от индивидуального электродвигателя через редуктор. Постоянный уровень жира в аппарате поддерживается поплавковым регулятором автоматически.
Суспензия отбеливаемого жира поступает в охладитель самотеком из отбеливающих аппаратов и откачивается из него в фильтры. Охладитель присоединяется к вакуумной системе.
Режим отбеливания. Подготовка и осмотр линии проводят в том же порядке, что и при пуске других линий непрерывного действия. Особенно тщательно проверяют плотность оборудования и коммуникаций, чтобы не допустить просасывания воздуха через жир, так как это может повлечь за собой необратимое ухудшение его качества.
В процессе отбеливания очень важно правильно регулировать поток жира и отбеливающих порошков. При работе по схеме с вертикальными отбеливающими аппаратами включают насос и по расходомеру устанавливают подачу жира в смеситель. Одновременно включают в бункере ворошитель и шнек-дозатор, которым подается в смеситель расчетное количество отбеливающих порошков. Заполнение смесителя жиром и отбеливающими порошками и образование однородной суспензии длится примерно 10 минут.
Затем включают электродвигатель аппарата предварительного отбеливания, открывают краны на линии, соединяющей его с вакуумной системой, и на трубопроводе, по которому суспензия переходит из смесителя в аппарат предварительного отбеливания. Одновременно открывают кран на линии, по которой жир поступает из подогревателя.
По мере заполнения аппарата жиром пускают греющий пар в рубашку аппарата и повышают в нем температуру до 85-90° С.
Пребывание жира с отбеливающими порошками в аппарате предварительного отбеливания составляет 15-20 минут. Отсюда суспензию перекачивают в колонный аппарат для окончательного отбеливания, предварительно пропустив ее через трубчатый подогреватель, в котором температура ее повышается до 95-98° С. Длительность пребывания жира в колонном аппарате примерно 20 минут.
Остаточное давление в аппаратах для отбеливания поддерживают на уровне 4 кПа (30 мм рт. ст.).
Из аппарата для окончательного отбеливания суспензия перекачивается на фильтры. Температура жира на выходе из фильтра не должна превышать 80-85° С. Режим фильтрования, выгрузка осадка и регенерация фильтрующей поверхности зависят от типа применяемых фильтров.
При работе на линиях с горизонтальными отбеливающими аппаратами придерживаются следующего порядка работы отдельных аппаратов.
Включают электродвигатели, вращающие механические мешалки в смесителе, деаэраторе и отбеливающих аппаратах. Затем пускают вакуум-насос. Как только в системе создано необходимое разрежение, включают насос, подающий жир в смеситель и дозирующие аппараты, через которые в смеситель подаются отбеливающие и дренажирующие порошки.
По мере заполнения аппаратов жиром, но не ранее, чем примерно наполовину их рабочего объема, пускают в их рубашки греющий пар, не забыв продуть линию через конденсатоотводчик. Перед тем как подать жир в охладитель для отбеливания жиров, в него подают холодную воду. Как и в предыдущей схеме, точно дозируют количество поступающего в смеситель жира и пропорционально количество отбеливающих и дренажирующих порошков.
В смесителе суспензия предварительно подогревается до 60° С и передается в деаэратор, в котором температура суспензии повышается до 90-100° С. При этой температуре и остаточном давлении 5,3 кПа (40 мм рт. ст.) суспензия подвергается деаэрации, из нее отсасывается воздух и растворенные в ней газы. Хорошая деаэрация является важной операцией подготовки жира к отбеливанию, так как при повышенной температуре опасность окисления жира воздухом увеличивается.
В аппаратах для отбеливания жир подогревается до 120° С и при этой температуре и остаточном давлении 4-5,3 кПа (30-40 мм рт. ст.) интенсивно перемешивается примерно 20 минут. Затем суспензия переходит в охладитель в котором температура ее перед фильтрованием снижается до 70-80° С. Продолжительность пребывания суспензии в охладителе 15-20 минут.
Режим фильтрования поддерживается в соответствии с конструкцией применяемых фильтров.
Отбеливание жиров в аппаратуре периодического действия
Аппаратурно-технологическая схема отбеливания жиров периодическим методом. Из промежуточного резервуара обрабатываемый жир засасывается в аппарат, находящийся под разрежением. Здесь жир подогревается глухим паром до 90-95° С и при интенсивном перемешивании подсушивается и деаэрируется. Остаточное давление в аппарате поддерживается в пределах 5,3-8 кПа (40-60 мм рт. ст.).
В подсушенный жир из мерника засасываются отбеливающие порошки. Чтобы предупредить вредное действие кислорода воздуха на жир, было предложено сравнительно простое устройство, при помощи которого порошки подаются в отбеливающий аппарат инертным газом.
В аппарате жир с порошками перемешивается 30-40 минут, после чего суспензия перекачивается насосом на фильтр-пресс, в котором жир отделяется от отработавших отбеливающих порошков. Первые мутные порции фильтрованного жира через коробку возвращаются на отбеливание, а чистый фильтрат стекает в сборный резервуар.
Режим отбеливания в аппарате периодического действия несложен; аппаратчик должен следить за температурой жира и остаточным давлением в аппарате. Фланцы, соединяющие корпус аппарата с крышкой, так же как и люки, должны быть уплотнены, чтобы сквозь них не просачивался воздух, который может окислить жир.
Для фильтрования можно использовать фильтры различной конструкции, обычно применяют рамочные фильтр-прессы. Давление на фильтр-прессах поддерживают в пределах 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) в начале и не более 0,3 МПа (3 кгс/см2) в конце цикла работы.
При длительном контакте с отбеливающими глинами жир может приобрести неприятный землистый привкус. В аппаратах периодического действия одновременно обрабатывают до 10 т жира. Для фильтрования такого количества жира требуется длительное время. Поэтому в линии обычно устанавливают два или даже три фильтр-пресса с тем, чтобы закончить операцию за 1,5-2 ч.