Технология производства растительного масла: Технология производства растительных масел. Получение подсолнечного масла

Технология производства растительного масла

Содержание страницы

• 1. Характеристика сырья и продукции
• 2. Особенности технологии
• 3. Организация и принципы функционирования комплексов технологического оборудования
• 4. Ведущее технологическое оборудование
• 5. Новые технические решения технологических задач

Растительное масло – это многокомпонентная смесь органических веществ (липидов), выделяемых из тканей растений (подсолнечник, хлопчатник, лен, оливки и др.).

1. Характеристика сырья и продукции

Сырьем для производства растительных масел являются, главным образом, семена подсолнечника. Плод подсолнечника – удлиненная клиновидная семянка, состоящая из кожуры (лузги) и белого семени (ядра), покрытого семенной оболочкой. На долю лузги приходится 22…56 % от общей массы семянки. Содержание масла в семенах подсолнечника более 50 %, а в очищенном ядре – около 70 %.

В состав растительных масел, получаемых из семян подсолнечника, входят 95…98 % триглицеридов, 1…2 % свободных жирных кислот, 1…2 % фосфолипидов, 0,3…0,1 % стеринов, а также каротиноиды и витамины. В подсолнечном масле содержится 55…71 % линолевой и 20…40 % олеиновой кислот.

2. Особенности технологии

Технология производства растительных масел на малых предприятиях включает в себя подготовку семян подсолнечника к хранению, отделение и измельчение ядра, гидротермическую обработку мятки, прессование, очистку, фасование и хранение готовой продукции.

Подготовка семян к хранению. Семена подсолнечника поступают после уборки на хранение с содержанием влаги, превышающим оптимальные значения для хранения и технологической переработки. Наиболее распространенный метод снижения содержания влаги в семенах подсолнечника перед хранением – тепловая сушка, в процессе которой семена нагреваются с помощью сушильного агента (обычно в смеси воздуха и дымовых газов). Сушильный агент температурой 300…350 °С движется в сушилке навстречу семенам, влажность которых снижается на 10…12 %. Высушенные семена охлаждают и направляют в бункер.

Отделение ядра. Особенностью данной операции является разделение семян по геометрическим размерам на крупную и мелкую фракции, а также отделение примесей, отличающихся от основной культуры аэродинамическими и ферромагнитными свойствами.

Отделение оболочек от ядра состоит из операций разрушения покровных тканей семян – обрушивания и последующего разделения (отвеивания) полученной смеси – рушанки на ядро и шелуху (лузгу). Важнейшее требование к операции обрушивания состоит в сохранении целостности ядра. Роторы рушальных машин вращаются с частотой вращения 35…40 c^–1, обрушивание происходит за счет однократного направленного удара вдоль большой оси семянки.

Разделение рушанки на лузгу и ядро основано на различии в их размерах и аэродинамических свойствах. Поэтому сначала получают фракции рушанки, содержащие частицы лузги и ядра одного размера, а затем в потоке воздуха рушанку разделяют на лузгу и ядро. Такой способ разделения рушанки применен в аспирационных рушально-веечных машинах.

Измельчение ядра. Для извлечения масла из семян необходимо разрушить клеточную структуру их тканей. Конечным результатом операции измельчения является переход масла, заключенного в клетках семян, в форму, доступную для дальнейших технологических операций. Получаемая мятка отличается большой удельной поверхностью, так как помимо разрушения клеточных оболочек при измельчении нарушается также внутриклеточная структура маслосодержащей части клетки. Значительная доля масла высвобождается и сразу же адсорбируется на поверхности частиц мятки.

Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размеру частиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1 мм, не должна содержать целых, неразрушенных клеток, и в то же время содержание очень мелких частиц в ней должно быть невелико. Для получения мятки на малых предприятиях используют вальцовые станки с диаметром валков 600 мм и частотой вращения 5,0 с^–1.

Гидротермическая обработка мятки. Целью данной операции является ослабление поверхностных сил, удерживающих масло на частицах мятки. На мини-предприятиях приготовление мезги осуществляют в две стадии. Первая – увлажнение мятки до 8…9 % и подогрев ее до температуры 80…85 °С, способствующей равномерному распределению влаги в мятке и частичной инактивации гидролитических и окислительных ферментов семян, ухудшающих качество масла. Вторая – нагревание мятки до 105 °С и ее подсушивание до конечного содержания влаги 5…6 %.

Прессование мезги. Осуществляется в шнековых прессах, развивающих давление около 30 МПа и степень уплотнения мезги 2,5…3,0. В процессе прессования получаются жмых, масличностью 15…17 %, и растительное масло.

Очистка растительного масла. Операция состоит в удалении из растительного масла твердых механических примесей и взвесей.

Фасование и упаковка. Растительное масло фасуют в прозрачную пластиковую тару, укупоривают и этикетируют с использованием укупорочных и этикетировочных машин. В некоторых случаях используется упаковка пластиковой тары в термоусадочную пленку. Фасованная и упакованная продукция направляется на хранение и реализацию в торговую сеть.

При наличии определенных достоинств технология известных маслозаводов обладает рядом недостатков. Основным из них является повышенная остаточная масличность прессуемого материала, что снижает выход масла. Наличие большого количества лузги в масличном материале из-за отсутствия в ряде случаев операции обрушивания, отсутствия специальной подготовки или жесткие режимы жарения мятки перед прессованием приводят к получению растительного масло низкого качества.

3. Организация и принципы функционирования комплексов технологического оборудования

Машинно-аппаратурная схема комплекса оборудования для завода малой мощности по производству растительного масла представлена на рис. 1. Комплекс состоит из ситового сепаратора 1, нории 2, магнитного сепаратора 3, рушально-веечной машины 4, вальцового станка 5, шнековых конвейеров 6, 7, 11 и 13, бункеров для мятки 8 и лузги 9 соответственно, жаровен 10, шнекового зеерного пресса 12, емкостей 14 и 15 для неочищенного масла, емкости 16 для очищенного масла, насосов 16, емкостей 17 для отстоявшегося масла и бункеров для лузги 18 и пыли 19.

Рис. 1. Схема производства растительного масла

Поступающие на кратковременное хранение в силос семена подсолнечника, предварительно взвешивают на весах, которые затем норией 2 подаются в ситовой 1 и магнитный 3 сепараторы для отделения примесей. Примеси растительного происхождения, отделяемые на сепараторах, собирают и используют в комбикормовом производстве. Затем семена поступают в сушилку 20, где доводятся до необходимой влажности.

Дальнейшая переработка семян подсолнечника заключается в максимальном отделении оболочки от ядра. Этот процесс предусматривает две технологические операции: шелушение (обрушивание) семян и отделение оболочки от ядра (отвеивание, сепарирование), осуществляемые в рушально-веечной машине 4. При этом формируется на выходе три потока, которые, в зависимости от их состава, направляются на следующие участки технологической схемы: первый поток является недорушем – возвращается в приемный бункер; второй поток, состоящий из ядра семян подсолнечника и частиц лузги, направляется в аспирационное устройство рушально-веечной машины 4, где потоком воздуха уносится лузга; третий поток ядра вместе с сечкой поступает в жаровни 10.

После взвешивания на весах ядра подсолнечника измельчаются на вальцовом станке 5. Процесс измельчения может осуществляться за один раз либо за два раза – предварительно и окончательно. При измельчении происходит разрушение клеточной структуры ядер подсолнечника, что необходимо для создания оптимальных условий для наиболее полного и быстрого извлечения масла при дальнейшем прессовании.

Продукт измельчения – мятка — после вальцового станка 5 поступает в жаровню 10, в которой за счет гидротермической обработки достигается оптимальная пластичность продукта, и создаются условия для облегчения отжима масла на прессах. При жарении влажность мезги понижается до 5…7 %, а температура повышается до 105…115 °С.

Из шнекового зеерного пресса 12, в который после жаровни подается мезга, выходят два продукта: растительное масло и жмых. Очистка прессового масла осуществляется при помощи рамных фильтр-прессов или отстойников.

Машинно-аппаратурная схема комплекса технологического оборудования КМ-400 для производства растительного масла производительностью 400 кг/ч представлена на рис. 2. Комплекс состоит из сушилки 1 К4-УС2-А, сепаратора 2 Б6-МСА-1, рушально-веечной машины 3 Б6-МРА-1, вальцового станка 4 Б6-МВС, двух жаровен 6 и гидравлического пресса 5.

Рис. 2. Машинно-аппаратурная схема комплекса технологического оборудования КМ-400 для производства растительного масла

Вначале семена со склада подаются в сепаратор 1, предназначенный для разделения примесей, отличающихся от основной культуры линейными размерами, аэродинамическими и ферромагнитными свойствами при помощи системы подвижных сит, нагнетательного вентилятора и постоянных магнитов.

Затем очищенные семена подсолнечника поступают в рушальновеечную машину 2 для отделения ядер семян от лузги за счет прохождения семян между вращающимся бичевым барабаном и рифленой поверхностью неподвижных дек с последующим их просеиванием через сито.

Отделенная лузга используется для топки жаровен 5, предназначенных для гидротермической обработки мятки.

После этого мятка направляется на вальцовый станок 3 для ее измельчения перед прессованием. Измельченная и обработанная в жаровне мезга подается в гидравлический пресс 4, в котором от нее отделяется растительное масло.

4. Ведущее технологическое оборудование

Для мини-маслозаводов характерно применение нескольких видов оборудования для реализации основных технологических операций прессового способа производства растительного масла.

Сушилка передвижная К4-УС2-А (рис. 3) предназначена для сушки семян подсолнечника и состоит из вентиляторов, форсунки 3, топочного агрегата 4, ковшового транспортера 6, сушильной шахты 7, бункера 8, шнеков 9 и 11. Сушилка может устанавливаться на открытом воздухе при температуре от –20 °С до 50 °С.

Рис. 3. Сушилка передвижная К4-УС2-А

Топочный агрегат 4 и сушильная шахта 7 смонтированы на шасси автомобильного прицепа. Топочный агрегат 4 включает в себя форсунку 3, топку, вентиляторы, воздуховоды, системы топливную и воспламенения топлива, аппаратуру для контроля за пламенем и температурой теплоносителя. Сушка осуществляется смесью топочных газов и наружного воздуха. Высушенные семена подсолнечника охлаждаются при помощи вентилятора до температуры окружающего воздуха.

Техническая характеристика зерносушилки К4-УС2-А

• Производительность, кг/ч 400
• Производительность при сушке семян подсолнечника по отношению к производительности при сушке пшеницы, % 80
• Вид топлива дизельное
• Потребление топлива, кг/ч 76,5
• Привод механизмов индивидуальный от электродвигателей и мотор-редукторов
• Типы электродвигателей асинхронные, закрытого обдуваемого исполнения Общая установленная мощность, кВт 40
• Габаритные размеры сушилки, мм:
• в транспортном положении 9200x2750x4000
• в рабочем 9200x4300x5300
• Масса без зерна, кг 10 200

Сепаратор Б6-МСА-1 1 (рис. 4) предназначен для очистки семян подсолнечника от примесей, отличающихся размерами и аэродинамическими свойствами, а также отделения ферромагнитных примесей. Состоит из двух вентиляторов, камеры 2, ситового корпуса 3, набора магнитов 4 и эксцентрикового вала с приводом 5.

Рис. 4. Сепаратор Б6-МСА-1

Семена подсолнечника очищаются от примесей в ситовом корпусе 3, проходя через четыре сита. Последние приводятся в колебательное движение при помощи эксцентрикового вала. Примеси, отсасываемые вентилятором 1, собираются в осадочных камерах 2. В нижней части сепаратора установлен магнитоуловитель 4 для удаления ферромагнитных примесей из выходящих семян. Вентиляторы и эксцентриковый вал имеют общий привод 5.

Техническая характеристика сепаратора Б6-МСА-1

• Производительность, кг/ч 400
• Эффективность очистки, %, не менее 60
• Частота вращения эксцентрикового вала, мин^-1 462,5
• Амплитуда колебаний, мм 6,5
• Установленная мощность, кВт 1,5
• Габаритные размеры, мм 1550x1100x1600
• Масса, кг 490

Колонка магнитная БКМА 300А (рис. 5) предназначена для выделения из семян подсолнечника ферромагнитных примесей. Состоит из клапана 1, станины 2, регулирующего устройства 3, направляющих 4 для продукта и набора магнитов 5.

Рис. 5. Колонка магнитная БКМА 300 А

Набор магнитов 5 выполнен из магнитов, набранных одноименными полюсами в ряд. Клапан 1 подвешен шарнирно. Направляющие 4 для продукта жестко прикреплены стенками к станине 2. В верхней части станины имеются два проема для подвода очищаемого продукта и аспирации, в нижней – проем для выхода продукта. Семена подсолнечника поступают в приемное устройство, откуда самотеком проходят по экрану в верхней его части, при этом очищаемый продукт просыпается мимо экрана, а ферромагнитные примеси притягиваются магнитным полем к экрану.

Техническая характеристика магнитной колонки БКМА 300А

• Производительность, кг/ч 2400
• Габаритные размеры, мм 424x332x555
• Масса, кг 23

Рушально-веечная машина Б6-МРА-1 (рис. 6) предназначена для обрушивания семян подсолнечника и отделения лузги от ядер. Машина входит в состав комплекса технологического оборудования КМ-400. Состоит из вентилятора 1, привода 2, бункера 3, рушки 4, ситового кузова 5. Рабочим органом рушки является бичевой барабан, вращающийся с различной частотой. Привод барабана осуществляется посредством ременной передачи от электродвигателя.

Рис. 6. Машина рушально-веечная Б6-МРА-1

Разрушение оболочки семян подсолнечника происходит при их прохождении между барабаном и рифленой поверхностью дек – чугунных пластин, установленных между боковинами. Отделение лузги от ядер осуществляется на ситовом кузове 5, закрепленном на колеблющейся раме четырьмя ремнями. Ситовой кузов, представляющий собой деревянную раму, на которой смонтированы два сита, приводится в движение эксцентриковым валом. Лузга отсасывается вентилятором 1.

Техническая характеристика рушально-веечной машины Б6-МРА-1

• Производительность, кг/ч 1000
• Установленная мощность, кВт 3,7
• Габаритные размеры, мм 2182x1150x1415
• Масса, кг 700

Станок вальцовый Б6-МВС (рис. 7) предназначен для измельчения ядер семян подсолнечника. Машина входит в состав комплекса технологического оборудования КМ-400. Состоит из питателя 1, приводов правого и левого 2, рамы 3, валков 4 и механизма рабочих органов (на рисунке не показан).

Рабочие органы представляют собой валки 4, установленные в подшипниках и оснащенные самостоятельными приводами 2 (правым и левым). Вращение валкам передается при помощи клиновых ремней. МехаГлава 4. Техника для производства растительного масла низм рабочих органов предназначен для измельчения и превращения ядер семян в мятку. Питатель 1 обеспечивает подачу материала сплошным потоком по всей длине питательного валка в зазор между валками 4. Налипший продукт снимается с поверхности валков скребками. Поджим верхнего валка осуществляется с помощью пружинного устройства. Ременные передачи и рабочая зона валков 4 закрыты ограждениями.

Рис. 7. Станок вальцовый Б6-МВС

Техническая характеристика вальцового станка Б6-МВС

• Производительность, кг/ч 800
• Установленная мощность, кВт 8
• Занимаемая площадь, м² 1,4
• Габаритные размеры, мм 1175x1120x1560
• Масса, кг 1940

Жаровня Е8-МЖА (рис. 8) предназначена для влаготепловой обработки мятки семян подсолнечника. Состоит из привода 1, цепной передачи 2, вала-мешалки 3 и чана 4.

Рис. 8. Жаровня Е8-МЖА

Чан 4 закрыт двумя крышками, на одной из которых имеется отверстие для засыпки мятки. Жарение происходит за счет теплоты, получаемой в процессе сжигания лузги в печи. Перемешивание мятки осуществляется валом-мешалкой 3 и двумя рыхлителями. Вращение валу-мешалке передается от привода 1 через цепную передачу 2. В днище чана 4 имеется закрываемый заслонкой люк, через который выходит масличная масса. Как правило, в маслоцехе устанавливается четвертая жаровня, предназначенная для выравнивания температуры продукта, поступающего из трех предыдущих жаровен.

Техническая характеристика жаровни Е8-МЖА

• Производительность, кг/ч 500
• Установленная мощность, кВт 8
• Площадь поверхности нагрева чана, м² 1,2
• Габаритные размеры, мм 2000x1500x1025
• Масса, кг 1300

Пресс шнековый зеерный Е8-МПШ (рис. 9) предназначен для непрерывного отжима масла из семян подсолнечника. Состоит из привода 1, опорного узла 2, цилиндра зеерного 3, питателя 4 и шнекового вала (на рисунке не показан).

Мезга (жареная мятка) шнеком равномерно подается в зеерный цилиндр 3, разделенный на четыре камеры и состоящий из двух половин, соединенных между собой шпильками. Шнековым валом мезга последовательно перемещается в цилиндре из одной камеры в другую. За счет давления, создаваемого шнековым валом, происходит отжим масла из мезги. Масло через зазоры между зеерными планками направляется в поддон, откуда самотеком поступает в емкость для масла.

Рис. 9. Пресс шнековый зеерный Е8-МПШ

Жмых перемещается из зеерного цилиндра в опорный узел 2. Регулирование толщины выходящего жмыха осуществляется конусным механизмом. Привод 1 шнекового вала состоит из электродвигателя, редуктора и клиноременной передачи. Привод шнека питателя осуществляется от шнекового вала через цепную передачу.

Техническая характеристика шнекового зеерного пресса Е8-МПШ

• Производительность по мятке, кг/ч 400…500
• Установленная мощность, кВт 11
• Габаритные размеры, мм 3725x1125x1300
• Масса, кг 2920

Экструдер-пресс ЭПЧ-75 (рис. 10) предназначен для непрерывной обработки необрушенных семян подсолнечника и отжима масла из них по схеме однократного окончательного прессования. Состоит из экструдерапресса 1, оснащенного электрообогревом, раздвоителя 2 для передачи вращения двум шнековым валам с одинаковой скоростью, редуктора 3 и электродвигателя 4.

Рис. 10. Экструдер-пресс ЭПЧ-75

Экструдер позволяет получать жмых с остаточной масличностью 15…20 % и влажностью 7,5…9,0 %, что существенно повышает выход подсолнечного масла.

К основным конструктивным особенностям относятся наличие двух валов с размещенными на них насадками специальной формы с контактноуплотнительным профилем и наличие обогреваемых перфорированных секций. Это обеспечивает интенсивное воздействие на материал за счет совмещения процессов транспортирования, прессования, отжима, перемешивания, измельчения, гранулирования и влаготеплового воздействия.

Техническая характеристика экструдера-пресса ЭПЧ-75

• Тип экструдера горизонтальный, двухчервячный
• Производительность по семенам подсолнечника, кг/ч 120…150
• Установленная мощность, кВт 7,5
• Габаритные размеры, мм 1270x3100x950
• Масса, кг 740

Фильтр-пресс Е8-МФП (рис. 11) предназначен для непрерывной очистки подсолнечного масла от механических примесей. Состоит из насосной станции 1, опорной секции 2, набора секций 3 и рамок 4, фильтрующих салфеток 5, нажимной секции 6, станины 7 и винтового зажима 8.

Рис. 11. Фильтр-пресс Е8-МФП

Фильтр представляет собой набор секций 3 и рамок 4. Нажимная 6 и опорная 2 секции установлены по торцам набора. Между рамками и секциями расположены фильтрующие салфетки 5, зажимаемые винтовым зажимом 8.

Неочищенное масло из емкости подается насосной станцией 1 в масляный фильтр. Масло, проходя под давлением через фильтрующие салфетки 5, очищается от механических примесей и сливается в лоток.

Техническая характеристика фильтра-пресса Е8-МФП

• Установленная мощность, кВт 3
• Габаритные размеры, мм 2150x940x1400
• Масса, кг 2400

5. Новые технические решения технологических задач

Устройство для влаготепловой обработки маслосодержащего материала перед прессованием (а.с. № 969711, С11 В1/04) состоит из чанов 1, 3 (рис. 12 а) с обогреваемыми днищами и стенками, вала 4 с лопастными мешалками 5, 6 и 7 (рис. 12 б), механизма 8 выпуска мезги. В верхнем чане 1 лопастные мешалки 5 оснащены барботерами 9, имеющими отверстия 10. Для обеспечения подачи равного объема пара в материал в зависимости от линейных скоростей шаг отверстий уменьшается к периферии чана, отверстия соседних барботеров смешены по окружности. Барботеры 9 сообщены через канал 11 вала 4 с паропроводом 12 (рис. 12 в). В чанах 2 и 3 лопастные мешалки 6 и 7 имеют зубчатый (пилообразный) гребень.

Рис. 12. Устройство для влаготепловой обработки

Устройство работает следующим образом. Маслосодержащий материал (мятка) поступает в верхний чан 1 и, перемешиваясь лопастными мешалками, перемещается из чана в чан.

Процент извлечения масла на маслопрессах зависит от качества влаготепловой обработки мягки и степени подготовки ее к прессованию, то есть от однородности, температуры и влажности ее.

При влаготепловой подготовке мятка подвергается длительному воздействию влаги и температуры. Однако длительное воздействие температуры отрицательно сказывается на качественных показателях масла.

В первом чане мятка интенсивно смачивается и нагревается паром, подаваемым в нее непосредственно через отверстие в барботерах. Расположение отверстий со смещением, а также с уменьшением шага между отверстиями к периферии жаровни дает возможность обеспечить при вращении лопастей равномерное интенсивное смачивание и прогрев мезги по всему сечению, а следовательно, и равномерную подготовку материала во всем объеме.

В связи с тем, что в первом чане верхние кромки лопастной мешалки выполнены прямыми, при пересыпании через них мезги создается сплошная завеса над пространством, в которое подается пар через отверстия барботеров, и это исключает прорыв пара в пространство над слоем мезги.

Во втором и последующих чанах пар в мезгу уже не подается, а подогрев мезги производится только через днище и стенки жаровни, поэтому для того, чтобы обеспечить равномерный прогрев мезги по всему сечению, требуется ее тщательное и интенсивное перемешивание. Это достигается благодаря пилообразной форме лопастей, так как движение частиц мезги в этом случае имеет более хаотичный характер, чем при плоских лопастях.

Все это дает возможность улучшить влаготепловую обработку (сократить время пребывания мезги в жаровне), что ведет к повышению производительности жаровни и улучшению качественных показателей масла.

Устройство для влаготепловой обработки маслосодержащего материала перед прессованием отличается тем, что с целью улучшения качества подготовки материала к прессованию путем обеспечения равномерного и интенсивного прогрева и перемешивания его, мешалка в верхнем чане оснащена барботерами, скрепленными с ее лопастями параллельно им, вал в верхней части выполнен с каналом, сообщенным с барботерами и с системой подачи пара, а отверстия каждого барботера расположены с шагом, уменьшающимся по направлению к периферии чана, и смещены по окружности относительно отверстий соседних барботеров, при этом кромки лопастей мешалок в остальных чанах имеют зубчатый профиль.

Масловыжимной пресс (пат. РФ № 2147993, В30 В9/14, С11 В1/06) (рис. 13) состоит из рамы 1, на которой закреплен привод маслопресса, маслосборника 2, корпуса 3 с питающим бункером, внутри которого помещен шнек 4, на котором с помощью шпонки или шлицевого соединения установлен зеерный цилиндр 5 с глухой торцевой стенкой. Для удаления жома на прессе предусмотрены дробящий нож 6 и направляющие 7 для выхода жома из масловыжимного пресса.

Масловыжимной пресс работает следующим образом. Маслосодержащее сырье поступает в питающий бункер корпуса 3. Одновременно с этим с помощью привода маслопресса вращается шнек 4, отжимая и транспортируя сырье по направлению к торцевой стенке зеерного цилиндра 5. После этого отжимаемый продукт меняет направление движения и за счет нарезок 8, выполненных на наружной поверхности корпуса 3, продукт перетирается о выступы корпуса 3 и торцевую стенку зеерного цилиндра 5. Затем продукт попадает в зазор между винтовыми нарезками 8 и зеерным цилиндром 5. В дальнейшем продукт, перемещаясь, отжимается и гомогенизируется вплоть до выхода из зеерного цилиндра 5. Далее продукт дробится ножом 6 и по направляющим 7 удаляется из масловыжимного пресса.

Рис. 13. Масловыжимной пресс

Масловыжимной пресс отличается тем, что зеерный цилиндр установлен на шнеке и выполнен охватывающим корпусом с глухой торцевой стенкой, а на внешней поверхности корпуса выполнены винтовые нарезки, а также содержит дробящий нож и направляющие для выхода жома.

Просмотров: 1 222

Технология производства растительных масел

В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Г.И. Гарбузова и др.

В книге изложены научные и технологические основы процессов производства растительных масел.
Книга состоит из пяти частей. Первая часть посвящена описанию процессов подготовки масличного сырья к хранению и самого хранения. Во второй и третьей частях описывается технология подготовки масличных семян к переработке и получения масел методом прессования.
В четвертой части излагаются теоретические основы и описываются технологические процессы извлечения растительных масел методом экстракции. Заключительная, пятая часть посвящена вопросам первичной очистки масел с получением фосфорсодержащих продуктов кормового и пищевого назначения.
Предназначена в качестве учебника для вузов пищевой промышленности.

Технологическое процессы и оборудование, применяемые при интенсивном разведении сельскохозяйственной птицы
В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, Т.Н. Кузьмина

Технология сахарного производства
А. Р. Сапронов

Пищевая химия
А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова

Технологии зерноперерабатывающих производств
В.А. Бутковский, А.И. Мерко, Е.М. Мельников

Технология хлебопекарного производства
Л.Я. Ауэрман

Технологии пищевых производств
А.П. Нечаев, И.С. Шуб, О.М. Аношина

Биотехнология мяса и мясопродуктов: курс лекций
И.А. Рогов, А.И. Жаринов, Л.А. Текутьева, Т.А. Шепель

Технология цельномолочных продуктов
Л.В. Калинина, В.И. Ганина, Н.И. Дунченко

Общая технология молока и молочных продуктов
Л.В. Калинина

Химия субтропических и пищевкусовых продуктов
И. И. Татарченко , И.Г. Мохначёв , Г.И. Касьянов

Экономика предприятий пищевой промышленности
М.Д. Магомедов, А.В. Заздравных, Г.А. Афанасьева

Биотехнология
Н.С. Егоров, А.В. Олескин, В.Д. Самуилов

Справочник технолога эфиромасличного производства
А.П. Чипига, Д.Г. Зюков, В.П. Найденова, Н.П. Маковкина, В.Ф. Волченков, К.Г. Персидская, Ф.С. Танасиенко

Технологическое проектирование жироперерабатывающих предприятий
И.М Товбин, Е.Е. Файнберг

Технология производства растительных масел
В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Г.И. Гарбузова и др.

Основы консервирования пищевых продуктов
Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М. А. Гришин

Преобразование отработанных растительных масел в биодизельное топливо, создание системы управления отработанными маслами в Албании

Преобразование отработанных растительных масел в биодизельное топливо, создание системы управления отработанными маслами в Албании

Скачать PDF

Скачать PDF

Связанный контент

Часть коллекции:

Химия (общая)

1. Химия (общая)

• Исследовательская статья
• Опубликовано: 02 марта 2020 г.

• Дритан Топи
  ORCID: orcid.org/0000-0001-7852-5374 ¹  

SN Прикладные науки
том 2 , Номер статьи: 513 (2020)
Процитировать эту статью

• 7300 доступов

• 8 цитирований

• Сведения о показателях

Abstract

В настоящее время пищевые отходы составляют значительную часть общих мировых данных об отходах, оказывая непосредственное влияние на окружающую среду и экономические потери. Использование растительных масел для жарки и других услуг пищевой цепи изучено на предмет их потенциала в качестве источника сырья для производства биодизельного топлива. Развитие технологий обработки позволило использовать их как ценный экономический ресурс, несмотря на их статус пищевых побочных продуктов. Недавно в Албании частное предприятие направило инвестиции на отработанные растительные масла для жарки, создав сеть сбора и используя их для производства биодизельного топлива. На первом этапе создается система управления и сеть сбора отработанного растительного масла в ресторанах, общественном питании и сети быстрого питания в регионе Тирана-Дурреси. Итоги первого года показали, что собрано 400 тонн. Собранные данные по отходам растительного масла достигли примерно 100 т в месяц. Согласно пятилетнему стратегическому плану компания стремится достичь сбора 15–20% от общего объема отходов растительных масел, образующихся в стране, или потенциально 6000–8000 тонн в год. Контракты заключаются на двусторонней основе между конечным пользователем и компанией. Действуют законодательные меры по запрету их сброса в канализационную систему или поверхностные воды. Пилотные эксперименты на заводе позволили успешно производить биодизельное топливо с использованием отработанных растительных масел.

Графический реферат

Введение

Пищевые отходы составляют значительную часть общего объема мировых отходов, оказывая непосредственное воздействие на окружающую среду. Косвенно их производство увеличивает чистые экономические затраты на производство продуктов питания, использование пресной воды, более высокий уровень потребления ископаемого топлива, увеличение выбросов газов [15]. Отходы растительного масла (ОТМ), образующиеся в ресторанах, общепитах и ​​сетях быстрого питания, являются одной из основных групп пищевых отходов. До недавнего времени большинство ВВО использовались для поддержки топлива в различных энергоемких процессах. Во многих промышленно развитых странах развита коллекторская инфраструктура [17]. Действуют эффективные системы управления отработанными маслами, поддерживаемые государственными органами посредством финансовой поддержки и законодательства [20]. Суммы WVO различаются в разных странах в зависимости от экономического развития. Так, Hill [17] подсчитал, что в США существует потенциал скрытого производства биодизеля в объеме более 100 миллионов галлонов в год.

Использование растительных масел, особенно пальмового, в качестве источника дизельного топлива впервые было упомянуто Рудольфом Дизелем в его ранних исследованиях в начале XX века. Последнее их исследование можно найти в обзоре литературы на протяжении 1940-х годов, и оно связано с темой энергетической независимости европейских колоний, особенно в Африке [22]. Попытки производства первого «биодизеля» предпринимались в бывшей колонии Бельгийское Конго в 1930-х годах. Напротив, первый отчет о продукте, известном как биодизель, относится к бельгийскому патенту 422 877, выданному 31 августа 1919 г.37, Чаване [22]. По данным Американского общества испытаний и материалов, биодизель представляет собой смесь моноалкиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК), полученных из липидного сырья, такого как растительное масло или животный жир [4]. Основными источниками растительных масел являются масличные культуры, такие как рапс, соя или пальмовое масло [2, 24, 27, 28]. Производство биодизеля невозможно из-за его высокой стоимости по сравнению с ископаемым топливом. Отработанные растительные масла, поступающие из ресторанов, сетей быстрого питания, магазинов чипсов, промышленных производителей пищевых продуктов, представляют интерес для производства биодизеля [6, 8, 13, 31, 35]. Растительные масла, используемые в процессе глубокого обжаривания в течение периода времени, соответствующего химическим параметрам, установленным правилами безопасности пищевых продуктов [18]. Отработанные фритюрные масла представляют собой смесь триглицеридов, состоящую из цепей насыщенных и ненасыщенных жирных кислот [34].

Эта категория сырья является альтернативным источником биорастительных масел и вызывает интерес из-за низкой цены по сравнению с сырыми биомаслами [3, 35]. Биодизель представляет собой смесь метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) и может заменить ископаемое топливо. Вместе с биоэтанолом классифицируются как биотопливо и полностью и быстро биоразлагаемы [9]. Процесс, используемый для преобразования растительных масел в биодизельное топливо, называется переэтерификацией, при котором триглицерид натурального масла, состоящий из животных жиров или растительных масел, реагирует со спиртом с короткой цепью, метанолом или этанолом в присутствии катализатора с образованием алкила жирной кислоты. эфиры [7, 27].

В последнее время возникла глобальная проблема использования пахотных земель под масличные культуры с целью производства биодизеля. Это напрямую способствовало росту цен на продовольствие во всем мире. Одной из альтернатив для снижения давления является использование WVO для производства биодизеля. В различных публикациях высказывается предположение, что производство биодизеля из масел первого отжима требует более значительных затрат по сравнению с отходами фритюрных масел и животных жиров [9, 10, 25]. В 2011 году, по данным Европейского совета по биодизелю, было произведено около 8,6 млн метрических тонн при установленной мощности 23,5 млн тонн продукции, а Германия была крупнейшим производителем, на долю которого приходилось 32% от общего объема производства [11].

Имеется значительный объем данных о неблагоприятном воздействии ЗВО на здоровье и окружающую среду. Температуры точки дымления вызывают различные химические и физические процессы разрушения. Реакции окисления и полимеризации катализируют, что приводит к многочисленным летучим и нелетучим возможным канцерогенным побочным продуктам [30]. Токсичность акролеина хорошо задокументирована из-за его способности сшивать белки и ковалентно связываться с нуклеиновыми кислотами, действуя как мощный канцерогенный фактор при раке полости рта, дыхательных путей и мочевого пузыря у людей и других видов. Сброс водных растительных масел в канализационную систему оказывает воздействие на экосистему. В таких условиях исследуются мутагенные и генотоксические эффекты [18, 19].

Одним из основных результатов внедрения системы обращения с отходами в WVO для производства биодизеля является связь с экологическими преимуществами, что приводит к уменьшению количества сточных вод, попадающих в городские сточные воды. Это приводит к снижению затрат на очистку городских сточных вод. Анализ жизненного цикла производства биодизельного топлива показал, что его влияние на глобальное потепление минимально. Благодаря своему происхождению из растительных источников он служит стоком для CO ₂ [25, 28].

Наблюдается снижение выбросов CO ₂ по сравнению с обычным топливом, а также сокращение выбросов PM10 и углеводородов (HC), в то время как выбросы NOx увеличиваются по сравнению с обычным топливом. Существует корреляция между процентным содержанием биодизеля в смесевом топливе и снижением выбросов газов (CO, PM, HC) и увеличением выбросов NOx [14, 16] (рис. 1).

Рис. 1

Переэтерификация триглицеридов с МеОН в метиловые эфиры жирных кислот в присутствии катализаторов [32]

Изображение полного размера

Химия биодизеля

Производство биодизеля включает процесс переэтерификации, при котором триглицерид реагирует со спиртом с образованием сложных эфиров и глицерина. Реакция протекает в присутствии катализатора, обычно сильнощелочного, такого как гидроксид натрия. Благодаря процессу переэтерификации вязкость биодизеля снижается по сравнению с сырым растительным маслом. Этот процесс снижает вязкость растительных масел, не влияя на теплотворную способность биотоплива. В процессе переэтерификации используются спирты с 1–4 атомами углерода, а номенклатура сложных эфиров основана на используемом спирте [27, 31, 32].

Обычно катализаторы подразделяются на кислотные и щелочные. Наиболее предпочтительными кислотными катализаторами являются серная и соляная кислоты, а в качестве основных катализаторов используют гидроксид натрия, гидроксид калия, метоксид натрия [27, 31, 32].

Переэтерификация растительного масла с использованием щелочных катализаторов зависит от присутствия воды и свободных жирных кислот из-за замедления реакции. Количество 0,1 % H ₂ O в среде значительно уменьшит количество образующегося в процессе эфира [7, 32].

Экспериментальный участок

Выполнен сбор отработанных растительных масел сетями быстрого питания и ресторанов в районе Тираны. Свежие растительные масла, используемые для производства биодизельного топлива, которые использовались для сравнения физических параметров, были приобретены на местном рынке. Другие химикаты Метанол (99,9%), NaOH, H ₂ SO ₄ куб.см и изопропанол были приобретены Sigma-Aldrich. На рисунке 2 представлена ​​схема производства биодизеля из ЗВО по Канакчи и Ван Герпену [7]. Биодизель производится из отработанных растительных масел и свежих растительных масел, синтезированных в экспериментальном масштабе с использованием щелочи NaOH в качестве катализатора. Получение сложного эфира включает двухстадийную реакцию переэтерификации с последующей сушкой [24, 31]. Двухстадийную реакцию обрабатывают в среде 100% метанола или молярном соотношении метанол-к-маслу 6:1. С метанолом поровну делят на две ступени. Лабораторная реакция, 200 г масла помещают в сухую колбу, снабженную магнитной мешалкой и термометром. Сухие условия необходимы, так как присутствие воды поглощает катализатор, влияя на скорость реакции переэтерификации. В другой колбе примерно 23 г метанола смешивают с 1,0 г NaOH (~ 0,5% по массе масла). Смесь готовили путем добавления раствора катализатора в колбу с маслом и энергично перемешивали в течение 20 минут при 55 °C. После реакции смесь оставляли в делительной воронке для отделения глицерина от смеси метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК). Верхний слой сырого сложного эфира отделяли и промывали дистиллированной водой для удаления катализатора и метанола до тех пор, пока он не становился полностью прозрачным. Наконец, смесь МЭЖК высушивают безводным сульфатом натрия.

Рис. 2

Общая схема WVO и FVO для производства биодизеля [7]

Изображение полного размера Кислоты (FFA) присутствуют в среде на уровне ниже 1%. Процедура обработки, выполненная путем обработки объема сырья и H ₂ SO ₄ и метанола, согласно Zhang et al. [35]. Рисунок 2 представляет собой схему производства биодизеля в лаборатории.

Результаты и обсуждение

Отработанные растительные масла

Количество отработанных растительных масел, производимых ресторанами и сетями быстрого питания, оценивать неудобно, но соображения по сравнительным данным публикуются. Это исследование было завершено в 2017 году. Согласно исследованию, опубликованному Wiltsee [33], среднее значение произведенного WVO составило 8,87 фунтов на человека в год желтой смазки и 13,37 фунтов на человека в год жироуловителя. Ссылаясь на значения, представленные в исследовании, мы предполагаем, что WVO производится в Тиране, известной как самый густонаселенный мегаполис в Албании. Предсказания данных основаны на предложенных коэффициентах Вильтзее [33]. В этом исследовании мы подсчитали, что потенциал производства сети ресторанов и предприятий быстрого питания в Тиране составляет примерно 6000 т WVO (таблица 1). При этом статистика по количеству ресторанов и фаст-фудов предоставлена ​​государственным органом «Национальное управление продовольствия» [1].

Таблица 1. Данные о ресторанах и фаст-фудах в городе Тирана, жителях и допущения по производству жира литр, в соотношении с WVO, произведенным рестораном или производителями фаст-фуда. Общая стоимость значительно увеличилась до 0,60 €/л, включая транспортные расходы.

Физические и химические параметры WVO варьируются в зависимости от времени воздействия, температуры и товара. За это время происходит несколько химических реакций, таких как гидролиз, окисление и полимеризация. От гидролиза триглицеридов увеличилось процентное содержание свободных жирных кислот; реакция полимеризации увеличивает вязкость ВВО, а реакция окисления увеличивает непрозрачность цвета [6]. Химический состав отличается, и его нелегко определить из-за разнообразия растительных масел или гидрогенизированных растительных масел, используемых операторами. Липиды, растительные масла и жиры, используемые в процессе жарки и других пищевых технологических процессах, образуют отходы растительных масел. При нагреве смесь ВВО подвергалась воздействию других агентов (H ₂ O, сахара, белки и O ₂ ), влияя на такие характеристики, как вязкость, кислотность, влажность и цвет. По содержанию свободных жирных кислот (СЖК) они классифицируются как желтые смазки с кислотностью до 15 % СЖК и коричневые смазки с уровнем СЖК выше этого значения [8].

На практике процесс преобразования WVO в биодизельное топливо с помощью щелочного катализатора обычно сложен в применении. Присутствие воды и большого количества свободных жирных кислот дезактивирует катализатор. В таких условиях катализатор расходуется и образуется мыло, соли жирных кислот, катионы натрия или калия [2, 7, 21, 31]. Применение переэтерификации с помощью щелочного катализатора требует наличия в сырье низкого уровня свободных жирных кислот. Опубликованные результаты показывают, что кислотные катализаторы должны снижать уровень СЖК до уровня менее 2% перед применением химической реакции под щелочными катализаторами, что в конечном итоге даст удовлетворительные результаты [13]. На рис. 2 представлена ​​блок-схема сбора, подразумеваемая оператором. Процесс сбора начинается с генерирующей площадки, где сборщик договорился с производителем WVO о разделении ее в пластиковые канистры с донным краном, которые позволяют отделять воду на площадке. Сбор на объект периодически организуется для всех городских районов Тираны и Дурреси на основе компьютерной карты с целью снижения транспортных расходов.

Свойства биодизеля различаются в зависимости от исходного масла и типа спирта. По своим характеристикам биодизель всегда близок к дизельному топливу [21, 29]. Биодизель должен соответствовать спецификации, указанной в ASTM D-6751 и представленной в таблицах 1, 2, прежде чем поступать на рынок (рис. 3).

Таблица 2 Технические характеристики биодизельного топлива (B100) смеси для дистиллятных топлив (ASTM D-6751-03) [4]

Полноразмерная таблица

Рис. 30003

Изображение полного размера

Качественные характеристики биодизеля

Использование альтернативных видов топлива для двигателей с искровым зажиганием (SI) и двигателей с воспламенением от сжатия (CI) стало очень важным из-за повышенного внимания к защите окружающей среды и необходимости снижения зависимости от нефти. В этой группе наиболее часто используются природный газ, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и группа биотоплива, включающая переэтерифицированные растительные масла и спирты [23]. Чтобы считаться автомобильным топливом или наполнителем для автомобильного топлива, FAME должен соответствовать требованиям, установленным национальными или международными стандартами. EN 14124 содержит требования, которым должны соответствовать FAME, прежде чем поступать в продажу [12]. Различные факторы указывают на то, что использование биодизеля (100%) в качестве топлива не рекомендуется. Низкие температуры плавления и биологическая стабильность в течение длительного времени являются двумя основными факторами состояния. Другим важным фактором является его чувствительность к воде; при контакте с воздухом влага инициирует реакцию гидролиза до СЖК и метанола. Окисление биодизеля представляет собой сложный процесс, который включает несколько механизмов, образующих множество химических компонентов, таких как альдегиды, кислоты, кетоны и олигомерные соединения. На уровень продуктов разложения, а также на скорость реакций образования и распада влияют самые разные факторы. К этим факторам относятся температура, наличие легких каталитических металлов в топливной системе, отстойном масле или контейнерах для хранения, тип биодизеля, профиль жирных кислот, уровень смеси, другие загрязнители и наличие антиоксидантов [5]. В настоящее время применяется различное смешивание биодизеля/дизельного топлива, но рекомендуется, чтобы биодизельное топливо могло смешиваться с топливом до 20 процентов [4, 26].

В результате перегонки по Энглеру 100 мл биодизеля, полученного из свежего пальмового масла/отработанного пальмового масла (50:50), конечный объем дистиллята составил 95,0 мл, а остаток — 5,0 мл. Плотность биодизеля при температуре составила d = 0,861 г мл ^-1 , температура в помещении 27 °C, а температура воспламенения 108 °C (таблица 3). Интервал перегонки 325–352 °С указывает на смесь МЭЖК.

Таблица 3 Перегонка по Энглеру биодизеля, полученного из свежего пальмового масла/отработанного пальмового масла (50:50)

Полный размер таблицы

Сравнение максимальных значений температуры со стандартными свидетельствует о качестве конечного продукта. Плотность конечного продукта соответствует стандартам EN14124 (таблица 4).

Таблица 4 Перегонка по Энглеру биодизеля, полученного из отходов пальмового масла (100%)

Полный размер таблицы

Перегонка 100 мл биодизеля, полученного из отходов пальмового масла (100%), привела к объему дистиллята 92,0 мл и остатку 8,0 мл . Плотность = 0,862 г мл ^-1 при комнатной температуре 27 °C и температуре воспламенения 101 °C. Во втором эксперименте оценка параметров качества показывает, что продукт соответствует стандарту.

Выводы

Целью данного исследования было изучение потенциала производства биодизельного топлива из отходов растительных масел в Албании. Интерес к использованию ВВО связан с ценой, которая значительно ниже по сравнению со свежими неиспользованными растительными маслами. Потенциальная мощность 6000 тонн биодизеля в стране привлекательна с экономической точки зрения и может представить Албанию на мировом рынке ЗВО. Вовлечение государственных заинтересованных сторон в эту деятельность путем реализации законодательства, директив и рекомендаций, а также реализации схем финансовой поддержки системы увеличит предпосылки для успеха. Из-за высокого уровня FFA в WVO переэтерификация напрямую не применяется. Первоначально сырье обрабатывали кислотным катализатором для этерификации СЖК. После отделения от воды триглицеридную фазу дополнительно подвергают процессу переэтерификации. Основным используемым растительным маслом в ресторанах и предприятиях быстрого питания является пальмовое масло, благодаря конкурентоспособной цене и физико-химическим свойствам. Производство биодизеля из отработанных растительных масел в лабораторных масштабах является хорошей предпосылкой для его реализации в крупносерийном производстве.

Ссылки

1. AMK (2013) Данные о лицензированных субъектах деятельности в городе Тирана. АМК-Агентство по защите прав потребителей муниципалитета Тираны

2. «>

   Али Ю., Ханна М.А. (1994) Альтернативное дизельное топливо из растительных масел. Биоресурс Технол 59:153–163

   Статья

   Google ученый

3. Araujo VKWS, Hamacher S, Scavarda LF (2010) Экономическая оценка производства биодизеля из отходов фритюрного масла. Биоресурс Технол 101:4415–4422

   Артикул

   Google ученый

4. ASTM D6751 (2003) Стандартная спецификация биодизельного топлива (B100) смеси дистиллятных топлив (Американское общество по испытаниям и материалам, Филадельфия, Пенсильвания

5. Bannister CD, Chuck CJ, Bounds M, Hawley1 JG (2011 ) Окислительная стабильность биодизельного топлива Proc Inst Mech Eng Part D J Automob Eng 225(1):99–114

   Статья

   Google ученый

6. Canakci M (2007) Потенциал липидов из ресторанных отходов как сырья для биодизеля. Биоресурс Технол 98:183–190

   Статья

   Google ученый

7. Canakci M, Van Gerpen J (2003) Пилотная установка по производству биодизеля из сырья с высоким содержанием свободных жирных кислот. Транс АСАЭ 46(4):945–954

   Google ученый

8. Canakci M, Van Gerpen J (2001) Производство биодизельного топлива из масел и жиров с высоким содержанием свободных жирных кислот. Сделки ASAE 44(6):1429–1436

   Артикул

   Google ученый

9. Davis SC, Anderson-Teixeira KJ, DeLucia EH (2009) Анализ жизненного цикла и экология биотоплива. Trends Plant Sci 14(3):140–146

   Статья

   Google ученый

10. Дорадо М., Круз Ф., Паломар Дж., Лопес Ф. (2006) Подход к экономике двух биотоплив на основе растительных масел в Испании. Возобновление энергии 31:1231–1237

    Артикул

    Google ученый

11. EASAC (2012) Текущее состояние биотоплива в Европейском Союзе, его воздействие на окружающую среду и перспективы. http://www.easac.eu. По состоянию на 20 апреля 2014 г.

12. EN 14124 (2003) Автомобильное топливо — метиловые эфиры жирных кислот (FAME) для дизельных двигателей — требования и методы испытаний

13. Encinar JM, Sanchez N, Martinez G, Garcia L (2011) Study производства биодизеля из животных жиров с высоким содержанием свободных жирных кислот. Биоресурс Технол 102:10907–10914

    Артикул

    Google ученый

14. EPA (2002) Всесторонний анализ воздействия биодизеля на выбросы выхлопных газов

15. Hall KD, Guo J, Dore M, Chow CC (2009) Постепенное увеличение пищевых отходов в Америке и его воздействие на окружающую среду. ПЛОС ОДИН 4(11):e7940. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007940

    Артикул

    Google ученый

16. Hamouda MT, Elsheemy AN, Kamal MM, Hennes GM (2014) Параметрическое исследование использования переэтерифицированного биодизеля в дизельном двигателе. Proc Inst Mech Eng Часть A J Power Energy 228 (6): 674–687. https://doi.org/10.1177/0957650914534230

    Артикул

    Google ученый

17. Hill S (2007) Жирная ловушка Филадельфии. Национальная энергетическая политика против городских реалий. Политика управления общественными работами 11:194–203. https://doi.org/10.1177/1087724×06297320

    Артикул

    Google ученый

18. IARC (2010) Рабочая группа по оценке канцерогенных рисков для человека. Бытовое использование твердого топлива и высокотемпературная жарка. Lion, France

19. «>

    Isidori M, Parrella A (2009) Генотоксичность водного экстракта из нагретых кулинарных масел и ее подавление лактобациллами. Food Sci Technol Int 15:267–273

    Статья

    Google ученый

20. Капустина В., Хавукайнен Дж., Виркки-Хатакка Т., Хорттанайнен М. (2014) Системный анализ обращения с отработанными маслами в Финляндии. Управление отходами Рез. 32(4):297–303

    Статья

    Google ученый

21. Knothe G, Steidley KR (2009) Сравнение использованных растительных масел: очень разнородное сырье для биодизеля. Биоресурс Технол 100:5796–5801

    Артикул

    Google ученый

22. Knothe G (2010) История дизельного топлива на основе растительных масел. В: Knothe G, Krahl J, Gerpen JV (eds) Справочник по биодизелю, 2-е изд. AOCS Press, Урбана, стр. 61802

    Google ученый

23. «>

    Ковалевич А., Войтыняк М. (2005) Альтернативные виды топлива и их применение в двигателях внутреннего сгорания. Proc Inst Mech Eng Part A J Power Energy 219:103–126

    Google ученый

24. Ланг X, Далай А.К., Бахши Н.Н., Рини М.Дж., Герц П.Б. (2001) Приготовление и характеристика биодизеля из различных биомасел. Биоресурс Технол 80:53–62

    Статья

    Google ученый

25. Лян С., Сюй М., Чжан Т. (2013) Оценка жизненного цикла производства биодизельного топлива в Китае. Биоресурс Технол 129:72–77

    Статья

    Google ученый

26. Lindhejm C, Pollack A (2003) Воздействие биодизельного топлива на качество воздуха и здоровье человека: Задача 1. Отчет NREL/SR-540-33794. Смесь двухпроцентного биодизеля может улучшить смазывающую способность дизельных топливных насосов распределительного типа

27. «>

    Ma F, Hanna MA (1999) Производство биодизеля: обзор. Биоресурс Технол 70:1–15

    Артикул

    Google ученый

28. Pinto AC, Guarieiro LLN, Rezende MJC, Ribeiro NM, Torres EA, Lopes WA et al (2005) Биодизель: обзор. J Braz Chem Soc 16(6B):1313–1330

    Статья

    Google ученый

29. Руис-Мендез М.В., Мармесат С., Лиотта А., Добарганес М.С. (2008) Анализ используемых фритюрных жиров для производства биодизеля. Grasas Aceites 59(1):45–50

    Статья

    Google ученый

30. Кому WM, Lau YK, Yeung LL (2007) Выбросы канцерогенных компонентов из коммерческих кухонь в Гонконге. Внутренняя застроенная среда 16(1):29–37

    Статья

    Google ученый

31. Томашевич А.В., Силер-Маринкович С.С. (2003) Метанолиз отработанного фритюрного масла. Технологии топливных процессов 81:1–6

    Статья

    Google ученый

32. Van Gerpen J, Shanks B, Pruszko R, Clements D, Knothe G (2004) Технология производства биодизеля. НРЭЛ/SR-510-36244. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Колорадо, США

33. Wiltsee G (1998) Оценка ресурсов городских отработанных жиров NREL/SR-570-26141, Golden CO, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии

34. Юсуфф А.С., Адений О.Д., Олутой М.А., Акпан Ю.Г. (2018) Отработанное фритюрное масло как сырье для производства биодизеля. В: Zoveidavianpoor M (ред.) Нефтехимические продукты — недавнее понимание. Пула, Intechopen, стр. 5–24

    Google ученый

35. Zhang Y, Dube MA, McLean DD, Kates M (2003) Производство биодизеля из отработанного растительного масла: 1. Проектирование процесса и технологическая оценка. Биоресурс Технол 89:1–16

    Артикул

    Google ученый

Скачать ссылки

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Факультет химии, Факультет естественных наук, Тиранский университет, бул. Zogu 1, No. 25/A, 1000, Тирана, Албания

   Дритан Топи

Авторы

1. Дритан Топи

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за переписку

Дритан Топи.

Заявление об этике

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Дополнительная информация

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Технологии производства биодизеля | Энциклопедия MDPI

Зависимость от ископаемых видов топлива для удовлетворения растущего спроса на энергию наносит ущерб окружающей среде во всем мире. Существует острая необходимость в поиске альтернативных видов топлива, которые менее эффективны для выбросов парниковых газов. Биотопливо предлагает несколько преимуществ при меньшем вредном воздействии на окружающую среду. Биодизель синтезируется из широко производимых органических отходов, таких как пищевые, непищевые, микробные и отработанные масла.

возобновляемая энергия

потенциальное сырье

технологии добычи нефти

синтез биодизеля

технико-экономическое обоснование

1.

Введение

Биодизель — это биоразлагаемый, конкурентоспособный в энергетическом отношении и возобновляемый ресурс, способный удовлетворить мировые потребности в энергии ^{[1] [2]} . Это осуществимое решение, позволяющее заменить ископаемое топливо, вызывающее разрушение озонового слоя и ухудшение состояния окружающей среды. Это возобновляемое топливо, которое выделяет меньше выбросов при сжигании, и его можно использовать в существующих нефтяных дизельных двигателях без модернизации. Его также называют эко-дизелем (особенно если его получают из свиной панкреатической липазы) 9.0028 [3] . Биодизель обычно известен своим основным сырьем, включая растительные масла и животные жиры ^[4] . Поскольку углерод, присутствующий в маслах, обычно образуется из углекислого газа, присутствующего в воздухе (поглощение растениями в процессе фотосинтеза), вклад биодизеля в глобальное потепление намного меньше, чем ископаемого топлива. Использование биодизеля в качестве потенциального источника энергии дает преимущество устойчивости, поскольку CO ₂ , выделяющийся при сгорании, будет снова использоваться природой для подготовки сырья, эффект, называемый «замкнутым углеродным циклом» или «углеродно-нейтральным циклом». На рис. 1 показан замкнутый цикл двуокиси углерода для биотоплива. Это представляет собой процесс, когда возобновляемый растительный источник преобразуется в биодизельное топливо, происходит выброс с нулевым содержанием углекислого газа.

Рисунок 1. Замкнутый цикл двуокиси углерода для биотоплива ^[3] .

Подобно нефтедизельному топливу, его можно легко хранить в любом месте, так как оно обладает хорошими свойствами хранения. Химическая опасность и риски, связанные с обращением, транспортировкой и хранением биодизеля, меньше, чем у обычного дизельного топлива. С биодизелем можно безопасно обращаться из-за его биоразлагаемости и более высокой температуры вспышки, чем у нефтедизеля ^[5] . Биодизель производится путем переэтерификации с использованием различных исходных ресурсов, таких как пищевые, непищевые и отработанные масла. Синтез биодизеля с использованием отработанного растительного масла и животных жиров предлагает потенциальный рынок для использования отработанных масел ^[6] . Выбор сырья оказывает заметное влияние на синтез биодизеля, так как 70% стоимости продукта зависит от сырья. В этом обзоре освещаются преимущества и недостатки обычно используемого сырья для устойчивого производства биодизельного топлива. Тем не менее, в этом исследовании освещаются наилучшие доступные технологии извлечения масла, чтобы можно было использовать несъедобные продукты для извлечения масла для устойчивого производства биодизельного топлива.

2. Сырье для производства биодизеля

В настоящее время во всем мире более 350 масличных культур считаются потенциальным источником триглицеридов для производства биодизеля. Выбор подходящего сырья является решающим фактором для производства биодизеля ^[7] . Предпочтительно подходящее сырье должно удовлетворять двум требованиям: производство в промышленных масштабах с минимальными сопутствующими затратами.

Тип и доступность

Более дешевое и легкодоступное сырье для синтеза биодизельного топлива зависит от погодных условий региона, местных почвенных условий, топографического положения и методов ведения сельского хозяйства, принятых в стране. Сырье для синтеза биодизельного топлива в основном подразделяется на четыре основные категории ^{[8] [9] [10]} . Четыре классификации сырья для синтеза биодизеля показаны на рисунке 2. Такие параметры, как содержание масла и общая урожайность сельскохозяйственных угодий, являются ключевыми параметрами для рассмотрения любого нового сырья для синтеза биодизеля. На рис. 2 показано содержание масла в различном сырье.

Рис. 2. Маслосодержание сырья для синтеза биодизеля ^{[11] [12]} .

Сырье первого поколения считается легкодоступным источником для производства биодизельного топлива. Пищевые масла включают пальмовое ^{[13] [14]} , кокосовое ^[15] , оливковое, горчичное, соевое ^[16] , рапсовое ^[17] и подсолнечное масло ^[18] . Применение пищевых масел на протяжении многих лет повлияло на предложение, поскольку эта практика влияет на рынок продуктов питания во всем мире, дестабилизируя доступность и цены. Следовательно, пищевые масла слишком дороги, чтобы их можно было использовать для производства топлива, поскольку они имеют высокий спрос на продукты питания ^[19] . Следовательно, мир может вскоре столкнуться с проблемой «продовольствие против топлива», если продолжится использование сырья первого поколения для синтеза биодизельного топлива. Их применимость для синтеза биодизеля может привести к увеличению стоимости как биодизеля, так и масел ^[14] . Этот процесс оказывает негативное воздействие на окружающую среду из-за того, что требует больших площадей земли для выращивания кормов. Это вызывает вырубку лесов, особенно в тропических регионах, включая Индонезию и Малайзию, которые обеспечивают более 75% мировых поставок пальмового масла. Продолжение этой практики синтеза биодизельного топлива нанесет ущерб флоре и фауне, а кульминацией воздействия станут погодные изменения. Исследование альтернативного сырья для синтеза биодизеля было направлено на снижение зависимости от сырья первого поколения ^[20] . Применение непищевых масел для синтеза биодизеля считается выгодным по сравнению с пищевыми маслами, чтобы избежать продовольственного кризиса и сделать биодизель экономически эффективным процессом. Добыча и переработка масла для синтеза биодизельного топлива представляет собой сложный процесс, который увеличивает общую стоимость производства ^[21] . Обсуждаемое выше сырье второго поколения доступно в природе в больших количествах из-за отсутствия конкуренции с продуктами питания ^[22] . Скорость роста и выход семян масличных культур значительно ниже. Растения, производящие несъедобные масла, обладают отличной вегетативной способностью, но количество семян, получаемых с одного растения, очень мало ^[23] . Классификация различных видов сырья по составу жирных кислот приведена в таблице 1.

Таблица 1. Состав жирных кислот различных видов сырья для производства биодизеля.

Экстракция масел из источников непищевых масел представляет собой сложный процесс, который приводит к увеличению стоимости биодизельного топлива из непищевых масел ^[24] .