К химическим методам рафинации жиров относится обработка их водными растворами едкого натра. Этот способ рафинации широко распространен в промышленной практике. Он наиболее полно обеспечивает связывание свободных жирных кислот, содержащихся в растительных жирах, и удаление красящих и других нежелательных примесей.
При реакции свободных жирных кислот со щелочью образуются нейтральные соли – мыла
RCOOH + NaOH → RCOONa + Н2О
Приведенная схематическая реакция не полностью характеризует процесс нейтрализации, механизм которого в действительности довольно сложен и многообразен. В качестве реагента может быть использована углекислая сода. В этом случае реакция протекает следующим образом
RCOOH + Na2CO3 → RCOONa + NaHCO3
На нижеприведенной схеме (рис. 5.6) показано взаимодействие капли щелочи и свободных жирных кислот при щелочной нейтрализации жиров. Проф. А. А. Шмидт объясняет явления, происходящие на поверхности капельки щелочи следующим образом. На молекулярном поверхностном слое капельки щелочи, представленном в виде ядра, частоколом расположены молекулы свободных жирных кислот. Причем, к центру ядра обращены полярные радикалы (СООН) молекулы жира, а в противоположную сторону – неполярная углеводородная цепь (R). Мыло в жире находится в виде коллоидного раствора, способного коагулировать с образованием мыльных пленок. При движении мыльные пленки слипаются, образуя хлопья, которые выпадают в осадок.
|
|
Обладая поверхностно-активными свойствами, мыльные хлопья частично адсорбируют на своей поверхности пигменты, белковые, слизистые и другие примеси.
Рис. 5.6. Схема взаимодействия капли щелочи и свободных жирных кислот
В процессе нейтрализации свободных жирных кислот происходит, частичное омыление нейтрального жира, что способствует увеличению отходов и сокращению выхода рафинированного жира.
При рафинации жиров вследствие неполной нейтрализации свободных жирных кислот и гидролиза мыла могут образоваться кислые мыла (RCOOH ∙ RCOONa).
Нейтрализация свободных жирных кислот щелочью протекает в две стадии: взаимодействие щелочи со свободными жирными кислотами с образованием мыла и отделение нейтрализованного жира от мыла. Процесс отделения жира от образовавшегося мыла происходит также в две стадии. Первая стадия заключается в отделении основной массы мыла от жира, а вторая промывка, обработка каким-либо агентом. Существующие и настоящее время способы разделения фаз не обеспечивают полного отделения мыла от жира. Остаточное количество мыла в жире находится в тонкодисперсном и растворенном состоянии. Наличие мыла в жире ухудшает его товарный вид, придает неприятный привкус и запах, отрицательно влияет на процесс дезодорации, загрязняя аппаратуру, отравляет катализатор в процессе гидрирования жира.
|
|
Поэтому следует обязательно удалить из нейтрализованных жиров остаточное количество мыла. Из применяемых в настоящее время способов удаления мыл наиболее распространенными являются: промывка жиров конденсатом или умягченной водой;
обработка жиров раствором лимонной кислоты и обработка жиров адсорбентами.
Способ промывки жиров выбирается в зависимости от вида жира, метода рафинации, качества нейтрализуемого жира, способа щелочной обработки, содержания мыла в жире и назначения рафинированного жира.
От степени жесткости воды во многом зависит эффективность процесса промывки. При наличии в воде солей кальция и магния в результате обменной реакции с мылами образуются щелочноземельные соли жирных кислот. Образовавшиеся кальциевые и магниевые мыла нерастворимы в воде, поэтому после промывки они остаются в жире.
При обработке нейтрализованных жиров лимонной кислотой происходит разложение мыла с выделением свободных жирных кислот и лимоннокислого натрия. Последний отделяется путем фильтрации предварительно высушенного жира, который направляется в аппарат для отбелки.
Мыло из нейтрализованных жиров удаляется путем обработки активированными адсорбентами. Для этой цели рекомендуется применять кремнеземистые породы глин (трепел и диатомит), которые эффективно адсорбируют мыло и не оказывают заметного изомеризующего действия на непредельные жирные кислоты.
С целью подготовки жиров к нейтрализации кроме процесса гидратации в некоторых случаях рекомендуется обрабатывать жиры лимонной кислотой. Такая обработка жиров перед нейтрализацией обеспечивает частичное выведение некоторых сопутствующих веществ, осложняющих процесс нейтрализации, затрудняющих отбелку и фильтрацию жиров. Процесс обработки жиров лимонной кислотой можно проводить в периодическом или непрерывном потоке в зависимости от выбранной схемы рафинации.
Обработка осуществляется раствором лимонной кислоты концентрацией 200 г/л и количестве 0,02% от массы жира. Процесс ведется при перемешивании и температуре 45-70°С.
Эффективность рафинации находится в многофункциональной зависимости от многих факторов, определяющих ход оптимального протекания процесса. Значительное влияние оказывает качество исходного жира, концентрация, количество и температура раствора щелочи, соблюдение технологического режима, правильная эксплуатация оборудования и др.