Спиртовая экстракция

Описание технологического процесса глубокой переработки семени льна.

Для проведения каждой технологической операции Проекта предлагаются новые технические решения, используя авторское нестандартное оборудование, изготовляемое собственными силами, согласно разработанным конструкторским чертежам и схемам. Обобщая вышеперечисленные методы усовершенствования производственных процессов, нами одновременно даётся сравнительная характеристика с теми схемами, которые обсуждались выше, а также вносится предложение для внедрения Проекта по следующей схеме:
1.Закупаемые семена льна первоначально проходят очистку по обычной схеме, на стандартном оборудовании. Однако дополнительно включаются операции по предварительной подработки семян, с целью их очистки и улучшения выхода масла, за счёт проведения операций по частичной мацерации клеточных мембран ядра и большего раскрытия имеющихся там пор, а также для ослабления связей оболочки и ядра семени.
2.Предварительно подработанные семена направляются на шлифовальное оборудование для отделения оболочки семени и получения очищенной фракции ядра. На этом этапе получаются два самостоятельных продукта для потребления:
- Оболочка семян в сухом виде, где основное содержание составляют фракции полисахаридов. Это максимально выделенное количество более 95%, из всех существующих методов сепарации. Всего в семени содержится 10-12% ПС.
В продукте имеется оставшееся масло до 1%, после его извлечения на первом этапе подработки и очищения. Белок содержится, только в той части, которая находится в мембранах оболочки до 2-3%. Большая часть минеральных веществ содержащихся в семени 3-4% также сохранились воболочке.
Если полисахаридный комплекс (ПС) в виде сухой оболочки- лигнансодержащей фракции по TY BY . Фракция оболочек семян льна масличного не направлять на реализацию для производства биологически активной добавки к пище Лигнокапс по ТУ BY . Добавка биологически активная к пище quot;Лигнокапсquot;, а переработать с помощью водной экстракции на растворимую полисахаридную фракцию и на нерастворимую фракцию, то при этом получаем 2 продукта:
-Лигансодержащая фракция- Сухой полисахаридный экстракт.
- Фитопрепарат Пищевые волокна
Качественный состав обеих фракций будет намного выше, чем по предлагаемым схемам так как их предварительно отсепарировали от семени, поэтому при водной экстракции не будет перехода в раствор белковой фракции из семени. Уменьшенное количество белка в ПС в этой связи и максимально удалённая жировая часть, будет способствовать улучшению их функциональных свойств, по сравнению с продукцией, полученной по существующим схемам. Улучшению характеристик способствует отсутствие излишних технологических операций по осаждению, фильтрации осадка. Упразднение этих процессов упраздняет закупку оборудования для этих целей и не потребует эксплуатационных затрат.
- Ядро семени, как второй продукт, характеризуется содержанием полного объёма масла, в пределах 50%, (кроме остатка в оболочке) и полного объёма белковой фракции семени в пределах 30%, кроме той доли, которая является составной частью мембран оболочки и оставшаяся во фракции полисахаридов.
Оба полученных ПС продуктов могут быть использованы для пищевого назначения или направляться на последующую переработку как сырьё. Данный этап получения вышеназванных 2-х фракций намного качественнее, чем все предлагаемые выше обсуждённые варианты по степени очистки и выхода, в том числе и турбосепарации при фракционированном извлечении без использования растворителей. В отличие от всех схем получения очищенных полисахаридов и концентрированного белка в нашей схеме полностью исключено применение агрессивных материалов, отсутствуют проблемы с утилизацией сывороточных вод, где содержится до 5-7% полезных веществ.
3.Далее, выделенное ядро, направляется на предварительную подработку и извлечение льняного масла холодным прессованием на усовершенствованном оборудовании, специально для мелкосемянных масличных культур и с учётом специфики использования под этанольную экстракцию. На данном этапе получается льняное масло холодного отжима, без применения высокотемпературных режимов и при максимальном сохранении там всех биологически активных субстанций. В данном процессе выход масла регулируется не стремлением получить как можно большего количества, а не нарушить нативность масла и не допустить денатурации белков жмыха.
Вторым продуктом, является полуобезжиренный шрот с содержанием белка до 60%. Обе полученные фракции могут быть использованы для пищевого назначения, как готовые продукты, в том числе для других целей или направляться на последующую переработку как сырьё.
4.Полуобезжиренный шрот, полученный после холодного отжима, направляется на участок этанольной экстракции для извлечения оставшегося там масла. На данном этапе используются специальные экстракторы и агрегаты, оснащённые специальной аппаратурной обвязкой, которые обеспечивают ведение производственного процесса в условиях, обозначенных в режимной карте производства. Для интенсификации технологических процессов, ускоренного извлечения масла применяются факторы кавитационного и динамического воздействия, при котором скорости одновременного перемешивания жмыха и экстрагента превышают Re 3 000, в отличие от традиционных экстракторов, где жмых находится без движения, без ворошения, а экстрагент в виде бензиновой фракции движется при скорости лишь несколько метров в секунду. Поэтому, только по этим параметрам, разница в эффективности новых методов очевидна.
Для ускорения экстракции применяется также эффект чередования перепадов давления и вакуума на специальных агрегатах нашей конструкции, изготовление которого обходится намного дешевле, чем это предлагается на других запатентованных видах оборудования по данному эффекту. Применение аналогичных факторов интенсификации невозможны на оборудовании маслоэкстракционных заводов, в силу их конструктивных особенностей и в большей мере из-за особых требований к степени измельчения частиц жмыха.
В то время как на нашем оборудовании, наоборот, мы используем эффект увеличения поверхности экстракции, за счёт измельчения шрота до 100 мкн, а не 0,5 мм, как это применяется на современных заводских экстракторах.
Несмотря на мелкий размер частичек жмыха, для ускорения экстракции, нам удалось обеспечить многократный противоток экстрагента от низкой концентрации к большей, применяя специальные агрегаты модернизированной конструкции, обеспечивая тем самым, рост градиента масла в мисцелле, в том числе на завершающем этапе, путём отмывки жмыха чистым этанолом. Все участки обеспечены технически необходимыми мерами безопасности от потери паров спирта, автоматическим регулированием перепадов давления во время перекачек экстракционного материала из одной ёмкости в другую ёмкость. На этом этапе, разделяя отмытый последней порцией этанола жмых на специальном агрегате, получаем два продукта:
- Мисцеллу с содержанием масла в количестве 12-15% и
- Льняной жмых с содержанием там в количестве 40% этанола и до 1% масла.
Обезжиренный жмых направляется далее на частичный отбор спирта, а затем на сушильную установку нашей конструкции и изготовляемую нашими силами для окончательного отделения спирта от жмыха. Мисцелла направляется на участок отделения спирта от масла.
5.Процесс удаления спирта от жмыха происходит в интенсивном режиме, благодаря высокой скорости одновременного движения теплоносителя (нагретый азот) и частичек жмыха, в результате чего высушенный от спирта и влаги шрот, в течении 2-3 секунд направляется в циклоны, где происходит отделение теплоносителя, насыщенного парами спирта от высушенного шрота. Высушенный шрот, по сути это высококонцентрированный белок с содержанием протеинов более 90%,влажности 1-2%, подаётся на охлаждение и затем на склад для хранения и организации процесса упаковки, для реализации ангро в большую тару, и для розничной торговли в меньшую по весу упаковку.
Насыщенный парами спирта теплоноситель проходит через теплообменник для конденсации паров в жидкое состояние и возвращается назад, в оборот, по замкнутой системе, для повторного использования в сушильной установке. Процесс интенсивного удаления спирта из жмыха обеспечивается уникальной схемой аппаратурного оснащения сушильной установки, замкнутой системой использования азота, как теплоносителя, на высоких скоростях (40-50 м/сек), низкими энергетическими затратами на испарение этанола (менее 60куб. м природного газа на 1куб. м испаренного спирта, или в целом до 0,5-1 рубля на 1кг высушенного шрота). Для предупреждения окислительных процессов и предупреждения инактивации биологически активных веществ, которые ускоряются из-за применения интенсивных факторов воздействия, в схеме предусмотрена надёжная защита от кислородных окислительных реакций в масле и в белке жмыха и шрота, за счёт применения нейтрального азота и обеспечения этим также, противопожарной безопасности от спиртовых паров. Учитывая интенсивность процессов, умеренные температурные режимы, время пребывания продукта в системе, конечную температуру продукта на выходе (40 градусов), полученный белковый концентрат обладает всеми нативными свойствами, имеет высокую биологическую активность, что является недостижимым уровнем качества при других технологиях.