Курсовая работа «Технология производства твердого (брускового) маргарина» 2009

Технологический факультет

Кафедра технологии и оборудования производства жиров и эфирных масел

Курсовая работа «Технология производства твердого (брускового) маргарина»

Выполнил:

Студент группы ТЖ-41

 

Симферополь 2009 г.

Содержание

Введение 3

1. Обзор литературы 7

2. Описание аппарата 13

3. Инженерно-технологические расчеты 16

4. Охрана труда и экология 23

5. Расчет экономической эффективности 30

6. Заключение 32

Список литературы 33

Введение

В настоящее время в стране перерабатывается ежегодно около 200 тыс. т цветочно-травянистого эфирномасличного сырья. Чрезвычайно ограниченный срок уборки и переработки (15 - 25 дней в году) и биологические особенности растений (поверхностная локализация эфирномасличных вместилищ) обусловливали особые требования к условиям уборки, транспортировки и переработки.

С помощью паровой перегонки перерабатывается следующее сырье: соцветия лаванды, шалфея, мята перечная, герань, базилик эвгенольный, укроп, фенхель (целые растения), анис (целые растения), котовник закавказский.

Перегонка с водяным паром может осуществляться как путем воздействия пара на сырье, предварительно загруженное в воду (гидродистилляция), так и непосредственным воздействием пара на сырье (дистилляция).[7]

Возделывание и переработка эфиромасличных культур в Украине, преимущественно в южных регионах – традиционная отрасль агропромышленного производства.

В мировом агропромышленном комплексе эфиромасличная отрасль считается одной из самых быстроразвивающихся. За последние четверть века производство эфирных масел увеличилось в мире с 50 до 250 тыс. тонн. Эта отрасль уникальна и для Украины: Крым является единственным в стране регионом, где почвенно-климатические условия идеальны для выращивания не только традиционных эфироносов, но и многих еще более сложных и перспективных культур (полынь таврическая, иссоп, котовник, мята и др.).

Впоследствии в результате ухудшения экономической ситуации эфиромасличные предприятия резко сократили выпуск продукции.

В настоящее время в Крыму реализуется программа интенсификации эфиромасличного производства, в результате чего возросли площади под эфироносами, увеличилось число предприятий, которые занимаются их возделыванием и переработкой.

Автономная Республика Крым является одним из основных регионов Украины по производству натуральных ароматических продуктов из растительного сырья.

Оценка почвенно-климатических ресурсов Крыма показывает, что они в отличии от других регионов Украины соответствуют биологическим и экологическим требованиям эфиромасличных растений. Целесообразность выращивания эфиромасличных растений в Крыму состоит еще в том, что под некоторые из них можно отводить угодья с бедными каменисто-щебенистыми почвами, рекультивированные, эродированные, которые мало пригодны для других сельскохозяйственных культур.

Продукция эфиромасличной отрасли предназначена для использования в медицинской, парфюмерно-косметической, химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности.

Мировой ассортимент выпускаемых промышленностью эфирных масел составляет около 180 наименований, в то время как в Крыму их всего 5-7. Поэтому одной из приоритетных задач является расширение ассортимента за счет внедрения новых эфиромасличных растений.

Развитие эфирномасличной промышленности обязывает совершенствовать современное оборудование, применяемое в этой отрасли промышленности, искать пути повышения его экономической эффективности.

В эфирномасличном производстве стадия паровой перегонки эфирных масел является немаловажным звеном в технологическом процессе. Даже незначительное повышение эффективности выпарных аппаратов дает в масштабе производства эфирных масел немалый экономический эффект.

Эфирномасличное сырье перерабатывают физико-химическими методами и механическими. К первым относятся перегонка эфирных масел с водяным паром, экстракция летучими-растворителями, экстракция нелетучими растворителями (ма­церация), сорбция различными сорбентами (анфлераж и динамическая сорбция); механический метод осуществляют прессованием или соскабливанием.

Выбор метода переработки зависит от свойства сырья, типа эфирномасличных вместилищ, состава эфирного масла и свойств его компонентов, характера связи эфирного масла с сырьем. Если эфирное масло находится в связанном состоянии, то ферментация сырья, либо предшествует основному процессу переработки, либо совмещается с ним.

Выбранный метод должен обеспечить наибольший выход и наилучшее качество продукции.

Перегонка с водяным паром - самый распространенный метод получения эфирных масел. Основан на летучести эфирных масел с парами воды, осуществляется под атмосферным давлением при температуре около 100 °С. Столь низкая температура извлечения масел, компоненты которых имеют температуру кипения в пределах 150 - 250 °С, является одним из главных достоинств метода.

Сущность метода заключается в том, что при обработке эфирномасличного сырья паром компоненты эфирных масел переходят в паровую фазу и в смеси с парами воды направляются на конденсацию, а затем на отделение от воды.

Схема обработки эфирномасличного сырья, приведенная ниже, отличается простотой.[7]

Сырье целое или измельченное загружают в перегонный аппарат, в который подводится водяной пар. Пар в контакте с сырьем извлекает эфирное масло. Образующаяся смесь паров эфирного масла и воды из перегонного аппарата отводится в холодильник, в котором происходят конденсация паров и охлаждение дистиллята до заданной температуры. Дистиллят поступает в приемник-маслоотделитель (флорентину), где отстаивается и разделяется на первичное эфирное масло-сырец и дистилляционную воду.

В процессе того, как смесь паров воды и эфирного масла отводится и выпарной колонны на холодильник, происходит значительный унос пыли, мелкого летучего сора с парами на холодильник, что значительно ухудшает качество дистиллята, а различные сорные примеси неблагоприятно сказываются на качестве конечного продукта – эфирного масла.

Унос мелкого сора с парами воды и эфирного масла происходит за счет давления создаваемого в аппарате и большой скорости пара. Уносимые сор и пыль при попадании на стенки последующих аппаратов (холодильника, флорентины) прилипают на стенки аппаратов и уменьшают их производительность. Вследствие чего возрастают затраты, воду, электроэнергию. Увеличивается расход воды на теплообменные аппараты, ухудшается качество дистиллята.

В эфирномасличной промышленности в настоящее время применяются выпарные аппараты различных конструкций, но эффективность их недостаточна и экономический эффект уменьшается в процессе эксплуатации.

Целью настоящей работы являлось создание усовершенствованной конструкции периодического выпарного аппарата ПК-1500. Усовершенствованием явилось установка сырьевой сетки. Установка сырьевой сетки позволит повысить производительность аппарата, повысить выход эфирного масла, обеспечит удобство ведения процесса, снизить до минимума увлажнения сырья конденсатом в аппарате.

Стадиями работы предусматривались: анализ конструкций периодических выпарных аппаратов, существующих в производстве эфирных масел; предложения по усовершенствованию выпарного аппарата; разработка чертежа основного оборудования формата А1.

1. Обзор литературы

В отечественной эфирномасличной промышленности душистые вещества извлекают из сырья двумя методами: перегонкой с водяным паром и экстракцией летучими растворителями. Причем первым методом получают более 90 % готовой про­дукции.[3]

В эфирномасличном производстве перегонку с водяным паром применяют для извлечения эфирных масел из сырья, для очистки эфирных масел (повторная перегонка с водяным паром) и т. д.

Под перегонкой подразумевается процесс, состоящий из превращения в пары жидкости или смеси жидкостей в одном аппарате и конденсации этих паров в другом.[2]

Процесс извлечения эфирных масел с водяным паром из сырья гораздо сложнее. Это объясняется тем, что в сырье эфирное масло включено в растительные ткани и в той или иной мере отделено от непосредственного контакта с водяным паром. Данный процесс осуществляется в системе твердое тело - пар (газ) и характеризуется совокупностью многих процессов, основу которой составляют процессы массопередачи и перегонки жидкостей.

Основные особенности перегонки эфирных масел с водяным паром заключаются в следующем:

1) температура процесса перегонки эфирных масел с насыщенным водяным паром всегда ниже температуры кипения воды при данном давлении, т. е. под атмосферным давлением она ниже 100 СС;

2) количественное соотношение эфирного масла и воды в смеси паров зависит только от парциальных давлений данных компонентов и не зависит от соотношения их в жидкой фазе. Это свидетельствует о том, что состав паровой фазы по­стоянен до тех пор, пока в жидкости присутствуют оба компонента;

3) расход водяного пара на перегонку эфирного масла тем больше, чем ниже произведение парциального давления на молекулярную массу основного компонента.

Эффективность процесса перегонки эфирных масел выражается отношением расхода пара в идеальных условиях к реальному расходу при том же давлении.

В реальных условиях расход пара всегда выше, что связано с неполным насыщением паровой фазы эфирным маслом, т. е. с более низкими парциальным давлением и концентрацией эфирного масла по сравнению с идеальными условиями.[7]

Принципиальная технологическая схема переработки эфирномасличного сырья методом перегонки с водяным паром очень проста. Она состоит из перегонного аппарата, холодильника и приемника-маслоотделителя (флорентины), сборника масла.

В настоящее время паровую перегонку эфирных масел из сырья осуществляют в аппаратах периодического действия двух конструкций и аппаратах непрерывного действия пяти конструкций. Каждый аппарат имеет свои особенности с точки зрения обеспечения условий перегонки, которые существенно влияют на выход и качество эфирных масел.

Наилучшие показатели достигаются при оптимальных условиях перегонки, к которым относятся противоток сырья и водяного пара, равномерная обработка паром всех частиц сырья, повышенная скорость движения пара относительно частиц в начальный период извлечения эфирного масла, обработка перегретым паром частиц сырья в конце процесса, наименьшая степень воздействия конденсата на эфирное масло в сырье, наименьшая продолжительность процесса (т. е. время пребывания сырья в аппарате). Кроме того, аппараты различаются условиями загрузки сырья, которые влияют на потери масла до перегонки и, следовательно, на общий выход продукции при переработке.

Противоток сырья и пара, обеспечивая насыщение паровой фазы эфирным маслом, уменьшает расход пара, улучшая гидродинамический режим процесса, повышает скорость извлечения и качество эфирного масла; сокращает продолжительность обработки сырья и увеличивает удельную производительность аппарата.

Степень использования свойств перегретого пара отражается на потерях масла с отходами, продолжительности обработки сырья и, следовательно, на производительности аппарата.

Качество эфирных масел находится в обратной зависимости от продолжительности обработки сырья в аппарате. Высокая температура, вода, кислород, органические кислоты сырья, окислы металлов являются прекрасными катализаторами мно­гих химических реакций. Продуктов гидролиза и элиминирования сложных эфиров, дегидратации терпеновых спиртов, окисления по месту двойных связей, конденсации и полимеризации будет образовываться тем больше, чем продолжитель­нее процесс отгонки, ниже скорость извлечения масла в первоначальный период, эффективнее орошение сырья конденсатом.

Переработка сырья в аппарате периодического действия ПК-1500.

Разгрузка сырья из транспорта осуществляется вручную либо с помощью грейферного погрузчика ПЭ-0,8.

Сырье хранится на эстакаде слоем не выше 1,0 м в течение не более 3 ч.

Сырье в количестве 300 - 350 кг вручную равномерно укладывают с уплотнением около стенок до верхнего края и закрывают люки аппарата. Длительность загрузки 20 мин.

Пар, используемый для отгонки эфирных масел, может быть насыщенным или перегретым. Давление пара в магистрали 0,4 - 0,5 МПа, температура перегрева пара при перегонке лаванды, шалфея не более 150°С, а для герани, базилика 170 - 180°С. Вода, используемая в теплообменной аппаратуре, должна быть условно чистой с температурой не выше 20 - 25°С.

Подача пара, отгонка эфирного масла. Нагреву сырья предшествуют продувка магистрали, сброс конденсата в период прогрева куба. В начале гонки подают воду в холодильник и регулируют ее количество с таким расчетом, чтобы температура дистиллята была равна 30 - 35°С. Длительность прогрева куба с сырьем до начала гонки 15 - 20 мин. Подачу пара и охлаждающей воды в холодильник устанавливают из расчета скорости отгонки 75 - 90 л/ч, что составляет 5 - 6% вместимости куба. Количество отгоняемого дистиллята 180 л, температура его 35 - 40°С. Продолжительность паровой отгонки 2 - 4 ч в зависимости от рода сырья.

Таблица 1.1. Режимы переработки сырья, в аппаратах ПК-1500.

Показатели	Лаванда	Шалфей	Мята	Герань	Базилик
Подвялен- Ные растения	Сухой лист
Скорость отгонки, Л/ч	75-90	75-90	75-90	90	90-100	90-100
Температура дис- Тиллята, °С	35-40	35-40	40	40	35-40	35-40
Объемная масса Загружаемого Сырья, кг/м3	200-250	150-200	130-220	200	250-235	250-325
Средняя масса за- Грузки сырья в Объеме куба, кг	340	290	265	300	375	375
Количество отго- Няемого дистилля- Та % к массе за- Гружаемого сырья	50,0	50,0	40,0	75,0	50,0	110,0
Длительность гон- Ки, ч	2,00	1,75	1,50	2,50	2,00	4,50
Производитель- Ность аппарата, Кг Часовая Суточная	113,0 1810,0	105,0 2530,0	106,0 2540,0	106,0 2540,0	115,0 1850,0	66,0 1580,0
Содержание масла В отходах, % к Сырью	0,015	0,005	0,015	0,015	0,005	0,050
Выход масла, % к Исходному содер- Жанию	90,0	90,0	90,0	98,0	90,0	80,0
Содержание эфирного масла в дистилляте, % (после приемника-разделителя)	0,115	0,054	0,068	-	0,051	0,25

Остановка аппарата и выгрузка отходов. Перед отключением подачи пара в аппарат уменьшают подачу воды в холодильник. Горячим дистиллятом смывают остатки масла со стенок труб холодильника и полностью отключают пар. Накопившийся конденсат спускают.

Аппарат готовят к разгрузке 5 мин. Затем отъединяют пароотводную трубу от холодильника, открывают люки, снимают крышку, опрокидывают куб и выгружают отходы. Операция выгрузки длится 15 мин.

Рисунок 1.1. Периодический аппарат ПК-1500.

Аппарат ПК-1500 имеет цилиндрический корпус 4 с ложным решетчатым днищем 3, барботером 1, откидными болтами 6, штуцером слива конденсата 2; съемную крышку со шлемом 8, сепарационной сеткой 7 и хоботом 9 с соединительной муфтой 10; промежуточные сетки 5.

Съем эфирного масла-сырца. Перед отключением подачи пара в куб закрывают выход дистиллята из флорентины. При этом уровень масла поднимается и по спускному патрубку сливается в тару. Дистиллят после флорентины содержит 5 - 8% растворенного вторичного масла, которое выделяется посредством когобации (повторной перегонки) на когобаторе периодического или непрерывного действия. Собранное первичное масло-сырец с флорентины направляется на доработку (сушка, фильтрация, фасовка).

Сушка масла-сырка. Загруженное в аппарат с рубашкой масло при непрерывном перемешивании подогревают до 70°С в течение 1 ч. После этого прекращают нагрев, отключают мешалку, масло отстаивают, охлаждают до температуры окружающей среды. Влага и механические примеси оседают на сферическое дно, откуда спускным краном выводятся из аппарата, сообщенного с атмосферой обратным холодильником.

Сушка эфирного масла-сырца под вакуумом. Осуществляется в вакуум-аппарате при остаточном давлении 20 - 26 кПа и температуре 55 - 60°С в течение 40 мин.

Фильтрация. Осуществляется двумя способами. В первом случае в патронном фильтре ФК-2М создают избыточное давление 0,2 МПа. Регенерация фильтрующих элементов производится посредством подачи фильтрующей жидкости в обратном направлении на протяжении 10 мин. Фильтрация под давлением может осуществляться фильтрами, применяемыми в тракторах для фильтрации минеральных масел. Второй способ - фильтрация при остаточном давлении 54 кПа.

• < Назад
• Вперёд >