Способ разложения устойчивой жировой эмульсии - отходов кислотной очистки жиров и природных восков

 

Изобретение относится к масложировой промышленности и касается разложения жировых эмульсий. Сущность изобретения: утилизацию отходов кислотной очистки жиров и природных восков осуществляют разложением на составляющие компоненты. Для этого отходы нагревают до 50 - 60^oС, вносят в мас.%: от исходного сырья 0,5 - 3 электролита и 0,2 - 1 деэмульгатора-неионогенного поверхностно-активного вещества и нагревают до 80-90^oС при постоянном перемешивании.

Изобретение относится к фармацевтической, парфюмерной и пищевой промышленности, в частности к переработке отходов производства ланолина "серой взвеси", получаемых на стадии окисления шерстного жира.

"Сеpая взвесь" вязкая, серого цвета масса, представляющая собой неоднородную водную эмульсию, состоящую из заэмульгированного шерстного жира, серной кислоты, нерастворимых веществ, стабилизированная белково-слизистыми веществами.

Известен способ выделения жира из отходов производства майонеза [1] Смесь нагревают до 45^оС, обрабатывают 25%-ным раствором электролита хлорида натрия в количестве 12% от массы. Перемешивают в течение 15 мин после этого нагревают до 92^оС при перемешивании и затем отстаивают в течение 1 ч. При этом происходит разрушение смеси и разделение фаз.

Получению требуемого результата препятствует следующее. Извлечение жира в данном случае происходит за счет изменения электростатического потенциала заряженных частиц за счет действия электролита хлористого натрия в слабокислом растворе.

Известен способ очистки маслоэмульсионных сточных вод путем введения органических деэмульгаторов [2] В эмульсию на основе эмульсола "Т", обладающую высокой агрегативной устойчивостью, добавляют натриевые мыла низкомолекулярных синтетических жирных кислот (НСЖК) фракции С₅-С₉ в количестве 30, 50, 80 г/л. Смесь перемешивают в течение 3 мин при комнатной температуре, затем отстаивают в течение 6 ч при той же температуре.

Получению требуемого технического результата препятствует следующее. Данный способ предполагает использование натриевых мыл анионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) фракции С₅-С₉. Исходная смесь не содержит кислоты. Разрушение данной смеси возможно ПАВ фракции С₅-С₉ в количестве 3-8% от общей массы.

Известен способ рафинации масел, жиров [3] на твердую и жидкую фазы. Процесс заключается в фракционировании смеси жиров, содержащей компоненты, имеющие различные температуры плавления с переводом в разные агрегатные состояния за счет варьирования температуры (нагрев, охлаждение). Часть твердой фазы кристаллизуется и выделяется. В оставшуюся часть добавляют смесь электролита, ионогенное и неионогенное ПАВ (смачивающая жидкость). Центрифугируют смесь и получают жидкую составляющую и дисперсный раствор твердой составляющей. Остаточное количество твердой составляющей выделяют повторными действиями.

Получению требуемого технического результата препятствует следующее.

Технология предусматривает переработку не эмульсии, а жировой смеси с переводом компонентов в разные агрегатные состояния и дальнейшее получение эмульсии. Полученный с помощью двух ПАВ и электролита дисперсный раствор делят на фракции центрифугированием. Процесс требует большого количества оборудования и энергозатрат, многоступенчатый и длительный.

Наиболее близким по технической сущности является способ разрушения смеси отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) [4] Исходная смесь эмульсия, состоящая из водно-масляной смазочно-охлаждающей жидкости, содержит неионогенное ПАВ. В процессе разрушения указанной смеси добавляют деэмульгатор-электролит (сульфат меди, сульфат железа) при комнатной температуре и выдерживают в течение 10 мин. Смесь расслаивается на органическую и водную фазы и отстаивается в течение 10 мин.

Получению требуемого технического результата препятствует следующее.

Исходная эмульсия является водно-масляной, щелочной. Она изначально содержит в себе неионогенное ПАВ, является эмульгатором. Для достижения разложения (деэмульгирования) к смеси добавляют электролит водный раствор сульфатной соли, который кроме проявления электролитических свойств, связывает нафтеновые кислоты в недиссоциирующие соли, выделяет в щелочной среде хлопья гидроокиси, загрязняет медью или железом жировой слой. Введение электролита-деэмульгатора производят при интенсивном перемешивании воздухом при комнатной температуре.

Для достижения технического результата предлагается разрушение эмульгаторов (природных стабилизаторов эмульсии), содержащихся в исходной устойчивой кислой жировой эмульсии отходов кислотной очистки жиров и природных восков, с получением дополнительных количеств жиров и минеральных кислот, а также избавление от вызова агрессивных отходов на свалку.

Способ разложения устойчивой жировой эмульсии отходов кислотной очистки жиров и природных восков заключается в разделении на составляющие компоненты в присутствии электролита и деэмульгатора при перемешивании с последующим отстаиванием. При этом, в исходную эмульсию, разогретую до 50-60^оС, вводят в мас. от исходного сырья 0,5-3 порошкообразного электролита и 0,2-1 деэмульгатора неионогенного ПАВ, препятствующего слипанию мицелл с последующим нагреванием до 80-90^оС с одновременным перемешиванием электромешалкой.

Жировую эмульсию отходы кислотной очистки жиров и природных восков в количестве 900-1000 кг загружают в реактор и при перемешивании доводят температуру до 50-60^оС для расплавления жировой составляющей. Не прекращая перемешивание в реактор загружают 5-30 кг порошкообразного электролита и 5-25 кг 40% -ного водного раствора неионогенного ПАВ, что составляет в мас. от исходного сырья 0,5-3 и 0,2-1 соответственно. После загрузки при перемешивании поднимают температуру в реакторе до 80-90^оС в течение 5-10 мин. Выключают мешалку, смесь оставляют на 8-10 ч. После отстаивания смесь расслаивается на следующие составляющие: 60-360 кг окисленного жира или природного воска, 600-900 кг 5-10% концентрации минеральных кислот, 10-30 кг неразложившейся жировой эмульсии, которую возвращают в начало процесса, остальное осадок нерастворимых веществ и солей, пригодных к использованию в качестве удобрения.

В процессе осуществления предлагаемого способа достигается избавление от отходов производства и вывоза их на свалку.

Основанием выбранных пределов является следующее. Температурный режим 50-60^оС обусловлен тем, что ниже 50^оС жировая составляющая не расплавляется или плохо расплавляется, нагрев свыше 60^оС не целесообразен из-за расхода электроэнергии.

При загрузке электролита меньше 5 кг не достигается результативной концентрации, при загрузке свыше 30 кг происходит перерасход реагента.

Предел 5-25 кг 40%-ного водного раствора неионогенного ПАВ обусловлен максимальным выходом целевого продукта окисленного жира или природного воска.

При температуре ниже 80^оС не достигается полная коагуляция мицелл. Нагрев до температуры выше 90^оС приводит к перерасходу теплоэнергии и возможности закипания.

Отличием изобретения от прототипа является разрушение устойчивой, кислой, жировой эмульсии что предполагает следующую последовательность действий.

Устойчивую жировую эмульсию, которая является отходом кислотной очистки жиров и природных восков, нагревают до 50-60^оС, добавляют 5-30 кг порошкообразного электролита и 5-25 кг 40%-ного водного раствора неионогенного ПАВ, что составляет в мас. от исходного сырья 0,5-3 и 0,2-1 соответственно. Нагревают до 80-90^оС в течение 5-10 мин при механическом перемешивании. Отстаивают смесь в течение 8-10 ч.

Разогрев до 50-60^оС приводит к расплавлению жировой составляющей эмульсии. Добавление электролита способствует нейтрализации электростатического потенциала на поверхности мицелл. Добавка неионогенного ПАВ ослабляет поверхностное натяжение на границе раздела фаз за счет вытеснения по конкурентному типу природных стабилизаторов эмульсии. При этом неионогенное ПАВ не припятствует слипанию мицелл в дальнейшем.

Нагрев до 80-90^оС ускоряет разложение водной и жировой фаз за счет увеличения кинетической энергии мицелл, способствуя их сближению и за счет механического перемешивания, приводящего к коагуляции. Расслоение компонентов достигается после отстаивания в течение 8-10 ч.

Все изложенное выше в совокупности позволяет разложить устойчивую, кислую, жировую эмульсию предлагаемым способом.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

"Серую взвесь" в количестве 1000 кг загружают в реактор и при перемешивании доводят температуру до 55^оС для расплавления жировой составляющей. Не прекращая перемешивания, в реактор загружают 30 кг хлорида натрия и 20 кг 40% -ного водного раствора СП-10 (ПАВ). Поднимают температуру в реакторе до 80^оС, не прекращая перемешивания в течение 10 мин. Затем мешалку выключают и прекращают нагрев реактора. Смесь оставляют на 8 ч отстаиваться. Происходит четкое разделение слоев. Собравшийся в верхнем слоем шерстный жир составляет 310 кг. Слой неразложившейся "серой взвеси" составляет 22 кг. Слой "маточного раствора" серной кислоты 5,5%-ной концентрации составляет 670 кг. Нижний слой нерастворимые соли и вещества.

"Серую взвесь" в количестве 900 кг загружают в реактор и доводят до 50^оС при перемешивании. Не прекращая перемешивания, в реактор загружают 5 кг тринатрийфосфата и 5 кг 40%-ного водного раствора неонола (ПАВ). По окончании загрузки закрывают люк реактора и поднимают температуру до 90^оС и при перемешивании выдерживают 5 мин. Затем выключают перемешивание и прекращают нагрев реактора. Смесь оставляют на 10 ч. Происходит четкое разделение слоев. Выход шерстного жира составляет 216 кг. Слой неразложившейся "серой взвеси" составляет 24 кг. Выход "маточного раствора" серной кислоты 7,8%-ной концентрации составляет 632 кг. Остальное осадок нерастворимых солей и веществ.

В условиях цеха из "серой взвеси" образовавшейся при получении ланолина была получена 1 т шерстного жира и переработана в ланолин, который отвечал требованиям фармакопейной статьи.

Полученный "маточный раствор" серной кислоты укреплен до содержания серной кислоты 11% был также использован в основном производстве получении ланолина. При этом ланолин также соответствовал фармакопейной статье.

Использование данного способа позволяет получить из 1 т шерстного жира дополнительно 50 кг фаpмакопейного ланолина и сократить используемое количество серной кислоты, идущей в производство ланолина не менее чем в 2 раза, одновременно утилизировав отход "серную взвесь".

Предлагаемый способ предназначен для утилизации отходов при переработке жиров и природных восков в медицинской, парфюмерной, пищевой промышленности и получение целевого продукта.

Предлагаемый способ при его осуществлении способен обеспечить достижение технического результата, заключающегося в разрушении устойчивых кислых жировых эмульсий (отходов кислотной очистки жиров и природных восков) при нагревании до 50-60^оС, внесении порошкообразного электролита и неионогенного ПАВ в количестве, мас. от исходного сырья, 0,5-3 и 0,2-1 соответственно, и нагревании до 80-90^оС с одновременным перемешиванием электромешалкой.

Таким образом, изобретение соответствует требованию промышленной применимости.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ УСТОЙЧИВОЙ ЖИРОВОЙ ЭМУЛЬСИИ - ОТХОДОВ КИСЛОТНОЙ ОЧИСТКИ ЖИРОВ И ПРИРОДНЫХ ВОСКОВ, включающий разделение ее на составляющие компоненты в присутствии электролита и деэмульгатора при перемешивании и последующем отстаивании, отличающийся тем, что исходную эмульсию перед разделением нагревают до 50 - 60^oС и в нее вводят электролит в порошкообразном виде в количестве 0,5 - 3 мас.% от исходного сырья и деэмульгатор 0,2 - 1 мас.%, в качестве деэмульгатора используют неионогенное поверхностно-активное вещество, а затем полученную массу нагревают до 80 - 90^oС и ее подвергают разделению.