Метод за обработка на хидрофуз
Собственици на патент RU 2523079:
Необходимият обем католит Vk с фиксирана стойност на pH RNk се изчислява по формулата:
V k = V g f ⋅ K v g f ⋅ ( p H i z − p H g f ) ( p H k − p H i z ). ( 1 )
Необходимият обем анолит Va с фиксирана стойност на pH се определя по формулата:
V a = V g f ⋅ K c g f ⋅ ( p H g f − p H и z ) ( p H k − p H a ) ( 2 )
Изобретението се отнася до маслодайната промишленост и може да се използва за получаване на фосфолипиден (фосфатиден) концентрат от хидрофузи в процеса на безотпадно производство на растителни масла.
Хидратационен предпазител, известен като "хидрофуз", се образува в петролни рафинерии като вторичен страничен продукт по време на химическо хидролизно рафиниране на различни видове растителни масла. И така, при производството на слънчогледово масло се получава слънчогледов хидрофуз. Натуралните масла са сложна многокомпонентна система, състояща се основно от триацилглицероли (триглицериди) с различен състав, структура и степен на ненаситеност, както и различни сродни вещества, молекулярно и колоидно разтворими в глицериди. Понастоящем технологията за рафиниране на растителни масла в местната и чуждестранната практика се прилага чрез отстраняване на съпътстващите вещества от маслата.
Има различни методи за пречистване или рафиниране на масло: физически (утаяване, центрофугиране, филтриране), химични (хидратация, алкална рафинация и др.) и физикохимични (избелване, дезодориране и др.).
Известен е метод за производство на концентрат от фосфолипиди (патент № 2242142 България, MKI A23J 7/00, ЗАО "Роскарфарм"), при който екстракцията на фосфолипиди от хидрофузи с втечнени газове от сериятавъглеводороди, техните флуорни и хлорни производни при повишена температура и понижено налягане.
Недостатъкът на този метод е използването на въглеводороди, както и техните флуорни и хлорни производни, което има отрицателно въздействие върху качествените показатели на фосфолипидите, значително оскъпява тяхното производство и създава екологични проблеми при последващото обезвреждане на производствените отпадъци.
Недостатъкът на този метод е използването на дефицитен хранителен етилов алкохол, неговата повишена опасност от пожар и необходимостта от регенерация.
Известен метод за пречистване на растително масло от фосфолипиди и фосфатиди с помощта на гореща вода, базиран на температурна коагулация на протеини с утаяване и последващото им отстраняване чрез филтруване (AS СССР № 1592323, C11B 3/14, 1990 г.). Този метод се използва само за рафиниране на нефт. В литературата няма данни за използването му за извличане на масло от хидрофуз и за производство на пълноценни дълготрайни хранителни добавки за животни.
Известен е метод за преработване на утайки от растителни масла (хидрофюз, фуж) (патент на България № 2102445 - прототип), включващ разделянето им на масло и утайка чрез хидромеханизация и гравитация с помощта на активатор. Процесът на обработка се извършва по следния начин. Хидрофюзът се нагрява до температура не повече от 60 ° C над температурата на коагулация на немаслената плътна част, 15÷50% от теглото на хидрофюза, нагрят до същата температура, се въвежда в него активатор под формата на 0,4÷2,6% воден разтвор на соли на алкални и/или алкалоземни метали, захари, компонентите се смесват за 5÷50 min, сместа се разделя на масло и утайка чрез утаяване на сместа за 3÷25 часа, маслото се отстранява от горните слоеве, те се разделят по качество на хранителни и нехранителни, храната се използва по предназначение,нехранителната се преработва в изсушаващо масло и 0,05÷0,5% от теглото на утайката се въвежда в утайката като антиоксидант и 0,05÷2,0% от теглото на утайката като антисептик и се използва като фуражна добавка за животни.
Недостатъците на този метод включват трудностите при обработката на хидрофузи, получени от различни инсталации, при които технологията на рафиниране на нефт е различна. В резултат на това всяка партида хидрофуз се характеризира със свои собствени свойства, включително стойностите на pH на средата, които варират в широк диапазон - от 3,0 до 5,5. При тези условия всяка партида хидрофуз трябва първо да се доведе до определена стойност на pH от 4,0÷4,5, съответстваща на нестабилното изоелектрично състояние на протеина, за да се изолира и утаи последният.
Техническият резултат от предложения метод е опростяването на обработката на хидрофуз, повишаване на ефективността на извличане на фосфатиди, намаляване на енергийните разходи, както и подобряване на екологията на производството и околната среда чрез елиминиране на химически реагенти - киселини и основи.
Новостта на предложеното предложение се състои в това, че е намерено цялостно решение за безотпадна технология за преработка на хидрофуз с по-ефективно извличане на вода и растително масло от него.
Според научната, техническата и патентната литература не е открит набор от характеристики, подобни на заявените, което позволява да се получи технически резултат, който преди това не е бил постигнат с известни средства, което позволява да се прецени изобретателското ниво на предложеното предложение.
Предложеното техническо решение отговаря на критерия „индустриална приложимост“, тъй като е възпроизводимо, достъпно в изпълнение и може да се използва при обработката на хидрофюз.
Методът за обработка на хидрофуз се извършва, както следва.
НаВ промишлено предприятие за електрохимично активиране на вода необходимият обем католит (Vc) се произвежда с фиксирана стойност на водородния индекс (pHc) при pHgf pHiz от условието за добавяне на необходимия обем католит или анолит към хидрофуза и постигане на стойност на рН, съответстваща на изоелектричното състояние на протеина (pHi). В изоелектрично състояние протеинът, съдържащ се в хидрофуза, губи своите емулгиращи свойства и способността си да се разтваря във вода, като по този начин допринася за ефективното отделяне на фосфолипидния концентрат в горната част на системата. Под действието на електрически ток в активатора възниква образуването на електролизна вода: а) анолит с излишък от протони H + и pHa - и pHk> 7.
Необходимият обем католит VK с фиксирана стойност на рН стойността на РНК се изчислява по формулата:
V k = V g f ⋅ K v g f ⋅ ( p H i s − p H g f ) ( p H k − p H i z ) ( 1 )
Необходимият обем анолит Va с фиксирана стойност на pH се определя по формулата:
V a = V g f ⋅ K c g f ⋅ ( p H g f − p H и z ) ( p H k − p H a ) ( 2 )
където pHiz е pH на средата, съответстваща на изоелектричното състояние на протеините в слънчогледовото масло.
Предложеният метод за обработка на хидрофуза с по-ефективна дехидратация на фосфолипиди се основава на следния механизъм на взаимодействие между фосфолипиди и протеини. Слънчогледовият хидрофуз съдържа предимно хидрофилни, водоразтворими - глобуларни протеини с глобуларна структура, както и частично или напълно хидрофобни мембранни протеини, разположени в мембраните. Хидрофилността и водоразтворимостта на протеините се свързва с наличието в структурата на техните молекули на хидрофилни полярни заредени и незаредени групи в състава на аминокиселините. Тези групипривличат водни диполи. Така около протеиновата молекула се образува "водна обвивка", която поддържа протеиновата молекула в разтвор. Глобуларните протеини се състоят от една или няколко полипептидни вериги, плътно нагънати поради нековалентни и ковалентни връзки в компактна частица - глобула. Почти всички техни полярни групи са на повърхността на молекулата и са хидратирани, хидрофобните групи са вътре в молекулата. Протеиновите аминокиселини са биполярни йони. Стойността на pH на средата, при която се установява равенството на техните положителни и отрицателни заряди, се нарича изоелектрична точка (IEP). В изоелектричната точка аминокиселините са електрически неутрални и следователно протеините в това състояние бързо се утаяват. Трансформациите на аминокиселини във водна среда могат да бъдат илюстрирани със следните схеми. Изоелектрична точка, когато биполярният аминокиселинен йон е електрически неутрален:
В случай на кисела среда (рН по-ниско от това в изоелектричната точка):
Поради наличието на недисоциирана карбоксилна група, аминокиселината се държи като катион.
Показвайки положителен заряд в кисела среда, свободните протеини (неструктурирани във фосфолипидни мембрани) поради електростатично привличане образуват силно хидратирана протеинова обвивка около отрицателно заредените фосфатни групи на фосфолипидните агрегати (мицели), допринасяйки за стабилността на техните емулсии във водна среда. Тези протеинови вещества, губейки заряда си в изоелектрично състояние, губят способността да емулгират фосфолипидите (PL) и да се утаяват.
Ефективността на метода се потвърждава от данните, описани в примерите по-долу:
Използването на този метод позволява да се повиши ефективността на извличането на фосфатиди от хидрофузи, да се намалят разходите за енергия, а също иподобряване на екологията на производството и околната среда чрез елиминиране на химически реагенти - киселини и основи.