ХЕМИЈСКО-ceo rad

ХЕМИЈСКО-ПРЕХРАМБЕНА ТЕХНИЧКА ШКОЛАБеоград

МАТУРСКИ ПРАКТИЧНИ РАД

Београд, 2011. Мирослав Милијановић

Тема за израду матурског практичног рада:

Образовни профил: Хемијско-технолошки техничар

Предмет: Органска хемијска технологија

Добијање уља из сунцокретовог семена пресовањем

шематски приказ континуалне пресе за цеђење уља објашњење рада пресе капацитет пресе контрола поступка

2

САДРЖАЈ:

1. Увод................................................................................................... 4.2. Семе сунцокрета............................................................................... 5.3. Пресовање континуалним пресама и прерада семена.................. 7.

3.1. Конструкција континуалних преса..................................... 7.3.2. Шема пресе за континуално цеђење уља............................. 9.3.3. Капацитет континуалних преса............................................ 10.

4. Шема технолошког процеса за добијање уља пресовањем на континуалним пресама................................................................ 12.

5. Контрола квалитета.......................................................................... 13.6. Закључак............................................................................................ 18. Литература............................................................................................. 19.

3

Матурски практични рад1. УВОД

Масти и уља су припродни производи, и могу бити биљног и животињског порекла. Садрже претежно естре глицерола и више масних киселина такозване триглицериде. Подела на масти и уља везана је за њихово агрегатно стање. На температури од 20°С, масти су у чврстом стању, док су уља у течном. На основу примене, масти и уља се деле на јестива и техничка.

По хемијском саставу масти и уља су триацил глицероли. Триглицериди су кондезациони производи једног молекула глицерола и три молекула више масних киселина, при чему настају три молекула воде и један молекул триглицерида:

H O ׀׀׀ H-C-O-C-R1

H HOOCR1

H-C-OH O ׀׀ H-C-OH + HOOCR2 → H-C-O-C-R2 + 3H2O

׀ H-C-OH HOOCR3 H-C-O-C-R3 вода׀ H Hглицерол више триглицериди масне киселине

R1, R2, R3 су остаци угљоводоничних низова масних киселина. Масне киселине које улазе у састав масти и уља најчешће имају паран број С атома. Могу бити засићене и незасићене. Од засићених су најпознатије:

1. Палматинска С15Н31СООН 11-14%2. Стеаринска С17Н35СООН 12-16%

4

Матурски практични рад

Од незасићених масних киселина најпознатије су:

1. Олеинска С17Н33СООН 25-37%2. Линолна С17Н31СООН 40-46%

Најважнија физичка особина је температура топљења. Она се код масти и уља креће у граници од 10-70°С, а зависи од врсте масних киселина које су заступљене у естру.

Уља биљног порекла добијају се из семена и плодова биљака уљарица као што су сунцокрет, соја, клице кукуруза, кокос, маслине и сусам.

2. СЕМЕ СУНЦОКРЕТА

Сунцокрет потиче из југозападног дела Америке, Перуа и Мексика. У Немачкој се сунцокрет највише почео узгајати током Другог светског рата, а данас се највише гаји у Русији, Француској и Јужној Европи. Код нас се почео узгајати после Првог светског рата. Данас је сунцокрет у нашој земљи главна сировина за добијање уља. У осталим земљама сунцокрет добија велики значај као уљарица.Сунцокрет је највећа биљка из породице главочика и рода Heliantus. Корен му је чупав и влакнаст, састављен од мноштва малих коренчића. Коре му може продрети и до 3 метра у дубину. Сунцокрет се често користи за исушивање мочварног и чишћење загађеног земљишта.

Стабиљка сунцокрета је висока 1,5-3,5 метара и чврста. Стабиљка се може гранати, што и није тако пожељно јер такве сорте нису повољне као уљане културе.На врху стабиљке је тањираст цвет који се састоји од 500-1000 малих цветића. Семенка сунцокрета се састоји од љуске и језгра.У зависности од сорте сунцокрета, боја семенке може бити: бела, црна и пругаста. Вегетација траје 90-160 дана. Код нас се још 1960. узгајала најпознатија сорта "Новосадска четворка".У СССР-у крајем Другог светског рата јављају се нове врсте прво са 40-45% уља, а потом у последњим годинама и новије са 50% уља и више.

5


Слика 1. Сунцокрет у фази дозревања

Аналитички подаци разних сорти сунцокрета

Сорта Принос %уља %љуске g/ha

Передовик 25-35 45-51 22,7Семена 25-35 45-52 22,5Ваиимк 25-32 43-48 21-27Армавирски 3497 28-34 42-48 24-27Армавирски 9843 24-30 42-48 25-32Армавирски 9345 18-25 42-47 26-29,5Внилмк 6540 25-35 41-47 25-30Внилмк 8883 25-30 38-45 28-32Новосадски 4 25-30 30-33 34-40

Карактеристике сунцокретовог уља:Боја: светло жутаТачка крућења -16до -18°ССапунификациони број 189 до 194Јодни број 120 до 135

6


Састав масних киселина

Палмитинска киселина 3 до 6%Стеаринска киселина 1 до 3%Арахинска киселина 0,6 до 1%Бехем и лигноцеринска киселина 0,4 до 0,8%Уљна киселина 30 до 40%Линолна киселина 50 до 60%

3. ПРЕСОВАЊЕ КОНТИНУАЛНИМ ПРЕСАМА И ПРИПРЕМА СЕМЕНА

Принцип рада хидрауличне пресе је заснован на снажној пужници која гура семенке из већег слободног али затвореног простора у мањи. На тај начин се семенка стиска, и то доводи до пораста притиска и на тај начин долази до цеђења уља. Пре цеђења неопходно је семе загрејати што се може комбиновати са сушењем или додавањем воде по потреби. Чишћењем сировине помоћу различитих машина одстрањује се лишће, стабиљке, гране, земља, песак, каменчићи и друге нечистоће. Ситњењем семена уљарица у млиновима разара се структура биљног ткива и олакшава се издвајање уља. За обавњаље посла потребна је добра обрада и припрема сировине.

3.1. Конструкција континуалних преса

Главни елемент континуалних преса је водоравни пуж који се налази на главној осовини, кош који се налази око пужа, уређај за регулисање дебљине добијене испресоване погаче, зупчани преносник и кућиште пресе.Пужеви пресе навучени су на радну осовину, тако да у случају квара се могу скинути или заменити. Кош пресе је састављн од сегментних штапића који су у облику цеви. Сегменти штапићи се налазе у лежишту конструкције, које их држи и заједно са њима чини кош. Конструкција коша је чврста тако да може издржати притисак у преси. Кош је начињен од штапића који се јако брзо троше те их је неопходно често и мењати. Трајање штапића зависи од много фактора као што је конструкциони материјал, врста семена за обраду, као и од притиска. Уз штапиће у кош су уграђени и ножеви, чији је задатак да са избочинама допру до површине осовине и тако окрену материјал заједно са пужницом усмеравајући га ка излазу.

7


Слика 2. Осовина континуалне пужасте Слика 3. а)сегментни штапићи пресе и пужнице скинуте са осовине б)стругаћи ножеви в)начин састављања сегментних штапића

Облик пужа и слободног простора између пужа и коша није код свих типова пресе једнак. Та разлика није само у неједнакости конструкције већ и у намени пресе. Коју ћемо пуж кориситит зависи и од намене пресе, да ли ће користити за предпресовање, друго пресовање, или једноструко завршно пресовање. Конструкција пужа зависи и од капацитета који се жели постићи.

Да би се постигао бољи ефекат пресовања неки конструктори дају предност степенастом мењању размере пречника осовине и пречника коша. Оваквим променама жели се постићи кретање материјала при чему се боље искоришћује сировина. Материјал се услед великог трења при преношењу јако загрева. Да не би дошло до загревања материјала у преси неке конструкције имају уређаје за хлађење коша. Хлађењем се спречава прекомерно загревање пресе јер је нужна повишена температура за рад пресе. Континуалне пресе могу бити конструисане као пред пресе ( за делимично пресовање), тако да у погачама остаје 12-20% уља. Пролаз материјала кроз ове пресе је много бржи него код преса које раде са већим учинком пресовања. Ове пресе се користе за двоструко пресовање и у добијању уља пресовањем и екстракцијом. Код двоструког пресовања погача се мора пре другог пресовања изнова припремити.

Након првог пресовања погача се меље, само овај пут се меље финије него први, а потом иде на кондиционирање влажењем и грејањем у грејалици. Пресе за друго пресовање не раде тако брзо као прве пресе па самим тим имају и мањи капацитет. Пресовање у два наврата дешава се у пресама одговарајућих конструкција које су направљене од веома чврстих материјала.

8

Mатурски практични рад

Постоје два решења, и то уграђење два пужа и продужење конструкција једног пужа. За мање капацитете погодне су универзалне пресе. Тако се пресе мењањем броја

обртаја радне осовине могу употребити као пред пресе, завршне пресе код двоструког пресовања аил и као пресе за пресовање у једном пролазу.

Код пресе типа Сеп капацитет пресе је:

а) Код пред пресовања 25-30т/24чб) Код завршеног пресовања 10-13 т/24чв) Код једнократног пресовања 12-14т/24ч

3.2. Шема пресе за континуално цеђење уља

Уље се цеди пресовањем помоћу преса. Застарели поступак цеђења хидрауличном пресом је замењен континуалним поступком који се изводи пресом на доле приказаној слици број 4. Главни делови ове пресе су кућиште и обртна пужаста осовина. На једном крају кућишта је отвор за улаз биљне сировине за цеђење уља, а на другом крају је отвор за излаз исцеђеног биљног материјала-уљне погаче.Осовина пресе (1) састављена је од сегмената различитих пречника и најужа је на месту где сировина улази. На осовини је уграђен пужни профил (2), помоћу којег се сировина потискује ка излазу, при чему наилази на сегменте осовине све већег пречника. Повишен притисак између осовине и кућишта пресе поспешује издвајање течног уља, који пролази кроз низ отвора на доњем делу кућишта (3). Исцеђен биљни материјал, који се назива уљна погача излази из пресе са око 2,5-5% заосталог уља. Делови семена, љуске и друге нечистоће које су доспеле током цеђења уља накнадно се одвајају центрифугирањем уља.

9

Слика 4. Матурски практични рад

3.3 Kапацитет континуалних преса

Капацитет зависи од многорбојних фактора, као и од размера улазног дела коша, хода пужа, брзине кретања пужнице, пуноће материјала, односу крутих материјала према текућим итд. На капацитет могу утицаја имати и сировине које се пресују, а потом и од конструкције пресе. За израчунавање капацитета и потребне снаге важи следећа приближна формула по Алексеју :

G=3,6*γ*V0*_D0²_*S0_n0_….t/sat 4 60

G - капацитет пресе у t/sat

V - насипна тежина семена у t/m³

γ - коефицијент пуности материјалом

D0 - димензије коша на почетку пужнице у метрима

S0 - ход пужнице на улазу у m на окретај

n0 - број окретаја пужа у минути

K

φ0*π D0²*S0*n0-_φ_*Dk²*Sk*nk Do²*So*n0-C

N= *( - ln )...ks

10

1800 D0²*S0*n0-C Dk²*Sk*nk-C

N - потребна снага пресе на основи

Do - мере коша на почетку пужнице у метрима

So - ход пужнице на улазу у m на окретај


no - број окретаја пужа у минути

φo - коефицијент пуности памеријалом

Dk - мере коша на крају пужнице у m

Sk - ход окретаја пужнице на излазу из пресе

nk - број окретаја пужнице на излазу пресе

φk - коефицијент пуности код излаза из пресе

240 * К

С= φ0 * π

К - величина волумена крутих честица у укупној маси погаче, а може се одредити експериментално.

Величина К у природној једначини описује могућност притискања погаче.

11


3 ШЕМА ТЕХНОЛОШКОГ ПРОЦЕСА ДОБИЈАЊА УЉА ПРЕСОВАЊЕМ НА КОНТИНУАЛНИМ ПРЕСАМА

Слика 5. Шема технолошког процеса двоструким пресовањем

На слици број пет приказана је шема технолошког процеса добијања уља двоструким пресовањем. Прво очишћене и измерене семенке одлазе на млевење(с).

12

Прво млевење је нешто грубље, а добијени материјал припрема се у грејалицама(е) и преси(f). Добијена погача треба да се меље други пут ситније што се врши петоваљком(h), а потом се материјал поново греје у грејалицама(i) и пресама(ј). Након другог пресовања, погаче се мељу и продају за стоку. Уље заједно са уљем првог пресовања служи након чишћења као сировина за јестиво и индустријско уље.Поред технолошког процеса добијања уља двоструким пресовањем, постоји још и једнократно пресовање. Поступак је сличан претходном поступку. Овде нема двократног пресовања, а ни двократног млевења односно кондицирања. Мада се и једном обрадом постиже задовољавајући резултат. Посвећена је већа пажња припреми материјала, те су из тог разлога за млевење узети снажни млинови и посебна грејалица за кондицирање.


4 КОНТРОЛА КВАЛИТЕТА

У лабораторији се уље добија из Соклетовог апарата.

13

Слика 6.

1. Балон2. Екстрактор3. Хладњак са куглама4. Чаура

а) цев кроз коју се пара растварача одводи до хладњакаб) цев кроз коју се растварач и уље сливају у балон


Принцип одређивања садржаја уља и сувог остатка у уљарицама, јесте да се помоћу растварача из претходно фино уситњеног семена екстрактује уље а потом растварач се уклони, а остатак се суши, мери и прорачунава екстракована материја. Растварачи који се најчешће користе су бензин, етанол, угљен ди сулфид, хлороформ и друго.

Прво је неопходно семе уситнити и од те мере узети око 10g на аналитичкој ваги. Семе се мери у претходно измереној чаури и покрива се ватом, а потом се чаура заклопи како растварач при екстракцији не би избацио сав материјал. Овако припремљена чаура се ставља у екстрактор и склапа се апаратура. Затим се пушта вода у хладњак. Сипа се растварач, док се средњи део екстрактора напуни до изнад повратне цеви. Кад сва течност пресифонира у балон за прихватање екстракта додаје се још мало растварача и отпочиње се са загревањем. При загревању растварач испарава, пара пролази кроз екстракциону цев(а), долази у хладњак и кондензује се. Кондензат пада на чауру, кваси је и екстрактује уље из семена. Кад кондензат дође до врха цеви(б) пресифонира се поново у балон. Цела екстракција траје 3-4 сата. Након тога апарат се расклапа, чаура се вади, из балона се екстракт пребаци у чисту суву одмерену чашу и из њега се остали растварач уклања отпаравањем.

Прорачун:

m1 - маса празне чауре у грамимаm2 - маса чауре са узоркомmu=m2-m1 - маса узоркаm3 - маса чауре са сувим остатком у грамима

14

ms0=m3-m1 - маса сувог остаткаm4 - маса чаше у грамимаm5 - маса чаше са уљем у грамимаmulja=m5-m4 - маса уља

% УЉА %СУВОГ ОСТАТКА m5-m4 m3-m2

X= * 100% X= * 100% m2-m1 m2-m1


Одређивање киселинског броја

Киселински број представља масу КОН у милиграмима потребну за неутрализацију слободних масних киселина у 19 грама масти и уља. Овај број није константан, мења се и карактерише квалитет масти или уља. Свеже рафинисана уља не смеју да садрже слободне масне киселине па је киселински број већи. Он не сме да пређе вредност 8 за јестива уља и масти. Што су масти и уља старији, они садрже и више слободних масних киселина па је и киселински број већи. Киселински број се одређује титрацијом раствора масноће у органском растварачу уз индикатор фенофталеин, КОН познате концентрације.

Поступак:Одмери се око 1 грам испитане масноће и квантитативно пренесе са 20-25cm³ смеше органских растварача. Бензен-етанол пренесемо у ерленмаер, додамо 1-2 капи индикатора фенол-фталеина и титрише КОН познате концентрације све до појаве ружичасте боје.

RCOOH + KOH → RCOOK + H20

1mol KOH - 56g KOH

1mol100cm³ * KOH - 56 * 100mg KOH dm³

V * C * ( KOH) - Xmg KOH

15

V * C * ( KOH) * 56 * 1000 X= mg KOH 1000 mu

V * C (KOH) * 56=1g

V * C( KOH) * 56 Kb = mu

Матурски практични рад Сапонификациони број ( Sb )

Он представља масу КОН у милиграмима која је потребна за неутрализацију слободних масних киселина и за сапонификацију триацил-глицерола у 1 грам масти или уља. Сапонификациони број карактерише врсту масноће и њихова врадност зависи од моларне масе слободних масних киселина и онх везаних естарском везом. Ако има више масних киселина мање молекулске масе, утолико је вредност сапонификационог броја већа.

Одређивање сапонификационог броја масти и уља:

Прво се одмери око 2 грама масноће и квантитативно пренесе у балон са округлим дном и широким грлом од 250cm³ са тачно 30cm³ KOH-а концентрације 0,5mol/dm³. У балон се дода неколико капи пфенофталеина који раствор боји у љубичасто. Затвори се запушачем кроз који пролази ваздушни кондензатор и балон се постави у водено купатило. Загрева се уз чешће мешање 20-30 мин. колико траје сапонификација и док раствор не постане бистар. Истовремено са главном пробом, ради се и слепа проба под истим условима само без масноће. Код главне пробе са масноћом КОН се утроши за сапонификацију и неутрализацију, а вишак КОН-а се титрише НСl-ом познате концентрације. Проба треба да буде топла и титрише се до обезбојавања. Код слепе пробе утрошена НСl одговара укупној количини КОН-а. Разлика утрошеног броја cm³ НСl за титрације слепе и главне пробе показује колико је КОН-а утрошено за сапонификацију.

1. Балон2. Ваздушни кондезат3. Водено купатило

16

Слика 7.


ПРОРАЧУН:

RCOOH + KOH → RCOOK + H2O O׀׀ CH2-O-C-R1 R1COOK CH2OH O ׀׀ CH2-O-C-R2 + KOH → R2COOK + CHOH O׀׀ CH2-O-C-R3 R3COOK CH2OH KOH + HCl → KCl + H2O

1 mol HCl - 1mol KOH1000 cm³ * 1 mol/dm³ HCl - 56 * 1000mg KOH

Sb= ( Vs - VG) * C(HCl) - x mg KOH

17

(Vs - VG) * C(HCl) * 56 * 1000 X= mg KOH 1000

(Vs - VG) * C(HCl) * 56 - mu

Sb - 1g

(Vs - VG) * C(HCl) * 56 Sb= mu


ЗАКЉУЧАК

Код нас се уља користе у великим количинама. Најпознатија су: Сунце, Дијамант, Витал... Највише сунцокретовог уља се потроши у прехрани као уље за јело, а неки део и за производњу маргарина. Уља која користимо су рафинисана сунцокретова

уља. Сунцокретово уље је добро као сировина за хидрогенацију јер даје хидрогеновану маст скоро беле боје без посебног мириса и укуса. Коришћење сунцокретовог уља у течном стању има предност због линолне киселине коју

садржи у свом саставу. Због тог великог садржаја линолне киселине уље се може користити у индустрији боје и лакова.

Осим сунцокретовог уља у продаји се може наћи и маслиново уље.Уље можемо добити на два начина, и то на стари класични начин и на континуални

начин.

18


ЛИТЕРАТУРА

1. Енциклопедија, Београд 1964. године2. Марјан Рац, Пословно удружење произвођача биљних уља, Уља и масти,

Београд 1964. године3. Врховац - П., Љ., Органска хемијска технологија за IV разред Хемијско-

технолошке школе, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд 2003.године

19

ХЕМИЈСКО-ceo rad

Documents

d0s0n0

koh

ch2

hcl