Обезжиривание кости

Жир из кости необходимо извлекать и только при достаточно хорошем обезжиривании можно получить хороший выход клея (желатина) и продукт высокого качества. В хорошо обезжиренной кости легче и полнее протекают все последующие процессы обработки шрота (очистка, мацерация, обесклеивание и пр.). Кроме того, жир является ценным техническим продуктом для мыловарения. Получение его в виде отходов снижает себестоимость клея (желатина).
Существует несколько методов обезжиривания кости: экстракционный — органическими растворителями, водный — в кипящей воде и импульсный в холодной или теплой воде. Наиболее применяемыми растворителями для обезжиривания кости являются бензин и дихлорэтан.
Бензин — смесь низкокипящих фракций при прямой перегонке нефти. Его широко применяют при обезжиривании кости. Он сравнительно дешев, недефицитен, хорошо растворяет жиры, не растворяется в воде, обладает относительно небольшой токсичностью и инертностью по отношению к материалам, из которых сделана экстракционная аппаратура. Для обезжиривания применяют бензин экстракционный, марки БР-1 «Галоша» или марки БР-2. Бензин экстракционный имеет следующие показатели: плотность не более 725 кг/м3; температура начала кипения 70°С; погонов кипящих до 95°С не менее 98%; температура конца кипения 120° С; упругость паров при 20° С, 0,145 бар. Бензин марки «Галоша» имеет более высокую точку кипения — 80° С.
Недостатком бензина является его легкая воспламеняемость. При температуре 250°С может происходить воспламенение смеси паров бензина с воздухом. Взрывчатая смесь получается при содержании 2—4% паров бензина в воздухе. Пары бензина более чем в 2,5 раза тяжелее воздуха.
Дихлорэтан — прозрачная, бесцветная жидкость, с запахом, напоминающим хлороформ. Показатели ее следующие: плотность 1255—1250 кг/м3; температура кипения не ниже 79° С; количество погонов, кипящих до 90° С не менее — 97%; остаток после отгона не более 0,7%; количество свободной кислоты в пересчете на HCl не более 0,005%. Пары дихлорэтана в смеси с воздухом (при массовой концентрации 6,2—15%) образуют взрывоопасную (гремучую) смесь. Пары дихлорэтана в 3,5 раза тяжелее воздуха. Дихлорэтан более токсичен, чем бензин.
Процесс экстракции жира из кости преследует две цели: извлечение жира из кости (обезжиривание) и удаление влаги (обезвоживание). Этот процесс подчиняется законам смачивания, капиллярной проводимости и диффузионно-осмотическим процессам.
Смачиваемость кости растворителем и ее капиллярная проводимость по отношению к растворителям зависит от влажности кости. Влажная кость плохо смачивается гидрофобным растворителем (бензин), ее капиллярная проводимость относительно растворителя невелика.
При погружении кости в растворитель только свободный жир легко в нем растворяется; жир, содержащийся в клетках, может перейти в раствор только в том случае, если растворитель проникнет внутрь клетки через оболочку.
В сырой кости оболочка влажная и гидрофобные растворители (бензин) не смачивают ее поверхность и не проникают в клетку. Менее гидрофобные растворители (дихлорэтан) легче диффундируют через влажную оболочку, однако и в этом случае скорость процесса обезжиривания в значительной степени зависит от влажности оболочки.
В практике удаление влаги из кости при обезжиривании ее бензином достигается в результате воздействия на кость бензинового пара (газа).
По мере удаления влаги смачивание кости растворителем усиливается и начинается диффузия жира в растворитель. Скорость извлечения жира, его растворение подчиняются обычным закономерностям диффузии. Чем больше разность концентраций жира в мисцелле (раствор жира в бензине) и кости, тем быстрее происходит процесс диффузии жира из кости.
На клеевых заводах кость обезжиривают в специальных установках (рис. 136). Бункер 1 расположен над экстрактором и предназначен для дробленой кости, что обеспечивает своевременную и быструю загрузку экстрактора. Кость обезжиривают в экстракторе 2, который оборудован паровыми змеевиками, расположенными под решеткой, что позволяет вести процесс обезжиривания при заданных температурных параметрах. Пространство над решеткой заполняют костью.

В поверхностном конденсаторе 5, расположенном выше бензинового резервуара, происходит конденсация паров бензина и воды, поступающих из экстрактора и дистиллятора. Водоотделитель 4 (автоматически действующая колонка) предназначен для разделения бензина и воды. Он работает по принципу разделения жидкостей по плотности. Водоотделитель установлен так, чтобы бензин самотеком сливался из него в резервуар 5. Контрольный водоотделитель 7 служит для отделения от воды бензина, который мог случайно попасть из водоотделителя 4.
Резервуар 5 предназначен для приема бензина, запаса его и питания бензином экстрактора. Резервуар расположен таким образом, что вследствие разности уровней резервуара и экстрактора бензин самотеком поступает в экстрактор.
Для приема мисцеллы и отделения жира от бензина смонтирован дистиллятор 6. Его устанавливают ниже уровня дна экстрактора. Дефлегматор 8 предназначен для улавливания паров бензина из воздуха, выходящего из аппаратуры в атмосферу. Работа его основана на принципе непосредственного смешения паров бензина с охлаждающей водой. Смесь поступает в контрольный водоотделитель 7, где бензин отделяется от воды. При помощи дефлегматора вся аппаратура экстракционной установки соединена с атмосферой для устранения давления в аппаратуре.
Процесс экстрагирования по данной схеме можно проводить различными способами: газовым, наливным и газоналивным (смешанный). При газовом способе экстрактор заливается бензином на 1/3 высоты (подрешеточное пространство). Обезжиривание кости производится конденсирующимися парами бензина. При обезжиривании наливным способом бензином заполняют 3/8 экстрактора, процесс протекает в жидком горячем бензине. По этому способу следует обезжиривать сухую кость.
Если использовать газо-наливной способ (смешанный), то первые две-три мисцеллы получаются по газовому способу для более быстрого обезвоживания кости, а остальные — наливным для сохранения качества коллагена и более полного обезжиривания кости. Этим методом следует обезжиривать влажную жирную кость. Преимуществом газо-наливного способа по сравнению с газовым является более глубокое обезжиривание.
Процесс экстракции жира из кости осуществляется следующим образом: из бункера дробленую кость загружают в экстрактор, закрывают верхний люк, продувают змеевики для спуска из них конденсата, открывают кран на бензинопроводе для подачи бензина из бензиносборника, пускают пар в змеевики, на газовой линии открывают пробный кран, через который уходит воздух из экстрактора по мере заполнения его парами бензина.
Как только из пробного крана начнут поступать пары бензина, кран закрывают и открывают вентиль, соединяющий экстрактор с конденсатором, с этого времени считается начало процесса обезжиривания.
При нагревании свободная вода отделяясь от кости, поступает вниз под решеточное пространство и спускается через нижнюю линию в дистиллятор. Бензин, нагреваясь от поверхности змеевиков, превращается в пары, которые проникают в поры холодной кости, испаряя и воспринимая влагу, охлаждаются и частично конденсируются. В результате этого образующийся в порах кости жидкий бензин растворяет жир.
Раствор жира в бензине — мисцелла — стекает вниз под решетку, а затем в дистиллятор. Несконденсировавшиеся пары бензина увлекают пары воды из кости, поднимаются и по газовой линии проходят в трубки конденсатора, где конденсируются в результате охлаждения труб холодной водой.
Сконденсировавшаяся в конденсаторе смесь бензина и аммиачной воды (аммиачной водой называют воду, удаляемую из кости) самотеком стекает в водоотделительную колонку, где и происходит их разделение. Бензин по трубопроводу поступает в резервуар, а оттуда в испарительное пространство экстрактора. Этим завершается замкнутый цикл циркуляции бензина.
В процессе работы экстрактора в результате испарения бензина количество его уменьшается, поэтому экстрактор пополняется бензином из бензиносборника, регулируя подачу бензина так, чтобы уровень мисцеллы в экстракторе был постоянным.
Если в бензиновый резервуар вместе с бензином поступают и пары его, то они попадают в дефлегматорную колонку и, встречая холодную воду, полностью конденсируются. Вода из водоотделителя поступает в контрольную водоотделительную колонку, где происходит полное отделение бензина, а отделенная вода стекает в канализацию.
Мисцелла из экстрактора спускается в дистиллятор, где бензин отделяется от жира паром. Дистиллятор соединен с отдельным конденсатором. В зависимости от сорта кости спускают от 2 до 6 мисцелл.
Окончание процесса обезжиривания определяется по следующим признакам: отсутствие окраски бензина в водомерном стекле, плотность последней мисцеллы должна быть равна плотности бензина, прекращение выделения аммиачной воды (вытекание по каплям из сифона водоотделительной колонки). Температура отходящих газов должна быть 85—86° С, температура кости почти выравнивается с температурой паров кипящего бензина, вследствие чего конденсация паров бензина в кости практически прекращается.
После окончания обезжиривания и спуска мисцеллы в дистиллятор острым паром отгоняют бензин из кости до отсутствия запаха. Пробы берут из крана на газовой линии.
Процесс обезжиривания дихлорэтаном проводится при низких температурах (40—45°С), так как при обезжиривании кости при высоких температурах (по режиму, указанному выше) коллаген кости денатурируется и меняет свойства (плохо набухает в воде, в щелочах, медленно превращается в желатин), получающийся при этом продукт (клей, желатин) обладает низкими качественными показателями.
При работе с дихлорэтаном изменяют аппаратуру экстракционного цеха, так как плотность дихлорэтана больше единицы.
Так как экстракционный цех является огнеопасным, то к нему предъявляются особые требования: вся аппаратура цеха, трубопроводы, арматура должны быть герметичными, в цехе устанавливают взрывобезопасные электродвигатели, устройство внутреннего электрического освещения допускается при полной герметичности всей арматуры.