Современные инновационные технологии переработки жировых отходов и низкосортных рыбных жиров

Наличие в жиропеномассах большого количества гидролизованных липидов позволяет предположить, что данные продукты целесообразно использовать в технических направлениях (например, при производстве поверхностно-активных и пленкообразующих веществ), однако реализации указанных направлений часто препятствует оводненность и непостоянство химического состава пенных продуктов. С целью удаления избыточной влаги и повышения концентрации жировых веществ предложено подвергать жиропеномассы обработке «глухим» паром. Эксперименты показали, что оптимальной температурой обработки является 95 оС. При достижении в продукте указанной температуры, в течение 30-40 минут наблюдалось активное выделение из него воды (порядка 50% от ее начального содержания в продукте). Этот процесс связан с разрушением водно-жировой структуры (дисперсионной системы) продукта за счет уменьшения вязкости входящих в ее состав ингредиентов (жира и воды). Из-за разной плотности этих составляющих под действием силы тяжести происходит расслоение системы на две фракции – жировую и водную. Отстаивание массы после тепловой обработки в течение 4560 минут позволяет уплотнить жировой слой и способствует дополнительному выделению воды [7].

Как показали исследования, полностью удалить воду из жировой фракции с помощью указанного способа не удается. Процессу расслоения водно-жировой системы препятствуют присутствующие в жиропеномассе в виде примесей металлические мыла (кальциевые, железные, алюминиевые и другие соли жирных кислот). Благодаря наличию в молекуле этих соединений полярной группы (-СООМе) имеет место частичное удержание воды в жировой части отходов. Полученный в результате тепловой обработки и отстаивания продукт имеет стабильный химический состав: кислотное число не менее 100 мгКОН/г продукта, содержание воды - не более 20%, липидов - не менее 70%, остальные 10% приходятся на минеральные вещества и мыла [7].

Обезвоженные жировые продукты прошли успешную апробацию в качестве исходного сырья при изготовлении различных технических продуктов. В частности, нейтрализация жировых продуктов 20% раствором гидроксида калия позволяет получить продукт, отвечающий требованиям к хозяйственному жидкому мылу для технических целей. Данный продукт апробирован в качестве стабилизатора эмульсионной системы для строительной промышленности [7]. Полученная в результате нейтрализации жировых продуктов гидроксидом кальция пленкообразующая основа может быть использована для изготовления солевой олифы, не уступающей по времени высыхания традиционному продукту [7]. Прямая эмульсия на основе жиропеномассы и соапстока (мылосодержащего стока, образующегося на этапе рафинации рыбных жиров) апробирована в качестве антиадгезионной смазки при изготовлении железобетонных строительных конструкций. Исследования показали, что предложенная композиция по своим свойствам не уступает традиционной смазке на основе веретенного масла и синтетических жирных кислот [3]. Испытания обезвоженных жировых продуктов в составе флотационной собирательной смеси при обогащении апатито-нефелиновой руды позволили отметить, что при сохранении хороших флотационных свойств смеси повышается избирательность ее действия, извлечение фосфатных соединений из руды повышается на 0,7-0,9% [4].

Модифицированные гидрофобизирую-щей кремнийорганической жидкостью жировые отходы могут найти применение в качестве смазочного компонента буровых растворов в нефтегазовой промышленности. Исследованиями установлено, что предложенная добавка обладает хорошими смазочными, противоиз-носными и антиприхватными свойствами и не уступает традиционным смазочным реагентам. Кроме того, доказано, что повышенным требованиям экологической безопасности материалов, используемых в бурении, особенно при освоении морских месторождений, в большей степени соответствуют смазочные добавки на основе природных веществ - растительных масел, животных жиров, жиросодержащих отходов [1].

Отличительной особенностью производства рыбного жира в России является двуступенчатость применяемой технологии. Сначала в морских условиях получают полуфабрикат жира, а затем его транспортируют на береговые предприятия для доработки. Если промысел происходит в отдаленных районах, то такая технологическая схема практически не позволяет получить высококачественный жир из-за протекания в нем необратимых процессов при транспортировке. Переработка низкосортных полуфабрикатов на берегу связана с большими затратами трудовых ресурсов, воды, энергии, вспомогательных материалов. При этом выход готового продукта составляет только 50% от исходного жира-сырца, поэтому такие полуфабрикаты целесообразно не подвергать традиционной переработке с целью улучшения качества, а использовать на технические цели.

Исследование возможности использования низкосортных рыбных жиров в качестве присадки к дизельному топливу показало, что без дополнительной обработки такие жиры могут быть использованы в указанном направлении только в небольших количествах (не более 5%). Ограничение связано, прежде всего, с процессом образования коксового остатка (так называемого нагара) при сгорании рыбного жира. Причина его образования заключается в явлении полимеризации, происходящем за счет разрыва непредельных химических связей жира под воздействием высоких температур. Для того, чтобы низкосортный рыбный жир использовать в качестве заменителя дизельного топлива, необходимо подвергать его химической или физико-химической обработке (например, каталитическому гидрированию, метилированию и т.д.) [5].

Более перспективным способом переработки низкосортных рыбных жиров является получение из них посредством гидролиза жирных кислот для технических целей. Существуют различные способы гидролиза с использованием химических катализаторов (сульфо-кислотного контакта, серной кислоты, щелочноземельных металлов и т.д.), безреактивный и ферментативный (энзиматический). Наиболее перспективным следует признать ферментативный способ, который не требует сложного технологического оборудования и больших энергозатрат, однако его недостатком является высокая стоимость ферментных препаратов и проблема многократного их применения. Рентабельность указанного способа может быть обеспечена за счет использования ферментного препарата без глубокой очистки и создание условий его оборотного использования путем иммобилизации (прикрепление фермента к нейтральному носителю).

Использование панкреатической липазы в свободном и иммобилизованном состоянии (иммобилизацию осуществляли на поливиниловом спирте) при гидролизе низкосортного полуфабриката рыбного жира показало невысокую активность ферментных препаратов по отношению к субстрату, однако введение в реакционную смесь стимулирующих веществ (желчных солей и хлорида кальция) позволило значительно увеличить активность как свободной, так и иммобилизованной липазы. При этом иммобилизованный фермент сохранял свои свойства в течение 90 циклов. В процессе гидролиза кислотное число жира удалось повысить с 60 до 170-180 мгКОН/г [2].

Полученные в результате ферментолиза жирные кислоты отделяли от водной фазы, а затем успешно апробировали в качестве исходного сырья при изготовлении технического мыла, солевой олифы, антиадгезионной смазки, флотационного реагента и антифрикционной присадки [2, 6].

Выводы: жировые отходы рыбоперерабатывающих производств и низкосортные рыбные жиры можно рассматривать в качестве вторичных сырьевых ресурсов – источников полиненасыщенных жирных кислот, которые находят применение в качестве пленкообразующих и поверхностно-активных веществ в строительной, лакокрасочной, горно-обогатительной, нефтегазовой и других отраслях промышленности.