PL210539B1 - Sposób wytwarzania oleju technicznego biodegradowalnego z nasion gorczycy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oleju technicznego biodegradowalnego z nasion gorczycy.

Głównym celem uprawy roślin oleistych jest spożywcze zastosowanie uzyskiwanych z nich olejów. W przeszłości oleje te wykorzystywane były także jako środek smarny. Z chwilą rozpoczęcia wydobycia ropy naftowej, oleje roślinne, w tej funkcji, zostały zastąpione olejami mineralnymi wytwarzanymi na bazie produktów naftowych. Stosowanie olejów mineralnych w postaci olejów smarnych powoduje wnoszenie do środowiska zanieczyszczeń trudno rozkładalnymi składnikami. Z tego głównie powodu występuje tendencja powrotu stosowania olejów roślinnych do smarowania elementów urządzeń i mechanizmów pracujących w otwartym systemie, to znaczy takim, gdzie doprowadzony olej zostaje rozproszony w środowisku. Przykładowym zastosowaniem jest tu użycie oleju do smarowania w maszynach służących do wycinania lasów i obróbki drewna a także smarowania zespołu tnącego piły w pilarce motorowej do cięcia drewna. Niezbędny do smarowania olej w całości dostaje się do otoczenia zanieczyszczając środowisko, przedostaje się do gleby powodując zmniejszenie jej aktywności biologicznej, może też skażać wody gruntowe.

Aktualnie do smarowania tego typu urządzeń zaczyna się stosować olej roślinny biodegradowalny wytworzony w oparciu o olej rzepakowy stanowiący ciecz bazową uzupełnioną dodatkami uszlachetniającymi jak inhibitory, detergenty i inne dodatki nieobojętne dla środowiska. Oleje te występujące pod nazwami handlowymi: Mobil Siltac EAL 68, Mobil Biotac 100 AS, Chain Way Bio, Vegoil wprowadzają takie firmy jak: MOBIL, STATOIL, Husqvarna.

Olej roślinny biodegradowalny otrzymywany obecnie z nasion rzepaków dwuzerowych, a takie w naszym kraju moż na uprawiać z uwagi na moż liwość przekrzyż owania odmian, praktycznie nie zawiera kwasu erukowego, korzystnego w oleju technicznym przeznaczonym do smarowania, który na drodze genetycznej zastąpiony został kwasem oleinowym i linolowym.

Znany jest z opisu patentowego W09639476, olej pochodzenia roślinnego wytwarzany wyłącznie z roślin, czyli źródła odnawialnego. Jest on łatwo biodegradowalny przez mikroorganizmy obecne w środowisku ziemi w sposób naturalny i nie toksyczny dla flory bądź fauny. Materiał smarny pochodzenia roślinnego, będący przedmiotem tego wynalazku, zawiera olej na bazie kwasów tłuszczowych, stanowiący większość tego materiału, dodatek oleju roślinnego zawierającego kwasy hydroksytłuszczowe, oraz dodatek płynnego wosku roślinnego. Olej bazowy jest najchętniej wytwarzany z roślin należących do gatunku Brassica oraz do rodziny Crucifera (gorczyca), na przykład z rzepaku, Crambe maritima, oraz „canola”. Dodatek oleju roślinnego, zawierający kwasy hydroksytłuszczowe, to najchętniej olej rącznikowy (rycynowy), olej z Lesquerella, lub olej z roślin z gatunku Cosmos. Dodatek płynnego wosku roślinnego jest najchętniej wytwarzany z jojoby lub z Limnanthesdouglasii.

Z opisu patentowego PL 186044 znany jest sposób wydzielania oleju z nasion roś lin oleistych polegający na tym, że nasiona poddaje się tłoczeniu w temperaturze do 313 K, wytłoki w temperaturze do 343 K poddaje się ekstrakcji ciekłym rozpuszczalnikiem, a otrzymaną mieszaninę, po oddzieleniu fazy stałej kontraktuje się dwutlenkiem węgla. Otrzymane dwie fazy rozdziela się na fazę ciężką - olejową i fazę lekką, z której wydziela się rozpuszczalnik. Sposób ten pozwala na uzyskanie oleju z wysoką wydajnością.

Z opisu patentowego PL 186045 znany jest sposób wydzielania oleju z nasion roślin róż niący się od poprzedniego tym, że wytłoki poddaje się tłoczeniu w temperaturze do 363 K i przy ciśnieniu do 40 Mpa i poddaje się ekstrakcji dwutlenkiem węgla. Z otrzymanej fazy gazowej wydziela się mieszaninę wody, oleju i wosków, z których wydziela się olej przez oddzielenie wody i wosku.

Ze zgłoszenia PL 357264 znany jest wynalazek dotyczący nasion, olejów i mączki z nasion otrzymywanych z gorczycy białej (Sinapis alba). W szczególności wynalazek dotyczy nasion oleistych o duż ej zawartoś ci kwasu oleinowego, mał ej zawartoś ci glukozynolanów oraz duż ej albo mał ej zawartości kwasu erukowego lub też nasion oleistych o małej zawartości glukozynolanów a dużej zawartości kwasu erukowego. Gorczyca biała, posiadające wiele zalet uprawowych, nie jest uprawiana w charakterze roś liny oleistej ze względu na stosunkowo dużą zawartość kwasu erukowego (C22:1) oraz zawartość glukozynolanów. Olej z nasion gorczycy białej w odmianach przyprawowych do musztardy zawiera około 35% kwasu erukowego. Oleje o wysokiej zawartości kwasu erukowego nadają się zasadniczo do zastosowań przemysłowych.

Znany jest ze stosowania sposób wytwarzania musztardy z nasion gorczycy białej (Sinapis alba) i gorczycy czarnej (Brassica nigra). Sposób ten polega na oddzieleniu od nasion drobnych i grubych

PL 210 539 B1 zanieczyszczeń, rozdrobnieniu oczyszczonego ziarna i, po ewentualnym podgrzaniu, tłoczeniu na prasie ślimakowej, skąd następuje odbiór oleju i wytłoków. Wytłoki przerabiane są dalej na znaną przyprawę musztardę, natomiast uzyskiwany w procesie olej, w ilości 20 do 40% masy nasion, o wysokiej zawartości kwasu erukowego traktowany jest jako odpad przemysłowy. Olej z gorczycy białej, uzyskiwany w procesie tłoczenia na zimno, zawiera kwasy tłuszczowe nasycone w ilości około 3,21% i kwasy tłuszczowe nienasycone; kwas erukowy (22:1) około 41%, oleinowy (18:1) około 25%, linolowy (18:2) około 8%, linolenowy (18:3) około 8%. Kwas erukowy uznawany jest za substancję antyżywieniową. W nasionach gorczycy występują również inne substancje antyżywieniowe zwane glukozynolanami w ilości mogącej przekraczać 35 Lirnoli na 1 g suchej masy odtłuszczonych nasion. Gorczyca biała zawiera glikozyd sinalbinę, bez smaku i zapachu, który, po rozdrobnieniu w wodzie w temperaturze 25 do 35°C podlega rozkładowi enzymem mirozyną z wydzieleniem olejku gorczycowego (izotiocyjanianu hydroksybenzylu) o ostrym smaku i zapachu w ilości 1,5 do 2,5%. Olej z nasion gorczycy czarnej zawiera kwasy tłuszczowe nasycone w ilości około 4,25% i kwasy nienasycone: kwas erukowy (22:1) około 38%, oleinowy (18:1) około 21%, linolowy (18:2) około 17%, linolenowy (18:3) około 8%. Ponadto, olejek z gorczycy czarnej zawiera glikozyd sinigrynę odszczepiający olejek alilowy.

Sposób wytwarzania oleju technicznego biodegradowalnego z nasion gorczycy uzyskiwanego przez tłoczenie na zimno przy temperaturze nie przekraczającej 40°C, charakteryzuje się tym, że wytłoczony olej z gorczycy białej (Sinapis alba) poddaje się oczyszczaniu, wstępnie na sicie o oczkach nie większych niż 2 mm², po czym zlewa do zbiornika, z którego powierzchniowa warstwa, bez zanieczyszczeń osadzonych w tym zbiorniku, spływa do drugiego zbiornika a stamtąd jest rozlewany do zbiorników sedymentacyjnych o pojemności nie mniejszej niż 0,16 m³ i przetrzymywany w tych zbiornikach przez okres od 2 do 4 miesięcy w temperaturze nie niższej niż 10°C do momentu gdy jego gęstość mierzona w temperaturze 20°C spadnie do wartości niższej niż 925 kg/m³ a próba skuteczności sedymentacji oleju pobranego ze zbiornika sedymentacyjnego, z wysokości 10 cm poniżej powierzchni, wykaże, po 2 tygodniowym okresie odstania, warstwę osadu o grubości nie większej niż 1 mm. Próba skuteczności sedymentacji polega na pomiarze ilości osadu w próbie oleju pobranego ze zbiornika sedymentacyjnego z wysokości 10 cm od powierzchni i nalanego na wysokość 38 cm do szklanego cylindra pomiarowego o pojemności 1000 ml i średnicy 5,6 cm. Identycznie jak dla oleju z gorczycy białej, przeprowadza się oczyszczanie i sedymentację oleju z gorczycy czarnej (Brassica nigra), po czym do bazowego oleju z gorczycy białej dodaje się olej z gorczycy czarnej w ilości 25 do 30% objętościowych gotowego produktu.

Olej techniczny wytworzony sposobem według wynalazku cechuje się wysokimi właściwościami smarowymi, głównie z powodu zawartości kwasów tłuszczowych o korzystnym dla celów technicznych składzie z bardzo wysoką zawartością kwasu erukowego w obu jego składnikach, przez co spełnia swą zasadniczą funkcję. Jest w pełni biodegradowalny, co wynika głównie z otrzymywania obu jego składników w tłoczeniu na zimno przez co olej zawiera nie zniszczone bioaktywne związki, takie same ja nasiona przed tłoczeniem. A więc jest łatwo i całkowicie rozkładalny, przedostając się do środowiska podczas smarowania mechanizmów, zwłaszcza pilarek do cięcia drewna, nie powoduje ani jego zanieczyszczenia ani obniżenia aktywności biologicznej gleby. Wprowadzony z olejem z gorczycy czarnej glikozyd sinigryna powoduje efekt przedłużenia trwałości uzyskanej mieszaniny. Wyprodukowany olej przechowywany w półprzezroczystych opakowaniach 1 i 5 litrowych z tworzywa sztucznego w temperaturze 18 - 25°C nie wykazywał żadnych zmian po okresie dwóch lat. Stosowany w pilarkach do cięcia drewna, przy dłuższych okresach ich nie używania, nie wytwarza w systemie doprowadzającym olej i zespole tnącym, klejącego osadu - tak zwanego filmowania, prowadzącego często do awarii tych urządzeń. Stosowanie tego oleju pozwoli na ograniczenie zużycia olejów ropopochodnych zanieczyszczających w sposób bezpośredni środowisko a także, z uwagi na niskie koszty wytwarzania, wyeliminuje niekontrolowane stosowanie do smarowania w pilarkach do drewna, olejów zużytych uprzednio w maszynach i pojazdach. Pozwoli także rozwiązać, w sposób pożyteczny i opłacalny, problem zagospodarowania dotychczas nieprzydatnego oleju gorczycowego będącego odpadem przy produkcji musztardy. W następczym efekcie stworzy możliwość rozszerzenia uprawy gorczycy białej, rośliny odpowiedniej do glebowo-klimatycznych warunków naszego kraju z ukierunkowaniem uprawy na nasiona do produkcji oleju technicznego.

P r z y k ł a d.

Nasiona gorczycy białej o wilgotności 6 - 7% doprowadza się do odsiewacza, w którym zostają oddzielone zanieczyszczenia i nasiona innych gatunków roślin, po czym podawane są do rozdrabniacza,

PL 210 539 B1 gdzie podlegają rozdrobnieniu. Tak oczyszczone i rozdrobnione nasiona podawane są do prasy ślimakowej, gdzie podlegają tłoczeniu na zimno, w temperaturze poniżej 40°C. Wytłoczony olej wypływający z prasy przez cedzidło poddaje się oczyszczaniu, wstępnie na półkolistym sicie z oczkami o powierzchni 2 mm², po czym zlewa do zbiornika, z którego powierzchniowa warstwa, bez zanieczyszczeń osadzonych w tym zbiorniku, spływa do drugiego zbiornika. Z drugiego zbiornika olej jest rozlewany do zbiorników sedymentacyjnych o pojemności 0,16 m³ i przetrzymywany w tych zbiornikach przez okres 3 miesięcy w temperaturze nie niższej niż 15°C. Po tym okresie, dokonuje się pomiaru gęstości próbki oleju pobranej ze zbiornika sedymentacyjnego, uprzednio stabilizując jej temperaturę do 20°C. Jeżeli gęstość jest niższa niż 925 kg/m³, wówczas przeprowadza się próbę skuteczności sedymentacji. Ze zbiornika sedymentacyjnego pobiera się próbkę oleju z wysokości 10 cm poniżej powierzchni, i wlewa na wysokość 38 cm do szklanego cylindra pomiarowego o pojemności 1000 ml i średnicy 5,6 cm. Po 2 tygodniowym okresie odstania, jeżeli grubość warstwy osadu nie jest większa niż 1 mm, uznaje się olej w zbiorniku sedymentacyjnym za nadający się do dalszego użycia. Jeżeli grubość warstwy osadu przekracza 1 mm, sedymentację przedłuża się, aż do momentu gdy wynik pomiaru będzie zadawalający. Identycznie jak dla oleju z gorczycy białej, przeprowadza się oczyszczanie, wytłaczanie i sedymentację oleju z gorczycy czarnej, po czym do bazowego oleju z gorczycy biał ej w iloś ci 75 l dodaje się olej z gorczycy czarnej w iloś ci 25 l. Wymieszany olej rozlewa się do plastikowych, półprzezroczystych butelek 1 lub 5 litrowych.

Uzyskany, biodegradowalny olej, przeznaczony zasadniczo do smarowania łańcuchów pilarek, posiada następujące własności:

gęstość lepkość kinematyczna w temperaturze 40°C lepkość kinematyczna w temperaturze 100°C wskaźnik lepkości temperatura zapłonu zawartość zanieczyszczeń zawartość siarki zawartość wody

W niskich temperaturach olej gęstnieje i przed zastosowaniem wymaga przetrzymania w temperaturze powyżej 0°C lub podgrzania.

914 kg/m³, 39,3 mm² /s, 8,8 mm²/s,

212, > 260°C, 150 mg/kg, 0,0038%, 780 mg/kg.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania oleju technicznego biodegradowalnego z nasion gorczycy uzyskiwanego przez tłoczenie na zimno przy temperaturze nieprzekraczającej 40°C, znamienny tym, że wytłoczony olej z gorczycy białej (Sinapis alba) poddaje się oczyszczaniu, wstępnie na sicie o oczkach nie większych niż 2 mm², po czym zlewa do zbiornika, z którego powierzchniowa warstwa, bez zanieczyszczeń osadzonych w tym zbiorniku, spływa do drugiego zbiornika a stamtąd jest rozlewany do zbiorników sedymentacyjnych o pojemności nie mniejszej niż 0,16 m³ i przetrzymywany w tych zbiornikach przez okres od 2 do 4 miesięcy w temperaturze nie niższej niż 10°C do momentu gdy jego gęstość mierzona w temperaturze 20°C spadnie do wartości niższej niż 925 kg/m³ a próba skuteczności sedymentacji oleju pobranego ze zbiornika sedymentacyjnego, z wysokości 10 cm poniżej powierzchni, wykaże, po 2 tygodniowym okresie odstania, warstwę osadu o grubości nie większej niż 1 mm, i równocześnie, identycznie jak dla oleju z gorczycy białej, przeprowadza się oczyszczanie i sedymentację oleju z gorczycy czarnej (Brassica nigra), po czym do bazowego oleju z gorczycy białej dodaje się olej z gorczycy czarnej w ilości 25 do 30% obję tościowych gotowego produktu.