公告信息：
目前大豆脫皮工藝較多,有前脫皮和后脫皮,在前脫皮中有De2Smet冷脫皮和Crown&Buhler熱脫皮、二次溫脫皮、一次溫脫皮。后脫皮是Buhler分理脫皮工藝,根據(jù)豆皮和豆粕的比重和顆粒大小的不同進行篩選和風選分級出等級豆粕(按蛋白含量劃分)。新建的大型壓榨廠傾向引入前脫皮工藝,本文主要就大豆前脫皮和生產(chǎn)等級豆粕的工藝和經(jīng)濟效益進行分析。
1Crown&Buhler熱脫皮工藝
1.1工藝說明
熱脫皮工藝和原料預處理、豆皮粉碎和豆粕破碎分理布置在一起(見圖1)。根據(jù)不同的原料大豆生產(chǎn)等級豆粕,其蛋白含量分別為48%、46%、44%。對工藝進行調(diào)整,分別采取熱脫皮、二次溫脫皮、一次溫脫皮或冷脫皮。其主要流程:原料、計量、清理、調(diào)質(zhì)干燥、熱風脫皮、噴射干燥、破碎到1/2～1/4瓣、熱風脫皮、破碎1/8瓣、冷風脫皮、軋坯、浸出;豆皮經(jīng)粉碎、進倉,并入計量絞龍;豆粕經(jīng)計量、初破碎、分級、破碎、篩理、計量絞龍、出粕。熱脫皮設計是以美國2號大豆為依據(jù),顆粒在5.00～6.25mm,含水分9.0%～13.5%,從農(nóng)田收割15d左右,FFA≤1.5%。
以3000t/d處理量為例,用3個1000t/d用倉,來料經(jīng)計量、除鐵、篩選和去石后,進立式Buhler塔式干燥器(內(nèi)分層),長3m,寬3m,共10層,6～9層內(nèi)置水平蒸汽加熱扁管的獨立操作單元、2～3層進風、1～2層出風。大豆因自身重力由上而下與加熱扁管接觸,溫度上升,內(nèi)部水分慢慢聚集到表面,豆皮得到軟化。水汽、部分豆皮由吸風裝置吸出。
如果大豆水分較高,空氣經(jīng)加熱器加熱,通過進風裝置進入加熱器,與大豆直接接觸,對大豆進行適量干燥。加熱蒸汽壓力在0.05～0.06MPa穿過每根管子,大豆停留時間20～30min。低壓蒸汽保證溫和調(diào)質(zhì)防止大豆在加熱管的接觸區(qū)過熱。操作成本為傳統(tǒng)成本60%。選用加熱層數(shù)與加工大豆的溫度、水分、產(chǎn)量有關,要求大豆水分低于14.5%,否則要延長滯留時間減少產(chǎn)量。出調(diào)質(zhì)器的大豆經(jīng)80℃氣流脫皮器吸出灰和皮,水分在10%～11%的大豆進噴風干燥器,在干燥器兩側(cè)各設有5根DN150噴氣管入口,噴熱風溫度120℃,大豆在1～2min內(nèi)與穿過沖孔板床的熱風接觸中產(chǎn)生爆裂,大豆表面水分迅速揮發(fā),豆皮因高溫爆裂,皮松脫、裂開。排出風中含有少量豆皮。吸出的氣流夾灰經(jīng)剎克龍卸出夾帶豆皮后,進入主風機。
主風機出風分為兩路:一路送往主空氣加熱器加熱循環(huán)使用,一路排空。兩路均設有氣動控制閥門,根據(jù)風網(wǎng)中的空氣濕度控制排泄風門的開啟度,一般設定風網(wǎng)中空氣相對濕度30%。噴風風機進風由兩路構成,一路經(jīng)主空氣加熱器加熱的循環(huán)風,一路經(jīng)輔助加熱器的補充的新鮮空氣。噴風干燥器內(nèi)大豆滯留時間1～3min,出料溫度88℃,大豆含水分10%左右。進破碎機Roskamps或Buhler(雙層輥,下輥膠輥,上輥鋼輥),把大豆沿裂縫處劈成2～3瓣,進入熱風吸皮器吸出皮灰,熱風起調(diào)質(zhì)作用,進入錘片式或斜槽輥式破碎機,半瓣大豆被高剪切力的錘片撞擊成1/8瓣,皮和仁分離。
皮仁進小型吸風脫皮器內(nèi)分離出皮灰,豆仁進軋坯系統(tǒng)。吸風脫皮器,內(nèi)有規(guī)則排列的水平鋼管,破裂大豆經(jīng)喂料器進入,呈瀑布狀下落,與鋼管撞擊,仁落下去破碎,皮隨氣流進入剎克龍,收集皮灰,篩選。皮與部分碎豆、仁屑在雙層篩網(wǎng)的振動篩或回轉(zhuǎn)篩內(nèi)分離。上層篩網(wǎng)的篩上物是尺寸較大的豆皮,送往豆皮系統(tǒng)。下層篩網(wǎng)的篩上物是中等的豆皮和碎仁,再經(jīng)吸風器進一步風選。下層篩網(wǎng)的通過物是細皮與仁屑。碎豆進入破碎機,輥為鋼制輥,破碎成6～8瓣,由于豆仁是熱的,破碎時產(chǎn)生的粉末很少。二層皮分離篩,脫皮可提高7%的產(chǎn)量。Crown&Buhler調(diào)質(zhì)和吸風脫皮器起分級和調(diào)質(zhì)作用,實際上是用熱風和冷風對豆粒的調(diào)質(zhì)。從剎克龍收集的豆皮,因經(jīng)過調(diào)質(zhì),直接進粉碎機,粉碎至在5目顆粒,進入暫存?zhèn)},按市場等級豆粕蛋白需要比例由計量絞龍并入出粕。
從DTDC出來的脫脂豆粕用一臺斜刮板送去預處理,進入豆粕分理和破碎系統(tǒng),因刮板長而高,對刮板鏈條和滑道的強度要求高。豆粕破碎和分理系統(tǒng)在計量和初破碎,用品質(zhì)振動篩篩去產(chǎn)量約35%,粗粉通過粉碎機粉碎至8目顆粒,為脫皮豆粕。
1.2主要設備及工藝分析
1.2.1塔式干燥器
該設備是塔式結(jié)構,6～9層,每層安裝水平蒸汽加熱扁管,管材SS304。從上層進料,分料層,進暖風,按標準6層,5層加熱層,每層內(nèi)部管道水平分布,每層之間管道錯排90°,第6層底部設有排氣孔。如果大豆水分高,增加3層,第6～7層是加熱層,第8層是暖氣流進風層,底層出料。大豆因自重由上而下與加熱扁管接觸,溫度上升,內(nèi)部水分漸漸聚集到表面,豆皮得到軟化。水汽、部分豆皮由吸風裝置吸出。如果大豆含水較高,空氣經(jīng)加熱器加熱,通過進風裝置進入加熱器,與大豆直接接觸,對大豆進行適量干燥。加熱蒸汽壓力一般不超過0.1MPa,大豆在加熱器內(nèi)部的停留時間20～30min。通過前面的溫和預熱縮短高溫干燥的時間。
1.2.2噴風干燥器
在干燥器內(nèi)部,大豆位于轉(zhuǎn)送帶上,轉(zhuǎn)送帶運動速度為0.05m/s,干燥器兩側(cè)各有6～8個熱風噴孔,從轉(zhuǎn)送帶下方穿過料床,大豆顯沸騰狀,熱風溫度120～140℃,脫除大豆表面水分。脫出氣體經(jīng)剎克龍分離出豆皮后,送入風機,進加熱器循環(huán)使用,少量氣體排空,在風管上安裝風門,根據(jù)風網(wǎng)內(nèi)的空氣濕度控制排空程度,設定風網(wǎng)中的空氣相對濕度為30%。熱風風機進風主要由風網(wǎng)循環(huán)熱風,輔用補充新鮮空氣。噴風干燥器內(nèi)大豆滯留時間1～3min,出料溫度86～88℃。
1.2.3破碎機
熱脫皮工藝采用Roskamps或Buh2ler。雙對輥破碎機上對輥為斜紋鐵輥,下對輥為鐵芯橡皮輥,上輥把大豆破碎成兩瓣,下輥把皮從仁上擦去,減少皮中含豆粉末。
1.2.4皮仁分離系統(tǒng)
破碎后的皮和仁送入Crown吸風脫皮器,內(nèi)有規(guī)則排列的水平壓扁鋼管,鋼管每層間錯排,破碎物經(jīng)喂料器沿整個平面均勻分布,從一定高度落下,與平行鋼管撞擊,仁經(jīng)多次撞擊下落到收集斗,進入破碎機進行二次破碎。Buhler吸風脫皮器內(nèi)設多層百葉窗式擋板,工作原理與Crown吸風脫皮器相同。皮被氣流吸入剎克龍收集進行篩選碎豆、仁屑和豆皮。篩理用雙層篩網(wǎng)振動篩和回轉(zhuǎn)篩。篩上物是尺寸大的豆皮,送入豆皮處理系統(tǒng),下層篩網(wǎng)的篩上物是中等顆粒的豆皮和碎豆仁,送入下一道吸風撞擊器進行風選,豆仁并入破碎豆粒系統(tǒng)軋坯,豆皮并入皮系統(tǒng)。下層篩網(wǎng)的篩下物是細皮和仁屑,并入碎豆入軋坯機。
1.2.5熱脫皮工藝的副產(chǎn)品
結(jié)合回收大豆胚芽,大豆在破碎前采用搓碾式輥把胚芽從大豆上剝下,用風選和篩選從碎豆和碎皮中分離回收。大豆胚芽回收率約70%,加工1t大豆可得到14kg胚芽。
1.2.6熱脫皮指標和能量消耗
熱脫皮指標:粕含纖維≤3.5%,皮中含油≤1.5%,脫水在1%～2%。蒸汽消耗:80～100kg/t,取決于調(diào)質(zhì);電耗(含預處理):23kW·h/t。
1.2.7工藝過程剖析
熱脫皮工藝實際隱含4種脫皮工藝,如熱脫皮、二次溫脫皮、一次溫脫皮、冷脫皮。如果來料濕度高使用熱脫皮,開9層立式加熱器進行降水,瞬時干燥、脫皮、破碎、分級干燥、破碎、分級冷卻、軋坯,即大豆走完熱脫皮全過程。如果大豆含水量低于11%,選用二次溫脫皮工藝,可預熱(開6層烘干段)70～80℃,關掉噴風干燥器,直接進脫皮和破碎機;如果生產(chǎn)蛋白含量為45%～46%的豆粕,選用一次溫脫皮,大豆經(jīng)清理后,直接進第一道破碎機后面的分級干燥器,溫加熱后進第二道破碎機;如果生產(chǎn)普通豆粕,可以選用冷脫皮工藝,大豆清理后直接進入第二道破碎機,經(jīng)分級冷卻器后進入軋坯機。在該工藝中除出料、出皮、灰?guī)ё呱倭繜崃颗趴胀?熱氣流是循環(huán)使用,加熱器加熱補充的新鮮空氣,在軋坯前明顯地增加熱空氣調(diào)節(jié)豆仁溫度和水分。在熱脫皮工藝中,大豆在120～145℃受熱時間只有1～3min,其他加熱是在80～90℃的溫熱氣流中,大豆蛋白變性小。與傳統(tǒng)工藝不同,在軋坯前已調(diào)整好大豆水分以滿足入浸要求,無需在軋坯后設干燥設備。
2De2Smet脫皮工藝
通過對大豆在溫度為70～80℃下烘干4～6h,降低大豆水分,再自然冷卻24～48h,對大豆進行清理、破碎、吸皮。主要工藝如圖2所示。
2.1干燥脫水
現(xiàn)在進口大豆含水范圍在10.5%～13.6%,皮仁附著力強,皮的韌性大,大豆很難破碎,在齒輥間易揉扁變形。所以大豆在進倉前要求經(jīng)初清、干燥降水至10.5%以下,干燥設備一般用立式Buhler塔式干燥器(設備見熱脫皮部分)和原料干燥塔,熱風溫度70～80℃,緩慢干燥。
2.2緩蘇
經(jīng)干燥后,大豆水分在10.5%左右,進倉滯留48h,鑒于大豆顆粒水分不一,給足夠的時間使大豆進行有效地傳質(zhì)、均質(zhì);尤其干燥時間短,表面水分低,內(nèi)部水分高,從內(nèi)向外傳質(zhì),力求達到品質(zhì)均勻。因此,要建足夠的倉容。
2.3破碎
要求進破碎機大豆不含碎粒(小于4mm顆粒最多不超過1%),含雜量小于1%,無松皮現(xiàn)象,用雙層斜齒輥破碎機將大豆破碎成4～6瓣,最多5%粒過10目篩。因大豆經(jīng)長時間緩蘇和調(diào)質(zhì),皮仁附著力降低,豆質(zhì)較均勻,破碎顆粒大小均勻,少成粉。破碎機多用Buhler破碎機。
2.4皮仁分離
破碎后豆粒進入雙層振動篩或平面回轉(zhuǎn)篩篩選。上層篩上物是粗皮和較大的豆粒,由上面的吸風罩吸入豆皮系統(tǒng),豆粒從篩網(wǎng)落下經(jīng)輸送設備并入碎豆。下層篩的篩上物是中等顆粒的豆皮和碎豆,進入Buhler吸風脫皮器分離出碎豆和皮。下層篩的過篩物是細皮和粉末,約占大豆總量的5%～10%,并入豆仁流。破碎后用Buhler吸風脫皮器分離出2%的豆皮,豆皮和皮仁夾帶仁屑由氣流送入剎克龍收集,經(jīng)分離篩分級,進入二級吸風脫皮器進行二次脫皮,分離出重的豆仁和輕皮。吹入的氣流是環(huán)境自然空氣。
2.5調(diào)質(zhì)軟化
軟化鍋可用立式6～9層軟化鍋或臥式軟化鍋,適當噴低壓直接汽,軟化時間20～25min,軟化溫度90～105℃,要求大豆出鍋水分12%,溫度65～70℃。達到大豆內(nèi)外質(zhì)地均勻。軟化后豆粒送入軋坯機。
2.6冷脫皮指標
當大豆含水12%、蛋白35.5%、纖維最多5%時,豆粕含纖維<3.5%,含蛋白≥48%,水溶性氮損失3%～5%,電耗35kW·h/t。
2.7豆皮粉碎和豆粕分理豆皮粉碎和豆粕分理工藝和設備與熱脫皮工藝相同。
3脫皮工程國產(chǎn)化效果
現(xiàn)在國內(nèi)很多廠家應用熱脫皮和冷脫皮工藝,并適當?shù)馗脑靽a(chǎn)設備,達到大豆脫皮目的。選用主要設備效果如下:
3.1立式烘干塔
立式烘干塔在原糧烘干塔的基礎上改進,原糧烘干塔為上段熱風烘干和下段冷風冷卻。改進后上面為4～6個烘干段和下面2～3個冷卻段。大豆在塔內(nèi)多次加熱與多次冷卻,豆皮與豆瓣基本分離,同時部分調(diào)整大豆的水分,對大豆有軟化和調(diào)質(zhì)作用。設計以烘干豆皮為主,即脫除大豆表面水分。熱風溫度115～120℃,大豆溫度60～65℃,滯留時間25～35min。
3.2流化床烘干機
用流化床代替噴風干燥器。在常規(guī)流化床基礎上改變電機和風機的功率和參數(shù)。烘干塔起慢速加熱,要求流化床快速加熱,流化床不可能像噴風干燥器在1～2min內(nèi)快速升溫,但可以在熱風溫度135～140℃,5min內(nèi)升溫,豆皮升溫到80～85℃,豆仁內(nèi)部升溫65～70℃,導致豆皮收縮而開裂爆腰,爆腰率80～85%,這樣與豆仁分離容易。
3.3破碎機
國外用鋼輥膠輥雙對輥破碎機,先將大豆破碎成2瓣,再揉搓。國產(chǎn)雙對輥破碎機為全鋼輥,不利于搓皮。可借用膠輥碾米機用于搓碾豆皮,或用離心式脫皮機,該脫皮機對大豆有撞擊、摩擦和擠壓作用,易清理皮含碎仁屑。要求把95%～98%的大豆破碎成2～3瓣,碎豆糝率小于等于4%。
3.4皮仁分離器
運用豆皮與豆仁在容重、形態(tài)上物理特性不同,用多層振動篩和平面回轉(zhuǎn)篩,配不同的篩面,借用風力吸皮分級。Crown吸風脫皮器為矩形體,內(nèi)設多排扁型鋼管,下面進熱風,上面風帶走豆皮和豆屑。Buhler吸風脫皮器為長方體結(jié)構,內(nèi)部為對面錯排百葉窗結(jié)構,大豆折流而下,下面吹進熱風,把豆皮和細屑吹走進振動篩或回轉(zhuǎn)篩進一步分離。
3.5豆粕分理
脫脂豆粕從DTDC出來送到預處理或粕庫進行計量、分級、初破碎、分級篩分理、破碎到5～8mm顆粒,蛋白含量在48%以上,在送入包裝或倉庫的輸送機械上,接受豆皮計量絞龍按比例送來的豆皮混合,制造出不同蛋白含量的成品豆粕。豆粕破碎工段放在預處理車間,豆粕的殘溶一定要穩(wěn)定地控制在安全水平以內(nèi)。豆粕粉碎工段應與其他設備有一定距離,電機和電器用防爆性的為好。利用多層樓面高度,合理布置豆粕粉碎和豆皮粉碎,在底層布置豆皮倉和出皮計量絞龍,豆皮按工藝要求并入出粕刮板輸送機。
3.6清理粉末
在大豆或碎豆粒進入各種熱風干燥器前,使用各種風選設備,先吹走細粉末。防止粉末進入高溫處理設備沉積時間長出現(xiàn)燃燒。
3.7傾向熱脫皮
熱脫皮大豆受熱時間短、豆仁升溫時間慢,在沒有達到蛋白變性的溫度時,進行脫皮,水溶性氮損失為2%～3%。且整體大豆降水不多,對后面工藝影響小。冷脫皮兩次加熱,加熱時間長,大豆蛋白變性較多,水溶性氮損失在3%～5%,且整體降水多,對后續(xù)工序有一定影響。除蛋白熱變性外,熱脫皮工藝易調(diào)整,國內(nèi)油廠偏向熱脫皮,在關鍵設備中有原糧干燥塔和流化床干燥塔等設備,同時,這些設備也是處理高水分大豆首選設備,這也是國內(nèi)油廠傾向熱脫皮工藝的原因之一。
4脫皮豆粕營養(yǎng)與生產(chǎn)等級豆粕效益討論
豆粕是一種很好的飼料原料,可用于所有家禽作為無限制性的單一蛋白補充原料。大豆粕的能量水平取決于蛋白含量、殘油、纖維和灰分含量。美國家禽NRC報告,脫皮豆粕的能量比普通豆粕能量高879kJ/kg。我國市場豆粕質(zhì)量參照全美油脂加工者協(xié)會(NOPA)豆粕質(zhì)量規(guī)格(見表1),其營養(yǎng)素列于表2。
國外對脫皮豆粕價格和普通豆粕價格計算很細,從蛋白增加率、水分含量、含油、纖維、二氧化硅、氨基酸得率、能量得率、消化率、KOH溶解度、顆粒大小等評估得出綜合豆粕價值。按豆皮占原大豆的6%～8%,毛油出品率占原大豆的19.6%計,清理后脫皮豆粕得率相當于帶皮豆粕產(chǎn)量的90.2%,豆皮產(chǎn)量占帶皮豆粕產(chǎn)量的9.8%。我國市場上購買豆粕定價依據(jù)是蛋白含量,脫皮豆粕比帶皮豆粕的價格每噸高150元左右,價格變動系數(shù)在11065～11085之間。
由于大豆皮中富含色素和膠質(zhì),脫皮大豆浸出毛油質(zhì)量含色素和膠質(zhì)低,精煉得率高0.3%。在實際生產(chǎn)中,從綜合因素看,電耗和蒸汽消耗增減不大,溶劑因擴產(chǎn)而降低,抵消增加投資的折舊和維修費,但生產(chǎn)等級豆粕增加電耗4kW·h/t,增加212元/t,而生產(chǎn)產(chǎn)量增加6%～7%,減少部分設備的磨損。表3列出脫皮和不脫皮豆粕生產(chǎn)經(jīng)濟效益分析對比。
大豆脫皮增加豆粕品種和油廠的經(jīng)濟效益,生產(chǎn)等級豆粕已經(jīng)得到飼料行業(yè)的認可,也有明顯的經(jīng)濟效益。各家根據(jù)市場選擇適合自己的脫皮工藝,并按市場效益開全脫皮或部分脫皮,利用好植物資源,節(jié)約能源,提高利潤。
