油料與油脂加工技術
我國主要植物油料有草本油料和木本油料兩種。草本油料有:大豆、花生、棉籽、油菜籽、芝麻、葵花籽等;木本油料則有:油茶籽、椰子、核桃、油橄欖、油桐等。
(一)油料的預處理 油料的預處理包括油料的清理、脫絨、剝殼、干燥、破碎、軟化、軋胚和蒸炒等工序。
1.油料清理:
(1)油料在收獲、晾曬、運輸和貯藏等過程中會混進一些沙石、泥土、莖葉及鐵器等雜質,如果生產前不予清除,對生產過程非常不利,油料中所含雜質可分為無機雜質、有機雜質和含油雜質三大類。
①無機雜質 泥土、沙石、灰塵及金屬等;
②有機雜質 莖葉、繩索、皮殼及其他種子等;
③含油雜質 不成熟粒、異種油料,規定篩目以下的破損油料和病蟲害粒等。
(2)所謂油料清理,即除去油料中所含雜質的工序之總稱。對清理的工藝要求,不但要限制油料中的雜質含量,同時還要規定清理后所得下腳料中油料的含量。(1.清理后油料含雜限量(%):冷榨大豆<0.05、熱榨大豆<0.1、葵花仁(含殼)<10、芝麻<0.1、花生仁<0.1、油菜籽<0.5、米糠<0.05;2.清理下腳料含油料限量:①大豆下腳的下腳料中油料含量≤0.5%,檢查篩規格:篩網4.72目/厘米,金屬絲直徑0.55毫米。圓孔篩直徑1.70毫米。② 葵花殼(含仁)中油料含量≤1.0,檢查篩規格:金屬絲直徑0.55毫米,圓孔篩直徑1.70毫米。③芝麻下腳中油料含量≤1.5,檢查篩規格:篩網11.81目/厘米,金屬絲直徑0.28毫米,圓孔篩直徑0.70毫米。④棉籽下腳中油料含量≤0.5,檢查篩規格:篩網5.51目/厘米,金屬絲直徑0.50毫米,圓孔篩直徑1.40毫米。⑤油菜籽下腳中油料含量≤1.5,檢查篩規格:篩網11.81目/厘米,金屬絲直徑0.28毫米,圓孔篩直徑0.70毫米。
①篩選 篩選是利用油料與雜質之間粒度(寬度、厚度、長度)的差別,借助篩孔分離雜質的方法。常用的篩選設備有固定篩、振動篩和旋轉篩等。它們的主要工作部分是篩面,要根據油料和雜質顆粒形狀及大小合理地選用篩孔。
②風選 風選是利用油料與雜質之間懸浮速度的差別,借助風力除雜的方法。風選的主要目的是清除輕雜質和灰塵,同時還能除去部分石子和土塊等較重的雜質,此法常用于棉籽和葵花籽等油料的清理。
風力分選器可分為吹式和吸式兩種。
③磁選 磁選是利用磁力清除油料中磁性金屬雜質的方法。油廠常用的磁選裝置有兩種:永磁滾筒和永磁筒。
④水選 水選是利用水與油料直接接觸,以洗去附著在油料表面的泥灰,并根據比重不同的原料在水中沉降速度不等的原理,同時將油料中的石子、沙粒、金屬等重雜質除去,而并肩泥則可在水的浸潤作用下松散成細粒被水沖洗掉,采用水洗還可以有效地防止灰塵飛揚。
⑤并肩泥的清選 形狀、大小與油料種子相等或相近,且比重與油料也相差不很顯著的泥土團粒,稱為“并肩泥”,特別是在菜籽和大豆中,并肩泥的含量較大,用篩選和風選設備均不能將其有效地清除,必須采用一種特殊的方法和設備方可,清選并肩泥的主要設備有鐵輥筒碾米機、膠輥礱谷機、圓盤剝殼機、臥式圓筒打篩和立式圓筒打篩等。
⑥棉籽的清理 經棉花加工廠脫絨后的棉子,在裝卸和運輸過程中都會混進一定數量的雜質,這些雜質包括無機雜質和有機雜質,為了提高出油率,提高油脂和餅粕質量,增大設備處理量,減少設備磨損,改善車間生產環境,避免事故發生,必須將雜質盡可能地除去。
2.棉籽脫絨 棉短絨又叫“棉籽絨”,是用脫絨機從軋花以后的棉籽表面脫下的短纖維,它是提取純棉纖維素的重要原料,還可用于制造
無煙火藥、賽璐珞和人造纖維等。因此,為了取得較好的制油效果和增加經濟收入,棉籽進行脫絨是植物油廠在制取棉籽油工藝過程中不可缺少的一道重要生產工序。
3.油料剝殼與仁殼分離:
(1)剝殼設備 葵花籽剝殼機、圓盤剝殼機、刀板剝殼機、齒輥剝殼機、殼仁分離組合機、烏柏籽仁殼分離機、刀籠剝殼機、離心剝殼機、輥式剝殼機、殼仁分離篩。
(2)剝殼要求;①仁中含殼率(3.94目/厘米篩檢驗) 棉籽仁不超過10%;花生仁不超過1%;葵花籽仁不超過10%。②殼中含仁率(手揀) 棉籽殼不超過0.5%;花生殼不超過0.5%;葵花籽殼不超過1%(如有整籽,剝殼后計入)。
4.油料干燥 油料干燥是指高水分油料脫水至適宜水分的過程。油料收獲時有時在雨季,所以水分含量高。為了安全貯藏,使之有適宜水分,干燥就十分必要。
利用干燥設備加熱油料,可使其中部分水分汽化,同時,油料周圍空氣中的濕度,必須小于油料在該溫度下的表面濕度,這樣形成濕度差,則油料中的水分才能不斷地汽化而逸入大氣,并且在單位時間內,通過油料表面的空氣量越多,則油料的脫水速度越快,干燥設備強制通入熱風進行干燥,就是利用這個原理。常用的干燥設備有回轉式干燥機、振動流化床干燥機和平板干燥機。
5.油料破碎 用機械的方法,將油料粒度變小的工序叫破碎。破碎的目的,對于大粒油料而言,是改變其粒度大小利于軋胚;對于預榨餅來說,是使餅塊大小適中,為浸出或第二次壓榨創造良好的出油條件。破碎常用于大豆、花生仁、油棕仁、椰子干、油桐籽和油茶籽等顆粒較大的油料或預榨餅。(幾種油料破碎的工藝指標:
①大豆破碎設備為芽板破碎機、對輥破碎機,原料入機水分10-15%,破碎程度4-8瓣,粉末—7.87目/厘米通過篩、不超過10%;
②花生仁破碎設備為牙板破碎機、對輥破碎機,原料入機水分7-12%,破碎程度6-8瓣,粉末—7.87目/厘米通過篩、不超過5%;
③預榨餅破碎設備為齒輥破碎機、對輥破碎機,原料入機水分8-11%,破碎程度為最大對角線6-10瓣(毫米),粉末不超過10%。)破碎設備的種類很多,常用的有牙板破碎機、輥式破碎機、齒輥破碎機和錘式破碎機等四種。
6.油料軟化
軟化是調節油料的水分和溫度,使其變軟、增加塑性的工序。為使軋胚效果達到要求,對于含油量較低的大豆、含水分較少的油菜籽以及棉籽等油料,軟化是不可缺少的。對于大豆,由于含油量較低,質地較硬,如果再加上含水分少,溫度又不高,未經軟化就進行軋胚,勢必會產生很多粉末;對含水分低的油菜籽(尤其是陳油菜籽),未經軟化就進行軋胚,也難以達到要求。
需要指出的是,對于含油量較高的油料,是否軟化就應慎重考慮。例如花生仁一般不予軟化;新收獲的油菜籽,當水分含量高于8%時,一般不予軟化,否則,軋胚時易粘輥面而造成操作困難。(對幾種油料軟化要求:
①大豆 冷榨設備為螺旋榨油機、水壓機,軟化水分 10-12% ,軟化溫度不超過60℃,軟化時間:用軟化鍋需要20分鐘左右,用火坑要5-6小時,其他為10-15分鐘。熱榨設備為螺旋榨油機、水壓機,軟化水分:用螺旋榨油機需要15左右,用水壓機需要11.5-14.5% ,軟化溫度:用螺旋榨油機需要80℃,用水壓機需要60-70℃,軟化時間:用軟化鍋需要20分鐘左右,用火坑要5-6小時,其他為10-15分鐘。
② 棉籽 壓榨設備為螺旋榨油機、水壓機,軟化水分10-12% ,軟化溫度60℃左右,軟化時間:用軟化鍋需要10分鐘左右,其他為10分鐘左右。
③油菜籽 壓榨設備為螺旋榨油機、水壓機,軟化水分:壓榨設備為螺旋榨油機則為9%左右,壓榨設備為水壓機為10-12%,軟化溫度:壓榨設備為螺旋榨油機為50-60℃,壓榨設備為水壓機為65-70℃,軟化時間:用軟化鍋壓榨設備為螺旋榨油機需要12分鐘左右,用軟化鍋壓榨設備為水壓機需要10分鐘左右,其他為10分鐘左右
④芝麻壓榨設備為螺旋榨油機、水壓機,軟化水分:壓榨設備為螺旋榨油機則為8%左右,壓榨設備為水壓機為10%左右,軟化溫度:壓榨設備為螺旋榨油機為40℃左右,壓榨設備為水壓機為105℃左右,軟化時間:用軟化鍋壓榨設備為螺旋榨油機需要8-10分鐘,用軟化鍋壓榨設備為水壓機需要10-15分鐘。)
7.油料軋胚 軋胚亦稱“壓片”、“軋片”。它是利用機械的作用,將油料由粒狀壓成薄片的過程。軋胚的目的,在于破壞油料的細胞組織,為蒸炒創造有利的條件,以便在壓榨或浸出時,使油脂能順利地分離出來。
對軋胚的基本要求是料胚要薄,面均勻,粉末少,不露油,手捏發軟,松手散開,粉末度控制在篩孔1毫米的篩下物不超過10%~15%,料胚的厚度:大豆0.3毫米以下,棉仁0.4毫米以下,油菜籽0.35毫米以下,花生仁0.5毫米以下。
軋完胚后再對料胚進行加熱,使其入浸水分控制在7%左右,粉末度控制在10%以下。當棉胚厚度增至0.4毫米以上,即使增大溶劑量,也難以達到較低的殘油率。因此,必須采用壓力大的液壓軋胚機,使胚片厚度控制在0.25-0.30毫米,且胚片堅實。這樣既不會增加胚片的粉末度,又有利于溶劑的浸出。常用設備有:單對輥軋胚機、對輥軋胚機。
8.油料蒸炒 油料蒸炒是指生胚經過濕潤、加熱、蒸胚和炒胚等處理,使之發生一定的物理化學變化,并使其內部的結構改變,轉變成熟胚的過程。
蒸炒是制油工藝過程中重要的工序之一。因為蒸炒可以借助水分和溫度的作用,使油料內部的結構發生很大變化,例如細胞受到進一步的破壞,蛋白質發生凝固變性,磷脂和棉酚的離析與結合等,而這些變化不僅有利于油脂從油料中比較容易地分離出來,而且有利于毛油質量的提高。所以,蒸炒效果的好壞,對整個制油生產過程的順利進行、出油率的高低以及油品、餅粕的質量都有著直接的影響。
(l)層式蒸炒鍋 主要油料料胚經5層蒸炒鍋處理后(主要油料料胚出料水分
①大豆 出料水分5-7%、出料溫度108℃左右;
②花生仁 出料水分5-7%、出料溫度110℃左右;
③棉籽 出料水分5-8%、出料溫度105℃左右;
④油菜籽 出料水分4-6%、出料溫度110℃左右;
⑤芝麻 出料水分5-7%、出料溫度110℃左右;
⑥米糠 出料水分7-9%、出料溫度105℃左右)
榨油機上的蒸炒鍋,其炒胚后油料的水分和溫度,通常就稱為入榨水分和入榨溫度。(主要油料料胚的入榨水分和溫度:
①大豆 入榨水分1.5-2.8%,入榨溫度128℃左右;
②花生仁 入榨水分1.0-2.0%,入榨溫度130℃左右;
③棉籽 入榨水分1.5-2.5%,入榨溫度125-128℃;
④油菜籽 入榨水分1.0-1.5%,入榨溫度130℃左右;
⑤芝麻 入榨水分1.2-2.0%,入榨溫度125-130℃;
⑥米糠 入榨水分 2.5-3.6%,入榨溫度120-125℃)
(2)熱風炒籽機 熱風炒籽機主要用于機榨香麻油。芝麻醬、濃香花生油制取中芝麻、花生仁的均勻焙炒。經該設備烘炒的芝麻粒色澤均勻,表面疏松,且溫度高、入榨水分低,出油率可達46%~48%。由于該設備是實行連續化、全封閉生產,從而優化了生產條件,改變了我國長期利用平底炒鍋焙炒芝麻的狀況。
9.油料擠壓膨化 一種以擠壓膨化為基礎的新方法,正在用于對浸出前的油料進行預處理。由兩個半圓筒形機殼組成的圓筒形機膛內,有一根具有固定螺距和直徑的螺旋軸。螺旋軸上的螺旋線不連續,間隔中斷。機膛內壁上有凸出的破碎刮刀。油料出口處是一塊有槽孔的模板,模板外有一個隨軸旋轉的切割器。在接近進料器的機殼外壁上有加水管閥,在接近出料端的機殼外壁有數個直接蒸汽注入管閥。
(二)壓榨制油:
1.動力螺旋榨油機制油 螺旋榨油機是由動力傳動,利用螺旋軸在榨籠中連續旋轉對料胚進行壓榨取油的榨油機械。目前國產的螺旋榨油機有ZX X 10型(95型)ZX X 18型(200A-3型)、ZX X 24型(202-3型)等。
2.ZX X 10型螺旋榨油機 ZX X 10型螺旋榨油機是以原95型螺旋榨油機為基礎,進行改進設計制造的。經技術鑒定,認為該機與原95型榨油機相比,結構更為合理,尤其是喂料部分和榨膛的改進,提高了工藝效果。該機具有操作簡便、性能穩定、單機重量輕、運轉平穩、無異常振動和噪音、齒輪箱無滲漏現象等優點。
3.ZXX18(200A-3)型螺旋榨油機ZXX18(200A-3)型螺旋榨油機是目前比較好的一種榨油機,它具有結構緊湊、處理量大、操作簡便、主要零部件堅固耐用等優點。該機還附裝有榨機蒸炒鍋,可調節入榨料胚的溫度及水分,以取得較好的壓榨效果。該機與輔助蒸炒鍋配合,基本上實現了連續化生產。
4.ZYX24(202-3)型預榨機 ZY X 24型預榨機,是在202型預榨機基礎上重新設計的機型。它傳動合理,結構緊湊,占地面積小。該機在蒸烘脫水、均勻進料、機械絞餅、榨籠裝卸等方面作了較大幅度的改進,放具備蒸脫迅速、進料均勻、絞餅省力、裝卸榨籠殼方便等優點。
該機對壓榨花生仁、棉仁、葵花籽仁、油菜籽等含油量較高的油料尤為適宜。
榨油機技術參數:主軸轉速為16轉/分鐘;處理量45~50噸/R(油菜籽);配用電機30、7.5、2.2千瓦;干餅殘油率12%~14%(油菜籽);蒸汽壓力 0.5~0.6兆帕;蒸汽用量150千克/時。老車間需要安裝多臺榨機,則榨機與榨機間的中心距以3.3-3.5米為宜。
一次壓榨餅質量:餅厚6~8毫米;水分3%;殘油5%~7%(干基);米糠:餅厚4~5毫米,水分4.5%
榨油車間布置技術參數:對榨油機的布置,要求設備中心間距不少于3米,榨機前面的操作通道要大于2米,榨機炒鍋頂凈空要大于0.85米,以便攪拌軸的裝拆。
榨油車間作為預榨車間,則本車間與浸出車間之間可考慮設置緩沖餅庫,以便浸出車間出現故障時能暫時堆放預榨餅。
(三)浸出法制油
1.浸出法制油的基本過程 浸出法制油是應用萃取的原理,選用某種能夠溶解油脂的有機溶劑,經過對油料的接觸(浸泡或噴淋),使油料中的油脂被萃取出來的一種制油方法。其基本過程是:把油料胚(或預榨餅)浸于選定的溶劑中,使油脂溶解在溶劑內(組成混合油),然后將混合油與固體殘渣(粕)分離,混合油再按不同的沸點進行蒸發、汽提,使溶劑汽化變成蒸氣與油分離,從而獲得油脂(浸出毛油)。溶劑蒸氣則經過冷凝、冷卻回收后繼續使用。粕中亦含有一定數量的溶劑,經脫溶烘干處理后即得干粕,脫溶烘干過程中揮發出的溶劑蒸氣仍經冷凝、冷卻回收使用。
2.浸出法制油的優點 浸出法制油具有粕中殘油率低(出油率高),勞動強度低,工作環境佳,粕的質量好的優點。
由此可見,較之壓榨法、浸出法制油的確是一種先進的制油方法,目前已普遍使用。
3.油脂浸出的基本原理 油脂浸出亦稱“萃取”,是用有機溶劑提取油料中油脂的工藝過程。油料的浸出,可視為固一液萃取,它是利用溶劑對不同物質具有不同溶解度的性質,將固體物料中有關成分加以分離的過程。在浸出時,油料用溶劑處理,其中易溶解的成分(主要是油脂)就溶解于溶劑。當油料浸出在靜止的情況下進行時,油脂以分子的形式進行轉移,屬“分子擴散”。但浸出過程中大多是在溶劑與料粒之間有相對運動的情況下進行的,因此,它除了有分子擴散外,還有取決于溶劑流動情況的“對流擴散”過程。
4.浸出法制油工藝
(1)浸出法制油工藝的分類按操作方式,浸出法制油工藝可分成間歇式浸出和連續式浸出:
①間歇式浸出 料胚進入浸出器,粕自浸出器中卸出,新鮮溶劑的注入和濃混合油的抽出等工藝操作,都是分批、間斷、周期性進行的浸出過程屬于這種工藝類型。
②連續式浸出 料胚進入浸出器,粕自浸出器中卸出,新鮮溶劑的注入和濃混合油的抽出等工藝操作,都是連續不斷進行的浸出過程屬于這種工藝類型。
按接觸方式,浸出法制油工藝可分成浸泡式浸出、噴淋式浸出和混合式浸出:
③浸泡式浸出 料胚浸泡在溶劑中完成浸出過程的叫浸泡式浸出。屬浸泡式的浸出設備有罐組式,另外還有弓型、U型和Y型浸出器等。
④噴淋式浸出 溶劑呈噴淋狀態與料胚接觸而完成浸出過程者被稱為噴淋式浸出,屬噴淋式的浸出設備有履帶式浸出器等。
⑤混合式浸出 這是一種噴淋與浸泡相結合的浸出方式,屬于混合式的浸出設備有平轉式浸出器和環形浸出器等。
(2)浸出法制油工藝 按生產方法可分為直接浸出和預榨浸出:
①直接浸出 直接浸出也稱“一次浸出”。它是將油料經預處理后直接進行浸出制油工藝過程。此工藝適合于加工含油量較低的油料。
②預榨浸出 預榨浸出油料經預榨取出部分油脂,再將含油較高的餅進行浸出的工藝過程。此工藝適用于含油量較高的油料。
(3)浸出工藝的選擇依據及基本的工藝流程 浸出生產能否順利進行,與所選擇的工藝流程關系密切,它直接影響到油廠投產后的產品質量、生產成本、生產能力和操作條件等諸多方面。因此,應該采用既先進又合理的工藝流程。選擇工藝流程的依據是:
①根據原料的品種和性質進行選擇 根據原料品種的不同,采用不同的工藝流程,如加工棉籽,其工藝流程為:棉籽→清洗→脫絨→剝殼→仁殼分離→軟化→軋胚→蒸炒→預榨→浸出; 若加工油菜籽,工藝流程則是:油菜籽→清選→軋胚→蒸炒→預榨→浸出;
根據原料含油率的不同,確定是否采用一次浸出或預榨浸出。如上所述,油菜籽、棉籽仁都屬于高含油原料,故應采用預榨浸出工藝。而大豆的含油量較低,則應采用一次浸出工藝。 大豆→清選→破碎→軟化→軋胚→干燥→浸出;
②根據對產品和副產品的要求進行選擇 對產品和副產品的要求不同,工藝條件也應隨之改變,如同樣是加工大豆,大豆粕要用來提取蛋白粉,就要求大豆脫皮,以減少粗纖維的含量,相對提高蛋白質含量,工藝流程為: 大豆→清選→干燥→調溫→破碎→脫皮→軟化→軋胚→浸出→浸出粕→烘烤→冷卻→粉碎→高蛋白大豆粉
③根據生產能力進行選擇 生產能力大的油廠,有條件選擇較復雜的工藝和較先進的設備;生產能力小的油廠,可選擇比較簡單的工藝和設備。如日處理能力50噸以上的浸出車間可考慮采用石蠟油尾氣吸收裝置和冷凍尾氣回收溶劑裝置。
5.油脂浸出
(1)工藝流程:料胚(或預榨餅)→存料箱→封閉絞龍→(溶劑→)浸出器(→濕粕)→混合油
油料經過預處理后所成的料胚或預榨餅,由輸送設備送入浸出器,經溶劑浸出后得到濃混合粕和濕粕。
(2)浸出設備:浸出系統的重要設備是浸出器,其形式很多。
間歇式浸出器——浸出罐;連續式浸出器——平轉式浸出器、環形浸出器、衛星式浸出器、履帶式浸出器等
6、濕粕的脫溶烘干
(1)工藝流程:濕粕→刮板輸送機→蒸烘機(→捕粕器→混合蒸汽)→干粕(冷卻)→倉庫;
從浸出器卸出的粕中含有25%—35%的溶劑,為了使這些溶劑得以回收和獲得質量較好的粕,可采用加熱以蒸脫溶劑。
(2)脫溶烘干設備 對預榨餅浸出粕的脫溶烘干多采用高料層蒸烘機,對大豆一次浸粕的脫溶烘干,宜采用D.T蒸脫機。
7.混合油的蒸發和汽提
(l)工藝過程:混合油過濾→混合油貯罐→第一蒸發器→第二蒸發器→汽提塔→浸出毛油;從浸出器泵出的混合油(油脂與溶劑組成的溶液),須經處理使油脂與溶劑分離。分離方法是利用油脂與溶劑的沸點不同,首先將混合油加熱蒸發,使絕大部分溶劑汽化而與油脂分離。然后,再利用油脂與溶劑揮發性的不同,將濃混合油進行水蒸氣蒸餾(即汽提),把毛油中殘留溶劑蒸餾出去,從而獲得含溶劑量很低的浸出毛油,但是在進行蒸發、汽提之前,須將混合油進行“預處理”,以除去其中的固體粕末及膠狀物質,為混合油的成分分離創造條件。
(2)過濾 讓混合油通過過濾介質(篩網),其中所含的固體粕末即被截留,得到較為潔凈的混合油。處理量較大的平轉型浸出器內,在第Ⅱ集油格上裝有帳篷式過濾器,濾網規格為 100目,濃混合油經過濾后再泵出。
(3)離心沉降 現多采用旋液分離器來分離混合油中的粗末,它是利用混合油各組分的重量不同,采用離心旋轉產生離心力大小的差別,使粕末下沉而液體上升,達到清潔混合油的目的。
(4)混合油的蒸發 蒸發是借加熱作用使溶液中一部分溶劑汽化,從而提高溶液中溶質的濃度,即使揮發性溶劑與不揮發性溶質分離的操作過程。混合油的蒸發是利用油脂幾乎不揮發,而溶劑沸點低、易于揮發的特性,用加熱使溶劑大部分汽化熬出,從而使混合油中油脂的濃度大大提高的過程。在蒸發設備的選用上,油廠多選用長管蒸發器(也稱為“升膜式蒸發器”)。其特點是加熱管道長,混合油經預熱后由下部進入加熱管內,迅速沸騰,產生大量蒸氣泡并迅速上升。混合油也被上升的蒸氣泡帶動并拉曳為一層液膜沿管壁上升,溶劑在此過程中繼續蒸發。由于在薄膜狀態下進行傳熱,故蒸發效率較高。其設備為長管蒸發器。
(5)混合油的汽提 通過蒸發,混合油的濃度大大提高。然而,溶劑的沸點也隨之升高。無論繼續進行常壓蒸發或改成減壓蒸發,欲使混合油中剩余的溶劑基本除去都是相當困難的。只有采用汽提,才能將混合油內殘余的溶劑基本除去。
汽提即水蒸氣蒸餾,其原理是:混合油與水不相溶,向沸點很高的濃混合油內通入一定壓力的直接蒸汽,同時在設備的夾套內通入間接蒸汽加熱,使通入混合油的直接蒸汽不致冷凝。直接蒸汽與溶劑蒸氣壓之和與外壓平衡,溶劑即沸騰,從而降低了高沸點溶劑的沸點。未凝結的直接蒸汽夾帶蒸餾出的溶劑一起進入冷凝器進行冷凝回收。其設備有管式汽提塔、層碟式汽提塔、斜板式汽提塔。
8.溶劑蒸氣的冷凝和冷卻
(1)工藝流程
由第一、第二蒸發器出來的溶劑蒸氣因其中不含水,經冷換器冷卻后直接流入循環溶劑罐;由汽提塔、蒸烘機出來的混合蒸氣進入冷凝器,經冷凝后的溶劑、水混合液流入分水器進行分水,分離出的溶劑流入循環溶劑罐,而水進入水封池,再排入下水道。
若分水器排出的水中含有溶劑,則進入蒸煮罐,蒸去水中微量溶劑后,經冷凝器出來冷凝液進入分水器,廢水進入水封池。
(2)溶劑蒸氣的冷凝和冷卻 所謂冷凝,即在一定的溫度下,氣體放出熱量轉變成液體的過程。而冷卻是指熱流體放出熱量后溫度降低但不發生物相變化的過程。單一的溶劑蒸氣在固定在冷凝溫度下放出其本身的蒸發潛熱而由氣態變成液態。當蒸氣剛剛冷凝完畢,就開始了冷凝液的冷卻過程。因此,在冷凝器中進行的是冷凝和冷卻兩個過程。事實上這兩個過程也不可能截然分開。兩種互不相溶的蒸氣混合物——水蒸氣和溶劑蒸氣,由于它們各自的冷凝點不同,因而在冷凝過程中,隨溫度的下降所得冷凝液的組成也不同。但在冷凝器中它們仍然經歷冷凝、冷卻兩個過程。
目前常用的冷凝器有列管式冷凝器、噴淋式冷凝器和板式冷凝器。
(3)溶劑和水分離 來自蒸烘機或汽提塔的混合蒸氣冷凝后,其中含有較多的水。利用溶劑不易溶于水且比水輕的特性,使溶劑和水分離,以回收溶劑。這種分離設備就稱之為“溶劑-水分離器”,目前使用得較多的是分水箱。
(4)廢水中溶劑的回收 分水箱排出的廢水要經水封池處理。水封池要靠近浸出車間,水封池為三室水泥結構,其保護高度不應小于0.4米,封閉水柱高度大于保護高度2.4倍,容量不小于車間分水箱容積的1.5倍,水流的入口和出口的管道均為水封閉式。
在正常情況下,分水器排出的廢水經水封池處理,但當水中夾雜有大量粕屑時,對呈乳化狀態的一部分廢水,應送入廢水蒸煮罐,用蒸汽加熱到92℃以上,但不超過98℃,使其中所含的溶劑蒸發,再經冷凝器回收。
9.自由氣體中溶劑的回收
(1)工藝流程
空氣可以隨著投料進入浸出器,并進入整個浸出設備系統與溶劑蒸氣混合,這部分空氣因不能冷凝成液體,故稱之為“自由氣體”。自由氣體長期積聚會增大系統內的壓力而影響生產的順利進行。因此,要從系統中及時排出自由氣體。但這部分空氣中含有大量溶劑蒸氣,在排出前需將其中所含溶劑回收。來自浸出器、分水箱、混合油貯罐、冷凝器、溶劑循環罐的自由氣體全部匯集于空氣平衡罐,再進入最后冷凝器。某些油廠把空氣平衡罐與最后冷凝器合二為一。自由氣體中所含的溶劑被部分冷凝回收后,尚有未凝結的氣體,仍含有少量溶劑,應盡量予以回收后再將廢氣排空。
(2)工藝設備 石蠟油尾氣回收法、低溫冷凍法。
10.浸出車間工藝技術參數
(1)工藝參數:
①進浸出器料胚質量 直接浸出工藝,料胚厚度為0.3毫米以下,水分10%以下;預榨浸出工藝,餅塊最大對角線不超過15毫米,粉末度(30目以下)5%以下,水分5%以下。
②料胚在平轉浸出器中浸出,其轉速不大于100轉/分鐘;在環型浸出器中浸出,其鏈速不小于 0.3轉/分鐘。
③浸出溫度50~55℃。
④混合油濃度 入浸料胚含油18%以上者,混合油濃度不小于20%;入浸料胚含油大于10%者,混合油濃度不小于15%;入浸料胚含油在大于5%、小于10%者,混合油濃度不小于10%。
⑤粕在蒸脫層的停留時間,高溫粕不小于30分鐘;蒸脫機氣相溫度為74-80℃;蒸脫機粕出口溫度,高溫粕不小于105℃,低溫粕不大于80℃。帶冷卻層的蒸脫機(DTDC)粕出口溫度不超過環境溫度10℃。
⑥混合油蒸發系統 汽提塔出口毛油含總揮發物0.2%以下,溫度105℃。⑦溶劑回收系統 冷凝器冷卻水進口水溫30℃以下,出口溫度45℃以下。凝結液溫度40℃以下。
(2)產品質量:
①毛油總揮發物0.2%以下。
②粕殘油率1%以下(粉狀料2%以下),水分12%以下,引爆試驗合格。
③一般要求毛油達到如下標準:色澤、氣味、滋味正常;水分及揮發物0.5%;雜質0.5%;酸價參看原料質量標準,不高于規定要求。
④預榨餅質量,在預榨機出口處檢驗,要求:餅厚度12毫米;餅水分 6%;餅殘油;13%,但根據浸出工藝需要,可提高到18%。
(3)有關設備計算采用的參數:料胚密度(γ)400~45O千克/米3 ;餅塊密度(γ) 560~620千克/米3;層式蒸炒鍋總傳熱系數K=628千焦/(米2·時·℃);
入浸出器料胚的容重,大豆粕按360千克/米3,預榨餅按600千克/米3,浸出時間90分鐘。
有關列管式傳熱設備的總傳熱系數,常壓蒸發應不低于下列數據:第一蒸發器總傳熱系數1170千焦/(米2·時·℃);第二蒸發器總傳熱系數 420千焦/(米2·時·t); 溶劑冷凝器的總傳熱系數754千焦/(米2·時·℃);溶劑加熱器的總傳熱系數420千焦/(米2·時·℃)設備布置應緊湊,在充分考慮操作維修的空間后,可考慮車間主要通道為1.2米,兩設備突出部分間距如需操作人員通過則為0.8米,如不考慮操作人員通過可為0.4米。靠墻壁無人路過的貯槽與墻距離為0.2米。如有管路經過,上述尺寸尚需考慮管子及保溫層所占空間。車間內不準設地坑、管溝以免溶劑蒸氣積聚。
(4)消耗指標:蒸汽消耗量500(350)千克/噸料;電消耗量15千瓦·時/噸料;冷卻水量20(30)噸/噸料;溶劑消耗量<5千克/噸料
注意:蒸汽消耗量中,括號內數字為負壓蒸發工藝消耗數。
(5)管路系統設計 對每條管線進行管徑計算,同時按輸送的原料選擇所需管的型號材質。每條管線應進行編號,并編制管路、閥門、疏水器、儀表明細表。浸出車間管徑計算,可選用流速數據如下:主蒸氣管25米/秒,支蒸氣管20米/秒,水管1.5米/秒,混合油溶劑管1.0米/秒。