用有机溶剂提取料坯或预榨饼中油脂的过程。浸出也称为“萃取”或“抽提”。它利用能溶解油脂的溶剂,通过润湿渗透、分子扩散与对流扩散等作用,浸出油料中所含油脂。浸出制油工艺通常包括油脂浸出、混合油蒸发汽提(提取毛油)、湿粕脱溶以及系统溶剂回收等工序,其工艺流程见图1。 图1 浸出法制油工艺流程 影响浸出效果的因素主要有溶剂特性、料坯结构、浸出方式以及浸出工艺参数等。
用有机溶剂提取料坯或预榨饼中油脂的过程。浸出也称为“萃取”或“抽提”。它利用能溶解油脂的溶剂,通过润湿渗透、分子扩散与对流扩散等作用,浸出油料中所含油脂。浸出制油工艺通常包括油脂浸出、混合油蒸发汽提(提取毛油)、湿粕脱溶以及系统溶剂回收等工序,其工艺流程见图1。
图1 浸出法制油工艺流程
影响浸出效果的因素主要有溶剂特性、料坯结构、浸出方式以及浸出工艺参数等。①溶剂选择要求溶剂对油脂的溶解性能良好,化学性质稳定,易于回收和重复使用,纯度高而沸点低,在水中溶解度小,无毒性、无异味,不易燃易爆以及来源丰富、价廉等。当前应用最广泛的是非极性工业乙烷或以正己烷为主体的混合溶剂,它具有常温下能溶解绝大多数的油脂(仅蓖麻油除外)、无腐蚀、无毒、化学稳定好、沸点低等特点,但也存在易燃易爆等问题。可供选择的溶剂还有乙醇、异丙醇、丙酮、糠醛与二氯甲烷等。②浸出方式按溶剂与料坯接触方式可分为浸泡式、渗滤式和浸泡喷淋复合式。浸泡式的料坯始终浸泡在溶剂(或稀混合油)中进行浸出。特点是接触良好、浸出时间短,但浸出浓度梯度小、溶剂用量多、混合油浓度稀且含渣较多。渗滤式的溶剂与料坯的接触始终呈喷淋、渗透状态。特点是浸出时浓度梯度明显、溶剂比小而混合油浓度高且渣少,但需要的浸出时间长。浸泡喷淋复合式则采用大量溶剂喷淋,先浸泡而后渗滤,兼有浸泡与喷淋的特点。③浸出阶段数亦称“浸出级数”或“有效浸出次数”,通常浸出级数为4~7。④料坯结构要求入浸料坯成形,可塑性适度、粉末少而利于溶剂渗透,温度稍高,利于油脂凝聚,扩散性良好。⑤浸出工艺参数主要包括浸出速率、合理的料层高度、较高的浸出温度与足够的溶剂比等。通常按溶解浸出与扩散浸出两个阶段进行。溶解浸出出油量占70%~90%,时间约为15~20分钟。
主要有平转式、环形拖链式、水平框带式和罐组式几种,其主要油脂浸出设备的技术性能见下表。
主要油脂漫出设备的技术性能
从浸出后的浓混合油中提取毛油,并回收溶剂的系统。该系统包括混合油蒸发(预浓缩)与汽提脱溶两部分,其工艺流程见图2。①混合油蒸发。是利用溶剂易挥发的特点,将混合油进行间接加热使溶剂气化的过程。要求经一次(或两次)蒸发使浓度达到90%~98%。蒸发设备大多采用升膜式长管蒸发器,直立长管内的混合油呈薄膜状态,由下而上移动,在间接蒸汽加热的条件下,使溶剂迅速蒸发形成推动力以达到浓缩的目的。②汽提脱溶。是借助蒸馏原理,将经过蒸发的浓混合油中的少量溶剂,用直接蒸汽脱除,取得毛油(允许残留溶剂为50~1000毫克/升)的过程。常用的汽提设备有两种。一是管式汽提塔,结构与长管蒸发器相似,塔釜设有直接蒸汽喷嘴与列管相匹配,进行顺流式(由下而上)汽提脱溶,其结构简单,适用于中小规模的油厂。二是层碟式汽提塔,由12至20组锥形碟盘配置而成,混合油自上而下,而直接蒸汽(一次或两次)由下而上进行逆流式接触脱溶,其效果好,但结构较复杂。汽提脱溶须确保足够的直接蒸汽量。此外,尚有混合油蒸发与汽提组合型装置。
图2 混合油蒸发工艺
借助蒸馏原理脱除浸出湿粕中残留溶剂,并进行回收的系统。提高脱溶效果的技术措施有:①降低湿粕含溶量,降低粕中水分减少直接蒸汽用量,宜采用预脱溶技术如机械法(沥干、挤压)、热力法(预热蒸发、闪蒸脱溶)或挤压热力结合法等;②足够的直接蒸汽量;③必需的料层高度与脱溶时间;④减少排溶阻力形式微负压操作。常用的脱溶设备有多段卧式烘干机、高料层蒸烘机、层叠式蒸烘机和蒸烘冷却组合装置等。
从蒸发脱溶排出的溶剂蒸汽、混合蒸汽、尾气及废水中回收溶剂,以供继续循环使用的系统。包括冷凝、冷却、分水、废水蒸煮、吸收、冷冻及吸附等工序。分水是根据比重的不同将蒸脱机、汽提塔等混合蒸汽冷凝液中的溶剂与水,进行连续分离。排出的废水须进一步蒸煮(水温控制在92~95℃),将残留溶剂蒸发回收。尾气回收是将浸出系统排出的未凝结气体中所含溶剂进行回收。尾气回收工艺有冷却冷冻法、液蜡或植物油吸收法和固体吸附剂回收法三种:①冷却冷冻法,将尾气冷却到低温(0~-15℃),以降低含溶量的方法。若冷却到-15℃,每立方米尾气中含溶剂仅96.3克,回收率可达85%~90%。该工艺简单可靠,适用于中小型油厂。②液蜡或植物油吸收法,利用液蜡或植物油作吸收剂与溶剂互溶的原理,回收尾气中溶剂的方法。其回收率达90%以上,但配套设备及操作要求较高,并可能产生液蜡污染,适用于大中型油厂。③固体吸附剂回收法,利用活性碳等能吸附溶剂的特性,回收尾气溶剂的方法。这种回收法包括吸附、直接蒸汽蒸脱、冷凝回收、吸附剂干燥、冷却复活等过程。回收率高达99.9%,但为间歇式生产、活性碳的复活频繁,易发生粉尘爆炸。
主要有常规常压浸出、余热利用浸出及低温浸出三种:①常规常压浸出工艺,整个系统在常压或微负压条件下操作,在不考虑余热利用时,每吨料坯能耗指标为耗电20千瓦小时、耗煤74千克或耗蒸汽520千克、耗水20吨,耗溶剂5千克以下。溶剂均在常压与较高温度条件下进行回收,毛油与粕受高温影响较大。②余热利用浸出工艺,利用蒸发、蒸脱系统等二次蒸汽的热量,完成浸出制油的工艺。该工艺节省能耗、低温脱溶、毛油和粕的品质好,但总热交换面积增加、设备投资较高。③低温浸出工艺,确保料坯或毛油在低温(<80~82℃)条件下进行浸出制油的工艺。目的在于取得低变性浸出粕及高品质毛油。有低温蒸发汽提、湿粕低温脱溶以及两者结合等工艺路线(图3),其中湿粕低温脱溶的方法有过热溶剂闪急循环加热脱溶、气力输送闪蒸脱溶法、干热真空低温脱溶法等。通常包括脱溶与脱臭两部分。基本要求是脱溶后粕的含溶量低于8%,过热溶剂气体温度120~160℃,在真空条件下脱臭(即除去残留溶剂)需喷少量直接蒸汽(约占饼粕重量1%~2.5%),脱臭温度70~88℃,蛋白质变性率低于5%,PDI值(蛋白质分散指数值)大于70%。该工艺的特点是批量生产的低变性浸出粕可供进一步制取植物蛋白原料之用,利用过热溶剂加热脱溶,可降低每吨料坯的耗汽量和冷凝用水量,高温溶剂气体易泄漏、与空气接触易燃易爆,增加了溶剂消耗与操作的安全要求。
图3 低温蒸发汽提与湿粕脱溶的工艺
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