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油脂精炼的目的是什么?油脂精炼设备对油脂精炼过程中的影响

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更新时间:2018-03-27 11:21:48

油脂精炼的目的是什么?油脂精炼设备对油脂精炼过程中的影响

首先,大家来看下油脂精炼的目的和方法

(1)油脂精炼的目的

油脂精炼,通常是指对毛油进行精制。毛油中杂质的存在,不仅影响油脂的食用价值和安全贮藏,而且给深加工带来困难,但精炼的目的,又非将油中所有的杂质都除去,而是将其中对食用、贮藏、工业生产等有害无益的杂质除去,如棉酚、蛋白质、磷脂、黏液、水分等都除去,而有益的"杂质",如生育酚等要保留。因此,根据不同的要求和用途,将不需要的和有害的杂质从油脂中除去,得到符合一定质量标准的成品油,就是油脂精炼的目的。

(2)油脂精炼的方法

根据操作特点和所选用的原料,油脂精炼的方法可大致分为机械法、化学法和物理化学法三种。

上述精炼方法往往不能截然分开。有时采用一种方法,同时会产生另一种精炼作用。例如碱炼(中和游离脂肪酸)是典型的化学法,然而,中和反应生产的皂脚能吸附部分色素、粘液和蛋白质等,并一起从油中分离出来。由此可见,碱炼时伴有物理化学过程。

油脂精炼是比较复杂而具有灵活性的工作,必须根据油脂精炼的目的,兼顾技术条件和经济效益,选择合适的精炼方法。


2.机械方法
(1)沉淀
①沉淀原理 沉淀是利用油和杂质的不同比重,借助重力的作用,达到自然分离二者的一种方法。
②沉淀设备 沉淀设备有油池、油槽、油罐、油箱和油桶等容器。
③沉淀方法 沉淀时,将毛油置于沉淀设备内,一般在20~30℃温度下静止,使之自然沉淀。由于很多杂质的颗粒较小,与油的比重差别不大。因此,杂质的自然沉淀速度很慢。另外,因油脂的粘度随着温度升高而降低,所以提高油的温度,可加快某些杂质的沉淀速度。但是,提高温度也会使磷脂等杂质在油中的溶解度增大而造成分离不完全,故应适可而止。
沉淀法的特点是设备简单,操作方便,但其所需的时间很长(有时要10多天),又因水和磷脂等胶体杂质不能完全除去,油脂易产生氧化、水解而增大酸值,影响油脂质量,不仅如此,它还不能满足大规模生产的要求,所以,这种纯粹的沉淀法,只适用于小规模的乡镇企业。
(2)过滤
①过滤原理 过滤是将毛油在一定压力(或负压)和温度下,通过带有毛细孔的介质(滤布),使杂质截留在介质上,让净油通过而达到分离油和杂质的一种方法。
②过滤设备 箱式压滤机、板框式过滤机、振动排渣过滤机和水平滤叶过滤机。
(3)离心分离 离心分离是利用离心力分离悬浮杂质的一种方法。

卧式螺旋卸料沉降式离心机,卧式螺旋卸料沉降式离心机是轻化工业应用己久的一类机械产品,近年来在部分油厂用以分离机榨毛油中的悬浮杂质,取得较好的工艺效果。目前国内油厂用于毛油除杂的WL型离心机的技术性能见表1-13。


3.水化法
(1)水化原理 所谓水化,是指用一定数量的热水或稀碱。盐及其他电解质溶液,加入毛油中,使水溶性杂质凝聚沉淀而与油脂分离的一种去杂方法。
水化时,凝聚沉淀的水溶性杂质以磷脂为主,磷脂的分子结构中,既含有疏水基团,又含有亲水基团。当毛油中不含水分或含水分极少时,它能溶解分散于油中;当磷脂吸水湿润时,水与磷脂的亲水基结合后,就带有更强的亲水性,吸水能力更加增强,随着吸水量的增加,磷脂质点体积逐渐膨胀,并且相互凝结成胶粒。胶粒又相互吸引,形成胶体,其比重比油脂大得多,因而从油中沉淀析出。
(2)水化设备 目前广泛使用的水化设备是水化锅。一般油厂往往配备2~3只水化锅,轮流使用。也可作为碱炼(中和)锅使用。
(3)工艺流程
(4)水化脱胶工艺参数
①毛油的质量要求:水分及挥发物≤0.3%;杂质≤0.4%。
②水的质量要求:总硬度(以CaO计)<250毫克/升;其他指标应符合生活饮用水卫生标准。
③间歇式脱磷加水量可采用胶质含量的3~5倍;连续式脱磷加水量可为油量的1%~3%。
④水化温度。通常采用70~85℃,水化的搅拌速度,应能变动,间歇式的应至少有两种速度选择。
⑤水化脱磷工艺中如添加酸类等情况时,添加量可考虑为油量的0.05%~0.10%。
连续式脱磷设备因胶质分离时带有少量杂质,大型厂宜采用排渣式离心机,以节省清洗碟片的时间。
⑥水化脱磷设备的选用,处理量小于20吨/天的宜采用间歇式设备;处理量大于50吨/天的应采用连续式设备。
⑦水化脱磷设备布置宜在二层楼房车间,主要设备及操作的仪表开关应放在楼上,中间贮罐及辅助设施放在楼下。
⑧一般新设计车间中,间歇式水化锅之间的净空距离可为0.6~0.8米,两两成组,组之间净空距离可为1.2~1.5米,连续式水化离心机之间距离可为1.5~1.8米。
⑨成品质量:
磷脂含油(干基)         <50%
含磷脂量             <0.15%~0.45%(据不同油品和要求)
含磷量              <50~150毫克/千克
杂质               <0.15%
水分               <0.2%
⑩(连续式)消耗指标:
蒸气(0.2兆帕)         60~80千克/吨
水(20℃)            0.2~0.4立方米/吨

电                3~5千瓦·时/吨


4.碱炼法碱炼,是用碱中和游离脂肪酸,并同时除去部分其他杂质的一种精炼方法。所用的碱有多种,例如石灰、有机碱、纯碱和烧碱等。国内应用最广泛的是烧碱。
(1)碱炼的基本原理 碱炼的原理是碱溶液与毛油中的游离脂肪酸发生中和反应。反应式如下:
RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O
除了中和反应外,还有某些物理化学作用。
①烧碱能中和毛油中游离脂肪酸,使之生成钠皂(通称为皂脚),它在油中成为不易溶解的胶状物而沉淀。
②皂脚具有很强的吸附能力。因此,相当数量的其他杂质(如蛋白质、黏液、色素等)被其吸附而沉淀,甚至机械杂质也不例外。
③毛棉油中所含的游离棉酚可与烧碱反应,变成酚盐。这种酚盐在碱炼过程中更易被皂脚吸附沉淀,因而能降低棉油的色泽,提高精炼棉油的质量。
碱炼所生成的皂脚内含有相当数量的中性油,其原因主要在于:钠皂与中性油之间的胶溶性;中性油被钠皂包裹;皂脚凝聚成絮状时对中性油的吸附。
中和游离脂肪酸的同时,中性油也可能被皂化而增加损耗。因此,必须选择最佳条件,以提高精油率。
(2)碱炼方法 按设备来分,有间歇式和连续式两种碱炼法,而前者又可分为低温和高温两种操作方法。对于小型油厂,一般采用的是间歇低温法。
①间歇式碱炼工艺流程
②连续式碱炼连续式碱炼即生成过程连续化。其中有些设备能够自动调节,操作简单,生产效率高,此法所用的主要设备是高速离心机,常用的有管式和碟式高速离心机。
(3)碱炼脱酸工艺参数
①脱胶油的质量要求:水分<0.2%;杂质<0.15%;磷脂含量<0.05%。水的质量要求:总硬度(以CaO计)<50毫克/升;其他指标应符合生活饮用水卫生标准。烧碱的质量要求:杂质≤5%的固体碱,或相同质量的液体碱。
②从处理量来考虑,小于20吨/天的宜采用间歇式碱炼,大于50吨/天的应采用连续式碱炼。
③碱炼中碱液的浓度和用量必须正确选择,应根据油的酸价(加入其他酸时亦包括在内)、色泽、杂质等和加工方式,通过计算和经验来确定,碱液浓度一般为10~30波美度,碱炼时的超碱量一般为理论值的20%~40%。
④间歇式碱炼应采用较低的温度。设备应有二级搅拌速度。
⑤连续式碱炼可采用较高的温度和较短的混合时间。在采用较高温度的同时,必须避免油与空气的接触,以防止油的氧化。
⑥水洗作业可采用二次水洗或一次复炼和一次水洗,复炼宜用淡碱,水洗水应用软水,水洗水量一般为油重的10%~20%,水洗温度可为80~95℃。
⑦水洗脱水后的油的干燥应采用真空干燥,温度一般为85~100℃,真空残压为4000~7000帕,干燥后的油应冷却至70℃以下才能进入下面的作业或贮存。
⑧成品质量:
酸价            间歇式≤0.4
连续式≤0.15或按要求
油中含皂          间歇式<150~300毫克/千克
连续式<80毫克/千克,不再脱色可取<150毫克/千克
油中含水          <0.1%~0.2%
油中含杂          <0.1%~0.2%
⑨消耗指标:
蒸气(0.2兆帕)      200~250千克/吨
软水            0.4~0.6立方米/吨
冷却水(20℃,循环使用的补充水量)1~1.5立方米/吨
电             5~20千瓦·时/吨
烧碱(固体碱,含量95%)  FFA含量的1.5~2倍
碱炼损耗          (1.2~1.6)×韦森损耗
⑩非冷却用水废水排放量及其主要指标:碱炼时的非冷却用水是植物油厂产生废水的重要方面,应尽量减少废水的产生和对环境的污染程度。
排放量<0.4~0.6立方米/吨
主要污染指标:
pH           8~10
SS           2000~5000毫克/升
COD           5000~10000毫克/升
BOD           8000~15000毫克/升

含油量          500~1000毫克/升


5.塔式炼油法 塔式炼油法又称"泽尼斯炼油法"。该法已用于菜籽油、花生油、王米胚油和牛羊油等的碱炼,同时也适用于棉籽油的第二道碱炼。
一般的碱炼法是碱液分散在油相中和游离脂肪酸,即油包水滴(W/O)型。塔式炼油法与一般的碱炼方法有明显区别;它是使油分散通过碱液层,碱与游离脂肪酸在碱液中进行中和,即水包油滴(O/W)型。

塔式炼油法由三个阶段组成:第一阶段是毛油脱胶,第二阶段是脱酸,第三阶段是脱色。


6.物理精炼 油脂的物理精炼即蒸馏脱酸,系根据甘油三酸酯与游离脂肪酸(在真空条件下)挥发度差异显著的特点,在较高真空(残压600帕以下)和较高温度下(240~260℃)进行水蒸气蒸馏的原理,达到脱除油中游离脂肪酸和其他挥发性物质的目的。在蒸馏脱酸的同时,也伴随有脱溶(对浸出油而言)、脱臭、脱毒(米糠油中的有机氯及一些环状碳氢化合物等有毒物质)和部分脱色的综合效果。
油脂的物理精炼适合于处理高酸价油脂,例如米糠油和棕榈油等。
油脂的物理精炼工艺包括两个部分,即毛油的预处理和蒸馏脱酸。预处理包括毛油的除杂(指机械杂质,如饼渣、泥沙和草屑等)、脱胶(包括磷脂和其他胶粘物质等)、脱色三个工序。通过预处理,使毛油成为符合蒸馏脱酸工艺条件的预处理油,这是进行物理精炼的前提,如果预处理不好,会使蒸馏脱酸无法进行或得不到合格的成品油。蒸馏脱酸主要包括油的加热、冷却、蒸馏和脂肪酸回收等工序。物理精炼的工艺流程如下:

物理精炼使用的主要设备有除杂机、过滤机、脱胶罐、脱色罐、油热交换罐、油加热罐、蒸馏脱酸罐、腊肪酸冷凝器和真空装置等。


7.脱溶
(1)脱溶原理 由于6号溶剂油的沸程宽(60~90℃),其组成又比较复杂,虽经蒸发和汽提回收混合油中的溶剂,但残留在油中的高沸点组分仍难除尽,致使浸出毛油中残溶较高。脱除浸出油中残留溶剂的操作即为"脱溶"。脱溶后油中的溶剂残留量应不超过50毫克/升。目前,国内外采用最多的是水蒸气蒸馏脱溶法,其原理在于水蒸气通过浸出毛油时,汽-液表面接触,水蒸气被挥发出的溶剂所饱和,并按其分压比率逸出,从而脱除浸出油中的溶剂。因为溶剂和油脂的挥发性差别极大,水蒸气蒸馏可使易挥发的溶剂从几乎不挥发的油脂中除去。脱溶在较高温度下进行,同时配有较高的真空条件,其目的是:提高溶剂的挥发性;保护油脂在高温下不被氧化;降低蒸汽的耗用量。
(2)脱溶工艺
①间歇式脱溶工艺流程
水化或碱炼后的浸出油-→脱溶-→冷却-→成品油
②操作步骤
第一步:开动真空泵,使脱溶系统真空度稳定在7000帕左右,将浸出油吸入脱溶锅,装油量约为锅容量的60%。
第二步:开间接蒸汽,将油温升至100℃。通入压力为0.1兆帕左右的直接蒸汽,使锅内油脂充分翻动,继续用间接蒸汽使油温升至140℃,同时计时,脱溶开始。
第三步:视浸出油的质量,脱溶时间一般为4小时左右,其间保持油温140℃、真空度8000帕左右。
第四步:脱溶结束前0.5小时,关闭间接蒸汽,达到规定时间才能关闭直接蒸汽。
第五步:将脱溶油脂通过冷却器,或在锅内冷却至70℃后,再破真空,放出即为成品油。
(3)脱溶设备 当用于脱溶时称脱溶锅。其壳体为一立式圆筒,顶、底为一碟形封头;顶盖上有汽包以保持一定的汽化空间,照明灯和窥视灯成180度布置,以利观察锅内情况;锅内顶部装有泡沫挡板,以减少油脂的飞溅损失;锅内设有两排蛇管,可通入间接蒸汽加热油脂或通水冷却油脂;锅底部装有直接蒸汽分散盘,其上开有很多小孔,以使直接蒸汽喷入油内;在脱溶锅的中心还装有循环管,并借喷嘴射出直接蒸汽,使循环管内油脂和蒸汽呈乳浊液柱强烈地沿循环管上升,让油脂喷溅在充满蒸汽的脱溶锅上部,使溶剂更易挥发除去,同时,这个装置也加强了锅内油脂的循环翻动。此外,脱溶锅外壳上还有入孔和各种接管。
其他辅助设备,有W型机械真空泵或汽水串连喷射泵、大气冷凝器、空气平衡罐和液沫捕集器等。
连续式脱溶工艺流程
8.脱色
(1)脱色的目的 各种油脂都带有不同的颜色,这是因为其中含有不同的色素所致。例如,叶绿素使油脂呈墨绿色;胡萝卜素使油脂呈黄色;在贮藏中,糖类及蛋白质分解而使油脂呈棕褐色;棉酚使棉籽油呈深褐色。
在前面所述的精炼方法中,虽可同时除去油脂中的部分色素,但不能达到令人满意的地步。因此,对于生产高档油脂--色拉油、化妆品用油、浅色油漆、浅色肥皂及人造奶油用的油脂,颜色要浅,只用前面所讲的精炼方法,尚不能达到要求,必须经过脱色处理方能如愿。
(2)脱色的方法 油脂脱色的方法有曰光脱色法(亦称氧化法)、化学药剂脱色法、加热法和吸附法等。目前应用最广的是吸附法,即将某些具有强吸附能力的物质(酸性活性白土、漂白土和活性炭等)加入油脂,在加热情况下吸附除去油中的色素及其他杂质(蛋白质、黏液、树脂类及肥皂等)。
(3)工艺流程 间歇脱色即油脂与吸附剂在间歇状态下通过一次吸附平衡而完成脱色过程的工艺。
脱色油经贮槽转入脱色罐,在真空下加热干燥后,与由吸附剂罐吸入的吸附剂在搅拌下充分接触,完成吸附平衡,然后经冷却由油泵泵入压滤机分离吸附剂。滤后脱色油汇入贮槽,借真空吸力或输油泵转入脱臭工序,压滤机中的吸附剂滤饼则转入处理罐回收残油。
(4)吸附脱色工艺参数
①脱酸油质量见表1-14。
②消耗指标
冷却水量(20℃,0.3兆帕)         3.5立方米/吨
电(380伏特,2206.5瓦,50赫兹)      7千瓦·时/吨
汽(1兆帕)                 120千克/吨
废白土含油量                <35%
③卫生防护车间卫生,白土投料间粉尘最高允许浓度为10毫克/立方米;废气排放:白土输送系统排至室外的气体最高允许含尘浓度为150毫克/立方米。
9.脱臭
(1)脱臭的目的 纯粹的甘油三脂肪酸酯无色、无气味,但天然油脂都具有自己特殊的气味(也称臭味)。气味是氧化产物,进一步氧化生成过氧化合物,分解成醛,因而使油呈味。此外,在制油过程中也会产生臭味,例如溶剂味、肥皂味和泥土味等。除去油脂特有气味(呈味物质)的工艺过程就称为油脂的"脱臭"。
浸出油的脱臭(工艺参数达不到脱臭要求时称为"脱溶")十分重要,在脱臭之前,必须先行水化、碱炼和脱色,创造良好的脱臭条件,有利于油脂中残留溶剂及其他气味的除去。
(2)脱臭的方法 脱臭的方法很多,有真空蒸汽脱臭法、气体吹入法、加氢法和聚合法等。目前国内外应用最广、效果最好的是真空蒸汽脱臭法。
真空蒸汽脱臭法是在脱臭锅内用过仍霍汽(真空条件下)将油内呈味物质除去的工艺过程。真空蒸汽脱臭的原理是水蒸气通过含有呈味组分的油脂,汽-液接触,水蒸气被挥发出来的臭味组分所饱和,并按其分压比率选出而除去。
(3)脱臭工艺参数
①间歇脱臭油温为160~180℃,残压为800帕,时间为4~6小时,直接蒸汽喷入量为油重的10%~15%。
②连续脱臭油温为240~260℃,时间为60~120分钟,残压在800帕以下,直接蒸汽喷入量为油重的2%~4%。
③柠檬酸加入量应小于油重的0.02%。
④导热油温度应控制在270~290℃范围内。
(4)设备选择注意事项
①脱臭设备有单壳体塔式、双壳体塔式和罐式、卧式等多种形式,设计时可按具体情况选用。
②真空装置可采用三级或四级蒸汽喷射泵,选用的动力蒸汽压力要适应配备锅炉的压力;但不宜采用低于0.6兆帕压力,以节约用汽量。
③脱臭油应经保险过滤器,以进一步除去油中微量杂质。
④回收热能的油-油热交换器有列管式和螺旋板式,设计时应优先使用螺旋板式热交换器。
⑤脂肪酸捕集器应采用直接喷淋冷凝式。
⑥脱臭油抽出泵应选用密封性好,耐高温的离心泵。优先采用高温屏蔽泵。
⑦导热油加热系统应配置温度计、压力表、止回阀、过滤器、警报器等仪表仪器,对运行情况进行监督、测量、指示、报警,以确保安全生产。为防止突然停电而造成事故,导热油加热系统应设置手摇泵,以便停电后导热油能继续循环降温。
(5)设备布置
①导热炉房应单独设置或在车间内用墙单独隔开。在布置时应尽量靠近脱臭塔,减少热量浪费。
②蒸汽喷射泵冷凝器出水口应高于水封池液面11米以上。
③析气器应放在二楼上,脱臭塔位置也应适当放高些,以利于抽出泵将油抽出。
(6)脱臭油质量
①脱臭油的质量标准,按相应油品的国家标准和国家专业标准实行。
②柠檬酸质量:
性状          白色粉末或颗粒
品级          食用级
纯度          ≥99%
③导热油质量。导热油应选用无毒无味,热稳定性好,抗氧化性强,对设备无腐蚀的品种,其主要组成是长碳直链饱和烃。
(7)工艺方法选择原则
①脱臭工艺可分为间歇式、连续式和半连续式3种,处理量小于20吨/天的宜采用间歇脱臭工艺;处理量大于50吨/天的可采用连续脱臭工艺。
②连续式脱臭的加热方法宜采用导热油加热法,间歇脱臭可采用蒸汽加热法或电加热法。
③油脂在加热脱臭前,应设置真空析气器,以除去油中空气,防止油在高温时变质。
④脱臭时,喷入油中的直接蒸汽宜进行除氧。
⑤油脂在脱臭前或脱臭后应加入适量柠檬酸,以提高成品油的质量和稳定性。
⑥在条件许可的情况下,成品油中可加适量的合格杭氧化剂,或充氮保护。
⑦为提高油品质量,连续脱臭中所有接触高于150℃热油的部件、管路、阀门、管件、仪表等的材质,均应用不锈钢,当油温冷却到70℃以下时方可接触碳钢和空气。
⑧为节约能源,连续脱臭工艺的热能回收利用率应在60%以上。
(8)消耗指标
柠檬酸               0.2千克/吨
冷却水量              ≤17立方米/吨
电(380伏特,2206.5瓦,50赫兹)  ≤25千瓦·时/吨
汽(1兆帕)             ≤240千克/吨
煤(发热量21兆焦/千克)       ≤15千克/吨
炼耗≤1%
(9)卫生防护
①废气排放导热炉烟道气最高排放浓度为200毫克/立方米。
②废水排放水封池排放的废水要求符合《污水综合排放标准》。
废水排放量              ≤13立方米/吨
10.脱蜡毛糠油与一般植物油如菜籽油、大豆油、花生油等比较,不仅酸价高,色泽深,而且还含有2%~7%的蜡。米糠油中的蜡称为"糠蜡"。它与矿物蜡(即石蜡)成分不同,后者是长碳链的正烷烃,而糠蜡的主要成分是高级脂纺酸与高级脂肪酸醇形成的酯。
在温度较高时,糠蜡以分子分散状态溶解于油中。因其熔点较高,当温度逐渐降低时,会从油相中结晶析出,使油呈不透明状态而影响油脂的外观。同时,含蜡量高的米糠油吃起来糊嘴,影响食欲,进入人体后也不能为人体消化吸取,所以有必要将其除去。用玉米油生产色拉油时也需"脱蜡"。脱除油中蜡的工艺过程称为"脱蜡"。
现在我国米糠油脱蜡的方法有三种:压滤机过滤法、布袋吊滤法和离心分离法。所谓布袋吊滤法,就是将脱臭油先泵入一冷凝结晶罐内冷却结晶,然后将冷却好的油放入布袋内,布袋悬空吊着,依靠重力作用,油从布袋孔眼中流出,蜡留在布袋内,从而达到油蜡分离的目的。此法所得成品油质量虽好,但劳动强度大,设备占地面积也大,成品油得率低,所以采用此法的现已不多了。
11.脱硬脂油脂是各种甘油三脂肪酸酯的混合物(简称甘三酯)。其组成的脂肪酸不同,油脂的熔点也不一样,饱和度高的甘三酯的熔点很高;而饱和度低的甘三酯的熔点较低。
米糠油等经过脱胶、脱酸、脱色、脱臭、脱蜡后,已经可以食用,但随着用途不同,人们对油脂的要求也不一样。例如色拉油,要求它不能含有固体脂(简称"硬脂"),以便能在0℃(冰水混合物)中5.5小时内保持透明。米糠油经过上述五脱后,仍含有部分固体脂,达不到色拉油的质量标准,要得到米糠色拉油,就必须将这些固体脂也脱除。这种脱除油脂中的固体脂的工艺过程称为油脂的"脱硬脂",其方法是进行"冬化"。用棕榈油、花生油或棉籽油生产色拉油时也需"脱硬脂"。
固体脂在液体油中的溶解度随着温度升高而增大,当温度逐渐降至某一点时,固体脂开始呈晶粒析出,此时的温度称为饱和温度。固体脂浓度越大,饱和温度越高。

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