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浸出法制油综述

浸出法制油综述

【摘要】:
第一节概 述一、浸出法制油概念浸出法制油是应用萃取的原理,选择某种能够溶解油脂的有机溶剂,使其与经过预处理的油料进行接触——浸泡或喷淋,使油料中油脂被溶解出来的一种制油方法。这种方法便溶剂与它所溶解出来的油脂组成一种溶液,这种溶液称之为混合油。利用被选择的溶剂与油脂的沸点不同,对混合油进行蒸发、汽提,蒸出溶剂,留下油脂,得到毛油。被蒸出来的溶剂蒸汽经冷凝回收,再循环使用。二、浸出法制油的特点(一)

第一节 概  述

一、浸出法制油概念

浸出法制油是应用萃取的原理,选择某种能够溶解油脂的有机溶剂,使其与经过预处理的油料进行接触——浸泡或喷淋,使油料中油脂被溶解出来的一种制油方法。

这种方法便溶剂与它所溶解出来的油脂组成一种溶液,这种溶液称之为混合油。利用被选择的溶剂与油脂的沸点不同,对混合油进行蒸发、汽提,蒸出溶剂,留下油脂,得到毛油。被蒸出来的溶剂蒸汽经冷凝回收,再循环使用。

二、浸出法制油的特点

(一)优点

浸出法制油是世界公认的一种先进的制油方法,归纳起来,它主要具有以下优点:

1.粕残油低

压榨法制油时,由于预处理工序不可能使油料细胞完全破坏,蛋白变性也不可能十分彻底;榨膛温度不可能很高,榨膛压力也不可能很大。因此,压榨法不可能将油脂榨净,榨饼的残油率还较高。如ZX·18型榨油机压榨多种油料得到的榨饼,其残油率均在5%—8%。相比之下,采用浸出法制油,无论是直接浸出,还是预榨浸出,都可将浸出后粕的残油率控制在1%以下。

2.粕的质量好

与压榨法制油相比较,在浸出法制油生产中,由于相关工序的操作温度都比较低,使得固体物料中蛋白质的变性程度就小一些,粕的质量相应就好一些。这对粕的饲用价值或从粕中提取植物蛋白都十分有利。

3.生产成本低

与压榨法制油相比较,浸出法制油工艺所采用的生产线一般比较完整,机械化程度较高,且易于实现生产自动化。其次,浸出车间操作人员少,劳动强度低。再者,浸出法制油工艺的能源消耗相应也要低些。因此,浸出法制油的生产成本较低。

(二)存在问题

1.采用溶剂可能引起的危害

现阶段浸出法选用的溶剂主要是烃类化合物。国内现行浸出工艺采用的轻汽油,以己烷为主要成分。这类溶剂易燃易爆,且对人的神经系统具有强烈的刺激作用。例如,当轻汽油在空气中的蒸汽浓度达到1.20%—7.50%时,一遇火种就会爆炸;当其浓度达30—40mg/l时,与人直接接触稍时即会致死。

对于溶剂的这些缺点,只要我们严格执行《浸出制油工厂防火安全规范》,严格遵守操作规程,保持高度警惕,一般是不会发生事故的。

2.浸出毛油质量稍差

有机溶剂的溶解能力很强,它不仅能够溶解油脂,也会将油料中的一些色素、类脂物溶解出来,混在油脂中,使油脂色泽变深,杂质增多。这样,浸出毛油的质量与压榨毛油相比要差些,精炼率也要低些,同时也会相应增加精炼工序的工作负担。

3.需增大投资

由于浸出生产工艺采用的溶剂易燃易爆,且对人体有害,故其生产车间建筑火灾危险类别应为甲类,最低耐火等级应达二级。车间设备要作接地处理,采用的电器需是防爆型的,车间要设避雷装置。此外,车间的设备、管道需要严格密封,等等。这样,整个浸出车间建设就要增大总投资。

三、浸出法制油工艺分类

(一)按生产操作方式划分

1.间歇式

间歇式是指油料投人至粕的卸出,溶剂投入至混合油排出都是分批进行的,呈一种间歇操作方式。如罐组式浸出器浸出就属于这种情况。

2.连续式

与间歇式相比,油料投入至粕的卸出,溶剂投入至混合油排出,都是接连不断进行的,呈一种连续操作方式。如平转式、履带式、环型浸出器浸出就属于这种情况。

(二)按溶剂对油料的接触方式划分

1.浸泡式

浸泡式又叫浸没式,即在浸出过程中油料完全浸没于溶剂之中。罐组式浸出器浸出即属于这种类型。

2.喷淋式

喷淋式是指在浸出过程中,溶剂经泵由喷头不断地喷洒在料胚的面层,再渗透穿过整个料层而滤出,形成混合油。履带式浸出器即属于这种类型。

3.混合式

混合式是指浸泡与喷淋相结合的方式,既对油料不断进行喷洒,又保持油料被浸没于混合油中。属于这类浸出设备的有平转式浸出器、环型浸出器等。

(三)按生产工艺划分

1.直接浸出

直接浸出又称一次浸出,是指油料经预处理后直接进入浸出器进行浸出制得油脂的工艺。直接浸出工艺一般适用于含油率较低的油料加工,如大豆、米糠、棉籽等。

2.预榨浸出

预榨浸出是指油料经预处理后,用榨油机先榨出一部分油脂,然后再用浸出法取出榨饼中剩余部分油脂的一种工艺。这种工艺适用于含油率高的油料加工,如油菜籽、花生、葵花籽等。

四、浸出法制油工艺流程示意图

(一)工艺流程的选择依据

如何选择一条比较合理、适用的浸出法制油工艺路线,是浸出生产中一个很重要的问题。从我国油脂浸出生产的情况来看,由于各地油料品种不同,生产规模不同,采用的设备各异,因而所选择的浸出法制油工艺流程也不尽相同。要选择一种比较合理、符合要求的工艺流程,一般应考虑以下几点:

1.油料品种及性质

一般可根据油料品种及产量情况确定加工方法,然后再确定工艺流程,并根据油料含油率的高低来选择工艺路线。一般对于含油率高的油料,如油菜籽、葵花籽仁和花生仁等油料可采用预榨一浸出工艺流程。对于含油率低的油料,如大豆、米糠等可采用直接浸出工斗乙。

2.对产品相副产品的质量要求

浸出生产的主产品是油,副产品是粕。产品油有食用油和工业用油。食用油的质量要求较高,且要符合食品卫生要求。工业用油的质量要求则根据不同使用目的而定。这些在工艺上都应作相应的考虑。此外,粕作饲料时,质量要求可低些。若用于制作食品或提取植物蛋白,则应尽可能减少蛋白质变性,对此,工艺上同样应予以考虑。

3.生产规模

在选择工艺流程之前,应根据油料来源的多少,确定其生产规模,然后再根据生产规模选择适当的工艺流程。生产规模较小的油厂,应选择简短的工艺流程,易上马,见效快。而生产规模较大的油厂选择的工艺流程应该完善一些,以适应发展的需要。

4.设备选型

现在国内植物油厂生产规模在5Ot/d及其以上的,普遍都采用平转式浸出器作为主要浸出设备。也有个别油厂采用环型浸出器。罐组式浸出器则为生产规模较小的小型油厂使用。设备选型确定后,再相应确定工艺路线。

5.适应于多种油料加工

选择工艺流程时,应便其具有机动性,以便于作一些局部调整后,即可适应于多种油料的加工。例如,采用的工艺流程既可以浸出大豆、花生仁、棉籽、油菜籽、葵花籽等大宗油料,经调整后,又可以浸出桐仁、茶籽仁等小油料。

(二)工艺流程示意图

无论采用何种浸出工艺流程,几种主要植物油料的浸出工艺都应包括以下五个工序:油料预处理及预榨、料胚浸出、湿粕脱溶、混合油处理及溶剂冷凝冷却与回收循环。包括上述

五个工序的较完整的直接浸出或预榨一浸出的工艺流程示意图如图6-1所示。

第二节    溶  剂  选  择

一、溶剂的特性

这里主要介绍溶剂的溶解特性。

浸出法制油,要求采用的溶剂能够溶解油脂。实际上,油脂和溶剂之间的溶解是相互进行的。如果两种液体分子的作用力大小越接近,它们就越容易互相溶合,即彼此的溶解度就越大。

油脂和许多有机溶剂都是分子极性很小的物质。分子的极性大小与分子间作用力的大小相关。当油脂分子间的作用力广,]与溶剂分子间的作用力卜22以及两种分子之间的作用力广代接近时,油脂和溶剂就能相互溶解,三者越接近,溶解的能力就越强。

分子极性的大小可以用“介电常数”来表示。介电常数大的分子极性就大,反之就小。在常温下,油脂的介电常数一般为3.0—3.2。只有蓖麻油大些,为4.7,因其中含有带控基的蓖麻酸。

部分有机溶剂的介电常数值列于表6-1中。

表6-1  部分有机溶剂介电常数量

 

溶剂

已烷

轻汽油

三氯乙烯

二氯乙烷

异丙醇

丙酮

乙醇

甲醇

温度(oC)

20

20

20

16

25

25

20

25

25

介电常数

1.89

2.0

2.284

3.42

10.36

18.3

21.45

24.3

32.6

从表6-1中可以看到,己烷、轻汽油、苯、三氯乙烯、二氯乙烷的介电常数与油脂接近,因而它们之间的相互溶解度就大。由于醇类和酮类的介电常数值较大(存在轻基、碳基,极性较大),常温下它们与油脂的相互溶解度有限。乙醇只有在纯度高,提高温度时才能较好地溶解油脂。

水的介电常数值为81,极性较大,且具有导电性,所以,水与油脂及极性很小的溶剂的溶解度是极小的。而水与极性相差小些的溶剂(如醇类)则可以任何比例互溶。因此,不能将水作为浸出法的溶剂来使用。

可见,油脂与溶剂之间相互溶解的根本原因是它们的极性相近。除此以外,温度对其溶解度也有一定的影响。

二、浸出法制油对溶剂的要求

有机溶剂的种类很多,作为浸出法使用的溶剂最好能同时满足以下一些条件:溶解性能好、自身稳定、容易与油脂分离、无毒性、不易燃烧和爆炸等等。具体地说,用于油脂浸出的溶剂应符合下列要求:

(一)介电常数与油脂接近

被选择溶剂的介电常数与油脂接近,才能与油脂在室温下以任何比例互溶,以便于进行浸出。

(二)挥发性好

被选择溶剂的挥发性能好,才易于从混合油中和湿粕中被分离出来。这就要求溶剂的沸点低、比热和潜热值小,便其在分离时所消耗的能量少,从而降低生产成本。

(三)化学性质稳定

被选择溶剂的化学性质稳定,才不致与油脂和粕起化学反应。在浸出和混合油精炼过程中,溶剂本身不应分解成其他物质,更不应分解成有毒物质,也不与加入的碱液起化学反应。这样,溶剂才便于回收,循环使用。

(四)安全性

被选溶剂应不易燃烧、爆炸,对人身无害。这样j在生产过程中,有时遇到设备密封不严或操作不当造成溶剂的跑、冒、滴、漏等现象,才不致遇明火就引起燃烧或爆炸,或对人身安全造成威胁。所以应选用闪点和燃点较高,且对人体无害的溶剂。

(五)沸点范围小

溶剂的沸点范围又称沸程,在石油工业叫馏程。工业上使用的溶剂是一种混合物,沸点范围一般较大。这里要求沸程小的理由是。在较小的温度范围内即能分离溶剂,操作中容易控制,损耗较少。

(六)在水中的溶解度小

在浸出生产的过程中,要利用水蒸气对湿粕和混合油进行汽提,产生的溶剂汽体和水蒸汽经过冷凝器冷凝后形成混合液。若溶剂在水申的溶解度大,则难以达到溶剂分离回收的目的。

同时废水中也会携带相当数量的溶剂,导致溶耗高,污染环境,安全生产也会受到影响。

(七)对油脂的溶解性能好

要求被选择溶剂对油脂的溶解性能好,而对非油物质的溶解性差。否则,毛油中非油物质增多,既影响毛油质量,又会增加精炼的生产成本。

(八)对设备不腐蚀

被选择溶剂若对设备和管道有腐蚀性,会缩短设备使用寿命,且会将被腐蚀掉的金属物质混入油和粕中,从而降低其质量。

(九)溶剂货源充足

要求被选择溶剂的货源充足,价格低廉,才能适应大规模生产的需要。

综上所述,符合以上要求的溶剂是很理想的溶剂。然而实际上,到目前为止,国内外都还没有发现这样的理想溶剂。因此,只能选择一些优点较多的溶剂,致于它的缺点,则只能从工艺和操作方面采取适当的措施加以解决。

三、溶剂的种类

可用于油脂浸出的工业有机溶剂,大体可归纳为五类。

(一)脂肪族碳氢化合物

此类溶剂以己烷、6号溶剂油、石油醚为主。

(二)氯代脂肪族碳氢化合物

此类溶剂以二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳为主。

(三)芳香族碳氢化合物

此类溶剂以苯为主。

(四)脂肪醇化合物

此类溶剂以乙醇、异丙醇、甲醇为主。

(五)混合溶剂与气态溶剂

上述各类溶剂以第一类应用最广,目前我国油脂制取工业普遍采用第一类溶剂中的6号溶剂油作为浸出溶剂。其质量指标、理化性质和组成分别见表6-2、6-3、6-4。

注:1.机械杂质及水分试验方法:将试样注入100毫升的玻璃量筒中,必须透明,不允许有悬浮或沉淀的机械杂质及水。

2.油渍试验方法:将溶剂油蒸馏试验的残留物,用小滤纸滤入干净的试管或量筒中,用吸管吸取其中滤液往清洁滤纸上滴三滴,在室温(20±3oC)下放置30分钟,如滤纸上没有油渍存在,即认为合格。

3.本溶剂不允许含有四乙基铅和其他杂物。


6号溶剂油是轻汽油的一种,它之所以能得到广泛应用,是因为它具有以下一些优点;一是它对油脂的溶解能力强;二是它对非油物质的溶解能力小,可使浸出油较为纯净;三是它的沸点低,容易回收作循环使用;四是它对设备无腐蚀作用,可延长设备使用寿命;五是它货源充足,价格适宜。

但需强调指出的是,6号溶剂油的缺点可能会给安全生产和人身安全造成威胁,必须引起高度重视和警惕。

一是它易燃易爆,闪点为-21.7C,遇火即燃,当其蒸汽在空气中的浓度达到1.2%一7.5%(体积)时,遇明火即会发生爆炸。二是溶剂蒸汽的密度是空气密度的2.79倍。这样,溶剂蒸汽便会沉积于低洼的地方。所以,要求浸出车间地面不作地沟地坑,以免造成溶剂蒸汽的聚积而发生意外事故。三是溶剂蒸汽有毒,会强烈地刺激人的神经系统。当其在空气中的浓度达到30一40mg/l时,与人接触稍时即会置人于死地。

鉴于6号溶剂油的上述缺点,对其在生产车间的蒸汽浓度必须进行严格控制,要求溶剂蒸汽浓度不得超过0.3%(体积)。

此外,6号溶剂油在使用中还存在一个缺点,是它的馏程太宽,为60一90oC。如果馏程再缩短一些,效果会更佳。

对于其他种类的溶剂,由于己烷的价格较高;苯对非油物质的溶解性强、毒性大;有的对设备的腐蚀性强、对油脂的溶解能力差等原因,目前,国内很少用作浸出溶剂。

关于混合溶剂和气态溶剂,虽各具特色和优点,但目前尚处于试验研究阶段,故不作详细介绍。

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