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發布時間:2020-07-06 15:48:56 |
蓖麻油是含羥基酸的不干性油。蓖麻酸的含量約占脂肪酸組成的87.1%~90.4%,廣泛應用于航空、精密儀表、醫藥、涂料、增塑劑、乳化劑、絕緣油及紡織和制革等工業。由于其結構特性,脫膠不宜采用常規水化工藝,多以淡堿脫膠。
一、蓖麻油加工成套設備的預處理工藝
蓖麻油油料的預處理包括油料的清理、剝殼、干燥、破碎、軟化、軋胚和蒸炒等工序。
中大型榨油車間
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。
②磁選:磁選是利用磁力清除油料中磁性金屬雜質的方法。
③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。
④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“。
2.油料剝殼與仁殼分離
剝殼要求
①仁中含殼率:不超過*%。
②殼中含仁率(手揀):不超過*%。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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%,料胚的厚度要保持在一定的程度。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。
7.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。
8.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。
9.壓榨制油
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。
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。
10.過濾
預處理還有一個階段就是過濾階段,過濾之后就是毛油,進行精煉或者是浸出工藝階段。
二、蓖麻油加工成套設備的精煉工藝
(1)精制蓖麻油的精煉工藝流程
操作要點:稀堿中和操作溫度為25~35℃,堿液濃度和添加量參見表8-1,中和攪拌時間為15min左右,終溫為左右90℃,中和結束,添加油量25%的軟水溶皂,靜置15~20min,然后將中層和下層皂水溶液轉入皂液罐回收殘油,上層半凈油轉入水洗罐洗滌殘皂,洗滌溫度為85~90℃,洗滌水添加量占油量的15%~25%左右,洗滌至廢水酚酞檢查合格為止。脫色操作溫度為85℃左右,操作壓力2.5~4.0kPa,脫色時間為20min,活性白土添加量占油量的4%左右。脫臭操作溫度為175~180℃,操作壓力為0.3~0.6kPa。汽提蒸汽通量為8~16kg/t·h,脫臭時間為5h左右。
(2)蓖麻油加工成套設備的精煉脫酸工藝
堿煉法堿煉,是用堿中和游離脂肪酸,并同時除去部分其他雜質的一種精煉方法。所用的堿有多種,例如石灰、有機堿、純堿和燒堿等。國內應用最廣泛的是燒堿。
堿煉的基本原理 堿煉的原理是堿溶液與毛油中的游離脂肪酸發生中和反應。反應式如下:
RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O
除了中和反應外,還有某些物理化學作用。
①燒堿能中和毛油中游離脂肪酸,使之生成鈉皂(通稱為皂腳),它在油中成為不易溶解的膠狀物而沉淀。
②皂腳具有很強的吸附能力。因此,相當數量的其他雜質(如蛋白質、黏液、色素等)被其吸附而沉淀,甚至機械雜質也不例外。
③毛棉油中所含的游離棉酚可與燒堿反應,變成酚鹽。這種酚鹽在堿煉過程中更易被皂腳吸附沉淀,因而能降低棉油的色澤,提高精煉棉油的質量。
堿煉所生成的皂腳內含有相當數量的中性油,其原因主要在于:鈉皂與中性油之間的膠溶性;中性油被鈉皂包裹;皂腳凝聚成絮狀時對中性油的吸附。
在中和游離脂肪酸的同時,中性油也可能被皂化而增加損耗。因此,必須選擇最佳條件,以提高精油率。
堿煉方法 按設備來分,有間歇式和連續式兩種堿煉法,而前者又可分為低溫和高溫兩種操作方法。
(3)蓖麻油加工成套設備的精煉脫溶工藝
脫溶原理:由于6號溶劑油的沸程寬(60~90℃),其組成又比較復雜,雖經蒸發和汽提回收混合油中的溶劑,但殘留在油中的高沸點組分仍難除盡,致使浸出毛油中殘溶較高。脫除浸出油中殘留溶劑的操作即為“脫溶“。脫溶后油中的溶劑殘留量應不超過50毫克/升。目前,國內外采用最多的是水蒸氣蒸餾脫溶法,其原理在于水蒸氣通過浸出毛油時,汽-液表面接觸,水蒸氣被揮發出的溶劑所飽和,并按其分壓比率逸出,從而脫除浸出油中的溶劑。因為溶劑和油脂的揮發性差別極大,水蒸氣蒸餾可使易揮發的溶劑從幾乎不揮發的油脂中除去。脫溶在較高溫度下進行,同時配有較高的真空條件,其目的是:提高溶劑的揮發性;保護油脂在高溫下不被氧化;降低蒸汽的耗用量。
脫溶工藝
①間歇式脫溶工藝流程
水化或堿煉后的浸出油–→脫溶–→冷卻–→成品油
操作步驟
第一步:開動真空泵,使脫溶系統真空度穩定在7000帕左右,將浸出油吸入脫溶鍋,裝油量約為鍋容量的60%。
第二步:開間接蒸汽,將油溫升至100℃。通入壓力為0.1兆帕左右的直接蒸汽,使鍋內油脂充分翻動,繼續用間接蒸汽使油溫升至140℃,同時計時,脫溶開始。
第三步:視浸出油的質量,脫溶時間一般為4小時左右,其間保持油溫140℃、真空度8000帕左右。
第四步:脫溶結束前0.5小時,關閉間接蒸汽,達到規定時間才能關閉直接蒸汽。
第五步:將脫溶油脂通過冷卻器,或在鍋內冷卻至70℃后,再破真空,放出即為成品油。
脫溶設備
當用于脫溶時稱脫溶鍋。還有其他輔助設備,有W型機械真空泵或汽水串連噴射泵、大氣冷凝器、空氣平衡罐和液沫捕集器等。
(4)蓖麻油加工成套設備的精煉脫色工藝
脫色的目的
各種油脂都帶有不同的顏色,這是因為其中含有不同的色素所致。例如,葉綠素使油脂呈墨綠色;胡蘿卜素使油脂呈黃色;在貯藏中,糖類及蛋白質分解而使油脂呈棕褐色;棉酚使棉籽油呈深褐色。
脫色的方法
油脂脫色的方法有日光脫色法(亦稱氧化法)、化學藥劑脫色法、加熱法和吸附法等。目前應用最廣的是吸附法,即將某些具有強吸附能力的物質(酸性活性白土、漂白土和活性炭等)加入油脂,在加熱情況下吸附除去油中的色素及其他雜質(蛋白質、黏液、樹脂類及肥皂等)。
工藝流程
間歇脫色即油脂與吸附劑在間歇狀態下通過一次吸附平衡而完成脫色過程的工藝。
脫色油經貯槽轉入脫色罐,在真空下加熱干燥后,與由吸附劑罐吸入的吸附劑在攪拌下充分接觸,完成吸附平衡,然后經冷卻由油泵泵入壓濾機分離吸附劑。濾后脫色油匯入貯槽,借真空吸力或輸油泵轉入脫臭工序,壓濾機中的吸附劑濾餅則轉入處理罐回收殘油。
(5)蓖麻油加工成套設備的精煉脫臭工藝
脫臭的目的
純粹的甘油三脂肪酸酯無色、無氣味,但天然油脂都具有自己特殊的氣味(也稱臭味)。氣味是氧化產物,進一步氧化生成過氧化合物,分解成醛,因而使油呈味。此外,在制油過程中也會產生臭味,例如溶劑味、肥皂味和泥土味等。除去油脂特有氣味(呈味物質)的工藝過程就稱為油脂的“脫臭“。
浸出油的脫臭(工藝參數達不到脫臭要求時稱為“脫溶“)十分重要,在脫臭之前,必須先行水化、堿煉和脫色,創造良好的脫臭條件,有利于油脂中殘留溶劑及其他氣味的除去。
脫臭的方法
脫臭的方法很多,有真空蒸汽脫臭法、氣體吹入法、加氫法和聚合法等。目前國內外應用最廣、效果最好的是真空蒸汽脫臭法。
真空蒸汽脫臭法是在脫臭鍋內用過熱蒸汽(真空條件下)將油內呈味物質除去的工藝過程。真空蒸汽脫臭的原理是水蒸氣通過含有呈味組分的油脂,汽-液接觸,水蒸氣被揮發出來的臭味組分所飽和,并按其分壓比率選出而除去。
(6)蓖麻油加工成套設備的精煉脫蠟工藝
蠟是一種脂肪酸和脂肪醇的脂,存在于多種動、植物中。油脂中的蠟是高級一元羧酸與高級一元醇形成的脂。植物油料中的蠟質主要存在于皮、殼以及細胞壁中。蠟在40℃以上能溶解于油脂,因此無論是壓榨法還是浸出法制取的毛油,一般都含有一定量的蠟質。各種毛油含蠟量有很大的差異。如玉米胚芽油含蠟量0.01%~0.04%,葵花籽油含蠟量0.06%~0.2%,米糠油含蠟量1%~5%。幾乎所有的植物油都需要脫蠟工藝。
蠟是一種帶有弱親水基的親脂性化合物。溫度高于40℃時,蠟的極性微弱,溶解于油中,隨著溫度的下降,蠟分子在油中的游動性降低,蠟分子中的酯鍵極性增強,特別是低于30℃時,蠟形成結晶析出,并形成較為穩定的膠體系統。在此低溫下持續一段時間后,蠟晶體相互凝聚成較大的晶體,比重增加而變成懸濁液。可見油與蠟之間的界面張力是隨著溫度的變化而變化的。兩者界面張力的大小和溫度呈反比關系。這就是為什么脫蠟工藝必須在低溫條件下進行的理論根據。
目前,脫蠟的方法很多,即常規法、溶劑法、表面活性劑法、凝聚劑法、靜電法等。雖然各種方法所采用的輔助手段不同,但基本原理均屬冷凍結晶及分離的范疇。即通過冷卻析出晶體蠟,經過過濾或其它分離手段達到油蠟分離的目的。在脫蠟中,嚴格的控制冷卻速率和攪拌,是取得成功的關鍵,它可以促進有利晶體生長的晶核的形成。當然冷卻速率的選定取決于油的種類和脫蠟的工藝。
我公司結合國外有關的脫蠟工藝技術,歷經數載,成功地開發出了速冷結晶與養晶結合的葵油、玉米胚芽油脫蠟技術。其特點是結晶、養晶時間短,晶粒整齊,有利于蠟質的過濾。同時,整個脫蠟過程僅需對設備進行制冷,車間內保持常溫即可,解決了脫蠟車間投資大、不易操作的問題,是目前比較先進且成熟有效的一種脫蠟工藝。在國內幾家油廠的實際使用表明,產品不但完全符合國家標準,甚至達到了歐表0℃ 11h無析出物。
過濾無疑是脫蠟中的關鍵過程,過濾的好壞直接影響到產品的品質。過濾設備國內目前多用箱式、板框過濾機以及熱卸冬化過濾機,這些設備的缺點就是過濾時間長,投資大,占地面積大,勞動強度高。而國外最常用的是轉鼓真空過濾機以及水平罐式和立罐式過濾機,我公司在吸取國外經驗的基礎上,并針對于國內實際情況,集中技術力量成功開發出具有國際先進水平的XTL型旋轉脫蠟過濾機,該機過濾效率高,自動化操作,應用范圍廣,勞動強度大大降低,和價格高昂的進口設備相比,由于投資少而更適合中國的客戶們使用。
三、油脂浸出工藝
(1)油脂浸出階段
工藝流程
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。
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。
(2)濕粕的脫溶烘干
工藝流程
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。
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。
(3)混合油的蒸發和汽提
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。
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。
離心沉降
現多采用旋液分離器來分離混合油中的粕末,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。
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蒸出,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。
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。
(4)溶劑蒸氣的冷凝和冷卻
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,經冷凝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。
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,在冷凝器中講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。
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。
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。
(5)自由氣體中溶劑的回收
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。
工藝設備石蠟油尾氣回收法、低溫冷凍法。
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