一、米糠油加工成套設備的精煉技術
1.米糠油化學精煉技術
化學精煉也稱為堿煉脫酸工藝,是用堿中和油脂中的游離脂肪酸的精煉方法,是目前油脂行業運用最廣泛的脫酸工藝。
米糠油化學精煉工藝流程 :
脫膠脫酸 米糠原油中一般含有比較高的游離脂肪酸,采用化學堿煉的方法 消耗較多的輔助材料,生產成本較高。但是兩次堿煉所產生的皂腳可以作為提取谷維素的原料,生產廠家應合理地加以利用,以提高經濟效益。
脫色 米糠油色素與大豆油、菜籽油色素相比是較難脫除的。我們采用“環流蒸汽攪拌式脫色塔 ”,較好地實現了米糠油的脫色。在實踐生產中,脫色時間的長短直接影響脫色效果,時間過短脫色效果不好;時間過長會引起新色素的形成和熱固定現象的發生,造成油脂的氧化和回色。
脫臭 我國米糠油連續精煉多使用塔盤式脫臭塔和填料脫臭塔。在米糠油脫臭過程中 , 甾醇和維生素 E 易被蒸餾物夾帶而損失,脫臭的工藝條件不同,它們的損失率也不同。因此,在生產過程中,要適當控制較低的脫臭溫度、直接蒸汽的通入量和時間,使甾醇和維生素 E 的損失減少到最低。
脫蠟 脫蠟是米糠油精煉工藝的一道關鍵工序,脫蠟效果的優劣直接影響精煉成品油的質量和精煉得率以及糠蠟綜合利用的效果。脫蠟工藝有常規法、表面活性劑法、溶劑脫蠟法、
稀堿法等。工業生產常采用的是常規法,其次是表面活性劑法,其他方法很少采用或未實現工業化生產。
下面就常規法脫蠟工藝闡述一下自己的看法。脫蠟工藝一般分兩個步驟。
第一步是以一定的結晶速率將溫度比較高的油冷卻到 25 ℃以下,然后在此溫度下繼續結晶一段時間 ;
第二步用壓縮空氣或柱塞泵將結晶后的油導入養晶罐內,保持油溫不變,繼續養晶一段時間,以利于形成穩定的晶型。為了不使油脂劇冷而影響結晶效果,油與冷卻劑溫差不能太大,一般控制在 5 ℃左右。在糠蠟結晶養晶過程中,因為攪拌速度對晶粒的形成和脫蠟效果有一定的影響,因此應采用較慢的轉速 13 ~ 15 r/min進行攪拌。輸送方式最好采用弱紊流、低剪切力往復式柱塞泵 ( 螺桿泵) ;或者用壓縮空氣壓濾 ( 但要控制空氣的壓力和流量) ,避免蠟晶破碎。可采用臥式振動葉片過濾機,過濾壓力應維持在 0 1 3 ~0 1 35 MPa, 過濾后及時用過飽和水蒸汽吹出殘油和糠蠟。為生產精制糠蠟提供了很好的原料保證,產品得率高、質量好,且生產成本低。
脫脂 米糠油中還含有 3% ~ 8% 的固體脂, 在生產國標一級油時 , 還必須進行脫脂。米
糠油脫脂與脫蠟原理一樣 , 只是要采用更低的溫度0 ~ 5 ℃進行結晶養晶。在此溫度范圍內未脫脂的米糠油黏度很大 , 流動性很差 , 因此在采用冷凍鹽水直接進入筒形結晶罐的夾套進行降溫結晶的工藝時 , 為節約能量 , 宜選用小直徑的筒體罐 , 并選用多排槳葉攪拌器 , 且相鄰兩排槳葉應互相垂直 , 以增加攪拌效率。與脫蠟一樣 , 攪拌速度對脂晶粒的形成和脫脂效果有一定的影響 , 應采用較慢的轉速(8~13 r/min) 進行攪拌。在過濾時過濾壓力不宜太大,最好在開始時借其重力進行過濾 , 然后再慢慢加過濾 , 最高不應超過 0 1 2 MPa, 否則結晶易受壓破碎而堵塞過濾孔隙。為提高過濾速率 , 可添加 0 1 1%~ 0 1 2% 的助濾劑 , 其過濾速率可提高 4 倍左右,但必須再次脫臭除去油中的異味 , 因此國內廠家一般不加助濾劑。
2.米糠油物理精煉技術
米糠油物理精煉技術是借助真空水蒸汽蒸餾達到脫酸目的的一種精煉方法 , 適用于高酸值油脂的脫酸。采用此工藝可使谷維素、維生素E 等功能性成分盡可能多地保留在米糠油中 , 并可對糠蠟等進行開發利用 , 提高其附加值。
其工藝流程如下 :
米糠油物理精煉的脫色、脫蠟、脫脂技術與米糠油化學精煉的脫色、脫蠟、脫脂技術相同 , 其不同點在于前者對脫膠油的要求比較高 , 而常規水化工藝得到的脫膠油含磷量太高 , 因此必須采用其他的方法脫除油中的磷脂以滿足要求。
特殊濕法脫膠 物理精煉要求脫膠油的含磷量小于 15 mg/kg, 但常規水化工藝得到的脫膠油含磷量約為 100 ~ 200 mg/kg, 而且脫膠油中的金屬離子含量也較高。它們的存在會導致產品色澤加深 , 透明度下降 , 風味和穩定性降低 , 甚至可能使脫酸脫臭工序無法進行 , 因此有必要開發新的工藝以滿足物理精煉的需要。鑒于油中的非水化磷脂在酸性或堿性的條件磷脂可以形成不溶于油的水合液態晶體的原理 , 特殊濕法脫膠工藝便應運而生。其主要過程是利用磷酸或檸檬酸進行調理 , 然后加入絮凝劑反應一段時間后 , 再離心分離得到脫膠油。據資料介紹此工藝可使脫膠油中的含磷量降至 8 mg/kg, 完全可滿足物理精煉的需要。
脫酸脫臭 米糠油脫酸脫臭是利用脂肪酸、臭味物質與甘三酯蒸汽壓的不同 , 在高溫和高真空條件下借助水蒸汽將它們蒸餾脫除并通過熱力脫色去除部分熱敏性色素的工藝過程。我們設計的高效脫酸脫臭系統可最大限度地將米糠油中的游離脂肪酸、臭味和葉綠素、類胡蘿卜素等熱敏性色素分解脫除 , 并且通過有效的熱補償系統大大降低了進料的溫度 , 縮短了油在脫酸脫臭系統中的滯留時間 , 其可調范圍為 15 ~ 40 min, 從而相應地減少了直接蒸汽的噴入量 , 較多地保留了油中的谷維素、維生素 E等功能性營養成分 , 有效實現了米糠油的脫酸脫臭。
二、米糠油加工成套設備的膨化浸出制油工藝
1、米糠的物理特性及加工特點
米糠中油脂的含量約為 14% ~ 24%,是一種中低含油量的油料。和其他油料相比還具有以下特點:淀粉含量高;酶的種類多,易酸敗,不宜久存;含有磷脂、糠蠟等多種膠體物質;密度小 ,顆粒細,粉末度大;品種多,組分變化大。
米糠油浸出設備
鑒于米糠的上述物理特性,決定了米糠制油的特殊工藝不能像大豆那樣直接采用一次浸出工藝,而是采用膨化浸出制油工藝,即在浸出之前對米糠進行膨化處理。一方面通過膨化處理,可以使粉末狀的米糠膨化成多孔、透氣性較好的柱狀結構,使米糠的密度加大,溶劑的滲透速度加快,在浸出過程中利于溶劑的滲透,降低糠粕殘油;另一方面通過膨化處理,還可以使米糠中的解脂酶被充分鈍化,失去活性,使米糠在保存過程中不易酸敗,延長了米糠的保鮮期,大大降低了浸出毛油的酸值,有效地提高了米糠浸出毛油的質量。因此,米糠經過膨化后,不僅能夠提高產量還可以改善物料的浸出特性,提高溶劑在物料中的滲透速度,在后道加工工序中能夠節約能源,降低濕粕含溶量,提高混合油濃度,增強蒸脫機和蒸發器的脫溶能力,降低各種消耗,提高米糠
的出油率。
2、米糠的膨化工藝
3、膨化工藝操作說明
篩選 米糠中雜質含量變化較大,其中的粗糠和碎米嚴重影響后續工藝的取油和濕粕的脫溶 ,因此必須經過篩選去除,使米糠的含雜率達到膨化的要求。在膨化過程中一般要求米糠中雜質含量小于 3%,而粗纖維含量在 8% 左右即可達到要求。
磁選 如果米糠中含有鐵雜,在膨化過程中鐵雜會對膨化機的榨螺造成嚴重的損壞,并堵塞膨化機的模塊,影響膨化機的膨化效果,因此米糠中的鐵雜必須清除干凈。由于米糠顆粒小,流動性差,米糠中的鐵雜通常采用讓米糠通過安裝在設備進料口處的條型磁鐵的方法加以除去,而不采用永磁滾筒等除鐵設備。
調質 調質處理是在米糠進入膨化機之前,先對米糠進行提前預熱,提高米糠膨化前的溫度。調質處理后米糠的溫度一般控制在 65 ~ 75 ℃,水分控制在 10% ~ 12% 。這樣,一方面可以增加膨化機的產量,另一方面可以提高米糠膨化質量。
膨化 米糠的膨化是通過膨化機內噴入高壓直接蒸汽和高溫水來提高膨化機內溫度及濕度 ,并形成高壓處理米糠,使其從原來的碎末狀態聚合形成多孔的柱狀結構,由膨化機通過出料模板擠壓出來。在膨化機的操作過程中,保證膨化機穩定工作的關鍵因素就是能夠連續穩定的向膨化機喂料 ,不能出現物料斷流的情況,保證膨化機榨膛內的工作壓力。膨化機內的溫度通常為 104 ~ 130 ℃,水分為 15% ~ 17%,榨膛內的壓力達到 13 MPa 。這樣的條件足以使米糠中解脂酶鈍化,使酶失去活性。米糠的膨化過程一般為 10 ~ 30 s, 當物料從出料模板擠壓出來時,物料中的部分水分迅速汽化,物料水分急劇降低,膨化機的出料水分可降到 14% 左右。
烘干、冷卻 從膨化機內出來的膨化物料水分太大,溫度太高,不適合直接浸出,必須經過烘干、冷卻調質處理,使水分達到 7% ~ 9%,溫度達到 50~ 55 ℃,以滿足浸出工藝要求。膨化后的米糠一般選用平板烘干機或氣流烘干機進行烘干和冷卻。米糠膨化車間在設計和安裝過程中,在膨化之前應充分考慮到米糠的顆粒小、粉末度大、流動性差、易黏連,容易堵塞等特點,設備連接的料斗、運輸通道和輸送設備應盡量采用較大的管徑、尺寸及垂直度,以便于米糠的流通,防止物料在生產過程中的堵塞和黏連。在膨化之后應充分考慮到剛膨化完的物料由于溫度較高,水分含量大,柱狀結構的物料硬度較低,易碎等特點,因此膨化米糠的輸送不宜使用容易造成顆粒破碎的螺旋輸送機,而應采用鏈條式
斗提機或刮板輸送機等輸送設備,使物料不易破碎。有條件的廠家,在設計和安裝的過程中,最好把膨化機安裝在烘干機的上方,這樣膨化完的物料可以不經過任何輸送設備,直接落進烘干機進行烘干、冷卻處理,減少了物料被破碎的機率。
4、膨化米糠的浸出工藝
膨化米糠的浸出工藝與大豆及棉籽餅的浸出工藝類似,整個浸出過程分為物料浸出、濕粕脫溶、混合油蒸發和溶劑回收4大系統。但膨化米糠本身的物料特性又決定了膨化米糠的浸出過程有其自身的特點。
浸出系統 考慮到膨化米糠在輸送過程中易碎,物料粉末度大等特點,膨化米糠一般選用平轉浸出器進行浸出。由于米糠中含有大量的粗纖維和淀粉等雜質 ,當物料進入平轉浸出器的料格以后不能翻動,如果浸出物料的水分偏高,在持續溫熱作用下,浸出物料中的粗纖維和淀粉等雜質,就會吸水膨脹產生黏連效應,使物料在平轉浸出器的料格內不易落料, 發生難以落料的“搭橋 ”現象,因此在平轉浸出器制作時,料格不宜太高,平轉浸出器應做成矮胖型, 物料在料格內的高度一般控制在 1 1 3 m 左右,這樣,即使浸出物料的水分有些偏高,也不會發生“搭橋 ”現象。由于膨化米糠中含有大量的粉末狀物料,在浸出過程中,這些粉末狀物料就會通過柵板底進入油斗內,長時間就會形成堆積,影響生產。為了解決這一問題,平轉浸出器制作時,應該在浸出器的每個油斗內安裝一個十字型的反沖管,在生產過程中,經常打開反沖管的控制閥門沖洗油斗,并通過混合油循環泵把含有雜質的混合油打到料格上部的物料上進行過濾,避免粉末狀物料在油斗中的積存,保證后續工藝生產的正常進行。另外,由于膨化米糠呈柱狀結構,物料間的空隙較大,溶劑通過物料的滲透速度較快,在物料的上部不易形成液面,因此必須加大新
鮮溶劑的噴淋量和混合油的循環量,才能降低粕中殘油,提高出油率。
脫溶系統 由于米糠中含有淀粉等雜質,在濕粕米糠脫溶過程中,米糠中的淀粉吸水達到糊化溫度時,淀粉將被糊化,米糠的黏連性強,濕粕米糠中的溶劑和水分就難以揮發,濕粕脫溶就相當困難。因此,濕粕米糠的脫溶應以烘烤脫溶為主,汽提脫溶為輔,脫溶料層盡量降低,直接蒸汽采用過熱蒸汽,且直接蒸汽的用量應控制在最小限度。考慮到上述因素,濕粕米糠的脫溶一般選用 DTC 蒸脫機。 DTC 蒸脫機通常為6 層結構,即一層預脫盤,兩層花盤,一層直接汽脫溶層,一層烘干層和一層冷卻層。濕粕米糠首先經過一層預脫盤和兩層花盤的烘烤脫溶,脫除大部分溶劑,再經過直接汽脫溶層進行汽提脫溶,濕粕米糠經過 4 層脫溶,每一層都不會太高,因此脫溶效果好,脫溶徹底,脫溶后糠粕的殘溶達到要求。脫溶后的糠粕含有大量的水分,經過烘干層脫除水分,使烘干后的水分達到要求。烘干后的糠粕溫度較高,不能直接灌袋包裝,要經過冷卻層進行冷卻,冷卻溫度控制在 4 ℃以下,冷卻后可以直接灌袋包裝。冷卻層外接剎克龍可對冷風帶出的碎末進行捕集,由于糠粕的粉末度大,冷風帶出的碎末量多,因此蒸脫機配備的剎克龍應該加大,以滿足生產的工藝要求。
混合油蒸發系統 米糠濃混合油中含有大量的固體雜質,這些固體雜質如果不清除干凈,就會堵塞蒸發器和汽提塔 ,使混合油中的溶劑脫除不徹底,毛油的揮發物增高 ,
浸出車間的溶劑消耗增加。因此,濃混合油在進入蒸發系統之前,其中的固體雜質必須清除干凈。通常采用連續過濾器、混合油過濾機、旋液分離器和鹽析等其中的一種或幾種方法。在這幾種方法中,旋液分離器的效果最好,操作簡便。在浸出過程中由于加大了新鮮溶劑的噴淋量,因此濃混合油的量也相應增加。在設備選型過程中,應該適當增加蒸發器的蒸發面積,以滿足生產工藝的要求。
溶劑回收系統 米糠浸出溶劑回收系統類似于大豆及油菜籽的浸出工藝。相比較而言,只因膨化米糠在浸出的過程中增加了新鮮溶劑量,因此在配備冷凝器時要加大冷凝器的冷凝面積,才能保證溶劑的冷凝效果,降低浸出車間的溶劑消耗。另外,為了保證冷凝器的冷凝效果,防止循環水在冷凝器中分配不均的現象發生,冷凝器和循環水最好采用串聯方式,并且要加大水管的直徑,以減少水在流動過程中的阻力,循環水泵的揚程要高,水流速度加快,冷凝器的冷凝效果就會提高。
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