油脂中的蠟是高級(jí)一元羧酸與高級(jí)一元醇形成的酯。植物油料中的蠟質(zhì)主要存在于皮殼中,其次存在于細(xì)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中,一般都含有一定量的蠟質(zhì)。各種毛油含蠟量有很大的差異,大多數(shù)毛油的含蠟量極微,但有些毛油的含蠟量則較高。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%%。一般油脂中的含蠟量隨料胚含殼量的增加而增加。
一、脫蠟的意義及機(jī)理
(一)脫蠟的意義
常溫(30℃)以下,蠟質(zhì)在油脂中的溶解度降低,析出蠟的晶粒而成為油溶膠,具有膠體的一切特性,如光學(xué)及電學(xué)性質(zhì)。因此,油脂中的含蠟量可借助于以光的散射——丁達(dá)爾現(xiàn)象為原理制作的濁度計(jì)來測(cè)量。隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),蠟的晶粒逐漸增大而變成懸浮體,此時(shí)體系變成“粗分散系”—懸濁液,體現(xiàn)了溶膠體系的不穩(wěn)定性??梢姾灻图仁侨苣z又是懸濁液。油脂中含有少量蠟質(zhì),即可使?jié)狳c(diǎn)升高,使油品的透明度和消化吸收率下降,并使氣滋味和適口性變差,從而降低了油脂的食用品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及工業(yè)使用價(jià)值。另一方面,蠟是重要的工業(yè)原料,可用于制蠟紙、防水劑、光澤劑等。因此,從油中脫除或提取蠟質(zhì)可達(dá)到提高食用油脂品質(zhì)和綜合利用植物油脂蠟源的目的。
脫除油脂中蠟質(zhì)的工藝過程稱為油脂的脫蠟。脫蠟的方法可分為多種,即常規(guī)法、溶劑法、表面活性劑法以及結(jié)合脫膠、脫酸的脫蠟方法。此外,還有凝聚劑法、尿素法、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(jié)晶及分離的范疇。即根據(jù)蠟與油脂的熔點(diǎn)差及蠟在油脂中的溶解度(或分散度)隨溫度降低而變小的性質(zhì),通過冷卻析出晶體蠟(或蠟及助晶劑混合體),經(jīng)過濾或離心分離而達(dá)到油蠟分離的目的。諸多脫蠟法的一個(gè)共同點(diǎn),就是都要求溫度在25℃以下,才能取得好的脫蠟效果。
(二)、脫蠟的機(jī)理
O
|
蠟分子中存在酰氧基(R—C—O),使蠟帶有微弱的極性。因此蠟是一種帶有弱親水基的親脂性化合物。溫度高于40℃時(shí),蠟的極性微弱,溶解于油脂中,隨著溫度的下降,蠟分子在油中的游動(dòng)性降低,蠟分子中的酯鍵極性增強(qiáng),特別是低于30℃時(shí),蠟形成結(jié)晶析出,并形成較為穩(wěn)定的膠體系統(tǒng)。在此低溫下持續(xù)一段時(shí)間后,蠟晶體相互凝聚成較大的晶粒,比重增加而變成懸濁液??梢娪秃拖炛g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(guān)系。這就是為什么脫蠟工藝必須在低溫條件下進(jìn)行的理論根據(jù)。
要使油、蠟良好分離,希望結(jié)晶出的蠟晶大而結(jié)實(shí),油脂和蠟的懸濁液粘度較低,這可以通過采用各種不同的輔助手段達(dá)到目的。
(三)影響脫蠟的因素
1、脫蠟溫度和降溫速度
由于蠟分子中的兩個(gè)烴基碳鏈都較長(zhǎng),在結(jié)晶過程中會(huì)有較嚴(yán)重的過冷現(xiàn)象,加之蠟烴基的親脂性,使其達(dá)凝固點(diǎn)時(shí),呈過飽和現(xiàn)象。為了確保脫蠟效果,脫蠟溫度一定要控制在蠟?zāi)厅c(diǎn)以下,但也不能太低,否則,不但油脂粘度增加,給油、蠟分離造成困難,而且熔點(diǎn)較高的固脂也析出,分離時(shí)固脂與蠟一起從油中分出,增加了油脂的脫蠟損耗。采用常規(guī)法脫蠟,其結(jié)晶溫度多為20~30℃,采用溶劑法脫蠟,其結(jié)晶溫度多控制在20℃左右。
蠟的結(jié)晶是物理變化過程,過程緩慢。整個(gè)結(jié)晶過程可分為三步:第一熔融含蠟油脂的過冷卻、過飽和,第二晶核的形成和第三晶體的成長(zhǎng)。蠟熔點(diǎn)較高,在常溫下就可自然結(jié)晶析出。自然結(jié)晶的晶粒很小,而且大小不一,有些在油中膠溶,使油和蠟的分離難以進(jìn)行。因此在結(jié)晶前,必須調(diào)整油溫,使蠟晶全部熔化,然后人為控制結(jié)晶過程,才能創(chuàng)造良好的分離條件一晶粒大而結(jié)實(shí)。晶粒的大小取決于二個(gè)因素,晶核生成的速度W和晶體成長(zhǎng)速度Q。晶粒的分散度與W/Q成正比,結(jié)晶過程中應(yīng)降低W,增加Q。
降溫速度與W、Q關(guān)系很大。當(dāng)降溫的速度足夠慢時(shí),高熔點(diǎn)的蠟首先析出結(jié)晶,同時(shí)放出結(jié)晶熱。溫度繼續(xù)下降,熔點(diǎn)較低的蠟也將要析出結(jié)晶。即將析出的蠟分子與已結(jié)晶析出的蠟碰撞,而且以已析出蠟晶為核心長(zhǎng)大,使晶粒大而少。如果降溫的速度較快,高熔點(diǎn)蠟剛析出,還未來得及與較低熔點(diǎn)的蠟相碰撞,較低熔點(diǎn)的蠟就已單獨(dú)析出,使晶粒多而小,夾帶油也必然多。為了保持適宜的降溫速度,要求冷卻劑和油脂的溫度差不能太大,否則,會(huì)在冷卻面上形成大量晶核,既不利于傳熱,又不利于油一蠟分離。降溫過程要緩慢進(jìn)行,從生產(chǎn)角度考慮也不能太慢,適宜的降溫速度可通過冷卻試驗(yàn)確定。
2、結(jié)晶時(shí)間
如上所述,為了得到易于分離的結(jié)晶,降溫必須緩慢進(jìn)行。而且,當(dāng)溫度逐漸下降到預(yù)定的結(jié)晶溫度后,還需在該溫度下保持一定時(shí)間,進(jìn)行養(yǎng)晶(或稱老化、熟成)。養(yǎng)晶過程中,晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大??梢姡瑥木Ш诵纬傻骄w成長(zhǎng)為大而結(jié)實(shí)的結(jié)晶,需要足夠的時(shí)間。
3、攪拌速度
結(jié)晶要在低溫下進(jìn)行,而且是放熱過程,所以必須冷卻。攪拌可使油脂中各處的降溫均勻。攪拌可使晶核與即將析出的蠟分子碰撞,促進(jìn)晶粒有較多機(jī)會(huì)均勻長(zhǎng)大。不攪拌只能靠布朗運(yùn)動(dòng),結(jié)晶太慢。但攪拌太快,會(huì)打碎晶粒。一般攪拌速度控制在10~13轉(zhuǎn)/分,大直徑的結(jié)晶罐用較低的速度。攪拌速度以有利于蠟晶成長(zhǎng)為準(zhǔn)。攪拌可減少“晶簇”的形成。結(jié)晶中,除了晶核長(zhǎng)大,幾顆晶體還可能聚集成晶簇,晶簇能將油包合在內(nèi),增加脫蠟損耗。
4、助晶劑
不同的脫蠟方法采用不同的助晶劑。
(1)溶劑
油脂和蠟的結(jié)構(gòu)不同,對(duì)溶劑的親和力也不同,尤其在低溫下,親和力的差異更大。溶劑的存在,使蠟易于結(jié)晶析出,有助于固(蠟晶)液(油脂)兩相較快達(dá)到平衡,得到的結(jié)晶結(jié)實(shí)(包油少),降溫速度也可高一些。同時(shí)溶劑可降低體系的粘度,改善了油一蠟分離的效果。
(2)表面活性劑
加入表面活性劑,有助于蠟的結(jié)晶。表面活性劑分子中的非極性基團(tuán),與蠟的烴基有較強(qiáng)的親和力而形成共聚體。表面活性劑具有較強(qiáng)的極性基團(tuán)因而共聚體的極性遠(yuǎn)大于單體蠟,使油一蠟界面的表面張力大大增加,而且共聚體晶粒大,生長(zhǎng)速度也快,與油脂也易于分離。
毛油中的磷脂、單甘酯、雙甘酯、游離脂肪酸,以及堿煉中生成的肥皂,都是良好的表面活性劑,能在低溫條件下把蠟從油中拉出來。這就是米糠油等能在低溫脫膠和堿煉的同時(shí)進(jìn)行脫蠟的主要依據(jù)。但是,蠟和油之間還存在著一定親和力,上述油脂中的表面活性物質(zhì),尚沒有足夠的拉力,將油脂中的全部蠟分子分離出來,還要加入一些強(qiáng)有力的表面活性劑才能達(dá)到好的脫蠟效果。常用的有聚丙烯酰胺、脂肪族烷基硫酸鹽、糖酯等。近年來,國(guó)內(nèi)外油脂工藝專家正在尋求理想的表面活性劑,使其憎水基的結(jié)構(gòu)力求和蠟分子接近,親水基上力求有較多的羥基,表面活性劑的憎水基和蠟的親和力加強(qiáng),它的親水基和水的親和力加強(qiáng),從而大大地加強(qiáng)了把蠟從油中拉出來的力量,提高了脫蠟效果。
對(duì)于不同的油脂,學(xué)者們持不同的見解,如有人認(rèn)為糠蠟熔點(diǎn)高,分子量大,晶粒堅(jiān)實(shí)而大,應(yīng)少加這類助晶劑,否則,加入表面活性劑易造成乳化現(xiàn)象,促使甘三酯分解成膠溶性較強(qiáng)的甘二酯或甘一酯,給蠟、油分離及其質(zhì)量帶來不良影響。這些有待于通過科學(xué)研究驗(yàn)證和完善。
(3)凝聚劑
凝聚劑是一種電解質(zhì)助晶劑。在蠟、油溶膠中加入適量的電解質(zhì)溶液,以增加溶膠中的離子濃度,給帶負(fù)電荷的蠟晶粒創(chuàng)造了吸引帶相反電荷離子的有利條件,降低了膠體雙電層結(jié)構(gòu)中的ζ電位,粒子間排的斥力減小,溶膠的穩(wěn)定體系被破壞,從而使蠟晶粒聚沉。
各種電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉值取決于與溶膠電性相反的離子價(jià)數(shù),此離子價(jià)數(shù)愈高聚沉值愈小,聚沉能力愈強(qiáng)。
在葵花籽油脫蠟實(shí)踐中,食鹽和硫酸鋁是常用的凝聚劑。硫酸鋁的聚沉值小于食鹽,且水解生成的氫氧化鋁還具有較強(qiáng)的吸附能力,效果更好些,但因氫氧化鋁是兩性化合物,在酸性條件下會(huì)轉(zhuǎn)化成偏鋁酸鹽而失效,因此,用硫酸鋁水溶液作脫蠟?zāi)蹌r(shí),油脂必須先脫酸。
(4)尿素
尿素能選擇性地把蠟包合在結(jié)晶形成的螺旋狀管道體內(nèi)。該包合物易沉淀而與油脂分開。由于蠟和尿素在水中溶解度不同,蠟和尿素很易分離。
(5)靜電脫蠟
靜電脫蠟是利用外加的不均電場(chǎng),使蠟分子極化,帶負(fù)電荷的蠟晶粒在電場(chǎng)作用下,在陽(yáng)極富集并沉降,使油-蠟分離。
5、輸送及分離方式
各種輸送泵在輸送流體時(shí),所造成的紊流強(qiáng)弱不一,紊流愈強(qiáng),流體受到的剪切力愈大。為了避免蠟晶受剪切力而破碎,在輸送含有蠟晶的油脂時(shí),應(yīng)使用弱紊流、低剪切力的往復(fù)式柱塞泵,或者用壓縮空氣,最好用真空吸濾。
蠟-油分離時(shí),過濾壓力要適中,因?yàn)橄炇强蓧嚎s性的,濾壓過高會(huì)造成蠟晶濾餅變形,堵塞過濾縫隙而影響過濾速率。但濾壓太低,過濾速度降低。可采用助濾劑提高過濾速率。
6、油質(zhì)品質(zhì)
油脂中的膠性雜質(zhì)會(huì)增大油脂的粘度,不但影響蠟晶形成,降低蠟晶的硬度,給油、蠟分離造成困難,而且還降低了分離出來的蠟質(zhì)的質(zhì)量(含油及含膠雜量均高)。因此,油脂在脫蠟之前應(yīng)當(dāng)先脫膠。
蠟質(zhì)對(duì)于堿煉、脫色、脫臭都有不利的影響。毛油脫膠后先經(jīng)脫蠟,然后再進(jìn)行堿煉、脫色、脫臭是比較合理的。國(guó)內(nèi)常采用脫臭后的油進(jìn)行脫蠟,這是由我國(guó)采用的精煉工藝所決定的。我國(guó)一般都采用常規(guī)法脫蠟,又不加助濾劑,為了盡量降低油脂的粘度,就用脫臭油脫蠟。放在最后脫蠟,還可以與成品油過濾相合并,節(jié)省一套過濾設(shè)備。
二、脫蠟設(shè)備
(一)工藝設(shè)備
油脂脫蠟過程中所用的具有工藝特點(diǎn)的主要設(shè)備有結(jié)晶塔、養(yǎng)晶罐和硅藻土處理罐等。
1、結(jié)晶塔(罐)
結(jié)晶塔(罐)是給蠟質(zhì)提供適宜結(jié)晶條件的設(shè)備,分間歇式和連續(xù)式。前者可采用類似精煉罐的結(jié)構(gòu),將換熱裝置改成夾套式,攪拌速度要適宜蠟晶成長(zhǎng);后者如圖6-50所示。其主體是一帶夾套的直立長(zhǎng)圓筒體,由上、下碟蓋和若干個(gè)塔體構(gòu)成。塔內(nèi)有多層中心開孔的隔板,塔體軸心有個(gè)攪拌軸,軸上間隔地安裝有攪葉導(dǎo)流圓盤擋板,由變速電機(jī)帶動(dòng),作10~13rpm/min的轉(zhuǎn)動(dòng),以促進(jìn)塔內(nèi)油脂的對(duì)流。夾套有外接短管,以便通入冷卻水與塔內(nèi)油脂進(jìn)行熱交換,使蠟質(zhì)冷卻結(jié)晶。
2、養(yǎng)晶罐
養(yǎng)晶罐是為蠟質(zhì)晶粒成長(zhǎng)提供條件的設(shè)備,間歇式養(yǎng)晶罐與結(jié)晶罐通用。連續(xù)式養(yǎng)晶罐的結(jié)構(gòu)如圖6-51所示,主體是一帶夾套的碟底平口圓筒體。罐內(nèi)通過支撐桿裝有導(dǎo)流圓盤擋板。置于軸心上的槳葉式攪拌 軸由變速電機(jī)帶動(dòng),對(duì)初析晶粒的油脂作緩慢攪拌(轉(zhuǎn)速10~13rpm/min)。夾套上聯(lián)有外接短管,以便通入冷卻劑與罐內(nèi)油脂進(jìn)行熱交換,促進(jìn)晶粒的成長(zhǎng)。罐體外部裝有液位計(jì),以便掌握流量,控制養(yǎng)晶效果。
3、蠟餅處理罐
蠟餅處理罐是溶劑脫蠟法中用于溶劑、蠟糊和助濾劑分離的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖6-52所示。主要由帶碟蓋的圓筒罐體和帶過濾網(wǎng)的快開底蓋以及液壓?jiǎn)㈤]底蓋的裝置構(gòu)成。快開底蓋焊有鉆孔鋼板濾網(wǎng)骨架,骨架上附有120目/英寸2不銹鋼濾網(wǎng)。罐體用鋼板焊制,當(dāng)?shù)咨w閉合時(shí),能承受980kPa的壓力。對(duì)應(yīng)于濾網(wǎng)骨架下方的罐壁處接有液蠟出口和直接蒸汽管,罐頂設(shè)有進(jìn)料口和混合氣體出口管。
(二)輔助設(shè)備
脫蠟過程中的主要輔助設(shè)備為蠟晶分離機(jī)和一些通用機(jī)械。蠟晶分離常規(guī)工藝多采用壓濾機(jī)或熱卸冬化過濾機(jī),連續(xù)式工藝多采用離心分離機(jī)。通用機(jī)械包括制冷、換熱、溶劑回收裝置和輸送泵等,可根據(jù)工藝要求,查找有關(guān)機(jī)械產(chǎn)品目錄選配。
1、加熱卸餅式過濾機(jī)
在脫蠟和分提操作中,結(jié)晶出的蠟晶和脂晶懸浮在油中,要將它們分離,國(guó)內(nèi)普遍采用板式壓濾機(jī)。由于操作溫度低,粘度大,濾餅是可壓縮性的,因此過濾時(shí)間長(zhǎng),人工卸餅麻煩。近幾年引進(jìn)的油脂加工設(shè)備中的加熱卸餅式過濾機(jī),可以較好地解決這個(gè)問題。
這種濾油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與板框式壓濾機(jī)一樣,其不同之處在于濾框中裝有蒸汽或熱水循環(huán)蛇管。
這種濾油機(jī)的操作與普通的壓濾機(jī)也一樣,液態(tài)油在壓強(qiáng)差下穿過濾布,由濾板上的油出口流出,蠟(或固體脂)被截留在濾框內(nèi)。過濾壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)定壓強(qiáng)時(shí),停止送料,在濾框中通入蒸汽(或調(diào)節(jié)好溫度的熱水),使截留在濾框中的固體熔化,打開濾框的出口,使全部蠟(或固脂)排放出來。然后將冷水通入濾框內(nèi)的加熱管,使過濾機(jī)恢復(fù)到需要的操作溫度。關(guān)閉濾框上的出口,過濾機(jī)又可繼續(xù)過濾。
由于是在較低的溫度下操作,需要較長(zhǎng)的時(shí)間,因而過濾面積應(yīng)很大,例如在24小時(shí)內(nèi)冬化50噸棉籽油,必須安裝兩臺(tái)濾機(jī),它們的總過濾面積為300米2。
該機(jī)用加熱的方式自動(dòng)卸渣,非常方便,勞動(dòng)強(qiáng)度低,衛(wèi)生條件好,正常運(yùn)行時(shí),可長(zhǎng)期不裝拆濾機(jī)。缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大,耗用鋼材多。
2、連續(xù)封閉式過濾機(jī)
該過濾機(jī)的過濾、卸餅、洗滌可以同時(shí)進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作,尤其適用于含有揮發(fā)性、甚至是易燃性溶劑的懸浮液過濾,在油脂加工中可用于溶劑脫蠟、溶劑分提等。
連續(xù)封閉式過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖6-53所示,由安裝在封閉殼體內(nèi)的若干部件組成。轉(zhuǎn)筒分成數(shù)個(gè)互不相通的小格,表面設(shè)置金屬格柵,格柵上覆蓋濾網(wǎng)。分配閥由一安裝在轉(zhuǎn)筒上的轉(zhuǎn)動(dòng)盤和一個(gè)與之緊密接合的固定盤組成。轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的孔分別與轉(zhuǎn)筒小格連通,當(dāng)固定盤上的凹槽與轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的某幾個(gè)孔相遇時(shí),使轉(zhuǎn)筒表面分別處于不同的操作狀態(tài)。當(dāng)固定盤上的空白位置與轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的小孔相遇時(shí),則轉(zhuǎn)筒表面相應(yīng)區(qū)域便停止工作,這里是過渡區(qū),防止兩個(gè)不同的操作區(qū)域互相串通。三個(gè)輥輪組成了濾網(wǎng)的導(dǎo)向系統(tǒng)。
浸在懸浮液中的格子處于真空下,使濾液穿過濾網(wǎng),固相則沉積于濾網(wǎng)上形成濾餅層。格子里所收集的濾液通過導(dǎo)管流進(jìn)接收罐。隨著轉(zhuǎn)筒向上旋轉(zhuǎn),由于格子里仍保持真空,故沉積在濾網(wǎng)上的濾餅層在露出液面時(shí)進(jìn)入吸干階段。沿著運(yùn)行途徑,濾網(wǎng)離開轉(zhuǎn)筒,隨后由刮刀刮下濾網(wǎng)上的濾餅,并把濾網(wǎng)進(jìn)行洗滌。洗凈的濾網(wǎng)又重新轉(zhuǎn)回到轉(zhuǎn)筒上。此外,安裝在箱底的攪拌器不斷攪拌,使懸浮液均勻。為了使轉(zhuǎn)筒下部在懸浮液中浸沒一定深度,借助溢流管使液面維持恒定。
圖6-53 連續(xù)封閉式過濾機(jī)
三、脫蠟工藝
脫蠟工藝的形式較多,但有的仍在研究探索中,現(xiàn)將幾種成熟的脫蠟工藝介紹如下。
(一)常規(guī)法
常規(guī)法脫蠟即單靠冷凍結(jié)晶,然后用機(jī)械方法分離油、蠟而不加任何輔助劑和輔助手段的脫蠟工藝。分離時(shí)常用布袋過濾、加壓過濾、真空過濾和離心分離等方法。
最簡(jiǎn)單的是一次結(jié)晶、過濾的方法。脫臭后的米糠油,溫度在50℃以上,移入有冷卻裝置的貯罐,慢速攪拌,在常壓下充分冷透至25℃。整個(gè)冷卻結(jié)晶時(shí)間為48小時(shí),然后過濾分離油、蠟。過濾壓強(qiáng)維持在0.3~0.35MPa。過濾后要及時(shí)用壓縮空氣吹出蠟中余油。
由于脫蠟溫度低、粘度大,分離比較困難,所以對(duì)米糠油這種含蠟量較高的油脂,通常采用兩次結(jié)晶過濾的方法。即將脫臭油在冷卻罐中充分冷透到30℃,冷卻結(jié)晶時(shí)間為24小時(shí),用濾油機(jī)進(jìn)行第一次過濾,以除去大部分蠟,濾機(jī)壓強(qiáng)不超過0.35MPa。濾出的油進(jìn)入第二個(gè)冷卻罐中,繼續(xù)通入低溫冷水,使油溫下降至25℃以下,24小時(shí)后,再進(jìn)行第二次過濾。濾出的油即為脫蠟油。經(jīng)兩次過濾后,油中含蠟量(以丙酮不溶物表示)在0.3%以下。
有的企業(yè)采用布袋過濾,取得了良好的脫蠟效果。但布袋過濾的速率慢,勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大。
其工藝流程如下:
脫酸油-→冷卻結(jié)晶-→布袋過濾-→脫蠟成品油
↓
蠟糊-→熔化-→壓榨-→粗蠟
↓
軟脂
冷卻結(jié)晶在冷卻室進(jìn)行,室溫0~4℃,油于70℃左右送入外輔保溫層的冷卻罐中,冷卻時(shí)間72小時(shí),冷卻罐最終油溫為6~10℃。降溫速度在開始的24小時(shí)內(nèi),平均為2℃/小時(shí),以后的24小時(shí)為0.5℃/小時(shí),最后24小時(shí)總的降溫約1~2℃。布袋過濾在過濾室內(nèi)進(jìn)行,室溫保持土5~18℃,過濾時(shí)間為10~12小時(shí)。布袋可用滌卡、維棉和棉布材料,過濾速度是滌卡>維棉>棉布,脫蠟效果相當(dāng)好。過濾油在0℃冷凍試驗(yàn)時(shí),2小時(shí)以上都透明、清亮。脫蠟油中含蠟量在幾十ppm以下。經(jīng)受冷凍試驗(yàn)的時(shí)間,棉布>維棉>滌卡。
蠟糊(占總油量的15%~17%)倒入熔化鍋,加熱到35~40℃,裝袋入榨。榨機(jī)選用90型液壓榨油機(jī),榨盤平面壓強(qiáng)為2.5~5MPa,操作時(shí)要做到輕壓、勤壓、不跑蠟糊,壓榨時(shí)間為12小時(shí)。壓榨分離出的軟脂占61%,粗蠟占39%。粗蠟含油40~45%。
目前,國(guó)內(nèi)大部分油廠是冷卻結(jié)晶后用板式壓濾機(jī)分離油和蠟糊。有些小廠用簡(jiǎn)陋的布袋過濾,由于條件的限制,不能象上述要求那樣控制冷卻結(jié)晶溫度和時(shí)間,所以脫蠟效果也不理想。毛葵花籽油含蠟比毛米糠油少,可以采用脫膠、脫酸油在2天時(shí)間內(nèi)從50℃以上冷卻到10~15℃,然后用壓縮空氣將油送入濾油機(jī)過濾。分出的油含蠟在幾十個(gè)ppm以下。
一般來說,用常規(guī)法脫蠟設(shè)備簡(jiǎn)單,投資省,操作容易,但油、蠟分離不完全,脫蠟油得率低,濁點(diǎn)高。
(二)溶劑法
溶劑脫蠟是在蠟晶析出的油中添加選擇性溶劑,然后進(jìn)行蠟、油分離和溶劑蒸脫的工藝。溶劑法脫蠟可以使油、蠟的分離溫度保持在30℃以下仍不會(huì)有很大的粘度,而常規(guī)法脫蠟在此溫度下油脂粘度很大,從而給油蠟分離造成的困難??晒┕I(yè)使用的溶劑有己烷、乙醇、異丙醇、丁酮和醋酸乙酯等,常用的溶劑為工業(yè)已烷。其常規(guī)法脫蠟的工藝流程如圖6-54所示。
含蠟油由泵以3.0m3/h的流量輸送經(jīng)換熱器加熱至80℃,泵入高位罐借位能連續(xù)轉(zhuǎn)入結(jié)晶塔1-5,其中塔1和塔3用地下水冷卻(其水溫為18℃),塔2、塔4和塔5用冷卻水冷卻(其水溫為6~10℃)。每個(gè)塔的出口油溫順次為76℃、56℃、47℃、38℃和22℃。油脂經(jīng)結(jié)晶塔歷時(shí)約10小時(shí),然后流入養(yǎng)晶罐,停留5小時(shí),使油溫降至20℃,用泵以3.0m3/h的流量送入混合器,與由溶劑泵輸入的占油量40%的冷溶劑(18~20℃)充分混合后,輸入預(yù)涂好的真空過濾機(jī)分離蠟、油。
制備真空過濾機(jī)預(yù)涂層時(shí),在預(yù)涂調(diào)和罐內(nèi)加入2米3溶劑和適量硅藻土。硅藻土分兩次加入,先加160kg,然后再陸續(xù)加入600kg,攪拌成漿狀,濃度控制在25~30%,由泵經(jīng)涂漿加熱器加熱至30℃,噴入真空過濾機(jī)的轉(zhuǎn)鼓上,使轉(zhuǎn)鼓上預(yù)涂上80毫米厚的硅藻土過濾層,預(yù)涂要緩慢進(jìn)行,每次歷時(shí)2小時(shí)左右,以獲得良好的預(yù)涂層結(jié)構(gòu),利于蠟、油分離。
真空過濾時(shí),真空度控制在52KPa左右,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)/分,以1~1.5毫米/時(shí)的進(jìn)刀速度使刮刀刮下蠟層。濾出的脫蠟油通過接收罐與溶劑氣體分離后,由泵輸入混合油貯存罐,經(jīng)混合油過濾器過濾后,再由泵送入混合油蒸發(fā)器和汽提塔蒸脫溶劑。蒸發(fā)器中混合油濃度控制在93~95%,溫度為120℃,混合油經(jīng)汽提后,基本上脫除了溶劑,再經(jīng)干燥塔脫水干燥后,由泵經(jīng)冷卻器冷至50℃,進(jìn)入脫蠟油周轉(zhuǎn)罐經(jīng)計(jì)量槽計(jì)量后,由泵送往后續(xù)工序。
由蒸發(fā)器,汽提塔和蒸發(fā)罐蒸脫出的溶劑氣體經(jīng)冷卻、冷凝、分水后入溶劑貯罐。
真空過濾機(jī)刮刀刮下來的帶蠟濾餅,經(jīng)蠟餅輸送機(jī)輸入蠟餅調(diào)和罐,熔化調(diào)勻后,用泵送往蠟餅處理罐,分離蠟、硅藻土和溶劑。濾液(蠟)由泵送往蒸發(fā)罐蒸脫溶劑。蒸脫完溶劑的粗蠟由泵送往蠟的精制工序。濾渣(硅藻土)用蒸汽把其中的溶劑蒸發(fā)后,借液壓裝置自動(dòng)打開底蓋后排出。
采用溶劑連續(xù)真空過濾方法,脫蠟油得率高,達(dá)到93%~97%,粗蠟得率3~7%。脫蠟油濁點(diǎn)低,過濾速度快。但工藝流程長(zhǎng),設(shè)備較復(fù)雜,要損耗一些溶劑。同時(shí),由于使用正己烷作溶劑,有一部分蠟溶解于混合油中,這部分蠟在后續(xù)的冬化中將混入固脂,影響固脂的質(zhì)量。
(三)表面活性劑法
在蠟晶析出的過程中添加表面活性劑,強(qiáng)化結(jié)晶,改善蠟、油分離效果的脫蠟工藝稱為表面活性劑脫蠟法。
本法主要是利用表面活性物質(zhì)中某些基團(tuán)與蠟的親和力(或吸附作用)形成與蠟的共聚體而有助于蠟的結(jié)晶及晶粒的成長(zhǎng),利于蠟、油的分離。
不同工藝目的所添加的表面活性劑的種類及數(shù)量各異。以助晶為目的,可于降溫結(jié)晶過程中添加聚丙烯酰胺和糖酯等,其量以聚丙烯酰胺為例,約為油量的50~30ppm。以降低表面活性、促進(jìn)分離為目的,則于分離前添加綜合表面活性劑,添加量以油量計(jì):其中烷基磺酸酯為1 ppm~100ppm,脂肪族烷基硫酸鹽為0.1%~0.5%,磷酸為0.1%~l%,一起溶于占油量10%~20%的水中。添加后在20~27℃下攪拌30分鐘,即可進(jìn)行離心分離。
葵花籽油脫蠟新方法:先將葵花籽油加無機(jī)磷酸鹽進(jìn)行脫膠,然后在24℃左右加入5%的表面活性劑混合溶液(內(nèi)含1%十二烷醇硫酸酯鈉,4%六偏磷酸鈉,95%水)進(jìn)行乳化。利用離心機(jī)進(jìn)行分離。再將分離所得油脂在15℃~16.5℃時(shí)水洗,再加入10ppm的磺化琥珀酸二辛基脂鈉加以處理,可得基本不含蠟的脫蠟油,在冷藏時(shí)放置數(shù)日,油液不渾,亮度不變。
(四)中和冬化法
中和冬化法是將脫膠、脫酸和脫蠟組合在化學(xué)精煉工藝中的連續(xù)脫蠟方法。該方法的機(jī)理是利用陰離子洗滌劑(脂肪酸鈉稀堿溶液)的親合力,將蠟分子富集濃縮于水相,通過離心分離連續(xù)脫蠟。典型的工藝有LIPOFRAC和LIPICO工藝,見圖6-55。
LIPICO工藝中,含蠟粗油按常規(guī)化學(xué)精煉法添加磷酸、燒堿溶液進(jìn)行脫膠、和脫酸,然后按油流量的3%左右添加90℃軟水,高效混合后于1分鐘內(nèi)迅速冷卻至8℃,經(jīng)8小時(shí)以上保溫結(jié)(養(yǎng))晶后,調(diào)溫(低于20℃)并添加油流量1%的10oBe’的NaOH水溶液,溫和混合后進(jìn)入離心機(jī)分離含蠟洗滌水,然后調(diào)溫至85~90℃并添加油流量11%左右的軟水洗滌殘?jiān)恚撍稍锖蠹吹妹撍崦撓炗汀?/p>
(五)其他脫蠟法
1、稀堿法
該法利用蠟分子在低溫下被堿液極化而呈現(xiàn)親水性,從而得以濃縮。操作時(shí)脫酸油(FFA低于0.05%)在15℃左右進(jìn)入結(jié)晶槽,以冷卻劑迅速冷至零下l~7℃,并以低剪切力高循環(huán)的攪拌器攪拌,促進(jìn)蠟質(zhì)結(jié)晶。然后按油重的20%~40%加入濃度為l%~3%的低溫堿液,保持稀堿處理的溫度不超過8℃,在連續(xù)攪拌15 min后,加入占油量0.07%~0.15%(濃度為20%~40%)的磷酸溶液,再攪拌15~20min,破乳后送離心機(jī)分離。采用此法脫蠟的關(guān)鍵是低溫、磷酸添加量以及磷酸添加的方法。
2、添加凝聚劑法
在中性或堿性條件下添加凝聚劑,增進(jìn)脫蠟效果的工藝稱凝聚劑法。常用高效能的凝聚劑為硫酸鋁。
3、脲包脫蠟法
該法是通過添加脲溶液包合蠟分子共結(jié)晶的一種脫蠟方法。首先將含蠟油按常規(guī)法堿煉,然后冷至10℃左右,添加油量3%的脲素(飽和水溶液)進(jìn)行攪拌、結(jié)晶20~24h,經(jīng)離心分離、水洗、干燥即得脫蠟精油。
脲包脫蠟法與常規(guī)脫蠟法設(shè)備通用,脫蠟率較高,殘留脲素可結(jié)合后續(xù)工序脫除,但脲素的分解產(chǎn)物氨造成環(huán)境污染,有待于工藝和設(shè)備的進(jìn)一步完善