棉籽的重量占棉花種子的65%左右,有光籽和毛籽兩種。棉籽殼外 面沒有短絨或經(jīng)脫絨后尚有少量短絨的為光籽,殼外包有短絨的為毛籽。毛籽所含的短絨一般為皮棉的20%左右。外殼帶有10~14%的短絨。棉籽脫絨時(shí),應(yīng) 盡量提高棉籽的出絨率和降低破碎率。一般分為頭道絨、二道絨和三道絨。為了保證短絨質(zhì)量,一般頭道絨出絨率控制在2~2.5%,二、三道絨出經(jīng)控制在 3~3.5%。
棉籽的加工,由于生產(chǎn)規(guī)模及原籽的差異,所采用的工藝及設(shè)備均不同。我們著重介紹屯河油脂瑪納斯分公司所采用的光棉籽及棉油加工。
1.棉籽的組成及物理特性
1.1 組成:
1.1.1 含油量(%):14~25
1.1.2 仁含油(%):30~40
1.1.3 殼含油(%):0.3~1
1.1.4 籽含仁(%):45~60
1.1.5 籽含皮殼(%):40~55
1.1.6 籽含棉酚(%):0.8~1.2
1.1.7 仁含蛋白質(zhì)(%):31~38
1.1.8 磷脂(%):1.26~1.75
1.2 物理特性:
1.2.1 容重(kg/m3):毛棉籽400~600,光棉籽600~900,棉仁720~800,棉殼約200
1.2.2 懸浮速度(m/s):毛棉籽7.8,光棉籽4.3~5.6,棉仁6.5,棉殼3.2
1.2.3 輸送速度(m/s):毛棉籽23,光棉籽10~16,棉仁12~18,棉殼8~13
1.2.4 靜止角:60°
1.2.5 安全水份:11~12%
1.2.6 棉絨燃點(diǎn):150℃
2.預(yù)處理
油料在浸出之前,需進(jìn)行不同的機(jī)械處理、熱處理和調(diào)質(zhì)處理稱為預(yù)處理。棉籽的預(yù)處理包括清理、剝殼、仁殼分離、軋胚、蒸炒、膨化、烘干等工序。其工藝流程為:
↗殼→再分離→殼→入庫
光棉籽→計(jì)量→清理→剝殼→分離 仁↙
↘ 仁→軋坯→蒸炒→膨化→烘干→浸出
2.1 清理(風(fēng)選、磁選)
2.1.1 清理的目的
A.提高油脂、餅粕和副產(chǎn)品的質(zhì)量。
B.提高出油率和減少損失。
C.增加設(shè)備的處理量。
D.減輕對(duì)設(shè)備的磨損。
E.保證車間的安全生產(chǎn),避免生產(chǎn)事故。
F.實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn),提高工藝效果。
2.1.2 清理的要求及方法
2.1.2.1 清理的要求:油料通過清理,要求盡量除凈雜質(zhì),油料愈純凈愈好,力求清理流程簡(jiǎn)短,除雜效率高。凈料不得含有石塊、鐵器、麻繩等,下腳料不得含有用油料(凈棉籽含雜≤0.5%,下腳含有用油料≤0.5%)。
2.1.2.2 清理方法:根據(jù)不同的油料,可采用不同的方法,主要方法有篩選、風(fēng)選、磁選、水選等。
2.2 清理設(shè)備
2.2.1 吹式風(fēng)力分選器
2.2.1.1 風(fēng)選原理:(詳見圖1)
利用油料與雜質(zhì)在比重和氣體力學(xué)性質(zhì)上差異來達(dá)到清理或分離的目的。
設(shè):物體(油料)本身的重力G,氣流對(duì)物體(油料)的作用力P。
當(dāng)P<G時(shí),物體(油料)便下落。
當(dāng)P=G時(shí),物體(油料)將懸浮于氣體中。
當(dāng)P>G時(shí),物體(油料)便上升。
P值其大小與物體本身的形狀、體積、表面組成及物體在氣流中的位置、氣流速度、空氣的密度等有關(guān)。
計(jì)算式:P=0.124KFV2
式中:P—氣流對(duì)物體的作用力(公斤)
K—阻力系數(shù)(公斤、秒2/米4)
F—物體在垂直于氣流方向的平面上的投影面積(米2)
V—氣流與物體的相對(duì)速度,即絕對(duì)速度之差(米/秒)
圖1 吹式風(fēng)力分選器清理棉籽的工藝流程
2.2.1.2 風(fēng)選工藝描述(詳見《操作說明書》P2~3)
油料經(jīng)原料絞龍入分選器的進(jìn)口,并繼續(xù)向前推送至傾斜淌板時(shí),油料就沿淌板下落,此時(shí)立即遇著一股從風(fēng)機(jī)經(jīng)導(dǎo)風(fēng)管向上吹送的氣流,使料托起向上,經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入下箱體內(nèi)。由于石子、土塊和金屬等雜質(zhì)的比重大于油料,故從管道向下落入收集器,定時(shí)由人工清除。
隨氣流向上的油料進(jìn)入上箱體后,由于截面積增大,氣流速度急劇下降而落到隔板另一端的絞龍內(nèi),被送出機(jī)外。輕雜質(zhì)和一部分不完善油料顆粒,仍然被氣流從上箱體上部的出風(fēng)口沿著風(fēng)管吹向旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離。
為了使空氣不致泄漏,在進(jìn)口和出口處的絞龍軸上各有長(zhǎng)200mm~400mm不裝螺旋葉,使油料集聚并擠滿螺旋輸送機(jī)的整個(gè)斷面,形成“料封”。
2.2.1.3 MZF50型風(fēng)選器主要技術(shù)參數(shù)
處理量:250~270T/D 絞龍轉(zhuǎn)速:42rpm
風(fēng) 量:6830m3/n 風(fēng) 壓:3168pa
動(dòng) 力:5.5KW 外形尺寸:4120×650×5260
2.2.1.4 操作要領(lǐng):
A.根據(jù)原料情況,適當(dāng)調(diào)節(jié)風(fēng)量。
B.流量均衡,調(diào)節(jié)中擋板,利于分離。
C.勤檢查,有無漏風(fēng)現(xiàn)象,確保除雜(塵)效果。
D.明確指標(biāo),勤清理,保持前后工序密切配合。
2.2.2 磁選
磁選是指用永久磁鐵或電磁鐵清除油料中磁性金屬雜質(zhì)的清理方法。
A. 永久磁鐵:(TCX350磁選器)、采用高碳鉻鋼或鉻鈷鋼制成的磁鐵,以分散或集中的方式安裝在輸料斜淌管或剝殼機(jī)、破碎機(jī)、軋胚機(jī)等設(shè)備的進(jìn)口處。為了 保證除鐵效果,物料流速不宜過大,一般在0.15~0.25米/秒之間為宜。裝在料流上方的磁鐵磁極面與油料面的間距不應(yīng)超過10毫米,應(yīng)有定時(shí)進(jìn)行人工 清除鐵雜和更換磁體的可開啟活動(dòng)蓋板。表面磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)≥3000GS(高斯),低于2500GS時(shí),應(yīng)及時(shí)更換或充磁。
B.電磁吸鐵裝置,就是利用通電流于內(nèi)有鐵芯的線圈所產(chǎn)生的磁力來清除鐵雜的裝置。它有轉(zhuǎn)筒式和帶式吸鐵機(jī)等型式。
2.2.3 剝殼
根據(jù)各種油料的皮殼不同特性、油料的形狀大小和殼與仁間附著的情況等采用不同的方法剝殼,常用的剝殼方法有下列幾種:
A.借粗糙表面的搓碎作用使油料皮殼破碎,例如用園盤式剝殼機(jī)剝棉籽殼、花生殼、油桐籽、油菜籽。
B.借銳利面的剪切作用使油料皮殼破碎,例如刀板式剝殼機(jī)剝棉籽殼。
C.借與壁面的撞擊而破碎的作用使油料皮殼破碎,如用離心式剝殼機(jī)破碎向日葵籽殼、油棕果殼。
D.借齒輥的擠壓和剪切作用使油料皮殼破碎,例如用齒輥剝殼機(jī)剝棉籽殼、蓖麻籽、葵花籽、大豆、花生果等。
園盤式剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,一次剝殼效率高,對(duì)油料水份要求不高。但產(chǎn)量低,動(dòng)力消耗大,粉碎度大,磨片易磨損,配件成本高。
在剝棉籽時(shí),刀板式剝殼機(jī)與園盤剝殼機(jī)比較,生產(chǎn)能力大,耗用動(dòng)力省,剝殼效果好,碎仁少,殼仁分離較容易。但該設(shè)備較復(fù)雜,加工技術(shù)要求高,要有一定的強(qiáng)度和耐磨性,對(duì)油料水份要求高。
2.2.3.1 YBKG400×1500齒輥剝殼機(jī)
A.工作原理:工作時(shí)由兩個(gè)帶齒槽的軋輥分別以不同的線速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),使油料受到強(qiáng)烈擠壓作用,而且齒槽對(duì)油料外殼具有劈裂和剪切作用,從而實(shí)現(xiàn)剝殼。
B.設(shè)備性能:該設(shè)備由進(jìn)料裝置、磁選裝置、破碎輥(雙對(duì)輥)、輥距調(diào)節(jié)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)座等組成。
該機(jī)棉籽處理量大,占地面積小,動(dòng)力消耗低,易于操作,剝殼效率高。但是,當(dāng)棉籽水份高時(shí)(≥12%),動(dòng)力負(fù)荷增加,易于堵塞,喂料困難。(其技術(shù)參數(shù)詳見《設(shè)備使用說明書》)
2.2.3.2 工藝指標(biāo)
剝殼效率:園盤剝殼機(jī)不低于80%,刀板剝殼機(jī)不低于90%,齒輥剝殼不低于95%。上述各剝殼機(jī)的剝殼效率,系指采用回料剝殼的(即油料經(jīng)一次剝殼后,將未脫殼的顆粒分選后重新送入剝殼機(jī)剝殼)剝殼效率。
2.3 仁殼分離
光棉籽經(jīng)過剝殼后的產(chǎn)物是一種混合物,它包括未經(jīng)破碎的完整油籽、剝出的籽仁和皮殼,這些混合物必須分離。在工藝上要求將這些混合物有效地分離成仁、殼和整籽三部分。仁進(jìn)入軟化或軋胚工序,殼進(jìn)入庫房或打包,整籽應(yīng)返回剝殼機(jī)進(jìn)行重剝。
2.3.1 仁殼分離原理:借助整籽、仁、殼幾何尺寸的不同和比重差異,利用風(fēng)力和振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)篩面往復(fù)運(yùn)動(dòng)而分離,使大殼、整籽和半籽留于上層篩面,至尾部分離, 中、小仁及殼進(jìn)入二層篩面(篩孔由小到大),前段篩孔讓粉末及小仁篩下,后段篩孔篩下中仁及小殼,上下層殼均被風(fēng)抽送入園打篩再次分離。中、小仁落到篩船 底部流出篩外,送入軟化或軋胚機(jī)。上層篩面整籽和半籽由絞龍收集,經(jīng)提升機(jī)送入齒輥剝殼機(jī)中進(jìn)行重新剝殼。
2.3.2 TFLS180×400仁殼分離篩
該機(jī)由機(jī)架、藍(lán)式打篩、篩船、振動(dòng)電機(jī)、1、2、3道吸殼裝置等組成。
主要技術(shù)參數(shù):
單臺(tái)處理量:100~120T/D 動(dòng)力:4+2×1.1KW
振幅:<5mm 篩面傾角:6~8°
篩理面積:12m2(篩面篩孔直徑(毫米)前段4、中段5、尾段6)
機(jī)重:3.8T
2.3.3 KRF1000/600仁殼分離園打篩
該機(jī)借助打棒利用小仁和殼顆粒大小差異通過園轉(zhuǎn)動(dòng)體滾動(dòng)而分離。
由殼體、園轉(zhuǎn)動(dòng)體、打棒、傳動(dòng)軸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成(篩孔直徑(毫米)前段6、中段5、尾段4)。
2.3.4 仁殼分離指標(biāo)
仁中含殼率:10~15% 殼中含仁率:0.5~1%(10目/英寸)
2.4 軋胚
利用機(jī)械作用,將油料由粒狀軋成片狀的過程,稱為軋胚。
2.4.1 軋胚的目的
A.盡量破壞細(xì)胞組織,在油料受到壓力作用而引起蛋白質(zhì)的機(jī)械變性作用,有利于蒸炒。
油脂和其他一些物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、水份、磷脂、棉酚及其他等)均存在于細(xì)胞里,欲使油脂能順利地被提出來,需用軋坯的方法壓擠細(xì)胞壁組織使細(xì)胞破裂,便于蒸炒、膨化利于取油。
B.減小物料厚度,增大物料表面積,利于蒸炒時(shí)水份向粒子內(nèi)滲透和熱量向里傳遞。
C.使生胚達(dá)到最大的一致性:部分機(jī)械能量轉(zhuǎn)為熱量,提高生胚導(dǎo)熱率、熱容量、縮短熱量傳遞距離,加快熱量傳遞速度,避免在蒸炒出現(xiàn)里生外熟現(xiàn)象。
2.4.2 軋胚的工藝要求
軋胚的工藝要求歸納為:“薄而勻,少成粉,不露油”、“手握發(fā)軟,松手發(fā)散”。棉仁胚厚0.3~0.4mm,粉末度3%(20目/寸篩下物)。
2.4.3 YYPY2×800×125軋胚機(jī)
該機(jī)主要由進(jìn)料裝置、磁鐵裝置、軋輥、液壓輥距調(diào)節(jié)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)座等組成。
A.主要技術(shù)指標(biāo)
(1)生產(chǎn)能力:160~180T/D
(2)主電機(jī)功率:37KW/臺(tái)×2
(3)軋輥規(guī)格:Φ800×1250mm
(4)軋輥轉(zhuǎn)速:226rpm
(5)軋制坯片厚度:0.2~0.3mm
(6)均料輥電機(jī)功率:0.55KW
(7)均料輥轉(zhuǎn)速:8.3~83rpm之間無級(jí)調(diào)速
(8)油泵電機(jī)功率:1.1KW
(9)液壓系統(tǒng)工作壓力:3.5~4.0mpa
(10)緩沖缸工作壓力:3.5~4.0mpa
(11)外形尺寸:2400×1760×2630(長(zhǎng)×寬×高)
(12)整機(jī)重量:12T
B.主要配件及潤滑油
(1)緩沖油缸密封圈:O型,Φ80×5.3—4件
(2)緊輥油缸密封圈:YX型,D180—4件、O型,Φ60×3.1—2件、Φ80×5.3—2件、Φ180×5.7—4件、Φ195×5.7—4件
(3)軸承:113630—4套(軋輥)、111507—2套(喂料輥)
注:3H鋰基潤滑脂
液壓系統(tǒng)20#液壓油或20#機(jī)械油約62kg。
2.5 蒸炒:
軋胚后的料胚經(jīng)過潤濕、加熱、蒸胚及炒胚等處理,使生胚在其內(nèi)部產(chǎn)生量和質(zhì)的變化,變成熟胚,創(chuàng)造更好地取油條件,這個(gè)熱處理過程稱為蒸炒。
蒸炒的類型分為兩種:即濕蒸炒和干蒸炒。濕蒸炒有濕潤蒸炒法,先將油料加入熱水和噴直接汽,使生胚達(dá)到13~14%水份,再進(jìn)行蒸胚和炒胚。高水份蒸炒法,即先將油料濕潤至16~20%水份,再進(jìn)行蒸胚和炒胚。
另一種方法是“先炒后蒸法”,即先進(jìn)行加熱,然后再用蒸汽蒸胚和炒胚。此方法廣泛用于人力螺旋榨油及水壓機(jī)榨油等小型油廠。
由于本工藝采用“膨化直接浸出法”,應(yīng)采用“濕潤蒸炒法”為宜。
2.5.1 潤濕蒸炒法
2.5.1.1 潤濕的目的
A.有利于徹底破壞細(xì)胞膜:生胚細(xì)胞膜維持著油脂在原生質(zhì)中的顯微分散狀態(tài),不利于油的聚集與提取,必須首先破壞細(xì)胞膜。濕潤生胚使水分滲透細(xì)胞中凝膠部分的蛋白質(zhì)吸水膨脹,使細(xì)胞膜破裂。
B.有利于加速蛋白質(zhì)變性:蛋白質(zhì)受熱變性的程度,是由含水分的多少而決定的。天然蛋白質(zhì)分子中含有的水分子能填充鏈間的空隙,使其結(jié)構(gòu)變成穩(wěn)定,通過機(jī)械噴注(或熱水),可去掉其原有水份使其變性。
C.有利于某些化學(xué)過程的產(chǎn)生和料胚狀態(tài)改變:例如磷脂吸水膨脹,棉酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合,當(dāng)溫度升高時(shí),可抑制酶的作用,以及熟胚塑性和彈性的調(diào)節(jié)等,對(duì)油脂提取及毛油質(zhì)量均有積極作用。
在蒸炒條件(時(shí)間、溫度等)基本一致的情況下,料胚蒸前水份愈低(10%以內(nèi))蛋白質(zhì)變性程度也愈低(相對(duì)變性40%以內(nèi)),水份達(dá)13.5%以上,蛋白質(zhì)相對(duì)變性達(dá)50%以上。
2.5.1.2 高水份蒸胚的特殊作用
高水份蒸胚也屬濕蒸胚的范疇,高水份蒸胚濕潤水份可以高達(dá)18%左右。據(jù)有關(guān)生產(chǎn)測(cè)定,對(duì)棉籽胚采用高水份蒸胚后,餅粕殘油率可降低0.2~0.5%,精油率提高2~3%,本公司工藝流程采用了“膨化浸出”及“混合油堿煉”新工藝,可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。
A.高水份蒸胚對(duì)蛋白質(zhì)的作用
當(dāng)蒸炒的溫度和時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定時(shí),棉籽蛋白質(zhì)的變性程度隨蒸胚時(shí)水份的增加而增高,加大水份,能在較短時(shí)間內(nèi)使膠體完全破壞。
B.高水份蒸胚對(duì)磷脂的作用
磷脂在高溫下能溶解于水,但若吸水凝聚,則在油中的溶解度大為降低。使大部分磷脂凝聚后保留在熟胚的凝膠體中,使油中磷脂量降低,還可以減少棉籽油對(duì)棉酚的結(jié)合。使原來靠磷脂的表面活性帶入油中的蛋白質(zhì),糖類及粘液質(zhì)等也可相應(yīng)地減少。
C.高水份蒸胚對(duì)棉酚的作用
一 般棉仁中的棉酚含量在0.8~1.2%(干基)之間,棉殼中的棉酚量較少,在0.01%以下。棉酚(C30H30O8)是一種具有豐富官能團(tuán)和強(qiáng)烈對(duì)稱性 的雙萘核化合物。它存在于棉仁腺體中,這種色素腺是堅(jiān)韌的半固體,在機(jī)械處理中很難將其破壞,但在有水分存在的情況下很易吸水破裂使棉酚散出。
棉 酚易被氧化,但是它在水蒸汽中加熱后,對(duì)油的著色能力要顯著比在大氣中加熱的為低。游離棉酚紫紅素大部分來源于棉籽加工過程中,是由蛋白質(zhì)分解釋出的氨和 空氣中氧的存在而產(chǎn)生的。棉酚由聚合及氧化反應(yīng)生成的深色粘性物質(zhì),稱為變性棉酚。變性棉酚已失去部分活性醛基和羥基,但能溶于有機(jī)溶劑及油中,使毛油色 澤加深。
加熱溫度愈高,棉酚變性愈深,對(duì)油的著色力也愈強(qiáng)。
D.高水份蒸胚對(duì)提高棉油質(zhì)量的作用
采用高水份蒸胚,由于料胚含水量加大,有利于加速棉籽色腺體吸水破裂,料胚水份愈高,腺體破壞愈徹底,并使游離棉酚散出。隨著蒸炒溫度的升高,大量游離棉酚可與蛋白質(zhì)產(chǎn)生結(jié)合。如蒸胚時(shí)水份不足,生成的結(jié)合棉酚可能變成變性棉酚而溶入油中。
采用高水份蒸胚,磷脂首先吸水凝聚,因而減少了棉酚磷脂結(jié)合體形成的機(jī)會(huì),也減少了變性棉酚形成的機(jī)會(huì)。
2.5.2 濕潤蒸炒的工藝要求
A.濕潤
濕潤階段要保持蒸炒鍋密閉,關(guān)閉第一層鍋的排汽孔,以防水份散失。裝料高度應(yīng)控制在80~90%。噴水(汽)量應(yīng)使物料水份16~18%。溫度80~90℃(間接汽加熱),水溫80℃,加水均勻,嚴(yán)防結(jié)團(tuán)。
B.加熱蒸胚
“加熱均勻,蒸透蒸勻”,存料要滿,關(guān)閉排汽孔,料位2~3層保持在80%左右,第四層保持在70%左右(并可適當(dāng)排潮),料溫到達(dá)100℃時(shí),停止噴直接汽(或熱水),只用間接蒸汽加熱,料溫95~100℃。
C.炒胚
要求盡快排除料胚中的水份,排汽孔打開,進(jìn)行機(jī)械排潮。鍋內(nèi)存料要少,控制在40~45%左右,鍋內(nèi)料溫95~105℃,出口料溫85~95℃,水份8~10%。
蒸胚要領(lǐng):“保溫保潮,加熱均勻,兩高兩低,以水定汽”。料胚水份低,蒸前料溫也要低,以便多吃水汽。反之,料胚水份高,蒸前料溫也要高,以便少吃水汽。
熟胚要求:生熟均勻,有熟香味,表面有光澤,見油不露油,有彈性,不焦糊。蒸胚時(shí)間應(yīng)占整個(gè)蒸炒時(shí)間的45~55%。
2.5.3 D3600×6立式蒸炒鍋(技術(shù)參數(shù)詳見設(shè)備使用說明書)
該設(shè)備由6層鍋組成的直徑Φ3600立式蒸炒鍋。每層都有間接蒸汽加熱的夾層,上面4層裝有直接蒸汽噴嘴,為濕潤蒸胚層,下面2層為炒胚層,并裝有抽濕風(fēng)機(jī)。
該 機(jī)開車前應(yīng)先排盡夾層冷凝水,打開間接蒸汽預(yù)熱20分鐘后才可開車,待空運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再投料。入鍋料胚流量均勻,運(yùn)用加水(汽)、間接蒸汽調(diào)節(jié)料胚適宜的水 份和溫度,使符合工藝要求。生產(chǎn)中應(yīng)定時(shí)排除冷凝水,調(diào)節(jié)好氣壓。打開抽濕風(fēng)機(jī)和下2層排潮孔排潮,調(diào)節(jié)好出口料水份、溫度。停車前,應(yīng)逐層關(guān)閉蒸汽閘 門,待鍋內(nèi)料胚放完后再關(guān)抽濕風(fēng)機(jī),并放出冷凝水后停機(jī)。
2.6 膨化(詳見《設(shè)備使用說明書》)
2.6.1 料胚擠壓膨化原理
旋轉(zhuǎn)著的擠壓絞龍?jiān)谂蚧矁?nèi)將物料向前推進(jìn),通過變距螺旋組合將物料壓縮,經(jīng)可調(diào)直接蒸汽噴射閥注放蒸汽大小調(diào)節(jié)物料的溫度和濕度。物料由常壓到高溫高壓,再到常壓,而使其擠壓膨化。
2.6.2 擠壓膨化機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
由變頻喂料機(jī)構(gòu)、膨化筒、擠壓絞龍、蒸汽調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電控柜及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其主要特點(diǎn):
A.提高蒸脫與浸出器的處理量。
B.油料細(xì)胞被高溫高壓徹底破壞,速率提高,時(shí)間縮短。
C.改善溶劑通過料層滲透性。
D.減少浸出溶劑比,由0.8—1∶1,可降低為0.65∶1,提高混合油濃度由18~25%,提高到25~30%。
E.濕粕含溶量降低,由30%降至20~25%。
F.軋胚片厚度可適當(dāng)放寬,以利提高軋胚機(jī)處理量。膨化料出機(jī)水份10~12%,濕度90~105℃,粉末度<4%(過30目/寸篩)。
膨化后的物料,需經(jīng)烘干、冷卻后進(jìn)入浸出工段。進(jìn)入浸出物料入浸水份6~8%,料溫50~55℃,料末度<5%(過30目/寸篩)。
3.浸出及混合油堿煉
利用油脂與選定的有機(jī)溶劑的互溶性,將經(jīng)過預(yù)處理后的油料,經(jīng)溶劑的浸泡和噴淋萃取的作用,使其固態(tài)中的油脂被萃取出來的制油方法,稱為萃取法制油或浸出法制油。
浸出法取油具有以下優(yōu)點(diǎn):A.粕中殘油低,出油率高。B.粕的質(zhì)量好。C.勞動(dòng)強(qiáng)度低,人力少,工效高。
3.1 6號(hào)溶劑油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及理化性質(zhì)、組成、含量:
3.1.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):
A.餾程:初餾點(diǎn)≥60℃,98%餾出溫度<90℃
B.水溶性酸或堿:無
C.含硫量:≯0.05%
D.機(jī)械雜質(zhì)和水份:無
E.油漬試驗(yàn):合格
注:①D項(xiàng)試驗(yàn)方法:將試樣注入100mc的玻璃量筒中必須透明,不允許有懸浮或沉降的機(jī)械雜質(zhì)和水。
②E項(xiàng)試驗(yàn)方法:將溶劑油蒸餾試驗(yàn)的殘留物,用小濾紙濾入干凈的試管或量筒中,用吸管取濾液往清潔濾紙上滴3滴,在室溫(20±3℃)下放置30分鐘,如濾紙上沒有油漬存在,即認(rèn)為合格。
③本溶劑不允許含有四乙基鉛和其他雜物。
3.1.2 理化性質(zhì)、組成、含量
表1 6號(hào)溶劑油的理化性質(zhì)
色澤及透明度 無色、透明
氣味與滋味 刺 鼻
比重 D20°/4° 0.6724
分子量(平均) 93
碘價(jià) 克碘/100g 4.20
表2 6號(hào)溶劑油的組成、含量(重量%)
芳烴:苯 0.46
甲苯 0.017
8碳芳烴 0.0025
烯 烴:
環(huán)烷烴:5碳環(huán)烷烴
6碳環(huán)烷烴
7碳環(huán)烷烴 1.55
1.56
16.43
0.16
烷 烴:5碳環(huán)烷烴
6碳環(huán)烷烴
7碳環(huán)烷烴 2.57
74.08
3.52
3.4苯并芘(單位ppb) 0.04~0.42
從表2中,溶劑油主要組分為正已烷,故對(duì)油脂的溶解力較大,具有較好的揮發(fā)性和化學(xué)穩(wěn)定性以及在水中溶解度較小等優(yōu)點(diǎn)。含有害物質(zhì)極微,3.4苯并芘幾乎沒有,苯和甲苯量也很少,適宜作為油脂浸出溶劑。
3.2 浸出的基本原理
A.擴(kuò)散理論
傳質(zhì)過程—油脂從固相轉(zhuǎn)移到液相(溶劑或混合油)中的過程稱為傳質(zhì)過程。它是由分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散方式完成的。
①分子擴(kuò)散:以單個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的擴(kuò)散(傳質(zhì))稱為分子擴(kuò)散。油分子和溶劑分子會(huì)從高濃度部分運(yùn)動(dòng)到低濃度部分,直至完全相等,此時(shí)達(dá)到運(yùn)動(dòng)平衡,這就是分子擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)。
②對(duì)流擴(kuò)散:物質(zhì)的溶液以單個(gè)小體積形式的對(duì)流而產(chǎn)生的擴(kuò)散稱為對(duì)流擴(kuò)散。濃度差越大,物質(zhì)單個(gè)體積從高濃度區(qū)遷移到低濃度區(qū)達(dá)到濃度完全相同的強(qiáng)烈性也愈大。
B.擴(kuò)散過程
①油脂在粒子內(nèi)部的擴(kuò)散:即油脂分子自料粒內(nèi)部向它的外表面擴(kuò)散。其擴(kuò)散速度與細(xì)胞暴露的程度、孔隙度有關(guān)。
②通過邊界的分子擴(kuò)散:邊界層的擴(kuò)散是分子擴(kuò)散。其擴(kuò)散速度取決于溶劑和油脂的物理性質(zhì)、溫度、混合油運(yùn)動(dòng)的速度和方式。
③油脂從邊界層到流動(dòng)混合油的對(duì)流擴(kuò)散:其擴(kuò)散速度取決于混合油流動(dòng)的速度和方式,以及混合油的物理性質(zhì)和溫度。
3.3 影響浸出效果的因素
3.3.1 細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞程度和料粒尺寸的影響:細(xì)胞組織破壞愈充分,擴(kuò)散阻力越小,入海浸物料越小,浸出速率越快。
3.3.2 溫度及水份的影響:浸出時(shí)間與浸出溫度成平方反比。提高浸出溫度,油脂和溶劑的粘度降低,分子熱運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng),擴(kuò)散速度愈快。當(dāng)然浸出溫度也不能太高,一般應(yīng)低于溶劑沸點(diǎn)5~10℃。
油料的本身含水及表面水份最有礙于溶劑滲透,棉仁入浸出料水份高于10%以上,使料胚結(jié)塊成團(tuán),引起溶劑浸出時(shí)的短路。當(dāng)水份低于6%時(shí),則粉沫度增加到4%以上,棉仁入浸料應(yīng)控制在6~8%為宜。
3.3.3 浸出料胚滲透性、滴干性和溶劑吸附量的影響:
不 同預(yù)處理方法的浸出物料,在浸出過程中具有不同的滲透性、滴干性和粕中溶劑吸附量。一般來說,膨化料的滲透性要好也預(yù)榨料、預(yù)榨料要好于一次浸出料。滲透 性愈好,滴干速度愈快,粕的吸附量也愈低,浸出速度相對(duì)愈高。入浸料在粉沫度低的條件下,料層厚些滲透好,浸出效果好。
3.3.4 溶劑比的影響:溶劑比是指使用的溶劑與所處理原料的重量之比(即液固比)。溶劑比大,混合油濃度低,反之,溶劑比小,混合油濃度就高。
3.4 700T/D棉仁膨化—浸出工藝流程及參數(shù)
3.4.1 物料系統(tǒng)
A.工藝流程
入 浸料→E101螺旋喂料器→喂料斗→E102連續(xù)浸出器(21m×2.2×1.2,容積200m3)→濕粕→E107MC50濕粕刮板輸送機(jī)→E108螺 旋喂料器→混合油→E109DT、DC蒸脫機(jī)(Φ3600×6)→E110卸料刮板機(jī)(GSS40)→E155MC提升刮板輸送機(jī)→E156棧橋冷卻刮板 輸送機(jī)→定量包裝機(jī)→封口機(jī)→輸送帶→成品粕
B.生產(chǎn)工藝設(shè)備參數(shù)及指標(biāo)
①入浸膨化料:27~30T/h,容重450kg/m3,60~67m3/h,浸出溫度58℃,入料水份:6~8%,粉沫度<5,料層厚度1~1.1m,混合油濃度24~28%,浸出時(shí)間95~100min,溶劑比0.80∶1。
②濕粕及烘干料:35,濕粕:35~39T/h,容重480kg/m3,73~81m3/h,烘干冷粕:(含水11%)22~25T/h,水份11%。
DT、 DC蒸脫機(jī)上兩層預(yù)脫層粕溫70~75℃,三、四層蒸脫層粕溫98~104℃,第五層烘干層,熱空氣溫度105~115℃,料溫88~102℃,第六層冷 卻層:冷卻粕溫度35~45℃,水份11.5~12.5%,溶劑殘留量<500ppm,頂層溶劑混合汽出口管氣相溫度74~84℃。
3.4.2 混合油(堿煉)、蒸發(fā)、汽提、干燥系統(tǒng)
混合油精煉有以下優(yōu)點(diǎn):①精煉損耗低;②精煉油色澤好;③可以不用水洗,混合油含皂量低。
A.工藝流程:
混合油→E102a混合油緩沖缸(5.8m3)→E105-1泵→E104a一級(jí)旋液分離器(12″)→E104e混合油沉降缸(1m3)→E105-2泵→E104(1-10)二級(jí)旋液分離器(3″)→E114節(jié)能器→E114a汽液分離器→E116冷凝器 E115
混合油泵→E301混合油儲(chǔ)存缸(24.5m3)→E302粗過濾器(60目)→E303喂料泵→流量計(jì)→E304列管換熱器(12㎡)→E306酸靜態(tài)混合器
①E305a配酸缸(0.5m3)→E305酸計(jì)量泵→E306酸靜態(tài)混合器
②E307配堿缸(0.9m3)→E308堿粗過濾器(80目)→E309堿計(jì)量泵→E310靜態(tài)混合器
③E317熱水缸(2m3)→E316a熱水粗過濾器(60目)→E316熱水泵→E310靜態(tài)混合器
E306酸靜態(tài)混合器 ↗1
→E311 堿煉滯留缸(4m3)→E312混合油喂
E310靜態(tài)混合器 ↘2
→脫酸脫膠混合油→E119蒸
料泵→E313列管換熱器→E314脫皂離心機(jī)
→皂腳→E318皂腳缸(2m3)→E315皂腳泵→皂腳池或DT、DC
發(fā)器(160㎡)→E116冷凝器→E119a分離器→混合油→E119b混合油泵(20m3/H)→E121汽提塔→E122干燥油泵→E123干燥器→E124泵→E125板式冷卻器→流量計(jì)→E162凈油缸(10m3)→E163油泵→入大油庫。
B.生產(chǎn)工藝設(shè)備參數(shù)及指標(biāo)
①E114節(jié)能器:換熱面積為450㎡,容積:7.10 m3,分離器容積5.8 m3。入節(jié)能器混合油濃度22~24%,溫度55~60℃,分離后混合油濃度60~65%,E114節(jié)能器負(fù)壓380~450mmHg。
②E119蒸發(fā)器:換熱面積為160㎡,容積2.5 m3,分離器容積3 m3,蒸發(fā)液相溫度95~110℃,混合油濃度92~96%,負(fù)壓380~450mmHg。
③E121汽提塔:(Φ1000×12500,容積12.1 m3),塔內(nèi)溫度:120~130℃,出塔油溫:110~120℃。塔內(nèi)負(fù)壓為500~560mmHg。
④E123油干燥器:(Φ1600×6500,容積7.7 m3),負(fù)壓650~720mmHg。經(jīng)干燥、冷卻的棉油,應(yīng)符合GB1537-2003三級(jí)質(zhì)量指標(biāo):
色澤(羅維朋25.4mm) 黃≤35 紅≤8
氣味、滋味 無異味、口感好 良、好
透 明 度 澄清、透明
水份及揮發(fā)物% ≤0.20
不溶性雜質(zhì)% ≤0.05
酸 值KOH/(mg/g) ≤1.0
過氧化值mmoe/kg ≤6.0
加熱試驗(yàn)(280℃) ╱
溶劑殘留量mg/kg ≤50
⑤堿煉脫酸:有效地去除混合油中的游離脂肪酸、磷脂和膠質(zhì)、色素物質(zhì)、固體沉淀物、混合的不皂化物等物質(zhì)的堿煉方法,稱為堿煉脫酸。
a.磷酸加量:根據(jù)混合油中磷脂含量決定磷酸量。選用85%食用級(jí)磷酸,混合油濃度為60~65%,溫度50~55℃,加入量為200~400ppm,泵入混合 油中以去除磷脂和膠質(zhì)。
b.堿液加量:根據(jù)混合油中游離脂肪酸含量,選擇堿液濃度和加堿量。中和所需的堿液濃度一般為16~22°Be′。
加堿量(燒堿重量)G(kg)=0.713×酸價(jià)×毛油重量(T)
堿液量=固體堿/NaoH百分濃度
°Be′=145-145/比重
以上均查對(duì)照表。
根據(jù)精煉油的質(zhì)量要求,選擇適當(dāng)?shù)某瑝A量是必要的,棉籽油堿煉超堿量約為0.25~0.55%(以固體堿占油重的百分?jǐn)?shù))
c.堿煉溫度:油堿中和溫度為50~55℃為宜。
⑥E314脫皂離心機(jī)(RSE100)
用于混合油堿煉中分離油中皂腳、膠質(zhì)和水等。
a.工作原理:利用混合液中具有不同密度且互不相溶的輕、重液和固相,在離心力場(chǎng)或重力場(chǎng)中獲得不是的沉降速度的原理,達(dá)到分離層或使液體中固體顆粒沉降的目的,從而分離分層。在重力場(chǎng)中稱為重力分離,在離心力場(chǎng)中稱為離心分離。
b.結(jié)構(gòu)組成:由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)鼓兩大部分組成。有進(jìn)出裝置、轉(zhuǎn)鼓、配水裝置、垂直軸系、水平軸系、測(cè)速裝置、剎車裝置、機(jī)架、電機(jī)以及充氮裝置等。
c. 分離功能:物料由上部進(jìn)料口通過進(jìn)料管進(jìn)入分配器并再分配到碟片組中進(jìn)行分離,固體顆粒和重相組分沿著碟片向轉(zhuǎn)壁移動(dòng),移到鼓壁的水份和皂腳經(jīng)鼓蓋與碟片 頂蓋間流道通過比重環(huán)進(jìn)入重相泵室,由重相向心泵通過重相出口排出機(jī)外,輕相沿碟片向轉(zhuǎn)鼓中心運(yùn)動(dòng),進(jìn)入輕相泵室,由輕相向心泵經(jīng)輕相出口排出機(jī)外。
d. 排渣功能:由于離心力的作用,活塞底部的水對(duì)活塞產(chǎn)生了巨大的液體壓力F2,它大于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔物料所產(chǎn)生液壓力F1,所以活塞被支撐著頂住了尼龍密封環(huán),保 證轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔在密閉情況下進(jìn)行分離。作用滑塊通過作用彈簧產(chǎn)生的力來保證排泄閥是關(guān)閉的,進(jìn)料閥打開,毛油不斷進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行分離,皂腳和水從油中被分離出 來,并沿重相流道被重相向心泵排出。當(dāng)皂腳較干時(shí),須打開底部沖洗水進(jìn)行稀釋。
e.分離效果:離心機(jī)將中和混合油分離為兩相。輕相為含有微量皂和 水的脫皂油;重相俗稱為皂腳,并帶有粉末、游離堿、磷脂和少量中性油。調(diào)節(jié)油路閥門,控制出油背壓,可以控制兩相中不純物的含量,增加出油背壓,將降低油 中含皂;降低背壓,將可減少皂腳內(nèi)中性油的損失,但將增加脫皂油中含皂量。調(diào)節(jié)不當(dāng),往往將超出水洗所能處理的含量,一般控制在油中含皂量低于 300ppm。油腳中含油量低于18%(干基)。
3.4.3 溶劑蒸汽的冷凝和冷卻系統(tǒng)
A.工藝流程:
B.生產(chǎn)工藝設(shè)備參數(shù)及指標(biāo)
①E116節(jié)能及蒸發(fā)冷凝器(真空):Φ1700×8100,容積11.2m3,真空冷凝面積800㎡。
②E120蒸烘常壓冷凝器:Φ1500×7800,容積11.5m3,冷凝面積600㎡。
③E126汽提、干燥蒸汽冷凝器:Φ1000×5100,容積4.8m3,冷凝面積240㎡。
注:所有冷凝器入口水溫≤25℃,出口水溫≤35℃(夏季40℃),溶劑出口溫度≤40℃(夏季45℃)。
冷凝器供水,按工藝流程逆向,采用串連進(jìn)水,每個(gè)冷凝器的進(jìn)水量都是相同的,與并聯(lián)進(jìn)水相比,具有很大的優(yōu)越性,在不增加操作費(fèi)用的前提下,有很高的傳熱效率,和較好的管程抗垢能力,因此,可以大幅度地節(jié)省設(shè)備投資和維修費(fèi)用。
④E112廢水蒸煮缸:Φ1600×2400,容積1.37m3。
該設(shè)備裝有低溫報(bào)警器的溫控開關(guān)和安全放氣閥以釋放系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的過剩壓力。該閥水封高度為200mm。蒸煮溫度應(yīng)保持在92~95℃。
⑤E129水-溶劑分離缸:Φ3800×3700,容積42m3。
該設(shè)備利用溶劑不溶解于水,且比重較水輕的特性,使溶劑和水分離開來,以回收溶劑。
分 水缸是有大小兩園柱形容器,內(nèi)層為溶劑室,外層為分水室。分水室設(shè)有溢流排水管,其入口靠近缸底,用于自動(dòng)連續(xù)地將水從分水室排出。該管的出口高度正好位 于水和溶劑的界面,并始終保持界面充滿水。頂部有一大氣連通口,以避免發(fā)生虹吸現(xiàn)象而將上層的溶劑帶走。溶劑從分水室溢流到溶劑室時(shí),會(huì)有微量水份帶入而 沉在底部,故設(shè)有循環(huán)分水泵,連續(xù)將底部的溶劑抽回分水室進(jìn)行再分水。
分水缸的兩部分都裝有液位計(jì)用來指示水和溶劑的液位,必須每小時(shí)檢查一次,溶劑的液位不應(yīng)超過液位指示器高度的1/3。(靠流量計(jì)來進(jìn)行調(diào)節(jié))
整個(gè)分水缸與尾氣回收系統(tǒng)相連。
3.4.3 尾氣回收系統(tǒng)
空氣隨著料胚進(jìn)入浸出器,并進(jìn)入整個(gè)浸出系統(tǒng)中與溶劑蒸汽接觸混合,這部分空氣不能冷凝成液體,稱為自由氣體。它的長(zhǎng)期積聚會(huì)增大容器的壓力,影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此,要從系統(tǒng)中及時(shí)排出自由氣體,并回收溶劑,排空廢氣,以利降低溶劑消耗。
A.石蠟油尾氣回收工藝流程:
B.生產(chǎn)工藝設(shè)備參數(shù)及指標(biāo)
①E131 填料吸收塔:Φ600×11.2,容積4.1m3(不銹鋼鮑爾環(huán)填料1.6m3)。進(jìn)入吸收塔尾氣溫度要低于石蠟油溫度,一般控制在25~30℃,石蠟油 溫<40℃,尾氣排出溫度≤30℃。塔底負(fù)壓130~160mm水柱。富油經(jīng)E136熱交換器加熱至80℃,再經(jīng)過E135加熱器加熱至 110~120℃,送入E133解吸塔內(nèi)。
②E133填料解吸塔:Φ600×11000,容積4m3(不銹鋼鮑爾環(huán)填料1.6m3)。塔底貧油溫度為110~120℃,經(jīng)E136熱交換后,再經(jīng)E137冷卻器,冷卻至35~40℃進(jìn)入吸收塔上部。
石蠟油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
酸值 5.1 水份及揮發(fā)物 0.15% 沸點(diǎn) 140℃
閃點(diǎn) 174℃ 燃點(diǎn) 180℃ 折光指數(shù)n20 1.4662
比重d204 0.8452 粘度31.6×10-6 pa.s