毛油一般指從浸出或壓榨工序由植物油料中提取的含有不宜食用(或工業(yè)用)的某些雜質(zhì)的油脂。毛油的主要成分是甘油三脂肪酸酯的混合物(俗稱中性油)。除中性油外,毛油中還含有非甘油酯物質(zhì)(統(tǒng)稱雜質(zhì)),其種類、性質(zhì)、狀態(tài),大致可分為機(jī)械雜質(zhì)、脂溶性雜質(zhì)和水溶性雜質(zhì)等三大類。
1.油脂精煉的目的和方法
?。?)油脂精煉的目的油脂精煉,通常是指對(duì)毛油進(jìn)行精制。毛油中雜質(zhì)的存在,不僅影響油脂的食用價(jià)值和安全貯藏,而且給深加工帶來困難,但精煉的目的,又非將油中所有的雜質(zhì)都除去,而是將其中對(duì)食用、貯藏、工業(yè)生產(chǎn)等有害無益的雜質(zhì)除去,如棉酚、蛋白質(zhì)、磷脂、黏液、水分等都除去,而有益的"雜質(zhì)",如生育酚等要保留。因此,根據(jù)不同的要求和用途,將不需要的和有害的雜質(zhì)從油脂中除去,得到符合一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的成品油,就是油脂精煉的目的。
?。?)油脂精煉的方法根據(jù)操作特點(diǎn)和所選用的原料,油脂精煉的方法可大致分為機(jī)械法、化學(xué)法和物理化學(xué)法三種。
上述精煉方法往往不能截然分開。有時(shí)采用一種方法,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生另一種精煉作用。例如堿煉(中和游離脂肪酸)是典型的化學(xué)法,然而,中和反應(yīng)生產(chǎn)的皂腳能吸附部分色素、粘液和蛋白質(zhì)等,并一起從油中分離出來。由此可見,堿煉時(shí)伴有物理化學(xué)過程。
油脂精煉是比較復(fù)雜而具有靈活性的工作,必須根據(jù)油脂精煉的目的,兼顧技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)效益,選擇合適的精煉方法。
2.機(jī)械方法
?。?)沉淀
①沉淀原理沉淀是利用油和雜質(zhì)的不同比重,借助重力的作用,達(dá)到自然分離二者的一種方法。
?、诔恋碓O(shè)備沉淀設(shè)備有油池、油槽、油罐、油箱和油桶等容器。
?、鄢恋矸椒ǔ恋頃r(shí),將毛油置于沉淀設(shè)備內(nèi),一般在20~30℃溫度下靜止,使之自然沉淀。由于很多雜質(zhì)的顆粒較小,與油的比重差別不大。因此,雜質(zhì)的自然沉淀速度很慢。另外,因油脂的粘度隨著溫度升高而降低,所以提高油的溫度,可加快某些雜質(zhì)的沉淀速度。但是,提高溫度也會(huì)使磷脂等雜質(zhì)在油中的溶解度增大而造成分離不完全,故應(yīng)適可而止。
沉淀法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,但其所需的時(shí)間很長(zhǎng)(有時(shí)要10多天),又因水和磷脂等膠體雜質(zhì)不能完全除去,油脂易產(chǎn)生氧化、水解而增大酸值,影響油脂質(zhì)量,不僅如此,它還不能滿意大規(guī)模生產(chǎn)的要求,所以,這種純粹的沉淀法,只適用于小規(guī)模的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。
(2)過濾
?、龠^濾原理過濾是將毛油在一定壓力(或負(fù)壓)和溫度下,通過帶有毛細(xì)孔的介質(zhì)(濾布),使雜質(zhì)截留在介質(zhì)上,讓凈油通過而達(dá)到分離油和雜質(zhì)的一種方法。
?、谶^濾設(shè)備箱式壓濾機(jī)、板框式過濾機(jī)、振動(dòng)排渣過濾機(jī)和水平濾葉過濾機(jī)。
?。?)離心分離離心分離是利用離心力分離懸浮雜質(zhì)的一種方法。
臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī),臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)是輕化工業(yè)應(yīng)用己久的一類機(jī)械產(chǎn)品,近年來在部分油廠用以分離機(jī)榨毛油中的懸浮雜質(zhì),取得較好的工藝效果。目前海內(nèi)油廠用于毛油除雜的WL型離心機(jī)的技術(shù)性能見表1-13。
3.水化法
?。?)水化原理所謂水化,是指用一定數(shù)量的熱水或稀堿。鹽及其他電解質(zhì)溶液,加入毛油中,使水溶性雜質(zhì)凝聚沉淀而與油脂分離的一種去雜方法。
水化時(shí),凝聚沉淀的水溶性雜質(zhì)以磷脂為主,磷脂的分子結(jié)構(gòu)中,既含有疏水基團(tuán),又含有親水基團(tuán)。當(dāng)毛油中不含水分或含水分極少時(shí),它能溶解分散于油中;當(dāng)磷脂吸水濕潤(rùn)時(shí),水與磷脂的親水基結(jié)合后,就帶有更強(qiáng)的親水性,吸水能力更加增強(qiáng),隨著吸水量的增加,磷脂質(zhì)點(diǎn)體積逐漸膨脹,并且相互凝結(jié)成膠粒。膠粒又相互吸引,形成膠體,其比重比油脂大得多,因而從油中沉淀析出。
(2)水化設(shè)備目前廣泛使用的水化設(shè)備是水化鍋。一般油廠往往配備2~3只水化鍋,輪流使用。也可作為堿煉(中和)鍋使用。
?。?)工藝流程
?。?)水化脫膠工藝參數(shù)
?、倜偷馁|(zhì)量要求:水分及揮發(fā)物≤0.3%;雜質(zhì)≤0.4%。
②水的質(zhì)量要求:總硬度(以CaO計(jì))<250毫克/升;其他指標(biāo)應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
?、坶g歇式脫磷加水量可采用膠質(zhì)含量的3~5倍;連續(xù)式脫磷加水量可為油量的1%~3%。
④水化溫度。通常采用70~85℃,水化的攪拌速度,應(yīng)能變動(dòng),間歇式的應(yīng)至少有兩種速度選擇。
?、菟摿坠に囍腥缣砑铀犷惖惹闆r時(shí),添加量可考慮為油量的0.05%~0.10%。
連續(xù)式脫磷設(shè)備因膠質(zhì)分離時(shí)帶有少量雜質(zhì),大型廠宜采用排渣式離心機(jī),以節(jié)省清洗碟片的時(shí)間。
?、匏摿自O(shè)備的選用,處理量小于20噸/天的宜采用間歇式設(shè)備;處理量大于50噸/天的應(yīng)采用連續(xù)式設(shè)備。
?、咚摿自O(shè)備布置宜在二層樓房車間,主要設(shè)備及操作的儀表開關(guān)應(yīng)放在樓上,中間貯罐及輔助設(shè)施放在樓下。
?、嘁话阈略O(shè)計(jì)車間中,間歇式水化鍋之間的凈空距離可為0.6~0.8米,兩兩成組,組之間凈空距離可為1.2~1.5米,連續(xù)式水化離心機(jī)之間距離可為1.5~1.8米。
⑨成品質(zhì)量:
磷脂含油(干基)<50%
含磷脂量<0.15%~0.45%(據(jù)不同油品和要求)
含磷量<50~150毫克/千克
雜質(zhì)<0.15%
水分<0.2%
?、猓ㄟB續(xù)式)消耗指標(biāo):
蒸氣(0.2MPa)60~80千克/噸
水(20℃)0.2~0.4立方米/噸
電3~5千瓦·時(shí)/噸
4.堿煉法堿煉,是用堿中和游離脂肪酸,并同時(shí)除去部分其他雜質(zhì)的一種精煉方法。所用的堿有多種,例如石灰、有機(jī)堿、純堿和燒堿等。國(guó)內(nèi)應(yīng)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(fā)生中和反應(yīng)。反應(yīng)式如下:
RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O
除了中和反應(yīng)外,還有某些物理化學(xué)作用。
?、贌龎A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。
?、谠砟_具有很強(qiáng)的吸附能力。因此,相當(dāng)數(shù)量的其他雜質(zhì)(如蛋白質(zhì)、黏液、色素等)被其吸附而沉淀,甚至機(jī)械雜質(zhì)也不例外。
③毛棉油中所含的游離棉酚可與燒堿反應(yīng),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(zhì)量。
堿煉所生成的皂腳內(nèi)含有相當(dāng)數(shù)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(shí)對(duì)中性油的吸附。
在中和游離脂肪酸的同時(shí),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(shè)備來分,有間歇式和連續(xù)式兩種堿煉法,而前者又可分為低暖和高溫兩種操作方法。對(duì)于小型油廠,一般采用的是間歇低溫法。
?、匍g歇式堿煉工藝流程
?、谶B續(xù)式堿煉連續(xù)式堿煉即生成過程連續(xù)化。其中有些設(shè)備能夠自動(dòng)調(diào)節(jié),操作簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,此法所用的主要設(shè)備是高速離心機(jī),常用的有管式和碟式高速離心機(jī)。
(3)堿煉脫酸工藝參數(shù)
?、倜撃z油的質(zhì)量要求:水分<0.2%;雜質(zhì)<0.15%;磷脂含量<0.05%。水的質(zhì)量要求:總硬度(以CaO計(jì))<50毫克/升;其他指標(biāo)應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。燒堿的質(zhì)量要求:雜質(zhì)≤5%的固體堿,或相同質(zhì)量的液體堿。
?、趶奶幚砹縼砜紤],小于20噸/天的宜采用間歇式堿煉,大于50噸/天的應(yīng)采用連續(xù)式堿煉。
?、蹓A煉中堿液的濃度和用量必須準(zhǔn)確選擇,應(yīng)根據(jù)油的酸價(jià)(加入其他酸時(shí)亦包括在內(nèi))、色澤、雜質(zhì)等和加工方式,通過計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)來確定,堿液濃度一般為10~30波美度,堿煉時(shí)的超堿量一般為理論值的20%~40%。
?、荛g歇式堿煉應(yīng)采用較低的溫度。設(shè)備應(yīng)有二級(jí)攪拌速度。
?、葸B續(xù)式堿煉可采用較高的溫度和較短的混合時(shí)間。在采用較高溫度的同時(shí),必須避免油與空氣的接觸,以防止油的氧化。
?、匏醋鳂I(yè)可采用二次水洗或一次復(fù)煉和一次水洗,復(fù)煉宜用淡堿,水洗水應(yīng)用軟水,水洗水量一般為油重的10%~20%,水洗溫度可為80~95℃。
?、咚疵撍蟮挠偷母稍飸?yīng)采用真空干燥,溫度一般為85~100℃,真空殘壓為4000~7000帕,干燥后的油應(yīng)冷卻至70℃以下才能進(jìn)入下面的作業(yè)或貯存。
?、喑善焚|(zhì)量:
酸價(jià)間歇式≤0.4
連續(xù)式≤0.15或按要求
油中含皂間歇式<150~300毫克/千克
連續(xù)式<80毫克/千克,不再脫色可?。?50毫克/千克
油中含水<0.1%~0.2%
油中含雜<0.1%~0.2%
?、嵯闹笜?biāo):
蒸氣(0.2兆帕)200~250千克/噸
軟水0.4~0.6立方米/噸
冷卻水(20℃,循環(huán)使用的補(bǔ)充水量)1~1.5立方米/噸
電5~20千瓦·時(shí)/噸
燒堿(固體堿,含量95%)FFA含量的1.5~2倍
堿煉損耗(1.2~1.6)×韋森損耗
?、夥抢鋮s用水廢水排放量及其主要指標(biāo):堿煉時(shí)的非冷卻用水是植物油廠產(chǎn)生廢水的重要方面,應(yīng)盡量減少?gòu)U水的產(chǎn)生和對(duì)環(huán)境的污染程度。
排放量<0.4~0.6立方米/噸
主要污染指標(biāo):
pH8~10
SS2000~5000毫克/升
COD5000~10000毫克/升
BOD8000~15000毫克/升
含油量500~1000毫克/升
5.塔式煉油法塔式煉油法又稱"澤尼斯煉油法"。該法已用于菜籽油、花生油、王米胚油和牛羊油等的堿煉,同時(shí)也適用于棉籽油的第二道堿煉。
一般的堿煉法是堿液分散在油相中和游離脂肪酸,即油包水滴(W/O)型。塔式煉油法與一般的堿煉方法有明顯區(qū)別;它是使油分散通過堿液層,堿與游離脂肪酸在堿液中進(jìn)行中和,即水包油滴(O/W)型。
塔式煉油法由三個(gè)階段組成:第一階段是毛油脫膠,第二階段是脫酸,第三階段是脫色。其工藝過程如下:
6.物理精煉油脂的物理精煉即蒸餾脫酸,系根據(jù)甘油三酸酯與游離脂肪酸(在真空條件下)揮發(fā)度差異顯著的特點(diǎn),在較高真空(殘壓600帕以下)和較高溫度下(240~260℃)進(jìn)行水蒸氣蒸餾的原理,達(dá)到脫除油中游離脂肪酸和其他揮發(fā)性物質(zhì)的目的。在蒸餾脫酸的同時(shí),也伴隨有脫溶(對(duì)浸出油而言)、脫臭、脫毒(米糠油中的有機(jī)氯及一些環(huán)狀碳?xì)浠希?/span>