榨油機專題:油料壓榨法取油的基本原理
一、油料壓榨過程
壓榨取油的過程,就是借助機械外力的作用,將油脂從榨料中擠壓出來的過程。在壓榨過程中,主要發(fā)生的是物理變化,如物料變形、油脂分離、摩擦發(fā)熱、水分蒸發(fā)等。但由于溫度、水分、微生物等的影響,同時也會產(chǎn)生某些生物化學(xué)方面的變化,如蛋白質(zhì)變性、酶的鈍化和破壞、某些物質(zhì)的結(jié)合等。壓榨時,榨料粒子在壓力作用下內(nèi)外表面相互擠緊,致使其液體部分和凝膠部分分別產(chǎn)生兩個不同過程,即油脂從榨料空隙中被擠壓出來及榨料粒子變形形成堅硬的油餅。油脂的榨出過程見簡圖2-4所示。http://www.ztzlj.com/
1、油脂與凝膠部分分離的過程
在壓榨的主要階段,受壓油脂可近似看作遵循粘液流體的流體動力學(xué)原理,即油脂的榨出可以看成變形了的多孔介質(zhì)中不可壓縮液體的運動。因此,油脂流動的平均速度主要取決于孔隙中液層內(nèi)部的摩擦作用(粘度)和推動力(壓力)的大小。同時,液層厚?。紫洞笮『蛿?shù)量)以及油路長短也是影響這一階段排油速度的重要因素。一般來說,油脂粘度愈小、壓力愈大則從孔隙中流出愈快。同時,流油路程愈長、孔隙愈小則會降低流速而使壓榨進行的愈慢。
在強力壓榨下,榨料粒子表面擠緊到最后階段必然會產(chǎn)生這樣的極限情況,即在擠緊的表面上最終留下單分子油層,或近似單分子的多分子油層。這一油層由于受到表面巨大分子力場的作用而完全結(jié)合在表面之間,它已不再遵循一般流體動力學(xué)規(guī)律而流動,也不可能再從表面間的空隙中壓榨出來。此時,油脂分子可能呈定向狀態(tài)的一層極薄的吸附膜。當(dāng)然,這些油膜在個別地方也會破裂而使該部分直接接觸以致相互結(jié)合。由此可知,壓榨終了使榨料粒子間壓成油膜狀緊密程度時,其含油量是十分低的。實際上,餅中殘留的油脂量與保留在粒子表面的單分子油層相比要高得多。這是因為粒子的內(nèi)外表面并非全部擠緊,同時個別榨料粒子表面直接接觸,使一部分油脂殘留在被封閉的油路中所致。
2、油餅的形成過程
在壓力作用下,榨料粒子間隨著油脂的排出而不斷擠緊,直接接觸的榨料粒子相互間產(chǎn)生壓力而造成榨料的塑性變形,尤其在油膜破裂處將會相互結(jié)成一體。這樣,在壓榨終了時,榨料已不再是松散體而開始形成一種完整的可塑體,稱為油餅。應(yīng)注意,油餅并非是全部粒子都結(jié)合,而是一種不完全結(jié)合的具有大量孔隙的凝膠多孔體。即粒子除了部分發(fā)生結(jié)合作用而形成餅的連續(xù)凝膠骨架以外,在粒子之間或結(jié)合成的粒子組之間仍然留有許多孔隙。這些孔隙一部分很可能是互不連接而封閉了油路,而另一部分則相互連接形成通道,仍有可能繼續(xù)進行壓榨取油??梢?,餅中殘留的油脂,是由油路封閉而包容在孔隙內(nèi)的油脂和粒子內(nèi)外表面結(jié)合的油脂以及未被破壞的油料細(xì)胞內(nèi)殘留的油脂所組成。必須指出,實際的壓榨過程由于壓力分布不均、流油速度不一致等因素,必然會形成壓榨后餅中殘留油分分布的不一致性。同時不可忽視,在壓榨過程尤其是最后階段,由于磨擦發(fā)熱或其它因素,將造成排出油脂中含有一定量的氣體混合物,其中主要是水蒸氣。因此,實際的壓榨取油過程應(yīng)包括:在變形多孔介質(zhì)中液體油脂的榨出和水蒸氣與液體油脂混合物的榨出兩種情況。
二、影響壓榨取油效果的主要因素
壓榨取油效果決定于許多因素,主要包括榨料結(jié)構(gòu)和壓榨條件兩大方面。此外,榨油設(shè)備結(jié)構(gòu)及其選型在某種程度上也將影響出油效果。
1、榨料結(jié)構(gòu)的影響
榨料結(jié)構(gòu)指榨料的機械結(jié)構(gòu)和內(nèi)外結(jié)構(gòu)兩方面。榨料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)主要取決于預(yù)處理(主要是蒸炒)的好壞以及油料本身的成分。http://www.ztzlj.com/
(1) 對榨料結(jié)構(gòu)的一般要求。要求榨料顆粒大小應(yīng)適當(dāng)并一致,榨料內(nèi)外結(jié)構(gòu)的一致性好,榨料中完整細(xì)胞的數(shù)量愈少愈好,榨料容重在不影響內(nèi)外結(jié)構(gòu)的前提下愈大愈好。要求榨料中油脂粘度與表面張力盡量要低,榨料粒子具有足夠的可塑性。
(2) 影響榨料結(jié)構(gòu)性質(zhì)的因素。在諸多的榨料結(jié)構(gòu)性質(zhì)中,榨料的機械性質(zhì)特別是可塑性對壓榨取油效果的影響最大。榨料在含油、含殼及其他條件大致相同的情況下,其可塑性主要受水份、溫度以及蛋白質(zhì)變性的影響。
一般來說,隨著榨料水分含量的增加,其可塑性也逐漸增加。當(dāng)水分達到某一點時,壓榨出油情況最佳,這時的水分含量稱之為“最優(yōu)水分”或臨界水分。對于某一種榨料,在一定條件下,都有一個較狹窄的最優(yōu)水分范圍。當(dāng)然,最優(yōu)水分范圍同時與其他因素,首先是溫度、蛋白質(zhì)變性程度密切相關(guān)。
一般來說,榨料加熱可塑性提高,榨料冷卻則可塑性降低。榨料溫度不僅影響其可塑性和出油效果的好壞,還影響油和餅的質(zhì)量。因此,溫度也存在“最優(yōu)范圍”。
蛋白質(zhì)過度變性會使榨料塑性降低,從而提高榨機的必需工作壓力。如蒸炒過度會使料胚朝著變硬的方向發(fā)展,壓榨時對榨膛壓力和出油及成餅都產(chǎn)生影響。然而蛋白質(zhì)變性是壓榨法取油所必需的,因為榨料中蛋白質(zhì)變性充分與否,衡量著油料內(nèi)膠體結(jié)構(gòu)破壞的程度,也影響到壓榨出油的效果。圖2-5顯示出壓榨餅中蛋白質(zhì)變性程度與餅殘油的關(guān)系。但需要注意,壓榨時由于溫度和壓力的聯(lián)合作用,會使蛋白質(zhì)繼續(xù)變性,如壓榨前蛋白質(zhì)變性程度約為74.4~77.03%,經(jīng)過壓榨可達到91.75~93%。,總之,蛋白質(zhì)變性程度適當(dāng)才能保證好的壓榨取油效果。
實際上,榨料性質(zhì)是由水分、溫度、含油率、蛋白質(zhì)變性等因素的相互配合體現(xiàn)出來的。然而,在通常的生產(chǎn)中,往往僅注意水分和溫度的影響。榨料水分與溫度的配合是水分愈低則所需溫度愈高。在要求殘油率較低的情況下,榨料的合理低水分和高溫是必需的。但榨料溫度過高而超過某一限度(如130℃)是不允許的。此外,不同的預(yù)處理過程可能得到相同的入榨水分和溫度,但蛋白質(zhì)變性程度則大不一樣。
2、壓榨條件的影響
除榨料本身結(jié)構(gòu)條件以外,壓榨條件如壓力、時間、溫度、料層厚度、排油阻力等是提高出油效果的決定因素。
(1) 壓榨過程的壓力。壓榨法取油的本質(zhì)在于對榨料施加壓力取出油脂。然而,壓力大小、榨料受壓狀態(tài)、施壓速度以及變化規(guī)律等對壓榨效果產(chǎn)生不同影響。
① 壓力大小與榨料壓縮的關(guān)系。壓榨過程中榨料的壓縮,主要是由于榨料受壓后固體內(nèi)外表面的擠緊和油脂被榨出造成的。同時,水分的蒸發(fā)、排出液體中帶走餅屑、凝膠體受壓后凝結(jié)以及某些化學(xué)轉(zhuǎn)化使密度改變等因素也造成榨料體積收縮。壓榨時所施壓力愈高,粒子塑性變形的程度就愈大,油脂榨出也愈完全。然而,在某一定壓力條件下,某種榨料的壓縮總有一個限度,此時即使壓力增加至極大值而其壓縮亦微乎其微,因此被稱為不可壓縮體。此不可壓縮開始點的壓力,稱為“極限壓力”(或臨界壓力)。
榨料在壓榨前后容積的比值稱作實際壓縮比,可用下列數(shù)學(xué)式表示:
Vj
εn =
Vc
εn -榨料實際壓縮比;
Vj 、Vc -分別為入榨料胚與餅的容積。
εn值一般可通過實測計算而得,對于不同油料、不同工藝操作條件,則有不同的εn值。表4-4 列出某些油料在一定條件下的εn計算值,可供參考。更多糧油機械相關(guān)信息,還請您繼續(xù)關(guān)注我們的官方網(wǎng)站,環(huán)球糧機網(wǎng):http://weddingmemoery.com