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油脂脱胶

第二节油脂脱胶

毛油属于胶体体系,其中的磷脂、蛋白质、粘液质和糖基甘油二酯等,因与甘三酯组成溶胶体系而得名为油脂的胶溶性杂质。

胶溶性杂质的存在不仅影响油脂的稳定性,而且影响油脂精炼和深度加工的工艺效果。

例如油脂在碱炼过程中容易形成乳化,增加操作的难度,加大油脂精炼损耗和辅助材料的耗用量,并使皂脚的质量降低;在脱色过程中,会增大吸附剂的耗用量,降低脱色效果;未脱胶的油脂无法进行物理精炼和脱臭操作,也无法进行深加工。

因此,毛油精制必须首先脱除胶溶性杂质。

应用物理、化学或物理化学的方法脱除毛油中脱溶性杂质的工艺过程称为脱胶。

脱胶的方法有水化脱胶、酸炼脱胶、吸附脱胶、热聚脱胶及化学试剂脱胶等,油脂工业上应用最为普遍的是水化脱胶和酸炼脱胶。

而食用油脂的精制多采用水化脱胶,强酸酸炼脱胶则用于工业用油的精制。

一、水化脱胶

水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性,将一定量的热水或稀碱、食盐、磷酸等电解质水溶液,在搅拌下加入热的毛油中,使其中的胶溶性杂质吸水凝聚,然后沉降分离的一种油脂脱胶方法。

在水化脱胶过程中,能被凝聚沉降的物质以磷脂为主,还有与磷脂结合在一起的蛋白质、糖基甘油二酯、粘液质和微量金属离子等。

(一)水化脱胶的基本原理

磷脂是一种表面活性剂,分子由亲水的极性基团和疏水的非极性基团组成,根据稳定体系的热力学条件,自由能达到最小时体系最稳定。

当磷脂溶于水时,它的疏水基团破坏了水分子之间的氢键,也改变了疏水基附近水的构型,从而使体系的熵降低,自由能增加,结果一些磷脂分子从水中排挤出来并吸附在溶液周围的界面上,亲水基朝向水相,疏水基则远离水相,磷脂分子在水面上定向排列如图6-1。

水分子与表面活性剂的疏水基接触面积越小,则体系的自由能越低,体系就越稳定。

因此,在表面活性剂达到一定浓度时,有形成胶态集合体的倾向,这种集合体就称为胶束。

在胶束中疏水基团彼此聚集在一起,大大减少了水分和疏水基之间的排斥。

胶束是两性分子在溶剂中的集合体,可以在水相和非水相介质中形成。

在非水相系中胶束形成是亲油基朝向外部的油或溶剂中,亲水基转向胶束核内部,这种胶束称为逆相胶束,这便是油中磷脂所形成的胶束。

有人曾用X射线衍射和光散射法研究卵磷脂和水的混合物,结果发现:

当水量低时,卵磷脂分子的极性基团朝向中央含水的髓心(如图6-1c);随着水量的增加,磷脂分子定向的排列成烃链尾尾相接的双分子层,一个磷脂双分子层与另一个磷脂双分子层之间被一定数量的水分子隔开,以此方式向空间纵深发展,即成为片(层)状带液体的结晶体(如图6-1d);当水量增至很大时,磷脂分子就形成单分子层囊泡(如图6-1e)。

水分子在磷脂分子之间并未破坏磷脂分子,而是引起磷脂的膨胀。

实验还表明,若将磷脂悬浮分散在水中,它还可以自发膨胀成多层的类似洋葱状的封闭球形结构——“多层脂质体”。

它的每个片层都是磷脂双分子层结构,片层之间和中心是水。

多层脂质体经高频声波自理可变成单层脂质体,它是仅由一层磷脂双分子层围成的小球,球心是水相(如图6-1f)。

磷脂在油脂中的水化作用和无油时磷脂与水的作用不同。

磷脂的甘三酯溶胶(粗油)与水接触时,由于磷脂的双亲性均强,起乳化和增溶作用,而使水浸入原来难以进入的油相,形成混合脂质双分子层——磷脂分子和甘三酯分子在往复交替排列的双分子层,水分子在两层混合双分子层之间,因此也出现膨胀现象,呈现更显著的胶体性质。

磷脂、甘三酯和水三者间的相互作用力取决于组成混合双分子层的磷脂和甘三酯分子数目的比例。

据实验分析脱水胶粒的结果得知:

混合双分子层中磷脂占70%,甘三酯占30%时,三者间的相互作用力最大,胶粒最稳定;而油占70%,磷脂占30%的混合双分子层胶粒的稳定性较差。

发生水化作用的磷脂吸附油中其他胶质,颗粒增大,再互相聚集而逐渐析出悬浮于油相中,随着吸水量的增加,膨胀程度增加,胶粒吸引力所波及的圆周范围扩大,从而由小胶粒相互吸引絮凝成大的胶团,为重力沉降或离心分离奠定了基础。

胶粒越稳定越易与油脂分离,且分离出的油脚含油量低,油脂精炼损耗低。

(二)影响水化脱胶的因素

毛油中发生水化作用的磷脂胶团具有混合双分子层的结构,该结构的稳定程度以及水化胶团的絮凝状况决定了分离效果和水化油脚的含量油,因此,掌握水化和絮凝过程中的影响因素,对获得水化脱胶的最佳工艺效果至关重要。

1、加水量

水是磷脂水化的必要条件,它在脱胶过程中的主要作用是:

润湿磷脂分子,使卵磷脂由内盐式转变成水化式;使磷脂发生水化作用,改变凝聚临界温度;使其他亲水胶质吸水改变极化度;促使胶粒凝聚或絮凝。

水化操作中,适量的水才能形成稳定的水化混合双分子层结构、胶粒才能絮凝良好。

水量不足,磷脂水化不完全,胶粒絮凝不好;水量过多,则有可能形成局部的水/油或油/水乳化现象,难以分离。

水化加水量通常与胶质含量和操作温度有一定的关系。

操作温度高时,胶体质点布朗运动剧烈,诱导极化度大,故凝聚需要的水量大;反之,需要的水量少。

工业生产中,不同的水化脱胶工艺,其如水量(W)粗油胶质含量(X)一般有如下关系:

低温水化(20~30℃)W=(0.5~1)X;

中温水化(60~65℃)W=(2~3)X;

高温水化(85~95℃)W=(3~3.5)X;

具体操作中,适宜的加水量可通过下列小样试验来确定。

2、操作温度

毛油中胶体分散相在外界条件影响下,开始凝聚时的温度,称之为胶体分散相的凝聚临界温度。

临界温度与分散相质点粒度有关,质点粒度越大,质点吸引圈也越大,因此,凝聚临界温度也就越高。

又如前节水化脱胶原理所述,毛油中胶体分散相的质点粒度,是随水化程度的加深而增大的。

因此,胶体分散相吸水越多,凝聚临界温度也就越高。

水化脱胶操作温度,一般与临界温度相对应(为了有利于絮凝,一般都是稍高于临界温度)。

这样,脱胶加水量便成了操作温度的函数,即脱胶操作温度高,加水量大,反之则小。

毛油胶粒凝聚的过程是可逆的,已凝聚的胶质可在高于凝聚临界温度下重新分散。

因此,根据水化作用情况,合理调整操作温度尤为重要。

工业生产中往往是先确定工艺操作温度,然后根据油中胶质含量计算加水,最后再根据分散相水化凝聚情况,调整操作的最终温度。

但终温要严格控制在水的沸点以下。

3、混合强度与作用时间

水化脱胶过程中,油相与水相只是在相界面上进行水化作用。

对于这种非均态的作用,为了获得足够的接触界面,除了注意加水时喷洒均匀外,往往要借助于机械混合。

混合时,要求使物料既能产生足够的分散度,又不使其形成稳定的油/水或水/油乳化状态。

特别是当胶质含量大,操作温度低的时候尤应注意。

因为低温下胶质水化速度慢,过分激烈的搅拌,会使较快完成水化的那部分胶体质点,有可能在多量水的情况下形成油/水乳化,以致给分离操作带来困难。

连续式水化脱胶的混合时间短,混合强度可以适当高些。

间歇式水化脱胶的混合强度须密切配合水化操作,添加水时,混合强度一般要高些,搅拌速度以60~70r/min为宜,随着水化程度的加深,混合强度应逐渐降低,到水化结束阶段,搅拌速度则应控制在30r/min以下,以使胶粒絮凝良好,有利于分离。

水化脱胶过程中,由于水化作用发生在相界面上,加之胶体分散相各组分性质上的差异,因此,胶质从开始润湿到完成水化,需要一定的时间,除由小样试验确定外,还可由操作经验加以判断。

在加水量与操作温度相应的情况下,如果分离时,重相只见乳浊水或分离出的油脚呈稀松颗粒状、色黄并拌有明水、脱胶油280℃加热试验不合格时,即表明水化作用时间不足,反之,当分离出的油脚呈褐色粘胶时,则表明水化时间适宜。

水化脱胶过程包括水化胶粒的絮凝,因此,当粗油胶体分散相含量较少时,为了使胶粒絮凝良好,应该适当的延长作用时间。

4、电解质

油中的胶体分散相,除了亲水的磷脂外,由于油料成熟度差、储藏期品质的劣变、生长土质以及加工条件等因素的影响,有时尚含有一部分非亲水的磷脂(β-磷脂、钙镁复盐式磷脂、溶血磷脂、N-酰基脑磷脂等),以及蛋白质降解产物(膘、胨)的复杂结合物,个别油品尚含有由单糖基和糖酸组成的粘液质。

这些物质有的因其结构的对称性而不亲水,有的则因水合作用,颗粒表面易为水膜所包围(水包分子)而增大电斥性,因此,在水化脱胶中不易被凝聚。

对于这类胶体分散相,可根据胶体水合、凝聚的原理,通过添加食盐或明矾、硅酸钠、磷酸、柠檬酸、酸酐、磷酸三钠、氢氧化钠等电解质稀溶液改变水合度、促使凝聚。

电解质在脱胶过程中的主要作用是:

⑴中和胶体分散相质点的表面电荷,消除(或降低)质点的ξ电位或水合度,促使胶体质点凝聚。

⑵磷酸和柠檬酸等促使钙镁复盐式磷脂、N-酰基脑磷脂和对称式结构(β-)磷脂转变成亲水性磷脂。

⑶明矾水解出的氢氧化铝以及生成的脂肪酸铝具有较强的吸附能力,除能包络胶体质点外,还可吸附油中色素等杂质。

⑷磷酸、柠檬酸螯合、钝化并脱除与胶体分散相结合在一起的微量金属离子,有利于精炼油气味、滋味和氧化稳定性的提高。

⑸促使胶粒絮凝紧密,降低絮团含油量,加速沉降速度,提高水化得率与生产率。

水化脱胶时,电解质的选用须根据毛油品质、脱胶油的质量、水化工艺或水化操作情况来确定。

对于一般食用的脱胶油,只是当普通水水化脱不净胶质、胶粒絮凝不好或操作中发生乳化现象时,才添加电解质。

如果选用食盐或磷酸三钠,其量约为油重的0.2%~0.3%(解除乳化现象不在此列);若选用明矾和食盐,其量则各占油重的0.05%。

当脱胶作为精制油的前道精炼工序时,则需按油重的0.05%~0.2%添加磷酸(浓度为85%)调质,以保证脱胶效果和后续工序的处理质量,见表6-6。

表6-6磷酸调质处理对碱炼油品质的影响

项目

油品

磷酸(85%)添加量(%)

磷脂含量(%)

含皂量(ppm)

粗油

水洗后

水洗前

水洗后

菜籽油

-

0.63

0.20

2300

1000

菜籽油

0.20

0.63

0.005

1300

30

花生油

-

0.84

0.14

1100

260

花生油

0.10

0.84

0.006

480

20

豆油

-

1.10

0.32

2700

1600

豆油

0.20

1.10

0.006

800

60

葵花籽油

-

0.57

0.15

2000

310

葵花籽油

0.20

0.57

0.011

1100

80

棉籽油

-

0.70

0.30

5000

2100

棉籽油

0.20

0.70

0.012

1100

110

5、其他因素

水化脱胶过程中,油中胶体分散相的均布程度影响脱胶效果的稳定。

因此,水化前粗油一定要充分搅拌,使胶体分散相分布均匀。

水化时添加水的温度对脱胶效果也有影响,当水温与油温相差悬殊时,会形成稀松的絮团,甚至产生局部乳化,以致影响水化油得率,因此通常水温应与油温相等或略高于油温。

此外,进油流量、沉降分离温度也影响脱胶效果,操作中需要注意。

(三)水化脱胶工艺

1、间歇式水化脱胶工艺

间歇式水化脱胶的方法较多,但其工艺程序基本相似,都包括加水(或加直接蒸汽)水化、沉降分离、水化油干燥和油脚处理等内容。

其通用工艺流程如图6-2所示。

软水

过滤毛油→预热→水化→静置沉降→分离→含水脱胶油→干燥(脱溶)→脱胶油

↑↓

回收油←油脚处理←富油油脚

图6-2间歇式水化脱胶工艺流程

间歇工水化脱胶,按操作温度及加水方式不同分为高温、中温、低温及直接蒸汽水化方法。

(1)高温水化法

高温水化法是将粗油加热到较高的操作温度,用沸水进行水化,终温90℃左右,加水量为粗油胶质含量的3~3.5倍。

其特点是在高温高水量下,中性油粘度小,胶质吸水膨胀排挤力大,从而降低了絮凝胶团中性油含量,提高了精炼率。

现以豆油水化脱胶为例来阐述该工艺的操作过程。

①预热。

预热的目的是将粗油加热到水化温度,并使胶质初步润湿,为水化作好准备。

预热分以下三个阶段进行:

第一阶段以间接蒸汽加热,根据粗油胶质含量将油温调整到45~60℃。

第二阶段改用直接蒸汽升温润湿,使油内胶质初步润湿、析出小的胶粒。

操作中要注意掌握使润湿析出的胶粒不能过大,更不许形成絮状胶团。

第三阶段用间接蒸汽加热,将油温调整到80℃左右,使第二阶段形成的胶粒分散成最小的粒子,为水化创造好条件。

②加水水化。

加水过程是水化脱胶的关键,操作时要根据胶粒水化速度所呈现的状态变化确定加水量、加水速度及操作温度。

开始加水时,继续以间接蒸汽缓慢升温,先加浓度为0.7%左右的沸腾食盐溶液,7~8min后同时加注热水和盐水,加水速度要稍快些,但应视胶粒吸水情况随时调整。

加水的数量根据粗油胶质含量而定,一般为胶质含量的3.5倍(包括直接蒸汽预热时的凝结水),但也必须根据在加水过程中抽样检查的水化程度灵活掌握,一般以形成易于分离的似透明状白色胶粒为合适。

最终操作温度视油中含水和胶粒絮凝分离情况而定,当油面微细油沫减少,出现明显“油路”时,停止加热,将搅拌速度降低到30~10r/min,使胶粒在慢速搅拌下絮凝,完成水化过程。

搅拌时间根据胶粒絮凝沉降情况而定,一般为10~15min。

当絮凝胶粒易于沉降,油中无悬浮胶粒时停止搅拌进行沉降分离。

③静置沉降、分离。

絮凝胶团沉降过程中,伴随着胶团的压缩排油,为了有利于沉降和降低油脚含油量,特别是在冬季应注意保温,并严格堵绝加热装置漏气引起油层对流而影响沉降效果。

沉降5~8h后,由摇头管放出上层净油,由罐底截门排出似透明状的压实胶团,白糊状的胶团含油量较多,可留在水化罐里混入下批粗油脱胶。

④加热干燥(或脱溶)。

水化净油中尚含有0.3%~0.6%的水分,需转入脱水设备干燥脱水。

脱水操作于真空条件下进行,温度100~105℃,绝对压力4.0kPa。

脱水至油面和视镜玻璃不见水汽为止。

浸出油脱胶后需转入下工序进入脱溶器脱除残留溶剂。

操作条件为温度140℃,绝对压力4.0kPa,直接蒸汽通量不低于30kg/h·t油。

脱溶时间20~60min。

⑤水化油脚处理。

絮凝胶团在沉降时,由于工业生产不允许无限制地延长沉降时间,因而在工艺沉降时间内,絮凝胶团不可能得到彻底的压缩,在净油与压实胶团间,总存在一个过渡层,过渡层的絮凝胶团含有较多的油,需要进行回收油的处理。

似透明状的油脚按其4%~5%的比例添加粉细食盐,加热至100~110℃,进行搅拌,然后静置放出底层盐水,撇取上浮油脂。

白糊状的油脚可在加热至100℃后,添加油脚量l~l.5倍的沸水和1.5%的细食盐搅拌加热至油脚呈粘稠状,然后静置,撇取上浮油脂。

也可转入皂脚调和罐加热调和至分离稠度后泵入脱皂机进行油与油脚的分离。

(2)直接蒸汽水化法

这种方法是以直接蒸汽通入粗油内,利用直接蒸汽的冷凝水使胶质润湿、水化。

操作简单,脱胶效果也较好。

现仍以豆油脱胶为例来简述这种方法的操作过程。

采用直接蒸汽水化时,应根据粗油胶质的含量,控制间接蒸汽预热粗油的温度。

预热温度一般为40~50℃。

胶质含量少的粗油预热温度可高些,反这,则应控制低些。

喷汽水化阶段,应根据胶质含量掌握喷汽量,使预热后的粗油经过喷汽将温度升高到80℃。

根据生产经验,当以0.3Mpa表压的水蒸汽直接喷入油中时,粗油温度每升高10℃,则相当于添加占油重1%的凝结水。

一般控制添加3%~4%(如果粗油胶质含量高于3%时,则应另外补充一些水以使水化完全)。

操作中,当温度达到70~75℃时,可将约占油重0.2%的细食盐均匀撒入油面,以促使胶粒絮凝。

其余操作可参阅高温水化工艺。

⑶中温水化法

中温水化法为一般中小型油厂应用较普遍的一种水化方法。

水化温度通常为60~65℃,加水量一般为粗油胶质含量的2~3倍,操作条件控制得适宜,亦能获得较为满意的效果。

现以花生油脱胶为例对中温水化工艺的操作简述如下:

采用中温水化工艺脱胶时,将过滤花生油泵入水化罐内,以间接蒸汽加热,配合中速搅拌(40r/min)使油温升到60~65℃,然后按粗油胶质含量的2~3倍,均匀加入同油温的水,保持温度不变,继续搅拌30~40min,待胶粒絮凝呈现明显分离状态时,取样用滤布滤出净油,作280℃加热试验,若无析出物即可停止搅拌,静置沉降时间不得少于6h。

经过静置沉降,上层水化净油经干燥或脱溶、过滤即成水化脱胶油。

其余操作过程参见高温水化法。

⑷低温水化法

低温水化法亦称简易水化法。

其特点是在较低温度下,只需添加少量的水,就可以达到完全水化目的。

低温水化操作温度一般控制在20~30℃,加水量为粗油胶质含量的0.5倍。

静置沉降时间不小于10h。

该工艺操作周期长,油脚含油量高,处理麻烦,只适用于生产规模小的企业。

采用低温水化工艺脱胶时,将过滤粗油泵入水化罐内,向换热装置通入冷水冷却油脂,并配合中速搅拌,使胶质均匀分布于油中。

待油温降到20~25℃时,将搅拌速度调整到60~70r/min,按粗油胶质含量的0.5倍左右加入同油温的水进行水化,添加水于7~10min内均匀淋入油中后,继续搅拌20~30min,然后停止搅拌,静置沉降12h,分离水化净油和油脚。

上层水化净油转入真空脱水罐脱水,下层油脚转入盐析罐回收油。

盐析油脚时,先以蒸汽或直接火将其加热到80~90℃,然后按油脚重量的30%~50%,均匀加入浓度为5%~10%的食盐水溶液(70~80℃),并配合搅拌继续升温到100℃左右,停止加热搅拌,静置沉降24h,撇取上浮油脂直到无油析出时为止。

2、连续式水化脱胶工艺

连续式水化是一先进的脱胶工艺,包括预热、油水混合、油脚分离及油的干燥均为连续操作,其典型工艺流程如图6-3所示。

含杂质小于0.2%过滤毛油,经计量后由泵送到板式加热器,加热油温到80~85℃后,与一定量的热水(90℃)一起连续进入混合器进行充分混合。

再进入连续水化反应器反应40min完成水化作用,然后泵入碟式离心机进行油和胶质的分离。

脱胶后的油中含有0.2%~0.5%的水分,油经加热器升温至95℃左右,进入真空干燥器连续脱水后,由泵送入冷却器冷却到40℃后,转入脱胶油储罐。

真空干燥器内操作绝对压力为4kPa。

连续水化脱胶工艺在处理胶质含量低的原料油脂时,需扩大水化反应器的容量或增设凝聚罐,以确保胶粒的良好凝聚,获得好的脱胶效果。

(四)水化脱胶设备

水化脱胶的主要设备按工艺作用可分为水化器、分离器及干燥器等,按生产的连贯性又可分为间歇式和连续式。

1、水化罐

水化罐是间歇式水化脱胶的主要设备,它与沉降分离水化油脚的沉降罐结构相似。

一般工厂考虑到生产的周转,往往配备两只以上,水化罐和沉降罐可相互通用。

水化罐即一般通称的炼油锅如图6-4所示。

其主体是一个带有锥形底的短圆筒体,罐轴线上设有桨叶式搅拌器,在搅拌器轴上装有2~4对桨叶式搅拌翅,靠近锥形底处装有一对异型搅拌翅。

搅拌器由安装于罐顶的传动装置传动,根据工艺要求,一般设有快、慢两档速度。

在靠近罐壁内缘处,装置着加热用的间接蒸汽笼管(也有用盘管的)。

加热管与冷水管相通,必要时可以通入冷水冷却罐内的油。

在锥形底部设有一圈直接蒸汽喷管,从蒸汽进入端起,由疏到密开有下斜喷孔,孔洞直径一般为1.52mm,孔间距离为75~100mm。

在水化罐罐壁上部有进油管,水化罐盖的下部,装置着一圈加水管(e),用来加注水化用的水或其他溶液。

水化罐锥底部,装有排放油脚用的截门(j)。

笼罐(或盘管)加热装置的水化罐在沉降分离时,加热装置上会拦积一部分水化油脚,影响传热效率和油品质量。

因此,沉降分离水化油脚时最好采用夹套加热的沉降罐。

2、连续水化器

连续水化器的结构比较简单,只要能保证粗油在连续流动的情况下完成水化历程,水化器可设计成多种形式。

图6-5为以盐水水化的连续水化设备,由蒸汽喷射器和水化罐组成。

蒸汽喷射器的工艺作用主要是引射粗油和水化用的盐水,并使其在混合腔瞬时剧烈混合射入水化罐。

水化罐为附夹套加热的空罐体,工艺作用是提供滞留时间,使胶粒充分凝聚。

图6-6是以直接蒸汽水化的连续水化器。

设有蒸汽鼓泡器和蒸汽喷射循环装置,结构简单,操作方便。

连续碱炼的比配及混合设备也可用作连续水化,但需接絮凝罐,以保证水化作用完全。

3、干燥器

干燥器是专用于水化(或碱炼)净油脱除残留水分的设备。

按作业的连贯性可分为间歇式和连续式,按作业工作状态又可分为常压式和减压式。

连续式干燥器是在减压条件下作业的脱水设备。

各种形式的真空干燥器结构相似,都由圆筒壳体、进油喷头、分离挡板和折流板等主件构成。

图6-7真空干燥器是一种降膜式脱水设备。

该设备利用流体喷射反冲力,使喷头产生转动惯量而高速旋转。

含水油脂在流体速度头和离心力场下,高速射溅呈雾滴和沿筒壁呈膜状下降过程中得到干燥。

4、脱溶器

脱溶器是专用于水化(或碱炼)浸出油脱除残留溶剂的设备。

按作业的连贯性可分为间歇式和连续式。

连续式脱溶器结构如图6-8所示。

主要由一个中央工作室和6个周围工作室组成。

每个工作室内均设有直接蒸汽喷管、油循环和加热装置,各工作室通过溢流孔(或溢流管)组成连作业通道。

连续脱溶器的工作条件需满足如下要求:

温度140℃,操作压力≤4.0kPa,油停留时间≥30min。

(五)特殊水化脱胶工艺

伴随着物理精炼法(蒸馏脱酸法)的发展,人们在降低损耗、改善油品质量、拓展应用范围的研究和实践中,已确认原料油脂在蒸馏脱酸、脱臭前的预处理质量是影响成品油外观、风味、稳定性和使用价值的关键因素。

由于常规水化工艺得到的脱胶油磷含量约100~200ppm,脱胶油的金属离子含量也较高给脱色工序增加了难度和负荷,使后续的油脂脱臭/脱酸过程有可能无法进行。

因此,国内外从事油脂研发的企业和公司相继开发一些特殊水化脱胶工艺,以最大限度地对油中非水化磷脂的脱除。

1、超级脱胶工艺

Unilever公司在1976年采用了超级脱胶工艺(SuperdegummingProcess),使脱胶油中的含磷量可降至30ppm以下。

具体过程是将未脱胶或水化脱胶油加热至70℃左右,加入油重0.05%~0.2%的磷酸或柠檬酸进行体系pH值的调节,使非水化磷脂解离,之后将油脂冷却至40℃以下,即所谓磷脂水化“临界温度”以下,加水使磷脂在慢速状态下形成稳定的液态晶囊,这些晶囊会有效地束缚糖及金属离子。

2、特殊湿法脱胶/联合脱胶工艺

经过水化脱胶的油中还含有非水化磷脂,即磷脂酸和脑磷脂的钙镁复盐。

对于这类磷脂酰基结合弱极性基团所复合的磷脂,水化脱除是非常困难的。

鉴于这些非水化磷脂在酸性和碱性条件下可以解离,解离的磷脂能形成不溶于油的水合液态晶体,Unilever、HLS和α-Laval等公司在生产中采用了联合脱胶工艺(UnidegummingProcess)和特殊湿法脱胶工艺如图6-9所示。

过滤粗油(P≤1000ppm)或水化脱胶油由输油泵泵入换热器,预热到65~70℃后进入酸混合反应器,加入油重0.05%~0.2%的磷酸或柠檬酸进行调理,之后将油冷却至40℃以下,加入油重1%-3%、浓度为2%~3%的絮凝剂(NaOH溶液),絮凝反应1~1.5h使液晶态的磷脂水化和絮凝,反应后的体系加热至70℃左右进行离心分离。

据资料介绍此工艺可以使脱胶油中的含磷量降至8ppm以下。

特殊湿法脱胶法,酸的添加量按未脱胶油磷脂含量确定:

含磷脂0%~0.5%,柠檬酸0.1%,含磷脂0.5%~1%,柠檬酸0.15%,磷脂含量>1%,柠檬酸0.2%。

絮凝剂的添加量基于中和酸调质反应后的剩余酸,一般按总酸的30%计算,常用的絮凝剂为浓度2~3°Bé的氢氧化钠水溶液,通过絮凝剂的加入,控制脱胶油的pH5~6.5。

3、全脱胶工艺

磷脂的复合物共同的特征就是与水接触时形成水合物,且在水中析出,但它们水化速率有差别。

SenGupta等人研究这些磷脂复合物在80℃时的水化速率见表6-7,在此以PC的水化速率为100%进行对比。

从表中

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