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TUhjnbcbe - 2025/7/22 18:06:00
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纯净的甘油三脂肪酸酯是没有气味的,但不同的油脂都具有多种不同程度的气味,有些为人们所喜爱,如芝麻油和花生油的香味等,有些则不受人们欢迎,如菜籽油和米糠油所带的气味。通常将油脂中所带的各种气味统称为“臭味”,这些气味有些是天然的,有些是在制油和加工中新生的。气味成分的含量虽然极少,但有些仅在毫克/千克(PPb)数量级即可被觉察。

引起油脂臭味的主要组分有低分子的醛、酮、游离脂肪酸、不饱和碳氢化合物等。如已鉴定的大豆油气味成分就有乙醛、正己醛、丁酮、丁二酮、3-羟基-2-丁酮、2-庚酮、2-辛酮、乙酸、丁酸、乙酸乙酯、二甲硫等十多种。在油脂制取和加工过程中也会产生新的异味,如焦湖味、溶剂味、漂土味、氢化异味等。此外,个别油脂还有其特殊的味道,如菜籽油中的异硫氤酸酯等硫化物产生的辛辣味。

油脂中除了游离脂肪酸外,其余的臭味组分含量极少,仅0.1%左右。经验告诉我们,气味物质与游离脂肪酸之间存在着一定关系。当降低游离脂肪酸的含量时,能相应地降低油中一部分臭味组分。当游离脂肪酸达0.1%时,油仍有气味,当游离脂肪酸降至0.01%0.03%(过氧化值为0)时,气味即被消除,可见脱臭与脱酸是紧密相关的。

油脂脱臭不仅可除去油中的臭味物质,提高油脂的烟点,改善食用油的风味,还能使油脂的稳定度、色度和品质有所改善。因为在脱臭的同时,还能脱除游离脂肪酸、过氧化物及其分解产物和一些热敏性色素,除去霉烂油料中蛋白质的挥发性分解物,除去小分子量的多环芳炷(如表6-1所示)及残留农药,使之降至安全范围内。因此脱臭在高等级油脂产品的生产中备受重视。

豆油精炼设备

脱臭的理论

水蒸气蒸惻理论

油脂脱臭是利用油脂中臭味物质与甘油三脂肪酸酯挥发度的差异,在高温和高真空条件下借助水蒸气蒸博脱除臭味物质的工艺过程。对水蒸气蒸爐脱酸和脱臭时从油脂中分离出的挥发性组分的蒸气压与温度曲线图进行分析得知,酮类具有最高的蒸气压,其次是不饱和碳氢化合物,最后为高沸点的高碳链脂肪酸和炷类。表6-1列出了毛糠油及其精炼油中多环芳炷的含量。在工业脱臭操作温度(°C)下,高碳链脂肪酸的蒸气压约为.6kPa;而天然油脂和高碳链脂肪酸相应的甘油三脂肪酸酯的蒸气压却只有1.3X10-91.3X10-i°kPa。

天然油脂是含有复杂组分的混甘油三脂肪酸酯的混合物,对于热敏性强的油脂而言,当操作温度达到臭味组分汽化温度时,往往会发生氧化分解,从而导致脱臭操作无法进行。为了避免油脂高温下的分解,可采用辅助剂或载体蒸汽,其热力学的意义在于从外加总压中承受一部分与其本身分压相当的压力。辅助剂或载体蒸气的耗量与其分子量成正比。因此从经济效益出发,辅助剂应具有分子量低、惰性、价廉、来源容易以及便于分离等特点。这些便构成了水蒸气蒸熠的基础。

油脂脱臭分为间歇式、半连续式、连续式及填料薄膜等工艺。

间歇式脱臭工艺

间歇式脱臭适合于产量小、加工多品种油脂的工厂。其主要缺点是汽提水蒸气的耗用量高及难以进行热量回收利用。

传统的间歇式脱臭器是一单壳体立式圆筒形带有上下碟形封头焊接结构的容器,壳体的高度为其直径的23倍,总的容量至少2倍于处理油的容量,以提供足够的顶部空间,减少脱臭过程中由于急剧飞溅而引起油滴自蒸汽出口逸出。此外,在蒸汽出口的前面还设置一个雾沫夹带分离器。

汽提水蒸气以两种途径加入。通常是从脱臭器底部直接汽盘管的多孔分布器喷入油脂中,如图6-2所示。另一部分是在中央循环管中喷入,喷射装置是一种喷射器或喷射泵,使所有油脂反复地被带到蒸发表面,在表面产生大量的蒸发。当油脂和蒸汽混合物离开循环管顶部时,混合物飞溅撞击喷射管上方蒸发空间的挡板帽,由此增强了混合和防止喷射的油滴进入蒸汽出口。待脱臭油的加热和脱臭后油的冷却是采用塔内盘管换热或通过强制循环的外部换热器来完成。塔内盘管换热,不用高温油泵,降低了电耗,但传热效率低;外部加热或冷却通常速度快,传热效率高,从而减少了水蒸气或水的需要量。这种方法也容易清理加热表面。

间歇式脱臭器应具有非常好的保温。以免脱臭器内部挥发物在上部空间被冷凝而产生回流。

在脱臭器下部增加冷却段,可以使脱臭后的热油在此与待脱臭的冷油进行热交换。这样不仅回收了热油约50%的热量用来对冷油进行加热,而且脱臭后的热油在真空条件下得到了预冷却。

间歇式脱臭的操作周期通常在8h内完成,其中需要在最高温度下维持4h以上。

半连续式脱臭工艺

半连续式脱臭主要应用于对精炼的油脂品种作频繁更换的工厂。常用的半连续式脱臭器如图6-3、图6-4所示。经过计量的一批油脂进入系统,然后通过许多立式重叠的分隔室或浅盘,在设定时间的程序下,依次在真空下进行脱气、加热、脱臭和冷却。通常每个分隔室中液面是0.30.8m,停留时间min。在最高温度下的脱臭时间是min。由热虹吸方法一般可获得40%50%的热回收,热虹吸装置是基于预热分隔室和预冷却分隔室相连接的封闭回路,在流体冷却分隔室蒸发和加热分隔室中冷却进行封闭循环。在加热和冷却分隔室中需要由管分配器或喷射泵喷入蒸汽对油脂进行搅拌,以提高传热效果。

半连续式和连续式相比较,主要优点是更换原料的时间短,系统中残留油脂少,因为各个分隔室通常有相对较小的容积和表面积。由于没有折流板(在连续系统中需要),油脂能快速地排出。此外,脱臭器外部的油脂管道较少,只有捕集油脂的设备需要清洗(连续系统通常有外部脱气器和换热器及许多泵)。由于每批物料是间歇移动的,也容易监控半连续系统中的油脂。与连续式脱臭器相比较,它的主要缺点是热量回收利用率低,设备成本较高。另外与外部热交换形式相比较,在加热和冷却分隔室中要用蒸汽搅拌,使脱臭总的蒸汽消耗量增加10%30%。

将立式层叠分隔和浅盘组合在一个双壳体塔中的半连续式脱臭系统。其工艺过程是:用泵将油脂泵至塔顶单壳体段上部的计量罐进行计量并使油脂脱气,经计量的一批油脂靠重力落下经自动阀进入脱臭塔内的第一层分隔室。在该分隔室中,油脂由下面脱臭的热油脂产生的蒸汽预热,经过一个预先设置好的循环周期,待下面的浅盘放空后,打开落料的阀门,根据各段控制的程序,将这一批油排入脱臭双壳体段的第一个浅盘,由高压水蒸气盘管加热至脱臭温度。

在下一个或几个浅盘中,由管道分布器喷入汽提水蒸气对油脂进行汽提、脱臭和热脱色。脱臭后的油,将在与预热浅盘相连的热虹吸环路的盘管中的水加热产生水蒸气而回收脱臭浅盘中油的热量,使油脂在真空下冷却。在真空下已脱臭的油脂进一步由在塔内单壳体段的一个附加的浅盘中的冷却水盘管冷却。脱臭后的油脂排出并经精过滤器后送去储存。所有的加热和冷却分隔室及浅盘均由管道分布器通入的水蒸气进行搅拌.

来自上部单壳体分隔室的蒸汽流经中央管至双壳体段。来自底部单壳体段和浅盘的蒸汽通过雾沫夹带分离器也到达双壳体段,混合的蒸汽经-设计在侧面的管道和旋风分离设备排出,在管道中经脱臭幅出物辅助喷淋进行预冷却和部分冷凝后进入填料塔型脂肪物冷凝器,来自旋风分离器和双壳体段的飞溅油收集在排出罐中。

立式层叠分隔室(浅盘)组合在单壳体塔中的半连续式脱臭工艺。其工艺过程是:首先将预热的原料泵至计量罐,在真空条件下使油脂部分脱气,计量的一批油脂由重力(落下)经自动阀门进入脱臭塔中第一(顶部)只浅盘。在该浅盘中油脂进一步脱气,并由脱臭热油产生的蒸汽加热,经预先设定的周期后,按控制的程序,在下面一只浅盘放空后,打开重力排放阀。当一批油脂放入下一只浅盘后,由间接高压水蒸气加热该批油脂至脱臭温度。

在接着的两只浅盘中,油脂被汽提水蒸气汽提、脱臭和热脱色,水蒸气通过一组合的气体提升泵和管道分布器加入。在第五只浅盘中回收热量,油脂在真空下被虹吸循环连接的顶部加热浅盘的盘管中的水蒸气的产生而被冷却。然后排放到塔底部缓冲分隔室中,之后油脂排至精过滤器,并送至储存罐。

所有加热和冷却浅盘中的油脂均自管道分布器加入的水蒸气搅拌。来自浅盘的蒸汽通过带防飞溅帽的中央管道并经一设置在侧面的管道排至塔外,在用辅助悔出物喷淋冷却和冷凝蒸汽之后,进入旋风型脂肪物分离器。

连续式脱臭工艺

连续式脱臭工艺比间歇式和半连续式需要的能量较少,适用于不常改变油脂品种的加工厂。大多数设计采用内有层叠的水蒸气搅拌浅盘或分隔室的立式圆筒壳体结构。从选择的角度考虑,每个分隔室可以是各自独立的容器,也可以是水平放置的分隔室。按照外部加热或冷却及其容量,每个分隔室中油脂的停留时间通常为min。通过立式折流板隔成通道,避免相互窜流。汽提水蒸气由设置于折流板之间的管分配器或喷射器注入。由溢流管或堰保持分隔室中0.3-0.8m的液位。用排料阀排净分隔室中的物料。为了缩短排放时间和减少残留油脂,浅盘底部应朝阀门方向倾斜,并将排放狭槽设置在折流板上。

有时通过设置折流板形成狭窄的油脂通道产生薄层条件,釆用在底部的一根管分配器上的多个点喷射气体来驱动油脂,使油脂以薄层状态连续地流向折流板并紧贴其上。也可由带有降低液位的多孔塔板或阀型盘组合成浅盘。

由于连续流动,高效的热回收较容易完成。该方法取决于油脂在真空下加热和冷却的敏感程度。棕桐酸和月桂酸型的油脂通常能在外部换热器中完全加热和冷却,热回收率高达80%,而且没有任何质量或操作问题。另一方面,大豆油和类似的油脂通常要求在真空下部冷却,是为了避免其风味问题。在这种情况下,至少部分热量回收一定是在油脂流经搅拌分隔室中或分隔的真空容器中进行的,这使得热量回收更困难。

水平圆筒中包括多格浅盘连续式脱臭系统。原料在喷淋塔板式脱气器中脱气,然后进入浅盘热回收段,油脂在一组立式单板的槽中加热,并由流入平板之间的热脱臭油脂进行热回收。在真空加热段,油流入另一组装有高压水蒸气盘管的平板间,使其达到最高的加工温度。热油进入脱臭段进行汽提脱臭和热脱色。该段由许多穿过整个浅盘的立式平板组成,每个板条底部带整个宽度的进口槽,顶部有翻转岀口。两平板设置很靠近,以致当汽提水蒸气从槽底部水平管分布器喷入油中时,膨胀的水蒸气沿槽壁以薄层推动油脂向上,在翻滚出口处,蒸汽经雾沫夹带挡板进入气化物总管,油脂下降至壁的底部,进入下一个槽内。

经过最后一个槽后,油脂排放至热回收和冷却段,在真空下冷却油脂,首先由进入的油脂冷却,然后由冷却水在平板盘管中循环冷却。脱臭油脂靠重力排入真空落料罐,之后脱臭油脂经精过滤机后送去储存。

所有热传递隔板起着流体挡板和折流的作用,油脂在隔板组成的浅盘之间流动,在折流板之间通过一根管分配器加入搅拌水蒸气。液面由加热和冷却段尾部的溢流堰保持超过平板顶部的水平。为原料油变化和停车准备了单独排放的阀门。

来自浅盘中不同段的蒸汽经雾沫夹带分离器排出,并收集在容器的固定封头与喷嘴相接的罩帽中。喷嘴与喷雾型脂肪物冷凝器相连接,进外部容器(壳体)的飞溅油脂收集在一排放罐中,并加到馋出物中。

立式层叠分隔室(浅盘)的单壳体连续脱臭塔。原料在喷雾型脱气器中脱气,在外部换热器中加热至最高加工温度。首先由脱臭热油(在省热器中)加热,然后由高压水蒸气(在最后加热器中)加热。

热油脂进入塔和脱臭浅盘,通过水蒸气进行汽提脱臭和热脱色。汽提水蒸气通过管道分布器注入。脱臭后的油脂进入省热器中预冷却,然后回到脱臭器中,在后脱臭浅盘中再经过真空和汽提水蒸气的作用。油脂在另一只省热器和外部冷却器中进一步冷却,然后经精过滤机送至储存罐。

当油脂流经浅盘时,由折流板导流油。溢流管保持液位在适宜的水平上,并为原料油的变化和停车准备了单独排料阀门。

来自脱臭器的蒸汽进入设置在侧面的管道中,在进入喷雾型脂肪冷凝器前,先进辅助惘出物喷雾预冷却和部分冷凝。

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