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壓榨與膨化工藝的組合

2018-10-31 13:23:09 / 打印

接上篇:

壓榨工藝?

雖然螺旋榨油機是所有壓榨廠的核心設備, 但必須配合適當的料坯的預處理, 以充分發揮其潛能。

油料種籽的預處理對于獲取種子細胞結構內的油滴非常重要。然而, 完全破壞的細胞壁導致一個粉狀的產品, 缺乏足夠的結構強度, 以允許壓力保持和油滴分開。通常的軋坯工序是在既能讓油滴的通道打開又能允許承受擠壓力之間提供折中方案。類似的現象比如油料脫皮過程的控制。在葵花籽或油菜籽 (油菜籽) , 一定的皮含量增強了料坯的結構強度, 是一個經濟的壓榨工廠操作所必需的。

因為適當的軋坯對于榨油機的成功運行是一個非常重要的因素,今天的榨螺的幾何尺寸,包括一些高壓和高剪切力區域軸的長度結合形狀各異的襯圈,代替了一部分前段研磨裝置,使上游料坯制備的要求可以不那么嚴格。在任何情況下,當針對一個較差的坯片料(軋坯缺陷),整個系統必須考慮。良好的軋坯是成功的關鍵,特別是在預榨/溶劑浸出工藝中。

坯制備(蒸炒、調質)應調節溫度和水分。溫度似乎是次要的,但它與蒸炒(調節)工序的干燥效率有關。含水量對料坯與榨油機榨膛內的摩擦有很大的影響,從而影響壓力的上升和出油。

盡管我們對含水量和內部壓力之間的關系有了了解, 但并不是所有的條件都得到了詳細的研究和發現。它不是單獨的水份含量導致某種結構具有一定的流變行為。干燥過程本身似乎是一個決定性因素。這是一個已知的事實, 蛋白質變性發生在油料調質設備內特定的條件下高溫, 潮濕的空氣和停留的時間。由于不同的油料調質裝置的工作方式有所不同-例如, 立式蒸炒鍋的特點是相當長的停留時間和相對潮濕的環境,而滾筒式或管束炒鍋立即釋放水分和料坯停留的時間較短,料坯理想的入榨水分必須與蒸炒設備類型結合在一起看。此外, 最佳條件也取決于油料種子的類型。

壓榨工藝可與溶劑浸出結合使用時稱為預榨,或作為真正的機械制取油過程–全榨工藝。

預榨?

預榨的特點是油料處理量大,從油料中預先擠壓出適度的油。預榨的典型油料種子是油菜籽和葵花籽,它們是世界上最重要的“軟種子”。溶劑浸出工藝可以適度容忍高含油率油料的壓榨餅前期處理的問題。然而,溶劑浸出法比機械壓榨更經濟,因為脫除溶劑和蒸餾分離溶劑和溶劑再循環是一個能量(蒸汽)消耗過程。這對于提取大約66%75%的油料中的油是合適的。當試圖僅靠機械壓榨法出更多的油,電耗、內部部件的磨損將大幅上升,螺旋榨油機超負荷運轉,榨機的產量降低和預榨餅結構松散使溶劑滲透更加困難。另一方面,如果預榨餅中留下過多的油,則預榨餅結構較軟,預榨餅輸送到溶劑浸出器時,濾餅會解體,粉末對浸出器中溶劑的浸泡和滲濾效果有不利影響。

65 - 75%的出油率相當于預榨餅中殘油率約為18 - 20%。今天的預榨工藝可能具有每天3000噸以上的油料處理能力。

全壓榨?

完全壓榨工藝是在沒有溶劑浸出的情況下,僅依靠機械方法從油料種籽中提取油脂。由于油料的性質,油料壓榨在物理上受到分子間和毛細管力的限制。然而,當一個典型的預榨系統顯示油脂得率約70%時,全壓可以達到90%以上。這就意味著全壓餅中常見的殘余油含量5 - 8%。

為了達到額外的得油率,油料種籽必須在螺旋榨油機中長時間保持在較高的壓力。較高的壓力主要是由于料坯水份低,導致榨油機中的摩擦較大。由于機械強度的原因,較高的壓力限制了榨油機的產量,因為它決定了榨油機榨籠的最大直徑。此外,所需的更長的保留時間要求軸轉速比較低,這將進一步限制處理量。因此,全壓榨榨機的特點是其處理能力有限,大約只有現代預榨機能力的1/10。

Harburg-Freudenberger建立了兩步全榨工藝,僅用少量預榨機在相當溫和的預壓條件下壓出大部分的油,并通過減少最終榨油機數量來提高最終產油率, [2]。在預榨和終榨操作之前,油料熱處理準備步驟調整水分和溫度以達到最佳的加工條件。由于該產品經過兩次壓制,現代榨螺具有良好的擠壓能力,由于有幾個部分具有高剪切力,這一過程運行之前油料不需要機械處理 (破碎,軋坯)。

5:兩步全榨系統(HFPress+LipidTech提供)。

改進的兩步全榨系統使用冷預壓,在常溫下油料進行首次壓榨。在第二次壓榨之前,適當調整預榨餅的水份和溫度。預壓冷榨油可采用單獨的過濾系統進行處理。

對于每一個項目來說,與預榨和溶劑浸出相比較,全榨和預榨的經濟性都需要單獨考慮,考慮到這些過程的當地許可、環境影響、當地能源價格、當地餅粕市場、安全方面以及許多其他因素。

其他應用工藝?

螺旋榨油機是一種連續固液分離的優良設備,其應用前景十分廣闊。這個過程的一個一般的先決條件是物料的結構強度,它必須允許壓力的積累,進入液相和支持低粘度的流體。因此,該系統不適用于漿料。其他產品,尤其是脫水產品,通常需要雙螺旋榨油機,兩根螺旋軸相互旋轉,用于強制進料和輸送。這些單元和過程的典型特征是機械簡單的結構和低系統壓力。

高壓重型單軸螺旋壓榨機在油脂加工工業中應用于從動物肉類中分離脂肪的熬制工業中。其他領域的應用是木屑的脫水,陳化、變質糧用于釀造工業或合成橡膠。

給合:膨化與壓榨

這兩個單元操作不僅使用機械上非常相似的機器。創新嘗試著一系列操作組合。膨化是一個熱處理過程,而蒸炒/調質是有效榨油的先決條件。因此,將這兩項單元操作結合起來的想法是不言而喻的。它始于“全脂”油料產品(主要是大豆和棉籽粉)上安裝了一個小型裝置,作為動物飼料,使用膨化機進行濕熱處理,以減少抗營養因子。由于該產品的含油量較高,動物無法充分利用,而且是市場上的一種有價值的商品,用螺旋壓力機去油似乎是一個合理的步驟。

不幸的是,正如前面解釋的,膨化高含油量油料不是很有效或需要特殊幾何形狀的螺旋軸和大量電能。然而,一旦這些初始問題得到解決,該系統的特點是非常簡單的設置,良好的出油效率,榨油機高產量、低能耗。膨化機排料時物料水分的閃蒸要求有良好的抽風系統,以避免在下游輸送機或螺桿榨油機中過度凝結。

組合:壓榨膨化?

膨化與螺旋壓榨相結合的優點和好處是很明顯的,但相反的順序已經被應用并且仍然可以在一些地方看到。該工藝方案的主要動機在于膨化機能夠產生具有一定結構和穩定性的顆粒狀物料。在螺桿壓榨(預壓榨)性能差的情況下,油脂含量高的餅進入溶劑浸出系統后,過量的粉末導致溶劑滲透率差,餅的殘留油含量高。用于壓榨后的壓榨餅的膨化機旨在改進壓榨餅結構強度。早期的壓榨-膨化在多油料工廠中測試,在那里膨化機已經可以用于大豆加工。這種組合的整體成功的過程機器有限,因為(i)需要安裝額外的電能, (ii)膨化機產生的額外的熱量必須被餅干燥、冷卻器與去除,和(3)冷卻空氣量必須處理以減少灰塵和氣味排放。如果沒有膨化機,就有必要投資上游設備,用于料坯制備和壓榨,以生產出適宜的預榨餅,使它在溶劑浸出之前不需要任何額外的處理。

?未來展望

膨化機/擠壓機和榨油機/螺旋榨油機是一種機器,在今天和在可預見的將來,它們將在油料壓榨工業中占有指定和合理的位置。螺旋榨油機的單機能力將繼續提高,僅受機械限制。預榨浸出和全榨將并存。工程師將繼續努力縮小全榨和溶劑浸出之間的出油率的差距,使全榨成為更經濟的選擇。與膨化機的組合作為熱和機械制備的兩用機可能會變得更加普遍。但是,對其他工藝變化的持續研究,例如在壓榨過程中注入超臨界二氧化碳[3],可能有一天會導致一個新的標準制油工藝過程,不僅是油脂得率,而且是油脂和蛋白質質量的重點。

原作者:Harald Boeck,德國Harburg-Freudenberger公司(原克虜伯Krupp)銷售、技術支持總監

油脂工程師之家編譯

References

1,Anderson, V.D.Press, US Patent 647,354 (1900).

2,? Boeck, H.Biodiesel: It all begins with oilseed crushing and oil separation - some considerations.?Paperpresented at the Practical Short Course on Biodiesel, Prague, Hungary,(2005).

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