日博APP下载|首页

新闻中心

日博APP下载粮油机械有限公司集研发,制造,售后为一体的粮油机械实体厂商;从方案设计------实地安装-----员工培训-----售后服务,一站式服务.

食用油脂水化脱胶工艺的原理

2021-6-19 19:09:17

油脂毛油脱胶

定义:脱除毛油中的胶溶性杂质的工艺过程称之为脱胶。

脱胶的方法有多种,例如水化脱胶、低温脱胶、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。

水化脱胶的概念

水化脱胶是指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,在一定条件下加入到原油中,使其中的胶溶性杂质凝聚并沉降分离的脱胶方法。

在水化脱胶过程中,被分离出来的物质以磷脂为主,还有与磷脂结合在一起的蛋白质、糖基甘油二酯、黏液质和微量金属离子等。

水化脱胶工艺有多种:

按操作的连贯性分为间歇式和连续式;

按操作温度分为高温水化、中温水化和低温水化;

按水化操作采用的试剂分为常规水化和特殊水化等。

本文简单介绍间歇式水化脱胶工艺。

间歇式水化脱胶工艺流程

间歇式水化脱胶工艺流程通常包括:加水(或加直接蒸汽)水化、沉降分离、脱水和油脚处理等操作步骤。间歇式精炼工艺流程习惯用其操作步骤的操作顺序来表示,如下图所示:

原油加入水化锅中,在水化锅中进行水化、静置沉降,然后人工分离。水化净油留在水化锅中进行常压干燥或送入真空干燥器进行负压干燥,干燥后冷却至安全温度后送入成品油储罐。富油油脚送去油脚处理,回收其内的部分油脂,回收油混入下批原油重新精炼。

间歇式水化工艺设备简单,操作灵活,投资少。但成品油质量不稳定,受操作人员的操作水平影响很大,精炼率通常比连续式低,且用水化锅代替沉降锅、干燥器时存在胶杂沉淀不完善、换热管表面结垢等不良现象,有条件时还应使用专用设备。

参数控制

间歇式水化脱胶操作的主要控制参数包括:装油量、水化温度、水化过程中的搅拌速度与时间、水温、加水量;静置沉降的温度、时间;脱水的温度、时间等。具体参数控制视具体操作方法而定。

1) 原油及其装满系数

原油固杂含量小于0.3%,其在水化锅中的装入量一般为设备容量的70%左右,以留有足够的空余容量来防止液泛。

2) 调温

调温操作是为了获得适宜的水化操作温度,以便于其他操作参数的计算与选择。

① 高温水化法:将原油温度调整到80℃左右。

② 中温水化法:将原油温度调整到60℃左右。

③ 低温水化法:将原油温度调整到25-30℃左右。

调温阶段的操作需配合慢速搅拌,一般为30r/min。

3) 水化

水化过程中的搅拌操作是取得良好水化效果的重要条件,需要和水化的各阶段进行配合,一般加水时应快速搅拌,搅拌速度60-70r/min,加水后继续快速搅拌30-40min,然后在静置之前还要慢速搅拌(搅拌速度20-30r/min)30min左右。

加水量和水温控制则随操作方法而异,具体如下:

① 高温水化法:水温90-95℃,水量为胶杂量的3-3.5倍。

② 中温水化法:水温65-70℃,水量为胶杂量的2-3倍。

③ 低温水化法:水温与油温相同,水量为胶杂量的0.5-1倍。

4) 静置沉降

① 高温水化法:沉降温度80℃左右,保温沉降4-6h。

② 中温水化法:沉降温度60℃左右,保温沉降6-8h。

③ 低温水化法:沉降温度25-30℃,沉降时间12h以上。

5) 脱水

若原油为浸出原油,则水化后做脱溶操作,否则水化后做脱水操作,脱水操作后油中含水量通常控制在0.1%以下,脱水的方法有两种,常压脱水和负压脱水,参数控制为:

① 常压脱水温度100-105℃。

② 负压脱水温度90-95℃、真空度不低于90kPa。

6) 油脚处理

油脚处理的常见方法是先用盐析法分出大部分油和水,再用真空蒸发除去水分,以便于油脚的储存或利用。

① 盐析:温度90-110℃,细食盐用量为油脚量的4-5%,搅拌均匀后静置沉降2h以上。

② 真空浓缩:真空度97kPa,温度110-130℃,油脚水分降至5%以下。

河南精炼设备厂家.jpg

间歇式水化设备

间歇式水化设备包括:炼油锅、沉淀罐、热水罐、计量水箱等。其中主要是炼油锅,其结构图如下所示,主要由罐体、搅拌装置、加热盘管、传动装置、进油管、油脚出口管等组成。一般水化罐(锅)分3、5、10(t)(指工作容量),大多数油脂厂采用3t或5t水化锅。该设备既可用于水化脱胶(称水化锅),又可用于碱炼脱酸(称为碱炼锅)。

专门的沉淀罐、盐析锅与炼油锅结构基本相同,只是去除锅内换热盘管,改为夹套式换热,实际生产中多以炼油锅代替。

热水罐为一内有直接蒸汽管的圆底或锥底容器,配有温度计,用于水的暂存和水温的调节。

水计量箱为一长方体容器,配有温度计、液位计和计量标尺,用于水化加水量的计量,多采用高位安装,即安装在水化锅的上方,便于借重力作用向水化锅内加水。

影响水化法脱胶工艺效果的因素

1) 加水量

水是胶杂发生水化作用的必要条件,它在脱胶过程中的主要作用是:润湿磷脂分子,使其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;使其他亲子胶质吸水改变极化度;促使胶粒凝聚和絮凝。水化操作添加的水,最好用软水,水温略高于油温。

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,胶粒才能凝聚良好。若水量不足,胶杂吸水膨胀不充分,则胶粒絮凝不好,易导致脱胶不完全;如水量过多,则有可能形成局部的水/油或油/水乳化现象,使分离难以进行。

水化加水量通常与胶质含量和水化温度有一定的关系,一般来讲,水化温度高则加水量要大,反之则少;胶杂含量多则加水量要大,反之则少。适宜的加水量应通过工艺实验确定,工厂中通常也根据经验确定,即高温水化按胶杂的3-3.5倍加水,中温水化按胶杂的2-3倍加水,低温水化按胶杂的0.5-1倍加水。

2) 操作温度

操作温度是保证水化脱胶效果的重要参数,包括水化温度、水温、沉降温度等。

① 水化温度。水化温度指向油中加水时的油温,通常所说的水化操作温度,就是该温度。它与加水量相配合,相辅相成。水化温度高时,油脂黏度低,水分在油中易形成高分散度,有利于胶杂与水接触,提高胶杂的吸水速度,有利于胶杂充分吸水膨胀,有利于胶杂质点内的油脂向外排出,从而脱胶易完全,油脚含油率较低;但需要的加水量大,油脚的利用受影响。反之,不利于水化操作。胶体分散相开始凝聚时的温度称为胶体分散相的凝聚临界温度。临界温度与分散相质点的大小有关,质点越大,凝聚临界温度越高。由水化原理可知,水化操作形成的水化胶粒的凝聚临界温度随其吸水量的增加而增大,为使胶杂充分吸水,水化温度应略高于上述凝聚临界温度。

② 水温。水化时使用的水温应与水化温度相适应,通常水温应高于水化温度3-5℃,因为水温低于油温时易产生局部水/油乳化,不利于水的分散和胶杂吸水;水温高于油温过多时易形成疏松的絮状胶团,不利于其内油脂的排出。

③ 沉降温度。沉降温度指的是水化后胶粒开始与油分离时的油温。沉降温度高,则油脂黏度低,沉降速度快且油脚夹带的油少,有利于缩短分离时间,反之沉降速度慢,分离时间要长。但沉降温度不得超过前述凝聚临界温度,否则,胶杂重新分散,导致脱胶不完全。另外,上述所有温度不得超过水的沸点(常压下一般地区可视为100℃,高原地区则低于100℃),否则,因水分大量汽化逸出会导致一系列问题:水温超过水的沸点会使计量不准;水化温度超过水的沸点会导致油脂飞溅、实际加水量减少、胶杂吸水量不足等,使得脱胶不完全;沉降温度超过水的沸点会产生大量上浮泡沫、不易分离,甚**造成液泛。

3) 混合强度与时间

水化脱胶过程中,水化作用是在油相与水相的相界面上进行的,属于典型的非均相体系的物理化学作用,加之胶体分散相各组分性质上的差异,胶质从开始润湿到完全水化,需要一定的时间。要想在特定时间内完成水化作用,就需要提高水化作用速度。怎样才能提高水化作用速度呢?水化作用速度除与温度相关外,主要和两相接触面积成正相关,即要想提高水化作用速度,需要想办法增大油水两相的接触面积。为了获得足够的接触界面,除注意加水均匀外,还需要借助于机械混合,炼油锅、混合器上均设计有机械混合装置。混合时要求使物料能产生足够的分散度,又不使其形成稳定的油/水(O/W)或水/油(W/O)乳化状态。由此可见,只有在适宜的混合强度及充分的作用时间下,才能保证水化作用效果。特别是当胶质含量大、操作温度低时更应注意。因为低温下胶质水化速度慢,搅拌激烈易造成乳化,给磷脂分离和凝聚带来困难。

实际生产中,混合时间一般由生产工艺决定,调节余地不大,因此,混合操作主要是合理控制混合强度。对于间歇式水化工艺,混合强度应与操作的不同阶段相配合。加水前的搅拌主要以强化传热为目的,混合强度不需太高,一般采用慢速搅拌,搅拌速度在25-30r/min;添加水及发生水化作用的过程中的搅拌主要以增大水的分散度、增大接触面积等为目的,混合强度需要高些,搅拌速度以60-70r/min为宜,随着水化操作的进行油中磷脂明显可见,其搅拌速度应逐渐降低;在胶杂絮凝或凝聚阶段,搅拌速度应控制在30r/min以下,时间为30min左右。对于连续式水化工艺,因混合时间很短,混合强度需要适当高些,通常以不造成乳化为度。

4) 电解质

在脱胶过程中使用电解质,有利于提高水化工艺效果,但会增加操作成本,故生产中只在需要时使用。事实上,不同类型的电解质在油脂精炼中的作用不同,归纳起来主要有以下几点:所有电解质都能够中和细小分散相质点的表面电荷,消除(或降低)质点的电位或水合度,从而具有以下两种作用,一是破除油水乳化;二是促使胶粒絮凝紧密,降低絮团含油量,提高沉降速度并提高精炼率。酸性电解质还有两方面的作用:一是促使钙、镁、复盐式磷脂转变成水化磷脂,提高胶杂的脱除率;二是钝化或脱除油脂中的微量金属离子,有利于提高成品油的氧化稳定性并改善成品油的风味。另外,明矾类的电解质能水解生产氢氧化铝或/和脂肪酸作用生成脂肪酸铝,后者具有较强的吸附能力,除能包络胶体质点外,还有吸附油中色素等杂质的作用,从而提高成品油质量。

生产中最常见的电解质是食盐和磷酸(食用级)。一般作为脱胶辅助剂使用时,食盐用量为油重的0.1-0.2%(破乳时用量不在此列);磷酸用量(以浓度为85%计)为油重的0.05-0.2%。明矾类物质,因存在微毒性,已被禁用。特殊情况下使用氢氧化钠作电解质时,其浓度和用量均要通过实验确定,以免造成中性油皂化损失。

5) 其他

① 原油质量。原油质量是选择精炼方法的主要依据,胶杂亲水性强,则水化操作容易;非水化磷脂含量高则必须先用酸性电解质处理;浸出原油含杂质多,通常比压榨原油难精炼;未熟油料和霉变油料制得的油,因杂质成分复杂,常规水化很难完成脱胶,通常需要使用稀碱液进行水化。

② 水质。硬水含有较多的钙镁盐,会导致磷脂的亲水性减弱,故水化脱胶时应使用软水。

③ 分离操作。分离是胶杂能否脱净的最后一个步骤,其工艺效果好坏是能否完成脱胶的关键。连续式工艺中使用离心机进行分离,分离效果主要由离心机分离性能决定,着重在于正确调节轻相出口阻力和向心管比例。间歇式工艺中靠人工分离,从罐底先放油脚时要特别注意,既要放净油脚又不能放出太多油,较好的方法是“小流多次”。此外,物料流量、温度、压力等的计量准确性也均直接影响到脱胶工艺效果,操作中要保证计量器具或仪表的准确、性能稳定。对各种计量表与器具要定期进行校验。

水化法脱胶常见问题及其处理

水化操作过程中经常会出现一些工艺效果达不到设计要求或产品质量不合格等一系列问题,解决这些问题主要是通过对影响水化的因素进行分析,找出出现问题的可能原因,再结合具体情况进行具体分析确定具体原因,最后再针对具体原因采取相应措施即可。

间歇式水化常见问题及处理措施如下:

故障现象:乳化

原因

① 搅拌太强烈;② 水温低于油温;③ 操作温度太低;④ 未熟油料制得的原油。

措施

① 加盐水破乳;② 分批掺入下批油中精炼;③ 若是第④种原因,则须调整操作参数并采用稀碱液进行水化。

故障现象:分离速度慢

① 加水量不足;② 搅拌操作与水化过程配合不当;③ 油脚分离不净;④ 非水化磷脂含量高。

① 调整加水量;② 分合理调整搅拌强度和搅拌时间;③ 严格分离操作,保证放净油脚或不吸出油脚;④ 使用酸性电解质或稀碱液水化;⑤ 将不合格油分批混入下批原油中重新精炼。

故障现象:油脚含油率高

① 沉降时间不够;② 沉降温度低;③ 分离时未吸净油或随油脚放出的油多;④ 水化作用不充分。

① 延长沉降时间;② 适当提高沉降温度(不超过凝聚临界值温度);③ 严格分离操作,保证尽量吸净油或不过多地放出油;④ 调整水化操作,保证胶杂充分吸水。

故障现象:油脚上浮

① 温度过高,超过水的沸点;② 沉降时通加热蒸汽保温流量过大;③ 蒸汽管漏气;④ 水化后**静置沉降之前的慢速搅拌时间不够。

① 降低温度;② 关小加热蒸汽阀门;③ 检修设备;④ 适当延长该搅拌时间以促进胶杂凝聚并使混入油中的气体逸出