溫小榮，梁椿松，孫明奎，管 磊

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

基于箱鏈?zhǔn)浇銎鞯牟俗扬灲龉に囂接?/p>

溫小榮，梁椿松，孫明奎，管 磊

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

浸出器是菜籽壓榨浸出過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，為盡可能地降低生產(chǎn)過(guò)程中粕殘油，分析了調(diào)試過(guò)程中關(guān)鍵化驗(yàn)指標(biāo)及對(duì)應(yīng)的操作條件，確定了利用箱鏈?zhǔn)浇銎鲗?duì)壓榨后菜籽餅進(jìn)行浸出的最佳操作條件。分析結(jié)果表明，在生產(chǎn)過(guò)程中控制入榨水分為3.0%～3.5%，浸泡時(shí)間為75 min，浸出溫度為58℃，液料比為0.60～0.65(體積比)，可獲得最低粕殘油為0.94%。此外，生產(chǎn)過(guò)程中箱鏈?zhǔn)浇銎鬟\(yùn)行穩(wěn)定，料層高度與運(yùn)行速度均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

菜籽餅；粕殘油；箱鏈?zhǔn)浇銎鳎唤鰲l件

油菜是世界第二大油料作物，2012年產(chǎn)量占世界油籽總產(chǎn)量的13.4%，僅次于大豆。2012年我國(guó)菜籽產(chǎn)量1 350萬(wàn)t，占全世界的22.1%。近年來(lái)，我國(guó)菜籽油進(jìn)口量也在增加，目前年進(jìn)口量在100萬(wàn)t的規(guī)模，占世界貿(mào)易量的近30%，超過(guò)歐盟成為最大的進(jìn)口國(guó)[1]。

菜籽含油較高，且國(guó)產(chǎn)菜籽和進(jìn)口菜籽含油差異較大，國(guó)產(chǎn)菜籽含油一般為33%～38%，進(jìn)口菜籽含油為40%～45%[2]。目前菜籽的取油工藝為先壓榨后浸出，國(guó)內(nèi)外菜籽預(yù)榨浸出工藝大同小異，為了保證菜籽粕的品質(zhì)，壓榨工藝已從傳統(tǒng)的高溫壓榨(溫度大于100℃)發(fā)展為現(xiàn)在的較低溫度壓榨(90～95℃)。目前，浸出車間的差異主要體現(xiàn)在大型設(shè)備上，如浸出器和蒸脫機(jī)。浸出器類型較多，如皇冠公司的環(huán)形浸出器、迪斯美公司的無(wú)框式履帶浸出器以及魯奇的框箱式履帶浸出器等。為了打破國(guó)外技術(shù)的壟斷，邁安德公司自主研制了箱鏈?zhǔn)浇銎?。目前，我司箱鏈?zhǔn)浇銎饕褢?yīng)用于多個(gè)菜籽項(xiàng)目，產(chǎn)量從100～3 000 t/d不等。

檢索近年來(lái)關(guān)于油料浸出論文發(fā)現(xiàn)，對(duì)大型生產(chǎn)過(guò)程中的化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道，殘油在不同的水分、溫度等條件下的變化趨勢(shì)更多只來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室階段。為了彌補(bǔ)這一缺陷，本論文重點(diǎn)以產(chǎn)量為2 000 t/d的菜籽95℃壓榨浸出項(xiàng)目為例，探討基于箱鏈?zhǔn)浇銎鞯牡蜏貕赫ゲ俗扬灲鋈∮凸に?，通過(guò)分析大量的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較不同入榨水分、浸出溫度、浸出時(shí)間以及噴淋量對(duì)浸出效果的影響，期望對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有所指導(dǎo)和借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料

原料為加拿大進(jìn)口菜籽。

1.1.2 主要設(shè)備

榨油機(jī)(型號(hào)ZY338)生產(chǎn)廠家為中糧南皮有限公司；箱鏈?zhǔn)浇銎?、調(diào)質(zhì)塔、軋胚機(jī)、蒸炒鍋以及蒸脫機(jī)(DTDC)，由邁安德集團(tuán)有限公司制造。

1.2 理化指標(biāo)測(cè)定方法

水分及揮發(fā)物含量按GB/T 5528-2008測(cè)定；原料以及粕中蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB/T 5009.5-2009；油料中雜質(zhì)測(cè)定參照GB/T 14488.2-2008；油料、預(yù)榨餅含油及粕殘油采用GB/T 10359-2008測(cè)定。含油量(油料含油、預(yù)榨餅含油和粕殘油)的計(jì)算公式如下：

式中,w0為含油率，%；m0為測(cè)試樣(油料、榨餅或粕)質(zhì)量，g；m1為提取出油的質(zhì)量，g。

原料(菜籽)和預(yù)榨餅的理化指標(biāo)如表1和表2所示。

表1 原料(菜籽)的理化指標(biāo)

表2 預(yù)榨餅的理化指標(biāo)

注：所有數(shù)據(jù)均為6次以上檢測(cè)的平均值，并求取其標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

所有殘油值至少為特定條件下3組化驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，并求得其標(biāo)準(zhǔn)差。所有柱狀圖利用Origin7.5繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 入榨水分對(duì)浸出效果的影響

以日處理量為2 000 t時(shí)的化驗(yàn)指標(biāo)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，篩選出250組正常生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分別對(duì)入榨水分位于區(qū)間2.5%～3.5%,3.0%～3.5%,3.5%～4.0%,……,6.5%～7.5%的對(duì)應(yīng)的殘油求平均值。以入榨水分為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的粕殘油平均值為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，粕殘油隨入榨水分的增加呈先下降后上升的趨勢(shì)，在入榨水分為3.0%～3.5%，粕殘油為1.04%，浸出效果最好。入榨水分影響榨餅水分的高低，榨餅水分過(guò)高時(shí)，榨餅內(nèi)部空隙度減小，使溶劑向榨餅內(nèi)部的滲透和溶解油脂的擴(kuò)散困難，從而增加殘油。入榨水分過(guò)低時(shí)，榨餅容易形成大量的細(xì)粉，同樣減弱了料層的滲透性。

分析化驗(yàn)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入榨水分為3.0%～3.5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的菜籽餅水分為4.3%～5.1%。這一數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道[3]的平轉(zhuǎn)式浸出器最佳入浸水分結(jié)果一致。該文獻(xiàn)指出，大豆一次浸出豆坯的最佳入浸水分為8%，菜籽餅、棉籽餅預(yù)榨浸出，最佳入浸水分為4%～5%。

圖1 入榨水分對(duì)浸出效果的影響(項(xiàng)目1)

注：橫軸1～9分別代表的入榨水分為：2.5%～3.0%，3.0%～3.5%，3.5%～4.0%，4.0%～4.5%，4.5%～5.0%，5.0%～5.5%，5.5%～6.0%，6.0%～6.5%，6.5%～7.0%。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證入榨水分與粕殘油之間的關(guān)系，我們對(duì)另一個(gè)產(chǎn)量為1 500 t/d的菜籽預(yù)浸項(xiàng)目(項(xiàng)目2)的調(diào)試參數(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖2所示。粕殘油隨著入榨水分的增加具有上升的趨勢(shì)，同樣在入榨水分為3.0%～3.5%時(shí)取得最低殘油值。

基于以上結(jié)果分析，在實(shí)際生產(chǎn)中將入榨水分控制在3.0%～3.5%為宜。

圖2 入榨水分對(duì)浸出效果的影響(項(xiàng)目2)

2.2 浸出溫度對(duì)粕殘油的影響

由于在生產(chǎn)過(guò)程中榨餅的入浸溫度較高，導(dǎo)致物料的浸出溫度在58℃以上。由圖3可以看出，浸出溫度在57～62℃變化時(shí)，粕殘油在1.01%～1.14%波動(dòng)。但隨著溫度的上升，殘油整體上有下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋瑴囟鹊陀绊懛肿舆\(yùn)動(dòng)及滲透速度，溫度升高促使油脂在正己烷中的溶解度也隨之增加[4]。此外，溫度較高時(shí)，分子的無(wú)秩序熱運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)，溶劑和油的黏度下降，因而減小了傳質(zhì)阻力，提高了擴(kuò)散速度。

提高浸出過(guò)程中的溫度無(wú)疑具有積極的意義，但浸出溫度過(guò)高，容易使正己烷汽化，增加浸出器冷凝器的負(fù)荷和浸出器產(chǎn)生正壓的風(fēng)險(xiǎn)。而且較高的浸出溫度，還會(huì)造成非油物質(zhì)在溶劑中的溶解度增加，浸出毛油質(zhì)量降低[5]。

圖3 浸出溫度對(duì)粕殘油的影響

基于以上分析，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中浸出溫度宜控制在58℃左右。生產(chǎn)過(guò)程中，菜籽餅出榨油機(jī)后，經(jīng)過(guò)翻板冷卻器和輸送刮板到浸出器的溫度大致在67℃左右，新鮮溶劑從分水箱出來(lái)經(jīng)過(guò)節(jié)能換熱溫度可升至47℃左右。二者在浸出器中換熱之后，剛好可以維持浸出器的溫度為58℃左右。這樣，換熱后的溶劑無(wú)需進(jìn)一步加熱也能達(dá)到浸出溫度，大大減小了蒸汽耗量。

2.3 浸出時(shí)間對(duì)粕殘油的影響

箱鏈?zhǔn)浇銎魍ㄟ^(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以改變浸出器的行走速度，從而獲得不同的浸出時(shí)間。理論上講，浸出時(shí)間越長(zhǎng)越利于降低粕的殘油，但較長(zhǎng)的浸出時(shí)間意味著較高的料層高度。如果料層太高，會(huì)使料坯壓實(shí)，從而造成溶劑滲透不暢，影響浸提效果或造成浸出器結(jié)拱；如果料層太薄，有可能造成混合油短路，很難形成浸泡過(guò)程，從而影響浸提效果；另外料層薄，還會(huì)影響料坯對(duì)混合油的過(guò)濾作用，使混合油中粕沫增加，給后續(xù)工序造成困難[6]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須將浸出時(shí)間控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。表3為不同料層高度下浸出時(shí)間、浸泡時(shí)間、瀝干時(shí)間、浸出器鏈速以及平均粕殘油之間的關(guān)系。

分析表3可知，隨著料層高度的升高，浸出時(shí)間、浸泡時(shí)間和瀝干時(shí)間延長(zhǎng)，浸出器鏈速降低，粕殘油呈下降的趨勢(shì)。在料層為1.0 m和1.1 m的情況下，殘油變化不大，均為0.98%左右。綜合考慮粕殘油和操作安全性，將料層高度調(diào)節(jié)為1.0 m，此時(shí)浸泡時(shí)間約為75 min。李永勝等[7]也指出料層過(guò)低或過(guò)高都會(huì)帶來(lái)殘油的急劇升高。一般裝滿度達(dá)80%為好，保證料格上下油路不混，界限分明，各油格梯度明顯。

表3 料層高度與浸出時(shí)間、浸出器鏈速 以及粕殘油之間的關(guān)系

2.4 新鮮溶劑量對(duì)浸出效果的影響

選擇入榨水分為3.0%～3.5%，浸出溫度為58℃，浸出時(shí)間為75 min時(shí)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同液料比對(duì)粕殘油的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著新鮮溶劑量的增加，粕殘油呈先下降的趨勢(shì)。液料比為0.60～0.65時(shí)，獲得粕殘油為0.94%。當(dāng)液料比大于0.60～0.65時(shí)，繼續(xù)增加液料比對(duì)殘油影響不大。

圖4 液料比對(duì)浸出效果的影響

研究發(fā)現(xiàn)，物料浸出時(shí)要求物料上有溶劑層，原則上越薄越好，但一般控制的厚度隨運(yùn)行的平衡度來(lái)決定，溶劑層在100 mm左右為正常，高于此值可能要帶來(lái)負(fù)面影響，溶劑層太薄可能帶來(lái)浸出過(guò)程的間斷[8]。

生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，噴淋量過(guò)大時(shí)，溶劑易溢過(guò)料箱的邊緣，這樣一方面導(dǎo)致竄格，消除了對(duì)降低殘油有利的濃度梯度差；另一方面，一些細(xì)粕容易從料箱邊緣翻落至油斗，容易導(dǎo)致噴淋管和旋液分離器堵塞。此外，新鮮溶劑量增加意味著混合油濃度的減小，一般菜籽浸出時(shí)混合油濃度為18%～25%，過(guò)低的混合油濃度勢(shì)必需要消耗更多的蒸汽將溶劑蒸發(fā)，增加了蒸汽消耗。

綜合考慮粕殘油、汽耗和操作安全性，在實(shí)際生產(chǎn)中建議選用的液料比為0.60～0.65。

3 結(jié)論

浸出器是油料壓榨浸出過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，合適的浸出條件有助于降低粕殘油，從而提高油廠利潤(rùn)。箱鏈?zhǔn)浇銎魇俏宜咀灾餮邪l(fā)的設(shè)備，較多大型大豆和菜籽浸出項(xiàng)目證明，箱鏈?zhǔn)浇銎鬟\(yùn)行穩(wěn)定，操作安全方便。

本研究通過(guò)分析大量的菜籽壓榨浸出過(guò)程中的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出獲得最低殘油的最佳操作條件。建議在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中控制入榨水分為3.0%～3.5%，浸泡時(shí)間為75 min，浸出溫度為58℃，液料比為0.60～0.65(體積比)，從而獲得最低粕殘油，降低生產(chǎn)成本。

[1] 孟 麗，徐 明. 世界油菜籽供求及價(jià)格變化分析[J].世界農(nóng)業(yè), 2013(9): 101-104.

[2] 萬(wàn) 光，萬(wàn)小保，聶祥云. 進(jìn)口油菜籽加工過(guò)程重要工序的工藝參數(shù)控制[J]. 武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2001,20(3): 27-29.

[3] 李 寧，劉 華.油脂平轉(zhuǎn)浸出工藝設(shè)計(jì)及操作淺見[J]. 糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2004,29(2): 41-42.

[4] 黨俊杰. 浸出油廠降低粕殘油的措施[J]. 中國(guó)油脂,2007, 32(9):71-72.

[5] 劉玉蘭. 油脂制取與加工工藝學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009: 227-228.

[6] 林鳳巖，楊盛華. 粕殘油的影響原因及解決措施[J]. 糧油食品科技, 2010,18(3): 22-23.

[7] 李永勝, 苑利民. 降低豆粕殘油率的探討與實(shí)踐[J]. 中國(guó)油脂, 2001, 26(3): 27-28.

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Rapeseed cake extraction process with bucket type extractor machine

WEN Xiao-rong，LIANG Chun-song，SUN Ming-kui，GUAN Lei

(Myande Group Co., Ltd., Yangzhou 225127,China)

Extractor machine is the key device during rapeseed squeezing and leaching. To lower the residual oil of meal in production process, critical indexes which influenced residual oil and its corresponding operating conditions were analyzed, and the optimal conditions of rapeseed cake leached by bucket type extractor machine were obtained. With the squeezed water of 3.0%-3.5%, extraction time of 75 min, extraction temperature of 58℃, volume ratio of hexane to rapeseed cake 0.60-0.65, the lowest residual oil (0.94%) of meal was obtained. In additon,bucket type extractor machine ran steadily during the production, and both the layer height and running speed could realize automation control.

rapeseed cake；residual oil of meal; bucket type extractor machine; extraction process

2017-02-08；

2017-03-20

溫小榮(1989-)，男，碩士，主要從事植物油料壓榨浸出和油脂化工工藝設(shè)計(jì)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.04.009

TS225.1+4;TS223.4

A

1003-6202(2017)04-0035-04