真空技術(shù)在食用油精煉過程中的應(yīng)用與節(jié)能情況分析

王芊　高洪樂

[摘要]脫臭、脫色是食用油精煉生產(chǎn)工序中的重要環(huán)節(jié)，而抽真空是主要方式，為獲得高品質(zhì)成品油就需要穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行真空系統(tǒng)。本文對(duì)真空技術(shù)在食用油精煉過程中的應(yīng)用與節(jié)能情況進(jìn)行了分析，以期使真空技術(shù)發(fā)揮良好的節(jié)能效果。

[關(guān)鍵詞]真空技術(shù);食用油;精煉;節(jié)能

中圖分類號(hào)：TS224.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

1 食用油精煉對(duì)真空技術(shù)提出的要求

食用油能夠提高菜肴的營養(yǎng)價(jià)值，有助于調(diào)節(jié)膳食平衡，促進(jìn)人體生長(zhǎng)、發(fā)育[1]。食用油種類較多，主要有橄欖油、菜籽油、大豆油等，它們的精煉加工流程有多方面的相似點(diǎn)，以大豆油為例，其加工流程主要包括以下14個(gè)步驟。（1）毛油。即初步提取大豆中所含的油脂。（2）過濾。對(duì)大豆油進(jìn)行初步篩選和提煉。（3）酸化。對(duì)大豆油實(shí)施酸化處理。（4）中和。對(duì)大豆油進(jìn)行中和。（5）分離。分離大豆油和豆渣。（6）水洗。通過水洗對(duì)大豆油進(jìn)行清潔處理。（7）分離。實(shí)現(xiàn)油和水以及其他物質(zhì)的分離。（8）干燥。對(duì)大豆油進(jìn)行干燥處理。（9）吸附脫色。通過加入足量的吸附劑來去除油中所含的胡蘿卜素、葉綠素和花色素等成分[2]。一般情況下，工作人員需要在熱油中開展脫色作業(yè)，吸附劑和色素會(huì)在發(fā)生作用的過程中產(chǎn)生氧化反應(yīng)，這會(huì)直接影響成品油的色澤和穩(wěn)定性，因此必須在真空條件下開展吸附脫色作業(yè)。（10）過濾。對(duì)大豆油進(jìn)行進(jìn)一步的過濾。（11）析氣。通過析氣處理來實(shí)現(xiàn)油和空氣的分離。（12）蒸餾脫臭。該流程對(duì)于食用油的穩(wěn)定性、風(fēng)味、色澤、氣味都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。油脂脫臭主要是按照臭味組分、甘油三酯之間所具有的不同揮發(fā)度，在溫度、真空條件都一定的情況下，按照水蒸氣蒸餾原理脫出臭味組分的工藝過程[3]。（13）過濾。對(duì)大豆油進(jìn)行精細(xì)過濾，使其他雜質(zhì)能被全面分離。（14）精煉成品。將大豆油精煉成無污染食用油，確保其營養(yǎng)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。需要注意的是，吸附脫色、蒸餾脫臭在食用油精煉工藝中都離不開真空技術(shù)，其中脫色時(shí)真空度需控制在100Pa左右，脫臭時(shí)真空度需控制在300～400Pa范圍內(nèi)。

2 食用油精煉過程中常用的真空泵與真空系統(tǒng)

在食用油精煉過程中需要借助真空泵將大部分水蒸氣抽走，所使用的真空泵主要有水噴射泵、低溫冷凝泵、水蒸氣噴射泵、水環(huán)泵等[4]。將捕水器、冷凝泵、冷阱等水汽凝結(jié)器配置在旋片泵、羅茨泵、干式泵前端位置，可將一定量的水蒸氣抽出來，單獨(dú)使用任何一種真空泵都達(dá)不到食用油精煉對(duì)真空度的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此必須按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置完善的真空系統(tǒng)。目前，在食用油精煉蒸餾脫臭處理作業(yè)中，最常用的真空系統(tǒng)主要包括以下三種。

2.1 多級(jí)水蒸氣噴射泵真空系統(tǒng)

從宏觀結(jié)構(gòu)來看，多級(jí)水蒸氣噴射泵真空系統(tǒng)主要是由四級(jí)水蒸氣噴射泵和兩級(jí)冷凝器兩大重要部件組成，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于傳統(tǒng)食用油加工作業(yè)中的脫臭處理環(huán)節(jié)，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、較長(zhǎng)的使用壽命、較高的抽汽能力、對(duì)于粉塵缺乏敏感度等，但是對(duì)于工作蒸汽量、冷卻水會(huì)造成較大的消耗，在整個(gè)精煉工藝汽耗量中脫臭工序往往需要消耗超過60%的蒸汽量，且需要設(shè)置一定的鍋爐系統(tǒng)，為此會(huì)產(chǎn)生較大的消耗量，增加額外成本，并且工作蒸汽和被抽臭味組分必然會(huì)和冷凝器進(jìn)行直接接觸，進(jìn)而導(dǎo)致水池中產(chǎn)生更多的廢水，廢水會(huì)經(jīng)過揮發(fā)造成嚴(yán)重的大氣污染，廢水處理作業(yè)也會(huì)增加更多成本。

2.2 水蒸氣噴射泵與水環(huán)泵組成的真空系統(tǒng)

在多級(jí)水蒸氣噴射泵中，最后一級(jí)或兩級(jí)水蒸氣噴射泵可以用水環(huán)泵代替，該系統(tǒng)可以將高真空下水蒸氣噴射泵的高抽氣能力、低真空泵下的水環(huán)泵高抽氣效率充分結(jié)合起來，避免對(duì)蒸汽與噴淋水造成較大的消耗，能有效解決能源資源的浪費(fèi)問題[5]。再加上水環(huán)泵可以是閉環(huán)式循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)換熱器冷卻后可以循環(huán)利用工作液，可防止排出工藝液體，減少污水量，從而能夠更好地保護(hù)環(huán)境。

2.3 羅茨真空泵—水環(huán)泵機(jī)組

該機(jī)組所具有的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）避免羅茨泵轉(zhuǎn)子及其泵腔、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間在機(jī)組中產(chǎn)生直接接觸，之間有一定的間隙，無須采用潤(rùn)滑油[6]。（2）羅茨泵轉(zhuǎn)子具備幾何對(duì)稱性，可以提高轉(zhuǎn)速，同時(shí)生產(chǎn)加工穩(wěn)定性良好。（3）機(jī)組在工作過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)較小，且具備的容積較大。（4）類似機(jī)械真空泵壓縮的情況不會(huì)發(fā)生在泵腔，因此無需排氣閥就可將可凝性脂肪酸蒸汽抽除。（5）可較快啟動(dòng)，極限真空可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，不會(huì)消耗較大的功率，不會(huì)產(chǎn)生較高的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用。（6）壓力范圍廣，即1～100Pa，羅茨泵抽速大，可將被蒸餾的氣體迅速排出。

3 食用油精煉過程中的損耗與影響因素

3.1 蒸餾損耗

這部分損耗主要由三部分組成。（1）將待脫臭油中的各種物質(zhì)所引起的損耗蒸餾出來，如低分子醛、不飽和碳?xì)浠衔?。脫臭旨在將這些臭味物質(zhì)采用水蒸氣蒸餾的方式取出，因此這是工藝中的必然損耗。（2）將待脫臭油中不皂化物引起的損耗蒸餾出來，如生育酚、甾醇等。上述成分不是脫臭而需要去除的物質(zhì)，盡管很難揮發(fā)但是也會(huì)失去一部分，特別是在溫度比較高的情況下，在餾出物中大部分為不皂化物。經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，如果脫臭溫度保持在250℃～270℃范圍內(nèi)，油中的不皂化物含量通常會(huì)降低60%。（3）蒸餾出甘油三酸酯產(chǎn)生的損耗[7]。甘油三酸酯與其他成分相比很難揮發(fā)，但是因?yàn)槠涫墙M成油脂的重要成分，在蒸餾脫臭過程中必然會(huì)造成一定損失，且在脫臭條件下不具備較高的蒸汽壓，很難直接蒸餾脫臭，這部分損失被水解為單甘油酯、二甘油酯，成為一種附加脫臭損耗。

3.2 飛濺耗損

汽提水在脫臭過程中會(huì)產(chǎn)生一定機(jī)械作業(yè)，造成油脂飛濺的可能性較大，由此會(huì)造成一定耗損，這就是飛濺耗損。根據(jù)一定速度向油中噴入氣體水蒸氣，經(jīng)油層到達(dá)脫臭器頂端結(jié)構(gòu)時(shí)，充分運(yùn)用蒸汽自身的動(dòng)能以及在高空狀態(tài)下膨脹所產(chǎn)生的動(dòng)能，伴隨著蒸汽會(huì)沖擊排氣管內(nèi)的一部分油脂液，并且排汽管的截面積大多比脫臭器截面積小，由此會(huì)增大排氣管內(nèi)的蒸汽流速，促使油滴隨氣流排出脫臭器，帶出的油脂數(shù)量也就是飛濺耗損。

4 食用油精煉過程中的節(jié)能技術(shù)

采用低溫冷凝（干式）真空脫臭方法節(jié)能，該系統(tǒng)有四大重要部件，分別是制冷準(zhǔn)備、干冷器、融冰準(zhǔn)備和真空裝置。相比傳統(tǒng)噴射泵大氣冷凝方式，干式-冷凝真空脫臭工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)。（1）極大地降低了所需蒸汽壓力，極大地減少了蒸汽用量，冷卻循環(huán)水幾乎用不到，幾乎不會(huì)排放廢水，分離處理比較方便。（2）最終排放的氣體中不存在任何揮發(fā)性物質(zhì)，不存在臭氣。（3）真空比較穩(wěn)定，操作靈活，且具有良好的調(diào)節(jié)性和較高的自動(dòng)化程度，安全可靠，對(duì)于氣量多變的要求可以完全得到滿足。（4）不會(huì)占較大的空間，有助于減少管理維修工作量。

除此之外，為節(jié)約熱能消耗可以采取三種方式，即降低冷卻水的溫度、結(jié)合冷卻水溫度變化對(duì)蒸汽用量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、在脫臭真空操作中減少抽汽量。本文重點(diǎn)介紹第三種方式。泵能耗與被抽氣體量在一定程度上呈正比例關(guān)系，隨著抽汽量的增大，蒸汽耗量也隨之增加，而脫臭真空系統(tǒng)的抽汽量主要來源于油中所含的可汽化物質(zhì)、脫臭時(shí)所噴入的直接蒸汽和夾帶的空氣以及從外部進(jìn)入系統(tǒng)的空氣。

5 結(jié) 論

用于食用油真空脫臭、脫色的真空系統(tǒng)是低真空技術(shù)的一種，但相關(guān)技術(shù)工作者對(duì)其并不關(guān)心，導(dǎo)致該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中極易出現(xiàn)各種問題，為此需要進(jìn)行更深層次的研究。與此同時(shí)，為更好地節(jié)省水蒸氣用量，可以將真空、低溫技術(shù)聯(lián)合起來，在真空脫臭過程中減少對(duì)環(huán)境的污染，從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

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