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      天星糧機20年專注糧油機械研發生產,國家高新技術企業。
      技術知識
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      怎樣提升精煉效益和油脂質量

        現在大規模建油廠的時代已經過去,在2000年后建的精煉生產線,其技術含量較高,經長期使用后,部分設備的壽命接近報廢。隨著市場競爭日益激烈,精煉油脂質量提升、輔料消耗下降,降低生產成本,提升精煉的效益和油脂質量,技術改造成為企業永恒的話題。

        我們經歷的精煉廠,主要生產大豆油和菜籽油。毛油分為:未脫膠大豆油:美國大豆油、阿根廷大豆油、巴西大豆油、烏拉奎大豆油和霉變熱損率高的高酸值油;②脫膠大豆油:新鮮脫膠油和輪儲油;③進口菜籽油和國產菜籽油,分機榨油和浸出油。

      植物油料在種植、加工、儲存過程中受到水、熱、光、酶、化學試劑、白土等的催化作用,會產生對人體有害的物質,如油料含農藥殘留、化肥殘留,油脂含反式酸、縮水甘油酯、3-氯丙醇酯。

      對現有的精煉工藝和設備加以改造和完善,針對不同的油品選擇適合工藝,在操作中防止過度精煉。對精煉的要求:盡可能多地保存油脂中的維生素E、甾醇,控制縮水甘油酯含量(≤50mg/kg)、3-氯丙醇酯含量(≤2μg/kg)(歐盟)[8];②降低輔料用量,減少輔料對油脂的接觸;③節能降耗;④提高成品油脂氧化穩定性,控制反式酸的增量和油脂返色程度;⑤提高精煉得率。

      1油脂精煉各工段操作和設備改造途徑

      1.1原料質量

      (1)在使用化學品方面,要求取樣準確。在冬季寒冷地區,大油罐的油上中下的品質有差異,把油罐區的油泵到精煉車間的油罐,混合均勻后取樣測出含磷量和酸值,這樣加酸準確。在戶外油罐儲存毛油,在油罐的上部和下部酸值和飽和酸含量不一樣,進生產線前在毛油罐循環均質,這樣取樣化驗數據準確,可準確配酸和配堿。

      (2)影響精煉得率的主要因素是含磷量和酸值。把1000mg/kg56mg/kg含磷量的原料油混合為335mg/kg的油,把罐底油與其他油混合,采取均一化處理,避免原料油品質差別大。

      (3)調整進精煉車間油品均勻。把油罐底的油腳添加到油中,堿煉經過離心機分離后皂腳含油控制在30%以內。但是如果皂腳含油太高,調整加酸加堿量,降低離心機的處理量。一般處理庫區油罐油腳方法是,抽走上部的油,挖走底部的結實油腳。

      (4)高酸值油容易導致縮水甘油酯生成。

      (5)累計公司加工過的原料油酸值和含磷量,針對性地選擇加酸量、堿濃度、超量堿。

      (6)遇到難煉的劣質毛油,采取兩種油混煉。如巴西大豆油與美國大豆油按2∶1混合,減少精煉操作困難,成品油達到色澤Y6、R0.6,酸值(KOH)回升小于0.02mg/g。

      (7)對包裝調和油,先測算、小樣配合試驗,主要是油酸和亞油酸含量,在小樣試驗合格后再生產。

      1.2酸煉

      (1)軟水通過鍋爐房省煤器后引1根熱水回水管。

      (2)增加1臺列管換熱器,用65℃精煉成品油與25℃毛油換熱,毛油溫度升到45℃,降低蒸汽用量3kg/t。

      (3)用成品油最后冷卻用的冷卻水,加熱進精煉車間的毛油,提升毛油的溫度,節省蒸汽56kg/t。

      (4)防止磷酸大量結晶,把磷酸濃度從85%降到75%,避免管道結晶。

      (5)依據毛油中的非水化磷脂含量和含雜量準確加酸,經小試分析數據,一般控制加酸后酸值(KOH)上升0.150.35mg/g調到0.20.5mg/g,水洗水用量從脫皂油量的8%15%降到6%13%。過量加酸則多消耗堿,增加成本。

      1.3堿煉

      (1)適當降低堿液濃度。

      (2)控制堿煉油酸值(KOH)0.050.08mg/g。

      (3)在堿煉中,多選用1臺隔膜式計量泵,蝸輪長時間運行磨損,造成流量不穩定,并聯1臺離心泵流量穩定,維修簡便。

      (4)在中和時選用靜態混合器,減少油品乳化。在中和過程中防止中性油過度皂化,設計中和反應滯留時間在1015min。

      (5)離心機的排渣間隔時間在160min,在適合油品需要情況下,延長離心機排渣間隔時間。根據出油含皂量、皂腳含油量調整背壓和向心泵開啟率??刂圃砟_含油量最大不能超過30%??刂朴秃砹啃∮?/span>500mg/kg,避免水洗時出現乳化現象。

      (6)碟片清洗池堿煮、磷酸煮洗,現在改用1SS316桶,用20%磷酸浸泡碟片組,13h,再用布擦洗干凈。

      (7)水洗時軟水溫度要高于油溫5℃,水洗水pH控制在56,避免油品乳化??刂扑此暮驮?/span>16002000mg/kg。

      (8)在分油箱旁安裝水泵,把水洗水泵入離心機皂腳管道,沖洗離心機的皂腳,對600t/d規模的精煉,每天節省10t軟水和污水處理費。

      (9)油品切換,調整操作參數,觀察出皂進行微調。在精煉過程中因油品變化要改變操作參數,考慮油品變化的時間長,堿煉工段增加時間很少,但是從脫色到脫臭要增加6h。

      1.4脫色

      (1)適度降低干燥油含水量,可以降低白土單耗。油脂水分能增加共軛二烯酸等極性物質,活性白土對水的羥基吸附能降低白土的活性。

      (2)脫色劑選用。沸石、海泡石、高嶺土、活性炭、硅藻土的脫色率小于活性白土的50%?;钚园淄烈耘驖櫷翞樵?,經強酸置換出金屬離子后,形成許多內部微孔結構,對色澤有很強的吸附力,但是也有很強的催化能力,可加速油脂氧化生成不良風味的揮發性物質。在pH7.9條件下堿化白土制得脫色劑,對葵花籽油脫色的主要參數為加脫色劑量1.5%、脫色溫度70℃、脫色時間30min,可得到較好的氣味。但是隨著堿化程度加深,異味逐步變小,脫色力下降。適度堿化的活性白土具有脫色和保留油風味能力。

        白土的游離酸含量高能促使油脂產生水解和氧化,高活性度和高游離酸含量的白土使油脂返色。一般選擇白土活性低于200,游離酸在0.2%(硫酸),pH25為宜。白土用量與油脂催化氧化及異構化呈正相關。

        低活性脫色劑凹凸棒土脫色改變大豆油的品質,提高油脂穩定性,凹凸棒土吸附色素比吸附磷脂有效,對皂類吸附比色素更有效,故脫除所有磷脂所需的凹凸棒土比脫色物質多,脫除所有色素物質所需的凹凸棒土比脫除皂類多。

      (3)定期清理白土預混合罐、脫色塔,改善混合效果。定期測試輔料質量,定期清理白土死角。

      (4)依據原料油色澤和成品油色澤的要求選擇白土用量,按歷史生產數據和原料油來源,選擇合適的白土品種、白土混合比例,有針對性地進行調整。一般對于巴西大豆油,活性白土、凹凸棒土1∶2或者活性白土、助濾劑、凹凸棒土1∶1∶2。對于美國大豆油,全部用凹凸棒土。在每批油到后做脫色試驗,確定白土用量,觀察酸值回升、金屬離子含量和脫色效果。

      (5)減少蒸汽帶水,在脫色吹餅前汽包排水,提高蒸汽飽和度來降低廢白土含油,保證吹餅蒸汽的飽和度,定期檢查疏水閥的運行狀態??刂茝U白土含油量在23%以下。

      (6)脫色塔保持較高的液位,防止油在塔內短路。

      (7)調整過濾機的排渣振動時間,由原12min調整到5min,可以降低空壓機50%用電量。

      (8)過濾機蒸汽吹餅:脫色過濾機吹餅蒸汽瞬時流量在0.8t/h,產生蒸汽壓力下降,影響真空穩定性。在過濾機吹餅蒸汽管道進口處加裝6mm孔板,蒸汽流量由1.8t/h降到1.2t/h,并提高蒸汽壓力的穩定性。

      (9)控制脫色油酸值(KOH)從小于等于0.3mg/g調到小于等于0.4mg/g。

      1.5脫臭

      (1)減少汽提蒸汽用量,避免汽提蒸汽帶水。

      (2)把脫色油和脫臭油換熱器的進油管改為一段彎管,更換進出油管位置,增加逆流效果,脫色油和脫臭油充分換熱,脫色油升到208℃。

      (3)在脫色、脫臭真空系統各增加1臺水環真空泵,減少1臺蒸汽噴射泵,降低蒸汽2030kg/t。保持真空穩定,減少波動。

      (4)如有可能,油-油換熱器選用螺旋換熱器,換熱效率高,經過兩次換熱,油溫達到228230℃,節省高壓蒸汽用量。

      (5)低溫短時捕集脫臭技術,在填料塔和板式塔的組合塔中,把板式塔第46層塔板的外部通過DN150管道連接,通過調節三通閥開閉來選擇油品在脫臭塔的板層數,控制脫臭時間。脫臭溫度235240℃,脫臭時間4560min,直接汽用量0.8%1%,控制反式酸增量[14-15]0.6%、維生素E降低7%10%,控制餾出物的酸值(KOH)大于100mg/g。

        在脫臭溫度達200℃以上,溫度是導致3-氯丙醇酯[8]形成的重要因素,230℃以上增加明顯,菜籽油在脫臭過程中產生3-氯丙醇酯量低于棕櫚油,3-氯丙醇酯產生的主要原因是前體氯和二甘酯。

      (6)高壓鍋爐原用紅外線信號在高溫下易受到干擾,紫外線抗干擾且穩定傳輸,所以改為紫外線。高壓鍋爐煙道上增加換熱器和車間工藝軟水換熱。

      (7)600t/d精煉的冷水真空系統中冷凍機運行電流在143.1A,滿載電流在179.4A,在保證產品質量條件下,降低真空蒸汽壓力,減少蒸汽量和降低水溫。冷凍水真空:7.2℃水,保持真空150180Pa,保持熱井水保潔,真空穩定。

      1.6冬化

      (1)葵花籽油和菜籽油脫蠟,結晶罐和養晶罐用DN200管道連接,停止用泵,各罐液位保持穩定,利于脫蠟成型。從第一個結晶罐到多個結晶罐靠重力壓差逐個溢流到最后一個結晶罐,在溢流過程中油溫下降46℃,不需攪拌混合不用油泵。成品油經冷凍試驗(0℃)30h。

      (2)成品油溫度低,與原料油換熱,降低進油溫度,減輕冷凍機的負荷,同時提高成品油溫度,減少后續精煉蒸汽用量。

      1.7廢水廢氣處理

      (1)在源頭控制或減少污水量,控制精煉車間的污水含油量在2000mg/kg以內,在隔油池及時回收。

      (2)把清洗設備的廢堿水存放,用于調節污水處理前的pH,減少用堿量,同時避免高濃度廢堿水對系統的沖擊。

      (3)把浸出車間廢水從進隔油池改為綜合池,延長精煉廢水在隔油池靜置時間,減少用藥量。

      (4)對處理后的中性水重復使用,用于衛生沖地和澆花。

      (5)排放水出口安裝COD在線監測儀和流量計。按照污水排放等級,如一級排放標準,COD90mg/L、BOD20mg/L,過度處理成本上升。

      (6)臭味捕集處理:收集后降溫10℃,經過液化、降解低分子、加壓處理和稀釋,控制排出氣體在20(無量綱)以下。

      2工藝調整

      2.1二次堿煉工藝——低溫長混堿煉

        二次堿煉工藝是針對劣質毛油如棉籽油和米糠油,可有效脫除糖類、蛋白質等。在游離脂肪酸超過3%所用,如果一次堿煉,加超量堿太高,可能形成濃皂漿。經二次堿煉后油脂色淺(如對菜籽油經一次堿煉油色澤在Y4.5,經二次堿煉達到Y2.2)、含磷量小于等于5mg/kg、微量元素、蛋白質和糖類等含量減少、減少中性油皂化,在脫色中白土不會被磷脂等黏液物吸附,減少白土用量,脫色油含磷量一般在1520mg/kg,在水洗時不加檸檬酸,殘皂量小于等于50mg/kg(一般在70mg/kg),減少脫臭時間。用于大豆油,提升煎炸性,但煉耗增加0.5%,廢水量增加。

        在精煉南美大豆油(熱損率高)和劣質毛油時,二次堿煉能徹底地清理雜質,減少脫色白土用量,延長脫臭塔工作周期。

      2.1.1工藝流程

        毛油暫存罐毛油過濾器計量換熱器多效混合器酸反應罐冷卻器冷卻油罐多效混合器堿反應罐加熱器自清式離心機多效混合器二次堿反應罐加熱器自清式離心機多效混合器換熱器水洗離心機真空干燥器。

      2.1.2操作要求

      (1)脫除雜質:如果毛油的含雜量多1%,煉耗增加0.8%。

      (2)添加磷酸:加0.05%0.2%食用級磷酸(75%85%),油溫在8085℃,進入多效混合器,進酸反應罐滯留1520min。

      (3)低溫堿煉:把酸煉油降溫到2540℃添加堿液,使用9.4%~12.6%的堿液,堿液溫度和油溫等同,加堿量按酸值計算,超量堿按80%100%,進入多效混合器,混合后油進堿反應罐,滯留4060min,在反應后進換熱器加熱到8590℃,進入離心機分離。

        在第一次堿煉油中添加4.0%~5.3%堿液,添加量按酸值計算,堿液溫度和油溫相同,經混合器混合后進二次堿反應罐,滯留1015min,進分離機分離。

      (4)水洗:在油中加10%15%軟水,水溫在95℃,高于油溫5℃,進混合器、滯留罐,洗滌后進分離機分離,油中含水0.3%0.5%。

      (5)真空干燥:真空在6.66kPa、器內溫度在90℃左右。

      2.2堿煉二次水洗

        菜籽毛油堿煉脫色脫臭成品油[20]。

        在堿煉后,進行二次水洗,加水量10%15%,按化驗結果,堿煉、水洗過程重復。脫色白土添加量2%左右,按白土量的5%15%添加活性炭。脫臭在180Pa、245250℃進行,冷卻到50℃出車間。

      2.3在板式脫臭塔后增加后脫酸、二次捕集、冷凍水系統

       在填料塔-板式脫臭塔后增加后脫酸,脫除在脫臭塔內氧化、水解產生的小分子酸性物質,提高脫臭油氧化穩定性,提升煙點。以國儲油為例,在沒有后脫酸前,脫臭油酸值(KOH)0.1mg/g,煙點212214℃,增加后脫酸酸值(KOH)0.06mg/g,煙點217℃。

        二次捕集器:一次捕集,進口油溫115℃,出口115℃,捕集的維生素E含量在14%;二次捕集,進口溫度52℃,出口52℃。第一級捕集餾分富含維生素E和甾醇,第二級捕集脂肪酸,酸值(KOH)115.4mg/g。第一級餾分重新循環到脫臭塔倒數第二層板中,減少脫臭過程中維生素E、甾醇損失。注意的是第二級捕集器的捕集溫度要大于42℃,否則脂肪酸凝固后貼在管內壁上,降低真空度,要用高溫熱水沖洗融化。

        冷凍機系統出水溫度在77.2℃,保持熱井中清潔,循環捕集脂肪酸的溫度要保證脂肪酸不處在凝固狀態,在線測定pH,維持微堿性,熱井的水要常加堿,如設置自動檢測和自動加堿裝置。

      3精煉過程中控制大豆油返色程度

        大豆油返色與原料中含青綠色、未成熟豆、高水分大豆相關;根據常年的生產統計,一般美國大豆油的質量穩定、阿根廷大豆油次之、巴西大豆油質量最差。

        大豆油返色與加工儲存過程有關。金屬含量影響返色,色澤隨著儲存時間延長而加深,儲存中變化明顯,出現多次返色現象,另外油中維生素E含量低,返色加深;浸出中的汽提脫溶溫度對返色影響很大,如浸出車間汽提溫度大于等于100℃,返色、返味很明顯;過氧化值與返色呈正比,過氧化值與油入罐溫度有關,在油溫大于等于50℃時,油氧化速度較快,小包裝與灌裝飽和度有關,油瓶的液位越高保存時間越久;與保存方式有關,儲存油脂注意避光。

      3.1脫磷

        殘留磷脂在脫臭后發生磷脂的吡咯化(4,5-環氧基-2-庚烯醛和很多個含氨基磷脂反應生成聚合物吡咯磷脂),產生非酶性褐變,引起回色。

      3.2脫酸

        加入一定量的超量堿,降低酸值、過氧化值和金屬離子,提升油品的穩定性。

      3.3脫色

        色澤與脫色溫度和脫色時間有關,脫色溫度不宜太高,脫色時間不宜過長。脫色溫度:活性白土或活性炭100106℃,天然漂土105132℃;脫色時間在1520min。脫色劑與油脂接觸時間過長,也會使精煉油產生回色和酸值上升現象。

      3.4脫臭

        對于填料塔和板式塔的組合塔,脫臭溫度在235245℃,真空在150250Pa,保持穩定,脫臭時間100min。如果增加后脫酸,控制真空在120150Pa,脫臭時間縮短至80min以內,脫臭油的氧化穩定性明顯提高,脫臭油在真空冷卻到50℃以下進油罐。在油中添加60mg/kgTBHQ防止氧化、延長返色。

      4精煉生產成本

      4.1生產成本

       工廠的一級油精煉生產成本分為變動成本和固定成本。變動成本含輔料消耗和能源消耗,輔料消耗含磷酸、白土、堿等,能源消耗含水、電、天然氣、蒸汽。固定成本含維修、油罐區、污水處理、化驗費、折舊、職工薪。變動成本含能耗27.46/t、輔料消耗22.39/t,共計49.85/t;固定成本含維修3.01/t、化驗3.39/t、污水處理12.68/t、油罐費9.7/t,共計28.78/t,生產成本是78.63/t(不含折舊和職工薪)。污水處理費含電費、水費、藥品、石灰、人工費、折舊、維修、污泥處理措施及其他,平均在12.68/t。

        一級油精煉生產成本對標在能源消耗,多數控制在電耗1314kW·h/t,汽耗60kg/t,天然氣2.5m3/t或柴油3.25kg/t,重點控制汽耗和電耗。

        根據對精煉裝置測試蒸汽消耗數據,脫臭蒸汽泵用汽25kg/t,脫色攪拌用汽56kg/t,吹餅用汽5kg/t,脫臭汽提用汽56kg/t(按油質量0.6%0.7%)。精煉主要用汽設備是脫臭塔,真空殘壓對汽提用汽量的影響很大,對于軟塔和板式塔結合的脫臭塔脫臭時間在6575min、溫度在230250℃,采集數據分別是:在500Pa,直接蒸汽量17kg/t;400Pa,直接蒸汽量13.5kg/t;300Pa,直接蒸汽量10kg/t;200Pa,直接蒸汽量7kg/t;160Pa,直接蒸汽量小于5kg/t。所以維持高真空,經常檢查冷凍系統的換熱器的換熱效果和水質清潔程度。蒸汽壓力對蒸汽用量影響也大,使用0.6MPa蒸汽用量比1MPa蒸汽用量多30%40%。

        電耗:冷凍機的排氣壓力在1300Pa,可下調到1100Pa(在氣溫低時),冷凍機循環水停37kW的水泵。

      4.2輔料用量

        對于不同品質的大豆油,輔料用量差異較大,體現在磷酸、液堿和白土的用量。我們在儲備油(酸值(KOH)2mg/g、含磷量90mg/kg)、新鮮脫膠油(酸值(KOH)1mg/g、含磷量90mg/kg)和新鮮毛油(酸值(KOH)1.5mg/g、含磷量700mg/kg)進行了生產對比。

      對比結果是:新鮮毛油含磷量高,酸化時磷酸用量大;儲備油和新鮮脫膠油含磷量相當,磷酸用量也相當。

        說明:

      (1)在儲備油酸值(KOH)2mg/g,中和脂肪酸液堿用量4.99kg/t,中和磷酸液堿用量1.29kg/t,合計液堿用量6.28kg/t。

      (2)在新鮮脫膠油酸值(KOH)1mg/g,中和脂肪酸液堿用量2.5kg/t,中和磷酸液堿用量1.29kg/t,合計液堿用量3.79kg/t。

      (3)在新鮮毛油酸值(KOH)1.5mg/g,含磷量為700mg/kg,在酸煉時磷酸一般用量為0.7kg/t,而中和磷酸液堿用量3.0kg/t,中和脂肪酸液堿用量3.74kg/t,合計液堿用量6.74kg/t。

      油儲存后,色澤不易脫,白土用量高;新鮮脫膠油和新鮮毛油均為新鮮油,白土用量相當。

      4.3考核指標和精煉成本

      (1)精煉得率:大豆脫膠油到一級大豆油97.23%97.36%;大豆毛油到一級大豆油95.11%95.57%;菜籽毛油到一級菜籽油95.35%95.73%;四級菜籽油到一級菜籽油96.26%96.37%;大豆毛油到四級大豆油97.72%97.80%;脫蠟一級菜籽油99.74%99.82%。

        理論精煉得率=100-(水洗損耗+1.25×酸值/2+含磷量×26.31/10000+水分+雜質)。

        提高精煉得率:在每批油精煉前,要計算理論得率,要求實際得率優于理論得率。在油脂精煉過程中,堿煉損耗占70%左右,脫色、脫臭損耗相對穩定,得率每提高0.1%,成本降低3元,一般是油價的0.5%,油價升高后相應降低的成本會增加。

      (2)精煉損耗的推算公式:

        精煉一級油:

        中和損失=0.3(水洗損耗)+1.25(皂腳含油)×(P(含磷)×26.31/10000+酸值/2+水雜+0.3(超量堿))

        脫色損失=白土比例×廢白土含油/(1-廢白土含油)

        脫臭損失=0.2(飛濺油)+1.1(損耗系數)×(脫色油酸值/2+POV/80+0.1(短碳鏈物)

        四級菜籽油損耗=0.3(水洗損耗)+1.25(脫磷量)(ΔP(含磷)×26.31/10000+Δ酸值/2(脫除FFA)+水雜)

      (3)精煉一級油在各階段的損耗:

        用脫膠油:中和76%80%,脫色9%11%,脫臭11%13%。

        用未脫膠油:中和87%90%,脫色4%6%,脫臭6%7%。

      5.1成品油處理

        在冬季,精煉成品油經過油罐儲存后,在灌裝后大豆油發朦、菜籽油有微量結晶,造成外觀差。如果二次精煉增加費用,可采取下列措施:

      (1)成品油調配,把冷凍試驗20h的油和3h的油按比例混合成冷凍時間9h發貨。

      (2)把冷凍試驗期短的油售給沒有冷凍要求的散戶。

      5.2降低生產成本

        榨油廠毛油的出油率、毛油扣除沉渣比例、罐區毛油罐底油腳數量、毛油質量等要與相同規模精煉廠對標。在改進工藝和設備后,輔料的消耗下降,在操作過程中精準操作,不但減少輔料消耗,同時也減少輔料和油脂的接觸量,減少衍生有害物,有利于提升油脂質量。


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