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影响油脂脱臭效果因素的分析与探讨
作者:admin  来源:  录入时间:2015/9/25 14:13:03   点击:745
毛油经过化学精炼或物理精炼处理后还含有一定量的脂肪酸及微量的醛类、酮类、烃类、甘油酯的氧化物、肥皂味、白土味等,这些物质形成油脂的臭味,这些低沸点组分的典型范围在化学精炼中约占油量的O.I%一0.5%,而在物理精炼中则为0.5u/o一50-/0。油脂要达到高烹油或色拉油标准,就必须经过脱臭处理。
  
  目前油脂精炼采用的脱臭方法一般都是高温真空水蒸汽蒸馏法。在该条件下,油脂脱臭还伴随着过氧化物、热敏色素的分解和游离脂肪酸等物质的挥发。评价油脂的脱奥效果,应该从风味、滋味、色泽、酸值、过氧化值等多方面来衡量。影响脱臭效果的因素较多,本文结合实践从原辅料品质、工艺条件、脱臭设备、脱臭工艺等方面,分析影响油脂脱臭效果的因素。
  
  1.原辅料品质
  
  1.1脱臭原料油品质
  
  1.1.1胶体杂质在油脂精炼过程中,从油脂中除去的主要物质是游离脂肪酸、胶杂(磷脂)、色素、微量金属离子、过氧化物和其他氧化物以及不皂化物等。其中,胶杂(磷脂)的含量高低直接影响到脱臭效果。油脂经不同的方法脱胶后,其残磷量在10~30mg/kg不等,好的脱胶方法可将油脂的残磷量降至10mg/kg以下,再经白土吸附脱色后,残磷量一般在l一3mg/kg。在色拉油的加工过程中要力求采用先进的脱胶技术,最大限度地降低油脂中磷含量,保证油脂脱臭效果。
  
  1.1.2色泽由于脱色前处理工艺和脱色白土的脱色能力不同,脱色油还含有一定量的色素,包括天然色素和非天然色素。影响脱色效果的因素主要与脱色原料油品质、脱色工艺、吸附剂等条件有关.许多学者对此已经做了系统的研究。在浸出工序蒸发、汽提和脱胶前处理等过程中,油脂中的蛋白质、碳水化合物、胶质、磷脂等物质受热褐变并伴随着油脂氧化是深色素产生的根源,这部分色素属于非天然色素,已经成为油脂中的固有色素,通过白土吸附很难除去,在高温下也很难分解。脱臭前处理工序应该尽量避免这类色素的生成。
  
  1.1.3酸值实践证明,菜籽油、大豆油、棕桐油等很多油脂都可以采用蒸馏脱酸法,即物理精炼法。由于物理精炼未经过碱炼脱酸处理,酸值一般较高,采用层板式的单塔脱酸脱臭蒸汽消耗大,生产成本高;宜采用填料塔与板式塔相结合的软塔及相应的脱酸脱臭工艺。针对高酸值(AV>4m罢OH/g)油脂应采用双塔脱臭系统,即在脱臭塔前加预脱酸塔;极端情况下还可采用多塔脱酸脱臭工艺,如高酸值的米糠油等。郑州力德工程技术有限公司等已经成功将该工艺付诸实践。一般油脂经过化学精炼后,酸值都能达到0.5mgKOH/g以下,即使在脱色后酸值回升,也不至于对最终的脱臭效果产生太大的影响。
  
  1.1.4气味和滋味油脂的气味和滋味可以分为两大类。一类由其本身的特性决定的,如大豆油带有豆腥味,菜籽油带有辛辣味,芝麻油带有特殊酌香味,花生油的草腥味以及葵花籽油的独特气味等;另一类是加工过程中产生的,如油脂氧化后的哈味,管道、加工设备的铁锈味,添加的化学药品如苛性碱、磷酸、白土而带来的味道等。加工过程中产生的气味和滋味大多让人讨厌,因此要防止油脂氧化,停车时应该注意管道和设备的清洗,尽量将这类气味降到最低水平。
  
  1.1.5金属离子油脂中的金属离子主要有Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Ca2+、M孑+等,微量的金属离子是油脂氧化的催化剂,尤其是高温条件下对油脂品质的影响更为严重,除了避免油脂与铜质设备和管件接触外,脱臭工艺中的设备及管道、管件尽可能采用不锈钢材料。工艺过程中应尽可能最大限度地降低油脂中的Fe2+、Fe3+的含量,Fe2+、Fe3+对油脂的影响最大,其含量应该严格控制在0.1mg/kg以下。
  
  所以有必要在不同工段添加磷酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸等抗氧化增效剂使金属离子钝化。
  
  1.2 汽提蒸汽
  
  汽提蒸汽的质量、速率(或单位用量)对脱臭有直接影响,为了防止蒸汽中带水,蒸汽最好要经过过热处理,保证蒸汽干燥,不含空气。在保证脱臭操作压力符合工艺要求前提下,加大汽提水蒸汽的单位用量,可以进一步降低低沸点组分的蒸汽分压,对脱臭效果有利,但容易引起中性油的夹带损失。脱臭温度一定时,汽提蒸汽量与脱臭操作压力成正比,当脱臭操作压力越低,所必需的汽提蒸汽量就减少。直接蒸汽量对于间歇脱臭设备一般占油量的2%~4%,半连续、全连续板式脱臭塔为1.5%~2qo,薄腆式脱臭塔为0.5%一10-/0。
  
  1.3加热媒源
  
  我国用作脱臭热载体的主要有直接火、道生蒸汽、过热蒸汽、导热油、电加热等。直接火和电加热已经很少使用,道生(26.5%联苯+73.5%联苯醚)由于其本身的毒性和危险性而限制了其使用,低压饱和水蒸汽不能将油脂加热到200aC以上的脱臭温度,过热蒸汽的使用也不太理想。目前国内脱臭普遍采用的是导热油作为加热媒体,通常导热油的温度在290~3lOC之间。国外已普遍使用高压水蒸汽作为加热介质使用,确保油脂的食用安全性。
  
  2工艺条件
  
  2.1温度
  
  真空度一定的条件下,脱臭温度的升高可以增加脂肪酸和臭味组分的汽提速率,减少汽提水蒸汽的使用量,缩短脱臭时间,以减少油脂夹带损失。脱臭温度较高的热脱色效果较好,这种效果归于色素、过氧化物和微量金属复合物的除去或热钝化作用,如胡萝卜素在一定条件下,加热至260C分解并除去。通常油脂的脱臭温度一般控制在230—2700C之间,脱臭温度不宜超过2800C,温度过高会加剧部分油脂水解,增加蒸馏损耗;增加生育酚、甾醇的挥发量,降低成品油的营养价值和氧化稳定性;增加反式酸生成的可能性。
  
  2.2时间
  
  脱臭必须保证足够的时问使热敏性色素最大限度地分解并除去。脱臭时间受汽提水蒸汽速率、温度和真空度等因素的影响。直接汽速率越大,温度和真空度越高,挥发组分就越容易挥发,所需的脱臭时间也就越短。连续脱臭工艺根据所用脱臭塔结构的不同控制脱臭时间在15~120min,在保证脱臭效果的情况下,时间越短越好,时间长了容易导致油脂热聚合,降低油脂的营养价值,同时可能增加反式酸的生成。
  
  2.3真空度
  
  为了防止油脂在高温下氧化,脱臭操作都要求有较高的真空度,操作压力一般在300~800Pa。真空度越高,所需直接汽量就越少、脱臭时间也越短,同时还可以有效避免油脂水解引起的蒸馏损耗,同时还要兼顾到设备成本和操作成本。真空度的实现一般是通过四级蒸汽喷射真空泵,高真空度的多级蒸汽喷射泵能使脱臭效果更好。
  
  2.4油脂的自由比表面
  
  一般认为汽化主要产生在液体的自由表面上。脱臭过程中应尽可能增大油脂的自由比表面,使臭味组分充分挥发。目前,增大油腊的自由比表面的方法主要有两种:一种是水蒸汽喷射的方式,即干燥水蒸汽从液层底部的分布器以一定压力喷人容器,蒸汽在通过油层上升时,产生的气泡增大油脂的自由比表面,蒸汽带来的动力使气泡破裂,增加挥发组分的挥发速庋,是间歇式脱臭器以及连续式板式脱臭器脱臭时采用的方法。另一种是薄膜脱臭工艺,它是利用液体分布装置使油脂在系统中的薄膜装置上形成薄层状,增大油脂的自由比表面,大大减小了油脂中易挥发组分的气体穿越液层的阻力,加快了易挥发组分的挥发速度,而且油脂薄膜在自身重力的作用下沿薄膜装置的表面下滑,与上升的汽提蒸汽形成的逆流接触,大大减少了汽提蒸汽用量。
  
  3脱臭器和脱臭工艺
  
  3.1间歇式脱臭器及其脱臭工艺
  
  该工艺将油脂分批加入间歇式脱臭器内进行脱臭。由于普通钢会给油脂品质带来不利影响,现在的脱臭器一般都用不锈钢材料制作,如LYX型系列间歇式脱臭器,油脂在脱臭器内停留3—8h,其加热和冷却都是通过脱臭器内设有的两组蛇管完成。在脱臭器中心由中央循环管和直接蒸汽喷头组成油脂循环装置。该工艺操作特点如下:①设备投资少,操作简单,可以根据原料油品种和品质灵活地控制脱臭工艺条件;⑦脱臭操作时间长,蒸汽消耗量大,并且油脂的加热和冷却都在脱臭器内进行,热能没有合理再利用,能源浪费较大;③脱臭器内有较高的液层,油脂翻动困难,不利于低沸点组分的脱除;④脱臭器在操作中反复破真空,脱臭器内油脂容易氧化,影响油脂脱臭效果,同时造成抽真空时多余的蒸汽消耗。其工艺流程如图1所示。
  


                                                  图1油脂间歇脱臭工艺流程图
  
  3.2连续式脱臭工艺
  
  在连续脱臭工艺中,油脂通过连续脱臭器完成脱臭过程。该设备处理量大,适合大规模生产。本文按脱臭器的类型将脱臭工艺分为:板式脱臭塔的连续脱臭工艺,薄膜式脱臭器的连续脱臭工艺。
  
  3.2.1板式脱臭塔及其脱臭工艺根据板式脱臭塔塔体结构可将脱臭塔归纳为单壳体脱臭塔和双壳体脱臭塔。双壳体的主要优点在于它能有效防止壳体连接处空气泄漏对油脂的氧化作用。早期板式塔的设计通常将油脂析气、加热、油一油换热都在塔内进行。根据实践,塔外析气、油一油换热、加热的操作更加容易控制,塔外列管式加热比塔内盘管式加热效率更高,现在板式脱臭塔往往将析气、油一油换热、加热、冷却等过程放到塔外进行,脱臭塔只担负着汽提一项功能。该工艺充分考虑了热能的再利用。高温脱臭油抽出后和脱色油换热,不但芾约了热能,还减少了冷却水的使用量。油脂连续通过脱臭塔,在塔内停留45-120min,有较好的热脱色效果,高温下油脂与蒸汽逆流传质,脱臭效果好,汽提蒸汽使用量、脱臭时间介于间歇式和薄膜式脱臭之间。整个油脂脱臭过程都在高真空下操作,油脂氧化、水解等副反应相对较少,成品油品质有保证。相对于薄膜式脱臭系统,油脂中生育酚、甾醇等营养素的损失较大,同时菜籽油和大豆油中的亚麻酸的异构化作用增大。收集的脱臭馏出物可作为回收生育酚的原料,也可为回收脂肪酸、甾醇等附加值高的产品提供原料。工艺流程如图2.
  


                                        图2板式脱臭塔的油脂连续脱臭工艺流程图
  
  3.2.2薄膜式脱臭器及其脱臭工艺薄膜式脱臭工艺中脱臭器采用降膜式脱臭塔和结构填料塔。降膜式脱臭塔分为ACV降膜式脱臭塔和EX降膜式脱臭塔两种。ACV降膜式脱臭塔与一般列管式蒸发器结构相似,其主体结构是列管式汽提器。EX降膜式脱臭塔的汽提管则是由等径的空心球用直管串接而成,油脂通过油分配器呈0.4mm厚的油膜沿列管表面下降,与上升的直接蒸汽进行逆流汽提,增大了油脂自由比表面。
  
  结构填料脱臭塔是油脂工业近年来发展起来的较新的脱臭塔,填料塔是一个上下等径昀圆柱形塔体,顶部设有真空接口,塔底通直接汽,油脂进入塔体后通过分配盘均匀分布于填料上,油在填料表面形成薄膜逆流传质汽提。这种塔设备压降小,比表面积大,油脂停留时间短,耗用汽提蒸汽量为油脂的0.5%一1%,但受高温时间短,热脱色效果差,通常不单独使用,而是和闪蒸塔、滞留罐配套完成油脂的脱臭。
  
  实践中也有采用填料塔与板式塔相结合的软塔,即组合塔。组合塔的形式可以看作是三段,最上层是脂肪酸湿式捕集段,第二段是汽提段,底部是嚼筒状滞留段,内设导流隔板,底部通汽提蒸汽。薄膜式脱臭工艺特点如下:适宜处理高酸值油脂,填料式脱臭塔的使用提高了汽液传质效果,能有效降低汽提汽的消耗,保证了成品油的质量。油脂在较短时间内除去挥发性组分,从而减少了反式酸形成,同时也大大减少了油脂中生育酚、甾醇等营养素的损失。填料塔操作要求高,磷脂、蛋白质、碳水化合物和杂质含量高的油脂不宜进入塔体处理。其工艺流程如图3所示。
  
  4结束语
  
  综上所述,要提高油脂脱臭效果,不但需要先进的工艺和优良的设备,还需要通过正确操作来控制好各工艺参数,需要在生产中不断认识和实践,才能将生产异常控制到最低限度,从静锫证漉膳朕臭效果,提高油厂经济效益。
  


                                        图3薄膜式脱臭塔的油脂连续脱臭工艺流程图
 
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