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節能減排技術在植物油廠中的應用-馬傳國,等

發布日期:2022-04-04 17:51來源:糧油加工作者:lulu點擊次數:

節能減排技術在植物油廠中的應用

來源:糧油加工 2011年第5期,作者:馬傳國1 李星2 婁麗娟1

       節能減排是指節約物質資源和能量資源, 減少廢棄和環境有害物(包括三廢和噪聲等) 排放?!秶窠浐蜕鐣l展第十一個五年規劃綱要》將節能減排3 個

標即萬元GDP 能耗、二氧化硫(SO2) 排放量和化學氧量(COD) 作為約束性的指標, 要求“十一五” 期單位國內生產總值能耗降低20%左右, 主要污染物排

總量減少10%。我國經濟快速增長, 各項建設取得巨成就, 但也付出了巨大的資源和環境被破壞的代價,兩者之間的矛盾日趨尖銳, 人們對環境污染問題反應強烈。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式粗放直接相關。不加快調整經濟結構、轉變增長方式, 資源支撐不住, 環境容納不下, 社會承受不起, 經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展, 才能實現經濟又好又快發展。

       目前我國已成為世界食用植物油加工的中心, 年加工植物油料達到8 500 萬t 左右。植物油加工企業迅速向大型化發展, 日加工能力在2 000t 以上的企業達到100

家左右, 大型植物油廠在生產過程中的能源消耗和“三廢” 排放越來越受到政府和企業自身的關注。為此, 國家發展與改革委員會發布的《促進大豆加工業健康發展

的指導意見》中規定, 將新建和擴建項目的能耗和“三廢” 排放列入行業準入的條件。因此, 植物油企業必須積極推廣新技術、新工藝、新裝備, 加快淘汰高耗糧、

高耗能、高污染的落后生產能力, 提高成品糧油出品率和副產品利用率, 才能適應市場經濟競爭發展的要求。

       本文就國內外植物油生產過程中研究和開發的節能減排工藝和裝備進行簡要介紹。

1 油料預處理壓榨工藝中的節能減排技術

       Florin 和Bartesch 描述了流化床干燥大豆的原理, 它與水蒸氣夾套容器干燥原理是不同的。水蒸氣夾套容器干燥原理是當大豆翻滾通過容器時, 容器夾層的蒸汽將熱量傳遞給大豆; 流化床干燥則是靠空氣懸浮大豆并輸送大豆穿過干燥室, 輸送過程中被加熱的空氣可以將熱量直接傳遞給大豆。Florin 和Bartesch 使用Escher Wyss(拉文斯堡, 德國) 流化床干燥器干燥大豆后發現, 流化床干燥能使每一粒處于加熱下的大豆都有更均一的停留時間, 這就保證了每粒大豆的最終水分含量都相同。流化床干燥器只需夾套干燥器傳熱面積的20%就可以保證足夠的熱量傳遞給空氣來干燥大豆; 油料在夾套干燥器的停留時間需要20min, 而流化床只需要6min。

      通過擠壓膨化機的蒸煮作用使油料中蛋白質軟化并膠凝, 并轉變為一種膠狀物質, 它能把所有顆粒結合在一起。凝膠化的蛋白質具有彈性, 物料從膨化機中排出

時, 過熱的水轉化為蒸汽使膨化料粒形成許多內孔。目前, 國內外植物油廠采用膨化機取代立式蒸炒鍋, 在溫度為88~105℃ (190~221℉) 下蒸炒油籽。例如, 菜籽含有可以將磷脂釋放入油脂的酶, 膨化機只需20s 的瞬間就使菜籽全部達到高溫, 其中的酶根本就沒有機會釋放磷脂。其結果顯著降低了成品油中的磷脂, 與采用立式蒸炒鍋相比, 磷含量由350mg / kg降到48mg / kg。此外, 降低了葉綠素,游離脂肪酸含量以及過氧化值和綠色素。

       劉大川等人將清理分級后的花生仁低溫烘干, 脫紅衣后于65℃以下直接進入低溫螺旋榨油機進行預榨, 低溫花生油經沉淀、精濾即達到壓榨一級花生油標準。低溫預榨餅經適度破碎并調節水分后進入浸出器, 用浸出溶劑萃取油脂, 濕粕進入熱氣式攪拌型低溫脫溶裝置, 在小于80℃的溫度下低溫脫溶, 然后進行超微粉碎得到脫脂花生蛋白粉,其蛋白質含量(N×6.25, 干基) 為60.7%, 氮溶解指數(NSI) 為68.5%。此研究成果已經開始推廣, 使花生蛋白產品在食品中應用的領域更加廣泛。

2 油脂浸出工藝中的節能減排技術

       1990 年美國頒發的清潔空氣法規, 己烷也被列為189 種有危害的空氣污染物之一。戊烷屬于無危害的空氣污染, 所以人們對使用戊烷餾分浸出棉籽油產生了興

趣?,F在市場上可以買到商用的甲基戊烷型烷烴, 其沸程為55~61℃ (131~142℉)。趙國志等人對異丙醇替代正己烷溶劑浸出新工藝做了簡介, 此工藝采用新技術和新裝置: ①浸出后增加脫脂粕的溶劑壓榨機; ②異丙醇混合油的低溫冷卻分離; ③采用浸透汽化膜分離技術濃縮異丙醇-水共沸混合物工藝。

      皇冠公司Ⅳ型浸出器是不用篩網的。此浸出器不是依靠溶劑流動穿過靜止的物料層(相對于溶劑), 而是將物料輸送到一個溶劑池中對物料進行浸出。傾斜的刮板

輸送機緩緩拖拉固體物料向斜坡上移, 同時浸沒在溶劑池內。當傾斜的刮板輸送機繞頂輪轉動時, 固體物料被提升而離開溶劑。然后固體物料自由下落到第二條傾斜

的刮板輸送機上, 并浸沒在溶劑中。這種緩慢地拖拉,然后自由下落需重復多次。采用此類型浸出器的主要操作要求是: 固體物料與溶劑的密度差要足夠大, 以保證

物料下沉。Ⅳ型浸出器可有效地浸出細小微粒狀的食品、藥物及廢白土。

      馬傳國等人研制的高效混合油動態過濾機, 由支承座支承一臥式帶左右封頭的圓形筒體, 內有若干片圓形濾板, 固定在一根空心軸上, 濾板隨空心軸進行旋轉。

含有一定粉末的混合油, 靠存在的液位差, 自動通過圓形濾板, 被截留粕末后的混合油匯集空心軸中, 濾后凈混合油匯集于空心軸通過旋轉接頭由泵抽出。濾后混合

油含粕末量0.01%~0.02% (乙醚不溶物) 。臥式筒體上部安裝一組若干個噴嘴, 溶劑從進口進入噴嘴, 可對濾板進行不定期清洗。筒體下部設置有濾渣收集斗, 通過自吸式排污泵將濾渣打回浸出器。

      將目前浸出車間使用的層碟式汽提塔進行革新, 將塔內的溢流盤、錐形分配盤、環形分配盤形成單獨的單元, 每組由一副法蘭進行連接, 從上至下形成11~12 組。特點是由于每一單元只有上一組的環形分配盤將混合油從中間的流入下一組溢流盤, 上下組的塔內壁是不相通的, 因此, 從塔體上部流下的混合油與塔體下部上升的氣體不會沿塔內壁“走短路”。這樣, 提高了層碟式汽提塔脫出溶劑的效果, 經實際生產檢驗浸出毛油中殘油揮發組分含量小于300mg / kg。

     梁少華等人對目前大型浸出油廠普遍使用的礦物油尾氣回收裝置進行了革新改造。將吸收塔排氣的風機省去, 改在尾氣進入吸收塔前添加一個液體噴射泵, 用吸收塔塔釜中的礦物油作為引射流, 使尾氣隨礦物油一起進入吸收塔, 之后尾氣自然上升, 與吸收塔頂噴淋下來的新鮮礦物油進行傳質吸收。優點在于避免風機強制抽氣時, 尾氣在塔中停留時間短, 尾氣中溶劑不利于礦物油的吸收。

3 油脂精煉工藝中的節能減排技術

       通常對毛油進行水化脫膠或磷酸脫膠,難以滿足物理精煉對磷脂含量的要求, 而且還會損害油脂中的一些營養成分。近年來一些學者將生物酶法應用于毛油的脫膠工藝中。毛濤等人將磷脂酶A 用于四級菜籽油脫膠中, 結果表明: 酶用量90μL / kg、pH 值6.0、含水量2%、反應溫度40℃、反應時間3h, 最終含磷量小于10mg / kg, 達到了理想的脫膠效果。目前有資料介紹利用磷脂酶C 將油中卵磷脂水解成甘二酯和膽堿, 同時使甘二酯保留在中性油中, 不增加油脂脫膠的煉耗。

目前, 大型油脂精煉廠堿煉后水洗廢水的排放量較大, 給后續處理環境帶來了巨大壓力?,F在推廣無水洗廢水排放的堿煉工藝, 亦即干式吸附脫除堿煉油殘皂工藝。堿煉后通過離心機脫皂分離的油脂, 直接進入脫色工段, 含有殘皂的堿煉油泵入過濾機中, 利用脫色工序形成廢白土進行過濾和吸附, 替代水洗除去油中殘皂后,

再進行“復脫色” 工藝。

       國標三級或四級油脂的生產一般不需要脫色和脫臭環節, 對于植物油料浸出得到的毛油, 生產國標三級或四級油脂要求溶劑殘留量必須達到合格即小于50 g / kg。在浸出毛油精煉過程中必須進行脫溶, 目前國內精煉油廠使用的脫溶設備, 大多是連續式脫溶器, 油脂在140~160℃的條件下, 水蒸氣汽提60~80min。目前, 研制的填料式連續脫溶塔, 塔內填料采用薄膜規整調料, 比表面積達到250m2 /m3。生產時當油脂流過填料時會形成薄膜, 具有較大的表面積, 這有助于水蒸氣把微量的溶劑汽提出來。實際生產應用中, 脫溶油脂溫度在120℃左右, 在塔內脫溶時間只需15min。從綜合脫溶所需的加熱溫度和脫溶時間, 填料式脫溶器與目前使用的連續脫溶器比較, 節能達到30%~50%。

       為了達到最終產品脫臭油中游離脂肪酸含量在0.03%~0.05%的要求, 調整操作條件是必要的, 最容易的途徑是提高脫臭的溫度。對于較好的汽提脫酸和熱脫

色而言, 高溫是有效的途徑。在實際生產中, 熱量回收已成為一個重要考慮因素, 因為它可以使油脂達到脫臭溫度的額外加熱成本最小化。近些年, 對于熱量回收的

熱交換器制造業有了一個快速發展。一種特殊的間接熱回收裝置是溫差環流系統(圖1), 蒸汽在油脂被冷卻單元產生后, 通過閉合回路被送到油脂被加熱單元。蒸汽

在油脂被加熱單元冷凝, 水又返回到油脂被冷卻單元。

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      目前, 植物油脂精煉廠的規模越來越大, 單條生產線達到600~1 000t / d, 油脂脫臭關鍵因素之一就是脫臭時的高真空?,F今使用的真空系統大多是四級蒸汽噴射泵, 具有耗能高、耗水量大并產生一定量含油廢水。國外精煉油廠正在將干式冷凝系統越來越多的成為首選。應用這套系統, 噴入蒸汽在冷凝器表面用選定的工作低溫介質(大約-30℃) 冷凝, 剩余的不凝氣體既可以通過機械泵或系統末端的液體循環泵排出, 也可以通過蒸汽噴射真空系統的一級噴射器排出, 干式冷凝系統降低了動力蒸汽的耗量, 但需要額外的電能。干式冷凝系統產生很少的廢水, 這大大降低了污水處理的成本, 因此也加快了投資回收期。

     干式冷凝裝置既可以安裝臥式冷凝器, 也可以安裝立式冷凝器(圖2、圖3)?!芭P式” 干式冷凝系統的優點是凍結冷凝器的結構相對簡單和緊湊, 另一方面制冷劑在引力系統中有標準高度。與臥式系統相比, “立式”凍結冷凝器可以更有效地從管道中依靠重力將冰和脂質排出。立式冷凝器的一個不足是在立式列管中制冷劑液柱存在靜壓力, 這導致底部制冷劑蒸發的溫度更高。為了保證管道中整個高度的蒸汽升華, 這時蒸發溫度的增加將通過在分離器中制冷劑溫度的降低來進行補償, 這也有效的降低了制冷劑的能量消耗。

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