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节能减排技术在植物油厂中的应用-马传国,等

发布日期:2022-04-04 17:51来源:粮油加工作者:lulu点击次数:

节能减排技术在植物油厂中的应用

来源:粮油加工 2011年第5期,作者:马传国1 李星2 娄丽娟1

       节能减排是指节约物质资源和能量资源, 减少废弃和环境有害物(包括三废和噪声等) 排放。《国民经和社会发展第十一个五年规划纲要》将节能减排3 个

标即万元GDP 能耗、二氧化硫(SO2) 排放量和化学氧量(COD) 作为约束性的指标, 要求“十一五” 期单位国内生产总值能耗降低20%左右, 主要污染物排

总量减少10%。我国经济快速增长, 各项建设取得巨成就, 但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,两者之间的矛盾日趋尖锐, 人们对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式, 资源支撑不住, 环境容纳不下, 社会承受不起, 经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展, 才能实现经济又好又快发展。

       目前我国已成为世界食用植物油加工的中心, 年加工植物油料达到8 500 万t 左右。植物油加工企业迅速向大型化发展, 日加工能力在2 000t 以上的企业达到100

家左右, 大型植物油厂在生产过程中的能源消耗和“三废” 排放越来越受到政府和企业自身的关注。为此, 国家发展与改革委员会发布的《促进大豆加工业健康发展

的指导意见》中规定, 将新建和扩建项目的能耗和“三废” 排放列入行业准入的条件。因此, 植物油企业必须积极推广新技术、新工艺、新装备, 加快淘汰高耗粮、

高耗能、高污染的落后生产能力, 提高成品粮油出品率和副产品利用率, 才能适应市场经济竞争发展的要求。

       本文就国内外植物油生产过程中研究和开发的节能减排工艺和装备进行简要介绍。

1 油料预处理压榨工艺中的节能减排技术

       Florin 和Bartesch 描述了流化床干燥大豆的原理, 它与水蒸气夹套容器干燥原理是不同的。水蒸气夹套容器干燥原理是当大豆翻滚通过容器时, 容器夹层的蒸汽将热量传递给大豆; 流化床干燥则是靠空气悬浮大豆并输送大豆穿过干燥室, 输送过程中被加热的空气可以将热量直接传递给大豆。Florin 和Bartesch 使用Escher Wyss(拉文斯堡, 德国) 流化床干燥器干燥大豆后发现, 流化床干燥能使每一粒处于加热下的大豆都有更均一的停留时间, 这就保证了每粒大豆的最终水分含量都相同。流化床干燥器只需夹套干燥器传热面积的20%就可以保证足够的热量传递给空气来干燥大豆; 油料在夹套干燥器的停留时间需要20min, 而流化床只需要6min。

      通过挤压膨化机的蒸煮作用使油料中蛋白质软化并胶凝, 并转变为一种胶状物质, 它能把所有颗粒结合在一起。凝胶化的蛋白质具有弹性, 物料从膨化机中排出

时, 过热的水转化为蒸汽使膨化料粒形成许多内孔。目前, 国内外植物油厂采用膨化机取代立式蒸炒锅, 在温度为88~105℃ (190~221℉) 下蒸炒油籽。例如, 菜籽含有可以将磷脂释放入油脂的酶, 膨化机只需20s 的瞬间就使菜籽全部达到高温, 其中的酶根本就没有机会释放磷脂。其结果显著降低了成品油中的磷脂, 与采用立式蒸炒锅相比, 磷含量由350mg / kg降到48mg / kg。此外, 降低了叶绿素,游离脂肪酸含量以及过氧化值和绿色素。

       刘大川等人将清理分级后的花生仁低温烘干, 脱红衣后于65℃以下直接进入低温螺旋榨油机进行预榨, 低温花生油经沉淀、精滤即达到压榨一级花生油标准。低温预榨饼经适度破碎并调节水分后进入浸出器, 用浸出溶剂萃取油脂, 湿粕进入热气式搅拌型低温脱溶装置, 在小于80℃的温度下低温脱溶, 然后进行超微粉碎得到脱脂花生蛋白粉,其蛋白质含量(N×6.25, 干基) 为60.7%, 氮溶解指数(NSI) 为68.5%。此研究成果已经开始推广, 使花生蛋白产品在食品中应用的领域更加广泛。

2 油脂浸出工艺中的节能减排技术

       1990 年美国颁发的清洁空气法规, 己烷也被列为189 种有危害的空气污染物之一。戊烷属于无危害的空气污染, 所以人们对使用戊烷馏分浸出棉籽油产生了兴

趣。现在市场上可以买到商用的甲基戊烷型烷烃, 其沸程为55~61℃ (131~142℉)。赵国志等人对异丙醇替代正己烷溶剂浸出新工艺做了简介, 此工艺采用新技术和新装置: ①浸出后增加脱脂粕的溶剂压榨机; ②异丙醇混合油的低温冷却分离; ③采用浸透汽化膜分离技术浓缩异丙醇-水共沸混合物工艺。

      皇冠公司Ⅳ型浸出器是不用筛网的。此浸出器不是依靠溶剂流动穿过静止的物料层(相对于溶剂), 而是将物料输送到一个溶剂池中对物料进行浸出。倾斜的刮板

输送机缓缓拖拉固体物料向斜坡上移, 同时浸没在溶剂池内。当倾斜的刮板输送机绕顶轮转动时, 固体物料被提升而离开溶剂。然后固体物料自由下落到第二条倾斜

的刮板输送机上, 并浸没在溶剂中。这种缓慢地拖拉,然后自由下落需重复多次。采用此类型浸出器的主要操作要求是: 固体物料与溶剂的密度差要足够大, 以保证

物料下沉。Ⅳ型浸出器可有效地浸出细小微粒状的食品、药物及废白土。

      马传国等人研制的高效混合油动态过滤机, 由支承座支承一卧式带左右封头的圆形筒体, 内有若干片圆形滤板, 固定在一根空心轴上, 滤板随空心轴进行旋转。

含有一定粉末的混合油, 靠存在的液位差, 自动通过圆形滤板, 被截留粕末后的混合油汇集空心轴中, 滤后净混合油汇集于空心轴通过旋转接头由泵抽出。滤后混合

油含粕末量0.01%~0.02% (乙醚不溶物) 。卧式筒体上部安装一组若干个喷嘴, 溶剂从进口进入喷嘴, 可对滤板进行不定期清洗。筒体下部设置有滤渣收集斗, 通过自吸式排污泵将滤渣打回浸出器。

      将目前浸出车间使用的层碟式汽提塔进行革新, 将塔内的溢流盘、锥形分配盘、环形分配盘形成单独的单元, 每组由一副法兰进行连接, 从上至下形成11~12 组。特点是由于每一单元只有上一组的环形分配盘将混合油从中间的流入下一组溢流盘, 上下组的塔内壁是不相通的, 因此, 从塔体上部流下的混合油与塔体下部上升的气体不会沿塔内壁“走短路”。这样, 提高了层碟式汽提塔脱出溶剂的效果, 经实际生产检验浸出毛油中残油挥发组分含量小于300mg / kg。

     梁少华等人对目前大型浸出油厂普遍使用的矿物油尾气回收装置进行了革新改造。将吸收塔排气的风机省去, 改在尾气进入吸收塔前添加一个液体喷射泵, 用吸收塔塔釜中的矿物油作为引射流, 使尾气随矿物油一起进入吸收塔, 之后尾气自然上升, 与吸收塔顶喷淋下来的新鲜矿物油进行传质吸收。优点在于避免风机强制抽气时, 尾气在塔中停留时间短, 尾气中溶剂不利于矿物油的吸收。

3 油脂精炼工艺中的节能减排技术

       通常对毛油进行水化脱胶或磷酸脱胶,难以满足物理精炼对磷脂含量的要求, 而且还会损害油脂中的一些营养成分。近年来一些学者将生物酶法应用于毛油的脱胶工艺中。毛涛等人将磷脂酶A 用于四级菜籽油脱胶中, 结果表明: 酶用量90μL / kg、pH 值6.0、含水量2%、反应温度40℃、反应时间3h, 最终含磷量小于10mg / kg, 达到了理想的脱胶效果。目前有资料介绍利用磷脂酶C 将油中卵磷脂水解成甘二酯和胆碱, 同时使甘二酯保留在中性油中, 不增加油脂脱胶的炼耗。

目前, 大型油脂精炼厂碱炼后水洗废水的排放量较大, 给后续处理环境带来了巨大压力。现在推广无水洗废水排放的碱炼工艺, 亦即干式吸附脱除碱炼油残皂工艺。碱炼后通过离心机脱皂分离的油脂, 直接进入脱色工段, 含有残皂的碱炼油泵入过滤机中, 利用脱色工序形成废白土进行过滤和吸附, 替代水洗除去油中残皂后,

再进行“复脱色” 工艺。

       国标三级或四级油脂的生产一般不需要脱色和脱臭环节, 对于植物油料浸出得到的毛油, 生产国标三级或四级油脂要求溶剂残留量必须达到合格即小于50 g / kg。在浸出毛油精炼过程中必须进行脱溶, 目前国内精炼油厂使用的脱溶设备, 大多是连续式脱溶器, 油脂在140~160℃的条件下, 水蒸气汽提60~80min。目前, 研制的填料式连续脱溶塔, 塔内填料采用薄膜规整调料, 比表面积达到250m2 /m3。生产时当油脂流过填料时会形成薄膜, 具有较大的表面积, 这有助于水蒸气把微量的溶剂汽提出来。实际生产应用中, 脱溶油脂温度在120℃左右, 在塔内脱溶时间只需15min。从综合脱溶所需的加热温度和脱溶时间, 填料式脱溶器与目前使用的连续脱溶器比较, 节能达到30%~50%。

       为了达到最终产品脱臭油中游离脂肪酸含量在0.03%~0.05%的要求, 调整操作条件是必要的, 最容易的途径是提高脱臭的温度。对于较好的汽提脱酸和热脱

色而言, 高温是有效的途径。在实际生产中, 热量回收已成为一个重要考虑因素, 因为它可以使油脂达到脱臭温度的额外加热成本最小化。近些年, 对于热量回收的

热交换器制造业有了一个快速发展。一种特殊的间接热回收装置是温差环流系统(图1), 蒸汽在油脂被冷却单元产生后, 通过闭合回路被送到油脂被加热单元。蒸汽

在油脂被加热单元冷凝, 水又返回到油脂被冷却单元。

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      目前, 植物油脂精炼厂的规模越来越大, 单条生产线达到600~1 000t / d, 油脂脱臭关键因素之一就是脱臭时的高真空。现今使用的真空系统大多是四级蒸汽喷射泵, 具有耗能高、耗水量大并产生一定量含油废水。国外精炼油厂正在将干式冷凝系统越来越多的成为首选。应用这套系统, 喷入蒸汽在冷凝器表面用选定的工作低温介质(大约-30℃) 冷凝, 剩余的不凝气体既可以通过机械泵或系统末端的液体循环泵排出, 也可以通过蒸汽喷射真空系统的一级喷射器排出, 干式冷凝系统降低了动力蒸汽的耗量, 但需要额外的电能。干式冷凝系统产生很少的废水, 这大大降低了污水处理的成本, 因此也加快了投资回收期。

     干式冷凝装置既可以安装卧式冷凝器, 也可以安装立式冷凝器(图2、图3)。“卧式” 干式冷凝系统的优点是冻结冷凝器的结构相对简单和紧凑, 另一方面制冷剂在引力系统中有标准高度。与卧式系统相比, “立式”冻结冷凝器可以更有效地从管道中依靠重力将冰和脂质排出。立式冷凝器的一个不足是在立式列管中制冷剂液柱存在静压力, 这导致底部制冷剂蒸发的温度更高。为了保证管道中整个高度的蒸汽升华, 这时蒸发温度的增加将通过在分离器中制冷剂温度的降低来进行补偿, 这也有效的降低了制冷剂的能量消耗。

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