米糠膨化浸出制油工藝及操作說明

2020-11-13

1.米糠的物理特性及加工原理

米糠中油脂的含量約為14%～24%,是一種中低含油量的油料。和其他油料相比還具有以下特點(diǎn):淀粉含量高,酶的種類多,易酸敗,不宜久存；含有磷脂、糠蠟等多種膠體物質(zhì)；密度小(278～350kg/m3),顆粒細(xì),粉末度大；品種多,組分變化大。鑒于米糠的上述物理特性,決定了米糠制油的特殊工藝不能像大豆那樣直接采用一次浸出工藝,而是采用膨化浸出制油工藝,即在浸出之前對(duì)米糠進(jìn)行膨化處理。一方面通過膨化處理,可以使粉末狀的米糠膨化成多孔、透氣性較好的柱狀結(jié)構(gòu),使米糠的密度加大(米糠膨化后的密度為500kg/m3左右),溶劑的滲透速度加快,在浸出過程中利于溶劑的滲透,降低糠粕殘油；另一方面通過膨化處理,還可以使米糠中的解脂酶被充分鈍化,失去活性,使米糠在保存過程中不易酸敗,延長(zhǎng)了米糠的保鮮期,大大降低了浸出毛油的酸值,有效地提高了米糠浸出毛油的質(zhì)量。因此,米糠經(jīng)過膨化后,不僅能夠提高產(chǎn)量(浸出膨化米糠比米糠直接浸出可使浸出能力提高25%～35%),還可以改善物料的浸出特性,提高溶劑在物料中的滲透速度,在后道加工工序中能夠節(jié)約能源,降低濕粕含溶量,提高混合油濃度,增強(qiáng)蒸脫機(jī)和蒸發(fā)器的脫溶能力,降低各種消耗,提高米糠的出油率。

2.米糠的膨化工藝
2.1膨化工藝流程

間接蒸汽直接蒸汽間接蒸汽

↓ ↓ ↓

米糠→篩選→磁選→調(diào)質(zhì)（65~75℃）膨化→烘干→冷卻→浸出

↑

熱水（90~95℃）

2.2.膨化工藝操作說明
2.2.1.篩選

去除米糠中粗糠和碎米，以防影響后續(xù)工藝的取油和濕粕的脫溶。在膨化過程中一般要求米糠中雜質(zhì)含量小于3% ,而粗纖維含量在8%左右即可達(dá)到要求。
2.2.2.磁選

清除米糠中可能含有的鐵雜質(zhì),因?yàn)樵谂蚧^程中鐵雜質(zhì)會(huì)對(duì)膨化機(jī)的榨螺造成嚴(yán)重的損壞,并堵塞膨化機(jī)的模塊,影響其膨化效果。由于米糠顆粒小,流動(dòng)性差,米糠中的鐵雜質(zhì)通常采用讓米糠通過安裝在設(shè)備進(jìn)料口處的條型磁鐵的方法加以除去。
2.2.3.調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)處理是在米糠進(jìn)入膨化機(jī)之前,先對(duì)米糠進(jìn)行提前預(yù)熱,提高米糠膨化前的溫度。調(diào)質(zhì)處理后米糠的溫度一般控制在65～75 ℃,水分控制在10%～12%。這樣,一方面可以增加膨化機(jī)的產(chǎn)量,另一方面可以提高米糠膨化質(zhì)量。
2.2.4.膨化

米糠的膨化是通過膨化機(jī)內(nèi)噴入高壓直接蒸汽和高溫水來提高膨化機(jī)內(nèi)溫度及濕度,并形成高壓處理米糠,使其從原來的碎末狀態(tài)聚合形成多孔的柱狀結(jié)構(gòu),由膨化機(jī)通過出料模板擠壓出來。在膨化機(jī)的操作過程中,保證膨化機(jī)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵就是能夠連續(xù)穩(wěn)定的向膨化機(jī)喂料,不能出現(xiàn)物料斷流的情況,保證膨化機(jī)榨膛內(nèi)的工作壓力。膨化機(jī)內(nèi)的溫度通常為104～130 ℃,水分為15%～17% ,榨膛內(nèi)的壓力達(dá)到13MPa。這樣的條件足以使米糠中解脂酶鈍化,使酶失去活性。米糠的膨化過程一般為10～30 s,當(dāng)物料從出料模板擠壓出來時(shí),物料中的部分水分迅速汽化,物料水分急劇降低,膨化機(jī)的出料水分可降到14%左右。
2.2.5.烘干、冷卻

從膨化機(jī)內(nèi)出來的膨化物料水分太大,溫度太高,不適合直接浸出,必須經(jīng)過烘干、冷卻調(diào)質(zhì)處理,使水分達(dá)到7%～9% ,溫度達(dá)到50～55 ℃。膨化后的米糠一般選用平板烘干機(jī)或氣流烘干機(jī)進(jìn)行烘干和冷卻。
3.膨化米糠的浸出工藝
膨化米糠的浸出工藝與大豆及棉籽餅的浸出工藝類似,整個(gè)浸出過程分為物料浸出、濕粕脫溶、混合油蒸發(fā)和溶劑回收4大系統(tǒng)。但膨化米糠本身的物料特性又決定了膨化米糠的浸出過程有其自身的特點(diǎn)。
3.1.浸出系統(tǒng)
考慮到膨化米糠在輸送過程中易碎,物料粉末度大等特點(diǎn),膨化米糠一般選用平轉(zhuǎn)浸出器進(jìn)行浸出。由于米糠中含有大量的粗纖維和淀粉等雜質(zhì),當(dāng)物料進(jìn)入平轉(zhuǎn)浸出器的料格以后不能翻動(dòng),如果浸出物料的水分偏高,在持續(xù)溫?zé)嶙饔孟?/span>,浸出物料中的粗纖維和淀粉等雜質(zhì),就會(huì)吸水膨脹產(chǎn)生黏連效應(yīng),使物料在平轉(zhuǎn)浸出器的料格內(nèi)不易落料,發(fā)生難以落料的“搭橋”現(xiàn)象,因此在平轉(zhuǎn)浸出器制作時(shí),料格不宜太高,平轉(zhuǎn)浸出器應(yīng)做成矮胖型,物料在料格內(nèi)的高度一般控制在1.3 m左右,這樣,即使浸出物料的水分有些偏高,也不會(huì)發(fā)生“搭橋”現(xiàn)象。由于膨化米糠中含有大量的粉末狀物料,在浸出過程中,這些粉末狀物料就會(huì)通過柵板底進(jìn)入油斗內(nèi),長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)形成堆積,影響生產(chǎn)。為了解決這一問題,平轉(zhuǎn)浸出器制作時(shí),應(yīng)該在浸出器的每個(gè)油斗內(nèi)安裝一個(gè)十字型的反沖管,在生產(chǎn)過程中,經(jīng)常打開反沖管的控制閥門沖洗油斗,并通過混合油循環(huán)泵把含有雜質(zhì)的混合油打到料格上部的物料上進(jìn)行過濾,避免粉末狀物料在油斗中的積存,保證后續(xù)工藝生產(chǎn)的正常進(jìn)行。另外,由于膨化米糠呈柱狀結(jié)構(gòu),物料間的空隙較大,溶劑通過物料的滲透速度較快,在物料的上部不易形成液面,因此必須加大新鮮溶劑的噴淋量和混合油的循環(huán)量,才能降低粕中殘油,提高出油率。

3.2.脫溶系統(tǒng)
   由于米糠中含有淀粉等雜質(zhì),在濕粕米糠脫溶過程中,米糠中的淀粉吸水達(dá)到糊化溫度時(shí),淀粉將被糊化,米糠的黏連性強(qiáng),濕粕米糠中的溶劑和水分就難以揮發(fā),濕粕脫溶就相當(dāng)困難。因此,濕粕米糠的脫溶應(yīng)以烘烤脫溶為主,汽提脫溶為輔,脫溶料層盡量降低,直接蒸汽采用過熱蒸汽,且直接蒸汽的用量應(yīng)控制在最小限度?？紤]到上述因素,濕粕米糠的脫溶一般選用DTC蒸脫機(jī)。DTC蒸脫機(jī)通常為6層結(jié)構(gòu),即一層預(yù)脫盤,兩層花盤,一層直接汽脫溶層,一層烘干層和一層冷卻層。濕粕米糠首先經(jīng)過一層預(yù)脫盤和兩層花盤的烘烤脫溶,脫除大部分溶劑,再經(jīng)過直接汽脫溶層進(jìn)行汽提脫溶,濕粕米糠經(jīng)過4層脫溶,每一層都不會(huì)太高,因此脫溶效果好,脫溶徹底,脫溶后糠粕的殘溶達(dá)到要求。脫溶后的糠粕含有大量的水分,經(jīng)過烘干層脫除水分,使烘干后的水分達(dá)到要求。烘干后的糠粕溫度較高,不能直接灌袋包裝,要經(jīng)過冷卻層進(jìn)行冷卻,冷卻溫度控制在4 ℃以下,冷卻后可以直接灌袋包裝。冷卻層外接剎克龍可對(duì)冷風(fēng)帶出的碎末進(jìn)行捕集,由于糠粕的粉末度大,冷風(fēng)帶出的碎末量多,因此蒸脫機(jī)配備的剎克籠應(yīng)該加大,以滿足生產(chǎn)的工藝要求。
3.3混合油蒸發(fā)系統(tǒng)
    米糠濃混合油中含有大量的固體雜質(zhì),這些固體雜質(zhì)如果不清除干凈,就會(huì)堵塞蒸發(fā)器和汽提塔,使混合油中的溶劑脫除不徹底,毛油的揮發(fā)物增高,浸出車間的溶劑消耗增加。因此,濃混合油在進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)之前,其中的固體雜質(zhì)必須清除干凈。通常采用連續(xù)過濾器、混合油過濾機(jī)、旋液分離器和鹽析等其中的一種或幾種方法。在這幾種方法中,旋液分離器的效果最好,操作簡(jiǎn)便。在浸出過程中由于加大了新鮮溶劑的噴淋量,因此濃混合油的量也相應(yīng)增加。在設(shè)備選型過程中,應(yīng)該適當(dāng)增加蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積,以滿足生產(chǎn)工藝的要求。
3.4.溶劑回收系統(tǒng)
   米糠浸出溶劑回收系統(tǒng)類似于大豆及油菜籽的浸出工藝。相比較而言,只因膨化米糠在浸出的過程中增加了新鮮溶劑量,因此在配備冷凝器時(shí)要加大冷凝器的冷凝面積,才能保證溶劑的冷凝效果,降低浸出車間的溶劑消耗。另外,為了保證冷凝器的冷凝效果,防止循環(huán)水在冷凝器中分配不均的現(xiàn)象發(fā)生,冷凝器和循環(huán)水最好采用串聯(lián)方式,并且要加大水管的直徑,以減少水在流動(dòng)過程中的阻力,循環(huán)水泵的揚(yáng)程要高,水流速度加快,冷凝器的冷凝效果就會(huì)提高。
4.溶劑的消耗
   從浸出的工藝及物料流分析，溶劑的消耗主要來自五個(gè)方面：
4.1.浸出毛油帶出的溶劑

混合油經(jīng)過蒸發(fā)和汽提后，脫除絕大部分的溶劑，但仍有少量的溶劑殘留在毛油中，按規(guī)定一般要求毛油的總揮發(fā)物小于0.3%，而其中溶劑為500mg/kg以下，榨油機(jī)按出油率16%計(jì)算，每噸料帶走的溶劑為1000*16%*0.05%=0.08kg，當(dāng)混合油的蒸發(fā)與汽提不完全時(shí)，毛油中的溶殘會(huì)增加，使車間溶耗指標(biāo)加大。
4.2.成品粕帶出的溶劑

由浸出器瀝干后的濕粕經(jīng)蒸脫機(jī)掙脫、烘干、冷卻后，仍會(huì)有少量的溶劑殘留，正常要求成品粕溶殘?jiān)?/span>700mg/kg以下，如按出粕率80%計(jì)算，由成品粕帶出的溶劑為1000*80%*0.07%=0.56kg，如蒸脫的效果不理想，同樣會(huì)增加溶耗指標(biāo)。
4.3.廢水帶走溶劑

溶劑與水的混合液通過分水后，會(huì)有微量的溶劑留在水中，且隨著溫度的升高，溶劑在水中的溶解度會(huì)增加。20℃時(shí)溶劑在水中的溶解度為0.014%，每加工1噸原料排出廢水約150kg，則隨廢水排出的溶劑為150*0.014%=0.021kg/噸料。
4.4.自由氣體帶走的溶劑
自由氣體是各設(shè)備的冷凝器未凝氣體，主要包括由入浸物料帶入的空氣和未凝溶劑氣體、少量水分等，一般每噸料帶入的空氣為2m3左右，通常規(guī)定排放的自由氣體中溶劑的含量不應(yīng)超過0.1%（體積比），若采用冷凍回收法，在0℃下排放尾氣，尾氣中含溶劑量為0.235kg/立方米，則尾氣帶走的溶劑量為0.47kg/噸料。如采用礦物油吸收法，尾氣中溶劑含量為0.03—0.07kg/立方米，則尾氣帶走的溶劑約0.15kg/噸料。
4.5.跑冒滴漏消耗的溶劑
當(dāng)浸出系統(tǒng)在正壓下運(yùn)行時(shí)，設(shè)備的人孔、手孔、管道法蘭，視鏡、設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部位如軸封等處密封不良時(shí)，會(huì)有溶劑外泄，在開車期間由于設(shè)備故障、堵料等原因打開設(shè)備維修，也會(huì)造成溶劑大量外泄。因此保證系統(tǒng)負(fù)壓，較高的設(shè)備完好率是減少跑冒的關(guān)鍵。