棉籽油是棉花种植业的副产品,是世界各国的食用油之一。棉籽油是一种良好 的煎炸用油,煎炸时
稳定性好,用棉籽油煎炸食物,色泽鲜亮,口味极佳,所以, 棉籽油通常与
菜籽油、
大豆油一起调制成调和油,用来烹调是很适宜的。由于棉籽 油中含有丰富的人体必需
脂肪酸,其中油酸和亚油酸的含量70%-80%,另外还有 20%-30%的
饱和脂肪酸。饱和脂肪酸
凝固点较高,低温贮存时,这些高熔点的饱和 脂肪酸会从油中析出,使其变稠乃至凝固,造成油品流动性能差,不易储藏。油脂 中还含有少量蜡质,痕量的蜡(5PPM)即可使
云点和
浊点升高,使油品的透明度 和消化吸收率降低,而且在油脂烹调时会冒烟产生呛人气味,使滋味和适口性变 差,从而降低了食用油的营养价值和油脂食品的
质量。另一方面,蜡是重要的工业 原料,可用于制
蜡纸、防
水剂、光泽剂等。油脂分提可将组成复杂的天然油脂分级 成相对单一的产品,提高油脂对不同使用要求的适应性能,扩大油脂的用途,提高 油脂的使用价值和经济价值。
目前受油脂分提技术的限制,工业上只能实现将不同熔点的液态油和固体脂分 离的操作。这种利用不同类型甘三酯的熔点不同,把天然油脂中固体脂和液体油分 离的过程称为
脱脂。脱脂有两种目的,一种是为开发、利用固体脂肪;通常采用饱 和程度比较高的油脂用于起酥油、人造奶油、代可可脂生产用的固态脂肪,一般得 到的固体脂肪比较多而液体油比较少;另一种是为提高液态油的低温使用性能,通 常采用饱和程度比较低的油脂生产色拉油,得到的液体油比较多而固体脂比较少。 棉籽油脱脂就是属于后一种。棉油中的蜡分子中存在酰
氧基,使蜡带有微弱的极 性,因此蜡是一种带有弱亲水基的亲脂性化合物,
温度高于40℃时蜡的极性弱, 溶解于油脂中,温度低于30℃时蜡的酯键极性增强,蜡形成结晶析出,行成较稳 定的胶体系统。棉油的分提就是脱脂脱蜡的过程。目前分提技术应用于工业生产的 主要有
表面活性剂分提、
溶剂分提和干法分提。
20世纪50年代,表面活性剂分提工艺有小规模用于
棕榈油和棕榈仁油脂肪酸 等的分提。液油和固脂采用碟式离心机提高分离效率。今天,由于高的成本及最终 产品受表面活性剂的污染,该技术已失去了它的吸引
力。溶剂分提法用来生产熔点 与可可脂相似的产品。如棕榈油用溶剂法分提棕榈油中间组分PMF,PMF是用作 生产类可可脂CBE(Cocoa Butter Equivalent)的原料。溶剂分提的特点是分提效率 高,固脂组分质量好。但它的投资成本大、生产
费用高,用作溶剂的己烷、丙
酮、 异丙醇的易燃性要求车间设计、生产时提供额外的安全保障。因此,溶剂分提仅用 于生产附加值较高的产品。干法分提是最简单和最便宜的分离工艺。在控制冷却 下,
熔化油部分结晶至最终温度,随后采用
真空过滤机或膜
压滤机除去残余液体。 由于干法分提方法不断地发展,越来越多的各种脂肪正用或可以用该方法进行高选 择性的分提。通常用溶剂分提才能生产的各种产品,同样也可以用干法分提来获 得。随着冷却结晶、过滤技术的发展,干法分提工艺被广泛应用于多种油脂的加 工,通过选择结晶条件、分离温度,采用不同路线可得到多种不同的分提产品,由 于干法分提为物理改性过程,生产中无反式酸生成、无催化剂污染,因此干法分提 应用前景广阔。
油脂的分提分为三大步骤:1是冷冻,2是结晶,3是过滤。分提效果的好坏 主要取决于这三大步和所选的分提方法。油脂分提的冷冻液体温度一般在结晶罐的
冷却液体介质为-5℃~-10℃,冷冻液体在结晶罐的加套中循环,一般工厂采用冷 冻盐水,但是盐水会
腐蚀结晶罐,我们采用乙二醇溶液做介质,热交换效果好无腐 蚀性。结晶是分提的关键,它涉及到产品的组成以及由此获得的分提馏分物性方面 的鲜明变化。冷却和分离操作必须在十分严格的控制条件下,以一种更经验性的方 式来进行。要求结晶形成大的、球形的、均匀稳定的、抗机械
应力强的晶粒。结晶 器总的特点要有大的冷却面积、高的
传热系数[k=150-170W/(m2.℃)]、搅拌匀 称、变频调速。在控制冷却技术方面,根据原料的特点和从产品要求,通过选择结 晶条件和分离温度,PLC控制冷却速率。通常油按照预定的
冷却水温度曲线进行 冷却,或根据油和冷却
循环水温差曲线进行冷却,以形成合适的晶种并控制其成长 为过滤提供良好的条件。在冷冻结晶的过程中,结晶罐与
水循环真空
泵联系在一 起,罐内形成真空,有利于降低结晶的温度。过滤一般采用真空过滤机和/或
薄膜 过滤机,与真空过滤机相比薄
膜过滤机能的到更多的优点,如液油得率高,过滤机 操作与维修方便等,在过滤机过滤完后,用压缩空气吹的
流体油先经过上部带有填 料的旋液分离器中分离后在进入暂存灌,还用热油来溶解干净固体脂,而且过滤机 还有热水加热循环,利于清洗残留的固体脂。出于工艺的先进性和便利性,我们用 干法分提。出于经济的考虑和生产的要求,我们选择能连续式生产的隔膜压滤机过 滤生产工艺。
采用本发发明的工艺能取得以下的有益效果:1没有
废水产生;2采用了真空 结晶,结晶效果好,晶体大而结实,利于过滤;3过程连续稳定,物料进出方便; 4产品质量更好,液油的得率比较高,没有任何溶剂洗净剂的污染;5由于不需用 任何溶剂而降低生产成本;
整个工艺过程主要分为以下三个阶段:一是冷却,二是结晶,三是过滤。
1、冷却
作为原料的脱色棉籽油水冷却器中第一次冷却,脱色棉籽油从大约110℃降为 70℃左右,然后进入油-油换热器进行第二次冷却,脱色棉籽油从大约70℃降为45 ℃左右。这两次冷却主要是使油在进入结晶罐之前充分地冷却,加油-油换热器是 为了使热量得到充分地利用。
2、结晶
通过控制工艺中结晶罐盘管内冷却液体的温度,来实现对棉油结晶过程的控 制。冷却液体温度的控制由温度
传感器,PLC为
基础的温度
控制器以及带
定位器的 控制
阀完成。冷却的脱色棉籽油进入结晶罐,结晶罐的冷却面积和搅拌过程对于结 晶过程有重要影响,结晶罐内部的冷却设计,冷却管的设计不管是水平螺旋的还是 立式环绕的,均需要保证有足够的冷却面积,冷却面积在7m2/m3-8m2/m3能获得较 好的结晶效果,为了防止极端情况,可以在结晶罐壁增加夹套以确保冷却面积。冷 却面积不够,会容易导致油脂发粘、晶体重新溶解、
滤饼不合格、压滤机
排渣不畅 等现象。搅拌设备通常是带机械传动的螺旋桨搅拌器,搅拌速度以PLC为基础的
变频器控制,搅拌有利于实现油脂的控制性冷却和结晶,冷却油脂搅拌可以更好地 实现热量传递,使结晶过程中放出的热量能得到及时散发,保证物料混合均匀,促 进晶体的成长,合适的搅拌速度为10r/min~15r/min,开始时可以搅拌快一点,使 晶体相互碰撞,热量散开,但不能太快,太快会打碎晶体,在养晶阶段,可以放慢 搅拌速度,以便行成大而坚硬的晶体。在结晶罐内停留的时间为24h-36h,结晶 的冷却介质是乙二醇溶液,乙二醇溶液做介质,热交换效果好而无腐蚀性,冷却介 质的温度为-5℃~-10℃,结晶的温度为5℃~7℃,冷却的速率不能太快,太快晶 体成长不好,给过滤带来困难,以2℃-4℃/h为好。结晶过程中温度回升控制在 0.5℃以内。温度回升太高,就不利于晶体生长,情况严重的需将该批油脂重新结 晶,避免油脂结晶后期温度回升的措施通常是调整冷却菜单,延长养晶时间,使晶 体内部的热量尽量散发。在冷冻结晶的过程中,结晶罐与水循环
真空泵联系在一 起,罐内形成真空,罐内的真空度一般在30-40mbar,这样有利于降低结晶的温 度,促进结晶。如果结晶的结果不是很理想,此浆状物可以通过
原油加热器重新循 环加热,然后送回到原油罐作再加工。
3、过滤
采用隔膜压滤,压滤面积为每吨棉籽油6m2-8m2,压滤机通过液压装置把滤板 组
挤压在一起,滤板组由两种滤板交替组成,一种是隔膜板(membrane plate)一种 是腔室板(chamber plate)。板由
滤布覆盖,滤布材质为聚丙烯,以便与滤饼完全分 离,且容易清洗。隔膜的材料也为聚丙烯,膜片与滤布
接触部分有圆形平顶突起, 以提供良好的滤液通道和滤布
支撑。压滤机关闭时滤板之间形成滤室,液体进入滤 室后滤液通过滤布从滤板上的孔洞排出,滤饼截留在滤室中,滤布和滤饼对进油形 成阻力,当阻力越来越大,在滤室中形成紧密的滤饼时停止进油。在隔膜板中通入 隔膜挤压介质,榨干滤室内的滤饼,最后用压缩空气对过滤机吹扫,吹扫的液油经 上部带有滤网的旋
风分离器,然后进入液油暂存罐,收集油油泵打回循环利用。泄 压后打开压滤机将滤饼排到硬脂接收罐中。滤布上的固脂用热水罐的热水熔化在 滤框内循环流动,熔化的固体脂入硬脂接收罐中,为冲洗
过滤器,热油罐中存放少 量的热油,通过泵在过滤机内循环,来熔掉所有残余物,这部分油再收集到热油罐 或收集油罐中,再循环利用。压滤压力的确定以滤饼的品质为标准,一般操作压力 为约15bar,过滤压力为:1.2~1.5bar,滤饼要坚实,不含液体油,不粘连,有一 定塑性。压滤时间通常由结晶状况和过滤压力和挤压压力的设定所决定,挤压时间 为15-20min。过滤时随时观察出油情况,如出现油量明显降低,说明过滤机滤渣 过厚,应切换阀
门至另一台过滤机。压滤机在每连续过滤24h后清洗滤布一次,滤 布在滤板之间不能折叠,以防损伤滤布,影响过滤效果。
本发明的具体实施方式
实施例1
1、冷却,作为原料的脱色棉籽油水冷却器中第一次冷却,脱色棉籽油从大约 110℃降为70℃左右,然后进入油-油换热器进行第二次冷却,脱色棉籽油从大约70 ℃降为45℃左右;
2、结晶,将冷却的脱色棉籽油进入结晶罐结晶,冷却面积为7m2/m3,搅拌速 度为10r/min,在结晶罐内停留的时间为24h,结晶的冷却介质是乙二醇溶液,冷 却介质的温度为-5℃,结晶的温度为5℃,冷却速率为2℃,结晶过程中温度回升控 制在0.5℃以内,罐内形成真空,真空度在30mbar;
3、压滤,采用隔膜压滤,过滤面积为每吨棉籽油6m2,操作压力为约15bar,过 滤压力为1.2bar,挤压时间为15min,压滤过程中用压缩空气吹扫压滤机以收集液 油循环利用,并由压缩空气管线进入压滤机内的热油溶解残余固体脂,再循环利 用。
分提后的棉油,0℃透明时间可长达240小时以上,气味、滋味及口感良好, 可以用做一级色拉油,也可以生产调和油和蛋黄浆等。分提后的固体脂可以煎炸油 的原料用油,人造奶油和起酥油的原料用油,生产代可可脂的原料用油,生产饱和 脂肪酸的原料用油。
实施例2
1、冷却,同实施例1。
2、结晶,将冷却的脱色棉籽油进入结晶罐结晶,冷却面积为8m2/m3,搅拌速 度为15r/min,在结晶罐内停留的时间为36h,结晶的冷却介质是乙二醇溶液,冷却 介质的温度为-10℃,结晶的温度为7℃,冷却速率为4℃/h,结晶过程中温度回升 控制在0.5℃以内,罐内形成真空,真空度在40mbar;
3、压滤,采用隔膜压滤,过滤面积为每吨棉籽油8m2,操作压力为约15bar, 过滤压力为1.5bar,挤压时间为20min,压滤过程中用压缩空气吹扫压滤机以收集 液油循环利用,并由压缩空气管线进入压滤机内的热油溶解残余固体脂,再循环利 用。
分提后的棉油,0℃透明时间可长达240小时以上,气味、滋味及口感良好,可 以用做一级色拉油,也可以生产调和油和蛋黄浆等。分提后的固体脂可以煎炸油的 原料用油,人造奶油和起酥油的原料用油,生产代可可脂的原料用油,生产饱和脂 肪酸的原料用油。