油脂加工工艺学

第一章一、不同油籽的化学成分及含量不尽相同，但各种油籽中都含有油脂、蛋白质、糖类、游离脂肪酸、磷脂、色素、蜡、烃类、醛类、酮类、醇类、油溶性维生素、水分及矿物质等成分。此外,个别油料中还含有少量特殊的物质。二、含油量Oilseed 大豆Soybean 花生 Peanut 棉籽Cottonseed 菜籽Rapeseed 芝麻SesameContent 14-21 38-52 14-18 30-42 50-56 三、蛋白的含量：大豆Soybean 大豆rapeseed 花生Peanut 棉籽 Cottonseed 芝麻sesame 3050 1520 2530 1626 2123四、油籽发热的原因 1、生物活性的作用 油籽本身的呼吸作用及微生物的生命活动。2、物理学性质因素 油料堆的自动分级现象，造成相同物料的聚集，引发不良现象的集中。3、油料自身的组份 油料水份含量及水分均匀性、杂质含量、破碎粒含量、新油料的生理活性等。4、仓库的性能 仓房情况有仓房的防水性能、防潮性能、密封性能等。5、储藏技术条件 料堆高度、通风密闭情况等五、霉变的原因：油料储藏时受到微生物侵害造成霉变。六、油料的储藏物理性质（一）油籽散落性-散落性的应用 a.确定输送设备，设计计算自流管和设备布置 b.确定贮藏的形式：散落性好的油籽包装 c.仓库的设计计算 d.检查贮藏效果，油料发霉，水份升高，被虫害造成散落性差。-（二）自动分级-自动分级的意义a.使筛选效率增高 b.使抽样化验不准 c.造成局部霉变发热d.造成生产工艺的不均匀性（三）空隙度和密度（Density）空隙度和密度的意义 a.制定贮藏的空气量和贮藏形式 b.计算仓库量和料堆的合理高度（四）吸附性质平衡水分的意义： a.水分的自调节作用，物料含水一致。 b.确定湿润或干燥的工艺 c.确定长期贮藏的条件、温度和湿度 d.根据吸附性能，进行气体贮藏临界水分：油籽呼吸强度急剧增加时油籽的含水量称为临界水分（CM），也可把75%湿度时的油籽平衡水分称临界水分。 b.安全水分-在达到临界水分时不安全，则有安全水分=（100含油量）14 含油量高的油籽临界水分低，不易贮藏，油料比粮食难以贮藏。（五）导热性-导热性能意义： a.采用长时间低温贮藏 b.油籽的发热不易散发，导致发热。第二章一、油料除杂的目的:（1）利于贮藏和运输：有机杂质发霉,占仓库体积，阻塞设备，污染环境； （2）减少油份损失：提高出油率；（3）提高油脂和饼粕质量； （4）增加设备生产能力，减少设备磨损；（5）避免生产事故，防止污染环境； （6）提高加工工艺效果；二、油料除杂的方法及原理:A.利用油籽和杂质在线性尺寸大小的差异进行分离；例：筛选除杂。B.利用油籽和杂质的比重大小的差异进行分离；例：水选。C.利用油籽和杂质气体动力学性质差异进行分离；例：风选。D.利用油籽和杂质机械强度的大小不同进行分离；例：碾磨，撞击，水溶。E.利用油籽和杂质的导磁性能的差异进行分离；例：磁选。三、油料除杂的要求： A.除杂率要高; B.设备组合要少，工艺简短； C.清选后油籽含杂要低：0.5%； D.清除杂质中含油籽要少：1.5%； 4、 筛选基本原理 A.利用油籽和杂质线性尺寸的大小差异； B.制定适合的筛孔筛面； C.借助运动的筛面，油籽反复和筛孔接触；五、筛孔的选择及筛面组合原则设备选择：1、固定筛（static screen）也称之为淌 筛或溜筛；A.结构:筛网，只有一层，外壳、料门等。B.工作原理，靠物料的散落性流至筛面，小于筛孔的物料被分离下来。C.特点：a、设备简单，投资小.b、除杂率低，生产小。2、振动筛的特点： A.处理量大，清选效率高 B.若装吸风装置，卫生条件好 C.振动大，噪音大3、平面回转筛特点： A.体积小，产量大，除杂率高 B.运转平稳，噪音小 C.适宜于散落性好的油料，且主要除小杂质影响筛选工艺效果的因素1.筛孔的形状、大小和排列； 2.单位负荷量及均匀性：kg/hcm，均匀料厚1015mm3.筛面长度和宽度：筛面长，除杂率高；一般长宽比为：BL=1124.筛面的表面状态：平，不阻塞，一般保证通孔率80%。 5.油料的性能：含杂量，含水量，散落性。六、剥壳目的（1）提高油脂和饼粕的质量； （2）提高出油率，降低油份损失；（3）提高生产能力，减少设备磨损； （4）皮壳便于综合利用；Eg：纤维板，糠醛、止血素，肌醇，植酸等；（5）为达到最佳工艺效果； eg：浸出的渗透问题；七、油籽剥壳方法及原理（1）揉搓剥壳： 借粗糙面的相对运动，对物料产生揉搓，使油籽破碎，主要用于剥塑性大，强度大的油籽等。 Eg:Cottonseed Tung Teaseed 主要设备有：圆盘剥壳机（Disc Dehuller）（2）撞击剥壳： 借助壁面和打板的撞击作用使油籽破碎，使用于脆性大，强度低的油籽等。 Eg;Sunflowerseed 主要设备有：离心剥壳机（Centrifugal Dehuller） (3)挤压剥壳： 借轧辊的挤压作用使油籽破碎，适宜于脆性大，强度大的油籽; Eg:Castorseed peanut teaseed cottonseed 。主要设备有：对辊破碎机（Roll Dehuller）(4)剪切剥壳： 借锐利刀面的剪切作用使油籽破碎，适宜于塑性大，粘结性大的油籽。 eg：cottonseed。 主要设备有：刀板式剥壳机（Bar Dehuller）；(5)磨擦剥壳： 借高速气流的摩擦作用使油籽破碎，适宜于薄皮、脆性大的油籽; 干燥冷却后大豆，葵花籽，超音速气流摩擦剥壳，这类剥壳机主要用于油料的去皮工艺中。7、 影响剥壳效果的因素 1、油料的性质 （1）油料壳仁的结构； （2）油料的含水份； （3）油料颗粒的均匀性； （4）油料流量的均匀性；2、 剥壳方法和设备的性能 （1）剥壳方法与油料的性能之间的关系； （2）设备应适宜油料的剥壳要求； （3）设备使用时间的长短；3、剥壳设备的工作条件 （1）设备喂料的均匀性； （2）设备工作部件的转速； （3）设备工作部件的间距；八、仁壳分离的原则； 1、筛选法： 壳和仁在线性尺寸上存在大小和气体动力学性能差异较大，往往通过预分和细分两个过程。设备： a.螺旋筛654.53.5； b.振动筛（只有一层筛面）； c.圆筛； d.圆打筛； 2、风选法原理（1）利用皮壳与籽仁的气体动力学性质的差异进行风选分离。（2）利用籽、壳、仁的比重不同，采用比重去石的方法将壳、仁分离。设备： （1）籽壳分离机； （2）比重去石机；影响仁壳分离效果的因素1、剥壳混合物的性质： (1)仁与壳的附着程度；（2）混合物的粉碎程度；（3）混合物中的整籽率；2、剥壳与仁壳分离工艺 ：（1）对漏籽的循环剥壳、（2）对整籽进行二次剥壳；（3）对粒度相差大的分级剥壳等；3、设备和工艺条件：（1）筛面的选择与组合； （2）风选的风量、风速与物料通受风均匀程度。 九、脱皮的目的（1）提高饼粕的质量；提高粕蛋白量。（2）提高浸出毛油质量；降低色泽与胶质含量。（3）降低生产成本；提生产量，减少动力消耗。 十、轧坯的目的和要求1、轧坯的目的（1）破坏油籽内部的细胞结构； 减少油料细胞对油脂的束缚力，提高出油效率。（2）减小物料厚度；增加油料的表面积，提高油脂流出面，缩短油流出的路径。（3）使油籽达到最大的一致性；2、轧坯的要求（1）生坯薄而均匀； （2）粉末度要小；（3）不露油；soybean press： 0.20.25mm； solvent extract： 0.250.3mm；cottonseed press: 0.20.3mm ； peanut press: 0.30.5mm；Rapeseed: 0.2mm ； Sesame :0.30.4mm；Ricebran： 通24目筛的量8090%；十一、影响轧坯的因素1.油籽含水量(moisture content) （1）油籽的弹性和塑性对轧坯的影响 弹性大，抗外力大，受力不均匀，塑性大，对细胞破坏小。 （2）弹性和塑性取决于油籽含水： 水分低，弹性大，水分高，塑性大 （3）加工适宜水分 2、油籽的温度对轧坯影响: 温度影响强度，温度高，强度低，塑性大，易出油。3、油籽颗粒大小: 粒大不被啮入，大小不均匀，坯片不均匀。4、油籽含油： 高含油塑性大，易出油，造成啮入困难。十二、膨化原理1、油料在设备中受挤压而被压缩 油料在螺旋轴的推动和设备空余体积的减少在设备内受到压缩。2、由于摩擦和加入蒸汽油料受热而升温 油料摩擦而生热，同时受蒸汽的加热而使水分渗透到油料内部。3、油料喷出设备而减压产生膨胀作用 油料解除压力后，水分会迅速汽化，而形成多孔的凝胶结构。十三、油料膨化的意义1、破坏油料的细胞结构：破坏油料的细胞结构可改善油脂提取效果。2、提高设备生产能力 3、降低能量消耗：提高混合油浓度，降低湿粕含溶量；4、提高浸出毛油质量：减少非水化磷脂的含量； 5、降低生产成本十四、蒸炒的目的： 1.彻底破坏油籽细胞结构； 2.使蛋白质变性（减少对油脂的吸附力和适宜的塑性）； 3.提高油脂质量（减少胶体物含量和其它低分子物含量）；蒸炒方法：干蒸炒 、 加热蒸坯 、 润湿蒸炒十五、蒸炒过程热的作用1、 加热对生坯中油脂性质的影响：1）油脂粘度降低，表面张力降低；粘度是液体分子间的摩擦力，内聚力，温度高，粘度降低，当温度达到130时，粘度降低速度缓慢。2） 油脂结合性变化； 油料内在部分油脂与糊粉粒结合，加热时游离出油而形成油滴，使出油率升高。 3）油脂的氧化； 高温下，油膜极易氧化，当温度超过105时，氧化加快，产生氧化物，如环氧化合物，醛、酮、酸等，使酸价升高；4）脂类物的结合； 高温情况下，脂类物易与变性蛋白质结合，生成一种乙醚不溶物；T=100105 Time 2hr 结合物0.75%。 T=120124 Time 2hr 结合物1.03%。当T130，结合物急剧增加。2、加热中蛋白质的变化：1）蛋白质变性从刚性环状结构的有规则排列形式变成柔性直链的不规则排列形式。疏水基因释放出结合的油脂，能提高出油率。 2）蛋白质变性特点： A、水溶性降低 ； B、形成固体凝胶物质； 3）影响蛋白质变性因素：A.热影响： 在701200C，变性量最大，达到130以变性速度减缓。 B.水分影响： 在水的作用下，蛋白质变性增加，随水分的增加而加快，这就是高水分蒸炒的目的之一。C.压力影响；D.蒸炒时间； 时间充足，温度和水分，压力影响较大，蒸炒时间长，变性量增加 （4） 蛋白质的结合； 由于变性的影响，脂肪、磷脂、棉酚、糖类物质与变性蛋白产生结合反应。3、加热对生坯中磷脂的影响：（1）磷脂在油中溶解度变化； 温度升高，磷脂脱水，在油中溶解度增加，温度愈高，机榨毛油中胶体物质含量较高。 （2）磷脂的结合物的分解： 天然磷脂有游离和结合两种状态，结合磷脂随温度升高而减少，转入油脂中。 （3）磷脂的氧化： 磷脂氧化，颜色变深，主要有褐色和黑色物；4、加热对生坯中糖的作用（1）糖的糊化： 温度升高，流动性增加。（2）糖类化合物结合： 糖与氨基酸结合生成类黑色素化合物，105反应缓慢，130时反应速度加快，油、饼颜色变深。（3）糖的焦化： 糖脱水形成多环化合物，主要有三四苯并芘（3、4 benzopyrene）。5、加热对水的作用（1）加热加速水分的渗透； 在加热初阶段时，水分渗透加快。 （2）高温使水分汽化； 游离水愈多，汽化量愈大，带走的低分子量愈多，对提高油脂质量有利。蒸炒工艺和技术（一）润湿蒸炒工艺技术 1、高水分蒸坯： （1）.润湿要均匀：温度50 65 为宜 soybean 1620% Rapeseed 1618% peanut 1517% sesame 1416% cottonseed 1822% （2）.蒸坯： 加热使水分汽化，汽化水分冷凝，然后再汽化以循环多次，使蛋白质充分变质，温度95100 ，时间5060min；2、高温低水分入榨（1）炒坯： 去水温度105110，坯含水58%。（2）调节料坯入榨水分和温度： 一次压榨:M:23.5%; T:125135 预榨工艺:M:46.5%; T:100120（二）干蒸炒工艺 1、间接加热去水； 2、直接火炒籽； 3、高温度入榨高水分蒸炒为什么能提高棉籽油脂质量？棉酚（Gossypol）是棉籽中特殊成份，是一种色素，加工棉籽时关键物质，主要作男性节育药，抗癌药物，阻氧剂等。 1、棉酚（Gossypol）及其性质 棉酚存在棉籽的色素腺中，色素腺是坚韧的固体状的细胞胶囊，机械方法不易破坏，只有在吸水情况下破裂才能游离，棉仁中含量为0.81.2%。轧坯时有极少的从色素腺中游离，但在水分的作用下，适宜的温度有大量的游离。当温度升高后，游离的棉酚发生结合，有和磷脂及蛋白质结合两种，低温下易与蛋白质结合，在变性温度条件下和磷脂结合 温度升高过快，易变性，如蒸炒水分不定，棉酚与蛋白质结合物不稳定而分解，转成变性棉酚，因此要高水分润湿。第3章 ：压榨法取油1、 压榨取油的原理： 压榨取油过程即借助机械外力的作用讲油脂从榨料中挤压出来的过程。压榨时榨料粒子在压力作用下内外表面相互挤紧，致使其液体部分和凝胶分别产生两个不同过程，即油脂从榨料空隙中被挤压出来及榨料粒子变形形成坚硬油饼。2、 影响压榨取油的因素：（1）榨膛压力：是空余体积的缩小而实现的，和物料的变性程度有关。 （2）榨料体积的压缩：物料压缩比与残油有一定关系。（3）榨油温度：不低于7080（4）压榨时间：ZX18 8rpm 2.5min ZY24 15rpm 1min ZY28 24rpm 45s3、 螺旋榨油机结构和工作原理1、榨轴：（主要工作部件）（1）中心轴：有键槽 （2）距圈：平和锥两种（3）榨螺：t螺距，L螺长，D螺底直径，D1螺顶直径，螺底直径有平，有锥；ZX18，7节榨螺，6节距圈，五、六节相同 ZX10，5节榨螺，两个距圈2、 榨笼（分上下两块式或左右两块式）（1）榨条：178、3276mm不同型号榨条，榨圈：用于ZX10，内用齿，侧边有流油槽（14个榨圈）（2）装笼板：ZX18有24块 （3）刮刀：和距圈配合，使物料翻动（4）螺栓：特制 （5）垫片，不同的出油率和不同压榨工艺榨3、原理：由于螺旋轴在榨膛内的推动力使物料前进，同时由于榨螺螺底直径增加，螺距缩小，榨笼内径减小而造成空余体积的减小，油料体积被压缩，油料内部的胶体通道的油在液压力的推动下流出，穿过榨条间隙而排出。4、饼残油的原因：（1）粒子表面吸附油脂： （2）被阻塞于流油通道中的油脂； （3）未被破坏细胞束缚油脂；5、机榨毛油主要杂质：1、固体杂质：油料饼末、粕末、泥沙等； 2、胶溶性杂质：胶质物、磷脂等。(二)过滤设备 及特点： 1、厢式压滤机 2、圆盘过滤机： 5、离心过滤机 6、袋式过滤器 3、叶片过滤机：结构紧凑，占地面积小，相对过滤面积大，操作维修简单，可实现连续化操作或连续自动化操作。 4、板框式压滤机：结构简单，过滤面积大，动能消耗低，工作可靠。第4章 、浸出法制油一、浸出过程油脂传质方程1、浸出 传质方程式 m=-K (C1-C2)2、 总传质系数K2、 影响浸出的因素（一）料坯的性质 1、料坯内部结构： （1）料坯内油料细胞破坏的程度； （2）料坯的多孔性； 膨化颗粒饼坯粒； 2、油料料坯的外部结构：（1）料坯的表面积； （2）料坯的容重； （3）料层高度； （4）粉末度；3、料坯的组份： （1）含油率； （2）含其它物质的性能；4、油料料坯含水：（1）水分高；溶剂溶解油脂能力降低，水分排斥溶剂渗透，尤其表面水分游离水影响更大。（2）水分过高，料坯粘结性大，造成溶剂渗透不均匀,（3）水分极高时，料坯吸水膨胀，粘结成块;浸出器不落料，输送设备严重阻塞。（4）水分低时，坯易粉碎，产生粉末，阻碍溶剂渗透。（5）浸出的适宜水分 油料和设备不同，浸出适宜水分不同： 油料 浸出罐 平转浸出器 环形浸出器 饼 9-12% 10-12% 12-13% 生坯 7-8% 8-9% 10-11% 膨化料 - 9-11% 11-12%4、料坯的厚度：（1）料坯厚度大，组织结构破坏程度小； （2）料坯厚，浸出路径长，粕残油会升高；（3）坯薄生产能力降低； eg:soybean 0.40.5mm 360T/D 0.3mm 320T/D（4） 坯薄粉末度大； 薄坯在输送过程中将造成粉末度增加三、不同设备结构及特点（一）履带式浸出器（Belt extractor）1、结构： （1）履带：编织的薄钢板和筛网所组成 。 （2）进料机构：旋阻式料位控制机构 0.81.4m； （3）混合油斗部分：11个油斗组成； （4）喷淋装置；2、特点； （1）生产效率高，连续化生产； （2）适宜性广，各种油料的加工； （3）卸粕均匀； （4）结构体积大，利用率低；（2） 、平转浸出器（Rotate extracto1、浸出器结构：（1）转子（rotating basket）： （2）假底： 穿孔板加滤网（24目） （3）轨道：轨道有两种形式，一种单轨，二为双轨；（4）落料机构；前开门，后开门，圆筒落料器； （5）进料机构：防止溶剂气体外逸；（6）混合油斗：从低浓度混合油向高浓度逐渐降低； （7）喷淋装置：A.直管式 B.溢流式（8）传动装置： 机械链条式、液压传动式、齿条式2、辅助装置： （1）存料箱； （2）进料刮板输送机； （3）封闭螺旋输送机； （4）出料螺旋输送机； （5）溶剂循环泵；（6）湿粕输送机； （7）浸出器冷凝器； （8）暂存罐；3、工作原理 多阶段逆流浸出，喷淋次数6次，新鲜溶剂可采用间歇式大喷淋。4、平转浸出器优缺点：（1）运行可靠, 浸出效果好; (尤其是低含油料)； （2）动耗小； P=FV (KW) （3）混合油浓度高, 粕末少；（4）落料不均匀, 易产生搭桥现象； （5）制造、运输、安装难度大；（三）环形浸出器1、结构：（1）拖链: 链条和挡板组成； （2）进料口, 安装手动或电动振动机构； （3）上行段，下行段, 弯曲段等；（4）混合油斗； （5）栅板；2、工作原理： 属多阶段逆流喷淋浸出, 浓度梯较小3、特点： （1）浸出效果好, 料层薄, 且翻动； （2）设备制造、安装、运输方便； （3）设备布置容易；（4）卸料均匀, 不易产生塔桥； （5）易损件多, 链条易断； （6）动耗大； （7）混合油浓度低；四、混合油处理的基本过程1.混合油的过滤：除机械杂质; 2.盐析沉降：除胶体物; 3.混合油预热：混合油升温至蒸发温度;4.混合油的蒸发：混合油浓缩8595%; 5.混合油汽提：残溶降至100ppm； 6.毛油的脱残溶：残溶降至50ppm五、影响混合油蒸发的因素1.温度差 tm小，蒸发量小。 2.混合油温度 3.混合油含杂量 4.蒸汽的状态 5.混合油浓度六、影响汽提的因素 1混合油状态 2直接蒸汽的状态 3汽提设备结构一蒸工艺参数 混合油进口温度：4065 混合油出口温度：7580混合油进口浓度：1035% 混合油出口浓度：7075%（85%）二蒸工艺参数： 混合油出口温度95100， 出口浓度8590%7、 层式汽提塔特点： A、汽提效果好； B、毛油质量稳定； C、操作容易；八、湿粕蒸脱的意义1、安全生产、储藏和输送 安全的残溶、水分、温度。 2、为了生产中的经济效益 合理的形状、等级、出率。 3、为了合理利用植物蛋白 达到不同的产品要求，含蛋白量、水溶蛋白含量。九、混合汽体净化的目的1.提高冷凝效果 粕粉沉集，造成冷凝器冷凝效率的降低。2.减少溶剂损耗 防止分水过程中产生乳化现象：减少废水中所夹带的溶剂分子。3.保证生产的正常进行 使维修期延长。十、混合汽体净化的方法1、干式捕集方法 特点： A.设备简单 B.净化率低 3040% 捕集100um的粕粉。2、湿式捕集法 （1）冷水捕集： （2）热水捕集： （3）溶剂捕集：3、减慢气流速度的净化方法 汽流速度降低在0.2m/s以下，混合汽体中粕粉就能有效降低，达到混合汽体净化的目的。十一 、成品粕的质量控制1、粕的水分控制 2、粕的残溶控制 3、粕的含蛋白控制 4、粕的有毒物质的控制（1）棉籽粕中的棉酚的控制 （2）菜籽粕中芥籽甙的控制 （3）大豆粕中尿素酶的控制 （4）蓖麻粕中蓖麻碱的控制5、粕的流动性控制十二、脱溶设备结构特点（一）DT蒸脱机（1）结构： A.进料口 B.预热层 C.脱溶层 D.干燥层：料层高度200400mm E.料门机构：喇叭料门：料层高度衡定（2）特点： A.脱溶充分： 适宜于Soybean, peanut,etc. B.脱毒效果好：有效控制抗营养物质 C.生产较为稳定：产品质量指标稳定 D.汽耗大，动耗大：直接汽利用率低 E.结构复杂。（2） DTDC蒸脱机设备结构： A、预热层：间接加热； B、脱溶层：直接汽蒸脱，透汽热交换； C、干燥层：热空气脱水； D、冷却层：空气降温；（3） 高料层蒸脱机结构： A.脱溶层：12001800mm（料层高度） B.干燥层：300400mm（料层高度） C.料门结构特点： A.蒸脱效果好：粕残溶低 B.蒸汽消耗少：蒸汽的自蒸现象明显 C.结构简单：（一层结构或二层结构） D.适宜于预榨饼：不适宜于直接浸出工艺和高粘性的油料加工料门机构： a.自动料门：本层控制本层机构 下层控制上层机构 b.喇叭料门：料层高度衡定 c.锥形阀料门：可调速控制料层高度十三、蒸脱原理 物料接触紧密，靠间接汽加热，附有搅拌均匀，配直接汽分压汽提分离。十四、湿粕脱溶的方法 1、高温汽提脱溶 2、闪蒸脱溶 十五、溶剂回收的步骤 1、冷凝冷却： 将溶剂汽体冷凝成液体，再使液体降到更低温度。2、自然分层分离： 冷凝液中含有水，在静置情况下从水中分离。3、蒸煮排水： 一切分水后的废水及残渣都要经蒸煮后排放 十六、溶剂损耗的来源 1、不可避免损耗 （1）尾气：10g/m3 折合20g/T （2）毛油：50ppm 折合50g/T （3）粕： 700ppm 折合700g/T （4）废水：0.00070.0015% 折合0.15g/T 合计：0.785Kg/T，实际生产中应为1Kg/T2、可避免损耗 跑、冒、滴、漏；十七、降低溶剂损耗的措施 1.废水蒸煮排放； 2.汽提和蒸脱严格把关； 3.阀门和泵的密封； 4.有漏必堵； 5.提高操作人员的责任心和技术素质。