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食用油的精炼工艺 食用油的碱炼
2019-11-21
    

食用油的精炼工艺已发展了两种,即物理精炼和化学精炼;选择哪一种工艺取决于要加工的原油的种类和质量(图1)。物理和化学精炼的名称来自于去除影响原油酸价的游离脂肪酸(FFA)的工艺技术。物理精炼是利用FFA的沸点低于甘油三酯沸点这一特性去除FFA的过程。在化学精炼中,使用碱中和FFA。


物理精炼和化学精炼

化学精炼是过去几个世纪使用的传统方法。化学精炼的主要目的是用碱性溶液对FFA进行皂化,并在水相中稀释水洗产生的皂脚,通过离心技术将其除去。对于小批量工艺采用静置沉降分离,而对于连续加工和大型工艺采用离心机分离。中性油随后经过脱色和脱臭处理得到成品油。这种化学精炼可用于可靠地精炼几乎所有的原油,包括低质量的原油,但蓖麻油除外。

除FFA外,还可除去其他不良的非甘油三酯物质。

主要是


1、磷脂(胶杂)


2、氧化物


3、金属离子(如铁、铜)


4、色素(如棉酚)


5、不溶性杂质(如粕屑)



可根据原油的品质对化学精炼的工艺参数进行调整从而保证成品油具有良好的品质和较低的精炼损耗。

反应进程

碱性中和涉及到游离脂肪酸与碱性溶液的反应。在食用油脂工业中,这种反应几乎只用氢氧化钠,但氢氧化钾也被一些生产商使用。在图2和图3中,油中的甘油三酯发生分解,生成游离脂肪酸-硬脂酸和甘油二酯。


图2 甘三酯的结构

游离脂肪酸的酸性来自羧基的氢键H+。游离脂肪酸官能团的这个H+与氢氧化钠 (NaOH)的OH-基团反应生成钠皂和水。


图3  皂化反应

工艺流程


实际中和装置通常在所有处理阶段都是连续工作的。适用于除蓖麻油外的几乎所有动植物油脂的精炼。间歇中和基本上遵循相同的过程步骤。目前大多数工厂采用两级分离操作,但三级和单级工艺也是常见的工艺过程。三级分离工艺用于棉籽油等特殊油品的加工,以达到提高油品质量或减少加工损失的目的。在单级中和中,残皂通过使用二氧化硅、硅酸盐、纤维素或漂白土等助滤剂过滤去除。

三段工艺的工艺顺序如下图所示(图4)。根据需要处理的油品不同,可以省略第二段工艺。植物原油中磷脂含量较高,对加工产量有一定的负面影响,故在对油脂进行碱炼之前,建议先对其进行脱胶处理。


图4  三段碱炼工艺

除非原油是清洁干燥的,否则不能保证连续精炼装置的无故障运行。在工艺线上附加的过滤器可以去除杂物,防止对泵以及记录和计量仪器的损坏。加热后用质量流量计测量原油流量,并在工艺控制监视器上显示。这种质量流计是计算化学药品和水的用量所必需的。

第一阶段

原油加热。待加工的原油用计量泵从中间储罐中泵出。原油计量泵应采用容积式,转速可调,以控制装置的处理量。泵前应安装过滤器,避免杂质对泵造成损坏。在泵与双滤网之间安装接触式真空表,一旦滤网堵塞就会报警。

原油计量泵将原油输送到板式换热器,采用低压饱和蒸汽(例如3 bar,133℃)将油加热到需要的温度。与蒸汽控制阀连接的温度控制器确保油温恒定。

调节。热油现在被输送到第一个混合器。建议使用动态混合器。更均匀的混合可以减少酸的用量。通常75%的磷酸用于调节非水化的磷脂。酸储存在酸暂存罐内,直接在混合器前加到油中。它由泵进行输送,采用稳压阀保持输送流量稳定。剂量由控制阀调节,流量由磁流量计测量和控制。准确的流量由PLC(可编程逻辑控制器)根据原油流量的函数来控制,通过控制面板上的变频器来调节加药泵的电机转速。它应由过程控制系统控制,使其与原油流量成正比。在搅拌器的帮助下,将油/酸混合物泵入反应罐,使其保持一定的时间。

中和。对于中和,液碱直接添加在第二台混合器之前,加碱量应足以中和游离脂肪酸及上一个环节内加入的酸。除中和游离脂肪酸所需的碱外,还需要一定超量碱,超量碱的添加量取决于油的种类和质量。大多数浓度为32%或50%的液碱被保存在碱罐中。碱的添加跟酸添加类似,输送系统中含有过滤器对泵进行保护,采用稳压阀保持输送流量稳定。中和所需的碱量通过工艺控制按照输入的原油中FFA含量、处理量、添加的酸量和所需的超量碱的函数来计算,并作为设定值传输到碱的流量控制器。该控制器采用电动-气动控制阀调节液碱流量。浓碱应根据加工工艺和油品种类、质量稀释到适宜的浓度。所需液碱浓度需输入到过程控制系统,用来计算所需的稀释水量。这个值被传送到控制阀用于添加来自热水循环系统的稀释水。浓碱液和稀释水在静态混合器中混合后加入油中。

将油和碱在动态混合器中充分混合(取决于油的处理)后,混合物或直接输送到分离皂脚的第一个碟式离心机,或通过伴有搅拌的水化罐后泵入。对于磷脂含量高于100 ppm 含磷原油,建议采用后者,以增强其水化作用,使皂粒凝聚。这可降低油的损耗和提升油品质量。关于自清式离心机的详细功能描述,请参阅可用数据表。离心机轻相出口压力应采用接触式压力表进行监测。如果离心机失去分离界面,油与重相一起离开离心机,则应停止包括计量泵在内的所有泵。皂脚被送入直接安装在离心机下方的皂脚罐中,并用容积泵将其输送到下一个工段。泵是否开启由安装在皂脚罐中的液位控制装置控制。

第二阶段

第二个板式换热器将油加热到最佳加工温度。温度控制装置和蒸汽控制阀一起确保温度恒定。

复炼。二次精炼,即用液碱对油进行第二次处理,只适用于某些质量较差的油脂品种。该工艺主要用于棉籽油的脱色,以最大限度地脱除棉籽油中的色素组分棉酚。从第一阶段的液碱循环管路中取少量浓碱。将所需的液碱量输入控制系统,该控制系统使用电动气动控制阀控制液碱流量。当然,浓碱还需要稀释。为此,再次使用来自循环管路的热水,同样使用流量计和电动气动控制阀对流量进行计量。所需的碱量由工艺控制系统计算。液碱和稀释水在搅拌机中混合。将稀释的碱在动态混合器之前直接添加到油中。混合器确保油和碱的充分混合,并将油输送到离心机,在离心机中,皂脚被分离并送入皂脚罐。轻相出口压力应由接触式压力表监测。关于离心机的功能,我们再次参考可用的数据表。

第一次洗涤。在绝大多数情况下,第一阶段碱炼后会进行第一次洗涤,以减少第一阶段油中的残皂量。将油加热至最佳温度后,通过热水流量计和电动气动计量阀,在动态混合器前直接向油中加入一定量的洗涤水。将所需的水量输入过程控制系统,过程控制系统将相应的设定值传递给流量计。通过开关阀,可以防止液碱流向混合器。该动态混合器将油和洗涤水剧烈混合,并将混合液输送到碟式离心机,在那里将富含皂的洗涤水分离出来。油相的排放压力由接触式压力表监测。关于离心机的功能,我们再次参考可用的数据表。

第三阶段-洗涤

此阶段通常用于洗涤,即如果第二阶段作为复炼阶段运行,则为第一阶段洗涤,或作为第二阶段洗涤,以获得中性油中最低残皂量。洗涤水从热水循环管路中提取,流量由流量计和电动气动计量阀控制。设定值来自过程控制系统。将洗涤水与油在动态混合器中混合后,在分离器内对油和洗涤水进行分离。本机还应配有接触式压力表,以监测排渣压力。自清式离心机只在特殊情况下使用,例如在非常高的加工量或能够进行CIP(就地清洗)的情况下。固壁分离器不需要底部冲洗装置。在该分离器的流量中应安装第二个质量流量计,以测量成品油流量,该流量在过程控制系统的监视器上显示。通过原油流量和成品油流量的对比,不断地计算和显示精炼损耗。此外,还指出了原油和成品油的总流量以及总损失。这些数据应显示在PLC的单元显示上,以便能够检查生产线的性能。

加酸水洗。采用酸化后的水洗水对中性油进行洗涤可有效降低油中的残皂量。在水洗工段,根据流量计指示的水洗水流量,可通过计量泵将酸暂存罐里的柠檬酸或磷酸溶液添加到水洗水内进行酸化。



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