米糠膨化浸出制油工藝 膨化工藝操作說明 溶劑損耗的控制措施

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,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,決定了米糠制油的工藝不能像大豆那樣直接采用浸出工藝,而是采用膨化浸出制油工藝,即在浸出之前對米糠進(jìn)行膨化處理。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500 kg/m3 左右) ,溶劑的浸出速度加快,在浸出過程中利于溶劑的浸出,降低糠粕殘油；另方面通過膨化處理,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,延長了米糠的保鮮期,大大降低了浸出毛油的酸值,提了米糠浸出毛油的質(zhì)量。因此,米糠經(jīng)過膨化后,不但能夠提產(chǎn)量(浸出膨化米糠比米糠直接浸出可使浸出能力提25%～35%) ,還可以提高物料的浸出特性,提溶劑在物料中的浸出速度,在后道加工工序中能夠節(jié)約能源,降低濕粕含溶量,提混合油濃度,增加蒸脫機(jī)和蒸發(fā)器的脫溶能力,降低各種消耗,提米糠的出油率。
2　米糠的膨化工藝
2.1膨化工藝流程
 
2.2　膨化工藝操作說明
2.2.1 篩選　去掉米糠中粗糠和碎米，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　清理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去掉。
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,先對米糠進(jìn)行提前預(yù)熱,提米糠膨化前的溫度。調(diào)質(zhì)處理后米糠的溫度般控制在65～75 ℃,水分控制在10%～12%。這樣,方面可以增加膨化機(jī)的產(chǎn)量,另方面可以提米糠膨化質(zhì)量。
2.2.4　膨化　米糠的膨化是通過膨化機(jī)內(nèi)噴入壓直接蒸汽和溫水來提膨化機(jī)內(nèi)溫度及濕度,并形成壓處理米糠,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,不適合直接浸出,必需經(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,在持續(xù)溫?zé)嶙饔孟?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,平轉(zhuǎn)浸出器應(yīng)做成矮胖型,物料在料格內(nèi)的度般控制在1.3 m左右,這樣,即使浸出物料的水分有些偏,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),長時(shí)間就會(huì)形成堆積,影響生產(chǎn)。為了解決這問題,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,溶劑通過物料的浸出速度較快,在物料的上部不易形成液面,因此必需加大新鮮溶劑的噴淋量和混合油的量,才能降低粕中殘油,提出油率。
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)控制在小限度。考慮到上述因素,濕粕米糠的脫溶般選用DTC蒸脫機(jī)。DTC蒸脫機(jī)通常為6層結(jié)構(gòu),即層預(yù)脫盤,兩層花盤,層直接汽脫溶層,層烘干層和層冷卻層。濕粕米糠首先經(jīng)過層預(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,每層都不會(huì)太,因此脫溶效果好,脫溶充分,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,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)配備的剎克龍應(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)如果不清理干凈,就會(huì)堵塞蒸發(fā)器和汽提塔,使混合油中的溶劑脫除不充分,毛油的揮發(fā)物增,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)必需清理干凈。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種或幾種方法。在這幾種方法中,旋液分離器的效果好,操作簡便。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。http://www.zghunan.cn/
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,防在冷凝器中分配不均的現(xiàn)象發(fā)生,冷凝器和水好采用串聯(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,水泵的揚(yáng)程要,水流速度加快,冷凝器的冷凝效果就會(huì)提。
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)與汽提不充分時(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)?00mg/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，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噸大豆排出廢水約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，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，較的設(shè)備完好率是減少跑冒的關(guān)鍵。
    由前四項(xiàng)溶劑損耗的總和為0.81kg/噸料，而般的浸出廠溶耗躲在2kg以上。因此控制好跑冒滴漏對溶耗的降低關(guān)系重大。
5  溶劑損耗的控制措施
5.1.物料浸出的濕粕含溶量控制
5.1.1入浸物料的質(zhì)量要求：大豆壓片的厚度為0.3—0.4mm，粉末度小于0.5%（通過11.8孔/c㎡篩），水分為8—9%。入浸物料粉末度大，水分會(huì)使溶劑的浸出效果差，濕粕的溶劑含量大，增加蒸脫機(jī)的負(fù)荷，脫溶效果下降，成品粕的溶劑含量上升，溶耗增加。
5.1.2浸出器的裝料度要適宜：太低產(chǎn)量低或浸出時(shí)間短，太易造成生料坯成團(tuán)或結(jié)塊，尤其在料坯水分的情況下，引起溶劑浸出路程延長，阻力增加，浸出困難，經(jīng)過瀝干段后，濕粕的溶劑殘留量而增加蒸脫機(jī)的負(fù)荷。
5.1.3新溶劑的質(zhì)量與噴淋量：浸出車間的溶劑為再利用，從浸出器溢流出的混合油通過蒸發(fā)汽提與濕粕蒸脫回收溶劑，因?yàn)橐肓酥苯诱羝够厥盏娜軇?，必需?jīng)過分水才能使用，如果溶劑的分水效果不好，溶劑帶有少量的水分進(jìn)入浸出器，物料吸水結(jié)團(tuán)，阻擋溶劑的浸出，增加濕粕的含溶。噴淋量過大，在瀝干段不能充分瀝干，同樣增加濕粕的含溶。
    在操作過程中應(yīng)根據(jù)物料含油量的不同，控制溶劑比在1：0.8—1.2之間，瀝干時(shí)間在20分鐘左右，濕粕含溶在25%—30%。
5.2.保證濕粕蒸脫的效果
5.2.1進(jìn)入蒸脫機(jī)的物料要保證充分的預(yù)熱：在此蒸脫絕大部分的溶劑，從而減少直接蒸汽在豆粕中的冷凝，增加豆粕的流動(dòng)性，使豆粕與直接蒸汽很好接觸，減少豆粕結(jié)塊，保證物料蒸透。同理，使用過熱蒸汽的效果要好于飽和蒸汽，過熱蒸汽的穿透能力強(qiáng)，脫溶效果好。
    在蒸脫機(jī)預(yù)脫層，由于含溶較多，溫度控制在75℃，二層85℃，三層和脫溶層控制在105℃，保持蒸脫層的料位度1000—1100mm，太低直接汽吹穿料層，達(dá)不到蒸脫的目的，同時(shí)由于存料度低，脫溶層靠料擺控制料層度時(shí)，不能達(dá)到良好的料封作用，使溶劑氣體從出粕口壓出，增加溶耗。
5.2.2掌握好直接汽的壓力：太易引起汽相壓力升，溶劑汽體易從密封處泄漏，部分氣體倒流入浸出器，使浸出壓力升，增加跑冒滴漏，般蒸脫機(jī)的汽相溫度在75℃—80℃即可。
5.2.3蒸脫機(jī)蒸脫層的底板蒸汽孔要開的均勻，不留死角，這樣才能保證成品豆粕的溶殘低于500ppm。
5.2.4濕式捕集器的水量要均勻，防回水管道堵塞，蒸脫機(jī)的出氣管路不應(yīng)設(shè)計(jì)得太細(xì)，防因物料沉積引起蒸脫機(jī)壓力升，應(yīng)定期清理。
5.2.5冷凝器的配置噸料與冷凝面積比應(yīng)不少于1：2，采用鋁合金或不銹鋼材質(zhì)，使用壽命長，冷凝效果好。
5.3.提高混合油蒸發(fā)的效果
   在保證浸出效果的前提下，盡量提混合油的濃度，以減小蒸發(fā)的負(fù)荷，節(jié)約蒸汽用量?；旌嫌蜐舛鹊?，相應(yīng)的蒸發(fā)量也大，需要的冷凝面積也大，在條件定時(shí)，會(huì)使冷凝后的自由氣體含溶量增加而加大尾氣吸收的難度。般控制混合油的濃度在25%—30%。
    蒸發(fā)時(shí)無論采用常壓蒸發(fā)，還是負(fù)壓蒸發(fā)，首先要保持混合油流量的穩(wěn)定，切忌流量忽大忽小，造成蒸發(fā)設(shè)備負(fù)荷不均，溫度不易調(diào)節(jié)；其次，要保證蒸汽壓力基本恒定，壓力過低，不但加熱不夠，如果是負(fù)壓蒸發(fā)，還會(huì)導(dǎo)致真空度下降，而使蒸發(fā)效果下降。般二蒸發(fā)的影響因素較多，溫度控制難度大，可以增加路閉環(huán)自動(dòng)控制，提控制質(zhì)量。汽提的直接汽也要用過熱蒸汽，防因蒸汽帶水導(dǎo)致毛油乳化，溶劑脫除不充分。采用負(fù)壓蒸發(fā)要優(yōu)于常壓，負(fù)壓蒸發(fā)可以獲得較低的毛油溶殘，可以利用蒸脫機(jī)的二次蒸汽，節(jié)約汽提塔直接蒸汽用量，改良毛油色澤等。
   

    蒸發(fā)前混合油除雜是十分重要的，由于雜質(zhì)的存在，增加了蒸發(fā)液泛的危險(xiǎn)，增加溶劑消耗；使蒸發(fā)器結(jié)垢，降低蒸發(fā)器的使用效果；使油色加深，影響毛油質(zhì)量，要求混合油中雜質(zhì)含量在0.2%以下。蒸發(fā)器也應(yīng)定期清理。
5.4.加強(qiáng)溶劑分水與廢水的蒸煮
   浸出用6#溶劑在水中有定的溶解度，溫度升溶解度增加，所以要獲得良好的溶劑分水效果，必需降低冷凝液的溫度。
    由于蒸脫機(jī)的脫溶層的料位太薄或通入的直接汽的壓力過，直接汽吹穿料層，夾帶粕末進(jìn)入冷凝器，進(jìn)而進(jìn)入分水罐，使溶劑與水發(fā)生乳化而分水效果下降，廢水中溶劑含量增加。因此應(yīng)盡量減少蒸脫機(jī)氣相粕末的夾帶。
    不論采用何種形式的分水器，要保證冷凝液的分水時(shí)間不小于30min，或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)配置0.04—0.06m3/噸料，合理確定出水口與出溶口的度，自由氣體管要大，保證自由氣體順利排出，防因分水器正壓使溶劑從出水口壓出。
操作中保證溶劑與水的界面于廢水溢出口，并經(jīng)常換水。
從分水器分出的水要進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度控制在92℃—98℃。
 5.5.完善自由氣中溶劑的回收
    應(yīng)盡量避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)增加尾氣量，合理配置冷凝器，保證足夠的冷凝面積，適當(dāng)加大冷凝器冷卻水的流速，控制好冷卻水溫，進(jìn)口在25℃以下，出口在40℃以下，冷凝效果較好，自由氣體溫度20℃以下，冷凝液溫度40℃以下。
不同溫度尾氣的含溶量表:   

 
 
 
選擇礦物油尾氣吸收方式,應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)工藝參數(shù)：貧油入吸收塔溫度35℃，含溶量小于1%，富油入解析塔溫度110℃，濃度低于5%，合理調(diào)節(jié)石蠟油的流量，太易造成液泛，太低則吸收或解析效果不好，石蠟油在使用段時(shí)間后要靜置除雜，保證使用效果。
5.6.減少跑冒滴漏
   如前述，跑冒滴漏在整個(gè)浸出溶耗中占有重要比例，控制好跑冒滴漏至關(guān)重要。
由于浸出設(shè)備多有靜密封與動(dòng)密封，所以控制的難度較大，可以在重要的部位設(shè)置探頭報(bào)警，利于檢測溶劑泄漏。
    對于浸出器而言，在密封絞龍前應(yīng)設(shè)置存料葙，保持存料度不低于1.4m，密封絞龍的設(shè)計(jì)要合理，采用變距絞龍加重力門，保證密封效果。浸出器運(yùn)行期間要保持微負(fù)壓，防溶劑氣體從各密封點(diǎn)滲漏。蒸脫機(jī)要重視脫溶層與烘干層的密封，避免脫溶層的溶劑氣體通過出粕口溢出。
根據(jù)不同的場合合理選擇適宜的密封材料和密封形式，保證密封效果。
5.7.溶劑的質(zhì)量
   如溶劑的餾程太寬，低沸點(diǎn)和沸點(diǎn)的組分偏多，會(huì)造成脫溶冷凝后低沸點(diǎn)的組分揮發(fā)后不易冷凝回收，增加尾氣的含溶量，而沸點(diǎn)的組分又殘留在粕與毛油中不易脫除，形成粕與毛油溶殘上升。因此在購買溶劑時(shí)要嚴(yán)格把關(guān)，有的廠家干脆放棄使用6#溶劑而直接使用正己烷，效果較理想。
總結(jié)
    綜上所述，浸出溶劑損耗的成因較多，控制較為復(fù)雜，需要根據(jù)各廠的工藝設(shè)備的實(shí)際情況具體分析，制定相應(yīng)的方法。
    應(yīng)針對工藝設(shè)備制定科學(xué)的操作規(guī)程，建立崗位責(zé)任制，充分發(fā)揮線人員的主觀能動(dòng)性。
    加強(qiáng)設(shè)備管理，保證設(shè)備的完好率與開車率，減少因停車拆卸設(shè)備而導(dǎo)致的溶劑泄漏損耗。
    加強(qiáng)工人的崗位技能的培訓(xùn)，合格后方可上崗。
    注重工藝過程指標(biāo)與成品指標(biāo)的及時(shí)準(zhǔn)確檢測，科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)。