食用油脂精炼厂最后一道工序一般是脱臭。此过程几乎每个精炼工厂都具有,不管所选其它单元操作是什么。虽然过去只有有限的天然脂可作食用产品(如*油和动物脂),但今天所用大多数油脂均带有天然组分,这些天然组分若不去除会给油以不愉快的气味和味道。这些油含有的气味必须除尽才能成为可口的产品;而且在其它单元操作(如氢化)时,还会产生不良的气味和颜色,对此也必须在脱臭器中除去。储存寿命及颜色也是重要的考虑因素,脱臭器对此有直接影响。脱臭器脱臭是为了除去来自多数甘三酯中的具相对挥发性的有气味的化合物而发展起来的。最早采用常压、高温下试图使挥发物沸腾,发展到现代化的在低的绝对压力下于特定的时间内加热油。由于在油和影响油气味、色泽及稳定性的挥发物的蒸气压之间有一个巨大差别,脱臭可由既能蒸脱这些物质又不致损坏油的方法实现。物理精炼是采用蒸馏过程使毛油或脱胶油中的游离脂肪酸除去的工艺过程,而不是采用碱炼法把FFA中和成皂除去。在设备与操作中,脱臭器与物理精炼器非常相似,最大的区别是物理精炼中除去的脂肪酸的负荷更高。虽然有些脱臭装置可采用碳钢制造某些不接触的部件(如双壳体脱臭器之外壳),但物理精炼设备中由于接触高含量脂肪酸(若不加抑制会起腐蚀作用),要求其设备应由不锈钢或其它不受脂肪酸影响的材料来制造。物理精炼操作也应具有足够的热容量以补偿因脂肪酸蒸馏时产生的冷却作用,而此热容量在碱中和油的过程中是忽略不计的。脱臭是一个传质的纯化操作,在此操作下让油暴露出表面使挥发物进入蒸气状态。脱臭条件一般在升温和低压下把油膜暴露到载气之中,通常引入汽提气体(一般用水蒸气)以搅拌油,保证所有的处于表面状态并把挥发物从脱臭器带到蒸汽回收系统。成功的脱的关键性因素之一是让每一油脂颗粒成薄膜进行传质。介绍的每种脱臭设备都试图由某种类型的快速搅拌来完成此任务。大多数展臭装置中都有热脱色,它指的是在这些条件下,类胡萝卜色素及其他生色化合物发生的破裂或蒸发的过程。有效的脱色需要这种油表面的不断更新和搅拌并在一定时间的期限内完成,不仅保证能达到平衡状态而且也为热脱色提供足够的时间。图1半连续脱臭工艺图1所示半连续脱臭工艺是当今所采用的有代表性的脱臭系统的单元操作,从脱色车间(或经物理精炼前处理过程)出来的油(一般在60~90℃)首先要脱气,这一步是在把油加热到温度超过℃前极其重要的工序,因为大多数油,特别是那些种子油,当含氧油暴露至加热表面时,它们会沉析出聚合产物。脱气器可以是一个单独的容器,或者它可以是脱臭器本身的组成部分。离开脱气器后,油一般经过油-油换热器,靠刚脱臭的油来预热,再把此热油加热到脱臭温度。这些换热器可以放在脱臭器外部或者这些加热(和冷却)操作在相同于脱臭器本身的真空条件下进行。在油已达到温度后,将油在脱臭器内剧烈搅拌一定时间,直至大多数挥发物被除去和完成热脱色。然后把此油冷却,一般首先通过如上述的余热回收节能器,然后通过最后冷却器。在冷却期间可把少量的整合剂(如柠檬酸)加入油中,同样也可加入抗氧化剂。在脱臭过程中除去的挥发性物被冷凝,通常在一个直接冷凝器中回收,此冷凝器被称为蒸汽涤气器,挥发性气体的平衡物(如汽提水蒸气和其它更具挥发性的化合物)都在真空系统里冷凝。尽管任何脱臭器所依据的基本原理都基本相同,还是有几种类型的系统来进行这些操作。通常有间歇式、连续式和半连续式操作。间歇式工艺,它是脱臭器发展中最早的类型,一般由一单独的容器来完成所要求的操作。这些装置一般适合加工日产量为60t以下,它由比较高的立式圆筒体容器组成,以满足水蒸气搅拌过程中有大的液面上升之需要。一批刚进来的新鲜油通常在真空条件下缓缓加热到脱臭温度,在此时通过喷管或通过气升泵通入喷射水蒸气。经过合适的搅拌期后(一般为几小时)冷却(在真空条件下),然后卸料供储藏。尽管加热和冷却一般在容器内利用内部盘管完成,但通过外部换热器的强制循环可以缩短周期并有可能降低成本。因为处理的是小批量物料,从装料到排空之间的长时间间隔、规模效益、热能的回收在间歇式脱臭设计中一般不可能体现出来。图2连续脱臭工艺连续式脱臭工艺如图2所示,它能完成相同的基本操作,但它的设计是为了满足每天极少变化的大批量原料操作。要求连续脱臭器使有效降低消耗,减轻劳力费用,提高了热能回收,一般是现代综合精炼厂的最佳选择,它使精炼厂在排定生产运行表时有足够的灵活性。有几种连续式脱臭器的设计可供选择,下面介绍的是现代化设施中的典型装置。经脱色的油进入脱气器,此处操作在Pa(或更低)的绝对压力下进行,先除去氧气和某些水分后油加热到脱臭温度,脱气器一般要配装一个除雾器以免油被夹带到真空系统。经过脱气器之后,油通过节能器然后进入最后油加热器。最后油加热器一般设计成用高压水蒸气或导热油加热使油达到最终温度。然后油进入脱臭器,它一般是单壳体立式装置(也有卧式容器),操作压力在蒸汽出口处为Pa(或更低),此容器有几间脱臭的隔室,隔室都装配有专门的水蒸气分布装置以促进油与水蒸气之间的密切接触。这些分布装置可能是气升泵(也称为巨泵)或喷雾环。每室中油的停留时间在10~30min之间,按设计而定。当油流经一系列安装在塔盘上的导流板时溢出,溢出的油经溢流管或溢流堰流到下面低一层的塔盘。经足够的脱臭时间后,油冷却。为了达到连续脱臭器特有的高热能回收,将油带到容器外通过上述的油-油节能器冷却。为进行补充冷却或当原料改变时补充冷却不够时,也常配备一只中间冷却器。油冷却后,加入少量柠檬酸(约mg/kg)以螯合存在于油中的任何微量金属,到这点时某些油,如棕榈油和月桂油就可安全地送去储存。而其它油如大豆油,如在加压条件下冷却到储存温度,会出现气味及稳定性问题,可能是当油处在脱臭器高温下很快产生了有害于气味的物质,这些挥发性组分若不经常除去,油质就会受影响。如果冷却在真空下实现,这些挥发物几乎在它们刚形成时就很快被除尽。要除去这些压力下形成的挥发物同时油要被冷却,油在流经外部换热器后常要在闪蒸式容器中再次处于低压条件下或到脱臭器的较低层再脱臭。最后,油流经筒式过滤设备或聚酯袋式过滤器以除去任何微粒,这些微粒也可能在前面的操作中已经除去。连续脱臭器有多种选择以适合特种应用的需要。例如,虽然最大的热能回收通常用外部换热器来完成,但连续式容器也可设计成所有加热、冷却操作都在容器内部完成。管道、容器和换热器的定位可布置成在原料变动期间产品的混杂最小。已发展了许多种热回收器,其中包括发生水蒸气驱动真空系统的设计。如前所述,除了上面已介绍过的传统的立式塔盘装置外,还有几种连续脱臭器。一种类型采用装在卧式圆筒形容器中的多段塔盘(箱),传热隔板被用作流体的导流板,隔板之间喷射蒸汽搅拌。另一设备基于一组垂直地叠加的卧式单壳体圆筒形容器,沿容器长度方向运转的多管分布器喷射蒸汽搅拌。又一类型连续脱臭器最大地用上了薄膜加工工艺,采用填料结构以实现水蒸气-油的最大的接触。这种设备用最少量水蒸气使脂肪酸完全汽提出来。但由于停留时间较短,它无法提供大量热脱色,除非有一停留容器作为此设备的组成部分。半连续式脱臭器工艺如图2所示,它的许多操作过程相同,但它是专门用于经常更换原料的工厂。与连续脱臭器相似,还有许多半连续式脱臭器的改进型,有的利用多重脱臭段,热回收较好的方案等等。此处介绍的工艺是当今操作中出现的典型装置。半连续式脱臭器是20世纪40年代后期发展起来的,专门设计成在一个固定容量的塔盘内加工一批油,使操作者能接着加工不同原料的另一批油,要求生产时间的损失减至最少,且使油的混杂减至最少。半连续式的名称起源于虽然每批料是单独处理的(在容器的一个专门的塔盘内实行加热、脱臭和冷却操作),但流体进、出脱臭器一般均连续。因为在脱臭周期内出现温度的变动大,换热的能力由于有效表面积和操作条件的实际约束而受限制。在半连续脱臭器中总的热回收率一般为50%~60%.半连续设计要求相当好地控制阀门及原料系统的变化。它的安装费用一般大于相等规模的连续装置。操作时经前处理的油连续流入计量罐,该罐也常用来完成脱气功能,按恒速进油。当工厂的控制系统发出一信号,阀门打开1~2min让一定量的油在关阀门前进入顶部加热塔盘。在这个典型的五层塔盘构型的第一层,油用一个通常称为热虹吸的机构预热。此过程利用了进入的冷原料与在较低持留段的脱臭后的高温油之间的温度差,较低持留段采用水蒸气或导热油作传热介质。此传热介质由于交替地在持留段蒸发又在预热段冷凝而自然循环,或作为单相液体用泵输送。经合适时间后,预热塔盘的阀门短暂地打开,卸随最后加热塔盘,这层塔盘用盘管紧密地装填,盘管内用高压水燕气导热油加热使油升温到合适的脱臭温度。经适当时间后,此塔盘阀门打开,把油排入脱臭塔盘,油即刻达到脱臭温度,通过单个或组气升泵使油受到强力搅动如连续脱臭段所述。当脱臭时间过后落阀打开,油流入持留塔盘,此塔盘(它是组成上述热虹吸传热系统的较低段的)使油部分地冷却,它是半连续设备中主要的热回收源。经合适时期后,油卸到最后冷却塔盘,在此靠冷却水(或其它冷却液)冷却油到(或接近)最后的储存温度。最后让油进入暂存段,在储存前由卸料泵连续抽吸油通过最后精过滤,也可加一个外部冷却器,以便在储存前降低油温。脱臭是精炼工艺的最后工序。对混合油产品,通常在接到订单后将原料油混合,然后在完成脱臭后直接装载到顾客的容器中。甚至对均一的油产品,脱臭也是在装载出去之前才完成,这样可提供尽可能新鲜的油。随着越来越多地使用不锈钢管道及设备以及用惰性气体来清洁系统,一些工业化操作已经能够做到使脱臭后的产品保持一个较长的时期,并且事实上在脱臭后将产品进行混合而无需再脱臭。因为顾客要求不同,特别对价值较高的定制混合油脂,计划安排和潜在的污染密切相关,这种操作方式允许产品在系统中作较长期的运转,使操作过程平稳而无需经常进行变换。这种实践也消除了前面谈到的设置原料变换脱臭器的合理性。尽管脱臭一般代表了食用油脂加工之最后工序,它可以从并不完美的原料中制出好的产品,但脱臭不能解决早期加工过程中造成的质量问题。虽然初级氧化产物已被除去(由过氧化值表明),但严重受损的油可能含二级氧化产物(用茴香胺值测量),进脱臭设备前油中磷脂必须处于很低含量下,皂必须完全除去。油必须在尽量避免氧的条件下储运。本文节选自Y.H.Hui主编,徐生庚,裘爱泳主译,《贝雷:油脂化学与工艺学》(1),第五版第四卷第37-42页
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