機械壓榨法制油就是借助機械外力把油脂從料坯中擠壓出來(lái)的過(guò)程。
壓榨法取油特點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單,配套設備少,對油料品種適應性強,生產(chǎn)靈活,油品質(zhì)量好,色澤淺,風(fēng)味純正。但壓榨后的餅殘油量高,出油效率較低,動(dòng)力消耗大,零件易損耗。
一、壓榨法制油的基本原理
1 壓榨過(guò)程
在壓榨取油過(guò)程中,榨料坯的粒子受到強大的壓力作用。致使其中油脂的液體部分和非脂物質(zhì)的凝膠部分分別發(fā)生2個(gè)不同的變化,即油脂從榨料空隙中被擠壓出來(lái)和榨料粒子經(jīng)彈性變形形成堅硬的油餅。
油脂從榨料中被分離出來(lái)的過(guò)程:在壓榨的開(kāi)始階段,粒子發(fā)生變形并在個(gè)別接觸處結合,粒子間空隙縮小,油脂開(kāi)始被壓出;在壓榨的主要階段,粒子進(jìn)一步變形結合,其內空隙縮得更小,油脂大量壓出。壓榨的結束階段,粒子結合完成,其內空隙的橫截面突然縮小,油路顯著(zhù)封閉,油脂已很少被榨出。解除壓力后的油餅,由于彈性變形而膨脹,其內形成細孔,有時(shí)有粗的裂縫,未排走的油反而被吸入。
油餅的形成過(guò)程:在壓榨取油過(guò)程中,油餅的形成是在壓力作用下,料坯粒子問(wèn)隨著(zhù)油脂的排出而不斷擠緊,由粒子問(wèn)的直接接觸、相互間產(chǎn)生壓力而造成某粒子的塑性變形,尤其在油膜破裂處將會(huì )相互結成一體。榨料已不再是松散體而開(kāi)始形成一種完整的可塑體,稱(chēng)為油餅。油餅的成型是壓榨制油過(guò)程中建立排油壓力的前提,更是壓榨制油過(guò)程中排油的必要條件。
2 壓榨法制油的基本原理
壓榨過(guò)程中,壓力、黏度和油餅成型是壓榨法制油的三要素。壓力和黏度是決定榨料排油的主要動(dòng)力和可能條件,油餅成型是決定榨料排油的必要條件。
(1)排油動(dòng)力榨料受壓之后,料坯間空隙被壓縮,空氣被排出,料坯密度迅速增加,發(fā)生料坯互相擠壓變形和位移的運動(dòng)狀態(tài)。這樣料坯的外表面被封閉,內表面的孔道迅速縮小??椎佬〉揭欢ǔ潭葧r(shí),常壓液態(tài)油變?yōu)楦邏河?。高壓油產(chǎn)生了流動(dòng)能量。在流動(dòng)中,小油滴聚成大油滴,甚至成獨立液相存在料坯的問(wèn)隙內。當壓力大到一定程度時(shí),高壓油打開(kāi)流動(dòng)油路,擺脫榨料蛋白質(zhì)分子與油分子、油分子與油分子的摩擦阻力,沖出榨料高壓力場(chǎng)之外,與塑性餅分離。
壓榨過(guò)程中,黏度、動(dòng)力表現為溫度的函數。榨料在壓榨中,機械能轉為熱能,物料溫度上升,分子運動(dòng)加劇,分子間的摩擦阻力降低,表面張力減少,油的黏度變小,從而為油迅速流動(dòng)聚集與塑性餅分離提供了方便。
(2)排油深度壓榨取油時(shí),榨料中殘留的油量可反映排油深度,殘留量愈低,排油深度愈深。排油深度與壓力大小、壓力遞增量、黏度影響等因素有關(guān)。
壓榨過(guò)程中,必須提供一定的壓榨壓力使料坯被擠壓變形,密度增加,空氣排出,間隙縮小,內外表面積縮小。壓力大,物料變形也就大。
壓榨過(guò)程中,合理遞增壓力,才能獲得好的排油深度。在壓榨中,壓力遞增量要小,增壓時(shí)間不過(guò)短。這樣料間隙逐漸變小,給油聚集流動(dòng)以充分時(shí)間,聚集起來(lái)的油又可以打開(kāi)油路排出料外,排油深度方可提高。土法榨油總結“輕壓勤壓”的道理適用于一切榨機的增壓設計。
(3)油餅的成型排油的必要條件就是餅的成型。如果榨料塑性低,受壓后,榨料不變形或很難變形,油餅不能成型,排油壓力建立不起來(lái),坯外表面不能被封閉,內表面孔道不被壓縮變小,密度不能增加。在這種狀況下,油不能由不連續相變?yōu)檫B續相,不能由小油滴聚為大油滴,常壓油不能被封閉起來(lái)變?yōu)楦邏河?,也就產(chǎn)生不了流動(dòng)的排油動(dòng)力,排油深度也就無(wú)從談起。餅的順利成型,是排油必要條件。料坯受壓形成餅,壓力可以順利建立起來(lái),適當控制溫度,減少排油阻力,排油深度就會(huì )提高。
餅能否成型,與以下因素有關(guān):①物料含水量要適當,溫度適當,求得物料有一定的受壓變形可塑性,抗壓能力減小到一個(gè)合理數值,壓力作用就可以充分發(fā)揮起來(lái);②排渣、排油量適當;③物料應封閉在一個(gè)容器內,形成受力而塑性變性的空間力場(chǎng)。
二、影響壓榨制油效果的因素
壓榨取油效果的好壞決定因素很多。主要包括榨料結構與壓榨條件2方面。
1榨料結構性質(zhì)對出油效果的影響
榨料結構性質(zhì)主要取決于油料本身的成分和預處理效果。
預處理效果
榨料中被破壞細胞的數量愈多愈好,這樣有利于出油。
榨料顆粒大小應適當。如果粒子過(guò)大,易結皮封閉油路,不利于出油;如粒子過(guò)細,也不利于出油,因壓榨中會(huì )帶走細粒,增大流油阻力,甚至堵塞油路。同時(shí)顆粒細會(huì )使榨料塑性加大,不利于壓力提高。
榨料容重在不影響內外結構的前提下愈大愈好,這樣有利于設備處理量的提高。
榨料要有適當的水分,流動(dòng)性要好。榨料要有必要的溫度,盡量降低榨料中油脂黏度與表面張力,以確保油脂在壓榨全過(guò)程中保持良好的流動(dòng)性。
榨料粒子具有足夠的可塑性。榨料的可塑性必須有一定的范圍。一方面,它須不低于某一限度,以保證粒子有相當完全的塑性變形;另一方面,塑性又不能過(guò)高。否則榨料流動(dòng)性大,不易建立壓力,壓榨時(shí)會(huì )出現“擠出”現象,增加不必要的回料。同時(shí)塑性高,早成型,提前出油,易成堅餅而不利出油,而且油質(zhì)也差。
榨料本身的性質(zhì)
榨料性質(zhì)不僅包括凝膠部分,同時(shí)還與油脂的存在形式、數量以及可分離程度等有關(guān)。對榨料性質(zhì)的影響因素有水分、溫度以及蛋白質(zhì)變性等。
水分含量:隨著(zhù)水分含量的增加,可塑性也逐漸增加。當水分達到某一點(diǎn)時(shí),壓榨出油情況最佳。一旦略為超過(guò)此含量,則會(huì )產(chǎn)生很劇烈的“擠出”現象,即“突變”現象。另一方面,如果水分略低,也會(huì )使可塑性突然降低,使粒子結合松散,不利于油脂榨出。
溫度:榨料加熱,可塑性提高;榨料冷卻,則可塑性降低。壓榨時(shí),若溫度顯著(zhù)降低,則榨料粒子結合就不好,所得餅塊松散不易成型。但是,溫度也不宜過(guò)高,否則將會(huì )因高溫而使某些物質(zhì)分解成氣體或產(chǎn)生焦味。因此,保溫是壓榨過(guò)程重要的條件之一。
蛋白質(zhì)變性:是壓榨法取油所必須的。但蛋白質(zhì)過(guò)度變性,會(huì )使榨料塑性降低,從而提高榨油機的“擠出”壓力,這與提高水分和溫度的作用相反。榨料中蛋白質(zhì)變性充分與否,衡量著(zhù)油料內膠體結構破壞的程度。壓榨時(shí),由于加熱與高壓的聯(lián)合作用,會(huì )使蛋白質(zhì)繼續變性,但是溫度、壓力不適當,會(huì )使變性過(guò)度,同樣不利于出油。因此,榨料蛋白質(zhì)變性,既不能過(guò)度而使可塑性太低,也不能因變性不足而影響出油效率和油品質(zhì)量,如油中帶人未變性膠體物質(zhì)而影響精煉。
2 壓榨條件對出油效果的影響
壓榨條件即工藝參數(壓力、時(shí)間、溫度、料層厚度、排油阻力等)是提高出油效率的決定因素。
(1)榨膛內的壓力對榨料施加的壓力必須合理,壓力變化必須與排油速度一致,即做到“流油不斷”,螺旋榨油機的最高壓力區段較小,最大壓力一般分布在主榨段。對于低油分油料子粒的一次壓榨,其最高壓力點(diǎn)一般在主壓榨段開(kāi)始階段;而對于高油分油料子粒的壓榨或預榨,最高壓力點(diǎn)一般分布在主壓榨段中后段。同時(shí),長(cháng)期實(shí)踐中總結的施壓方法——“先輕后重、輕壓勤壓”是行之有效的。
(2)壓榨時(shí)間 壓榨時(shí)間是影響榨油機生產(chǎn)能力和排油深度的重要因素。通常認為,壓榨時(shí)間長(cháng),出油率高。然而,壓榨時(shí)問(wèn)過(guò)長(cháng),會(huì )造成不必要的熱量散失,對出油率的提高不利,還會(huì )影響設備處理量??刂七m當的壓榨時(shí)間,必須綜合考慮榨料特性、壓榨方式、壓力大小,料層厚薄、含油量、保溫條件以及設備結構等因素;在滿(mǎn)足出油率的前提下,盡可能縮短壓榨時(shí)間。
(3)溫度的影響 溫度的變化將直接影響榨料的可塑性及油脂黏度,進(jìn)而影響壓榨取油效率,關(guān)系到榨出油脂和餅粕的質(zhì)量。若壓榨時(shí)榨膛溫度過(guò)高,將導致餅色加深甚至發(fā)焦,餅中殘油率增加,以及榨出油脂的色澤加深。用冷的、不加熱的榨油機壓榨,不可能得到成型的硬的壓榨餅和榨出最多的油脂。因此,保持適當的壓榨溫度是不可忽視的。
合適的壓榨溫度范圍,通常是指榨料入榨溫度(100~135℃)。不同的壓榨方式及不同的油料有不同的溫度要求。但是,此參數只是控制人榨時(shí)才有必要和可能,壓榨過(guò)程中溫度的變化要控制在上述范圍實(shí)際是很難做到的。
三、榨油設備
目前壓榨設備主要有2大類(lèi):間隙式生產(chǎn)的液壓式榨油機和連續式生產(chǎn)的螺旋榨油機。油料品種繁多,要求壓榨設備在結構設計中盡可能滿(mǎn)足多方面的要求,同時(shí),榨油設備應具有生產(chǎn)能力大,出油效率高,操作維護方便,一機多用,動(dòng)力消耗少等特點(diǎn)。
1 液壓式榨油機
液壓式榨油機是利用液體傳送壓力的原理,使油料在餅圈內受到擠壓,將油脂取出的一種間隙式壓榨設備。該機結構簡(jiǎn)單,操作方便,動(dòng)力消耗小,油餅質(zhì)量好,能夠加工多種油料,適用于油料品種多、數量又不大地區的小型油廠(chǎng),進(jìn)行零星分散油料的加工。但其勞動(dòng)強度大,工藝條件嚴格,已逐漸被連續式壓榨設備所取代。
2 螺旋榨油機
螺旋榨油機是國際上普遍采用的較先進(jìn)的連續式榨油設備。其工作原理是:旋轉著(zhù)的螺旋軸在榨膛內的推進(jìn)作用,使榨料連續地向前推進(jìn),同時(shí)由于榨料螺旋導程的縮短或根圓直徑增大,使榨膛空間體積不斷縮小而產(chǎn)生壓力,把榨料壓縮,并把料坯中的油分擠壓出來(lái),油分從榨籠縫隙中流出。同時(shí)將殘渣壓成餅塊,從榨軸末端不斷排出。
螺旋榨油機取油的特點(diǎn)是:連續化生產(chǎn),單機處理量大,勞動(dòng)強度低,出油效高,餅薄易粉碎,有利于綜合利用,故應用十分廣泛。