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1棕櫚油結晶特點(diǎn)
由于組成棕櫚油甘三酯的脂肪酸碳鏈長(cháng)度、不飽和程度、雙鍵的構型和位置及各脂肪酸在甘三酯中的分布不同,使各種甘三酯組分在物理和化學(xué)性質(zhì)上存在差別。分提就是在一定溫度下利用構成油脂的各種甘三酯的熔點(diǎn)差異及溶解度的不同,將油脂分為固、液兩部分的過(guò)程。
油脂的結晶過(guò)程可分為3個(gè)階段:①熔融油脂的過(guò)冷卻、過(guò)飽和;②晶核的形成;③脂晶的成長(cháng)。過(guò)飽和形成的濃度差是晶核形成、晶型轉化和各種脂晶成長(cháng)的推動(dòng)力。
棕櫚油生產(chǎn)過(guò)程中,固態(tài)脂和液態(tài)油的熔點(diǎn)及得率,取決于脂晶是否穩定和是否具有良好的過(guò)濾性。而脂晶是否穩定取決于脂晶的晶型。脂晶的晶型則是由冷卻速率和結晶溫度決定的。飽和度較高的甘三酯受冷由液相變?yōu)楣滔噙M(jìn)行晶格排列時(shí),逐步放出結晶熱。依結晶熱的熱量由小到大,一般有3～4種晶型。即α型、β′型及β型。當液態(tài)油經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的過(guò)冷、過(guò)飽和而進(jìn)行有規則的晶格排列時(shí),首先生成α型晶核。當冷卻溫度達到α晶型的凝固點(diǎn)時(shí),α型脂晶開(kāi)始形成。再經(jīng)過(guò)降溫和恒溫的過(guò)程,α型脂晶由垂直的晶胞轉化成具有不同傾斜角的晶胞而形成β′型脂晶。β′型脂晶是棕櫚油最穩定的晶型。但是,當甘三酯由熔融態(tài)迅速冷卻時(shí),由于結晶熱釋放不完全,在達到固液相平衡的狀態(tài)下,會(huì )形成不完全是晶體的γ型玻璃質(zhì)體。γ型玻璃質(zhì)體則不具有良好的過(guò)濾性。
因而,在控制冷卻速率和結晶溫度,最大限度的不形成或少形成γ型晶體的前提下,提高結晶速度、縮短結晶時(shí)間,是提高棕櫚油分提生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
2工藝流程及說(shuō)明
2.1工藝流程見(jiàn)(圖1)。
2.2工藝說(shuō)明
2.2.1破晶
將經(jīng)過(guò)前處理的棕櫚原油加熱到75～85℃,泵入結晶罐中,靜置一段時(shí)間。這樣做的目的是:油脂在精制、輸送過(guò)程中,有時(shí)油溫低于固態(tài)脂凝固點(diǎn)時(shí)也會(huì )析出晶體,由于這部分晶體是在非勻速降溫過(guò)程中析出的,晶型各異,晶粒大小不一,當轉入冷凍結晶階段后,會(huì )影響脂晶的均勻成長(cháng)和成熟。
2.2.2速冷
開(kāi)啟攪拌裝置,轉速控制在12～15r/min。采用快速冷卻的方式將油脂溫度降到30℃左右。這樣做的依據是:經(jīng)多次實(shí)驗證明,在70～30℃的降溫過(guò)程中,晶核尚未形成,因此可將降溫速度加快,縮短降溫時(shí)間。
2.2.3緩慢冷卻
這一階段是α晶核形成初期,緩慢冷卻和慢速攪拌是形成α晶核的關(guān)鍵條件。將攪拌裝置轉速降到10r/min。用緩慢冷卻的方式將油脂溫度降到20～25℃。
2.2.4恒溫
當溫度緩慢冷卻到20～25℃后,在該溫度下恒溫一段時(shí)間。
2.2.5二次緩慢冷卻
在20～25℃的溫度下恒溫一段時(shí)間后,將油脂溫度再緩慢冷卻到16～18℃。
2.2.6二次恒溫
當油脂溫度達到16～18℃后,在此溫度下再維持2～3h。此時(shí)由于結晶放熱,油脂溫度會(huì )回升0.5～1℃。
2.2.7三次緩慢冷卻
在16～18℃的狀態(tài)下維持一段時(shí)間后,用1～2h的時(shí)間將油脂溫度再降到14～16℃。這樣做的目的是:這一階段是α型脂晶晶型轉變?yōu)?beta;′型脂晶晶型時(shí)期,慢速降溫的目的是保證α型脂晶晶型完全轉變?yōu)?beta;′型脂晶,防止出現γ型玻璃質(zhì)體。
2.2.8養晶
停止攪拌,養晶一段時(shí)間。此時(shí)由于脂晶大量放熱,油脂溫度會(huì )回升1.5～2.5℃。
3主要設備性能介紹
3.1結晶罐
結晶罐是給脂晶提供適宜結晶條件的設備。結晶罐的設計決定了控制油脂結晶過(guò)程的先決條件,尤其是脂晶產(chǎn)生的速率很大程度上由設備的技術(shù)特性、結晶罐的換熱方式所決定。
結晶罐筒體為圓形,罐外壁設有夾套傳熱裝置,采用多點(diǎn)噴淋冷卻液冷卻,冷卻液與塔內油脂進(jìn)行熱交換,使液態(tài)油逐漸冷卻結晶。塔體中心設有攪拌軸,攪拌軸上裝有攪拌槳葉刮刀。槳葉刮刀為彈性不銹鋼板。攪拌軸通過(guò)減速器帶動(dòng)。攪拌使塔內的油脂緩慢地對流,有利于傳熱和結晶,攪拌軸上裝有導流圓盤(pán)擋板,導流圓盤(pán)擋板規定了油流的路線(xiàn),它既可防止油流短路,又能起到控制油流停留時(shí)間的作用。彈性不銹鋼板具有良好的彈性和耐蝕性,可及時(shí)將罐體周邊不均結晶的脂晶刮下,以保證罐體良好的傳熱。
3.2過(guò)濾機
過(guò)濾機有兩種形式。一種為箱式壓濾機,另一種為真空轉鼓過(guò)濾機。箱式壓濾機工作時(shí),脂晶通過(guò)濾板中間的進(jìn)料孔進(jìn)入濾室,在推動(dòng)力的作用下,低熔點(diǎn)的液態(tài)油透過(guò)濾布沿濾板流槽匯流至出油旋塞排至集油槽,通過(guò)低熔點(diǎn)的液態(tài)油泵,泵入液態(tài)油罐,高熔點(diǎn)的脂晶被截留在箱內,達到過(guò)濾限定壓力后,進(jìn)行人工清理。真空轉鼓過(guò)濾機的過(guò)濾推動(dòng)力采用真空吸力。工作時(shí),由于轉鼓壁內外壓力差的作用,液體油透過(guò)過(guò)濾介質(zhì)被吸入濾室,由液體油出口排出。脂晶顆粒被截留在介質(zhì)表面形成濾餅。當脂晶餅進(jìn)入瀝干區時(shí),靠負壓瀝干脂晶餅中所含的液體油,進(jìn)入卸渣區后,刮刀將脂晶刮下。液態(tài)油和固態(tài)的脂晶可以及時(shí)連續地被輸送出去,以保證生產(chǎn)的連續性,使生產(chǎn)狀態(tài)達到間歇結晶、連續過(guò)濾的半連續工藝操作。并且,真空過(guò)濾機具有自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強度低等箱式過(guò)濾機不可比擬的優(yōu)勢。
4效果評價(jià)
4.1結晶時(shí)間短,生產(chǎn)效率高
冷卻結晶時(shí)間由原來(lái)傳統工藝的24h降低為11h。在相同設備投資、相同操作人員的情況下,生產(chǎn)效率比傳統工藝翻了一番多。
4.2節約能耗
在冷卻結晶的過(guò)程中,由于新設計的工藝降溫時(shí)間縮短為11h。并且,將原來(lái)的不分階段降溫改進(jìn)為分4個(gè)階段進(jìn)行降溫,3個(gè)階段恒溫。因此,制冷系統的工作時(shí)間相對減少,且在恒溫階段,制冷系統不需要工作,故能量消耗只相當于24h結晶工藝的30%。
4.3產(chǎn)品質(zhì)量穩定
由于降溫時(shí)間與降溫溫度有明確的對應關(guān)系,實(shí)際操作時(shí)比不分階段降溫較易于掌握和控制。因此,產(chǎn)品的熔點(diǎn)及脂晶與液體油的得率能夠保持穩定。例如,24℃的棕櫚油分提后的熔點(diǎn)可穩定在12℃左右,脂晶與液態(tài)油的比例可穩定在2∶3。
