一、油脂浸出的概念

根据组分在选定溶剂中溶解度的不同以分离出所需组分的操作称为萃取。萃取分为固一液萃取和液—液萃取。例如，用水萃取甜菜中的糖分，用开水泡茶，用轻汽油辈取料胚中的油脂等等，都属于固—液萃取范畴。习惯上人们把固—液萃取称为浸出。

在油脂浸出过程中，固体料胚浸于溶剂中，料胚中的油脂溶于溶剂，这一过程是油脂从固相转移到液相的传质过程，而传质过程又是借助物质的扩散作用实现的。

二、扩散的基本方式

在流体呈静态或滞流情况下，物质的转移是以分子热运动的方式进行的，属于分子扩散。当浸出过程中溶剂和料胚处于相对运动状态且呈湍流时，其传质方式又存在对流扩散。可见，浸出过程包括分子扩散和对流扩散两种形式。

(一)分子扩散

分子扩散就是以分子热运动的方式进行的物质转移。当料胚与溶剂接触后，油分子以无秩序的热运动方式从料胚中渗透出来并扩散到溶剂中去，相应地，溶剂分子也不断地渗透到油料中去与油分子相溶合。这样，就在料胚内部和溶剂里都形成了溶液(即混合油)。开始时，料胚内部和外部这两部分混合油中的油脂浓度相差很大，逐渐地油脂分子从浓度较大的区域向浓度较小的区域进行扩散，最后两部分浓度趋于平衡。在稳定扩散的情况下，分子扩散的规律可用分子扩散基本方程式来描述，即:

Dm=-DFdτ

式中:dm——通过扩散面积F扩散的物质量；

D——分子扩散系数，表示当浓度梯度等于1时，在单位时间内通过单位扩散面积的物质量；

F——扩散面积(料胚与溶剂的接触面积)；

——扩散物质沿扩散方向的浓度梯度；

dτ——物质所经历的扩散时间。

从上式可以看到，扩散面积F越大，浓度梯度生越大，扩散时间打越长，通过扩散面积F扩散的物质量就越多。式中的负号表示物质转移是沿着浓度降低的方向进行的。

对于油脂浸出而言，为了取得好的浸出效果，需要增大料胚与溶剂的接触面积(如油料轧胚，榨饼破碎都增大了接触面积)，提高浸出器喷管间混合油的浓度差以及保证足够的浸出时间等。

(二)对流扩散

对流扩散是指物质以相对运动的方式进行转移，是溶液以较小的体积在湍流的情况下以一定的速度从一处移向另一处。在流动中被溶解的物质随着转移，最后使各处的浓度趋于一致。

对流扩散的规律表明，扩散的物质量与扩散面积、扩散物质的浓度差和扩散时间成正比。

由此可知，扩散面积、扩散物质的浓度差以及扩散时间都会影响对流扩散过程，但要使传质过程以对流扩散这种方式进行，关键是流体必须呈湍流状态。

实际上，浸出过程是分子扩散和对流扩散的结合过程。油脂浸出过程在微观上可分为三步:首先是油脂分子从料胚内部到层流边界层的分子扩散；接着为油脂分子通过层流边界层的分子扩散；最后是油脂从层流边界层移动到混合油主流中的对流扩散。需要指出的是，分子扩散时物质的转移是依靠分子热运动的动能来推动的，因而提高温度即可提高分子扩散速率。而对流扩散，主要依靠外加的能量，使混合油主流呈湍流状态。因此，利用液位差或泵所造成的压力来提高混合油和料胚的相对运动速度，即可提高对流扩散速率。

综上所述，油脂浸出过程与料胚的表面积、浓度差、浸出温度、浸出时间和混合油的流动状态等因素有着密切的关系。

三、影响油脂浸出效果的因素

在油脂浸出生产过程中，影响生产效果的因素很多，大体可将这些因素分为两类:一类是入浸料胚性质，另一类是操作工艺。下面分别进行叙述。

(一)入浸料胚性质

1.料胚的结构

入浸料胚要进行适当的预处理，使其内部、外部结构和可塑性达到入浸要求，从而有利于分子扩散和对流扩散，取得好的浸出效果。

(1)对料胚内部结构的要求。要求入浸料胚的细胞组织受到最大程度的破坏。由于油脂从完整的细胞中扩散出来的过程较为缓慢，只有当其被破坏的程度越大时，扩散的阻力才越小，浸出的速率才会越高。

从图7-1中看出，在浸出开始的第I阶段，细胞已被破坏的料胚表面所聚集的油脂比较容易浸取出来，这时料胚的含油率从26%很快下降到7%。进入第Ⅱ阶段后，被浸取的油脂主要出自料胚内部，浸出速率较慢。到第Ⅲ阶段时，主要提取细胞内部的油脂，这部分油脂很不容易被浸取出来，因此浸出速率非常缓慢。

可见，为了使油料细胞受到充分的破坏以利压榨或浸出，油料的预处理工序是十分重要的。

(2)对料胚外部结构的要求。一是料胚的粒度。要求入浸料胚的粒度(胚片厚度与料粒大小)必须适当地减小，以缩短扩散路程。这样，还可以增大料胚单位重量的表面积，有利于浸出速率的提高。但应注意，在减小粒度时，应避免造成料胚粉末度过大而影响溶剂或混合油的渗透，加之细小粉末易被混合油夹带，流向后续工序会带来更多麻烦。

实践和研究证明，料胚厚度越薄，所需的浸出时间越短；反之，所需的浸出时间则越长。对于预榨浸出或直接浸出制油工艺而言，一些油料胚片厚度的要求是:大豆0.25—0.30毫米，花生仁不超过0.5毫米，棉籽仁0.3—0.4毫米，油菜籽不超过0.35毫米。预榨饼块破碎后的最长尺寸为12—15毫米，粉末度要求通过φ1毫米筛孔的筛下物不超过10—15。

二是料胚的渗透性。要求入浸料胚具有足够的和均匀的渗透性，以利于溶剂均匀地喷淋并渗透到全部料胚颗粒，达到良好的浸出效果。

三是料胚对溶剂或混合油的吸收能力。要求入浸料胚对溶剂或混合油的吸收能力越低越好，这样才不致使过多的混合油在粕中滞留，达到降低粕中残油率的目的。

（3）对料胚的可塑性要求。入浸料胚的可塑性应低些，才不致因料层的压力或外部的机械作用使料粒互相搭接而遮盖一些表面域封闭一些物料空隙，使这些位置的料胚不能接受正常的浸出，以致严重时使物料搭桥，导致湿粕到落粕口处仍不落料。

2.料胚的水分

入浸料胚的水分含量要适宜，偏低些为好。若水分过高，会影响溶剂对油脂的溶解和对料胚的渗透，并便料胚或榨饼膨胀、结块、搭桥(浸出后湿粕不落料)，影响浸出效果；若水分过低，会影响料胚自身的结构强度，使粉末增加，同样不利于浸出。

料胚所含的水分，分布于它的内外表面。它有碍于溶剂的渗透，应减少到最低限度。为此，可在输送设备外围加做保温层，避免温度下降，有利挥发表面水分。这样还可做到热饼熟料入浸。一般预榨饼的入浸水分以2—5为宜，大豆料胚水分含量可高些，为5%—10%。

(二)操作工艺

操作工艺方面影响油脂浸出效果的因素有浸出温度、溶剂或混合油的渗透量、料层高度、混合油浓度和溶剂比、浸出时间和溶剂或混合油的喷淋与沥干方式等，以下分别进行叙述。

1.浸出温度

浸出温度对浸出效果的影响是比较大的。前面已经提到，提高浸出温度，一方面可以增加分子动能，加速分子运动，促进扩散作用；另一方面还可以降低油脂和溶剂的粘度，减小扩散阻力，有利于扩散的进行。因此，在允许的范围内，浸出温度应尽可能高一些。

实验和生产证明，当用轻汽油作溶剂时，适宜的浸出温度为50-55oC。一般说来浸出温度以低于溶剂初沸点5-10oC为宜。

2.料层高度

一般说来，如果料胚或预榨饼的结构强度较高，不易被压碎的话，那么浸出器内的料层就可高一些。这样既可提高设备的利用率，增大生产能力，又可使料胚与更多的溶剂接触而提高浸出效果。不过，若料层过高，下层料胚会受到强烈的挤压而破碎，增大料胚的粉末度，从而影响溶剂或混合油的渗透性。因此，料层高度也应有一定的控制。目前，国内平转式浸出器的料层高度一般为1200-2000毫米。环型浸出器的料层高度一般为300毫米左右。

3.混合油浓度和溶剂比

随着浸出的进行，混合油的浓度越来越高，这主要是由于料胚内部混合油浓度大于外部混合油浓度，油脂分子不断地从料胚内部扩散到外部混合油中所致。这样，料胚内部和外部的混合油浓度差就逐渐减小。根据油脂浸出的基本原理，浓度差是浸出过程的推动力，当浓度差减小后，浸出速率也就逐渐降低。再者，混合油浓度越高，其粘度也相应增大，也会降低浸出速率。

国内浸出各种油料的混合油浓度一般控制在10—25。混合油浓度一般可根据料胚的含油率而定，即以含油率的1.0-1.5倍为宜。

与混合油浓度相关联的一个概念为溶剂比。溶剂比是指浸出使用的溶剂与所处理原料之间的重量比。在浸出生产过程中，当溶剂比太大时，粕中残油率降低，得到的混合油浓度相应也低。这样，由于混合油的数量多，会增大混合油处理、溶剂回收工序的工作负担，并增大能耗；当溶剂比太小时，由于投入浸出的溶剂量少，浸出过程脱脂不完全，会使粕中残油率增高。因此，对于不同的浸出方式和浸出油料，应采用不同的溶剂比，才能达到较好的浸

出效果。

通常在保证粕中残油率为0.8%—1.0%的情况下，浸泡式浸出所用的溶剂比为(1.6—2.0):1；喷淋式浸出所用的溶剂比为(0.3—1.0):1；预榨饼(含油率12%左右时)用平转式浸出器浸出时，溶剂比为(0.8—1.1):1(混合油浓度一般控制在12%—19%)；大豆胚浸出时，溶剂比为(0.8—1):1。

4.浸出时间

一般说来，浸出过程延续的时间越长，粕中残油率越低。但为了提高生产效率，对浸出时间应有一定的限制。再说，也不值得花费很长时间去浸取太少量的油脂。图7-2为履带式浸出器浸出大豆料胚的浸出时间与料胚含油率的关系。      

开始浸出阶段，料胚含油率降低较快。60分钟以后，曲线逐渐趋于平缓，残油率下降变得缓慢。100分钟后，曲线已趋于水平，这时粕中残油率为0.5%左右。可见，浸出时间无限延长是没有意义的。然而，浸出时间要多长才适宜呢?这就要根据不同类型的浸出设备来具体确定。各类浸出设备处理不同品种油料的浸出时间为55—105分钟。对于平转式浸出器浸出大豆胚，要求粕中残油率＜1%，其有效浸出时间约需70分钟。

5.滴干时间和湿粕含溶剂量

在连续式浸出设备中，料胚经浸出后，尚有一部分溶剂(或稀混合油)残留在湿粕内，故需经蒸烘将这部分溶剂回收。为了进一步降低粕中残油率和减轻蒸烘设备的负荷，往往在浸出器内需保证一定的时间让溶剂(或稀混合油)尽可能地与粕加以分离，以使湿粕含溶剂量降低到最低限度。上述使溶剂与粕分离所需的时间，我们就称之为滴干(或沥干)时间。

在实际生产中，我们总希望湿粕含溶剂量越少的情况下，尽量缩短沥干时间。这样，不仅可以降低粕中残油、减轻蒸烘操作负荷、节省蒸汽消耗，而且可以缩短浸出时间、提高生产能力、降低溶剂损耗。至于不同形式的浸出器，其湿粕含溶剂量将随溶剂与料胚的分离方式不同而有所差异。对于连续式浸出器，直接浸出的湿粕含溶量一般为25—35左右，

而预榨饼浸出的湿粕含溶剂量在15%—30%左右。沥干时间应视浸出原料情况而定，一般可掌握在15—25分钟左右。

6.溶剂与混合油的流动情况

由于浸出设备的不同，溶剂或混合油与料胚的流动方向可以是逆流的，也可以是顺流的。在逆流时，料胚与溶剂的流动方向是相反的，而混合油浓度随料胚含油量的降低而逐渐降低；在顺流时，料胚与溶剂的流动方向是相同的，而混合油浓度是随料胚含油量的降低而逐渐增加。由于逆流平均浓度差大，对于浸出来说，一般还是采用逆流生产方式为好。

另外，溶剂和混合油在料胚之间的流动速度对浸出也有一定的影响。根据油脂浸出的基本原理，为了提高浸出速率，必须加快溶剂和混合油在料胚中间的流动速度，便其呈湍流状态，从而加强了对流扩散的作用。从国内的生产情况来看，当料胚的渗透性较好时，浸出器内循环混合油的喷淋量可以控制得大一些；对于新鲜溶剂来说，由于溶剂比一定，喷淋量不可能很大，可以通过间歇喷淋的方式加快其在料胚中的流动速度，提高浸出效果。

综上所述，影响油脂浸出效果的因素包括入浸料胚特性和生产操作工艺两个方面。这两方面的若干具体影响因素又相互关联。在生产实践中，把握调整好这些因素之间的关系，就能提高浸出生产效率，缩短浸出时间，降低粕中残油率。

四、油脂浸出工序工艺过程

油脂浸出是浸出工艺中最主要的一个工序。要求存料箱和料封绞龙应具备良好的料封作用，以防止浸出器内的溶剂蒸气沿进料管道窜出，形成事故隐患。为此，要求存料箱内的存料高度保持1.4米以上。其次，要求浸出器落粕斗内的湿粕堆积量保持到落粕斗高度的1/3-1/2处，使其形成料封，防止蒸烘机内的混合气体沿输送机通道窜入浸出器，而影响浸出器的正常生产。再者，还要求物料的输送机械不应发生金属件间的高速撞击，以免产生火花，引起事故。