油菜籽脱皮、低温压榨、膨化浸出制油新工艺
来源:环球粮机网发布时间:2015-04-29 14:06:34
一、油菜籽干法脱皮技术及关键设备研究
成熟的油菜籽多为球形或近似球形,根据品种不同种皮厚度在26—28Van之间。由于种皮较薄,且与子叶紧密结合,故脱皮十分困难。本课题研制的YTPGl00型油菜籽脱皮机成功地解决了这一难题。与其他机型原理不同的是,其他类型油菜籽脱皮机一般只利用一种脱皮作用,如撞击作用、挤压作用、剪切作用或搓碾作用等进行脱皮,YTPGl00型油菜籽脱皮机综合利用了剪切、挤压、搓碾等多种作用同时进行脱皮,因此,其脱皮效果更优于其他机型。
油菜籽原料经清理、干燥、冷却、除铁等处理后,不需分级,大小籽粒一同送入油菜籽脱皮机进行脱皮加工。当油菜籽通过喂料机构均匀适量地喂入两齿辊之间时,由于两齿辊表面的齿槽、两辊的速差及其一定的压力等因素,使油菜籽同时受到剪切、挤压和搓碾等综合作用,籽粒产生弹性一塑性变形、皮壳破裂,进而脱离仁粒,籽仁则大部分呈半仁(占53.4-76%)状,达到脱皮目的。
油菜籽脱皮机脱皮处理后的仁皮混合物需送人仁皮分离机进行仁皮分离。仁皮混合物落到仁皮分离机的筛面上,利用脱皮后的仁、皮各组份悬浮速度的差异,在风振综合作用下,筛面上的物料呈悬浮状态并根据各自的重度差自动分成皮和仁两层,密度小的皮浮在上面用风吸走,密度大的仁则沉在下层,从仁皮分离机前端出口排出,一次分离出的仁即可达到要求的技术指标。风吸走的皮经旋风分离器收集后排出,排出的皮中还带有少量的碎仁,还需要进一步进行筛选,分离出皮中带有的碎仁,使皮中含仁率达到合格指标。入机物料水分与脱皮率及仁中含皮率的关系(见表1):
二、低温压榨制油技术及关键设备研究
压榨法制油是一种古老的机械提取油脂方法,直到1892年螺旋榨油机结构的提出,以及1903年第一批“安遥生”螺旋榨油机的出现,才开创了近代国际上普遍采用的、较先进的连续式压榨法制油工艺。压榨取油过程就是借助机械外力的作用使油脂从油料中挤压出来的过程,然而油脂在油料种子细胞中的存在状态,经电子显微镜的观察,已证实是以次细胞形式,呈极小直径的球形体。
不连续地分散在细胞内m。蛋白质储存在直径为2~20斗的蛋白体内,脂类则存在于0.2~0.5仙直径的脂类体内,这些脂类体散布于蛋白体之问的缝隙中间。而脂类体由特殊的单边膜所包围,单边膜的极性而朝向胞基质,丽它的非极性砸向内部与所储存的脂类相接触。单边膜的成分主要是蛋白质(约60%)和磷脂(约40%)。在目前普遍采用的热榨工艺中,经清理后的油料轧胚时,大量细胞的细胞壁由于受到挤压和撕裂作用而遭破坏,在油料的变形破片(生胚)中包括有尚未破坏的完整细胞、已经破裂的细胞以及散落出的细胞内容物。
在随后的蒸炒中,由于细胞中蛋白质等成分具有极强的亲水基,当对生胚进行润湿时,水分便渗入完整的细胞内部使蛋白质部分吸收并产生膨胀,同时在加热和机械搅拌的配合下使细胞壁破裂,而有利于细胞组织的一步破坏和油脂的聚集分离。
对于已经破坏的细胞来说,由于细胞中蛋白质的吸水膨胀,使蛋白质之间的缝隙缩小,而把密集满布于其间的脂类体挤压向料胚表面;同时,在水、热作用下,由于蛋白质的变性,使被缠在细胞内质网结构中的脂类体得以解脱,脂类体的边界膜也由于蛋白质的变性而破裂,油脂得以聚结。同时,在蒸炒中由于温度升高,使料胚中油脂的粘度下降,流动性增强,油脂更易于集结于料胚表面。
另外,蒸炒时通过控制温度和水分,很好地调节了熟胚的可塑性和弹性。使入榨料的物理性质达到适合于螺旋榨油机建立压力所需的条件。这些都为压榨取油创造了有利条件。然而,本课题是将脱皮后菜籽仁不经轧胚和蒸炒,在较低的入榨料温(65。C直至室温)下,直接喂人螺旋榨油机进行低温榨油。油菜籽在脱皮中虽被破碎,但其细胞鹫几乎未被破坏,细胞中脂类体与蛋白体的亲合力仍然很强,这样的榨料用普通的螺旋榨油机或预榨机很难将油脂压榨出来。
为了使脱皮菜籽仁的低温压榨能取得较好的出油效果,本课题从两个方面来解决低温压榨难题:一是改进螺旋榨油机设计,研制新型结构的低温螺旋榨油机,使之具有更大的压缩比和更长的压榨时间;二是改善人榨料的物理性质,使之具有适宜的水分、温度及含油率搭配。
1.LYZX系列低温螺旋压榨机的设计及研制
该系列低温螺旋榨油机是专门研制的一种新型结构的螺旋榨油机。以其中的LYZX-24型低温螺旋榨油机为例,与ZY.24螺旋预榨机相比,它具有大得多的压缩比和长得多的压缩时问,因此能适应油脂专业多种油料的低温压榨。该机已成功地用于油菜籽仁(包括油菜籽)、紫苏籽仁(包括紫苏籽)、花生仁、葵花籽仁、印楝籽仁的低温压榨。对于人榨温度低(65℃至常温)且含水分比较高(适合油菜脱皮的水分8%一9%)的物料,为了使榨料能在低温螺旋榨油机榨膛内建立起合适的压力(P),就必须对该摔机的榨膛压缩比(£)进行合理酌设计。
而榨膛压缩比是指螺旋轴进料端第一导程与出饼端的最后一个导程所对应的空余体积比(Vi/Vch),研制时在榨膛直径未变的情况下,对每节榨螺的形状和尺寸,以及榨螺的排列进行了精心的设计,使其形成两阶段多级压榨。由于压榨时间与出油率之间存在有一定的关系,因此,在设计中还考虑了使物料有足够的压榨时间(T)。另外,温度的变化将直接影响到榨料可塑性及油脂粘度,进而影响压榨取油效果。
在该系列低温螺旋榨油机中,物料的温度主要靠榨料粒子内部摩擦和榨料与榨螺、榨膛等机件的摩擦而产生的热量来维持,这也是低温螺旋榨油机需配置更大动力的重要原因之一。夏季由于环境温度已达30℃以上,故只须在用粕料喂入摩擦生热,暖车后,将入榨料直接喂人机膛内(夏季实测入榨料温度t=38℃,出饼口温度700c,饼温53cc),即可进行压榨,维持稳定的运行。而考虑到冬季环境温度很低,尚不保持稳定、适宜的压榨温度,故设计中仍配置了机上调温锅,用间接蒸汽适当加热,使入榨料温度保持在t=58~60摄氏度,维持稳定的运行,即使这样,出饼口温度仍为70%,饼温仍为50℃左右。
2.使入榨料具有适宜的水分、温度及含油率搭配
根据原苏联N.B.葛符里林柯的经验公式:旧人榨料的最适宜水分B2(%)=(14-O.1t).k
t一入榨料温度(℃),夏季38℃,冬季60℃
k一人榨料含油率校正系数,K=(100--M)/55,M=入榨料含油率(%)
本课题用湖北安陆本地产油菜籽,全样含油率35.3%,含水分8.68%,脱皮后仁中含油率41.5%。按上式计算:
B2=[14—0.1x(38—65)]x(100-41.5)/55=7.95%~10.8%由于油菜籽在脱皮前已烘干至7-9%的水分含量,这正好是低温压榨制油所要求的最佳水分。在胡北安陆天星粮机公司天星油厂的生产实验中实测数据如表2所列。
在上述工艺条件下,用LYZX.24型低温螺旋榨油机一次压榨脱皮菜籽仁,可使饼中残油率I母I氐到18%以下,再将该饼用LYZX.18型低温螺旋压榨机进行二次压榨可使饼中残油降低至12%以下未脱皮油菜籽用LYZX.24或LYZX·18型螺旋榨油机一次低温压榨,可使饼中残油率达到13%一15%。低温压榨菜籽油经沉淀和过滤后即得成品油,其质量接近菜籽一级油N瓣(GBl536—86),表3所列为生产试验所得低温压榨菜油的质量。
由于入榨料温度低,菜籽仁中所含磷脂、色素等转入油中较少,故低温压榨菜籽油的色泽比较浅,磷脂含量很低(经权威机构检测磷脂含量仅为62mg/kg左右),故无须水化脱胶即可使成品油加热试验合格。至于酸价的高低则与原料菜籽的新鲜程度有关。低温压榨菜籽油是未与溶剂或化学剂接触过的天然菜籽油新油品。
三、低温压榨饼的挤压膨化、浸出技术研究
由于低温压榨饼的油料细胞组织尚未彻底破坏,蛋白质变性程度也比较低,故在浸出取油时,难以达到预期的粕中残油率,生产实验残油率为12%的低温压榨饼,浸出后菜籽粕中残油率为2%以上。
为解决低温压榨饼直接浸出残油率较高的问题,本课题采用将低温压榨饼再进行挤压膨化处理的办法。低温压榨菜籽饼的进机温度50℃,水分7.2%,经过挤压膨化机组织化处理,形成多微孔颗粒膨化料,膨化料粒出机温度70~100℃,膨化比1:1.1—1.2,膨化料粒容重530—550Kg/m3,再进行浸出,由于溶剂的渗滤效果更好,可获得残油率低(1%左右)的菜籽粕,其蛋白质含量可达46%以上(干基)。另外,由于挤压膨化机的处理使菜籽粕中所含抗营养因子钝化,其营养价值有所提高。