低温脱溶技术

低温脱溶技术第1页，课件共24页，创作于2023年2月

第一节脱溶的基本原理及主要工艺参数的确定一、低温脱溶的基本原理

脱溶过程：热量传递和质量传递的双重过程。溶剂在粕内部的传递主要和溶剂与粕的结合方式有关。因此,脱溶的效果与溶剂在粕中的存在形式有很大的关系。

1.油脂在坯中分布状况:①料坯的表面;②破坏了的细胞所形成的毛细管缝隙间;②存在于没有破坏的细胞中。溶剂浸出过程：即溶剂从料坯表面,已破坏的细胞内及未被破坏的细胞内与油脂互溶过程。第2页，课件共24页，创作于2023年2月2.溶剂在粕中分布状况:在湿粕内的分布也基本上与油脂的分布相同。有人对豆坯进行过测定:固体物占51%;水分占8%;油分占22%;空隙占19%,所以湿粕内各部分都充满了溶剂。

3.溶剂在粕中存在形式：结合溶剂和非结合溶剂。（1)结合溶剂:包括粕细胞内扩散的溶剂及毛细管缝隙间的溶剂,这些溶剂与物料的结合力较强,。（2)非结合溶剂:包括粕表面吸附的溶剂和粕片间隙中的溶剂,这些溶剂与粕是机械结合,结合力很弱,因此非结合溶剂的气化与纯溶剂无异,在脱溶过程中很容易除去。第3页，课件共24页，创作于2023年2月

4.脱溶过程：恒速蒸脱阶段（非结合溶剂）和降速蒸脱阶段（结合溶剂）。第一阶段主要是非结合溶剂的脱除。第二阶段主要是结合溶剂的脱除。这是由于溶剂在湿粕中与残油形成混合油状态存在,造成溶液的沸点升高,使得溶剂的脱除更加困难。经过滴干过程处理后湿粕中残留溶剂只能依靠加热的方法才能脱除，最后干粕的温度也达105℃左右。

5.防止蛋白变性措施：（1）采用负压操作：降低粕中混合油的沸点,使其在较低的温度下完成脱溶过程。第4页，课件共24页，创作于2023年2月

从而在脱溶过程开始时,溶剂从粕粒表面进行蒸发,然后蒸发面逐渐深入粕粒内部,并产生溶剂由内部到表面的浓度梯度,在此浓度梯度的作用下,溶剂从粕粒内部向表面迁移,最终被去除。（2）缩短脱溶时间二、主要工艺参数的确定脱溶过程工艺参数,可根据温度和加热时间对蛋白质的变性的影响来确定。第5页，课件共24页，创作于2023年2月

表2-1豆坯和豆粕的加热变性试验-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

未浸出豆坯浸出后豆粕

80℃90℃100～10580℃90℃100～105℃时间（min）2015201520152015201520原样水分9.569.569.569.569.569.569.569.569.569.569.56总蛋白含量44.1042.3943.7643.1943.1751.3950.5950.7552.7753.6353.51水溶性蛋白34.2934.0534.0534.7033.8241.8439.6338.0036.2735.0933.49水溶性蛋白与总蛋白比77.7580.3277.8180.3478.3480.5278.3374.8769.4367.6365.57水溶蛋白保存率96.1799.3496.2496.3796.8999.5996.8892.6085.8883.6581.10----------------------------------------------------------------------------------------------------------第6页，课件共24页，创作于2023年2月

由上表可见

,①豆粕水溶性蛋白质保存率呈下降的趋势;②当加热温度超过80℃后,溶剂浸出后的豆粕其水溶性蛋白保存率的下降趋势愈加急剧。由此可以看出加热温度80℃是一个关键数据。为了保持大豆粕蛋白质低变性或几乎不变性,湿粕脱溶的物料温度应不超过80℃,同时加热时间也应严格控制,便其尽可能短,。

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由此可见，影响蛋白质变性的工序有：①烘干：为给大豆脱皮创造有利条件,在热风烘干塔内用155℃的干热空气对大豆进行干燥,使其水分由原料的12.9%下降至9.5%左右。在此阶段大豆蛋白质的热变性较严重,氮溶解指数(NSI)由70.2%下降至62.6%左右。②软化轧坯阶段：由于软化温度较低,故生坯中蛋白质的氮溶解指数(NSI)与烘干后大豆相比较基本保持不变。③低温脱溶阶段：物料的温度都未超过80℃,停留时间约15～20分钟,且第二级脱溶机内呈微负压状态,故低温脱溶豆粕的氮溶解指数(NSI)与生坯相比较也基本保持不变。第8页，课件共24页，创作于2023年2月④溶剂：另外,脱溶效果的好坏与浸出所采用的溶剂的沸点的大小有关。美国和日本油脂浸出所采用的溶剂基本上是正已烷。美国溶剂馏程为66～69.5℃；日本溶剂馏程为66～68.9℃；而我国油脂浸出使用的都是6#抽提溶剂油,其馏程约为60～90℃。因此,我国现用的溶剂在没有外界因素的影响下,要把溶剂尽可能的从湿粕中去除,理论上最低的温度在90℃左右。为了保证在80℃或更低的温度下尽可能地脱除粕中溶剂,必须采用减压操作。第9页，课件共24页，创作于2023年2月

表2-2大豆预处理脱皮及低温脱溶工艺数据-----------------------------------------------------------------------测定取样号92-1-192-1-292-1-3原料大豆粗蛋白质(干基)(%)45.9945.9945.99氮溶解指数(NSI)70.2070.2070.20水分(%)12.9012.9012.90全样含油(%)17.7017.7017.70大豆含皮(%)8.008.008.00热风进口温度(℃)155155158烘干塔出料温度(℃)52.350.649.7烘干大豆水分(%)9.909.439.53烘干大豆(NSI)62.92.362.7第10页，课件共24页，创作于2023年2月脱皮后仁中含皮(%)1.21.01.1软化轧坯段软化温度(℃)34.4033.333.7生坯厚度(mm)0.310.310.32生坯水分(%)9.539.609.63生坯氮溶解指数(NSI)65.2064.364.4浸出段浸出温度(℃)47.344.750.0平转浸出器转速(r/min)112112112一级脱溶机推料轴转速(r/min)999脱溶机内料温(℃)74.375.075.0过热溶剂蒸汽进入温度(℃)125.3125.0124.6第11页，课件共24页，创作于2023年2月间接蒸汽压力(MPa)0.250.250.24二级脱溶机推料轴转速(r/min)111111机内负压(Pa)-98-98-98间接蒸汽压力(MPa)0.150.150.15脱溶豆粕出口料温(℃)696970低温脱溶豆粕粗蛋白质含量(干基)(%)55.952.453.3氮溶解指数(NSI)63.370.173.1水分(%)7.409.837.40粕中残油率(干基)(%)1.331.301.23引爆试验合格合格合格-----------------------------------------------------------------------第12页，课件共24页，创作于2023年2月

根据脱溶原理（1）在恒速脱溶阶段(表面汽化阶段),粕表面温度基本维持在比溶剂沸点稍高的温度,且基本不变化；（2）在降速脱溶阶段,由于粕内存在溶剂的浓度梯度,随着溶剂的气化、去除。粕温逐渐升高,而且也存在着粕表面到内部的温度梯度。脱溶过程亦可分为两个阶段。第一阶段采用常压操作。第二阶段采用负压操作。第13页，课件共24页，创作于2023年2月

第二节低温脱溶工艺及设备

目前,采用的低温脱溶工艺有两种型式,一种是美国和西德等欧美国家采用的“闪蒸”脱溶系统,另一种是以日本为代表的蒸汽脱溶、真空脱臭工艺。下面分别叙述如下。一、“闪蒸”脱溶系统该系统利用溶剂过热蒸汽的气流在输送管中以极快的速度输送大豆湿粕,在极短的时间内湿粕高温加热,溶剂过热蒸汽与湿粕之间进行快速的热量和物质传递,使湿粕中所含溶剂脱除。由于是瞬间高温,豆粕蛋白质发生的热变性很小。

EX技术公司“闪蒸”脱溶系统的工艺流程如图2-1所示。第14页，课件共24页，创作于2023年2月

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“闪蒸”脱溶系统的缺点是:

第一,若车间偶然发生故障,在短时间内进入脱溶系统含过量溶剂的湿粕,在系统内没有足够的停留时间,将会大大降低脱溶效果。第二,湿粕经脱溶输送管道至沙克龙分离器要耗费较大的能量。第三,在开车、停车时必需充入氮气净化,以避免空气与溶剂气体混合可能发生的爆炸危险,

致使该系统的操作难度较大。低温脱溶粕质量(闪蒸式)

水分:11%以下温度:70℃

残溶:500ppm以下

NSI：80～85%第16页，课件共24页，创作于2023年2月

二、蒸汽脱溶,真空脱臭系统该脱溶系统的主要设备为卧式脱溶机。由上下两节带夹套的长圆筒组成,筒体内中心转轴上装有螺旋刮板,可以翻动和推进物料。上节脱溶机：物料用140～150℃的溶剂过热蒸汽直接进行加热和干燥,在较短时间内使粕中溶剂脱除。下节脱溶机：称脱臭器,粕温在80℃以下,总停留时间约15～20分钟。

第17页，课件共24页，创作于2023年2月第18页，课件共24页，创作于2023年2月

上层溶剂由溢流口流入回收溶剂计量罐29,下层盐水流入箱左侧的盐水箱内,经氟里昂压缩制冷机27的蒸发管用氟里昂制冷后,以盐水循环泵送至填料分凝塔顶喷淋。废气由塔顶经转子流量计10,由防爆风机19抽出排空。与“闪蒸”脱溶系统相比较,溶剂过热蒸汽脱溶系统的优点是:

（1）湿粕停留时间及物料温度可以进行调节。（2）操作简便,比较安全,且消耗的能量也比较少。表2-4低温脱溶豆粕质量水分(%):＜12

干粕残油率(%):＜1.5

粗蛋白质(%干基):＞50

氮溶解度指数(%)＞70

残留溶剂引爆试验合格第19页，课件共24页，创作于2023年2月

三、蒸汽脱溶,真空脱臭系统第20页，课件共24页，创作于2023年2月

溶剂过热蒸汽脱溶剂系统的主要设备是卧式脱溶机及防爆型离心通风机,现分别介绍如下:

1.卧式脱溶机

卧式脱溶机类似于密封的螺旋输送机,只是把满面式螺旋叶片改成带式螺旋刮板,采用带式螺旋刮板的目的是在推进物料的同时能不断地翻动物料,从而变换湿粕的受热面,有利于粕中的溶剂被蒸出。图2-3所示为卧式脱溶机组装图,第一级脱溶机及第二级脱溶机均为带蒸汽加热夹套的长圆体,筒体内中心转轴上均装有带式螺旋刮板。每节脱溶筒体的两端均有端盖密封,伸出的中心转轴由轴承和轴承座固定。两台无级调速电机分别通过链轮来传动两级脱溶机内的带式螺旋刮板。湿粕经封闭阀由湿粕入口进入第一级脱溶机,在机内被蒸出的溶剂蒸汽仍由湿粕入口被防爆型离心通风机抽出。第21页，课件共24页，创作于2023年2月

由图可见,在圆筒的顶盖上分别装有矩形的湿粕入口管及圆形的溶剂蒸汽出口管,为防止溶剂蒸汽带出粕末,在溶剂蒸汽出口管的下端装有挡板。在圆筒的顶盖上还装有照明灯镜及视镜。由图2-3可以看出,第一级脱溶机的出料端