本实用新型涉及食用油脂加工技术领域，尤其涉及一种高酸值、热不稳定油脂物理精炼的装置。
背景技术：
食用油中不饱和脂肪酸含量，尤其是人体必需脂肪酸亚油酸（9,12-全顺式十八碳二烯酸）和亚麻酸（9,12,15-全顺式十八碳三烯酸），是衡量食用油营养价值的重要指标。亚油酸是ω-6系列多不饱和脂肪酸，在人体中具有促进细胞生长发育的功能；亚麻酸是ω-3系列多不饱和脂肪酸，具有降血脂、防过敏、抗肿瘤、促进大脑发育和保护心脑血管等功效。
在食用油精炼生产过程中通常要经过高温加工，以脱除油脂中的游离脂肪酸以及不良的气味。但在高温、隔绝氧气的条件下，食用油甘油三酯中不饱和脂肪酸的碳碳双键会从能量较高的顺式结构（cis-）变成能量更低更稳定的反式结构（trans-）。该过程称为不饱和脂肪酸的异构化。研究表明，脂肪酸异构化的程度脂肪酸的种类、温度和时间相关。脂肪酸不饱和程度越高越容易异构化。亚麻酸含有三个不饱和键，亚油酸含有两个不饱和键，油酸含有一个不饱和键。因此从异构化的容易程度来说，亚麻酸>亚油酸>油酸。一般亚麻酸含量大于10%或者亚油酸含量大于50%的油脂很容易在高温下发生异构化，这类油脂称为热不稳定油脂。
目前科学界尚无异构化脂肪酸对人体有害的证据，包括我国在内的世界各国（丹麦除外）尚无限制普通动植物油中异构化脂肪酸含量的法律法规。但有科学证据表明，异构化的人体必需脂肪酸，比如异构化的亚油酸与亚麻酸，不再具有原本的生理学活性，仅仅能为人体提供能量。因此，降低油脂加工过程中产生的异构化脂肪含量，已经成为科学界与油脂加工界的共识。
根据脱除原油中游离脂肪酸（简称脱酸）的方法不同，可以把油脂精炼技术分为化学精炼与物理精炼。化学精炼通过浓碱液中和原油中的游离脂肪酸，产生皂（脂肪酸盐），然后沉淀与洗涤，除去皂。物理精炼则是在高温与高真空的环境下，让原油中的游离脂肪酸变成气体蒸发出来，随后被水蒸气带走。
一般来说，化学精炼条件相对温和，适于热不稳定油脂；物理精炼需要承受较高的温度（240～260℃），适于热稳定油脂。但是化学精炼产生的皂会吸附大量的中性油脂，精炼的损耗（简称炼耗）较高，适合酸值（衡量原油中游离脂肪酸含量的指标）较低的油脂；物理精炼则只是蒸发游离脂肪酸，夹带出来的中性油脂很少，所以效率高，炼耗低，适合酸值较高的油脂。
对于油脂的物理精炼，又分为大规模连续物理精炼与小规模间歇式精炼两种工艺技术。
前者，在高真空状态下（100～250Pa），高酸值原油加热后（240～260℃）连续流过物理脱酸塔，在脱酸塔的填料表面形成薄膜流体。游离脂肪酸在高温高真空的条件下挥发出来，酸值降低。由于原油流经脱酸塔的时间很短（通常5-10分钟），在脱酸之后，油脂还带有不良气味，需进一步脱臭。方法是让脱酸后的油脂进入脱臭滞留罐（通常直接安装在脱酸塔底部），在高温下（与脱酸温度相同）停留1～2小时，完成脱臭过程。该工艺适合酸值不太高、批量较大的油脂精炼。
后者，由于规模较小，无法形成连续工艺，只能间歇精炼脱酸，也就是一个批次的原油一起脱酸。间歇精炼通常在间歇脱酸罐中进行。其方法如下：在密封的脱酸罐内装入一批次的高酸值原油，通过加热盘管将原油加热到脱酸温度（240～260℃），同时，对脱酸罐进行抽真空处理，将脱酸罐内的绝对气压降到100～250Pa。在接近脱酸温度之前，脱酸罐底部的一组水蒸气喷嘴开始喷出水蒸气。水蒸气在高温油脂内部碎裂成一个个小气泡，原油内部的游离脂肪酸在高温高真空的环境下开始汽化，进入水蒸气气泡中，然后随着水蒸气气泡上升，被抽出脱酸罐，最后在脂肪酸捕集罐中冷凝出来。
无论是连续物理精炼，还是间歇物理精炼，油脂都需要在高温状态下（240～260℃），经历较长的时间（1～2小时，或者3～5小时），因此对于热不稳定油脂很容易发生异构化反应，异构化的脂肪酸含量有时会超过5g/100g。
对于高酸值、热不稳定的食用油，特别是亚油酸和亚麻酸含量高的小品种食用油，如橡胶树种子油、美藤果油、红花籽油、亚麻籽油、紫苏油等等，精炼脱酸面临一个两难的选择：由于其酸值很高，用化学精炼损耗很大；由于其热不稳定，采用物理精炼则会产生大量的异构化脂肪酸。并且由于高酸值、热不稳定的油脂基本上属于小品种油脂，规模与批量较小，很难采用连续精炼的工艺方法。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供一种高酸值、热不稳定油脂物理脱酸脱臭的装置，是针对小批量、高酸值、热不稳定油脂，能在物理精炼脱酸的过程中，将热不稳定油脂的异构化脂肪酸含量控制在《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。
本实用新型通过下列技术方案实现：一种高酸值、热不稳定油脂物理脱酸脱臭的装置，包括脱酸塔、脱臭罐、加热器、散热器和换热器，所述脱酸塔的进料管道上设有与换热器冷油出口连接的加热器，脱酸塔的出料管道通过循环阀与换热器热油入口连接；所述脱臭罐的进料管道上设有与换热器热油出口连接的散热器，脱臭罐的出料管道与换热器冷油入口连接。
所述脱酸塔上设有水蒸气进口，并由水蒸气阀Ⅰ控制。
所述脱臭罐上设有水蒸气进口，并由水蒸气阀Ⅱ控制。
所述脱酸塔顶部设有与抽真空系统相连的抽气口Ⅰ。
所述脱臭罐顶部设有与抽真空系统相连的抽气口Ⅱ。
所述脱酸塔的出料管道上还设有由出料阀控制的出料口。
所述脱臭罐的进料管道上还设有由进料阀控制的进料口。
所述脱酸塔的出料管道上设有屏蔽泵Ⅰ。
所述脱酸塔的进料管道上设有屏蔽泵Ⅱ。
该装置工作时，开启屏蔽泵Ⅰ和屏蔽泵Ⅱ，开启循环阀，关闭出料阀，开启进料阀和真空系统，将待脱酸脱臭的油脂通过进料口进入，经换热器、加热器进入脱酸塔，再进入脱臭罐，于是在真空条件下，油脂在装置中形成循环流动。关闭进料阀，开启加热器，散热器保持关闭，使油脂逐渐升温，当脱臭罐内的油温升至200℃时，开启散热器，将脱臭罐内的油温控制在180～200℃，加热器继续加热，使进入脱酸塔内的油温控制在240～260℃，向脱酸塔和脱臭罐中通入水蒸气。至此，该装置进入稳定“脱酸-脱臭”闭环状态，油脂在脱酸塔内，在高真空以及直接水蒸气的喷入条件下，游离脂肪酸蒸发，随着水蒸气一起被真空系统带走，经过一次脱酸后的油脂通过屏蔽泵Ⅰ的输送，进入换热器热油管道进行降温，然后再通过散热器进一步降温，降至180～200℃的脱臭温度，进入脱臭罐，脱臭罐内的油脂在高真空以及直接水蒸气喷入的条件下，臭味分子挥发，随水蒸气一起被真空系统带走。如此经数次循环后，直至该批次油脂的酸值全部达到标准为止，关闭循环阀，开启出料阀，进入开环状态，将脱酸脱臭完毕的油脂通过出料口放出。
上述方案是将小批量、高酸值、热不稳定油脂的物理脱酸与脱臭过程分离，在真空条件下，脱酸采用较高的温度与较短的时间，脱臭采用较低的温度与较长的时间；针对小批量的特点，以批为单位，采用内循环的方式交替进行“脱酸-脱臭”过程；每次循环的脱酸时间为6分钟（即油脂从脱酸塔塔顶流淌至塔底的时间为6分钟），脱酸温度240～260℃；每次循环的脱臭时间为30分钟（即脱臭罐内的油脂在30分钟内平均流经脱酸塔一次），脱臭温度为180～200℃；脱酸与脱臭的真空度为绝对压力100～250Pa；根据原油初始酸值的高低，进行1～3次“脱酸-脱臭”内循环过程，直至油脂的酸值达到标准为止。上述方案可采用热交换的方式，在脱酸油与脱臭油之间交换热量，维持脱酸与脱臭的温差，降低能耗。
本实用新型打破传统的脱酸与脱臭在同一温度下进行，将物理脱酸与脱臭分开：脱酸采用较高的温度（240～260℃）与较短的时间；脱臭采用较低的温度（180～200℃）与较长的时间。对于小批量、高酸值的原油，一次物理“脱酸-脱臭”难以达到要求，因此本实用新型以批为单位，采用“脱酸-脱臭”-“脱酸-脱臭”-……内部循环的方式交替进行脱酸与脱臭1～3次，直到酸值达到要求为止。在进行“脱酸-脱臭”内循环时，采用油油换热器，将温度较高的脱酸油的热量换给温度较低的脱臭油，节能降耗。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型适合于高酸值、热不稳定油脂的小批量精炼。其优势在于：
①采用短时间的高温脱酸，在控制脂肪酸异构化的同时取得较好的脱酸效果。
②采用低温长时间脱臭，在控制脂肪酸异构化的同时取得较好的脱臭效果。
③对同一批油脂进行“脱酸-脱臭”的循环，适应小品种的油脂精炼，可以确保将高酸值原油的酸值降到标准范围之内，同时控制精炼设备的造价。
④对批量内的油脂采用油油换热的方式进行“脱酸-脱臭”循环，节能降耗。
本实用新型在进行物理精炼脱酸的过程中，可将热不稳定油脂的异构化脂肪酸含量控制在《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该装置精炼效果好、能耗与生产成本低，还能小批量生产，特别适合高酸值、热不稳定的小品种油脂的物理精炼。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例1
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值25mgKOH/100g）、热不稳定（亚麻酸含量20%）的橡胶树种子油。
采用如下装置：如图所示，高酸值、热不稳定油脂物理脱酸脱臭的装置包括脱酸塔3、脱臭罐10、加热器1、散热器12和换热器2，所述脱酸塔3的进料管道上设有与换热器2冷油出口连接的加热器1，脱酸塔3的出料管道通过循环阀6与换热器2热油入口连接；所述脱臭罐10的进料管道上设有与换热器2热油出口连接的散热器12，脱臭罐10的出料管道与换热器2冷油入口连接。
所述脱酸塔3上设有水蒸气进口，并由水蒸气阀Ⅰ8控制，脱臭罐10上设有水蒸气进口，并由水蒸气阀Ⅱ11控制；脱酸塔3顶部设有与抽真空系统相连的抽气口Ⅰ16，脱臭罐10顶部设有与抽真空系统相连的抽气口Ⅱ9；脱酸塔3的出料管道上还设有由出料阀5控制的出料口4，脱臭罐10的进料管道上还设有由进料阀14控制的进料口15；脱酸塔3的出料管道上设有屏蔽泵Ⅰ7，脱酸塔10的进料管道上设有屏蔽泵Ⅱ13。
该装置工作时，开启屏蔽泵Ⅰ7和屏蔽泵Ⅱ13，开启循环阀6，关闭出料阀5，开启进料阀14和真空系统，将待脱酸脱臭的油脂通过进料口15进入，经换热器2、加热器1进入脱酸塔3，再进入脱臭罐10，由于是在真空条件下，油脂在装置中形成循环流动，直至本批次原料进料完毕。关闭进料阀14，开启加热器1，散热器12保持关闭，使油脂逐渐升温，当脱臭罐10内的油温升至200℃时，开启散热器12，将脱臭罐10内的油温控制在200℃，加热器1继续加热，使进入脱酸塔内3的油温控制在260℃，向脱酸塔3和脱臭罐10中通入水蒸气。至此，该装置进入稳定“脱酸-脱臭”闭环状态，油脂在脱酸塔3内，在高真空以及直接水蒸气的喷入条件下，游离脂肪酸蒸发，随着水蒸气一起被真空系统带走，经过一次脱酸后的油脂通过屏蔽泵Ⅰ7的输送，进入换热器2热油管道进行降温，然后再通过散热器12进一步降温，降至200℃的脱臭温度，进入脱臭罐10，脱臭罐10内的油脂在高真空以及直接水蒸气喷入的条件下，臭味分子挥发，随水蒸气一起被真空系统带走。如此经数次循环后，直至该批次油脂的酸值全部达到标准为止，关闭循环阀6，开启出料阀5，进入开环状态，将脱酸脱臭完毕的油脂通过出料口4放出。
该装置每次循环，油脂在脱酸塔内的停留时间（油脂从塔顶流淌至塔底时间）为6分钟，油脂在脱臭罐内的停留时间为30分钟（屏蔽泵的输送速度为4000kg/h），即每30分钟装置内的油脂平均循环1次，通过脱酸塔1次。
本次操作中，油脂在装置中平均循环2次，在260℃的脱酸塔内受热时间12分钟，在200℃的脱臭罐内平均停留时间60分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.5mgKOH/100g，符合企业标准中一级油的酸值要求（≤1mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.17g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。
实施例2
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值45mgKOH/100g）、热不稳定（亚麻酸含量20%）的橡胶树种子油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在240℃，脱臭罐温度控制在180℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环2次，在240℃的脱酸塔内受热时间12分钟，在180℃的脱臭罐内平均停留时间60分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.7mgKOH/100g，符合企业标准中一级油的酸值要求（≤1mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.22g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。
实施例3
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值18mgKOH/100g）、热不稳定（亚麻酸含量42%）的美藤果油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在240℃，脱臭罐温度控制在180℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环2次，在240℃的脱酸塔内受热时间12分钟，在180℃的脱臭罐内平均停留时间60分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.8mgKOH/100g，符合企业标准中的酸值要求（≤3mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.25g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。
实施例4
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值40mgKOH/100g）、热不稳定（亚油酸含量75%）的红花籽油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在250℃，脱臭罐温度控制在190℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环3次，在250℃的脱酸塔内受热时间18分钟，在190℃的脱臭罐内平均停留时间90分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.4mgKOH/100g，符合《GB/T 22465-2008 红花籽油》国家标准中一级油的酸值要求（≤0.5mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.11g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。
实施例5
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值15mgKOH/100g）、热不稳定（亚麻酸含量51%）的亚麻籽油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在240℃，脱臭罐温度控制在190℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环1次，在240℃的脱酸塔内受热时间6分钟，在190℃的脱臭罐内平均停留时间30分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.6mgKOH/100g，符合《GB/T 8235-2008 亚麻籽油》国家标准中一级油的酸值要求（≤1mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.24g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。
实施例6
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值12mgKOH/100g）、热不稳定（DHA含量20%，EPA含量5%）的金枪鱼油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在240℃，脱臭罐温度控制在200℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环1次，在240℃的脱酸塔内受热时间6分钟，在200℃的脱臭罐内平均停留时间30分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.6mgKOH/100g，符合《SCT 3502-2000多烯鱼油》行业标准中一级油的酸值要求（≤1mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.28g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无鱼腥味与其它异味，各项感官指标良好。
实施例7
待脱酸脱臭油脂为一批2吨经过预处理（脱胶与脱色）的高酸值（酸值27mgKOH/100g）、热不稳定（亚麻酸含量10%，亚油酸含量61%）的金枪鱼油。
同实施例1的装置，仅将脱酸塔温度控制在240℃，脱臭罐温度控制在180℃。
本次操作中，油脂在装置中平均循环2次，在240℃的脱酸塔内受热时间12分钟，在180℃的脱臭罐内平均停留时间60分钟（含初始升温过程）。脱酸脱臭后的油脂经实测：酸值0.4mgKOH/100g，符合《GB/T 22327-2008 核桃油》国家标准中一级油的酸值要求（≤0.6mgKOH/100g）；异构化的脂肪酸含量为0.14g/100g，满足《GB 28050 食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》规定的“0”界限值（≤0.3g/100g）以下。该油脂无异味，各项感官指标良好。