专利名称：一种油脂连续精炼工艺的制作方法
技术领域：
本发明属油脂加工领域，涉及玉米深加工综合利用项目中的油脂精制方法，具体地说是一种用玉米胚芽生产精制玉米油的生产方法和设备。
背景技术：
我国是农业大国，农产品资源丰富，主要农产品的总产量、商品量均居世界前列，因此农产品深加工是大有发展前途的产业。
玉米是人类种植的最主要粮食作物之一，约占世界粮食作物总产量的四分之一。玉米也是我国主要的粮食作物品种，总产量仅次于稻谷和小麦，居世界第二位。其综合加工更是急待开发的经济领域。
玉米深加工更直接的作用是拉动农业产业链的发展，玉米资源开发利用潜力很大，其深加工项目繁多，用途广泛，市场容量大，产业链长，发展前景不可限量。
玉米胚芽是玉米淀粉加工过程中分离出来的主要副产品。
玉米胚芽化学组成为脂肪46-55％ 蛋白质12-19％ 淀粉8-12％ 灰分0.7-1.2％ 纤维15-18％ 其他2-3％玉米油是一种高品质的食用植物油，它含有86％的不饱和脂肪酸，其中56％是亚油酸，人体吸收率可达97％以上；含有饱和脂肪酸为14％。它含有丰富的维生素E，而维生素E是一种天然抗氧化剂，在很多含油食品中为了防止氧化需专门加入维生素E。维生素E对人体细胞分裂、延缓衰老有一定作用。玉米油的毛油中维生素E含量仅次于麦胚油，脱臭后仍含有油重的0.8％～1.2％。含有的谷固醇及磷脂，有防止衰老的功效，可降低人体内胆固醇的含量，增强人体肌肉和心脏、血管系统的机能，提高机体的抵抗能力。
玉米油的脂肪酸由于在甘三酯中呈规则性排列，因此结构性稳定；同时，一般油脂在光的作用下，叶绿素能使其加速氧化，而玉米油中没有叶绿素，所以玉米油又比较稳定。鉴于以上原因，玉米油即使在深度煎炸时也具有相当的稳定性，也比其他油有较长的保质期。
玉米油色泽金黄透明，清香扑鼻，很适合快速烹炒和煎炸用油，它既可以保持蔬菜和食品的色泽、香味，又不损失营养价值。
玉米油亚油酸含量丰富，是医药工业上制造脉通、益寿宁等药品的原料。
用玉米胚芽榨油始于美国，1890年试生产，20年后批量投入市场。由于它的原料是加工玉米的副产品，资源丰富，有利条件多，发展到20世纪70年代末，年产已达20万吨。世界上其他一些国家如朝鲜、墨西哥、沙特阿拉伯和南斯拉夫等也都有一定的生产规模。
我国的玉米胚芽资源非常丰富，近年来玉米油的制取正在大力发展，既能开辟新的植物油源，得到高品质的、有益于人体健康的油，又能得到蛋白，拉动农业产业链的发展，它的意义十分远大。
国际上玉米油基本为可食用的精炼玉米油。全世界玉米油产量，1990年为149万吨，1999年达到205万吨，年均增长率为3.6％。目前，我国玉米消费量为1.2亿吨左右，居世界第二位，仅次于美国。玉米提胚榨油的比例不足玉米消费总量的4％。发展前景广阔。
目前，国内外生产玉米油均采用传统的油脂生产和精炼方法，未发现有关专门适用于玉米油的精炼方法和设备的报道。但本发明人对玉米毛油分析后发现，玉米毛油与其它油种有很大的区别，它的特点是玉米胚芽在提取过程中受高温和亚硫酸处理，因此玉米毛油过氧化值偏高，一般为3(meq/kg)左右；酸价也偏高，一般为5-6(mgKOH/g)；p-茴香胺值很高，一般为10；颜色深褐色。而大豆、花生、棉籽等天然油料无高温和亚硫酸处理这些情况。玉米毛油中还含有特殊的蜡质和磷脂量较高一般为1-1.5％。因此，套用大豆、棉籽油等普通油脂的精炼工艺方法精炼玉米油是达不到高品质要求的。
精炼油的磷含量是精炼效果的标准。精炼油质量优劣取决于酸、碱炼的效果。
传统的油脂精炼工艺包括以下步骤毛油-水化脱胶-酸炼-碱炼-脱皂-水洗-干燥。然后，经脱色-脱蜡-脱臭工艺，得到精炼油。
酸炼是将水化脱胶后的油和一定量的磷酸同时加入酸混合器；酸炼后的油与一定量的烧碱同时进入碱混合器，再入搅拌式延时罐中和反应；通过高速离心机脱皂，完成酸炼和碱炼的目的。
本发明人经过对原传统搅拌式碱炼延时罐的原理、结构、功能和使用方法等分析研究后认为原传统工艺的碱炼延时罐，罐顶部要有5.5KW(或更大)电动机作为动力，通过减速机带动搅拌装置，24小时不停转动。罐体较高，密封和同心度都是不好解决的问题，经常跑油、漏油，逃逸的油品过大，收率降低。更主要的问题是混合液在延时罐内造成混流，停留时间不准确，不能保证先进入延时罐的混合液先出，使部分停留时间过长的物料发生老化，中性油增加，而停留时间过短的物料反应不完全，，特别是用该传统工艺设备精炼玉米油时，磷含量、皂含量等达不到精炼指标。
发明内容
为了使精炼工艺更加符合玉米油特性要求，进一步提高精炼玉米油质量，降低精炼玉米油生产成本和配套设备投资，提高操作的自动化水平。本发明人提出了采用酸、碱炼连续反应器实施玉米油精炼的技术方案。
本发明所述的技术方案为一种油脂连续精炼过程的工艺方法，包括毛油水化脱胶-酸炼-碱炼-脱皂-水洗-干燥等工艺过程，其特征在于在酸、碱精炼过程中，增加酸炼连续反应器或/和碱炼连续反应器，替代传统油脂精炼过程中的碱炼延时罐，用于实施玉米油的酸、碱精炼过程。
本发明同时提供了酸、碱连续反应器的设计要求以及采用该反应器实施玉米油精炼的工艺参数和操作方法。
本发明所述的酸、碱炼连续反应器为铅直安装的圆筒状反应器，两端为锥形，其下端为进料口，上端为出料口，分别安装在酸、碱混合器之后，进料口分别与酸、碱混合器出口相连。
本发明所述的酸、碱炼连续反应器的特征技术参数为连续反应器的长、径比和混合物料(混合液)在其中的停留时间。
本发明所述的连续反应器的长、径比，为关键设计参数，其决定了混合物料在连续反应器中的流动状态和反应效果。经流体动力学数学模型分析研究和现场应用试验，本发明人确认，本发明所述酸炼连续反应器的长、径比为(2.5～5)∶1、碱炼连续反应器的长、径比为(6～9)∶1时，为实施本发明的最佳设计参数范围。
本发明所述的连续反应器的物料停留时间为主要工艺参数之一，经试验研究，本发明人确认，酸炼连续反应器物料停留时问为0.7～1.2分，碱炼连续反应器物料停留时间为2～5分钟。在此停留时间范围内，酸(或碱)与待精炼毛油得到充分混合且均匀的反应，使非亲水性的磷脂(或皂粒)达到最大的凝聚，为下一步离心机的分离提供了可靠的保证。
本发明所述酸、碱炼连续反应器的工作原理如下(以碱炼为例)经水化脱胶和酸炼后的毛油物料送入碱混合器中，与同时进入的碱液在数秒内通过剪切强力的大致混合后，再经过管道从底部送入碱炼连续反应器内，进一步均匀混合，并持续完成碱炼反应。酸炼连续反应器的过程亦然。
在碱炼混合器中与碱混合后的物料油液，从小直径管道的层流状态，进入大直径的连续反应器，分子间距离重新排列发生紊流，在输料泵的动力作用下，连续反应器下部约1/3处的混合油液形成较强的湍流状态，使混合油液分散更加均匀，分子运动剧烈，反应速度加快，碱与油中的游离脂肪酸反应生成皂粒。在连续反应器上部约1/3～1/2处时，混合油液的流动状态逐渐缓和，形成稳定的层流状态，皂粒在生成和长大过程中，吸附磷脂、色素等杂质，逐渐增大。在连续反应器1/2以上部位，混合油液的流动状态更加缓和，皂粒互相吸引，絮凝更大的皂粒，并逐层向上推进。来自泵的强大压力提供了可靠的动能，使进入连续反应器的混和油液形成稳定的流动，使混合油液稳定的连续进入和排出。不再出现前后混合油液互相反混的状态。
如果改用从连续反应器顶部送入混合油液，液体受来自泵和料液重力的双重作用，形成无规则运动，亦产生混流，达不到工艺要求。
本发明所述酸、碱炼连续反应器的设计依据如下(举例说明)1.由流体连续性方程推导出2个不同截面的混合油流速具有极大的差异(图2)当混合油由1-1截面进入2-2截面，由于两截面内的流体密度不变，在定态流动系统中，流体流经各截面的质量不变，而流速U随管道截面A而变化U1A1＝U2A2园管的截面积A＝∏/4d2，于是上式可写成U1∏/4d12＝U2∏/4d22由此得U2/U1＝(d1/d2)2当d1＝50mm，d2＝350mm时U2/U1＝(50/350)2＝0.0204结论截面2-2速度只是截面1-1速度的2.04％。反之，截面1-1速度是截面2-2速度的49倍。由此导出截面2-2比截面1-1流速具有极大的差异。具有延长时间的特点。
2.停留时间的设计依据I.设截面1-1的直径d1＝50mm流量为Q1＝8(m3/Hr)时，8m3/Hr/60＝0.133M3/分，由Q＝UA，则U1＝Q1/A1＝0.133/[3.14(0.05/2)2]＝68M/分，又Q1＝Q2，U2＝Q2/A2＝0.133/[3.14(0.35/2)2]＝1.39M/分a.当截面2-2的直径d2＝350mm，长度为1400mm时，流体流经该段的时间为
1.4M/1.39M/分＝1.01(分)用于酸炼连续反应器b.当截面2-2的直径d2＝350mm，长度为3000mm时，流体流经该段的时间为3M/1.39M/分＝2.16(分)用于碱炼连续反应器II.当截面1-1的直径d1＝50mm，流量为Q1＝4(m3/Hr)时4(m3/Hr)/60＝0.0666M3/分U1＝Q1/A1＝0.0.0666/[3.14(0.05/2)2]＝34M/分，同理U2＝Q2/A2＝0.695M/分a.当截面2-2的直径d2＝170mm，长度为700mm时，流体流经该段的时间为0.7M/0.695＝1.01(分)用于酸炼连续反应器b.当截面2-2的直径d2＝170mm，长度为1500mm时，流体流经该段的时间为1.5M/0.695M/分＝2.16(分)用于碱炼连续反应器根据精制工艺或设备制造安装的需要，上述连续反应器不仅可单只使用，也可采用两只或两只以上串联或并联使用。
本发明所述采用连续反应器替代传统油脂精炼工艺流程中的碱炼延时罐的技术方案不仅适用于玉米油的精制，也适用于其它难于精制的特种油。将其用于普通油脂如大豆油、花生油也可得到提高产品质量的效果。
本发明所述采用连续反应器替代传统油脂精炼工艺流程中的碱炼延时罐的技术方案，油与酸、碱混合均匀，接触时间合理，反应充分，避免了前后混和油液的反混现象，保证了混合液先进先出，解决了精炼反应不彻底和局部反应过长的问题，有效地防止了中性油的皂化。解决了使用传统搅拌式碱炼延时罐的工艺方法精炼玉米油，产品质量达不到国际食用油通用指标的问题。使用本发明所述方法，酸价AV稳定，含皂量由平均200PPM，降到80PPM以下。产品质量指标达到了国际食用油先进指标。
采用本发明所述工艺方法达到的精炼玉米油质量为项目 指标 执行标准气味、滋味 无气味、口感好 GB/T5525-1985透明度 澄清、透明 GB/T5525-1985色泽(罗维朋比色槽133.4mm)红1.3黄13GB/T5525-1985水分及挥发物/(％) ≤ 0.05 GB/T5528杂质/(％) ≤ 0.05 GB/T5529酸值/(KOH)(mg/g)≤ 0.10 GB/T5530过氧化值/(mmol/kg)≤ 1.5 GB/T5538烟点/℃ ≥ 215 GB/T17756-1999冷冻试验(0℃储藏30h) 澄清、透明 GB/T17756-1999溶剂残留量/(mg/kg) 未检出 GB/T5009.37折光指数(n40) 1.456～1.468 GB/T5527相对密度(d2020) 0.917～0.925 GB/T5526碘值(I)(g/100g) 107～135 GB/T5532另外采用本发明方法，不需电动搅拌装置，每年可节电43560度；采用本发明方法后，不需要原搅拌延时器的复杂密封装置，免除了各种维修；不再发生跑油、漏油现象，稳定性好，工人劳动强度减轻。同时还可减少设备投资2万元。
图1为本发明所述油脂连续酸、碱精炼方法的工艺流程2为本发明所述物料流速计算图
具体实施例方式本发明所述的玉米油加工方法，其工艺流程为玉米胚芽经压榨和浸出得到的是玉米毛油；玉米毛油经水化脱胶-酸炼-碱炼-脱皂-水洗-干燥-脱色-脱蜡-脱臭等工艺处理制得精制玉米油产品。水化脱胶-酸炼-碱炼-脱皂-水洗-干燥 工艺见附图1玉米毛油进入毛油罐1，用泵2通过板式换热器3、4加热至75℃，在静态混合器5内混合后，在水化油罐6内加入热软水搅拌，用泵7送入碟片式离心机8，水化脱胶后的油进入油罐9，通过泵10在板式换热器11加热到85-90℃，在酸混合器12加入浓度为85％的磷酸，加入量为毛油量的0.15％---0.2％，在酸混合器充分混合后进入酸连续反应器13中延时反应，接触时间为0.94-1.1分钟。然后再进入另一台碱混合器14充分混合后进入碱连续反应器15中与碱快速且平稳地充分接触，每只接触时间为2-5分钟。碱液(NaOH)浓度为18--20Be’，用碱量为理论碱的118--122％。酸、碱炼后的物料送入脱皂碟片式离心机16，将皂排入26罐中用泵送出。脱皂后物料通过泵17，送入板式换热器18与泵19来自热水罐的软化水，一同进入水混合器20后进入水洗碟片式离心机，在板式换热器18前加入适量柠檬酸，是把残皂絮凝，最后进入脱水干燥，用泵23送入下道工序。
24、25、26、27、28、29是胶质、皂脚排除装置。
实施例1.
日处理玉米毛油200吨的生产线酸连续反应器1只直径350MM，长1400MM(两端为圆锥体)。
物料在连续反应器内停留时间1.01分碱连续反应器直径350MM，长3000MM(两端为圆锥体)。2只串连。物料在连续反应器内停留时间4.32分原公知大豆油精炼工艺只有搅拌式碱延时罐。本发明新增加酸连续反应器1只，并增加碱连续反应器2只代替搅拌式碱延时罐。
该套反应器完全达到工艺要求。
其与传统工艺的产品质量比较如下脱胶FFA％，本发明可达到0.05％，传统工艺一般为0.5％，提高10倍。
皂含量，本发明可达到20PPM，传统工艺一般为150PPM，提高7.5倍。
实施例2.
日处理玉米毛油1000吨的生产线连续反应器按相同比例放大，均可达到上述指标。
即截面1-1的直径d1＝100mm，d2＝600mm，流量为Q1＝42(m3/Hr)时，42m3/Hr/60＝0.7M3/分，由Q＝UA，则U1＝Q1/A1＝0.7/[3.14(0.1/2)2]＝89.2M/分，又Q1＝Q2，U2＝Q2/A2＝0.7/[3.14(0.6/2)2]＝2.48M/分a.当截面2-2的直径d2＝600mm，长度为2800mm时，流体流经该段的时间为2.8M/2.48M/分＝1.129(分)用于酸炼连续反应器b.当截面2-2的直径d2＝600mm，长度为5000mm时，流体流经该段的时间为5M/2.48M/分＝2.02(分)用于碱炼连续反应器。2只串连。物料在连续反应器内停留时间4.04分。
该套反应器完全达到工艺要求。
其与传统工艺的产品质量比较如下脱胶FFA％，本发明可达到0.05％，传统工艺一般为0.5％，提高10倍。
皂含量，本发明可达到20PPM，传统工艺一般为150PPM，提高7.5倍。
权利要求
1.一种油脂连续酸、碱精炼的工艺方法，包括毛油水化脱胶-酸炼-碱炼-脱皂-水洗-干燥工艺过程，其特征在于在酸、碱精炼过程中，增加酸炼连续反应器或/和碱炼连续反应器，替代传统油脂精炼过程中的碱炼延时罐，用于实施玉米油的酸、碱精炼过程。
2.如权利要求1所述的油脂连续酸、碱精炼的工艺方法，其特征在于所说的酸、碱炼连续反应器为铅直安装的圆筒状反应器，两端为锥形，其下端为进料口，上端为出料口，分别安装在酸、碱混合器之后，进料口分别与酸、碱混合器出口相连。
3.如权利要求1所述的油脂连续酸、碱精炼的工艺方法，其特征在于所说的酸炼连续反应器的长、径比为(2.5～5)∶1；碱炼连续反应器的长、径比为(6～9)∶1。
4.如权利要求1所述的油脂连续酸、碱精炼的工艺方法，其特征在于物料在酸炼连续反应器中的停留时间为0.7～1.2分；物料在碱炼连续反应器中的停留时间为2～5分钟。
5.如权利要求1所述的油脂连续酸、碱精炼的工艺方法，其特征在于工艺步骤和操作条件如下玉米毛油进入毛油罐1，用泵2通过板式换热器3、4加热至75℃，在静态混合器5内混合后，在水化油罐6内加入热软水搅拌，用泵7送入碟片式离心机8，水化脱胶后的油进入油罐9，通过泵10在板式换热器11加热到85-90℃，在酸混合器12加入浓度为85％的磷酸，加入量为毛油量的0.15％---0.2％，在酸混合器充分混合后进入酸连续反应器13中延时反应，接触时间为0.94-1.1分钟。然后再进入另一台碱混合器14充分混合后进入碱连续反应器15中与碱快速且稳定地充分接触，接触时间为2-5分钟。碱液(NaOH)浓度为18--20Be’，用碱量为理论碱的118--122％。酸、碱碱炼后的油送入脱皂碟片式离心机16，将皂排入26罐中用泵送出。脱皂后物料通过泵17，送入板式换热器18与泵19来自热水罐的软化水，一同进入水混合器20后进入水洗碟片式离心机，在板式换热器18前加入适量柠檬酸，是把残皂絮凝，最后进入脱水干燥，用泵23送入下道工序。
全文摘要
本发明所述的技术方案为一种油脂连续精炼过程的工艺方法，包括毛油水化脱胶－酸炼—碱炼—脱皂—水洗—干燥等工艺过程，其特征在于在酸、碱精炼过程中，增加酸炼连续反应器或/和碱炼连续反应器，替代传统油脂精炼过程中的碱炼延时罐，用于实施玉米油的酸、碱精炼过程。本发明中油与酸、碱混合均匀，接触时间合理，反应充分，避免了前后混和油液的反混现象，保证了混合液先进先出，解决了精炼反应不彻底和局部反应过长的问题，有效地防止了中性油的皂化，解决了使用传统搅拌式碱炼延时罐的工艺方法精炼玉米油，产品质量达不到国际食用油通用指标的问题。
文档编号C11C3/06GK1896204SQ20061004524
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者王勇, 王辉, 崔宝贵, 杜军 申请人:山东西王糖业有限公司