一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法及短程蒸馏器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法及短程蒸馏器，其中该短程蒸馏生产方法将蒸发面预热到170～320℃，抽真空到0.1～10Pa，冷凝面降温到3～45℃，脱胶后的植物油经换热器升温到150～190℃，然后进入短程蒸馏器，轻组分进入轻组分收集罐，重组分进入重组分收集罐。本发明提供了一种用于提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏器及生产工艺方法，操作简单容易，物料在短程蒸馏中受热时间仅为十几秒，可抑制不饱和脂肪酸的氧化、聚合等副反应，在油脂精炼的分提领域有着较高的应用价值。
【专利说明】一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法及短程蒸馏器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏器及生产工艺方法，属于植物油脂精炼分提【技术领域】，目的在于提高植物油中的不饱和脂肪酸含量。
【背景技术】
[0002]目前普遍采用油脂分提的方法分离不同脂肪酸组成的甘三酯。油脂分提是指在一定温度下利用构成油脂的各种甘三酯的熔点差异及溶解度不同，将油脂分成固、液两部分。油脂分提工艺按其冷却结晶和分离过程的特点分为常规法、表面活性剂法和溶剂法三种。
[0003]常规分提法是油脂在冷却结晶及晶、液分离过程中，不附加其他措施的一种分提方法，也称干法分提。常规分提法分间歇式、半连续和连续式。目前大多数工厂采用间歇式和半连续式工艺。半连续式工艺由间歇结晶和连续过滤组成。Tirtiaux法是一种典型的常规分提法。用Tirtiaux法分提棕榈油是当今世界上常规法分提的典范，它在比利时首先应用于工业生产。该方法的关键是控制冷却速率和温度差，使结晶颗粒过滤性能好；固、液两相用真空吸滤机分离。
[0004]表面活性剂法是在油脂冷却结晶后添加表面活性剂，改善油与脂的界面张力，借脂与表面活性剂间的亲和力，形成脂在表面活性剂水溶液中的悬浮液以促进脂晶离析的方法。常用的表面活性剂为十二烷基磺酸钠，添加量一般为油量的0.2~0.5%。表面活性剂加入与油量相等的水中配成表面活性剂溶液，该溶液分两次加入:其中的20%经冷却后加进结晶塔以促进稳定晶型的形成；其余的80%经冷却后进入湿润阶段。该法水用量较高，易生成大量生产废水，增加生产企业后续废水处理的强度。
[0005]溶剂分提法是指在`油脂中按比例掺入某一溶剂构成混合油体系后进行冷却结晶、分提的一种方法。常用的溶剂有丙酮、正己烷、异丙醇等。该法能形成容易过滤的稳定结晶，提高分离得率和分离产品的纯度，缩短分离时间；适用于组成甘三酯的脂肪酸碳链长、黏度较大油脂的分离。但溶剂分提法能量消耗高，投资大，且容易造成溶剂残留超标，从而对消费者的身体健康造成危害。
[0006]油脂分提的效果受到很多因素的影响:脂肪酸组成较整齐的油品(如棕榈油、椰子油、棉籽油、米糠油等)容易分提；脂肪酸组成复杂的花生油则无法分提；此外，天然油脂中的类脂组分对油脂的品质和结晶分提也有影响。在分提过程中，一般添加与固体脂中脂肪酸结构相近的固体脂肪酸；油脂在进入冷冻阶段前，必须将不均匀晶核破坏。油脂品质(或其它物质)对油脂结晶的影响:①胶质:不利晶核形成；@FFA:促晶核形成(特别是饱和脂肪酸，一般小于7% ) ;?MG、DG:不利晶核形成；④过氧化物:粘度大，不利晶核形成；⑤不匀晶核:不利晶核形成(加工、储藏、运输-等过程形成；一般升温使之破坏)。此外，影响油脂分提效果的因素主要还有如下几个方面:
[0007](I)结晶温度和冷却速度:不同的油脂，不同的结晶温度，具有不同的分提效果；分提过程中，脂晶的晶型影响分离效果，最稳定晶型的获得由冷却速率和结晶温度决定；[0008](2)结晶时间:某种油品在某种结构的结晶塔达到结晶相平衡的时间需要通过实验来确定。油脂分提要求有足够的时间结晶；
[0009](3)搅拌速度:若搅拌速度力度不够，会产生局部晶核；搅拌太剧烈，会使结晶撕碎。应控制适当的搅拌速度；
[0010](4)辅助剂:溶剂、表面活性剂、助晶剂对油脂的分提效果也有很大影响；
[0011](5)输送及分离方式:冷冻形成的脂晶结构强度有限，在输送过程中应尽量避免受絮流剪切，最好用真空吸率或压缩空气输送。
[0012]由于上述这些因素都会对油脂的分提效果造成影响，在实际生产过程中需对上述所有这些因素加以注意并控制好各个工艺操作参数，势必增加实际生产操作过程的繁杂程度。
【发明内容】
[0013]本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0014]鉴于上述和/或现有提高植物油中不饱和脂肪酸含量生产工艺及设备中存在的问题，提出了本发明。
[0015]因此，本发明的一个目的是提供一种用于提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产工艺方法，在油脂精炼的分提领域有着较高的应用价值。
[0016]为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案:一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法，其包括，步骤一，将脱蜡、脱胶后的植物油经换热器升温到150~190°C，然后进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在170~210°C，真空度在0.1~10Pa，第一轻组分物质经冷凝装置降温到3~30°C，流入第一轻组分收集罐，第一重组分物质直接进入第一重组分收集罐；步骤二，所述第一重组分收集罐中的第一重组分物质经换热器升温到200~260°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在210~280°C，真空度在0.1~5Pa，第二轻组分物质经冷凝装置降温到30~45°C，流入第二轻组分收集罐，第二重组分物质直接进入第二重组分收集罐；步骤三，所述第二重组分收集罐中的第二重组分物质经换热器升温到230~260°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热面，加热蒸发面的温度在260~300°C，真空度在0.1~5Pa，第三重组分物质直接进入第三重组分收集罐，第三轻组分物质经冷凝装置降温到15~35°C，流入第三轻组分收集罐，第三重组分物质直接进入第三重组分收集罐，得到不饱和脂肪酸含量> 50%的植物油产品。`
[0017]作为本发明所述提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法的一种优选方案，其中:在完成步骤三后，还包括，步骤四，将所述第三重组分收集罐中的第三重组分物质经换热器升温到240~265°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在280~316°C，真空度在0.1~5Pa，第四重组分物质直接进入第四重组分收集罐，第四轻组分物质经冷凝装置降温到30~45°C，流入第四轻组分收集罐，得到不饱和脂肪酸含量> 50%的植物油产品。
[0018]本发明的另一个目的是提高一种短程蒸馏器以用于提高植物油中的不饱和脂肪酸含量。
[0019]为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案:一种短程蒸馏器，其包括壳体装置、布料装置、加热装置以及冷凝装置；所述壳体装置包括筒体、设置于所述筒体上端的进油管、设置于所述筒体下方的重相出口以及设置于筒体一侧的真空接口 ；所述布料装置包括设置于所述进油管管口下方的与转动轴相连接的布料盘以及与所述筒体内侧壁相贴近的刮片，所述布料盘的横截面一端自所述转动轴向下倾斜延伸，另一端抵至所述刮片，所述刮片彼此之间间隔一定的空隙，与所述布料盘相连接，能够随着所述转动轴的转动而转动；所述加热装置包括环绕设置于所述筒体外侧的加热套以及设置于所述筒体内侧的重相收集装置，所述加热套设置有导热油进口和导热油出口 ；所述冷凝装置包括由上端板、下端板和冷凝面围成的腔体以及设置于所述腔体内的冷凝管，所述冷凝管连接有冷却液进口和冷却液出口，所述下端板的下方设置有轻相收集装置。
[0020]作为本发明所述短程蒸馏器的一种优选方案，其中:所述布料盘呈圆锥体形状，自布料盘的顶端向边缘均布有锯齿形纹路，所述转动轴穿过所述布料盘顶端与布料盘相连接。
[0021]作为本发明所述短程蒸馏器的一种优选方案，其中:所述加热套的覆盖高度>所述刮片的高度，能够使得所述筒体的内侧形成与所述刮片相贴近的加热蒸发面，且所述导热油进口设置于所述加热套的下端，而所述导热油出口设置于所述加热套的上端。
[0022]作为本发明所述短程蒸馏器的一种优选方案，其中:所述轻相收集装置包括轻相收集支撑以及轻相收集盘，所述轻相收集支撑与所述冷凝装置的下端板相连接，所述轻相收集盘呈上宽下窄的收缩结构，与所述轻相收集支撑固定连接。
[0023]作为本发明所述短程蒸馏器的一种优选方案，其中:所述冷凝管分别与冷凝管上端板和冷凝管下端板连通，所述上端板与所述冷凝管上端板之间的通道为冷却液出口通道，与所述冷却液出口相连接，所述下端板与所述冷凝管下端板之间的通道为冷却液进口通道，与所述冷却液进口相连`接，且在靠近所述冷凝面的外圈，冷凝管以1/2圆管的剖面与所述冷凝面的内壁相接，在远离冷凝面的内圈，冷凝管以多层列管式排列。
[0024]作为本发明所述短程蒸馏器的一种优选方案，其中:所述重相收集装置设置于所述刮片的下方，其包括重相接收盘，且所述重相接收盘的倾斜角度为5°~10°。
[0025]与现有技术相比，本发明的优点在于:提高了短程蒸馏后植物油中的不饱和脂肪酸含量，并为改进现有植物油精炼工艺提供了参考。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明所述短程蒸馏器的主体剖面示意图；
[0027]图2是本发明一个实施例中所述进油管的出口俯视示意图；
[0028]图3是本发明一个实施例中所述布料盘的俯视示意图；
[0029]图4是本发明一个实施例中所述布料支撑的俯视示意图；
[0030]图5是本发明一个实施例中所述冷凝管与冷凝管上端板/冷凝管下端板的位置关系不意图。
【具体实施方式】[0031]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0032]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033]其次，此处所称的“ 一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0034]本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0035]本发明的短程蒸馏器在内部设置有冷凝装置。当脱蜡、脱胶后的植物油进料受热后，轻物质分子运动至一定距离时碰到冷凝装置即被凝结成液体分离出来，重物质则沿器壁流下。由于轻物质气相在内部即被冷凝，使得真空压降很小可保持设备内较高真空度。短程蒸馏器的操作温度远低于物料的沸点:由短程蒸馏原理得知，混合物的分离是由于不同种类的分子逸出液面的平均自由程不同的性质来实现的，并不需要沸腾，所以短程蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的。短程蒸馏受热时间短:由短程蒸馏原理可知，受加热的液面与冷凝面间的距离要求比轻分子的平均自由程短，由液面逸出的轻分子，几乎未经碰撞就到达冷凝面，所以受热时间很短。另外，植物油呈薄膜状，使液面与加热面的面积几乎相等，这样物料在短程蒸馏中受热时间就变得更短，仅为十几秒。
[0036]本发明涉及的短程蒸馏器蒸馏体系的真空度极高(在0.1~IOPa)，可以大大降低蒸馏过程的温度。此外，由于短程蒸馏器加热面和冷凝装置的冷凝面之间的距离较短，使得热处理的时间大大缩短，可以`从根源上抑制不饱和脂肪酸的氧化、聚合等副反应，最终得到不饱和脂肪酸含量> 50%的植物油产品，可根据需要用作健康油脂的调配基础用油。
[0037]实施例1
[0038]下面以每小时处理100公斤脱色玉米油为例，进一步说明提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法以及所利用的短程蒸馏器的结构。
[0039]如图1~图5所示，在此实施例中，本发明提供了一种短程蒸馏器，其包括了壳体装置100、布料装置200、加热装置300以及冷凝装置400。
[0040]其中，壳体装置100包括筒体101，在此实施例中，筒体101为直筒形，其顶部有上封头，下端设置有下封头，上封头的下方设置有进油管102，参见图1和图2，进油管102当然设置有进油管出口 102a，如图2所示，在此实施例中，进油管出口 102a处分布有若干小孔，能够使物料(脱色玉米油)以喷淋的方式进入短程蒸馏器，避免成股流下。为了收集重相物质以及控制整个短程蒸馏器内的真空度，壳体装置100还包括筒体101下部设置的重相出口 103以及真空接口 104。
[0041]布料装置200包括转动轴201、布料盘202和刮片203。其中，转动轴201穿过上封头中部与布料盘202相连接。当然，进油管出口 102a设置于所述布料盘202的上方，将物料(脱色玉米油)以喷淋的方式喷淋至布料盘202上。刮片203与筒体101的内侧壁相贴近，布料盘202的横截面一端自转动轴201向下倾斜延伸，另一端抵至刮片203，而刮片203彼此之间间隔一定的空隙，与布料盘202相连接，能够随着转动轴201的转动而转动。在此实施例中，布料盘202呈圆锥体形状，参见图3，自布料盘202的顶端向边缘均布有锯齿形纹路，可以起到导流物料(脱色玉米油)，避免脱色玉米油成股流下的作用。如图1所示，在此实施例中，转动轴201穿过布料盘202顶端与布料盘202下的布料支撑204相连接，参见图4，布料支撑204以十字形式固定圆环，而刮片支撑205设置于刮片203的下端，对刮片203起到支撑作用。
[0042]加热装置300包括加热套301和重相收集装置302。加热套301设置在短程蒸馏器筒体101的外壁，为达到较佳的加热蒸发目的，加热套301的覆盖高度要不小于刮片203的高度，能够使得筒体101的内侧形成与刮片203相贴近的加热蒸发面，且导热油进口 301b设置于加热套301的下端，而导热油出口 301a设置于加热套301的上端。重相收集装置302设置于刮片203的下方，其包括环绕筒体101内壁的重相接收盘，重相接收盘的倾斜角度为5°~10°，其宽度为5cm~15cm，远离刮片203底部一端的高度为IOcm~25cm。
[0043]冷凝装置400包括上端板401、下端板402、冷凝面403、冷凝管404以及轻相收集装置405。上端板401、下端板402和冷凝面403围成冷凝装置400的腔体，冷凝管404设置在腔体内，冷凝管404连接有冷却液进口 404b和冷却液出口 404a，冷凝管404分别与冷凝管上端板406和冷凝管下端板407连通，上端板401与冷凝管上端板406之间的通道为冷却液出口通道，与冷却液出口 404a相连接，而下端板402与冷凝管下端板407之间的通道为冷却液进口通道，与冷却液进口 404b相连接，且在靠近冷凝面403的外圈，冷凝管404以1/2圆管的剖面与冷凝面403的内壁相接，在远离冷凝面403的内圈，冷凝管404以多层列管式排列，如图5所示。在此实施例中，上端板401、下端板402和冷凝面403围成的腔体呈直筒形，冷凝面403下方设置有轻相收集装置405，如图1所示，在此实施例中，轻相收集装置405包括轻相收集支撑以及轻相收集盘，轻相收集支撑与冷凝装置400的下端板402相连接，轻相收集盘呈上宽下窄的收缩结构，与轻相收集支撑固定连接。轻相收集装置405大致呈漏斗形，用以收集短程蒸馏过程中的轻相组分物质。
[0044]经实验研究发现，不同饱和度脂肪酸组成的甘三酯的熔点见下表:
[0045]`
【权利要求】
1.一种提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法，其特征在于:包括， 步骤一，将脱蜡、脱胶后的植物油经换热器升温到150~190°C，然后进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在170~210°C，真空度在0.1~10Pa，第一轻组分物质经冷凝装置降温到3~30°C，流入第一轻组分收集罐，第一重组分物质直接进入第一重组分收集罐； 步骤二，所述第一重组分收集罐中的第一重组分物质经换热器升温到200~260°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在210~280°C，真空度在0.1~5Pa，第二轻组分物质经冷凝装置降温到30~45°C，流入第二轻组分收集罐，第二重组分物质直接进入第二重组分收集罐； 步骤三，所述第二重组分收集罐中的第二重组分物质经换热器升温到230~260°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热面，加热蒸发面的温度在260~300°C，真空度在0.1~5Pa，第三重组分物质直接进入第三重组分收集罐，第三轻组分物质经冷凝装置降温到15~35°C，流入第三轻组分收集罐，第三重组分物质直接进入第三重组分收集罐，得到不饱和脂肪酸含量> 50%的植物油产品。
2.根据权利要求1所述的提高植物油中不饱和脂肪酸含量的短程蒸馏生产方法，其特征在于:在完成步骤三后，还包括， 步骤四，将所述第三重组分收集罐中的第三重组分物质经换热器升温到240~265°C，进入短程蒸馏器，经布料盘均匀布料于加热蒸发面，加热蒸发面的温度在280~316°C，真空度在0.1~5Pa，第四重组分物质直接进入第四重组分收集罐，第四轻组分物质经冷凝装置降温到30~45°C，流入第四轻组分收集罐，得到不饱和脂肪酸含量> 50%的植物油产品O
3.—种如权利要求1所述的短程蒸馏器，其特征在于:包括壳体装置、布料装置、加热装置以及冷凝装置； 所述壳体装置包括筒体、设置于所述筒体上端的进油管、设置于所述筒体下方的重相出口以及设置于筒体一侧的真空接口； 所述布料装置包括设置于所述进油管管口下方的与转动轴相连接的布料盘以及与所述筒体内侧壁相贴近的刮片，所述布料盘的横截面一端自所述转动轴向下倾斜延伸，另一端抵至所述刮片，所述刮片彼此之间间隔一定的空隙，与所述布料盘相连接，能够随着所述转动轴的转动而转动； 所述加热装置包括环绕设置于所述筒体外侧的加热套以及设置于所述筒体内侧的重相收集装置，所述加热套设置有导热油进口和导热油出口 ； 所述冷凝装置包括由上端板、下端板和冷凝面围成的腔体以及设置于所述腔体内的冷凝管，所述冷凝管连接有冷却液进口和冷却液出口，所述下端板的下方设置有轻相收集装置。
4.根据权利要求3所述的短程蒸馏器，其特征在于:所述布料盘呈圆锥体形状，自布料盘的顶端向边缘均布有锯齿形纹路，所述转动轴穿过所述布料盘顶端与布料支撑相连接。
5.根据权利要求3所述的短程蒸馏器，其特征在于:所述加热套的覆盖高度>所述刮片的高度，能够使得所述筒体的内侧形成与所述刮片相贴近的加热蒸发面，且所述导热油进口设置于所述加热套的下端，而所述导热油出口设置于所述加热套的上端。
6.根据权利要求3所述的短程蒸馏器，其特征在于:所述轻相收集装置包括轻相收集支撑以及轻相收集盘，所述轻相收集支撑与所述冷凝装置的下端板相连接，所述轻相收集盘呈上宽下窄的收缩结构，与所述轻相收集支撑固定连接。
7.根据权利要求3所述的短程蒸馏器，其特征在于:所述冷凝管分别与冷凝管上端板和冷凝管下端板连通，所述上端板与所述冷凝管上端板之间的通道为冷却液出口通道，与所述冷却液出口相连接，所述下端板与所述冷凝管下端板之间的通道为冷却液进口通道，与所述冷却液进口相连接，且在靠近所述冷凝面的外圈，冷凝管以1/2圆管的剖面与所述冷凝面的内壁相接，在远离冷凝面的内圈，冷凝管以多层列管式排列。
8.根据权利要求3所述的短程蒸馏器，其特征在于:所述重相收集装置设置于所述刮片的下方，其包括重相接收 盘，且所述重相接收盘的倾斜角度为5°~10°。
【文档编号】C11B3/12GK103805338SQ201410016378
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】陈汉卿 申请人:陈汉卿