真空技術在食用油精煉過程中的應用與節能情況分析

王芊　高洪樂

[摘要]脫臭、脫色是食用油精煉生產工序中的重要環節，而抽真空是主要方式，為獲得高品質成品油就需要穩定、可靠的運行真空系統。本文對真空技術在食用油精煉過程中的應用與節能情況進行了分析，以期使真空技術發揮良好的節能效果。

[關鍵詞]真空技術;食用油;精煉;節能

中圖分類號：TS224.6 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

1 食用油精煉對真空技術提出的要求

食用油能夠提高菜肴的營養價值，有助于調節膳食平衡，促進人體生長、發育[1]。食用油種類較多，主要有橄欖油、菜籽油、大豆油等，它們的精煉加工流程有多方面的相似點，以大豆油為例，其加工流程主要包括以下14個步驟。（1）毛油。即初步提取大豆中所含的油脂。（2）過濾。對大豆油進行初步篩選和提煉。（3）酸化。對大豆油實施酸化處理。（4）中和。對大豆油進行中和。（5）分離。分離大豆油和豆渣。（6）水洗。通過水洗對大豆油進行清潔處理。（7）分離。實現油和水以及其他物質的分離。（8）干燥。對大豆油進行干燥處理。（9）吸附脫色。通過加入足量的吸附劑來去除油中所含的胡蘿卜素、葉綠素和花色素等成分[2]。一般情況下，工作人員需要在熱油中開展脫色作業，吸附劑和色素會在發生作用的過程中產生氧化反應，這會直接影響成品油的色澤和穩定性，因此必須在真空條件下開展吸附脫色作業。（10）過濾。對大豆油進行進一步的過濾。（11）析氣。通過析氣處理來實現油和空氣的分離。（12）蒸餾脫臭。該流程對于食用油的穩定性、風味、色澤、氣味都會產生一定的影響。油脂脫臭主要是按照臭味組分、甘油三酯之間所具有的不同揮發度，在溫度、真空條件都一定的情況下，按照水蒸氣蒸餾原理脫出臭味組分的工藝過程[3]。（13）過濾。對大豆油進行精細過濾，使其他雜質能被全面分離。（14）精煉成品。將大豆油精煉成無污染食用油，確保其營養成分符合標準要求。需要注意的是，吸附脫色、蒸餾脫臭在食用油精煉工藝中都離不開真空技術，其中脫色時真空度需控制在100Pa左右，脫臭時真空度需控制在300～400Pa范圍內。

2 食用油精煉過程中常用的真空泵與真空系統

在食用油精煉過程中需要借助真空泵將大部分水蒸氣抽走，所使用的真空泵主要有水噴射泵、低溫冷凝泵、水蒸氣噴射泵、水環泵等[4]。將捕水器、冷凝泵、冷阱等水汽凝結器配置在旋片泵、羅茨泵、干式泵前端位置，可將一定量的水蒸氣抽出來，單獨使用任何一種真空泵都達不到食用油精煉對真空度的標準要求，因此必須按照標準要求配置完善的真空系統。目前，在食用油精煉蒸餾脫臭處理作業中，最常用的真空系統主要包括以下三種。

2.1 多級水蒸氣噴射泵真空系統

從宏觀結構來看，多級水蒸氣噴射泵真空系統主要是由四級水蒸氣噴射泵和兩級冷凝器兩大重要部件組成，該系統主要應用于傳統食用油加工作業中的脫臭處理環節，具有一系列優點，如簡單的結構、較長的使用壽命、較高的抽汽能力、對于粉塵缺乏敏感度等，但是對于工作蒸汽量、冷卻水會造成較大的消耗，在整個精煉工藝汽耗量中脫臭工序往往需要消耗超過60%的蒸汽量，且需要設置一定的鍋爐系統，為此會產生較大的消耗量，增加額外成本，并且工作蒸汽和被抽臭味組分必然會和冷凝器進行直接接觸，進而導致水池中產生更多的廢水，廢水會經過揮發造成嚴重的大氣污染，廢水處理作業也會增加更多成本。

2.2 水蒸氣噴射泵與水環泵組成的真空系統

在多級水蒸氣噴射泵中，最后一級或兩級水蒸氣噴射泵可以用水環泵代替，該系統可以將高真空下水蒸氣噴射泵的高抽氣能力、低真空泵下的水環泵高抽氣效率充分結合起來，避免對蒸汽與噴淋水造成較大的消耗，能有效解決能源資源的浪費問題[5]。再加上水環泵可以是閉環式循環系統，經換熱器冷卻后可以循環利用工作液，可防止排出工藝液體，減少污水量，從而能夠更好地保護環境。

2.3 羅茨真空泵—水環泵機組

該機組所具有的特點主要體現在以下幾個方面：（1）避免羅茨泵轉子及其泵腔、轉子與轉子之間在機組中產生直接接觸，之間有一定的間隙，無須采用潤滑油[6]。（2）羅茨泵轉子具備幾何對稱性，可以提高轉速，同時生產加工穩定性良好。（3）機組在工作過程中所產生的振動較小，且具備的容積較大。（4）類似機械真空泵壓縮的情況不會發生在泵腔，因此無需排氣閥就可將可凝性脂肪酸蒸汽抽除。（5）可較快啟動，極限真空可在短時間內實現，不會消耗較大的功率，不會產生較高的運轉維護費用。（6）壓力范圍廣，即1～100Pa，羅茨泵抽速大，可將被蒸餾的氣體迅速排出。

3 食用油精煉過程中的損耗與影響因素

3.1 蒸餾損耗

這部分損耗主要由三部分組成。（1）將待脫臭油中的各種物質所引起的損耗蒸餾出來，如低分子醛、不飽和碳氫化合物。脫臭旨在將這些臭味物質采用水蒸氣蒸餾的方式取出，因此這是工藝中的必然損耗。（2）將待脫臭油中不皂化物引起的損耗蒸餾出來，如生育酚、甾醇等。上述成分不是脫臭而需要去除的物質，盡管很難揮發但是也會失去一部分，特別是在溫度比較高的情況下，在餾出物中大部分為不皂化物。經大量研究發現，如果脫臭溫度保持在250℃～270℃范圍內，油中的不皂化物含量通常會降低60%。（3）蒸餾出甘油三酸酯產生的損耗[7]。甘油三酸酯與其他成分相比很難揮發，但是因為其是組成油脂的重要成分，在蒸餾脫臭過程中必然會造成一定損失，且在脫臭條件下不具備較高的蒸汽壓，很難直接蒸餾脫臭，這部分損失被水解為單甘油酯、二甘油酯，成為一種附加脫臭損耗。

3.2 飛濺耗損

汽提水在脫臭過程中會產生一定機械作業，造成油脂飛濺的可能性較大，由此會造成一定耗損，這就是飛濺耗損。根據一定速度向油中噴入氣體水蒸氣，經油層到達脫臭器頂端結構時，充分運用蒸汽自身的動能以及在高空狀態下膨脹所產生的動能，伴隨著蒸汽會沖擊排氣管內的一部分油脂液，并且排汽管的截面積大多比脫臭器截面積小，由此會增大排氣管內的蒸汽流速，促使油滴隨氣流排出脫臭器，帶出的油脂數量也就是飛濺耗損。

4 食用油精煉過程中的節能技術

采用低溫冷凝（干式）真空脫臭方法節能，該系統有四大重要部件，分別是制冷準備、干冷器、融冰準備和真空裝置。相比傳統噴射泵大氣冷凝方式，干式-冷凝真空脫臭工藝具有顯著優勢。（1）極大地降低了所需蒸汽壓力，極大地減少了蒸汽用量，冷卻循環水幾乎用不到，幾乎不會排放廢水，分離處理比較方便。（2）最終排放的氣體中不存在任何揮發性物質，不存在臭氣。（3）真空比較穩定，操作靈活，且具有良好的調節性和較高的自動化程度，安全可靠，對于氣量多變的要求可以完全得到滿足。（4）不會占較大的空間，有助于減少管理維修工作量。

除此之外，為節約熱能消耗可以采取三種方式，即降低冷卻水的溫度、結合冷卻水溫度變化對蒸汽用量進行自動調節、在脫臭真空操作中減少抽汽量。本文重點介紹第三種方式。泵能耗與被抽氣體量在一定程度上呈正比例關系，隨著抽汽量的增大，蒸汽耗量也隨之增加，而脫臭真空系統的抽汽量主要來源于油中所含的可汽化物質、脫臭時所噴入的直接蒸汽和夾帶的空氣以及從外部進入系統的空氣。

5 結 論

用于食用油真空脫臭、脫色的真空系統是低真空技術的一種，但相關技術工作者對其并不關心，導致該技術在實際應用過程中極易出現各種問題，為此需要進行更深層次的研究。與此同時，為更好地節省水蒸氣用量，可以將真空、低溫技術聯合起來，在真空脫臭過程中減少對環境的污染，從而真正實現節能環保。

參考文獻

[1] 鄭茂強，康泰，王嵐，等.水源熱泵節能技術在食用油精煉車間的應用[J].糧食與食品工業，2018，25（1）：24-26.

[2] 王鑫羽，張丹，張軍英，等.食用油精煉中含油廢水治理措施分析[J].中國資源綜合利用，2017，35（12）：67-69.

[3] 賈立敏，王凱軍，杜兵.氣提反應器在油脂廢水處理工程中的應用[J].給水排水，1999，25（5）：25-28.

[4] 康康.食用油安全存三大隱患：油料過度精煉、調和油、轉基因[J].工友，2016（2）：43.

[5] 王德喜，謝元華，劉波，等.真空技術在食用油精煉過程中的應用與節能[J].真空，2013，50（2）：52-56.

[6] 周人楷，鄭茂強，嚴有兵，等.干式-冷凝真空脫臭系統在食用油精煉過程中的應用[J].糧食與食品工業，2013，20（1）：8-10+13.

[7] 章美芳.一種食用油堿化精煉快速反應裝置：CN201910969979.6[P].2019-12-13.