CN101942358A - 油脂干冷真空脱臭方法及设备 - Google Patents

Abstract

油脂干冷真空脱臭方法，其特征是包括以下步骤：1)准备：2)析气除氧；3)加热：4)脱臭；5)降温：6)冷冻捕集及融化。该方法所用的设备特征是包括以下单元：(1)析气单元；(2)加热单元；(3)脱臭单元；(4)脂肪酸捕集单元；(5)真空制冷单元；(6)后真空泵单元；(7)化霜单元。采用本发明方法和设备进行油脂脱臭生产，可大幅降低加热能源，大幅降低引射蒸汽用量、冷却水用量，提高生产效率，且系统封闭处理，无废气排放，既节能减排，又卫生环保。

Description

油脂干冷真空脱臭方法及设备

技术领域

本发明涉及食用油脂加工领域，具体是一种油脂干冷真空脱臭方法及设备。

背景技术

在食用油生产中，毛油经过脱胶、脱酸及脱色处理后还含有一定量的脂肪酸及微量的醛类、酮类、烃类、甘油酯的氧化物、肥皂味、白土味等，这些低沸点组分物质便构成油脂的“臭味”组分。油脂脱臭是精炼生产中的重要工序，是利用臭味组分与甘油三酯之间挥发度存在很大差异，在高温高真空条件下，借助水蒸汽蒸馏原理将臭味组分加以脱除的。现行油脂脱臭真空技术均采用蒸汽喷射真空脱臭技术，主要存在如下不足：

(1)能耗高：蒸汽喷射真空脱臭技术基于高速运行的蒸汽流与挥发出的臭味组份进行能量交换而实现脱臭作用，故其需消耗大量工作(引射)蒸汽，能耗高。配蒸汽喷射泵的油脂脱臭工序的汽耗约占整个精炼工艺汽耗的60％以上。

(2)成本高，污染大：由于冷凝负荷大，蒸汽喷射真空脱臭技术多采用直接接触冷凝方式。由于工作蒸汽与被抽臭味组分直接接触冷凝，流入液封池，由此加大废水产生量，增加废水处理成本。低挥发点的臭味组分随着冷凝液直接流入液封池，对厂区周边造成大气污染。

(3)系统庞大：大量注入真空系统的引射蒸汽加重中间冷凝器的负荷，使其需大量的循环冷却水，才能冷凝其中的可凝汽体而达到减轻下级真空泵负荷目的，因此，冷却塔及离心泵通常配置较大，整个蒸汽喷射真空系统就显得异常庞大。

上述难题一直困扰着油脂加工业，随着业界对能耗的重视，现有的蒸汽喷射真空装置在油脂脱臭生产中暴露出的问题亟待解决。

发明内容

本发明目的是提供一种油脂干冷真空脱臭方法及设备，用于食用油脂精炼脱臭中，代替现有的蒸汽喷射真空脱臭技术，以解决上述存在的问题。

本发明提供的油脂干冷真空脱臭方法，其特征是包括以下步骤：

1)准备；毛油除臭前，先使脱臭塔内真空保持0.133kPa～0.532kPa；将干式冷冻器内温度保持-20～-40℃；脱臭塔由于脱臭，干式冷冻器用于捕集和处理脱臭时的油脂蒸汽。

2)析气除氧，以减少在高温下的油脂的氧化；

3)加热，将析气除氧后的待脱臭油脂加热，用热媒加热油脂到250-260℃；所述的热媒包括步骤5)中从脱臭塔排出的已脱臭的油脂，即用换热器与已脱臭的油(高温)进行换热，提升被脱臭油脂的温度；最后，经换热器由导热油进一步加热后，被脱臭油脂的温度达到250-260℃。

4)脱臭，将温度为250-260℃的待脱臭油脂送入脱臭塔进行脱臭和去除脂肪酸组分；已脱臭的油脂从脱臭塔排出，将其余未冷凝的工艺蒸汽进行冷冻捕集处理；高沸点组份在高温高真空蒸汽蒸馏作用下，溢出液面成为气相组分，同时也有少量中性油脂被夹带进入汽相；气相组分在升至脱臭塔顶时，脂肪酸捕集器预置的脂肪酸经泵输送至脂肪酸冷却换热器冷却后，在塔顶向下喷淋，与脱臭塔内上升的馏出汽体直接接触，使大部分脂肪酸组分冷凝收集于脂肪酸捕集器中。

5)降温、精滤，将从脱臭塔排出的已脱臭的油脂用冷媒降温，使油温保持不高于60℃，然后精滤，成为成品油；降温所用的冷媒是步骤3中被热媒加热的待脱臭的油脂；

6)冷冻捕集及融化，经去除脂肪酸组分的未冷凝的工艺蒸汽进入干式冷冻器中，此时换热板中流动的是冷工质，将未冷凝的工艺蒸汽结霜在通以冷媒工质的换热板外表面上，当换热板的霜结到一定的厚度时，切换冷工质，通入热工质进行快速化霜，冰霜层受热快速融化并脱落至干式冷冻器筒底；所述的换热板还包括备用换热板，在换热板融霜阶段，采用备用的换热板投入结霜工序，以平衡干式冷冻器中的真空度，使系统真空度维持稳定，既加速工作效率，又减小干式冷冻器体积。本方法采用将换热板通入热工质或冷工质，使同一块换热板可作为融霜或冻结用，多块换热板可放在同一冷冻器中，当冻结用的换热板在结霜时，融化用的换热板在化霜。当干式冷冻器的下筒体内的冰霜达到一定量时(此时蝶阀I开启)，关闭该蝶阀I，开启该蝶阀II，冰霜排放于下方的融霜器内单独融化，使冰霜融化不致影响干式冷冻器内的工作。当融霜器内工作液面达到设定高液位时，排水泵将融霜器内的液体自动排出，直至液体达到设定低液位时，停止排液。如此，一台干冷器即可实现连续生产，同时完成结霜、融霜及排霜、化霜过程。采用本发明中的干冷真空脱臭技术和后真空泵组，可以有效解决现行蒸汽喷射真空脱臭技术中存在的问题，有效节约能耗降低生产成本。

本发明还包括一种油脂干冷真空脱臭方法所用的设备，其特征是包括以下单元：

(1)析气单元：包括析气器，析气器具有出口和入口，其入口用于进入油脂，出口与加热单元通联；

(2)加热单元：包括依次串连的输油泵、换热器；输油泵的入口与析气器的出口相通，输油泵的出口经换热器冷工质通道与脱臭单元中的脱臭塔入口相通；

(3)脱臭单元：包括脱臭塔，脱臭塔的顶部与所述换热器的冷工质(被加热工质)通道出口相通，其底部与所述换热器的热工质(加热工质)通道一端相连，并依次与冷却换热器、精滤器相串连；

(4)脂肪酸捕集单元：包括依次串连的脂肪酸捕集器、泵、脂肪酸冷却换热器，脂肪酸冷却换热器的出口位于脱臭塔的上方，其下方与脂肪酸捕集器的入口相通；

(5)真空制冷单元：包括干式冷冻器和制冷装置，所述的制冷装置包括压缩机、冷凝器、气液分离器及膨胀阀；所述的干式冷冻器包括筒体和筒体中的若干换热板(多个换热板并列安装，各换热板内工质可分片独立控制或分组控制)及工质进出口阀，工质进出口阀包括第一阀、第二阀、第三阀、第四阀，筒体底部经下锥体与蝶阀I相连，蝶阀I依次与下筒体及碟阀II相连。干式冷冻器顶端进气口与真空脱臭塔的出气口相连，干式冷冻器的出气口与后真空单元相连；换热板的工质入口与并联的第一阀、第二阀相连，换热板的工质出口与并联的第三阀、第四阀相连；第一阀的另一端与制冷装置中的压缩机出气口相连，第二阀的另一端与汽液分离器相连，第三阀的另一端与汽液分离器相连，第四阀的另一端与膨胀阀进口相连；

(6)后真空泵单元：包括依次串连的一级蒸汽喷射泵、二级蒸汽喷射泵，表面冷凝器，液体循环泵，精滤器，一级蒸汽喷射泵的一端与干式冷冻器的出气口通联；

(7)化霜单元：包括融霜器，其入口与干式冷冻器中的下筒体的出口相连。

所述的干式冷冻器中还包括备用换热板。

所述的干式冷冻器中的各换热板的冷、热工质分别由同一套制冷装置的膨胀阀及压缩机提供。

各换热板是并联连接的，各换热板经阀单独与冷或热工质通联。

本发明具有以下优点：

(1)大幅降低引射蒸汽用量，节约加热冷却所需能量；由于工艺蒸汽中的可凝汽被结霜捕集下来，后真空泵组只需抽除剩余少量未凝气，因此其引射蒸汽用量大大减少，显著降低生产成本。步骤3所述的加热用的部分热媒是步骤5从脱臭塔排出的油脂。步骤5降温所用的冷媒是步骤3被升温的油脂。用以节省热能。

(2)大幅降低冷却水用量，后真空泵组只需抽除剩余少量未凝气，若采用蒸汽喷射尾气泵组则其冷凝器用水量亦大大减少，降低系统循环水量。

(3)系统封闭处理，无废气排放，环境友好，现行蒸汽喷射真空脱臭系统工作蒸汽与被抽臭味组分直接接触冷凝，流入液封池，由此加大废水产生量，增加废水处理成本，且低挥发点的臭味组分随着冷凝液直接流入液封池，对厂区周边造成大气污染。本发明中大部分可凝的臭味组分被干冷器捕集后，收集于融霜器后集中处理，无废气向大气排放；同时，由于后真空泵组负荷大大减小，则系统产生的废水量大大减少，环境友好。

(4)减少成本，新系统的喷射系统大大缩小，并且可水平安装，易于维护修理。节省能耗和机器安装等费用。

综上所述，本发明采用脱臭工艺，以提高食用油脂的质量，采用干冷真空技术，将脱臭组分气体高效冷冻回收。采用本发明方法和设备进行油脂脱臭生产，可大幅降低加热能源，大幅降低引射蒸汽用量、冷却水用量，提高生产效率，且系统封闭处理，无废气排放，既节能减排，又卫生环保。

附图说明

图1为本发明的工作示意图。

图2为图1中的干式冷冻器的结构示意图。

图3为图2中的A-A剖示图。

图4为图2中的B-B剖示图。

图中代号说明

01析气器    02冷却换热器    03输油泵    04、05、06换热器    07脱臭塔

08脂肪酸捕集器    09泵    10脂肪酸冷却换热器    11干式冷冻器

11-1进气口    11-2上封头    11-3支撑架    11-4换热板    11-5筒体

11-6下锥体    11-7出气口    11-8蝶阀I    11-9下筒体

11-10蝶阀II    12冷凝器    13气液分离器    14压缩机    15膨胀阀

16融霜器    17排水泵    18一级蒸汽喷射泵    19二级蒸汽喷射泵    20表面冷凝器

21液环泵    22冷凝器    23精滤器

VA01第一阀    VA02第二阀    VA03第三阀    VA04第四阀

V01第一汇集管    V02第二汇集管    V03第三汇集管    V04第四汇集管

具体实施方式：

实施例1：在200吨/天大豆油精炼生产线上，采用本发明技术，用来对大豆油进行脱臭，参见图1。采用的设备包括：

(1)析气单元：包括析气器01，具有出口和入口，其入口用于进入油脂。

(2)加热单元：包括依次串连的输油泵03、换热器04、05、06；输油泵03的入口与析气器01的出口相通，换热器04、05、06中的的被加热工质通道与输油泵03的出口相通，换热器06中的被加热工质通道经导热油最终加热；

(3)脱臭单元：包括脱臭塔07，其顶部与脂肪酸收集罐08相连，其底部与换热器05的加热工质通道一端相连，并依次与换热器04中的加热工质通道、冷却换热器02、精滤器23相串连。经加热后的油脂，在高温高真空脱臭塔07内进行脱臭，去除“臭味”组份；

(4)脂肪酸捕集单元：包括依次串连的脂肪酸收集罐08、泵09、脂肪酸冷却换热器10，脂肪酸冷却换热器10的出口位于脱臭塔07的上方，脂肪酸收集罐08的入口位于脱臭塔的顶部的换热器10的出口的下方。冷却时，在脱臭塔内喷淋，与蒸馏出的臭味的气体组份逆流接触，使脂肪酸等高沸点组分冷凝，冷凝物流入脂肪酸收集罐08内，从而回收大部分脂肪酸等低沸点馏出物。

(5)真空制冷单元：

包括制冷单元和干式冷冻器11，制冷单元包括膨胀阀15、压缩机14、冷凝器12、气液分离器13，冷媒、热媒均由膨胀阀15、压缩机14、冷凝器12、气液分离器13通过制冷循环提供；如图2，干式冷冻器11包括筒体11-5、上封头11-2、换热板11-4、蝶阀I11-8、下筒体11-9、蝶阀Ⅱ 11-10，筒体11-5底部具有下锥体11-6、下筒体11-9，在下筒体11-9的上下各具有蝶阀I 11-8、蝶阀Ⅱ11-10，若干换热板11-4并列安装于筒体11-5中，固定于支撑架11-3上，各换热板内介质流独立控制(如图3，图4)，换热板11-4的工质入口与并联的第一阀VA01、第二阀VA02相连，换热板11-4的工质出口与并联的第三阀VA03、第四阀VA04相连；第一阀的另一端与制冷装置中的压缩机14出气口相连，第二阀的另一端与汽液分离器13相连，第三阀的另一端与汽液分离器13相连，第四阀的另一端与膨胀阀15进口相连；换热板11-4具有的冷、热工质的入口阀VA01、VA02，和出口阀VA03、VA04，可实现同时结霜化霜，传热效率高；上封头11-3与脱臭塔07的顶部通联，下筒体11-9的出口与融霜器16的入口通联。

(6)后真空泵单元：包括串连的一级蒸汽喷射泵18、二级蒸汽喷射泵19，表面冷凝器20，循环泵21，冷凝器22，一级蒸汽喷射泵18的一端与干式冷冻器11的出气口通联，用于将未冷凝的气体进行抽除并维持系统真空；也可采用两级或三级罗茨泵加液体循环泵形式。

(7)化霜单元：包括融霜器16；入口与干式冷冻器11的冰霜排出相通，融霜器16与排水泵17相通，定时排出融霜器16中废水，达到低液位时，排水泵17停转。

所述的干式冷冻器11中的多个换热板11-4并列安装，各换热板11-4内的冷或热工质的通过，是用阀分片独立控制或分组控制的。

所述的干式冷冻器11中的各换热板11-4的冷、热工质分别由同一套制冷装置的压缩机14和膨胀阀15提供。

本发明的工作过程，：

1.准备，生产前先开启后真空单元、脂肪酸捕集单元等做准备，保持脱臭塔07绝对压力达到133Pa，干式冷冻器11内制冷剂温度达-30℃，

2.析气除氧，系统泵入待脱臭的油脂，进入析气器01中进行除氧；

3.加热，经过换热器04、05及导热油换热器06的加热，用换热器中的热媒加热油脂到250-260℃；所述的热媒包括步骤5)中从脱臭塔07排出的已脱臭的油脂，以充分利用热能。

4.脱臭，油脂进脱臭塔内温度大于或等于255℃，调节脱臭塔07的直接蒸汽用量，压力0.1MPa；脂肪酸喷淋量控制在10M³/小时，温度50℃，进行脱臭和去除脂肪酸组分。

5.降温，已脱臭油从脱臭塔07底排出，温度不低于230℃，先后经过换热器05，04降温冷却后，油温不高于60℃，再经换热器02和精滤器23中进行抛光过滤，成为成品油。降温所用的冷媒是步骤3中被热媒加热的待脱臭的油脂，以充分利用热能。

6.冷冻捕集融化，经脂肪酸液捕集后的未冷凝的工艺蒸汽进入干式冷冻器11中，如图3，此时从汽液分离器13出来的低温冷媒经第二阀VA02通入换热板11-4内，将工艺蒸汽冻结在低温低压下的换热板11-4的换热面上，换热板11-4内工质汽化并通过第三阀VA03进入汽液分离器，汽化工质进而进入压缩机进行压缩，此时结冰过程完成；如图4，当结霜到一定的厚度，第二阀VA02、第三阀VA03自动关闭，第一阀VA01、第四阀VA04自动打开，此时，从压缩机14出口的高温工质经第一阀VA01通入换热板11-4，吸热冷凝后的工质通过第四阀VA04进入膨胀阀15，换热板11-4表面的冰霜被加热后快速融化脱落至干式冷冻器筒底11-09；本方法采用将换热板通入热工质或冷工质，使同一块换热板可作为融霜或冻结用，根据系统产量大小不一，可设计若干多块换热板，并将多块换热板放在同一冷冻器中，可分片或分组控制；当冻结用的换热板(组)在结霜时，融化用的换热板(组)在化霜。既加速工作效率，又减小干式冷冻器体积。当脱落于干式冷冻器11筒底的霜块达到一定量时，筒底的蝶阀I 11-8自动关闭，筒底的蝶阀II 11-10自动打开卸冰到融霜器16中；如此，用一台干冷器和一台制冷装置即可实现连续生产，同时完成结霜，融霜及排霜过程。

实施例2：在400吨/天菜籽油精炼生产线上，采用本发明技术，用来对菜籽油进行脱臭；参见图1。

1.准备，生产前先开启后真空系统等做准备，当脱臭塔绝对压力达到50Pa时，干式冷冻器11内制冷剂温度达-40℃时，开始工作；

2.析气除氧，泵入待脱臭油，进入析气器01中进行除氧；

3.加热，经过板式换热器04、05加热至140℃左右，再与导热油换热器06换热，进入脱臭塔07内温度大于等于255℃，

4.脱臭，调节脱臭塔07直接蒸汽用量，压力0.1Mpa；脂肪酸喷淋量控制在20M³/小时，温度60℃，进行脱臭和去除脂肪酸组分。

5.降温，已脱臭的油脂从脱臭塔底排出，温度不低于230℃，先后经过换热器05，04冷却后油温不高于60℃，再经冷却换热器02降温，到精滤器23中进行抛光过滤成为成品油。

6.冷冻捕集融化，参见图2、3、4，经脂肪酸液捕集后的未冷凝的工艺蒸汽进入干式冷冻器11中，将未冷凝的工艺蒸汽冷凝在换热板11-4上。当脱臭塔11残压升至300PA时，系统自动切换电磁阀，第二阀VA02，第三VA03关闭，第一阀VA01，第四阀VA04开启，通入热工质进行化霜，化霜30秒后，热工质阀门自动关闭，待投入下一个工作周期。与此同时，打开换热板11-4用的第二阀VA02A，第三VA03A，使其投入结霜工序，使系统真空度维持稳定。当干式冷冻器11的筒底11-09冰霜达到设定高度时，关闭蝶阀I 11-8，开启蝶阀II 11-10，将冰霜排放于融霜器16内进一步融化，融霜器16内的液体温度控制于80℃。

本实施例产品油脂脱臭后产生的工艺蒸汽在工作压力下，采用干式冷冻器11进行捕集，主要效果如下：

1、采用干式冷冻真空技术，使工艺蒸汽中的可凝蒸汽被结霜捕集下来，后真空泵单元只需抽出少量的未凝气，因此使得其引射蒸汽用量减少到原来的五分之一，综合成本每1吨脱臭油下降15元左右。同时冷却器用水量减少到原来的二分之一。

2、利用干式冷冻真空技术后大部分可凝臭味组分被干式冷冻器捕集，收集于融霜器后集中处理，同时蒸汽喷射泵单元负荷大大减小，其抽气物经表面冷凝器冷凝后集中处理，则系统产生的废水量大为减少，无废气向大气排放，既节能减排，又卫生环保。

Claims (4)

1.一种油脂干冷真空脱臭方法，其特征是包括以下步骤：

1)准备；毛油除臭前，先使脱臭塔内真空保持0.133kPa～0.4kPa；将干式冷冻器内温度保持-20～-40℃；

2)析气除氧；

3)加热，将析气除氧后的待脱臭油脂加热，用热媒加热油脂到250-260℃；所述的热媒包括步骤5)中从脱臭塔排出的已脱臭的油脂；

4)脱臭，将温度为250-260℃的待脱臭油脂送入脱臭塔进行脱臭和去除脂肪酸组分；完成后，已脱臭的油脂从脱臭塔排出，将其余未冷凝的工艺蒸汽进行冷冻捕集处理；

5)降温、精滤，将从脱臭塔排出的已脱臭的油脂用冷媒降温，使油温保持不高于60℃，然后精滤，成为成品油；降温所用的冷媒是步骤3中被热媒加热的待脱臭的油脂；

6)冷冻捕集及融化，经去除脂肪酸组分的未冷凝的工艺蒸汽进入干式冷冻器中，将未冷凝的工艺蒸汽结霜在通以冷媒工质的换热板外表面上，多个换热板并列安装，各换热板的连接方式是通过阀门独立控制换热板，或通过阀门分组控制换热板内的工质流动；当换热板结霜到一定的厚度时，通入该换热板以热媒工质，进行快速化霜；使结霜层融化脱落；并阶段性地将脱落的结霜层排放于融霜器内，进一步融化、排出；所述的换热板包括备用换热板，当冻结用的换热板在进入化霜工作时，备用的换热板在结霜。

2.一种油脂干冷真空脱臭方法所用的设备，其特征是包括以下单元：

(1)析气单元：包括析气器(01)，析气器具有出口和入口，其入口用于进入油脂，出口与加热单元通联；

(2)加热单元：包括依次串连的输油泵(03)、换热器(04)；输油泵(03)的入口与析气器(01)的出口相通，输油泵(03)的出口经换热器(04)中的冷工质通道与脱臭单元中的脱臭塔(07)相通；

(3)脱臭单元：包括脱臭塔(07)，脱臭塔的顶部与换热器的被加热工质通道出口相通，其底部与换热器的加热工质通道一端相连，并依次与冷却换热器(02)、精滤器(23)相串连；

(4)脂肪酸捕集单元：包括依次串连的脂肪酸收集罐(08)、泵(09)、脂肪酸冷却换热器(10)，脂肪酸冷却换热器的热媒进口与脱臭塔(07)的冷脂肪酸进口相连，换热器(10)脂肪酸进口依次与脂肪酸收集罐(08)、泵(09)的出口相通；

(5)真空制冷单元：包括干式冷冻器11和制冷装置，所述的制冷装置包括压缩机(14)、冷凝器(12)、气液分离器(13)及膨胀阀(15)；所述的干式冷冻器(11)包括筒体(11-5)和筒体(11-5)中的若干换热板(11-4及工质进出口阀，包括第一阀(VA01)、第二阀(VA02)、第三阀(VA03)、第四阀(VA04)，筒体(11-5)底部经下锥体(11-7)与蝶阀I相连，蝶阀I依次与下筒体(11-9)及碟阀II相连。干式冷冻器(11)顶端进气口与真空脱臭塔的出气口(11-07)相连，干式冷冻器的出气口与后真空单元相连；换热板(11-4)的工质入口与并联的第一阀、第二阀相连，换热板(11-4)的工质出口与并联的第三阀、第四阀相连；第一阀的另一端与制冷装置中的压缩机(14)出气口相连，第二阀的另一端与汽液分离器相连，第三阀的另一端与汽液分离器相连，第四阀的另一端与膨胀阀(15)进口相连；

(6)后真空泵单元：包括依次串连的一级蒸汽喷射泵(18)、二级蒸汽喷射泵(19)，表面冷凝器(20)，循环泵(21)，冷凝器(22)，一级蒸汽喷射泵的一端与干式冷冻器(11)的出气口通联；

(7)化霜单元：包括融霜器(16)，其入口与干式冷冻器(11)中的下筒体(11-9)的出口相连。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述的干式冷冻器(11)中的各换热板的冷、热工质分别由同一套制冷装置的膨胀阀(15)及压缩机(14)提供。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于各所述的换热板是并联安装的，各换热板经阀独立控制或分组控制冷或热工质。

Images