CN106867651A - 一种适用于水媒法的油脂提取装置及其应用 - Google Patents

一种适用于水媒法的油脂提取装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于水媒法的油脂提取装置及其应用，属于食品提取工艺领域。油脂提取装置包括0.5m‑1.5m高度的罐体、旋转取料装置、超声波发生器，罐体上设有物料进口、沉淀层排出口、含油乳状液排出口、旋转取料装置；旋转取料装置具体为一种空槽旋转装置；本发明的油脂提取装置可采用沉降工艺进行植物油的提取，不仅保证了植物油的提取率，同时减少了需要离心分离的总量，也为其产业化提供了新思路。

Description

一种适用于水媒法的油脂提取装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种适用于水媒法的油脂提取装置及其应用，属于食品提取工艺领域。
背景技术
水媒法主要的分离手段为直接离心分离(液-固分离和液-液分离)来实现植物油的回收。大型工业离心机由于离心过程中的剧烈搅动和长距离的管道输送，造成高油含量和高蛋白含量的提取液乳化，产生大量乳状液难以破除。影响了水酶法提取植物油工艺的产业化应用。本发明根据高油高蛋白提取液的油水界面分层速度快的特性，设计采用沉降分离代替原有的直接离心分离，并克服上述现有技术的缺陷，避免了大量乳状液的产生，实现了高的油提取率。但是由于水酶法提取植物油技术的发展多停留在工艺优化等阶段，适合水酶法工艺需求的相关设备的开发严重滞后，这也阻碍了水酶法提取植物油技术在油脂提取工艺的发展。
发明内容
本发明第一目的是提供一种适用于水媒法提取油脂的提取及沉降分离装置。旨在解决大型工业离心机由于离心过程中的剧烈搅动和长距离的管道输送，造成高油含量和高蛋白含量的提取液乳化，产生大量乳状液难以破除的问题，利用适合沉降显著的提高了清油得率，同时需要离心的料液的总体积减少。
本发明的第一个目的是提供一种适用于水媒介的油脂提取装置，包括罐体、旋转取料装置、超声波发生器；所述罐体外围具有蒸汽加热或水浴加热夹层；所述罐体顶部设有物料进口；所述罐体底部具有沉淀层排出口；所述超声波发生器位于罐体底部外壁上。
所述旋转取料装置与地面平行，一端伸入罐体内，一端置于罐体外；置于罐体内的部分为开口槽形，其纵截面为半圆形与水平面垂直，置于罐体外的部分为空心圆柱状；所述旋转取料装置置于罐体内和罐体外的部分具有相同的内径，内径为5-30cm；所述旋转取料装置可设置至少1个，具体数量示罐体大小设置；所述旋转取料装置能够以圆柱形的中轴为轴心旋转，通过旋转调节空槽取料的高度。
在本发明的一种实施方式中，所述旋转取料装置设置为手动旋转。
在本发明的一种实施方式中，所述旋转取料装置设置为自动旋转。
所述旋转取料装置在罐体外的部分末端设有含油乳状液排出口。
所述罐体上端为圆柱状，下端具有圆锥形底部；罐体高度为0.5m-3m，罐体宽高比为1:0.5-1:2之间，罐体下端锥形夹角为60°-150°。
所述油脂提取装置既可以进行植物油的提取，也可以在水媒法提取反应结束后对收集的液体直接进行沉降分离。
本发明的第二目的是提供一种应用上述沉降分离装置进行提取植物油的沉降分离方法，所述沉降分离方法具体为：
(1)将提取液输送到上述罐体中进行沉降；沉降条件具体为：沉降温度为20-80℃，沉降时间1-12h；沉降后的提取液将分为沉淀层、水层及含油乳状液层，分别收集三层物质，此三层物质排出的顺序为含油乳状液层、沉淀层、水层；
(2)将步骤(1)中沉淀层从罐体底端的出口排出，此时为了防止沉淀在锥形底端挂壁，以超声波辅助以防止排放过程中挂壁和穿孔；
(3)步骤(2)中所述超声波辅助具体为：功率为0.01-0.5w/cm2,频率为20-40KHz；其中超声波为短时间歇式辅助沉降，间歇式的可以达到辅助沉降的效果，同时也不会因为能量过大而使得局部乳化；
(4)将步骤(1)中含油乳状液层可通过旋转取料装置进行分离；所述旋转取料装置位于含油乳状液层与水层交界处，可以通过旋转调节取料的高度，以适应含油乳状液层与水层的高度；；
(5)步骤(1)中所述水层则在沉淀层排出后，仍由底端排料口排出；
(6)步骤(1)中所述的沉淀层排除后直接进入卧螺离心机进行固液分离，分离得到的水相进一步进行碟片离心，收集轻相与步骤(1)中所述含油乳状液层合并；
(7)骤(1)中所述的水层从底端排料口排出后直接经碟片离心，收集轻相与步骤(1)中所述的含油乳状液层和步骤(6)所述的轻相合并，经过破乳、离心、过滤等步骤得到清油；所有经过碟片式离心后的水相中含油量为0.1％-1％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述提取液包括花生提取液、大豆提取液、菜籽提取液、葵花籽提取液。
在本发明的一种实施方式中，所述沉降温度为20-80℃，所述沉降时间为1h-12h。
在本发明的一种实施方式中，所述沉降温度为50℃，所述沉降时间为2～12h。
在本发明的一种实施方式中，所述沉降温度为60℃，所述沉降时间为1～5h
在本发明的一种实施方式中，所述沉降温度为20℃，所述沉降时间为1～4h。
在本发明的一种实施方式中，所述沉降温度为70℃，所述沉降时间为2～6h。
本发明的有益效果：目前，世界范围内尚没有针对水媒法提取工艺而开发的专用设备，这严重的制约了水媒法在工业上的应用，本发明为了解决水酶法提取植物油过程中产生稳定乳状液难以破除的问题，发明了一项既可以进行植物油提取，同时也适合沉降分离的生产设备。首先利用沉降装置上的可旋转调节取料高度的装置，可有效地将含油乳状液层(约占总油含量的80％)分离出来，由于这部分含油乳状液层未经过剧烈的搅拌和离心等过程，更容易破乳得到清油。剩余约18％油则主要残留在沉淀层，经过卧螺离心分离和碟片式离心分离后可以将这部分油回收，而中间的水层含油量不到总油含量的2％，因此可将这部分直接作为花生乳的基料或喷雾干燥得到蛋白粉。罐体的旋转调节取料高度装置的特殊设计可以通过调整自身的高度以适应含油乳状液层和水层的高度的变化，所以采用此设备和沉降工艺进行植物油提取，残渣中的含油量小于2.5％，总油提取率达到87％以上，不仅保证了植物油的提取率，同时减少了需要离心分离的总量，也为其产业化提供了新思路。
附图说明
图1为本发明一种沉降分离装置的结构示意图；1、进料口；2、含油乳状液层；3、水层；4、沉淀层；5、排渣及放料口；6、超声波发生器；7、搅拌桨；8、罐体；9、旋转取料装置；10、电机。
图2为本发明一种沉降分离装置的可旋转式排油装置示意图。
具体实施方式
沉降比(PSV％)＝某时刻沉淀体积(mL)×100％/总体积
实施例1
本发明的一种沉降分离装置结构参阅图1，所述罐体8上部设有进料口1、旋转取料装置9，底部设置排渣及放料口5，超声波发生器6；罐体外围设置控温夹层，罐体内设置搅拌桨7，所述罐体高度为2m，其中上端直筒部位和下端锥体为1m，罐体宽度2m；所述罐体下端呈圆锥锥状，锥形夹角为90°。。
旋转取料装置9，如图2所示，所述旋转取料装置为半开口管状，伸入罐体中，通过半开口管旋转过程中，开口与液面相切时高度的变化以适应含油乳状液层和水层界面的高度。含油乳状液层可通过旋转取料装置9进行分离，沉淀层4和水层3通过罐体下方的排渣及放料口5进行分离。排料的顺序依次为含油乳状液层、渣层、水层。
实施例2
与实施例1不同之处在于所设置的可旋转调节取料高度装置有2个，一个位于含油乳状液与水层界面，主要用于分离含油乳状液层。另一个位于水层与沉淀层界面处，主要用于分离水层。以实现三个液面的分别分离，管道相互独立互不干扰。每个旋转取料装置的工作方式和原理一致，排料的顺序依次为含油乳状液层、水层、沉淀层。
实施例3
花生经过筛选、脱红衣、粉碎、利用传统的反应罐进行水酶法提取花生油，结合工业离心机(卧螺离心机、碟片离心机)进行分离后，得到的水相再经碟片离心分离得到乳状液相，此时得到的水相中含油量为3.6％，总的清油得率仅为66％。由于离心过程中造成提取液乳化，即使经过离心分离，仍有大量的油残留在水相中难以回收。
实施例4
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，经过本发明装置进行沉降1h，沉降温度为60℃，沉降得到的含油乳状液层的含油量为68％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.4％，水相中含油量占总油量的3.7％。渣相沉降比为41.75％。残渣中的含油量为1.4％，顽固乳状液中的含油量为2.7％，总油提取率达到92.2％。
实施例5
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，进行沉降2h，沉降温度为50℃，沉降得到的含有乳状液层的含油量为78.75％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.34％，水相中含油量占总油量的3.1％。渣相沉降比为35.5％。残渣中的含油量为1.1％，顽固乳状液中的含油量为2.5％，总油提取率达到93.3％。
实施例6
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，进行沉降5h，沉降温度为60℃，沉降得到的含有乳状液层的含油量为85.1％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.29％，水相中含油量占总油量的2.7％。渣相沉降比为31.5％。残渣中的含油量为0.8％，顽固乳状液中的含油量为2.4％，总油提取率达到93.9％。
实施例7
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，进行沉降4h，沉降温度为20℃，沉降得到的含油乳状液层的含油量为83.1％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.34％，水相中含油量占总油量的3.9％。渣相沉降比为32.3％。残渣中的含油量为1.2％，顽固乳状液中的含油量为2.5％，总油提取率达到91.2％。
实施例8
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，进行沉降4h，沉降温度为70℃，沉降得到的含油乳状液层的含油量为77％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.41％，水相中含油量占总油量的4.8％。渣相沉降比为37.5％。残渣中的含油量为2.4％，顽固乳状液中的含油量为5.5％，总油提取率达到87.3％。
实施例9
利用如图1所示水媒法提取及沉降分离装置，花生经过筛选脱皮出渣、粉碎、水酶法提取等步骤得到花生提取液，进行沉降12h，沉降温度为50℃，沉降得到的含油乳状液层的含油量为84.9％，经过沉降、碟片式离心的水相中的含油量为0.21％，水相中含油量占总油量的2.4％。渣相沉降比为37.5％。残渣中的含油量为2.4％，顽固乳状液中的含油量为2.6％，总油提取率达到92.6％。
实施例10
花生经过筛选、脱红衣、粉碎、利用传统的反应罐进行水酶法提取花生油，结合工业三相卧螺分离设备进行分离后，总的清油得率达到87.3％，水相中油含量占总油含量的10.8％。渣中的有含量占总含油量的2.4％。提取液直接采用三相卧螺分离的过程中，旋转的旋流和转筒旋转产生的搅动导致含油含蛋白的料液乳化，这显著的增加了水相的含油量。使得总清油得率降低。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种的改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书中所界定的为准。

Claims (10)

1.一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，包括罐体、旋转取料装置、超声波发生器；所述罐体外围具有蒸汽加热或水浴加热夹层；所述罐体顶部设有物料进口；所述罐体底部具有沉淀层排出口；所述超声波发生器位于罐体底部外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述旋转取料装置包括一个管道和一个可旋转的中轴，所述中轴能够驱动管道旋转；所述旋转取料装置与地面平行，一端置于罐体内，一端置于罐体外，置于罐体内的部分和置于罐体外的部分通过中轴连通；置于罐体内的部分为开口槽形，其横截面为半圆形，用于使液体进入管道。
3.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述旋转取料装置在罐体外的部分末端设有含油乳状液排出口。
4.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述旋转取料装置设置至少1个。
5.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述旋转取料装置能够绕中轴旋转，以调节取料的位置。
6.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述罐体上部分为圆柱状，下部分具有圆锥形底部。
7.根据权利要求1所述的一种适用于水媒法的油脂提取装置，其特征在于，所述油脂提取装置既可以进行植物油的提取，也可以在水媒法提取反应结束后对收集的液体直接进行沉降分离。
8.一种应用权利要求1-7任一所述油脂提取装置提取植物油的方法，其特征在于，所述方法具体为：
(1)将花生提取液输送到上述罐体中进行沉降；所述沉降条件具体为：沉降温度20-80℃，沉降时间1-12h；沉降后的提取液分为沉淀层、水层及含油乳状液层；分别收集三层的物质，三层物质排出的顺序为含油乳状液层、沉淀层、水层；
(2)将步骤(1)中沉淀层从罐体底端的沉淀层排出口排出，为了防止沉淀在锥形底端挂壁，以超声波辅助以防止排放过程中挂壁和穿孔；
(3)将步骤(1)中含油乳状液层利用旋转取料装置进行分离；所述旋转取料装置位于含油乳状液层与水层交界处，可以通过旋转调节取料的高度，以适应含油乳状液层与水层的高度；
(4)步骤(1)中所述水层则在沉淀层排出后，仍由底端排料口排出；
(5)步骤(1)中所述的沉淀层排除后直接进行卧螺离心机进行固液分离，分离得到的水相进一步进行碟片离心，收集轻相与步骤(1)中所述含油乳状液层含油乳状液层合并；
(6)步骤(1)中所述的水层从底端排料口排出后直接经碟片离心，收集轻相与步骤(1)中所述的含油乳状液层和步骤(6)所述的轻相合并，经过破乳、离心、过滤等步骤得到清油；所有经过碟片式离心后的水相中含油量小于1.0％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述超声波辅助的条件具体为：功率为0.01-0.5w/cm2，频率为20-40KHz；其中超声波为短时间歇式辅助沉降。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述取料装置其在水层的取料的方法和在含油乳状液层取料的方法一致。
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