干式冷凝真空系統(tǒng)在食用油廠中的應(yīng)用

□ 周 娜 國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司

食用油脂的加工在我國的食品加工產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位，一方面由于食用油在我國的需求總量較大。但從食用油加工的角度來看，其加工過程中會消耗很大的能量，且精煉處理中容易造成一定的環(huán)境污染。基于此種現(xiàn)狀，利用干式冷凝真空系統(tǒng)在油脂精煉階段的脫臭工藝發(fā)揮作用，對于減少污染、降低能耗都具有一定的促進(jìn)效果。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 工作原理簡介

對于發(fā)揮冷凝作用的對象水資源來說，其具有三相點特征，即水資源所處的外部環(huán)境中，溫度條件達(dá)到了0℃，壓力條件達(dá)到了0.61 kPa，這種外部條件的前提下，水就達(dá)到了三相點狀態(tài)，只存在氣相狀態(tài)下的水汽以及固相狀態(tài)下形成冰這兩種狀態(tài)，而當(dāng)水資源所處的外部環(huán)境在三相點以下，則其轉(zhuǎn)化作用中只能發(fā)生升華和凝華兩種相互轉(zhuǎn)換的作用。在食用油廠的食用油精煉環(huán)節(jié)，其脫臭工藝的工作環(huán)境要求的絕對壓力值小于三相點壓力。這時，可從系統(tǒng)中將蒸汽和游離脂肪酸等其他物質(zhì)分離出來，并通過系統(tǒng)中的冷凝器裝置發(fā)揮的深冷作用，使其在冷凝器表面直接轉(zhuǎn)化為固相狀態(tài)。這時，其余的空氣可借助真空泵等外部機械實現(xiàn)抽離。油脂的分離程序就得以完成。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

本文所探討的干式冷凝真空系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)包括以下6個部分：①真空泵機組；②制冷系統(tǒng)；③冷凝器系統(tǒng)；④冷媒原材料的循環(huán)系統(tǒng)；⑤冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)；⑥自動控制系統(tǒng)。其中，真空泵機組又包括了1、2、3級的羅茨泵裝置各一臺，通過串形成真空泵機組。主要作用為抽真空。制冷系統(tǒng)則由冷凍機組構(gòu)成，其主要作用是幫助冷媒制冷。機組設(shè)備類型為螺桿式設(shè)備。冷凝器系統(tǒng)是指專業(yè)的列管換熱器，主要承擔(dān)氣體凝華作用的發(fā)揮，凝華對象為脂肪酸、水蒸氣等。冷媒循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)均發(fā)揮循環(huán)流通作用，而自動控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)控制氣動閥門的開關(guān)，自動化條件下，閥門的開關(guān)可實現(xiàn)定時。并且，當(dāng)系統(tǒng)運行發(fā)生異常時，還可對異常情況起到報警作用。

2 系統(tǒng)的應(yīng)用實踐

2.1 設(shè)備的配置

在進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)備配置環(huán)節(jié)，通過觀察可發(fā)現(xiàn)，真空度是一項隨時可能發(fā)生變化的指標(biāo)，且隨著時間推移其呈現(xiàn)出由低轉(zhuǎn)高的趨勢。通常情況下，系統(tǒng)真空周期在8 h之內(nèi)時，真空度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，而當(dāng)持續(xù)時間長度超過8 h后，真空度指標(biāo)數(shù)值則可達(dá)到150 Pa。引起這種變化的主要原因是當(dāng)系統(tǒng)運行切換到新冷凝器的初始階段，其冷凝效果最佳。這時羅茨泵所抽取的氣體為干氣，且抽取效率很高，促使整個系統(tǒng)處在真空水平較高的狀態(tài)下，當(dāng)時間逐步推進(jìn)，凝結(jié)在冷凝器表面的固體冰層厚度不斷在增加，使得冷器的冷卻效果下降，相應(yīng)地，羅茨泵在抽氣環(huán)節(jié)中所抽取的氣體，其濕度水平不斷提高，真空效果就隨之發(fā)生下降[1]。在這種情況下，如進(jìn)入脫臭塔的油總量不發(fā)生變化，可對冷凝切換時間產(chǎn)生影響的因素包括了脫臭塔內(nèi)的直接蒸汽量大小、利用脂肪酸捕集器進(jìn)行捕集效果、進(jìn)入脫臭塔前的毛油酸價水平等。三者之間趨勢關(guān)系如下：當(dāng)直接蒸汽減小，則捕集器的捕集效果提升，相應(yīng)地毛油酸價也會隨之降低，最終使得冷凝器切換所用的時間增長。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用后的動力成本消耗情況

首先，本文討論的冷凝系統(tǒng)在整體能量消耗上較傳統(tǒng)的系統(tǒng)更低，但其主要依靠電能量發(fā)揮作用。因此，電能消耗較大。以單位時間內(nèi)的加工產(chǎn)量要求分析，可見干式真空冷凝系統(tǒng)的站起消耗顯著降低，且一次性生產(chǎn)量越大，蒸汽消耗量越低。

其次，環(huán)境污染的情況分析。在食用油脫臭工藝中，主要包括以下幾方面環(huán)境污染，即水污染、廢氣污染、噪音污染。應(yīng)用此系統(tǒng)后，只在畫餅階段產(chǎn)生含有少量脂肪酸的廢水，且其中的脂肪酸還可經(jīng)過熱刺處理和加工進(jìn)行回收利用。利用后系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水實際上只有少部分的冷凝水，不僅環(huán)境污染度低，也在一定程度上節(jié)約了水污染處理的成本。而對于廢氣污染來說，其產(chǎn)生的混合氣體可在系統(tǒng)中直接凍結(jié)為固相狀態(tài)，附著在冷凝管上，而處在流動中的氣體只有空氣，所以其實現(xiàn)了廢氣的零排放[2]。噪聲污染方面，此系統(tǒng)運行過程中的噪聲分貝為60 Db（A）以下，所造成的噪聲污染程度較低。

2.3 應(yīng)用性能分析

雖然此系統(tǒng)在首次利用時所需要的投資量高于傳統(tǒng)設(shè)備，但由于其運行過程中對蒸汽的消耗量大幅度減低，且生產(chǎn)規(guī)模越大，蒸汽產(chǎn)生量越低，說明此系統(tǒng)適用于大規(guī)模的精煉食用油生產(chǎn)，與我國食用油需求量大的現(xiàn)實要求相符合，可達(dá)到相應(yīng)的性能需求，具有較高的實用性。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的煉油系統(tǒng)相比，干式冷凝真空系統(tǒng)的運行成本低、環(huán)境污染小、應(yīng)用性能高，應(yīng)當(dāng)在我國食用油廠的生產(chǎn)經(jīng)營中廣泛推薦應(yīng)用。