淺析循環(huán)冷凝水在食品油脂加工中 提高回收率的應(yīng)用

周 娜

（國(guó)梁武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430070）

從近幾年的食用油加工行業(yè)產(chǎn)業(yè)來看，我國(guó)食用油發(fā)展面臨著瓶頸。基于當(dāng)前節(jié)能減排、高耗能高排放、碳達(dá)峰碳中和等相關(guān)政策約束，結(jié)合國(guó)家綠色低碳環(huán)保、生態(tài)文明建設(shè)、循環(huán)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳、減排降污、節(jié)約成本以及人與環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展，提高循環(huán)冷凝水在食品油脂加工回收方面的應(yīng)用成了一大課題研究。

1 冷凝水危害分析

通過長(zhǎng)期生產(chǎn)工藝調(diào)研、考察參觀生產(chǎn)流程、座談訪談等方式發(fā)現(xiàn)，目前很多專業(yè)設(shè)計(jì)人員以普通的標(biāo)準(zhǔn)化廠房或民用建筑進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性、探索性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中沒有充分結(jié)合食用油的生產(chǎn)工藝、流程、環(huán)節(jié)和環(huán)境等核心要素，缺乏對(duì)食品生產(chǎn)車間進(jìn)行的針對(duì)性分析。理論與實(shí)踐相脫離后，設(shè)計(jì)出來的生產(chǎn)車間室內(nèi)壓力與生產(chǎn)工藝不匹配、生產(chǎn)車間的天花板與食用油生產(chǎn)設(shè)備間距設(shè)計(jì)不合理、天花板材料選擇不匹配以及生產(chǎn)車間的通風(fēng)管道布局或通風(fēng)條件不優(yōu)，是造成冷凝水產(chǎn)生的重要因素。在食用油加工過程中往往需要持續(xù)加熱，尤其是在熱加工工序階段通常需要持續(xù)補(bǔ)充熱蒸汽，如果對(duì)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的大量熱蒸汽不及時(shí)、有效處理，長(zhǎng)時(shí)間凝結(jié)的水蒸氣將會(huì)形成高溫、高壓、高濕及高危環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和操作人員造成的安全隱患較大[1-2]。

在生產(chǎn)過程中，冷凝水長(zhǎng)期凝結(jié)并附著在生產(chǎn)車間的墻體、天花板、設(shè)施設(shè)備等表面或縫隙，成為大量細(xì)菌、霉菌迅速繁殖的天然溫床，如果不及時(shí)清理，冷凝水與生產(chǎn)車間內(nèi)的灰塵、微生物或者其他異物相結(jié)合掉落到食用油中或包裝上，會(huì)造成微生物污染或異物污染，給衛(wèi)生健康帶來風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，致使生產(chǎn)產(chǎn)品檢驗(yàn)不合格，造成生產(chǎn)成本增加[3-4]。 冷凝水附著在設(shè)施設(shè)備上與空氣中的腐蝕性雜質(zhì)相結(jié)合，長(zhǎng)此以往，對(duì)生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)車間造成長(zhǎng)期性腐蝕，縮短生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備的維修周期和增加維修頻率，大大降低了生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備的使用壽命，無形中增加了企業(yè)生產(chǎn)投入，提高了生產(chǎn)成本。大量的冷凝水附著在墻體或生產(chǎn)車間的天花板上，空氣流通受到極大影響，生產(chǎn)車間中的水蒸氣無法及時(shí)排出，造成生產(chǎn)車間內(nèi)水蒸氣彌漫，不方便生產(chǎn)工人操作，容易引發(fā)安全事故；電器、電路等生產(chǎn)必要的設(shè)施設(shè)備或元器件長(zhǎng)期浸泡在蒸汽中容易導(dǎo)致供電短路，引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)或觸電等安全事故。

2 提高循環(huán)冷凝水的使用價(jià)值

2.1 循環(huán)冷凝水收集工藝

食品油脂在加工過程中快速冷凝成流體液態(tài)或固體，便于食用油收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸，初步設(shè)想是在鍋爐外加設(shè)一圈螺旋狀的水流管，與設(shè)計(jì)鍋爐榨油出口端反向纏繞，冷凝水從出油端進(jìn)，進(jìn)油端排出，進(jìn)出過程中均在封閉空間中進(jìn)行，以免造成大量的熱損失，確保冷凝水的使用價(jià)值得到較好利用，詳見封閉式冷凝水回收工藝系統(tǒng)流程示意圖1。

圖1 封閉式冷凝水回收工藝系統(tǒng)流程示意圖

2.2 循環(huán)冷凝水的回收利用

循環(huán)水冷凝管與設(shè)計(jì)鍋爐榨油出口端反向纏繞，有利于油脂快速冷卻，減少新增循環(huán)水的用量，還可以通過熱交換提高循環(huán)水的溫度，為下游洗滌產(chǎn)業(yè)、用熱產(chǎn)業(yè)提供供熱基礎(chǔ)性需求，促進(jìn)循環(huán)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)外銷售熱蒸汽還可以為食用油生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)收[5]。蒸汽熱源在對(duì)其他換熱器間接加熱時(shí)，通常是利用水蒸氣所含的潛在熱量通過熱交換的方式，釋放同等熱量傳遞到換熱器形成等溫的飽和冷凝水。能量計(jì)算采用焓值計(jì)算 公式：

式中：ΔH為焓變，kJ/kg；ΔE為能量變化，kJ；P為壓強(qiáng)，MPa；V為體積，m3。

通過焓值計(jì)算公式可看出，同等體積條件下使用水蒸氣壓力越大，熱傳遞所形成的飽和冷凝水熱焓值越高，循環(huán)水的使用價(jià)值就越高。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)判斷，通過熱傳遞后冷凝水熱焓值可以占到鍋爐蒸汽總熱焓值的30%，充分說明水蒸氣在熱傳遞后產(chǎn)生冷凝水的品質(zhì)較好，壓力、溫度及熱焓值對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1[6]。假如能將冷凝水直接封閉循環(huán)重新打入鍋爐，在保證冷凝水不與O2和CO2接觸的情況下，可以最大限度保留冷凝水的高溫品質(zhì)，適合用于鍋爐循環(huán)補(bǔ)水，既可以節(jié)約大量的使用新水，降低鍋爐燃煤或電能及水處理相關(guān)費(fèi)用，還能降低燃煤鍋爐的排污率，從某種程度上來講，減少了鍋爐排污帶來的熱量損失[7-8]。

表1 壓力、溫度及熱焓值對(duì)應(yīng)關(guān)系表

3 降低非循環(huán)冷凝水產(chǎn)生的建議

3.1 合理降低生產(chǎn)車間的濕度

強(qiáng)化生產(chǎn)工人培訓(xùn)力度，指導(dǎo)清洗生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備的生產(chǎn)工人，注意清洗工具的選擇，熟悉生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)車間天花板、墻體及地面清洗的順序，從源頭改變管理層和生產(chǎn)工人意識(shí)。在沖洗過后要擦干生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)車間天花板以及墻體、地面等，確保生產(chǎn)車間通風(fēng)良好，改善生產(chǎn)車間環(huán)境，使易污染的設(shè)施設(shè)備處于一個(gè)干燥環(huán)境，有效防止細(xì)菌、霉菌的滋生。如果是生產(chǎn)工藝中加熱區(qū)域經(jīng)常性出現(xiàn)冷凝水，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置排風(fēng)扇和進(jìn)風(fēng)扇，將車間濕潤(rùn)氣流排出，保證車間濕度適中；生產(chǎn)過程有大量水蒸氣產(chǎn)生的區(qū)域，必須安裝強(qiáng)制性通風(fēng)設(shè)備，有效阻止冷凝水產(chǎn)生；如果是漂燙工藝產(chǎn)生的水蒸氣，要在關(guān)鍵控制點(diǎn)位置增加一個(gè)高度適當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)罩。

在生產(chǎn)過程中要有效控制生產(chǎn)車間的溫度穩(wěn)定，適當(dāng)保持生產(chǎn)車間內(nèi)的溫度，在一定程度上可以防止蒸汽冷凝水的產(chǎn)生。例如，食用油生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸所需單凍機(jī)、速凍庫(kù)等制冷設(shè)備的冷氣漏出會(huì)造成設(shè)備周圍或上方出現(xiàn)冷凝水，為了阻止這種情況出現(xiàn)，最好將此類設(shè)施設(shè)備放置在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間進(jìn)行分開管理，這樣可以防止冷氣與生產(chǎn)車間的其他地方氣流混合產(chǎn)生冷凝水。

3.2 做好生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)

為了盡可能地減少冷凝水的產(chǎn)生，在生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用溫差，選擇具有保溫性能的天花板吊頂材料，或者在蒸汽截流較多的熱加工區(qū)域頂端設(shè)計(jì)成傾斜頂棚或倒“V”型頂棚等。為有效防止天花板長(zhǎng)霉，在天花板材質(zhì)選擇時(shí)，盡量選擇不吸水、表面光潔度較好、耐腐蝕性強(qiáng)、耐溫效果好的淺色材料覆涂或裝修，在裝修過程中適當(dāng)預(yù)留一定坡度，同時(shí)可在天花板表面涂防霉涂料。

食用油生產(chǎn)車間的建筑設(shè)計(jì)首要條件是通風(fēng)良好，確保室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境條件始終達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，使室內(nèi)時(shí)刻有良好的空氣條件。在設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮到生產(chǎn)車間會(huì)產(chǎn)生的余熱、余濕，一定要避免室內(nèi)的水蒸氣停留在通風(fēng)管道或頂棚上以及其他地方的凝結(jié)水滴，嚴(yán)禁水滴滴落到食品上或食品操作臺(tái)上及操作人員身上。同時(shí)，在冷凝水產(chǎn)生較為集中的區(qū)域下方或周圍，不要設(shè)置生產(chǎn)線或保管產(chǎn)品、原料等，防止對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品造成污染。

3.3 強(qiáng)化后期的日常管理

在食品生產(chǎn)過程中，冷凝水的出現(xiàn)并非是產(chǎn)品本身存在問題，而是在滴落過程中容易與污染物結(jié)合污染產(chǎn)品，造成微生物超標(biāo)，如果預(yù)防存在困難，必須采取強(qiáng)制的控制手段，如定時(shí)安排衛(wèi)生員對(duì)天花板或墻面上的冷凝水進(jìn)行適當(dāng)清理。另外，食品生產(chǎn)公司要及時(shí)對(duì)生產(chǎn)成品做好包裝和倉(cāng)儲(chǔ)，定期做好除濕、恒溫等處理，確保生產(chǎn)成品不受生產(chǎn)車間內(nèi)相關(guān)環(huán)境影響。

4 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冷凝水對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品、操作人員、設(shè)施設(shè)備均有影響，在生產(chǎn)車間建設(shè)時(shí)，需充分考慮生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)的合理性、室內(nèi)濕度和溫度，在保障良好通風(fēng)條件的前提下，使用循環(huán)冷凝水可以促進(jìn)食用油的快速冷卻，方便收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸食用油的同時(shí)，通過循環(huán)冷凝水熱循環(huán)提高熱利用，為下游產(chǎn)業(yè)用熱提供需求，搭建多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展平臺(tái)，促進(jìn)循環(huán)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給企業(yè)帶來增收。