1、G r a i n D i s t r i b u t i o n T e c h n o l o g y4 / 2 0 0 5 粮 食 流 通 技 术蓖 麻 料 胚 压 榨 理 论 与 螺 旋 榨 机 制 油赵 学 敬( 河 南 工 业 大 学 , 河 南 郑 州 4 5 0 0 5 2 )摘 要 : 介 绍 了 植 物 油 料 压 榨 取 油 的 理 论 研 究 成 果 , 并 利 用 这 些 逐 步 完 善 的 理 论 来 认 识 蓖 麻油 生 产 的 合 理 走 向 , 同 时 科 学 地 指 导 蓖 麻 油 的 生 产 活 动 : 既 了 解 先 进 设 备 的 设 计 依 据 ,
2、也 为 选 择 、利 用 现 有 设 备 提 供 理 由 , 以 提 高 出 油 率 和 获 得 好 的 经 济 效 益 。关 键 词 : 蓖 麻 料 胚 ; 压 榨 理 论 ; 压 缩 比 ; 榨 油 设 备 机 理 ; Z X 1 8 型 榨 油 机 ; Z Y 2 4 型 榨 油 机中 图 分 类 号 : T Q 6 6 4 . 1 3 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1 0 0 7 - 3 5 8 2 ( 2 0 0 5 ) 0 4 - 0 0 4 0 - 0 3经 过 湿 润 、 蒸 炒 的 蓖 麻 料 胚 , 虽 温 升 出 油 , 却 脱离 不 开 胚 体 , 普
3、 遍 采 用 的 后 续 办 法 是 压 榨 取 油 。 没 有浸 出 设 备 的 油 厂 , 强 力 一 次 压 榨 操 作 ; 油 厂 建 有 浸 出生 产 车 间 , 轻 快 予 榨 可 达 目 的 。 这 里 , 也 有 一 套 理 论 ,同 时 有 着 理 论 指 导 下 的 螺 旋 榨 机 。 值 得 注 意 的 是 , 蓖麻 油 与 其 它 食 用 油 的 生 产 相 比 , 有 其 独 特 的 工 艺 特色 。1 压 榨 取 油 的 数 学 方 程1 . 1 基 本 压 榨 方 程 式1 9 4 1 年 , 我 国 学 者 顾 毓 珍 拿 脱 壳 蓖 麻 籽 为 原 料 ,在
4、如 下 条 件 下 进 行 压 榨 实 验 :表 压 范 围 P = 1 5 0 0 4 5 0 0 磅 ( I b ) / 平 方 英 寸( i n2) 温 度 t = 2 0 1 2 5 时 间 = 0 . 5 9 h榨 油 水 分 范 围 5 % 1 3 %实 验 结 果 经 数 学 归 纳 和 处 理 , 得 出 了 榨 饼 残 油率 方 程 ( 也 叫 顾 氏 公 式 或 基 本 压 榨 公 式 ) 如 下 :W = K W0P! 6!( / )Z!式 中 W 饼 残 油 率 ( 干 基 , % )W0 榨 料 ( 干 籽 仁 ) 含 油 率 ( 干 基 , % ) 压 榨 时 间
5、( h )P 榨 膛 压 力 磅 ( I b ) / 平 方 英 寸 ( i n2) / 动 力 粘 度 ( 斯 , 见 表 1 )K 与 榨 料 粉 碎 度 、 细 胞 组 织 破 坏 状 况 有关 的 压 榨 常 数 ( 见 表 2 )Z 油 脂 动 力 粘 度 指 数 ( 见 表 2 )因 受 实 验 条 件 和 设 备 的 限 制 , 顾 氏 公 式 虽 在 一定 范 围 内 有 着 实 用 意 义 , 但 对 压 榨 过 程 中 的 流 体 动力 学 本 质 缺 乏 深 入 研 究 。1 . 2 压 榨 过 程 参 用 方 程 式1 9 4 8 1 9 4 9 年 , 索 可 洛 夫
6、 、 许 泊 诺 夫 先 后 采 用 了道 尔 斯 公 式 研 究 油 脂 压 榨 过 程 , 即 : 液 体 在 紧 密 土壤 中 运 动 , 通 过 基 本 体 积 的 表 面 液 体 量 是 所 经 历 时间 的 函 数 , 或 等 于 所 经 历 时 间 与 七 种 参 数 的 乘 积 。1 9 5 2 年 , 道 尔 勉 柯 采 用 了 泊 塞 尔 公 式 研 究 油 脂压 榨 过 程 , 即 : 看 作 液 体 通 过 毛 细 管 的 运 动 , 并 用 九种 参 量 建 立 起 数 学 方 程 。上 述 专 家 对 油 料 的 压 榨 研 究 , 为 完 善 理 论 开 拓了 新
7、 的 思 路 , 而 皆 未 考 虑 压 榨 中 多 孔 介 质 ( 即 凝 胶体 ) 的 变 形 性 。 所 得 公 式 仅 是 数 学 表 达 的 一 般 结 论 ,其 中 的 物 理 参 数 又 繁 杂 , 所 以 不 再 把 方 程 明 示 出来 。温 度 1 5 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0粘 度 1 5 9 . 8 4 . 6 2 . 5 1 . 4 7 0 . 9 3 0 . 6 0 . 4 1 0 . 2 9 5 0 . 2 2 7表 1 蓖 麻 油 动 力 粘 度 ( / )表 2 去 壳 蓖 麻 籽 压 榨 常 数 K 与 指
8、数 Z 参 考 值含 油 率 ( 湿 基 , % ) 6 0 . 0 2W0干 基 含 油 ( % ) 6 4 . 1 9水 分 ( % ) 6 . 5Z 1 / 61 0 0 0 K 9 . 2 1其 它#$4 / 2 0 0 5 粮 食 流 通 技 术G r a i n D i s t r i b u t i o n T e c h n o l o g y1 . 3 压 榨 取 油 流 体 动 力 学 方 程1 9 6 6 年 , 原 苏 联 学 者 B B 贝 洛 波 罗 道 夫 , 依 流 体动 力 学 为 工 具 , 提 出 了 两 种 很 有 参 考 价 值 的 压 榨 方程 ,
9、补 充 了 顾 氏 公 式 和 参 用 方 程 的 不 足 , 使 始 于 蓖 麻油 的 压 榨 理 论 走 向 全 面 。( 1 ) 把 油 料 的 压 榨 过 程 看 作 变 形 多 孔 介 质 中 油脂 的 运 动 , 使 用 数 学 工 具 和 数 学 分 析 方 法 以 X 轴 为基 准 , 将 油 脂 运 动 的 微 分 方 程 和 连 续 性 方 程 综 合 归纳 , 从 而 导 出 油 脂 的 压 榨 方 程 。( 2 ) 把 油 料 的 压 榨 过 程 看 作 液 体 混 和 物 ( 油 脂 加水 蒸 汽 等 ) 的 运 动 , 再 把 这 时 变 形 、 多 孔 介 质 中
10、 的 、 油汽 混 流 物 的 运 动 连 续 方 程 作 为 中 间 结 果 , 通 过 一 系列 数 学 推 算 , 最 终 得 到 油 脂 的 压 榨 方 程 。所 得 两 种 压 榨 方 程 的 不 同 点 是 : 后 者 比 前 者 多考 虑 了 榨 出 物 中 汽 体 的 影 响 。 其 方 程 都 很 复 杂 而 沉长 , 涉 及 到 总 压 力 、 动 力 学 压 力 、 X 轴 向 压 力 、 液 相 密度 、 亨 利 定 律 常 数 、 榨 出 油 的 密 度 和 粘 度 、 压 榨 时 间 、榨 料 容 重 、 X 轴 向 渗 透 率 等 1 6 种 参 数 , 因 此
11、本 文 也 不再 赘 示 。 这 里 应 说 明 的 是 : 虽 然 它 们 只 适 用 于 液 体( 或 混 合 物 ) 的 榨 出 运 动 为 连 续 性 过 程 , 但 是 榨 油 后的 饼 中 残 油 不 可 能 无 穷 小 、 X 轴 向 渗 透 率 不 可 能 等于 零 的 事 实 , 使 得 它 的 参 考 价 值 得 到 了 生 产 实 践 的肯 定 。2 蓖 麻 胚 料 压 榨 制 油 的 几 种 关 系2 . 1 入 榨 水 分 和 温 度 的 关 系原 苏 联 学 者 N B 葛 符 里 林 柯 和 其 它 油 脂 科 技 工作 者 认 为 : 各 种 含 油 率 不 同
12、 的 油 料 , 在 一 定 压 力 和 温度 范 围 内 , 它 的 最 佳 入 榨 水 分 ( 或 临 界 水 分 ) 是 温 度的 线 性 函 数 ( 同 时 以 榨 料 温 度 为 X 轴 、 榨 料 水 分 为 Y轴 , 绘 制 了 不 同 含 油 率 榨 料 的 图 线 ) 。 根 据 这 一 研 究成 果 , 来 查 找 含 油 率 5 0 % 左 右 的 蓖 麻 油 料 入 榨 水 分与 入 榨 温 度 函 变 关 系 , 情 况 是 : 入 榨 水 分 2 . 5 % 时 对应 的 入 榨 温 度 为 1 1 0 ; 入 榨 温 度 升 至 1 2 0 1 3 0 时 , 对
13、 应 的 入 榨 水 分 为 0 . 7 % 1 . 3 % 。2 . 2 压 榨 饼 中 蛋 白 质 变 性 与 残 油 率 的 关 系高 尔 道 夫 斯 基 提 出 了 “ 蛋 白 质 变 性 使 可 塑 性 降低 ” 的 假 说 。 我 国 学 者 吴 宪 曾 先 生 , 在 对 榨 油 过 程 中蛋 白 质 变 性 研 究 的 基 础 上 , 指 出 : 蒸 炒 后 的 榨 料 蛋 白质 变 性 与 饼 中 残 油 高 低 之 间 的 关 系 , 没 有 一 定 的 规律 性 。 而 在 压 榨 时 , 饼 中 蛋 白 质 变 性 趋 好 , 干 饼 残 油率 随 之 缓 慢 趋 低
14、, 规 律 性 的 图 象 则 是 一 条 右 下 倾 斜的 扣 瓦 形 曲 线 。 料 胚 经 过 蒸 炒 , 蛋 白 质 的 变 性 程 度可 达 到 7 4 . 4 % 7 7 . 0 3 % 。 后 续 的 压 榨 过 程 , 由 于 加 热 、高 压 的 联 合 作 用 , 蛋 白 质 的 变 性 程 度 能 提 高 到9 1 . 7 5 % 9 3 % 以 上 。 这 种 变 性 提 高 和 同 时 的 可 塑 性 降低 , 使 榨 料 表 现 出 了 抵 抗 力 , 对 榨 膛 建 立 起 足 够 的 压力 十 分 有 利 。2 . 3 压 榨 压 力 与 胚 料 压 缩 程 度
15、 的 关 系压 力 大 小 与 榨 料 压 缩 程 度 呈 现 一 定 的 函 数 关系 。 当 压 力 增 加 到 极 大 值 时 , 料 胚 便 压 缩 到 极 小 值 ,并 成 为 不 可 压 缩 体 , 对 应 的 压 力 也 成 为 临 界 压 力 。两 个 极 值 的 中 间 过 程 , 是 料 胚 粒 子 内 外 表 面 继 续 接近 、 被 挤 出 油 来 的 过 程 , 超 出 这 一 过 程 则 耗 功 而 不 再流 油 。 料 胚 的 压 缩 程 度 常 用 压 缩 比 来 表 示 , 即 : 榨 料在 压 缩 前 后 的 容 积 之 比 。 工 作 压 力 ( 横 坐
16、标 ) 和 实 际压 缩 比 ( 纵 坐 标 ) 在 压 榨 过 程 中 同 步 增 大 , 只 是 前 期缓 慢 , 后 期 猛 快 : 其 曲 线 图 象 呈 低 头 翘 尾 状 。2 . 4 压 力 变 化 与 时 间 的 关 系在 压 榨 过 程 中 , 压 力 的 变 化 与 时 间 之 间 存 在 着指 数 或 幂 函 数 关 系 , 这 种 关 系 描 写 着 排 油 阻 力 小 而均 匀 的 生 产 现 象 : 压 力 变 化 与 排 油 速 率 相 一 致 。 因为 压 力 不 可 能 无 止 境 地 增 大 , 达 到 适 宜 程 度 就 稳 定下 来 。 这 种 情 况
17、下 , 压 榨 时 间 长 , 出 油 率 则 高 ; 压 榨时 间 过 长 , 饼 中 残 油 不 再 受 压 力 的 驱 动 , 保 持 一 定 含量 不 变 。 所 以 , 压 榨 时 间 有 个 合 理 取 值 , 专 家 们 随 之研 究 出 计 算 公 式 ( 略 ) , 体 现 在 Z X 1 8 型 螺 旋 一 次 压榨 机 上 为 1 5 0 s , 体 现 在 Z Y 2 4 螺 旋 予 榨 机 上 为 6 5 s 左右 。2 . 5 蓖 麻 籽 的 压 榨 温 度 对 蓖 麻 油 性 质 的 影 响原 苏 联 动 力 式 电 容 器 科 学 研 究 所 和 别 洛 列 切
18、 浸出 厂 联 合 进 行 实 验 , 实 验 结 果 表 明 : 在 6 0 温 度 下 压榨 产 出 的 蓖 麻 油 , 因 含 有 沉 淀 方 法 分 离 不 了 的 蛋 白质 及 粘 液 物 质 , 过 滤 很 困 难 , 后 续 的 精 练 也 不 可 能 成功 , 这 说 明 低 温 压 榨 不 如 冷 榨 。 8 0 压 榨 的 、 实 验 室精 练 的 蓖 麻 油 , 有 着 良 好 的 热 稳 定 性 : 能 经 历 4 8 小 时9 0 恒 温 的 考 验 , 介 电 损 耗 角 正 切 效 用 保 持 不 变 , 这说 明 8 0 是 高 温 压 榨 的 起 点 温 度
19、。3 Z X 1 8 型 ( 原 2 0 0 型 ) 榨 油 机 和 Z Y 2 4 ( 原2 0 2 型 ) 予 榨 机 的 使 用蓖 麻 油 在 工 业 化 生 产 中 , 广 泛 采 用 Z X 1 8 型 榨油 机 一 次 压 榨 和 Z Y 2 4 型 榨 油 机 予 榨 浸 出 , 现 就 这两 种 设 备 的 使 用 说 明 如 下 。3 . 1 Z X 1 8 型 榨 油 机Z X 1 8 型 榨 油 机 , 上 有 炒 锅 二 层 、 三 层 、 四 层 几种 。 每 层 锅 体 内 径 为 1 0 8 6 m m , 外 径 1 2 4 0 m m , 高 度4 6 0 m
20、 m , 周 边 与 锅 底 都 设 有 夹 层 ( 最 下 层 锅 仅 有 底 夹其 它!“G r a i n D i s t r i b u t i o n T e c h n o l o g y4 / 2 0 0 5 粮 食 流 通 技 术层 ) 。 它 是 根 据 动 态 榨 油 的 基 本 原 理 设 计 而 成 , 除 炒锅 外 , 还 有 进 料 、 螺 旋 轴 、 榨 笼 、 校 饼 、 炒 锅 调 节 、 传 动等 多 种 机 构 。 螺 旋 轴 是 榨 油 机 的 主 要 工 作 部 件 , 心轴 长 度 1 9 6 0 m m , 上 面 套 装 着 7 节 榨 螺 和
21、6 个 衬 圈 。 从进 料 端 数 起 , 1 7 节 的 螺 距 依 次 减 小 , 起 到 推 料 速 度渐 慢 而 受 到 压 缩 的 作 用 。 四 段 式 榨 笼 的 内 腔 ( 即 榨膛 ) 直 径 , 由 前 段 的 1 8 0 m m 变 成 后 段 的 1 5 2 m m , 使 容料 空 间 缩 变 。 榨 螺 根 圆 直 径 , 由 1 2 节 的 1 2 0 m m 减 小到 第 3 节 的 9 6 m m , 与 外 围 的 榨 膛 形 成 第 一 压 缩 系 统 :再 由 第 4 节 的 1 0 5 m m 增 大 到 第 7 节 的 1 1 9 m m , 与
22、同 位置 的 榨 膛 形 成 第 二 压 缩 系 统 。 它 常 用 于 一 次 压 榨 、后 续 不 再 浸 出 , 实 际 压 缩 比 3 . 1 1 4 . 0 0 。 出 饼 端 装 有校 饼 机 构 , 用 来 调 节 饼 的 厚 度 ( 调 节 到 7 m m 为 宜 ) 。 蓖麻 料 胚 在 榨 机 的 进 料 段 被 挤 紧 , 排 出 空 气 和 水 分 , 塑性 变 形 而 少 量 出 油 。 料 胚 到 了 压 榨 段 , 因 榨 膛 空 间迅 速 有 规 律 地 缩 小 , 受 到 强 烈 压 榨 , 料 粒 间 开 始 结合 , 形 成 连 续 多 孔 物 并 大 量
23、 挤 出 油 脂 ( 携 渣 总 量 在5 % 7 % ) 。 之 后 , 进 入 成 饼 段 压 为 瓦 形 , 在 强 大 的 推进 阻 力 下 把 油 沥 干 ( 饼 残 油 7 % 9 % ) 。 生 产 中 的 操 作程 序 是 :( 1 ) 开 车 前 要 作 好 传 动 带 松 紧 、 传 动 部 位 是 否 灵活 、 紧 固 部 件 是 否 可 靠 、 轴 承 是 否 加 足 润 滑 油 、 炒 锅和 榨 膛 内 有 无 异 物 等 细 致 的 检 查 , , 再 人 工 盘 动 二 角带 试 空 车 , 感 觉 轻 车 、 无 异 声 后 , 启 动 电 机 , 以 达 空
24、载运 转 正 常 。( 2 ) 排 除 炒 锅 夹 套 中 的 冷 凝 水 , 而 后 通 入 蒸 汽 。先 投 油 渣 或 饼 屑 探 膛 , 续 投 料 胚 出 油 、 出 饼 。 调 整 饼厚 达 到 要 求 , 热 车 后 的 榨 油 机 进 入 正 常 工 作 状 态 。( 3 ) 均 匀 进 料 , 勤 于 观 察 : 防 止 料 胚 搭 桥 , 保 持 电机 负 荷 稳 定 ( 电 流 3 0 A 2 0 A ) , 饼 呈 瓦 状 , 2 3 档 处 大量 出 油 , 出 油 位 置 不 应 漏 渣 , 漏 渣 多 在 6 7 档 。( 4 ) 正 常 停 车 时 , 先 对
25、炒 锅 停 供 榨 料 并 排 净 存料 , 后 放 空 冷 凝 水 , 同 时 喂 入 生 胚 或 饼 屑 , 顶 出 榨 膛全 部 熟 胚 。 突 然 停 车 时 , 应 立 即 切 断 电 源 , 关 闭 进 料装 置 和 蒸 汽 阀 门 , 放 空 冷 凝 水 , 人 工 盘 动 三 角 带 , 倒车 退 料 。3 . 2 Z Y 2 4 榨 油 机Z Y 2 4 型 榨 油 机 是 在 Z X 1 8 型 榨 油 机 的 基 础 上进 行 改 进 和 设 计 的 , 二 者 的 结 构 和 操 作 大 体 相 同 , 不同 之 处 是 :( 1 ) 炒 锅 总 容 积 由 前 者 的
26、 4 . 5 0 m3改 为 后 者 的5 . 5 8 m3( 2 ) 榨 膛 直 径 由 前 者 的 1 8 0 m m ( 前 段 ) 1 5 2 m m ( 后 段 ) 改 为 后 者 的 2 4 2 m m ( 前 段 ) 2 0 2 m m ( 后 段 ) 。 螺 旋 轴 转 速 由 前 者 的 8 r / m i n 改 为 后者 的 1 5 r / m i n , 榨 饼 厚 度 由 前 者 的 5 m m 8 m m ( 蓖 麻 饼厚 取 5 7 m m ) 调 整 为 后 者 的 1 2 m m 左 右 ( 蓖 麻 饼 厚 取8 1 0 m m ) 。( 3 ) 处 理 量
27、由 前 者 的 8 1 0 t / d 变 为 后 者 的 4 5 5 0 t / d 。( 4 ) 配 用 电 机 由 前 者 的 J Q 2 7 1 6 、 1 7 k w 变 为 后者 的 J Q 3 2 0 0 M 6 、 3 0 k w 。 另 外 , 予 榨 所 产 瓦 饼 需 经破 碎 处 理 , 块 径 1 2 1 5 m m 为 宜 , 1 2 目 / c m 筛 下 物 5 % ,与 浸 出 工 艺 配 套 时 , 蓖 麻 料 饼 温 度 达 6 0 左 右 为 好 。( 5 ) Z Y 2 4 螺 旋 榨 油 机 配 有 两 套 榨 螺 , 分 别 用 于中 等 含 油
28、率 油 料 和 高 含 油 率 油 料 。 蓖 麻 油 料 含 油 率很 高 , 采 用 8 节 榨 螺 , 榨 膛 总 压 缩 比 为 1 1 . 5 0 , 最 大 压力 达 1 9 . 1 M P a 。( 6 ) 操 作 中 , 入 榨 的 蓖 麻 料 胚 温 度 掌 握 在 1 2 0 1 3 0 , 在 第 一 、 第 二 两 段 榨 条 交 接 处 大 量 出 油 为 正常 , 漏 渣 正 常 出 现 在 第 二 、 三 段 榨 条 , 漏 渣 量 一 般 控制 在 进 料 量 的 1 0 % 1 5 % 。4 螺 旋 榨 油 机 制 油 的 产 品 质 量 说 明螺 旋 榨 油
29、 机 , 无 论 那 种 型 号 都 是 在 高 温 、 高 压 条件 下 制 取 蓖 麻 油 脂 的 , 其 出 机 的 油 产 品 均 含 有 细 渣和 其 他 杂 质 , 需 经 静 置 沉 淀 、 过 滤 出 渣 过 程 方 能 成 为毛 油 。使 用 Z X 1 8 螺 旋 榨 油 机 一 次 榨 取 蓖 麻 油 , 因 要求 的 饼 薄 、 残 油 率 低 , 榨 膛 压 力 、 温 度 相 应 都 高 , 过 膛时 间 又 长 , 产 出 的 蓖 麻 毛 油 色 重 些 。 使 用 Z Y 2 4 螺 旋榨 油 机 予 榨 蓖 麻 油 料 时 , 因 压 榨 情 况 相 反 ,
30、产 出 的 蓖麻 毛 油 比 较 色 浅 。螺 旋 榨 油 机 生 产 的 蓖 麻 油 , 仅 作 为 工 业 原 料 使用 : 因 高 压 、 高 温 溶 入 了 有 害 物 质 , 而 失 去 了 医 用 价值 ( 医 用 蓖 麻 油 是 冷 榨 的 ) 。蓖 麻 油 产 品 质 量 有 国 内 等 级 标 准 , 也 有 国 际 等级 标 准 , 有 着 明 确 的 量 化 指 标 , 生 产 时 要 严 格 查 用 ,以 达 产 品 合 格 。参 考 文 献 : 1 油 脂 予 处 理 压 榨 工 艺 学 . 无 锡 轻 工 业 学 院 油 脂 工 业 教 研 组 编 . 2 倪 培
31、德 著 . 压 榨 法 取 油 及 有 关 理 论 问 题 J . 油 脂 科 技 . 1 9 8 2年 第 1 期 . 3 刘 宜 鹤 , 张 自 涛 译 . 蓖 麻 籽 的 压 榨 条 件 对 蓖 麻 油 性 质 的 影响 J . 油 脂 科 技 . 1 9 8 4 年 第 3 期 . 4 李 文 忠 主 编 . 油 脂 制 取 工 艺 与 设 备 , 中 国 财 政 经 济 出 版 社出 版 . 1 9 9 2 年 4 月 第 1 版 . 5 赵 学 敬 著 . 蓖 麻 籽 油 质 量 标 准 表 格 式 介 绍 . 粮 食 流 通 技术 J . 1 9 9 9 年 第 4 期 .( 收 稿 日 期 : 2 0 0 5 - 0 6 - 2 1 )赵 学 敬 : 蓖 麻 料 胚 压 榨 理 论 与 螺 旋 榨 机 制 油其 它!“
