蓖麻油的(de)精煉技術
蓖麻油是唯一以含羥基酸為主的(de)商品油脂。蓖(bì)麻籽的主要產地為巴西、印度及前蘇聯,我國各省亦均有種植。蓖麻油中含大量的蓖麻酸(80%以上),蓖麻油(yóu)不能食用,但(dàn)經濟價值(zhí)很高,是藥用瀉劑以(yǐ)及紡織、化(huà)工及輕工等部門助染劑、潤滑劑、增塑(sù)劑、乳化劑、塗料、油漆、皂(zào)類及油墨等產品的(de)生產原料。
蓖麻油是棕黃色的粘稠(chóu)狀植物油,其含有的(de)一些雜質會影響它的使用價值,這些雜質主要包括遊離脂肪酸、粘液(yè)質、蛋白質、樹脂、色素等。因蓖麻(má)油(yóu)中磷脂含量較少(0.3%以(yǐ)下(xià)),故一(yī)般在精煉時不采用水化法,而(ér)是直接進行堿(jiǎn)煉。
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精煉過(guò)程工藝流程圖
蓖麻油精煉技術過程工藝流程(chéng)圖(tú)如圖 1 所示。
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精煉過程。
2.1脫膠工序(xù)應用物(wù)理、物理化學或化學方法將毛油中的膠(jiāo)溶性雜質除的工藝過程稱為脫膠。毛油屬於膠體體係〔1〕。其中的磷脂、蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)及糖基甘油二酯等油脂膠溶性雜質不僅影響油脂的穩定性(xìng),而且影響油脂精煉和深加工(gōng)的工藝效果。例如油脂在堿煉過程中,會(huì)促(cù)使乳化,增加操作困難,增大煉耗和輔助(zhù)劑的耗用量,降低脫色效果。未脫膠的毛油無法進行物理精煉和脫臭操作。因此毛油精製必須首先(xiān)脫除膠溶性雜質。
蓖麻油(yóu)脫膠時(shí)采用的是(shì)超級脫膠工藝〔2〕。毛油邊上料邊升溫,當溫度達(dá)到 80℃左右時加入油重 1‰的 85%磷酸攪拌 5 分鍾充分混合後,立即加入提前準備(bèi)好(hǎo)的 80℃以上、油重 4%的熱水(shuǐ),停(tíng)止攪(jiǎo)拌靜(jìng)止 120 分鍾,排放油腳後轉入下個(gè)工(gōng)序。
2.2脫酸(suān)工序(xù) 脫除遊離脂(zhī)肪酸的過程稱之脫酸。遊離脂肪酸(suān)存在於油脂中會導致油脂的物理(lǐ)化學穩定性削弱〔1〕。因此(cǐ)油脂脫酸工序(xù)是(shì)精煉過程的中心(xīn)工序,即用堿與油脂中的遊離脂肪酸發生中(zhōng)和反應,使遊(yóu)離脂肪酸生成皂後排放出去,達到脫酸的目的。
2.2.1 化學反應(yīng)〔2〕
主反應: RCOOH+NaOH=RCOONa+H2O;
不完全中和:2RCOOH+NaOH=RCOOH.RCOONa+H2O
水解反(fǎn)應::2RCOONa+2H2O=RCOOH.RCOOH+2NaOH;
皂化反應(yīng)::C3H5(COOR)3+3NaOH=C3H5(OH)3+3RCOONa
2.2.2 影響脫酸過程的因素
2.2.2.1 堿的用量和堿的濃度 堿的用(yòng)量直接(jiē)影響堿煉效果。堿量不足,遊離脂肪酸(suān)中和不完全,其他雜質也不能被充分作用,皂膜不能(néng)很好地絮凝,致使分離困難,堿煉成品油質量(liàng)差,收率低。用堿(jiǎn)量(liàng)過多,中性油(yóu)被皂化而引起精煉損耗增大。因此,正確掌握用堿量尤為(wéi)重要(yào)。
脫酸(suān)時,耗用的總堿量包括兩個部分,一是用於中和遊離脂肪酸的堿,通常(cháng)稱為理論堿(jiǎn),可(kě)通過計算求得〔1〕。另一部分則是為了滿足工藝要求而額外添加的堿,稱之為超量堿。超堿量的確定,必須根據粗油(yóu)品質、精油質量、精(jīng)煉工藝和損耗(hào)等綜合(hé)進行平衡。
堿煉時堿液濃(nóng)度的(de)選擇受到多方麵(miàn)因素堿的影響,適(shì)宜的堿濃度需(xū)綜合平衡諸多影響因素〔1,2〕,通過小樣試(shì)驗來確(què)定。
蓖麻籽油酸值超過6的較少〔3〕,皂腳量不大,為避免生成稀薄(báo)鬆(sōng)散皂腳,堿煉(liàn)過程使用較高濃度堿液(yè)和一定超量是必要的。
2.2.2.2 操作溫度 操作溫度是影響脫酸的重要因素(sù),其主要影響體現在(zài)脫酸的初溫、終溫、升溫速度等方麵。油脂被皂化的概率隨操作溫度的(de)升高(gāo)而增加(jiā),因此操(cāo)作溫度控製在工藝限(xiàn)製的低溫(wēn)下進行,避(bì)免中性油的皂化損失。在中和反應過程中,為了避免轉化成油/水(shuǐ)型乳濁液,以致形成油-皂不易分離的(de)現象,中和溫度必須保持穩(wěn)定和均勻。中和(hé)反應後(hòu),為了避(bì)免皂粒的膠溶和被吸附組(zǔ)分的解吸,加熱到最終溫度的速度愈快愈好。蓖麻油(yóu)在脫酸時溫度要調整到75℃~85℃後,加入預先(xiān)配製好的(de)堿液進行中和。反應過程中溫度要保持 80℃±2℃左右(yòu)。
2.2.2.3 混合與攪拌 混合攪拌作用的一方麵是使堿滴分散變小,堿液的總麵積(jī)增大,從而增加了堿液與遊離脂肪酸的接觸機會,加快反應速度,縮短(duǎn)堿煉(liàn)過程,有利於精煉率的提高。另一方麵是增進堿液與遊離脂肪(fáng)酸的相對運動,提高反應的速(sù)率,並使反(fǎn)應生成的皂膜盡快地脫(tuō)離堿滴。但這一過程的混(hún)合或攪拌(bàn)強度要溫和些(xiē),以免在強烈混合(hé)下造成皂膜的過度分散(sàn)而引(yǐn)起乳化現象(xiàng)。
蓖麻油的脫(tuō)酸(suān)工序,全部堿液在 10min~15min 內一次加入完成,加完堿液繼續攪10min~20min 後停止攪拌。
2.2.2.4靜止時間 靜(jìng)止時間對脫酸(suān)效果的影響主要體(tǐ)現在中性皂化損失和綜合脫雜效果上。當其他條件相同時,油堿接觸時間(jiān)愈長,中性油(yóu)被皂化的概率愈大。綜合平衡中性油皂化損失(shī)的前提下,適(shì)當的延長脫酸操作時間,有利於其他雜質的脫除(chú)和油色的改(gǎi)善。 在蓖麻油的脫酸工序中,靜止沉澱時間為 4~5 小時,待油皂分離後(hòu),排放皂腳,轉入下一工序。
2.3水洗工序 水洗過程中影響洗滌效果的因素有溫度、水(shuǐ)質、水量、攪拌等。操作溫度(油溫、水溫)低(dī)、水量少、攪拌不恰當,都將增大洗滌損耗和影響洗滌效果。
蓖麻油水洗工序,皂腳排放完後,攪拌加熱油溫到 85℃~90℃後用同油溫的熱水進行洗滌。洗滌 1~2 次,攪拌(30r/min左右)3min~5min,每次用水量為油重的 15%~20%,每次加水後,沉澱 30min~50min 後放出洗滌廢水。
2.4 幹燥脫色工序 油脂在高溫下長時間接觸空(kōng)氣(qì)易氧化變質,引起過氧化值升高,並產生較穩定的氧化色(sè)素(sù),因此必須在真空條件下進行幹燥脫色。
堿煉後的蓖麻油充(chōng)分水洗後,在加熱真(zhēn)空條件(jiàn)下進行幹燥。幹燥溫度達到(dào) 105℃~110℃,真空度達到(dào) 0.08Mpa~0.094Mpa 時,即為幹燥合格,不停攪拌轉入脫色工序。
蓖麻油籽油,一般情況下色澤較(jiào)淺。堿(jiǎn)煉幹燥的蓖麻油,在(zài)較高溫(wēn)度下氧(yǎng)化後有(yǒu)較重的紅色。因此采用(yòng),在真(zhēn)空條件下用幹燥的酸性白土、活性炭進行脫色,脫色溫度為 100℃~110℃,真空度達到(dào) 0.08Mpa~0.094Mpa,在規定操作溫度的時間為20min 左右。脫(tuō)色完畢後冷卻至 70℃~80℃進行過濾,即成精煉蓖麻油。
2.5 脫臭工序 一般精煉蓖麻油不進行(háng)脫臭,若(ruò)產品質量未(wèi)達到質量標準則可考慮脫臭。脫(tuō)臭時由於蓖麻油中蓖麻(má)酸的特性,要求(qiú)脫臭溫度不宜過高,而對真空度的要(yào)求很高。一般脫臭溫度控製在(zài) 140℃~160℃,絕(jué)對壓 0.67Kpa 以下,脫臭時間4h~6h。脫臭後冷卻至 70℃~80℃後放出即(jí)為脫(tuō)臭油。若在脫臭(chòu)過程中加入(rù)少量(liàng)的檸檬酸,可提高油脂的(de)氧化穩定(dìng)性。用量為(wéi)油重的 0.02%,濃度為 5%,可在脫(tuō)臭開始時加(jiā)入。
3. 結束語
蓖(bì)麻油具有一(yī)係列優良特性,如 448℃高溫下(xià)不燃燒-10℃低溫下不凝固,它可以(yǐ)代替煤和石油來製(zhì)造很多產品。現在
世界上利用蓖麻油可生產出(chū) 400 多種衍(yǎn)生物,2000 多項係列產品(pǐn),它不僅是機械航空、醫藥、輕紡的重要原(yuán)料,還廣泛應用到
國民經濟諸多領域。蓖麻籽(zǐ)油(yóu)的深加工(gōng)固然是化工行業的責任,但它美好(hǎo)的(de)應用前景,也在要求油脂行業繼續(xù)推進蓖麻籽
加工技(jì)術不斷發(fā)展與進步。