研究食用油精煉節(jié)能首先要討論在哪些地方有能量消耗、影響能量消耗的因素是什么、哪些能耗是必須消耗的、哪些能耗是可以減少的、哪些能耗是浪費(fèi)的，然后再討論節(jié)能方法。本文主要講述了真空技術(shù)在食用油精煉過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的措施。

1、食用油精煉過程中的損耗及其影響因素

　　油脂脫臭過程中的損耗通常分為蒸餾損耗和飛濺損耗^[4]。

　　(1) 蒸餾損耗

　　蒸餾損耗主要包括3 個(gè)部分：

　　①蒸餾出待脫臭油中的低分子醛、酮、不飽和碳?xì)浠�合物以及游離脂肪酸等引起的損耗。脫臭的目的就是通過水蒸氣蒸餾除去這些臭味物質(zhì)，所以這部分損耗應(yīng)為工藝的必然損耗。

　　②蒸餾出待脫臭油中甾醇、生育酚等不皂化物引起的損耗。這些成分并不是脫臭需要除去的物質(zhì)，雖然它們較上述第一部分難于揮發(fā)，但仍不可避免會(huì)失去一部分。尤其是溫度較高時(shí)，不皂化物可能會(huì)占餾出物的大部分。實(shí)踐證明，當(dāng)脫臭溫度為250℃～270℃時(shí)，油中不皂化物含量約降低60%左右。

　　③蒸餾出甘油三酸酯引起的損耗。甘油三酸酯比起其它成分是非常難揮發(fā)的，但由于它是油脂的主要組分，所以在蒸餾脫臭中也有一定的損失。甘油三酸酯在脫臭條件下的蒸汽壓很低，應(yīng)該說很難直接蒸餾出去，這部分損失很可能是在脫臭中先被水解成單甘油酯及二甘油酯，然后被蒸出而成為附加脫臭損耗。

　　(2) 飛濺損耗

　　在脫臭過程中由于汽提水蒸氣的機(jī)械作用而引起油脂飛濺造成的損耗，即為飛濺損耗。當(dāng)汽提水蒸氣以一定速度噴入油中，在通過油層并由油層表面沖出達(dá)到脫臭器頂部時(shí)，由于蒸汽本身的動(dòng)能加上蒸汽在高真空狀態(tài)下膨脹產(chǎn)生的動(dòng)能，從而使部分油脂液滴隨蒸汽沖擊到排氣管內(nèi)，而且排氣管截面積小于脫臭器截面積，使排氣管內(nèi)蒸汽流速較大，足以使油滴繼續(xù)被氣流帶出脫臭器外，帶出的油脂數(shù)量，就是飛濺損耗。

　　(3) 影響脫臭損耗的因素

　　蒸餾損耗既包括工藝的當(dāng)然損耗(臭味物質(zhì)的損耗)，也包括工藝的附加損耗(不皂化物和甘油三酯的損耗)。蒸餾損耗不僅取決于油脂品種，而且脫臭操作條件對(duì)蒸餾損耗也有很大影響。試驗(yàn)證明，脫臭溫度越高，真空度越高，蒸餾損耗越大;溫度低，真空度低，蒸餾損耗就小。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，溫度較真空度對(duì)蒸餾損耗的影響較為顯著，尤其是對(duì)不皂化物和甘油三酯的影響。因此，降低蒸餾損耗的方法是采用低溫、低真空蒸餾。飛濺損耗是由于汽提水蒸氣的機(jī)械作用造成的油脂液滴損耗。它與皂化物和甘油三酯蒸餾損耗不一樣, 但是也屬于工藝的附加損耗，當(dāng)然也是在脫臭過程中應(yīng)該盡量減少的損耗。

　　實(shí)踐證明，飛濺損耗的大小主要與蒸汽速率、真空度、脫臭時(shí)間以及脫臭器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在其它條件一定時(shí)，隨著蒸汽速率增加，飛濺損耗增大，尤其是當(dāng)蒸汽速率超過一定限度(大于臨界速度)后，油滴飛濺損耗將迅速增加。因此，為了降低飛濺損耗，必須控制蒸汽速度的大小，使其小于造成一定油滴飛濺所需的蒸汽臨界速度。真空度越高，飛濺損耗越大;反之，飛濺損耗越小。因此，為了降低油脂的飛濺損耗，真空度達(dá)到比大氣壓低667 Pa就可以了。從脫臭時(shí)間看，脫臭時(shí)間長，飛濺損耗是增加的;反之則低。從脫臭器結(jié)構(gòu)看，油面以上空間較小，有可能增加飛濺損失;脫臭器沒設(shè)置防飛濺結(jié)構(gòu)，也會(huì)增加飛濺損失。所以在脫臭器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了液面上應(yīng)留有適當(dāng)空間外，無論是連續(xù)式、半連續(xù)式還是間歇式脫臭器都應(yīng)裝有折流檔板等裝置，以阻檔油滴進(jìn)入排氣通道，從而降低油滴的飛濺損耗。

2、降低食用油精煉真空系統(tǒng)熱能消耗的方法

　　(1) 降低冷卻水溫度

　　四級(jí)蒸氣噴射真空泵一般由4 級(jí)蒸氣噴射器和3 級(jí)冷凝器組成。前兩級(jí)蒸氣噴射器通常稱為增壓器，相互串聯(lián)，其排出口與第1 級(jí)冷凝器相連，并在這級(jí)冷凝器中對(duì)大部分吸入氣體和增壓器的蒸氣進(jìn)行冷凝，以減少后級(jí)蒸氣噴射器的負(fù)荷。增壓器的作用是壓縮從脫臭塔中抽出的蒸氣至一定的壓力，并在此壓力時(shí)在冷凝器中用冷卻水將蒸氣冷凝下來。冷凝器的溫度越低，與此溫度相平衡的蒸氣壓力越低。而根據(jù)蒸氣噴射真空泵壓縮比的定義，當(dāng)吸入壓力一定時(shí)，排出蒸氣的壓力越低，增壓器的壓縮比越小，單位時(shí)間內(nèi)工作蒸氣的耗用量就相應(yīng)減少。因此，降低冷凝器冷卻水進(jìn)口溫度，保持冷凝器較低的溫度，對(duì)降低蒸氣噴射真空泵蒸氣消耗是非常重要的。由二級(jí)增壓器的蒸氣流量與冷凝器進(jìn)口水溫的關(guān)系可以計(jì)算出，當(dāng)冷卻水進(jìn)口溫度由32.2℃降至26.7℃時(shí)，可以減少約33%的蒸氣耗用量。

　　為降低冷卻水進(jìn)口溫度，可采用深井水，但深井水的一次性使用后排放是不經(jīng)濟(jì)也是不允許的。所以，油廠都設(shè)置冷卻水塔對(duì)冷卻水循環(huán)使用，但冷卻水溫度受環(huán)境溫度影響甚大。夏季時(shí)，冷卻水溫上升，為保證吸入壓力，蒸氣耗用量將增加，有時(shí)甚至無法達(dá)到工藝要求的吸入壓力，以致脫臭成品油的質(zhì)量下降。為保證在夏季時(shí)冷凝器仍有較低溫度, 可采取增大循環(huán)水池容量、增大冷卻水塔生產(chǎn)量并加大冷卻水用量等措施。

　　(2) 根據(jù)冷卻水溫度變化自動(dòng)調(diào)整蒸氣用量

　　通常蒸氣噴射真空泵冷卻水進(jìn)口溫度的設(shè)計(jì)值為25℃~30℃，生產(chǎn)中大部分使用經(jīng)冷卻水塔降溫后的循環(huán)用水。由于地域和季節(jié)的原因，使得冷卻水溫度有很大波動(dòng)。而據(jù)前所述，蒸氣噴射真空泵的必需蒸氣耗用量是隨冷卻水溫度而變化的。如由于冬夏季氣溫的差別，使得冷卻水溫度最多相差15℃，這樣的水溫差別可使蒸氣噴射真空泵的蒸氣耗用量相差9%~50%。因此，在生產(chǎn)中根據(jù)冷卻水溫度的變化及時(shí)調(diào)整蒸氣噴射真空泵的蒸氣用量，對(duì)降低蒸氣噴射真空泵的蒸氣消耗有重要意義。

　　(3) 減少脫臭真空操作中的抽氣量

　　泵的能耗與被抽氣體量成正比，抽氣量大則蒸氣耗量相應(yīng)增大。脫臭真空系統(tǒng)抽氣量的來源有3 種。

　　①來源于油中所含的可汽化物質(zhì)，即臭味組分。它包括油中所含溶劑、低分子醛、酸、水分以及空氣等。

　　②來源于脫臭時(shí)噴入的直接蒸氣及所夾帶空氣。

　　③來源于從外部泄到系統(tǒng)內(nèi)部的空氣。油中臭味組分的量與前處理工序有關(guān)應(yīng)嚴(yán)格控制前序工序的操作，使其量達(dá)到脫臭的要求。如待脫臭油脂的高效析氣除氧，不僅可避免油脂脫臭時(shí)的氧化，也可以減少脫臭時(shí)的抽氣量。

3、采用低溫冷凝(干式)真空脫臭方法節(jié)能

圖5 低溫冷凝(干式)真空系統(tǒng)

　　油脂脫臭干冷真空系統(tǒng)由制冷裝置、干冷器、融冰裝置及后真空裝置組成，圖5 是干冷真空裝置系統(tǒng)圖^[5]。工藝蒸氣進(jìn)入干冷器后，可凝汽在低溫低壓下凍結(jié)于換熱面上，完成結(jié)冰過程，不凝汽由后真空泵組抽除。為實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，配備兩臺(tái)或多臺(tái)干冷器，交替結(jié)冰、融冰。融冰技術(shù)分為負(fù)壓蒸汽融冰和水噴淋融冰，負(fù)壓融冰在真空狀態(tài)下，采用水蒸氣進(jìn)入干冷器進(jìn)行融冰，水噴淋融冰即在干冷凝完成結(jié)冰后，破除真空，泵入熱水至干冷器中進(jìn)行融冰。后真空裝置可采用一組小型蒸汽噴射泵，因其工作穩(wěn)定、可靠，也可采用蒸汽噴射泵與液環(huán)泵組合，進(jìn)一步減少水蒸氣耗量。干式—冷凝真空脫臭工藝與傳統(tǒng)噴射泵大氣冷凝方式比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　①能耗方面：所需蒸汽壓力降低，蒸汽用量也大幅減少;幾乎無需冷卻循環(huán)水;

　　②環(huán)保方面：幾乎無廢水排放，易于分離處理;最終排出的氣體中幾乎不含有揮發(fā)性物質(zhì)，無臭氣;

　　③操作方面：真空穩(wěn)定，操作靈活，可調(diào)節(jié)性好，自動(dòng)化程度高且安全可靠，滿足氣量多變的要求;

　　④土建維護(hù)方面：占用空間小，容易接近，管理維修工作量小。