油脂制取與加工工藝學：浸出法制油

第四章浸出法制油

本章內容第一節(jié)溶劑第二節(jié)油料的浸出第三節(jié)混合油處理第四節(jié)濕粕處理第五節(jié)溶劑回收浸出法的基本概念一、浸出制油的一般過程：

Solvent↓flakes→extractor→contain→desolventastorcake↓solventmeat

miscella

↓evaporatorcondensormeal↓extractiongradeoil二、浸出方法的特點（一）出油率高，粕殘油低浸出粕殘油1%以下浸出對低含油料尤為明顯（二）粕的質量高:1.便于直接使用作食品或添加劑2.便于提高飼料的營養(yǎng)和實用價值3.便于提高肥料的效率浸出法的基本概念（三）加工成本低：并且浸出法生產隨生產量的增加，加工成本趨向降低。例:soybean

Captityty（T/D）255010050010001500Processcost383028232018（dollar/T）Decrease%1002027404851（四）自動化程度高：1.勞動強度低2.容易實現(xiàn)自動化生產浸出法的基本概念（五）環(huán)境條件好1.封閉生產，無泄露2.無粉塵3.生產溫度較低（六）油脂質量好1.浸出毛油顏色淺2.浸出毛油脂溶性物質少，溶劑的選擇性好3.浸出毛油的懸浮雜質和膠體雜質少（七）生產具有一定危險性1.易燃燒易爆炸2.液體或氣體對操作人員身體的損害浸出法的基本概念第一節(jié)：油脂浸出用溶劑一、對浸出用溶劑的要求：

1.溶解油脂性能要好

2.和油、粕、水分離性能好

3.化學性質要穩(wěn)定

4.生產中的安全性能好

5.價格低，來源廣二、油脂在溶劑中的溶解度（Solubility）定義：在20℃溫度下，100克溶劑能溶解油脂的克數(shù)。它具有特點如下：1.不溶性溶劑：C=02.限溶性溶劑：0

C

100%3.全溶性溶劑：C

100%第一節(jié)

油脂浸出用溶劑三、影響油脂在溶劑中溶解的因素（一）油脂和溶劑極性大?。河椭⑷軇┘八慕殡姵?shù)

SolventOilCastoroilWaterhexaneε3.0∽3.24.6∽4.3811.89T20℃20℃20℃20℃

Petro-solventBeneneTrichloroethylene2.02.2843.4220℃20℃16℃

AectoneAlcoholcarbinol21.4524.332.625℃25℃25℃第一節(jié)

油脂浸出用溶劑油脂的溶解范圍：(1)完全相溶：ε

10(2)部分相溶（有條件相溶）：10

ε

50(3)完全不溶：ε

50（二）溶劑的溫度：在部分相溶的溶劑里，只有隨溫度的升高才相溶。（三）溶劑的濃度：部分水溶性溶劑溶解油脂的能力隨濃度的增加而升高。第一節(jié)

油脂浸出用溶劑第一節(jié)

油脂浸出用溶劑第一節(jié)

油脂浸出用溶劑forexample:40℃

Alcoholconcentrity

solulibity

99.9%

12%

98.0%

10%

95.4%

5.5%

90%

1.5%（四）催化劑的促進作用：兩種不溶的溶劑在有催化劑的作用下可發(fā)生部分相溶或全部相溶。第一節(jié)

油脂浸出用溶劑四、工業(yè)用溶劑分類(一)按溶劑的物理性質分類：1.極性分類：根據(jù)介電常數(shù)A、非極性溶劑：ε

12（以下的溶劑）B、中極性溶劑：12

ε

50的有機溶劑C、極性溶劑：ε

50有機溶劑

2.粘度分類：根據(jù)粘度大小分類；A、低粘度溶劑:

2CP(2×10-3Pa·S)B、中粘度溶劑:2

10CP（1CP=10-2Pa·S）C、高粘度溶劑:

10CP第一節(jié)

油脂浸出用溶劑HexaneBenzeneAlcoholOilCastoroil

0.3260.6521.2

10024403.沸點分類(根據(jù)溶劑揮發(fā)的沸點)：

A、低沸點溶劑：tf

100℃B、中沸點溶劑：100℃

tf

150℃C、高沸點溶劑：tf

150℃

HexaneBenzeneAlcoholAectoneEtherOil

Tf69℃80℃78.5℃56.5℃34.6℃

300℃

浸出用溶劑屬于低粘度、低極性，低沸點的有機溶劑，超出這個范圍，浸出生產要產生一些問題。第一節(jié)

油脂浸出用溶劑(二）按工業(yè)生產分類：1.工業(yè)純溶劑（industrysinglesolvent）

以一種主要成分為性質的化合物的混合物

eg:industry

hexane；petrolicsolvent；

Benzene；Alcohol；etc.2.混合溶劑(mixturesolvent)

以兩種或兩種以上性能相差較大的工業(yè)純溶劑混合而成。

eg:hexane+Aleohol；hexan+Acetone3.氣體液態(tài)化溶劑liquiedGasSolvent

propane；butane；etc.4.超臨界氣體(Supercriticalfluid)第一節(jié)

油脂浸出用溶劑五、浸出溶劑的性能：（一）輕汽油（petrolicsolvent）

名稱：6號抽提溶劑油1.化學組份：

hexane：74%iso-hexane16.4%2.沸點范圍：60～90℃,現(xiàn)在通用65~75℃

3.性能：

A、溶解油脂（

=2.0），也溶脂溶物

B、易回收：和油、粕、水分離容易

d=0.672420～25℃在水中溶解度0.0007～0.0015%第一節(jié)

油脂浸出用溶劑

C、化學性質穩(wěn)定，無腐蝕現(xiàn)象

4、安全性能：

A、易燃：閃燃點：-28℃自燃點：240℃

B、易爆：爆炸極根：1.25～6.9%氣體比重比空氣重2.7倍

C、氣體毒性：中毒濃度25～30mg/l

致人于死亡的濃度30～40mg/l

國際安全濃度0.3mg/l以下第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（二）工業(yè)己烷：（commercialhexane）1.化學組份：96～98%hexane2.沸點范圍：66～69℃hexane:tf:68.74℃3.生產性能：

A、溶解油脂和脂溶性物質

B、極易回收，損耗小4.安全性能：A、易燃：閃燃點：-32℃自燃點：250℃B、易爆：爆炸極限1.25～4.9%C、氣體有毒：對人的神經系統(tǒng)產生影響大第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（三）苯（Benzene）：1.化學組份：95%以上的苯,少量甲苯、二甲苯2.沸點范圍：78～85℃3.生產性能：A、溶解油脂：對非甘三酯脂溶性物質溶解能力強B、較易回收：比熱和潛熱較己烷大15%C、化學性質穩(wěn)定4.安全性能：

A、易燃：閃燃點-16℃自燃點720℃

B、易爆：爆炸極限1.4～9.5%(45mg/l～308mg/l)C、毒性大：液體和氣體都有毒，允許濃度0.05mg/l第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（四）乙醇（Alcohol）：1.化學組份：CHCHOH一般含有水2.沸點范圍：78.3℃,濃度達95.5%產生共沸點3.生產性能：

A、對油脂溶解性能：隨溫度增加溶解油脂能力強，隨FFA升高而增加，對蓖麻油溶解性能好。B、對非油脂成份的溶解能力強

eg:hydrocarbon;water,pigment,gum,pho-

spholipid,gossypol,3.4benzopyrene

aflatoxin;etc.4.安全性能：

A、易燃：閃燃點11℃自燃點568℃

B、易爆：爆炸極限3.3～19%（67～364mg/l）C、毒性不大，允許濃度1.5mg/l第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（五）丙酮（Acetone):1.化學組份：無水丙酮和有水丙酮，CHCOCH2.沸點范圍：56.24℃，隨含水的增加沸點上升3.生產性能：A、溶解油脂：在75%時不溶解油脂

B、溶解其它物質溶解黃曲霉毒素（Aflatoxin）和棉酚（Gossypol）C、易回收

D、化學性質穩(wěn)定4.安全性能：A、易燃：閃燃點-16.7%自燃點63.3℃B、易爆：爆炸極限2.15～13.0%（48.5～315mg/l）C、氣體有毒：允許濃度0.4mg/l第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（六）乙醚（ether）：1.化學組份：CHOCH2.沸點：34.5℃冰點：-116.2℃3.生產性能：A.能溶解油脂，同時溶解脂溶性物質B.易回收4.安全性能：A.易燃:閃燃點-41℃,自燃點：185～195℃B.易爆：爆炸極限1.85～36.5%

C.氣體有毒：允許空氣濃度0.6mg/l第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（七）三氯乙烯（Trichloroethylene）：1.化學組份：CHCl=CCl2.沸點：87.19℃3.生產性能：A、溶解油脂的性能更強B、溶解非油脂能力更強，油脂質量差C、和油粕易分離，潛熱和顯熱小，節(jié)約能源4.安全性能：A、不燃不爆，生產安全;B、腐蝕性大，對金屬部件的腐蝕性能強;C、化學性質不穩(wěn)定，分解產生HCl

和COCl(氣體)

第一節(jié)

油脂浸出用溶劑5.同類溶劑：A、二氯甲烷CHCl溶解油脂，沸點39.8℃，汽體潛熱78.7Kcal/Kg比熱0.76Kcal/℃

=9.03不燃不爆溶解Gossypol和AflatoxinB、四氯化碳CCl六、新興浸出溶劑（NewSolvent）（一）丙酮、已烷、水混合溶劑

Acetone+Hexane+Water(AHW)

組份：A54%：H44%：W2%第一節(jié)

油脂浸出用溶劑（二）丙酮、乙醇Hexane+Alcohol(HA)

組份：hexane：80%alcohol20%

濃度：85%（三）已烷、醋酸Hexane+AceticAcid(H.A.A)

組份：hexane95%+aceticacad5%（四）超臨界流體（COdioxidic

corbonsupercriticalfluid）(SF)

Criticalpressure73atm(7.3Mpa)Criticaltemperature：31℃（五）石油液化氣溶劑（Liquefiedpetrolicgas）(LPG)

丁烷（butane）50%丙烷（propane）50%第一節(jié)

油脂浸出用溶劑甘三酯在CO2中的溶解圖（壓力P×106Pa）第一節(jié)

油脂浸出用溶劑第一節(jié)重點1.浸出對溶劑的要求

2.油脂在溶劑中溶解的影響因素

3.油脂浸出所用溶劑的性能第一節(jié)

油脂浸出用溶劑思考題1.什么樣的溶劑才能適宜于浸出用溶劑？2.影響油脂在溶劑中的溶解的因素有哪些？3.溶劑的分類有哪幾種方法？4.什么叫做混合溶劑？請舉例說明。5.六號抽提溶劑油主要組成有哪些？對油脂的溶解有哪些性能？6.超臨界流體浸出和液化溶劑浸出有和區(qū)別？7.選擇性浸出對溶劑有哪些要求？第一節(jié)

油脂浸出用溶劑第二節(jié)油料的浸出（SolventExtraction)

本節(jié)的內容一、油料浸出工藝二、浸出過程的理論基礎三、影響浸出的因素四、油脂浸出方法和設備五、浸出新工藝一、油料浸出工藝（一）油料浸出工藝的種類:1.直接浸出工藝（1）一次直接浸出工藝在設備中一次性完成浸出過程；主要用于低含油料。

eg:Soybean,

Ricebran,Cottonseed,etc.（2）二次浸出工藝通過兩個浸出設備兩次浸出來完成浸出過程；主要用于高含油料。eg:Rapeseed,

Sunflowerseed,Peanut,etc.第二節(jié)

油脂的浸出

2.預榨浸出工藝油料中的油脂一部分靠壓榨方法取油，另一部分靠浸出方法取油；主要適宜于中高含油料。

eg:Rapeseed,Cottonseed,Sunflowerseed,Sesame,Peanut,etc.3.膨化浸出工藝（1）直接膨化浸出工藝油料膨化不出油，膨化料直接浸出，油脂主要靠浸出完成。

eg:Soybean,Ricebran,Cottonseed（2）預出油膨化浸出工藝在膨化階段預先出部分油脂，浸出取出部分油脂。

eg:Rapeseed,Sunflowerseed

第二節(jié)

油脂的浸出（二）浸出物料的結構和油脂存在狀態(tài)1.油脂存在的形式：（1）游離狀態(tài)：吸附在固體內外表面上的油脂，溶劑對油脂溶解為溶解浸出。（2）結合狀態(tài)：細胞結構內和阻塞在流油通道中的油脂，溶劑對油脂的溶解為擴散（滲透）浸出。2.物料狀態(tài)：（1）生坯（flakes）（2）餅（cakes）第二節(jié)

油脂的浸出（3）顆粒（particals）A、生坯粉末的結粒：rapeseedricebran

B、餅粉末的造粒：sesamerapeseed

C、生坯膨化顆粒：soybeancottonseed

D、粒子的打孔顆粒：peanutsoybean第二節(jié)

油脂的浸出（三）浸出過程的幾個基本概念1.混合油（miscella）

miscellaconsistency=×100%oil’smiscellaconsistencyis100%solvent’smiscellaconsistencyis0%2.混合油濃度梯度：混合油濃度在長度方向的變化率：3.浸出速率：（extractingrate）

單位面積，單位時間內浸出油脂的數(shù)量：

g/cm2.sorkg/m2.hr第二節(jié)

油脂的浸出二、浸出過程的理論基礎（一）浸出過程中的傳質擴散作用

1.油脂在料坯內的分子擴散

2.油脂在介面層中的擴散

3.油脂向主流體中擴散第二節(jié)

油脂的浸出第二節(jié)

油脂的浸出第二節(jié)

油脂的浸出1.油脂在料坯內部的擴散（1）分子擴散（moleculardisperse）

定義：由于分子的熱運動引起的物質以單個分子為轉移的過程為分子擴散。

dm=-DdFddc/dx.……………（5-1）式dm

浸出速率

dF

單位面積

d

傳質時間dc/dx

濃度梯度D--分子擴散系數(shù)(與溶劑分子大小、粘度、溫度有關）第二節(jié)

油脂的浸出（2）油脂在油料內部的分子擴散油脂在料坯內的傳遞可認為是分子擴散。將5-1式積分得到：

ma=-Db×(C1-C/)×1/S………(5-2)ma-油脂在料坯內的分子擴散量Kmol/m2.sDb

油料坯內油脂分子擴散系數(shù)m2/SC

坯內混合油的平均濃度Kmol/m3C/

料坯表面的混合油濃度Kmol/m3S

料內平均濃度外到表面的距離mS=L/n：L油料料坯厚度：n=5.88常數(shù)第二節(jié)

油脂的浸出令這一傳質過程的阻力系數(shù)為：ka=L/nDb

則有：ma=-1/ka(C1-C/)……………(5-3)式（3）影響這一過程的因素：

A、料坯厚度

B、擴散系數(shù)棉籽油在餅中溶劑的擴散系數(shù)：0.19×10-5cm/s棉籽油在純溶劑中擴散系數(shù)：

0.71×10-5cm/s第二節(jié)

油脂的浸出2.油脂在介面層中的擴散（1）介面層：油脂從固體表面向介面層中擴散屬分子擴散過程，關健因素是滯流層(介面層)的厚度

，

與下列因素有關。

A、料坯間距

B、液體溶劑流動的雷諾準數(shù)（2）油脂在介面層的擴散方程式：將5-1式積分得到：

mb=-D×(C/-C//)×1/

………(5-4)式第二節(jié)

油脂的浸出

介面層厚度（m）C/

固體表面油脂濃度（Kmol/m3）C//

介面層另一側油脂濃度（Kmol/m3）令這一傳質過程的阻力系數(shù)為：kb=

/D則有：mb=-1/kb(C/-C//)………(5-5)式(3)影響這一過程的因素：

A、分子擴散系數(shù)D，D與TU

有關

B、滯流層厚度

，

與表面粗糙度等有關第二節(jié)

油脂的浸出3.油脂向主流體中擴散（1）對流擴散：定義：湍流流體的質點沿各方向作不規(guī)則運.動，物液以微小體積形式轉移，這一過程為對流擴散過程：dm=-

dFd

dc……………(5-6)式dm

傳質的物質量

對流擴散系數(shù)d

傳質時間

dF

傳質面積dc

傳質物的濃度差

第二節(jié)

油脂的浸出(2)油脂從介面層向主流體對流擴散方程式：由5-6式積分得到：

mC=-(C//-C2)………（5-7）式

mC

對流擴散傳質量：Kmol/m2.s

對流擴散系數(shù)m/sC//

介面層表面混合油濃度Kmol/m3C2

主流體混合油濃度Kmol/m3令這一傳質過程的阻力系數(shù)為：kC=1/

則有：mC=-1/kC(C//-C2)…(5-8)式第二節(jié)

油脂的浸出(3)油脂對流擴散過程中的影響因素：

A、湍流程度；湍流程度大，擴散量大增加湍流程度的措施：a.浸泡攪拌b.強制滲透c.顆粒增大B、主流體混合油濃度(C2)C、這一過程為不穩(wěn)定過程第二節(jié)

油脂的浸出（二）浸出過程油脂傳質方程1.浸出傳質方程式：將上述三個過程綜合考慮可得浸出傳質方程，ma=-1/ka(C1-C/)…………(5-3)式

mb=-1/kb(C/-C//)……(5-5)式

mC=-1/kC(C//-C2)……(5-8)式

將上三式變更為：

maka=-(C1-C/)…………（5-9）式

mbkb=-(C/-C//)…………（5-10）式

mckc=-(C//-C2)…………（5-11）式第二節(jié)

油脂的浸出將5-95-105-11式相加：

maka+mbkb+mckc=-(C1-C2)……(5-12)式因：ma=mb=mc=m，則：m=-1/ka+kb+kc(C1-C2)……(5-13)式

設：K=1/ka+kb+kc則：m=-K(C1-C2)……(5-14)式2.總傳質系數(shù)K：第二節(jié)

油脂的浸出第二節(jié)

油脂的浸出3.影響傳質系數(shù)的因素（1）對流擴散系數(shù)

（2）滯流層厚度（3）油脂在溶劑中的擴散系數(shù)D（4）油脂在料坯中的溶劑擴散系數(shù)Db（5）料坯的厚度第二節(jié)

油脂的浸出（三）在大量料坯中浸出油脂的過程1.料坯是懸浮狀的浸出（1）浸出時油脂傳質量大（2）溶劑用量大（3）混合油粉末大2.移動狀態(tài)的浸出（1）粒子表面覆蓋率高，比懸浮浸出差（2）濃度梯度不明顯，出現(xiàn)不穩(wěn)定的浸出（3）運動時湍流大，減少第二第三阻力（4）粉末度大，濃度小第二節(jié)

油脂的浸出（四）浸出的級數(shù)

1.浸出的理論級數(shù)：

miscellaconsistencymiscellaconsistencyinflakeinsolventC0=100%Cn(miscella)C1Cn-1……………Cn-1C1CC0=0(slovent)n的大小關系到傳質率、溶劑用量、粕殘油多種因素；n的多少與油料含油和浸出設備有關。第二節(jié)

油脂的浸出

n值的計算較復雜，為簡化計算，作如下假定：A、浸出過程中固體干物料不變；

B、每次浸出都達到動態(tài)平衡C=C；C、固體干物料吸附溶液（混合油）量不變；這樣浸出的理論級數(shù)公式為：（M0/Mm)n=OO/Om[1-On/Mo]………..(5-16)式

n

溶劑（或混合油）噴淋的次數(shù)

O0

油料中單位固體含油量（Kg）Om

浸出粕單位固體含油量（Kg）On

浸出出來油脂量（Kg）M0

浸出后混合油量（Kg）Mm

濕粕單位固體含混合油量（Kg）第二節(jié)

油脂的浸出2.實際浸出級數(shù)：

由于粉末度、坯厚、含水及溫度的影響，造成浸出級數(shù)的增加（見右圖），在實際浸出過程中，浸出次數(shù)一般為5—8不等。第二節(jié)

油脂的浸出三、影響浸出的因素（一）料坯的性質：

1.料坯內部結構：（1）料坯內油料細胞破壞的程度（2）料坯的多孔性膨化顆粒

餅

坯

粒

2.油料料坯的外部結構：（1）料坯的表面積（2）料坯的容重（3）料層高度（4）粉末度第二節(jié)

油脂的浸出第二節(jié)

油脂的浸出油坯中的含油率3.料坯的組份：（1）含油率（2）含其它物質的性能（3）料的可塑性能4.油料料坯含水：（1）水分高；溶劑溶解油脂能力降低，水分排斥溶劑滲透，尤其表面水分游離水影響更大。（2）水分過高，料坯粘結性大，造成溶劑滲透不均勻,（3）水分極高時，料坯吸水膨脹，粘結成塊;浸出器不落料，輸送設備嚴重阻塞。第二節(jié)

油脂的浸出（4）水分低時，坯易粉碎，產生粉末，阻礙溶劑滲透。（5）浸出的適宜水分油料和設備不同，浸出適宜水分不同：油料浸出罐平轉浸出器環(huán)形浸出器餅9-12%10-12%12-13%生坯7-8%8-9%10-11%膨化料--9-11%11-12%第二節(jié)

油脂的浸出4.料坯的厚度：（1）料坯厚度大，組織結構破壞程度??；（2）料坯厚，浸出路徑長，粕殘油會升高；（3）坯薄生產能力降低；

eg:soybean0.4∽0.5mm360T/D0.3mm320T/D（4）坯薄粉末度大；薄坯