碱炼操作温度影响碱炼效果,当其他操作条件相同时,中性油被皂化的机率随操作温度的升高而增加。因此,间歇式碱炼工艺一般控制在工艺限制的低温下进行,以使碱与游离脂肪酸的中和完全,并避免中性油的皂化损失。
中和反应过程中,最初产生水/油型乳浊液,为了避免转化成油/水型乳浊液以致形成油-皂不易分离的现象,反应过程中温度必须保持稳定和均匀。
中和反应后,油-皂粒呈现明显分离时,加热的目的在于破坏分散相(皂粒)的状态,释放皂粒的表面亲和力,吸附色素等杂质,并促进皂粒进一步絮凝呈皂团,从而有利于油-皂分离。为了避免皂粒的胶溶和被吸附组分的解吸,加热到操作终温的速度愈快愈好。升温速率一般以每分钟升高1℃为宜。
碱炼操作温度是一个与粗油品质、碱炼工艺及用碱浓度等有关联的因此。对于间歇式碱炼工艺,当粗油品质较好,选用低浓度的碱液碱炼时,可采用较高的操作温度,反之,操作温度要相应低些。表6-9列出间歇碱炼时,不同浓度碱液的相应操作温度。
表6-9 碱液浓度与操作温度的关系
烧碱溶液浓度 (°Be′) 粗油酸值 操作温度(℃) 备 注 初温 终温
4-6 5以下 75-80 90-95 用于浅色油品精制
12-14 5-7 50-55 60-65 用于浅色油品精制 16-24 7以上 25-30 45-50 用于深色油品精制
24以上 9以上 20-30 20-30 用于劣质棉油精制
采用离心机分离油-皂的连续式碱炼工艺,由于油-碱接触时间短,选定操作温度时,可主要考虑如何满足分离的要求。在较高的分离温度下,油的粘度和皂脚稠度都比较低,油-皂易分离,皂脚有良好的流动性,不易沉积在转鼓内。反之,则会增加分离操作的困难。图6-11显示出油脂和皂脚在不同操作温度下密度和粘度的变化情况。从图中可看到皂脚在90℃时的粘度大约低于60℃时粘度的45%。在80~90℃温度范围内,皂脚与油的密度差最明显,而且皂脚粘度的降低率最大。因此,在该温度范围内分离油-皂可获得最佳分离效果。
图6-11 油脂和皂脚在不同操作温度下密度和粘度的变化情况
对于先混合后加热的工艺,初温可控制在50℃左右,分离温度则根据油品性能掌握在75~90℃。而对于先加热后混合的工艺,操作温度一般控制在85~95℃。 4、操作时间
碱炼操作时间对碱炼效果的影响主要体现在中性油皂化损失和综合脱杂效果上。当其他操作条件相同时,油、碱接触时间
愈长,中性油被皂化的机率愈大。间歇式碱炼工艺,由于油、皂分离时间长,故由中性油皂化所致的精炼损耗高于连续式碱炼工艺。
综合脱杂效果是利用皂脚的吸收和吸附能力以及过量碱液对杂质的作用而实现的。在综合平衡中性油皂化损失的前提下,适当地延长碱炼操作时间,有利于其他杂质的脱除和油色的改善。
碱炼操作中,适宜的操作时间需综合碱炼工艺、操作温度、碱量、碱液浓度以及粗、精油质量等因素加以选择。 5、混合与搅拌
碱炼时,烧碱与游离脂肪酸的反应发生在碱滴的表面上,碱滴分散得愈细,碱液的总表面积愈大,从而增加了碱液与游离脂肪酸的接触机会,加快了反应速度,缩短了碱炼过程,有利于精炼率的提高。混合或搅拌不良时,碱液形不成足够的分散度,甚至会出现分层现象,而增加中性油皂化的机率。因此,混合或搅拌的作用首先就在于使碱液在油相中造成高度的分散。为达到此目的,加碱时,混合或搅拌的强度必须强烈些。
混合或搅拌的另一个作用是增进碱液与游离脂肪酸的相对运动,提高反应的速率,并使反应生成的皂膜尽快地脱离碱滴。这一过程的混合或搅拌强度要温和些,以免在强烈混合下造成皂膜的过度分散而引起乳化现象。因此,中和阶段的搅拌强度,应以不使已经分散了的碱液重新聚集和引起乳化为度。
在间歇式工艺中,中和反应之后,搅拌的目的在于促进皂膜凝聚或絮凝,提高皂脚对色素等杂质的吸附效果。为了避免皂团因搅拌而破裂,搅拌强度更应缓慢上些,一般以30~15 r/min为宜。
6、杂质的影响
粗油中除游离脂肪酸以外的杂质,特别是一些胶溶性杂质、羟基化合物和色素等,对碱炼的效果也有重要的影响。这些杂质中有的(如磷脂、蛋白质)以影响胶态离子膜的结构而增大炼耗;有的(如甘一酯、甘二酯)以其表面活性而促使碱炼产生持久乳化;有的(如棉酚及其他色素)则由于带给油脂深的色泽,造成因脱色而增大中性油的皂化机率。
此外,碱液中的杂质,对碱炼效果的影响也是不容忽视的。它们除了影响碱的计量之外,其中的钙、镁盐类在中和时会产生水不溶性的钙皂或镁皂,给洗涤操作增加困难。因此,配制碱溶液应使用软水。 7、分离
中和反应后的油-皂分离过程,直接影响碱炼油的得率和质量。对于间歇式的工艺,油皂的分离效果取决于皂脚的絮凝情况、皂脚稠度、分离温度和沉降时间等。而在连续式的工艺中,油-皂分离效果除上述因此影响之外,还受分离机性能、物料通量、进料压力以及轻相(油)出口压力或重相出口口径等影响,掌握好这些因素才能保证良好的分离效果。
8、洗涤与干燥
分离过皂脚的碱炼油,由于碱炼条件的影响或分离效率的限制,其中尚残留部分皂和游离碱,必须通过洗涤降低残留量。影响洗涤效果的因此有温度、水质、水量、电解质以及搅拌(混合)等。操作温度(油温、水温)低、水量少、洗涤水为硬水或不恰当的搅拌(混合)等,都将增大洗涤损耗和影响洗涤效果。洗涤操作温度一般为85℃左右,添加水量为油量的10%~15%。淡碱液能与油溶性的镁(或钙)皂作用使其转化为水溶性的钠皂,而降低油中残皂量。同时,反应的另一种产物——氢氧化镁(或氢氧化钙)在沉降过程中对色素具有较强的吸附能力,从而使油品的色泽得以改善。洗涤操作的搅拌或混合程度,取决于碱炼的含皂量。当含皂量较高时,第一遍洗涤用水,建议采用食盐和碱的混合稀溶液,并降低搅拌速度。在间歇式工艺中有时甚至不搅拌,而以喷淋的方式进行洗涤,以防乳化损失。
碱炼油的干燥过程,影响油品的色泽和过氧化值。以机械或气流搅拌的常压干燥方法,是落后的干燥工艺。油脂在高温下长时间接触空气容易氧化变质,引起过氧化值升高,并产生较稳定(不易脱除)的氧化色素。而真空干燥工艺则可避免此类副作用的发生。表6-10和6-11列出常压和减压干燥工艺对油脂过氧化值的影响。由表中可看到常压干燥的油品过氧化值与干燥前相比,其增高率达1.3倍,而减压干燥的油品过氧化值几乎稳定不变。由此可见,常压干燥的工艺对油品质量是不利的。
表6-10 常压干燥对油脂过氧化值的影响 过氧化值 批号 1 2 3 4 5 平均 项目
干燥前 2.34 2.34 1.82 1.82 1.82 2.03 干燥后 4.16 3.38 4.68 5.98 5.20 4.68 表6-11 减压干燥对油脂过氧化值的影响 项目
批号 操作温度 (℃) 干燥前 预 热 干燥后 水分
(%) 过氧化值 (meq/kg) 水分(%) 过氧化值 (meq/kg) 水分(%) 过氧化值 (meq/kg)
1 90~92 0.24 1.45 0.19 2.02 0 1.97 2 84~
86 0.40 1.45 0.25 1.95 0.028 1.65 3 85~
87 0.40 1.45 0.24 1.97 0.072 1.65