Kiinan soijaöljyn tuotannossa noin 80 % soijaöljyn tuottajista käyttää liuotinuuttoa, kun taas kehittyneissä maissa Euroopassa ja Amerikassa tämä luku on 90 %. Soijapavun liuotinuutto on ensisijainen menetelmä soijaöljyn tuotannossa korkean öljysaannon (16–17 %, korkeampi kuin puristuksen 12–13 %:n saanto) ja alhaisten kustannusten vuoksi.
Kuva 1 Hiutalemylly
Soijapavun liuotinuuttoprosessissa soijapavut murskataan ensin pieniksi paloiksi ja sitten käytetäänhilseilevä mylly(Kuva 1)puristamalla ne hiutaleiksi tai paisuttamalla niitä. Sitten hiutaleet saatetaan kosketukseen orgaanisen liuottimen (tyypillisesti n-heksaanin) kanssaliuotinuutin. Öljy uutetaan hyödyntämällä öljyn ja orgaanisen liuottimen keskinäistä liukoisuutta. Liuotin poistetaan sitten kuumentamalla ja strippauksella, jolloin saadaan soijaöljyä. Soijaöljyn ja sen sivutuotteiden tuotannossa liuotinuutto on tärkein vaihe. Louhinnan laatu vaikuttaa suoraan prosessin kokonaislaatuun ja tuotannon onnistumiseen. Siksi on tärkeää hallita soijapavun liuotinuuttotehokkuuteen vaikuttavia avaintekijöitä.
Soijaöljyn uuttotehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat esikäsittelyprosessi (soijaöljysiementen kosteuspitoisuus, pyörittäminen, turvotus) ja uuttoprosessi (uuttoaika, uuttolämpötila, materiaalin -nestesuhde- ja materiaalin korkeus).
Kuva 2 Liuotinuutin
1 Esikäsittelyprosessiin vaikuttavat tekijät
1.1 Soijaöljysiementen kosteuspitoisuus
Soijapavun alkioiden kosteuspitoisuus ennen huuhtoutumista vaikuttaa suuresti uuttoprosessiin ja vaikuttaa viime kädessä huuhtoutumisvaikutukseen. Kun öljysiementen kosteuspitoisuus on alhainen, se vaikuttaa alkioiden kostutukseen liuottimen vaikutuksesta, hidastaa öljyn diffuusiota alkioiden sisältä rajapintakerrokseen, aiheuttaa alkioiden paakkuuntumista, tuhoaa alkioiden välisten kanavien jatkuvuuden ja vaikeuttaa liuottimen tunkeutumista. Liian korkealla kosteuspitoisuudella soijapavun alkioissa olevat fosfolipidit, tärkkelys, proteiinit ja muut aineet turpoavat ja tarttuvat yhteen imettyään vettä, käärien öljypisarat, jolloin suurin osa öljystä jää alkioihin, mikä lisää myöhemmän liuottimen poistoprosessin taakkaa, mikä kaksinkertaistaa energiankulutuksen ja työajan. Samaan aikaan alkioiden korkea kosteuspitoisuus on altis "silloille" purkamisen aikana. Sopiva kosteus voi parantaa alkioiden plastisuutta ja vähentää jauhemaisuutta. Kokeellisen yhteenvedon ja todellisen tuotantokokemuksen mukaan soijapavun alkioiden kosteuspitoisuutta tulisi valvoa välillä 7–9 %.
1.2 Soijapavun alkion paksuus
Soijapapujen esikäsittelyssä valssausprosessi on ratkaiseva prosessi. Valssausprosessi tarkoittaa prosessia, jossa käytetään mekaanista toimintaa öljysoijapapujen puristamiseksi rakeista hiutaleiksi. Rullausprosessin jälkeen soijapavun alkiosta tulee alkiolevy. Jos alkiolevy on liian ohut, alkiossa on liikaa jauhetta ja liuottimen tunkeutuminen on huono liuotusprosessin aikana, mikä ei edistä öljyn huuhtoutumista. Jos alkiolevy on liian paksu, soijapapujen solurakenne ei vaurioidu tarpeeksi, öljyn uuttoprosessi on pitkä, mikä ei edistä huuhtoutumista, mikä vähentää öljyn saantoa ja lisää myös liuottimen poistamisen ja kosteuden säätämisen vaikeutta myöhemmässä prosessissa, mikä vaikuttaa uuttovaikutukseen. Ennen soijapavun esikäsittelyä vaaditaan käärimistä. Kun alkion paksuus esikäsittelyprosessissa saavuttaa standardin, se voi siirtyä soijaöljyn liuotusprosessin seuraavaan vaiheeseen. selvitti kokeiden ja todellisen tuotantokokemuksen perusteella alkion paksuuden vaikutuksen soijapavun alkioiden jäännösöljymäärään liuotusprosessissa. Alkion paksuuden tulisi olla 0,25–0,35 mm.
1.3 Laajennus
Laajennusprosessilla tarkoitetaan prosessia, jossa soijapapualkioiden sekoitus, kuumennus, ekstruusio, gelatinoituminen ja gelatinoituminen tapahtuu intensiivisesti konekammion suljetussa tilassa korkeassa lämpötilassa ja korkeapaineisessa höyryssä, mikä johtaa muutoksiin niiden kudosrakenteessa. Tämän prosessin aikana paisuneiden hiukkasten bulkkitiheys kasvaa, alkioiden solurakenne tuhoutuu täysin, mikä lisää sisäistä huokoisuutta ja enemmän vapaata öljyä pinnalla. Myös hiukkaskoko ja mekaaninen lujuus kasvavat, mikä parantaa merkittävästi liuottimen läpäisevyyttä materiaalikerrokseen liuottamisen aikana, lisää liuotusnopeutta ja lyhentää uuttoaikaa. Siksi liuotusyksikön tehoa voidaan lisätä yli 20 %. Laajennusprosessi on siis ratkaiseva. Jos laajennusprosessia ei suoriteta kunnolla sopimattomien paisunta-olosuhteiden vuoksi, se vaikuttaa liuotusyksikköön tulevien alkioiden tilaan ja vaikuttaa siten soijapapujen lopulliseen uuttovaikutukseen. Päinvastoin, jos laajennusprosessi etenee sujuvasti, liuotusvaikutusta voidaan parantaa huomattavasti.
2. Liuotusprosessiin vaikuttavat tekijät
2.1 Liuotusaika
Liuotusaika on aika, joka kuluu soijapavun alkion ensimmäisestä uutosta jauhon lopulliseen uuttoon. Siksi uuttoaika on yksi tärkeimmistä soijapapujen uuttovaikutukseen vaikuttavista tekijöistä. Jos uuttoaika on liian lyhyt, soijapavun alkion ja orgaanisen liuottimen (n-heksaani) välinen kosketusaika on liian lyhyt ja uuttoaika myös liian lyhyt, mikä johtaa alhaiseen öljyn uuttomäärään, joka ei täytä todellisia tuotannon turvallisuusvaatimuksia. Jos uuttoaika on liian pitkä, vaikka se voi varmistaa soijapavun alkion ja uuttoaineen välisen kosketusajan ja uuttoajan, mikä parantaa öljyn uuttonopeutta, liiallinen aika vaikuttaa todellisiin aikakustannuksiin ja tuotannon tehokkuuteen. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että soijapavun alkioiden öljypitoisuus pyrkii vakiintumaan liuotusajan pidentyessä. Tuotestandardeihin ja eri tuotantoalueiden todellisiin olosuhteisiin perustuvia yhtenäisiä kiinteitä liuotusaikavaatimuksia ei ole. Yleensä se määräytyy tuotestandardien ja todellisten tuotantoolosuhteiden mukaan. Soijapavun todellisen liuotusvaikutuksen kannalta sopiva liuotusaika on 60–90 minuuttia.
2.2 Liuotuslämpötila
Liuotuslämpötilalla tarkoitetaan lämpötilaa, jossa soijapavut uuttuvat. Liuotuslämpötila on tärkeä uuttoprosessin indikaattori ja yksi tärkeimmistä soijapapujen uuttovaikutukseen vaikuttavista tekijöistä. Jos uuttolämpötila on alhainen, liuotusprosessin energia on alhainen, öljymolekyyleistä puuttuu aktiivisuutta, mikä vähentää öljyn uuttonopeutta ja johtaa lopulta huonoon soijapavun uuttovaikutukseen; Mitä korkeampi liuotuslämpötila on, sitä parempi on vähentää öljyn viskositeettia, lisätä molekyylidiffuusio- ja konvektiodiffuusionopeutta ja lisätä öljyn uuttonopeutta [4], mikä parantaa soijapapujen uuttovaikutusta. Kuitenkin varsinaisessa käytössä, mitä lähempänä liuotusprosessin lämpötila on liuottimen (n-heksaani) kiehumispistettä, sitä voimakkaampi on liuotinfraktioiden haihtuminen. Liuotinfraktioiden haihtumisen ja turvallisuusnäkökohtien vuoksi liuotusprosessin lämpötilan tulisi olla hieman alhaisempi kuin tuoreen liuotinfraktiokoostumuksen alkuperäinen kiehumispiste, ja sen tulisi olla 50-60 astetta.
2.3 Materiaalin-/nesteen suhde{2}}
Materiaalin-/-nesteen välinen suhde on liuotetun alkion painosuhde käytettyyn liuottimeen aikayksikköä kohti, mikä on toinen sekaöljyn pitoisuuteen vaikuttava tekijä [5]. Liuottimen riittämättömyys johtaa epätäydelliseen huuhtoutumiseen ja rasvanpoistoon, mikä johtaa korkeaan jäännösöljyyn soijajauhossa, mikä vaikuttaa öljyn uuttonopeuteen ja aiheuttaa siihen, että tuoteindikaattorit eivät täytä standardeja. Vaikka suurempi liuotintilavuus on hyödyllinen soijajauhon uuttolle ja varmistaa hyvän uuttovaikutuksen, korkea liuotinsuhde öljyseoksessa lisää myöhempien prosessien työmäärää ja lisää energiankulutusta. Mitä suurempi määrä liuotinta syötetään aikayksikköä kohti, sitä selvempi pitoisuusero sekoitetussa öljyssä on. Kun liuotin lisääntyy tiettyyn rajaan, liotus- ja valutusjärjestys tulee epäselväksi, materiaaliosastot tarttuvat toisiinsa, öljyosastojen välistä pitoisuusgradienttia ei voida taata ja lopullinen sekoitettu öljypitoisuus pienenee vähitellen. Siksi materiaalin -neste-{9}}suhde ei saa olla liian pieni tai liian korkea. suhteen on oltava kohtalainen. Asiaankuuluvan kirjallisuuden ja todellisen tuotantokokemuksen perusteella optimaalinen materiaali{11}}nestesuhde on 1:0,8–1,4 (W:W).
2.4 Raaka-aineen korkeus
Saman tehon olosuhteissa korkeampi raaka-aineen korkeus uuttosuppilossa mahdollistaa pidemmän uuttoajan, mikä on hyödyllistä vähentämään soijapapujauhon jäännösöljyä ja lisäämään öljyn saantoa. Korkeampi suppilo ei kuitenkaan aina ole parempi. Jos suppilo on liian korkealla, pohjalla oleva raaka-aine altistuu liialliselle voimalle ja rikkoutuu, mikä lisää jauhemaisuutta. Lisäksi, jos suppilo on liian täynnä, liuotin tai öljyseos voi huuhdella raaka-aineen ruiskutusputkista ja vuotaa säiliön molemmilta puolilta öljynkeräyssuppiloon. Virheellinen käyttö voi tukkia öljypumpun ja ruiskutusputket. Raaka-aineen korkeus tulee valita tuotantotarpeiden ja imurin valinnan perusteella. Erityinen korkeusvaatimus tulee laskea todellisten olosuhteiden ja valmistajan vaatimusten perusteella.
3 Johtopäätös
Yllä olevan analyysin perusteella soijapapujen uuttovaikutukseen vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa soijaöljysiementen kosteuspitoisuus, rullautuminen, turvotus, uuttoaika, uuttolämpötila, materiaalin -/-nestesuhde ja raaka-aineen korkeus. Jokaisella tekijällä on merkittävä vaikutus huuhtoutumisvaikutukseen. Näitä tekijöitä tarkasteltaessa on välttämätöntä noudattaa teoriaa ja mukautua todelliseen tilanteeseen. Soijapavun liuotusteknologian teollisessa sovelluksessa on olennaista yhdistää teoria käytäntöön ja hallita kaikkia uuttovaikutukseen mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä, jotta liuotusprosessia voidaan soveltaa tehokkaasti ja uuttovaikutus on taattu.
VIC Machineryn insinöörimme ottivat kattavasti huomioon yllä-mainitut vaikuttavat tekijät ja optimoivat suunnittelun luodessaan uuttotuotantolinjaa ja -laitteita, mikä maksimoi soijaöljyn uuttamisen asiakkaillemme. Ota yhteyttä nyt ostaaksesi!