W produkcji oleju sojowego około 80% producentów oleju sojowego w Chinach wykorzystuje ekstrakcję rozpuszczalnikiem, podczas gdy w rozwiniętych krajach Europy i Ameryki odsetek ten sięga 90%. Ekstrakcja rozpuszczalnikiem sojowym jest podstawową metodą produkcji oleju sojowego ze względu na wysoką wydajność oleju (16%-17%, wyższą niż wydajność tłoczenia 12%-13%) i niski koszt.
Rysunek 1 Młyn do płatkowania
Proces ekstrakcji rozpuszczalnikiem soi polega na pierwszym rozdrobnieniu nasion soi na małe kawałki, a następnie wykorzystaniumłyn płatkowy(Rysunek 1)zgniatanie ich w płatki lub rozdrabnianie. Następnie płatki kontaktuje się z rozpuszczalnikiem organicznym (zwykle n-heksanem) w aekstraktor rozpuszczalnikowy. Olej ekstrahuje się wykorzystując wzajemną rozpuszczalność oleju i rozpuszczalnika organicznego. Następnie rozpuszczalnik usuwa się poprzez ogrzewanie i odpędzanie, otrzymując olej sojowy. W produkcji oleju sojowego i jego produktów ubocznych najważniejszym etapem jest ekstrakcja rozpuszczalnikiem. Jakość ekstrakcji bezpośrednio wpływa na ogólną jakość procesu i powodzenie produkcji. Dlatego też niezbędne jest kontrolowanie kluczowych czynników wpływających na skuteczność ekstrakcji rozpuszczalnikiem soi.
Czynniki wpływające na skuteczność ekstrakcji oleju sojowego obejmują proces obróbki wstępnej (zawartość wilgoci w nasionach oleistych soi, walcowanie, dmuchanie) i proces ekstrakcji (czas ekstrakcji, temperatura ekstrakcji, stosunek materiału-do-cieczy i wysokość materiału).
Rysunek 2 Ekstraktor rozpuszczalnikowy
1 Czynniki wpływające na proces obróbki wstępnej
1.1 Wilgotność nasion oleistych soi
Zawartość wilgoci w zarodkach soi przed ługowaniem ma ogromny wpływ na proces ługowania i ostatecznie będzie miała wpływ na efekt ługowania. Kiedy zawartość wilgoci w nasionach oleistych jest niska, będzie to miało wpływ na zwilżanie zarodków przez rozpuszczalnik, spowolni dyfuzję oleju z wnętrza zarodków do warstwy granicznej, spowoduje zlepianie się zarodków, zniszczy ciągłość kanałów między zarodkami i utrudni penetrację rozpuszczalnika. Gdy zawartość wilgoci jest zbyt wysoka, fosfolipidy, skrobia, białka i inne substancje w zarodkach soi po wchłonięciu wody pęcznieją i sklejają się, otulając kropelki oleju, w wyniku czego większość oleju pozostaje w zarodkach, zwiększając obciążenie późniejszego procesu usuwania rozpuszczalnika, prowadząc do podwojenia zużycia energii i czasu pracy. Jednocześnie wysoka wilgotność zarodków sprzyja „mostkowaniu” podczas rozładunku. Odpowiednia wilgotność może poprawić plastyczność zarodków i zmniejszyć pudrowość. Zgodnie z podsumowaniem eksperymentu i rzeczywistym doświadczeniem produkcyjnym zawartość wilgoci w zarodkach soi powinna być kontrolowana na poziomie od 7% do 9%.
1.2 Grubość zarodka soi
We wstępnej obróbce nasion soi proces walcowania jest procesem kluczowym. Proces walcowania odnosi się do procesu mechanicznego tłoczenia nasion soi oleistej z granulek w płatki. Po procesie walcowania zarodek soi staje się arkuszem zarodka. Jeżeli arkusz zarodka jest zbyt cienki, w zarodku będzie za dużo proszku, a penetracja rozpuszczalnika podczas procesu ługowania będzie słaba, co nie sprzyja wypłukiwaniu oleju. Jeśli arkusz zarodkowy będzie zbyt gruby, struktura komórkowa nasion soi nie zostanie wystarczająco uszkodzona, proces ekstrakcji oleju będzie długi, co nie sprzyja wymywania, zmniejszając uzysk oleju, a także zwiększa trudność usuwania rozpuszczalnika i regulacji wilgotności w późniejszym procesie, wpływając na efekt ługowania. Przed wstępną obróbką nasion soi wymagane jest walcowanie. Gdy w procesie wstępnej obróbki grubość zarodka osiągnie normę, może on wejść w kolejny etap procesu ługowania oleju sojowego. na podstawie eksperymentów i rzeczywistych doświadczeń produkcyjnych wyprowadzili wpływ grubości zarodków na zawartość oleju resztkowego w zarodkach soi w procesie ługowania. Grubość zarodka powinna być kontrolowana w zakresie od 0,25 do 0,35 mm.
1.3 Rozszerzenie
Proces ekspansji odnosi się do procesu, w którym zarodki soi poddawane są intensywnemu mieszaniu, ogrzewaniu, wytłaczaniu, żelatynizacji i żelatynizacji w zamkniętej przestrzeni komory maszyny pod wpływem pary o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, co powoduje zmiany w ich strukturze tkanki. Podczas tego procesu wzrasta gęstość nasypowa ekspandowanych cząstek, struktura komórkowa zarodków ulega całkowitemu zniszczeniu, co skutkuje większą porowatością wewnętrzną i większą ilością wolnego oleju na powierzchni. Zwiększa się również wielkość cząstek i wytrzymałość mechaniczna, znacznie poprawiając przepuszczalność rozpuszczalnika do warstwy materiału podczas ługowania, zwiększając szybkość ługowania i skracając czas ługowania. Dlatego wydajność jednostki ługującej można zwiększyć o ponad 20%. Dlatego proces ekspansji jest kluczowy. Jeśli proces ekspansji nie zostanie przeprowadzony prawidłowo ze względu na nieodpowiednie warunki ekspansji, będzie to miało wpływ na stan zarodków wchodzących do jednostki ługującej, wpływając w ten sposób na końcowy efekt ługowania nasion soi. I odwrotnie, jeśli proces spieniania przebiega płynnie, efekt wymywania można znacznie poprawić.
2. Czynniki wpływające na proces ługowania
2.1 Czas wymywania
Czas ługowania to czas wymagany od początkowego ługowania zarodków soi do końcowej ekstrakcji śruty. Dlatego czas ługowania jest jednym z ważnych czynników wpływających na efekt ługowania soi. Jeśli czas ługowania będzie zbyt krótki, czas kontaktu zarodków soi z rozpuszczalnikiem organicznym (n-heksanem) będzie zbyt krótki, a czas ekstrakcji również będzie zbyt krótki, co spowoduje niską ekstrakcję oleju, która nie będzie spełniać rzeczywistych wymogów bezpieczeństwa produkcji. Jeśli czas ługowania jest zbyt długi, chociaż może zapewnić czas kontaktu zarodków soi z ekstrahentem i czas ekstrakcji, poprawiając w ten sposób szybkość ekstrakcji oleju, nadmierny czas będzie miał wpływ na rzeczywisty koszt czasu i wydajność produkcji. Co więcej, badania wykazały, że zawartość oleju w kiełkach soi ma tendencję do stabilizacji wraz ze wzrostem czasu ługowania. Nie ma jednolitych, ustalonych wymagań dotyczących czasu ługowania w oparciu o standardy produktu i rzeczywiste warunki panujące w różnych obszarach produkcyjnych. Generalnie określa się go na podstawie standardów produktu i rzeczywistych warunków produkcji. Jeśli chodzi o rzeczywisty efekt wymywania soi, odpowiedni jest czas ługowania wynoszący 60–90 minut.
2.2 Temperatura ługowania
Temperatura ługowania odnosi się do temperatury, w której ługuje się soję. Temperatura ługowania jest ważnym wskaźnikiem procesu ługowania i jednym z ważnych czynników wpływających na efekt ługowania soi. Jeśli temperatura ługowania jest niska, energia procesu ługowania będzie niska, cząsteczki oleju będą pozbawione aktywności, co zmniejszy szybkość ekstrakcji oleju i ostatecznie doprowadzi do słabego efektu ługowania soi; im wyższa temperatura ługowania, tym lepiej jest zmniejszyć lepkość oleju, zwiększyć prędkość dyfuzji molekularnej i dyfuzji konwekcyjnej oraz zwiększyć szybkość ekstrakcji oleju [4], poprawiając w ten sposób efekt ługowania soi. Jednakże w rzeczywistym działaniu, im temperatura procesu ługowania jest bliższa temperaturze wrzenia rozpuszczalnika (n-heksanu), tym silniejsze jest ulatnianie się frakcji rozpuszczalnika. Ze względu na ulatnianie się frakcji rozpuszczalnika i względy bezpieczeństwa temperatura procesu ługowania powinna być nieco niższa niż początkowa temperatura wrzenia składu świeżej frakcji rozpuszczalnika i kontrolowana na poziomie 50-60 stopni.
2.3 Stosunek materiału-do-cieczy
Stosunek materiału-do-płynu to stosunek wagowy wyługowanego zarodka do rozpuszczalnika użytego w jednostce czasu, co jest kolejnym czynnikiem wpływającym na stężenie zmieszanego oleju [5]. Niewystarczająca ilość rozpuszczalnika spowoduje niecałkowite ługowanie i odtłuszczenie, co doprowadzi do dużej ilości oleju resztkowego w śrucie sojowej, co wpłynie na szybkość ekstrakcji oleju i spowoduje, że powiązane wskaźniki produktu nie będą spełniać norm. O ile większa ilość rozpuszczalnika jest korzystna dla ługowania śruty sojowej i zapewnia dobry efekt ługowania, to wysoki udział rozpuszczalników w mieszanym oleju zwiększy obciążenie kolejnych procesów i zwiększy zużycie energii. Im większa ilość rozpuszczalnika dostarczana w jednostce czasu, tym wyraźniejsza jest różnica stężeń w zmieszanym oleju. Gdy ilość rozpuszczalnika wzrośnie do pewnego poziomu, kolejność namaczania i opróżniania staje się niejasna, komory materiałowe sklejają się ze sobą, nie można zagwarantować gradientu stężeń pomiędzy komorami olejowymi, a końcowe stężenie zmieszanego oleju stopniowo maleje. Dlatego stosunek materiału-do-cieczy nie powinien być ani za niski, ani za wysoki; stosunek musi być umiarkowany. W oparciu o odpowiednią literaturę i rzeczywiste doświadczenia produkcyjne optymalny stosunek materiału-do-płynu ustala się na poziomie 1:0,8–1,4 (W:W).
2.4 Wysokość surowca
Pod warunkiem równej wydajności, większa wysokość surowca w leju ekstraktorowym pozwala na dłuższy czas ekstrakcji, co jest korzystne dla zmniejszenia ilości oleju resztkowego w śrucie sojowej i zwiększenia uzysku oleju. Jednak wyższy zbiornik nie zawsze jest lepszy. Jeżeli lej zasypowy jest zbyt wysoki, surowiec znajdujący się na dnie będzie narażony na działanie nadmiernych sił i pękanie, co zwiększy sypkość. Ponadto, jeśli lej zasypowy będzie zbyt pełny, surowiec może zostać wypłukany przez rozpuszczalnik lub mieszany olej z rur natryskowych, przelewając się z obu stron lejka do leja zbierającego olej. Niewłaściwa obsługa może spowodować zatkanie pompy olejowej i rur natryskowych. Wysokość surowca należy dobrać w oparciu o potrzeby produkcyjne oraz wybór ekstraktora. Konkretne wymagania dotyczące wysokości należy obliczyć w oparciu o rzeczywiste warunki i wymagania producenta.
3 Wniosek
Z powyższej analizy wynika, że czynniki wpływające na efekt ekstrakcji soi obejmują zawartość wilgoci w nasionach oleistych soi, walcowanie, pęcznienie, czas ekstrakcji, temperaturę ekstrakcji, stosunek materiału-do-cieczy oraz wysokość surowca. Każdy czynnik ma znaczący wpływ na efekt wymywania. Rozważając te czynniki, należy kierować się teorią, a jednocześnie dostosować się do rzeczywistej sytuacji. W przemysłowym zastosowaniu technologii ługowania soi istotne jest połączenie teorii z praktyką i kontrolowanie każdego czynnika, który może mieć wpływ na efekt ługowania, aby skutecznie zastosować proces ługowania i zapewnić efekt ługowania.
Nasi inżynierowie VIC Machinery kompleksowo rozważyli-wymienione powyżej czynniki wpływające i zoptymalizowali projekt podczas tworzenia linii i sprzętu do ługowania, maksymalizując ekstrakcję oleju sojowego dla naszych klientów. Skontaktuj się z nami już teraz, aby dokonać zakupu!
