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        新型液壓設(shè)備及工藝在核桃榨油中的應(yīng)用*

        2022-10-11 07:45:06呂鵬輝石學(xué)鵬王勛強(qiáng)張海龍杜成功
        糧食加工 2022年5期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        呂鵬輝,石學(xué)鵬,王勛強(qiáng),劉 鵬,張海龍,杜成功,張 煜

        (1.洛陽兆格環(huán)??萍加邢薰荆幽?洛陽 471000;2.中糧工科(西安)國際工程有限公司,西安 710082)

        核桃油中含有大量的亞油酸和亞麻酸,同時(shí)還含有多種黃銅、磷脂、維生素E和鐵等維生素和礦物元素[1],是一種非常重要的營養(yǎng)及保健用油。榨油后的核桃餅中富含18種氨基酸,為優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。同時(shí),核桃油還可以應(yīng)用于工業(yè)油漆、繪畫顏料以及醫(yī)療造影劑等方面。因此,核桃油未來的市場是巨大的。目前我國的液壓冷榨核桃油設(shè)備中,基本都是人工或者半自動(dòng)形式的設(shè)備,并且都需要濾布對核桃顆粒進(jìn)行包裹,再對其壓榨出油[2-3]。整個(gè)壓榨過程中,液壓缸的壓力無法精確控制,只能通過啟停液壓泵的方式控制壓力。核桃榨油過程中受力復(fù)雜,榨箱內(nèi)的壓力及其分布直接影響油脂分離效果,當(dāng)壓力過小時(shí),油料細(xì)胞壁破碎不完全,出油率低;壓力過大或加壓過快時(shí),油料被迅速壓實(shí),位于中部的物料出油不暢,同樣使出油率下降[4-7]。本文利用YZW-32型全自動(dòng)臥式榨油機(jī)進(jìn)行中試工藝實(shí)踐,以期得出核桃油壓榨的合理工藝條件。

        1 核桃原料及試驗(yàn)生產(chǎn)線

        核桃原料產(chǎn)地新疆,為脫殼且去除內(nèi)種皮的核桃仁粒,去除內(nèi)種皮可以使后續(xù)的核桃蛋白品質(zhì)及口感更好,并有利于后續(xù)蛋白的高效利用。核桃顆粒含油率65%~70%,含水率為4.1%~6.7%。試驗(yàn)生產(chǎn)線位于洛陽兆格固液分離液壓機(jī)研發(fā)中心,主要設(shè)備包括磨漿機(jī)、攪拌設(shè)備、保溫設(shè)備、進(jìn)料設(shè)備、壓榨設(shè)備、料餅震動(dòng)輸送設(shè)備、油品存儲(chǔ)以及液壓和全自動(dòng)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)設(shè)備組見圖1。

        圖1 試驗(yàn)設(shè)備組

        主體壓榨設(shè)備為團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的YZW-32型全自動(dòng)臥式液壓壓榨機(jī),設(shè)備主要由主油缸、出料油缸、側(cè)板、封板體、榨箱體、壓頭體、進(jìn)料閥等組成;主缸活塞直徑:320 mm;榨箱直徑:200 mm;榨箱數(shù)量:2個(gè);最大試驗(yàn)液壓壓強(qiáng):32 MPa;最大物料壓強(qiáng):80 MPa??刂葡到y(tǒng)采用西門子S7-200-SMART-ST60系列模塊,并增加模擬量輸入輸出模塊以及電路放大板,以確保系統(tǒng)壓力形成閉環(huán)回路,從而達(dá)到精確控制的目的;液壓系統(tǒng)增加了電磁溢流閥,通過控制其輸入電流大小來控制液壓系統(tǒng)壓力。

        全自動(dòng)臥式液壓壓榨機(jī)不同于傳統(tǒng)的立式榨油機(jī)所用的“圓周出油”方式,而是采用“端面出油”方式,大大縮短了出油路徑,并且用組合式的不銹鋼網(wǎng)替代了傳統(tǒng)設(shè)備的濾布,節(jié)省大量濾布的同時(shí),縮短壓榨時(shí)間,提高出油效率?!岸嗣娉鲇汀狈绞胶汀皥A周出油”方式對比示意圖見圖2。

        圖2 “端面出油”方式和“圓周出油”方式對比示意圖

        2 試驗(yàn)方法

        2.1 工藝流程

        工藝流程見圖3。

        圖3 核桃壓榨工藝流程

        2.2 壓榨工藝要求

        核桃仁顆粒通過磨漿機(jī)磨成漿,目數(shù)約為50目,進(jìn)入攪拌設(shè)備攪拌,并通過保溫設(shè)備對其進(jìn)行加熱保溫,加熱溫度不超過50℃;壓榨機(jī)進(jìn)料閥打開后,進(jìn)料泵對核桃漿進(jìn)行打壓進(jìn)料,時(shí)間為5 min,且在進(jìn)料泵打壓進(jìn)料過程中,壓榨設(shè)備有一個(gè)進(jìn)料壓濾過程,在進(jìn)料壓力超過0.3 MPa時(shí),部分油脂會(huì)析出;進(jìn)料泵壓力超過0.5 MPa后,設(shè)備進(jìn)料閥關(guān)閉,主缸開始前進(jìn)并進(jìn)行壓榨,壓榨結(jié)束,出料缸前進(jìn),核桃餅脫網(wǎng)并落入震動(dòng)輸送設(shè)備,油脂通過管道進(jìn)入油箱。缸體復(fù)位后進(jìn)行下次壓榨。試驗(yàn)主要在升壓時(shí)間、最高物料壓強(qiáng)及保壓時(shí)間工藝參數(shù)調(diào)整,檢測壓榨后核桃餅中的油脂殘留。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 壓榨曲線

        榨制曲線是通過理論計(jì)算和大量試驗(yàn)得出的工藝曲線,即物料壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線。

        物料壓強(qiáng)Pr與系統(tǒng)壓力Pb換算關(guān)系:

        式中:D1為主油缸活塞直徑;D為榨箱直徑。

        本 次 試 驗(yàn) 機(jī)YZW-32型,D1=320 mm,D=200mm。即:

        試驗(yàn)中漿料的加熱溫度由PT100溫度傳感器通過PLC進(jìn)行精確控制,進(jìn)料重量由寧波某品牌稱重傳感器SQB模塊通過PLC計(jì)算得出。

        3.2 不同升壓速率對餅殘油含量的影響

        兩種不同升壓時(shí)間下的榨制曲線見圖4。

        圖4 兩種不同升壓速率的榨制曲線

        通過對兩種升壓時(shí)間曲線條件下核桃仁壓榨,檢測得核桃餅殘油含量數(shù)據(jù)見表1。

        從圖4及表1中可知,在最高物料壓強(qiáng)皆為79MPa條件下,曲線一升壓時(shí)間為30 min,曲線二升壓時(shí)間為20 min;曲線二升壓速率較快,餅殘油較低,其原因可能為在短時(shí)間內(nèi),物料中油脂可通過出油端面流出,系統(tǒng)內(nèi)物料壓強(qiáng)還未升高。若升壓過慢,油脂被物料緩慢包裹,封閉了出油路徑,可能會(huì)導(dǎo)致餅殘油較高。因此在其它工藝條件相同條件下,較快的升壓時(shí)間有利于出油,降低餅殘油含量。

        表1 不同升壓速率對結(jié)果的影響

        3.3 不同壓強(qiáng)對餅殘油含量的影響

        在相同升壓時(shí)間條件下,達(dá)到不同最高物料壓強(qiáng)下的榨制曲線見圖5。

        圖5 兩種壓強(qiáng)的榨制曲線

        通過對兩種最高物料壓強(qiáng)曲線條件下核桃仁壓榨,檢測得核桃餅殘油含量數(shù)據(jù)見表2。

        從圖5及表2中可知,升壓時(shí)間相同的情況下,曲線一達(dá)到最大的物料壓強(qiáng)為54 MPa,要小于曲線二的79 MPa;曲線二餅殘油量低于曲線一,但差別不大,僅為0.9%??梢钥闯鲈诟邏合聲?huì)進(jìn)一步降低餅殘油,但是在達(dá)到一定壓強(qiáng)下,再升高壓強(qiáng),差距影響不大。

        表2 不同物料壓強(qiáng)對結(jié)果的影響

        3.4 不同保壓時(shí)間對餅殘油含量的影響

        兩種不同保壓時(shí)間下的榨制曲線見圖6。

        圖6 兩種保壓時(shí)間的榨制曲線

        通過對兩種保壓時(shí)間曲線條件下核桃仁壓榨,檢測得核桃餅殘油含量數(shù)據(jù)見表3。

        表3 不同保壓時(shí)間對結(jié)果的影響

        從圖6及表3中可知,曲線一比曲線二的保壓升壓時(shí)間多10 min,同樣的餅殘油也較低,說明在后期持續(xù)保壓的情況下,延長時(shí)間也有利于減低餅殘油。

        4 結(jié)論

        通過利用YZW-32型全自動(dòng)液壓壓榨機(jī)組對核桃榨油的試驗(yàn),得出了不同榨制曲線對結(jié)果的影響。相同時(shí)間下,升壓速率越快,結(jié)果越理想。但過快的升壓速率對設(shè)備密封、濾網(wǎng)、進(jìn)料閥等產(chǎn)生較高要求,且有造成設(shè)備冒渣的風(fēng)險(xiǎn)。在相同的升壓速率下,最高物料壓強(qiáng)越大,餅中殘油越低,但影響有限。保壓時(shí)間對結(jié)果的影響也至關(guān)重要,時(shí)間越長,餅中殘油越低,但在工業(yè)化生產(chǎn)中,需要計(jì)算出最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

        試驗(yàn)證明,全自動(dòng)液壓壓榨機(jī)組對核桃冷榨出油是可行的,對比其它產(chǎn)品,本設(shè)備可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn),且壓榨周期一般為40 min至50 min,比傳統(tǒng)榨油的時(shí)間大量縮減,為后期工業(yè)化生產(chǎn)及花生、芝麻、可可豆等其它高含油油料加工生產(chǎn)提供新思路和數(shù)據(jù)參考。后期在核桃榨油技術(shù)上,在原料溫度及水分等條件方面繼續(xù)進(jìn)行探索,以期進(jìn)一步降低核桃餅殘油、提高經(jīng)濟(jì)效益。

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