真空技术在食用油精炼过程中的应用与节能情况分析

1 食用油精炼对真空技术提出的要求

食用油能够提高菜肴的营养价值，有助于调节膳食平衡，促进人体生长、发育[1]。食用油种类较多，主要有橄榄油、菜籽油、大豆油等，它们的精炼加工流程有多方面的相似点，以大豆油为例，其加工流程主要包括以下14个步骤。（1）毛油。即初步提取大豆中所含的油脂。（2）过滤。对大豆油进行初步筛选和提炼。（3）酸化。对大豆油实施酸化处理。（4）中和。对大豆油进行中和。（5）分离。分离大豆油和豆渣。（6）水洗。通过水洗对大豆油进行清洁处理。（7）分离。实现油和水以及其他物质的分离。（8）干燥。对大豆油进行干燥处理。（9）吸附脱色。通过加入足量的吸附剂来去除油中所含的胡萝卜素、叶绿素和花色素等成分[2]。一般情况下，工作人员需要在热油中开展脱色作业，吸附剂和色素会在发生作用的过程中产生氧化反应，这会直接影响成品油的色泽和稳定性，因此必须在真空条件下开展吸附脱色作业。（10）过滤。对大豆油进行进一步的过滤。（11）析气。通过析气处理来实现油和空气的分离。（12）蒸馏脱臭。该流程对于食用油的稳定性、风味、色泽、气味都会产生一定的影响。油脂脱臭主要是按照臭味组分、甘油三酯之间所具有的不同挥发度，在温度、真空条件都一定的情况下，按照水蒸气蒸馏原理脱出臭味组分的工艺过程[3]。（13）过滤。对大豆油进行精细过滤，使其他杂质能被全面分离。（14）精炼成品。将大豆油精炼成无污染食用油，确保其营养成分符合标准要求。需要注意的是，吸附脱色、蒸馏脱臭在食用油精炼工艺中都离不开真空技术，其中脱色时真空度需控制在100Pa左右，脱臭时真空度需控制在300～400Pa范围内。

2 食用油精炼过程中常用的真空泵与真空系统

在食用油精炼过程中需要借助真空泵将大部分水蒸气抽走，所使用的真空泵主要有水喷射泵、低温冷凝泵、水蒸气喷射泵、水环泵等[4]。将捕水器、冷凝泵、冷阱等水汽凝结器配置在旋片泵、罗茨泵、干式泵前端位置，可将一定量的水蒸气抽出来，单独使用任何一种真空泵都达不到食用油精炼对真空度的标准要求，因此必须按照标准要求配置完善的真空系统。目前，在食用油精炼蒸馏脱臭处理作业中，最常用的真空系统主要包括以下三种。

2.1 多级水蒸气喷射泵真空系统

从宏观结构来看，多级水蒸气喷射泵真空系统主要是由四级水蒸气喷射泵和两级冷凝器两大重要部件组成，该系统主要应用于传统食用油加工作业中的脱臭处理环节，具有一系列优点，如简单的结构、较长的使用寿命、较高的抽汽能力、对于粉尘缺乏敏感度等，但是对于工作蒸汽量、冷却水会造成较大的消耗，在整个精炼工艺汽耗量中脱臭工序往往需要消耗超过60%的蒸汽量，且需要设置一定的锅炉系统，为此会产生较大的消耗量，增加额外成本，并且工作蒸汽和被抽臭味组分必然会和冷凝器进行直接接触，进而导致水池中产生更多的废水，废水会经过挥发造成严重的大气污染，废水处理作业也会增加更多成本。

2.2 水蒸气喷射泵与水环泵组成的真空系统

在多级水蒸气喷射泵中，最后一级或两级水蒸气喷射泵可以用水环泵代替，该系统可以将高真空下水蒸气喷射泵的高抽气能力、低真空泵下的水环泵高抽气效率充分结合起来，避免对蒸汽与喷淋水造成较大的消耗，能有效解决能源资源的浪费问题[5]。再加上水环泵可以是闭环式循环系统，经换热器冷却后可以循环利用工作液，可防止排出工艺液体，减少污水量，从而能够更好地保护环境。

2.3 罗茨真空泵—水环泵机组

该机组所具有的特点主要体现在以下几个方面：（1）避免罗茨泵转子及其泵腔、转子与转子之间在机组中产生直接接触，之间有一定的间隙，无须采用润滑油[6]。（2）罗茨泵转子具备几何对称性，可以提高转速，同时生产加工稳定性良好。（3）机组在工作过程中所产生的振动较小，且具备的容积较大。（4）类似机械真空泵压缩的情况不会发生在泵腔，因此无需排气阀就可将可凝性脂肪酸蒸汽抽除。（5）可较快启动，极限真空可在短时间内实现，不会消耗较大的功率，不会产生较高的运转维护费用。（6）压力范围广，即1～100Pa，罗茨泵抽速大，可将被蒸馏的气体迅速排出。

3 食用油精炼过程中的损耗与影响因素

3.1 蒸馏损耗

这部分损耗主要由三部分组成。（1）将待脱臭油中的各种物质所引起的损耗蒸馏出来，如低分子醛、不饱和碳氢化合物。脱臭旨在将这些臭味物质采用水蒸气蒸馏的方式取出，因此这是工艺中的必然损耗。（2）将待脱臭油中不皂化物引起的损耗蒸馏出来，如生育酚、甾醇等。上述成分不是脱臭而需要去除的物质，尽管很难挥发但是也会失去一部分，特别是在温度比较高的情况下，在馏出物中大部分为不皂化物。经大量研究发现，如果脱臭温度保持在250℃～270℃范围内，油中的不皂化物含量通常会降低60%。（3）蒸馏出甘油三酸酯产生的损耗[7]。甘油三酸酯与其他成分相比很难挥发，但是因为其是组成油脂的重要成分，在蒸馏脱臭过程中必然会造成一定损失，且在脱臭条件下不具备较高的蒸汽压，很难直接蒸馏脱臭，这部分损失被水解为单甘油酯、二甘油酯，成为一种附加脱臭损耗。

3.2 飞溅耗损

汽提水在脱臭过程中会产生一定机械作业，造成油脂飞溅的可能性较大，由此会造成一定耗损，这就是飞溅耗损。根据一定速度向油中喷入气体水蒸气，经油层到达脱臭器顶端结构时，充分运用蒸汽自身的动能以及在高空状态下膨胀所产生的动能，伴随着蒸汽会冲击排气管内的一部分油脂液，并且排汽管的截面积大多比脱臭器截面积小，由此会增大排气管内的蒸汽流速，促使油滴随气流排出脱臭器，带出的油脂数量也就是飞溅耗损。

4 食用油精炼过程中的节能技术

采用低温冷凝（干式）真空脱臭方法节能，该系统有四大重要部件，分别是制冷准备、干冷器、融冰准备和真空装置。相比传统喷射泵大气冷凝方式，干式-冷凝真空脱臭工艺具有显著优势。（1）极大地降低了所需蒸汽压力，极大地减少了蒸汽用量，冷却循环水几乎用不到，几乎不会排放废水，分离处理比较方便。（2）最终排放的气体中不存在任何挥发性物质，不存在臭气。（3）真空比较稳定，操作灵活，且具有良好的调节性和较高的自动化程度，安全可靠，对于气量多变的要求可以完全得到满足。（4）不会占较大的空间，有助于减少管理维修工作量。

除此之外，为节约热能消耗可以采取三种方式，即降低冷却水的温度、结合冷却水温度变化对蒸汽用量进行自动调节、在脱臭真空操作中减少抽汽量。本文重点介绍第三种方式。泵能耗与被抽气体量在一定程度上呈正比例关系，随着抽汽量的增大，蒸汽耗量也随之增加，而脱臭真空系统的抽汽量主要来源于油中所含的可汽化物质、脱臭时所喷入的直接蒸汽和夹带的空气以及从外部进入系统的空气。

5 结 论

用于食用油真空脱臭、脱色的真空系统是低真空技术的一种，但相关技术工作者对其并不关心，导致该技术在实际应用过程中极易出现各种问题，为此需要进行更深层次的研究。与此同时，为更好地节省水蒸气用量，可以将真空、低温技术联合起来，在真空脱臭过程中减少对环境的污染，从而真正实现节能环保。