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棉籽剥壳工艺技术探讨

发布日期:2019-01-13 中国油脂网

 

徐 涛,王爱辉

(山东渤海实业股份有限公司,山东 博兴 256500)

 

摘要:对棉籽剥壳技术在实际生产中的应用情况进行了研究,比较了传统一次剥壳工艺和循环剥壳工艺的特点,对主要工序的工艺和设备进行了论述。通过对剥壳和仁壳分离的分析,选用循环剥壳工艺和仁壳分离关键设备,采用合理的风选分离系统,使壳中的仁和籽得到充分分离,显著降低了壳中含油,提高了剥壳效率,节约了生产成本。

关键词:棉籽;循环剥壳;籽壳分离;仁壳分离;壳中含油

中图分类号:TS224;TQ028   文献标志码:B   文章编号:1003-7969(2010)07-0067-03 

    棉籽是我国重要的油料之一,随地域差异,组分稍有变化,一般含仁45%~60%,含壳40%~55%,全籽含油15%~25%,仁中含油30%~40%,壳中含油0.3%~1%。如果带壳制油,壳不仅不出油,反而吸附油脂残留在饼粕中,降低出油率。饼粕中壳含量高,蛋白质含量就低,将使饼粕的利用价值降低。因此,棉籽剥壳及仁壳分离好坏直接影响到油、粕的得率和粕的蛋白品质,剥壳是棉籽制油过程中的一道重要生产工序。

1 棉籽传统一次剥壳工艺

    国内大多数棉籽油厂一般采用一次剥壳工艺,生产规模小。仁壳分离采用筛选分离,效果不佳,壳中含仁多,浪费严重。传统一次剥壳工艺流程见图1。

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图1 传统一次剥壳工艺流程  

传统一次剥壳工艺是将清理后的棉籽经圆盘剥壳机或齿辊剥壳机剥壳,然后用平筛分离壳和整仁,再利用圆打筛把附着在壳中或缠绕在壳中的碎仁分离出来,仁和壳的分离也有采用螺旋筛进行的。传统一次剥壳工艺简单,使用设备少。为了得到较高的剥壳率,通常剥壳后混合料的粉碎度较大,仁中含壳率和壳中含仁率均较高,造成生产过程油分损失大。从使用圆盘剥壳机或齿辊剥壳机的厂家取样分析来看,壳中的碎仁和壳上吸附的油很多,远远超出指标,损失很大。

2 循环剥壳工艺

    随着市场的激烈竞争,规模化棉籽加工需要控制生产成本和提高成品的得率和质量。在多年生产实践中,我们不断对剥壳工艺技术进行研究和探讨,把仁壳分离的效果作为重点,设计并完善了棉籽剥壳工艺,取得了较好的效果。

2.1 循环剥壳工艺流程

  图2为循环剥壳工艺流程。

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图2 循环剥壳工艺流程  

循环剥壳工艺是将清理后的棉籽经刀板剥壳机剥壳。调整一定比例的整籽随破碎的棉籽一起进入仁壳分离筛,分出壳(整籽混在壳中)和整仁,再利用籽壳分离机把整籽和壳分开,整籽重新送回刀板剥壳机剥壳。壳中附着的碎仁经组合筛(打筛/振动平筛)打击和筛选分离出来。

     循环剥壳工艺相对复杂,使用设备多,但刀板剥壳机和籽壳分离机的配套使用,使籽、仁、壳得到了有效分离。壳中已看不到明显的仁,使生产过程油分损失降到最低,提高了出油率。

2.2 主要设备

    初清筛:去除棉籽中的大杂;风选器:去除棉籽中的轻杂和重杂,主要以重杂(如石子、铁)为主;刀板剥壳机:利用刀板间的剪切作用使棉籽皮壳破碎 (此剥壳机整仁率是剥壳机中最好的);仁壳分离筛:利用振动分级筛选原理,迅速将仁和壳分离;仁壳分离机:采用风吸原理,将仁中细壳和仁分离(一般在生产特高棉粕蛋白时使用);籽壳分离机:采用风吸原理,将壳和籽分离,整籽重新剥壳;六联打筛/振动平筛:利用打筛中打棒的差速,打击壳中夹杂的仁粒,使之与壳分离,再利用振动平筛进行筛选,将壳二次分离;碎壳机:搓揉粉碎棉壳。

3 两种工艺和设备特点比较

    棉籽剥壳工艺中剥壳机的选择是基础,仁壳分离工艺设计及设备的选择是关键。循环剥壳工艺设计从减少壳中含仁、含油出发,根据国内外相关企业设备特点采用进口与国产设备相结合,在布置上设计集成式布局,工艺上采用多套风吸分选系统,有效分离壳和仁。经过生产运行取得了理想的效果。

3.1 清理

    清理除杂采用初清筛和风选器组合的工艺。在棉籽的运输和倒运中,不可避免地会产生一些大杂和结块绒团,据此,初清筛选用φ15 mm的筛孔,筛去大型杂质和绒团,对于石子等重杂,再用风选器除去。通常的风选器,设备厂家设计中只有1台风机吹风,在系统中产生正压,造成环境灰尘很大。我们在设计中对此进行了改造,先增加1台风机吸风,使风选器中产生负压,取得了明显效果。后又根据风量调试,将2台风机合二为一,部分风循环,以抽风产生负压为主,这样使用既保证了分离效果,又保证了环境卫生及后续设备的安全运行。

3.2 剥壳

    国内大部分厂家采用的剥壳设备为圆盘剥壳机和齿辊剥壳机。圆盘剥壳机和齿辊剥壳机具有结构简单,调整使用方便,应用范围广,粉碎度大等特点,一次剥壳效率高,但动力消耗大,仁壳分离困难。圆盘剥壳机出来的仁和壳非常碎,壳上粘满碎仁,由于挤压,很多油分也吸附到壳上,这对后续的仁壳分离非常不利。在设计中,我们合理利用此设备,因其产量高和棉籽粉碎度大,让其起到调整棉仁蛋白的作用。根据棉粕蛋白要求,计算出棉仁蛋白,这样其粉碎的棉籽直接进入仁中,不需仁壳分离。

    刀板剥壳机在国内使用较少,具有整仁率高,粉碎度小,仁壳易分离等特点,是棉籽剥壳中最有利于后续仁壳分离的设备。其工作原理是:由喂料器进入刀板之间的棉籽受到被固定在转鼓的刀板和刀板架上的刀板刀口的相对运动产生的剪切力的作用,而被切裂打开,因其高速旋转剪切,剥壳后的棉籽成型好,整仁率高,大部分被分成两瓣、四瓣等,粉碎度小。其工作原理见图3。

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图3 刀板剥壳机工作原理

    图3中胸刀由刀板架固定,一般安装5把胸刀。柱刀安装在转鼓上,随转鼓旋转。首先调整好刀的间距,使第4把胸刀与柱刀的间隙约为3 mm,然后松开胸刀。当进棉籽时,旋转的柱刀与固定的胸刀相对运动产生剪切力,从而把棉籽剪开。在操作时可以检测电机电流来调整棉籽的破碎度,一般电流在20~22 A之间就能达到破碎效果。另外也需看棉仁效果,一般控制15%左右的棉籽回剥率。

3.3 仁、籽、壳分离

    在循环剥壳工艺中,减少棉壳吸附碎仁及其油分是关键的一步,配套进口的仁壳分离筛起到了很好的分离效果,上层筛孔为48 mm,下层为24 mm。在设计中要让剥壳机出来的混合料迅速从分离筛上分离,因为停留时间越长,壳就越容易吸附油分。从仁壳分离筛分离出仁、壳后,增加了一道仁中壳的分离工艺,选用了进口设备仁壳分离机。主要用在生产特高蛋白时,进一步分离仁中的壳,一般生产时不用此道工艺就能满足正常棉粕蛋白含量的要求。

    壳中整籽选用籽壳分离机分离。国内工艺通常是用分离筛分离,分离不彻底,而且在用分离筛的过程中,壳仁停留时间较长使得壳吸附很多油分。国内也有筛选与风选相配合的工艺,但通常是在仁壳分离筛的出料端加装吸风管吸取壳屑,这样的效果并不理想,采用这种方法只能吸取少量壳屑,若风量大时,壳中的仁也会被壳包起一起吸出,其结果是壳中含仁很多。籽壳分离机工作原理是利用籽壳比重的不同,籽壳混合物通过喂料器均匀进入籽壳分离机时,在一个折线形的腔体中迂回下落,腔体上部有一套吸风装置,调节好风量,使壳被吸走。籽因重力作用从腔体下部落下。壳、籽、仁风选分离原理见图4。

    仁壳分离机和籽壳分离机均要求喂料均匀,吸风口的大小根据产量计算。籽壳分离机有效解决了剥壳机漏籽现象,提高了剥壳效率,解决了壳中含仁高的问题。

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图4 壳、籽、仁风选分离原理

3.4 壳处理

    在壳的二次处理上,选用六联打筛取代了普通工艺中的圆打筛。圆打筛体积大,打棒转速低,对壳起不到有效的打击作用。六联打筛是用6根直径很小的打棒串联使用,增加了打击效率,降低了壳包仁现象,保证了壳与仁的分离。

    由刀板剥壳机出来的壳与其他剥壳机出来的壳的区别是壳大、坚硬,这给后续壳的利用增加了困难。因此,在工艺中选用圆盘剥壳机或碎壳机来搓揉粉碎棉壳,使其达到柔软和破碎的目的。

4 循环剥壳工艺的优点

    循环剥壳工艺具有加工规模大,连续性强,与传统一次剥壳工艺相比,解决了壳中含仁、壳中含籽高的关键问题,显著降低了壳中含油,提高了剥壳效率,节约了生产成本。通过在1 200 t/d棉籽生产线上运行实践,达到了良好的效果。

    (1)棉仁中的含壳量可根据蛋白的需要灵活调整出壳率或配加粉碎棉籽。根据需求可使棉粕蛋白在31%~45%范围内随意调节,工艺适应性强。

    (2)工艺上采用多套风选分离系统,既有利于仁壳的分离,又改善了车间环境。

    (3)壳中含油率低,为0.5%~1%,减少了油分损失,提高了出油率。按出壳30%计算,日出壳1 200×30%=360 t,出1 t壳比同行降低含油1%,可节约棉籽油360×1%=3.6 t。因此,提高了企业经济效益。

    (4)棉仁的整仁率好,提高了榨油和浸出效果,利于降低棉粕残油。

参考文献:

[1] 朱大沛,石铁铮.油脂制取工艺学[M].郑州:河南科学技术出版社,1991

[2] 刘玉兰.油脂制取与加工工艺学[M].北京:科学出版社,2003.

[3] 孙宝印.浅析棉籽的预处理[J].中国油脂,1996,21(3):41-42.

[4] 徐安平.完善棉籽剥壳及仁壳分离工艺条件[J].中国油脂,2001,26(1):57-59.

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