摘要：剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)是一種新型高效低耗過濾技術(shù)，在我國食用油生產(chǎn)上已獲得成功應(yīng)用，尤其在精制油過濾與脫臘過濾更顯示出其較明顯的先進(jìn)性。本文簡(jiǎn)單敘述該技術(shù)的概況，已成功應(yīng)用領(lǐng)域，可應(yīng)用領(lǐng)域及某些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算方程。
關(guān)鍵詞：高分子精密微孔過濾 濾餅過濾 澄清過濾
各種食用油的加工過程中需要多次過濾，以去除液體油脂中各種不需要的不溶性雜質(zhì)。如果雜質(zhì)去除較完全，就可確保產(chǎn)品清徹透明，相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)不產(chǎn)生沉淀。
壓榨油在粗級(jí)過濾，去除粗渣后，需要經(jīng)過毛油過濾，脫色白土過濾，脫臘過濾或精制過濾等等操作；浸出油也需要毛油（混合油）過濾，脫色白土過濾，脫臘過濾或精制油過濾。這些過濾效率愈高，產(chǎn)品質(zhì)量也愈高。因此這幾道過濾的過濾技術(shù)往往成為影響產(chǎn)品質(zhì)量，收率與成本的重要技術(shù)之一。
用于食用油脂精制工藝中的過濾技術(shù)（過濾介質(zhì)與過濾裝置）已有多種，雖各有不足，但在一定程度上均為生產(chǎn)上解決了各種分離問題。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展總會(huì)促使各種技術(shù)不斷進(jìn)步，食用油工業(yè)的發(fā)展也使油脂過濾技術(shù)不斷創(chuàng)新。十五年前，將剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)開發(fā)用于食用油的各種過濾，就是創(chuàng)新之一。經(jīng)過許多科技人員多年反復(fù)實(shí)踐，已愈來愈顯示出這一技術(shù)在食用油精制中的先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性，應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用規(guī)模不斷在擴(kuò)大。所有應(yīng)用事例均表明這一技術(shù)在食用油脂生產(chǎn)上具有很大生命力。
一、用于食用油的剛性高分子精密微孔過濾的主要特色：
1、 過濾效率非常高：0.3μm的微?？扇繛V住，不會(huì)穿漏，精制油過濾或脫臘過濾后油的濁度均小于1，清徹透明；
2、 卸濾渣簡(jiǎn)便：毛油過濾，白土過濾，脫臘過濾或其他含渣較多的油料過濾，當(dāng)過濾結(jié)束與濾渣吹干需卸渣時(shí)，不需拆卸設(shè)備，只需氣動(dòng)打開過濾機(jī)底部的排渣底蓋，利用壓縮空氣（0.6MPa）快速反吹，就可將過濾管表面的濾渣反吹卸除，落到過濾機(jī)外面，整個(gè)卸渣操作非常簡(jiǎn)便；
3、 微孔過濾管再生簡(jiǎn)單，使用壽命相當(dāng)長：
利用壓縮空氣快速反吹與每隔一定時(shí)期作一次化學(xué)再生（如熱堿液再生等），就可使微孔過濾管連續(xù)應(yīng)用三年以上；
4、 微孔過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主體是一園柱形圓殼體，殼體2米直徑，高度2.5m，內(nèi)可裝200m2過濾面積，單位占地面積的過濾面積很大；
5、 微孔過濾機(jī)殼體可裝夾套，進(jìn)行保溫過濾或保冷過濾；
6、 微孔過濾管的化學(xué)性能優(yōu)異，耐酸、堿及各種溶劑,與各種物料不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，無異物溶介或脫落，非常適合食品與藥品生產(chǎn)上使用。
二、在食用油生產(chǎn)上的應(yīng)用：
（一）已成功應(yīng)用：
1、毛油過濾：已用于菜籽油等的毛油過濾；
2、脫色白土過濾：已用于菜籽油、葵花油等脫色油的白土的過濾（微孔過濾管的耐溫不能超過120℃，故不能用過熱蒸汽，必須應(yīng)用熱空氣對(duì)白土濾餅進(jìn)行吹干）。
3、精制油的過濾：已用于大豆油、花生油、葡萄籽油、棕櫚油等的精制油終端過濾。
4、脫臘過濾：已用于玉米油、葵花籽油、茶油、米糠油、芝麻油等冬化油的脫臘過濾。
5、混合油的精密過濾：已用于浸出工藝生產(chǎn)上的溶劑與油的混合油過濾，如米糠油的混合油的過濾，可去除混合油中0.5μm以上的雜質(zhì)，提高后續(xù)裝置的效率與產(chǎn)品質(zhì)量。
（二）可以應(yīng)用的領(lǐng)域：可用于油脂氫化工藝中催化劑過濾：
高分子精密微孔過濾技術(shù)已大量成功用于各種催化劑生產(chǎn)與催化劑應(yīng)用中的各種超細(xì)催化劑微粒過濾，如鈀炭催化劑、銅鎳催化劑、超細(xì)鐵粉催化劑等，可將0.3微米左右的微粒100%濾住，在油脂氫化反應(yīng)后完全可用高分子微孔過濾技術(shù)過濾催化劑，達(dá)到快速、高效、密閉過濾。
三、食用油精煉中的微孔過濾的主要計(jì)算：
毛油過濾、脫色白土過濾、脫臘過濾、催化劑過濾等過濾操作在過濾介質(zhì)表面均能形成一定厚度濾餅，屬于精密濾餅過濾。精制油中含不溶性雜質(zhì)很少，長時(shí)間過濾，微孔過濾介質(zhì)表面很少形成濾餅層，屬于精密澄清過濾。
濾餅過濾與精密澄清過濾的精密微孔過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)不一樣，因而其設(shè)計(jì)計(jì)算方法也完全不同。
（一）精密濾餅過濾：
為了工業(yè)生產(chǎn)上使用的精密微孔過濾機(jī)能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，對(duì)食用油生產(chǎn)上的毛油、白土、脫臘等濾餅過濾必須測(cè)定不同壓差下濾餅的平均比阻α，盡可能歸納濾餅比阻與壓差△P之間的數(shù)學(xué)模型。
曾對(duì)某一個(gè)廠菜籽油毛油進(jìn)行測(cè)試：當(dāng)毛油中渣體積濃度為2～3%，70℃過濾時(shí)。
其平均比阻α=4.37×1013+2.35×109×△P1.17
該毛油過濾后投加10%白土進(jìn)行脫色70℃進(jìn)行脫色油與白土過濾，白土的平均比阻α與過濾壓差△P之間存在如下關(guān)系：α=-8.92×1013+3.61×1012×△P0.44
有了濾餅的平均比阻與濾餅的體積濃度，就可利用數(shù)學(xué)公式直接計(jì)算不同時(shí)間的平均濾速及其過濾面積。作者在另一油脂論文中介紹過精密濾餅過濾的過濾面積與平均濾速的計(jì)算公式，本文不再重復(fù)。
脫臘過濾比毛油與白土等濾餅過濾復(fù)雜得多。冬化時(shí)間長短不同，過濾溫度不同，能被過濾出的臘體積都不同，因而其過濾規(guī)律也跟著變化。
如某一廠的玉米油，已經(jīng)過相當(dāng)時(shí)間冬化，在7℃時(shí)過濾，臘的體積濃度為0.015%，而在3℃時(shí)過濾，臘的體積為0.047%；某一廠葵花籽油的冬化油，在18℃時(shí)過濾，臘的體積濃度為0.25%，而8℃時(shí)過濾，臘的體積濃度為0.86%。
食用油中的臘層屬于可壓縮濾餅。在同一壓差下，隨濾餅增厚，某些食用油，其臘濾餅的平均比阻會(huì)明顯增加，如葵花籽油，臘厚度從0.27mm增至0.5mm臘的平均比阻從2.1×1015增至8.2×1015，表現(xiàn)出明顯可壓縮性。
米糠油中脫臘過濾出現(xiàn)某些特殊現(xiàn)象，其一是臘濃度非常高，無論是已除酸或未除酸。在22～23℃時(shí)，油中臘的體積濃度均達(dá)6.2%，其二是其臘濾餅不像其他可壓縮濾餅隨壓力變化呈現(xiàn)一定規(guī)律性，而呈無規(guī)律性變化，因而無法按比阻的規(guī)律去計(jì)算過濾面積，只能直接測(cè)定不同壓差下的平均濾速。
下表一與表二系國內(nèi)某一米糠油生產(chǎn)廠的脫臘精密微孔過濾的測(cè)定值。
表一 未除酸米糠油的脫臘精密微孔過濾測(cè)定性
過濾壓差 (MPa) | 0.1 | 0.14 | 0.2 | |||||||
過濾時(shí)間 (分) | 7.4 | 28.5 | 67.5 | 122 | 175 | 261 | 351 | 430 | 501 | 584 |
臘濾餅層厚度(mm) | 0.44 | 0.88 | 1.31 | 1.75 | 2.2 | 2.63 | 3.1 | 3.5 | 4.0 | 4.4 |
平均濾速 (升/米2·小時(shí)) | 57.6 | 29.7 | 18.8 | 13.9 | 12 | 9.7 | 8.5 | 7.9 | 7.6 | 7.3 |
平均比阻 (1/m2) | 7.2×1015 | 9.9×1015 | 5.1×1015 | |||||||
表二 已除酸米糠油脫臘精密微孔過濾的測(cè)定值
過濾壓差 (MPa) | 0.1 | 0.14 | 0.2 | |||||||||
過濾時(shí)間 (分) | 3.1 | 15.2 | 37.3 | 55.7 | 80 | 114 | 149.5 | 188 | 252 | 331 | 415 | 511 |
臘濾餅層厚度(mm) | 0.44 | 0.88 | 1.31 | 1.75 | 2.2 | 2.63 | 3.1 | 3.5 | 4.0 | 4.4 | 4.8 | 5.3 |
平均濾速 (升/米2·小時(shí)) | 137 | 55.8 | 34 | 30.4 | 26.6 | 22.3 | 20 | 18 | 15.1 | 12.8 | 11.2 | 10 |
平均比阻 (1/m2) | 4.5×1015 | 3.6×1015 | 9.1×1015 | |||||||||
由表一與表二的數(shù)據(jù)可以看出，米糠油中臘的濃度很高，其平均濾速是相當(dāng)慢的，為了提高濾速，可以在油中投加一定量珍珠巖助濾劑，使之成倍提高濾速，大幅縮短過濾時(shí)間，但是為了回收臘，還需將臘餅加熱，再進(jìn)行過濾，將助濾劑分出來（如作適當(dāng)處理，助濾劑一般可重復(fù)使用），表三是未除酸的同一批米糠油投加2%助濾劑在21℃過濾的濾速測(cè)定值。
表三 未除酸的米糠油投加助濾劑后過濾濾速的測(cè)定值。
過濾壓差 (MPa) | 0.1 | 0.14 | 0.2 | |||||||||
過濾時(shí)間 (分) | 5.2 | 12.8 | 31.7 | 40.4 | 52.2 | 63.4 | 76.2 | 95.7 | 109.3 | 121.8 | 138.9 | 160.3 |
臘濾餅層厚度(mm) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
平均濾速 (升/米2·小時(shí)) | 82.2 | 66 | 40.1 | 42 | 40.6 | 40 | 38.9 | 35.4 | 34.9 | 34.8 | 33.5 | 31.7 |
（二）精密澄清過濾：
精制油過濾由于基本不形成濾餅，屬于精密澄清過濾，其濾速除了同微孔管孔徑，過濾壓差等有關(guān)外，還與原油中不溶解的磷脂含量有關(guān)，如果磷脂含量高，其濾速會(huì)大幅下降，因此各個(gè)油廠的處理工藝是否相同，即精制過濾前是否除磷脂等均影響濾速隨時(shí)間的變化規(guī)律。
精密澄清過濾基本不形成濾餅，或只形成極薄濾餅，其濾速變化規(guī)律可按下式計(jì)算：
式中，a、b：系數(shù)，與原油中雜質(zhì)含量及雜質(zhì)形態(tài)有關(guān)的系數(shù)
n：與過濾壓差及過濾介質(zhì)孔徑有關(guān)的指數(shù)。
對(duì)不同工廠的各種油料，必須通過一定的小試驗(yàn)找出相關(guān)的a、b、n等系數(shù)數(shù)值，才能算在t與W變化規(guī)律，因而才能確定生產(chǎn)用精密過濾機(jī)的面積及其每次操作周期等有關(guān)系數(shù)。
技術(shù)支持：
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常用過濾設(shè)備-流體化學(xué)適應(yīng)性表；
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濾布常識(shí)數(shù)據(jù)及應(yīng)用范圍；
