脱臭资料

第五节 脱臭

纯净的甘油三酸酯是没有气味的，但用不同制取工艺得到的油脂都具有不同程度的气味，有些为人们所喜爱，如芝麻油和花生油的香味等，有些则不受人们欢迎，如菜油和米糠油所带的气味。通常将油脂中所带的各种气味统称为臭味，这些气味有些是天然的，有些是在制油和加工中新生的。气味成分的含量虽然很少，但有些在几个PPb即可被觉察。 引起油脂臭味的主要组分有低分子的醛、酮、游离脂肪酸、不饱和碳氢化合物等。如已鉴定的大豆油气味成分就有乙醛、正己醛、丁酮、丁二酮、3一羟基丁酮[2]、庚酮[2]、辛酮[2]、乙酸、丁酸、乙酸乙脂、二甲硫等十多种。在油脂制取和加工过程中也会产生新的异味，如焦糊味、溶剂味，漂土味、氢化异味等。此外，个别油脂还有其特殊的味道，如菜油中的异硫氰酸酯等硫化物产生的异味。

油脂中除了游离脂肪酸外，其余的臭味组分含量很少，仅0.1%左右。经验告诉我们，气味物质与游离脂肪酸之间存在着一定关系。当降低游离脂肪酸的含量时，能相应地降低油中一部分臭味组分。当游离脂肪酸达0.1%时，油仍有气味，当游离脂肪酸降至0．01～0．03%(过氧化值为0)时，气味即被消除，可见脱臭与脱酸是非常相关的。

油脂脱臭不仅可除去油中的臭味物质，提高油脂的烟点，改善食用油的风味，还能使油脂的稳定度、色度和品质有所改善。因为在脱臭的同时，还能脱除游离脂肪酸、过氧化物和一些热敏性色素，除去霉烂油料中蛋白质的挥发性分解物，除去小分子量的多环芳烃及残留农药，使之降至安全程度内。因此，脱臭在高等级油脂产品的生产中倍收重视。

一、脱臭的理论 (一)水蒸汽蒸馏理论

油脂脱臭是利用油脂中臭味物质与甘油三酸酯挥发度的很大差异，在高温和高真空条件下借助水蒸汽蒸馏脱除臭味物质的工艺过程。对水蒸汽蒸馏脱酸和脱臭时从油脂中分离出的挥发性组分的蒸汽压与温度曲线图进行分析可知：酮类具有最高的蒸汽压，其次是不饱和碳氢化合物，最后为高沸点的高碳链脂肪酸和烃类。在工业脱臭操作温度（250℃）下，高碳链脂肪酸的蒸汽压约为26～2.6Kpa。然而，天然油脂和高碳链脂肪酸相应的甘三脂的蒸汽压却只有1.3×10～1.3×10KPa。

天然油脂是含有复杂组分的混甘三酯的混合物，对于热敏性强的油脂而言，当操作温度达到臭味组分汽化强度时，往往即会发生氧化分解，从而导致脱臭操作无法进行。为了避免油脂高温下的分解，可采用辅助剂或载体蒸汽，其热力学的意义在于从外加总压中承受一部分与其本身分压相当的压力。辅助剂或载体蒸汽的耗量与其分子量成正比。因此，从经济效益出发，辅助剂应具有分子量低、惰性、价廉、来源容易以及便于分离等特点，这些便构成了水蒸汽蒸馏的基础。

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1

水蒸汽蒸馏（又称汽提）脱臭的原理，系水蒸汽通过含有臭味组分的油脂，汽——液表面相接触，水蒸汽被挥发的臭味组分所饱和，并按其分压的比率逸出，从而达到了脱除臭味组分的目的。

假设被脱臭油脂（含甘三酯和臭味组分）符合理想溶液状态，令pv为游离脂肪酸及臭味组分在油脂内的平衡压力；Pv为纯脂肪酸及臭味组分的蒸汽压；V为游离脂肪酸及臭味组分的摩尔数；O为甘三酯的摩尔数，则根据拉乌尔（Lavore）定律，脂肪酸和臭味组分的蒸汽压将等于其在纯粹状态下的蒸汽压乘上它在油脂中的浓度，即：

pv= Pv （

V O+V

）

（6-16）

正常情况下，由于中性油脂与游离脂肪酸及臭味组分具有较大的摩尔体积比，O可看作O+V的近似值，因此，公式（6-16）可简化成：

pv = Pv V O

（6-17）

根据道尔顿定律，在任何瞬间，来自脱臭器的蒸汽馏出物中，挥发性物质与水蒸气摩尔之比等于其分压之比值，有以下公式：

dS d V

式中：V——脂肪酸及臭味组分的摩尔数； S——水蒸汽的摩尔数；

pv /——脂肪酸及臭味组分的实际分压； ps——水蒸汽的实际分压。

由于水蒸汽蒸馏过程中，水蒸汽用量大，脂肪酸及臭味组分的实际分压pv /与水蒸汽的实际分压ps比较，其数值是很小的，ps可近似地看作总压力P（P= ps + pv /）。因此，公式（6-18）可演变为：

dS d V

若以E代表水蒸汽蒸馏过程脂肪酸和臭味组分的蒸发效率，则：

E= pv / pv = P pv /

（6-19）

= ps pv /

（6-18）

2

根据公式（6-17）、（6-20）可推导出脂肪酸及臭味组分的实际分压：

将公式（6-21）代入公式（6-19）则

dS DV

对公式（6-22）积分可得：

S=

式中：V1——油脂中游离脂肪酸及臭味组分的最初浓度； V2——油脂中游离脂肪酸及臭味组分的最终浓度。

PO EPv

V1 ln （ ）

V2 = PO EPv V pv /= EPv V O

（6-20）

（6-21）

（6-22）

（6-23）

由于汽提脱臭过程中，部分中性油脂在高温下会水解产生脂肪酸，一些热敏性组分也会分解产生新的挥发性组分，因此，油脂在汽提脱臭过程中，一定温度下组分的实际分压总是小于相同温度下理想状态所具有的压力，故水蒸汽实际耗量较公式（6-23）的理论值有误差。若以K代表校正系数，A代表脂肪酸和臭味组分的活动系数，则接近于生产实际的汽提脱臭方程可用下式表示：

V1

S= ln （ ） EPvA V2

或

V1 EPvAS

ln （ ） = =

V2 PO

式中：E——蒸发效率；

Pv——纯脂肪酸及臭味组分的蒸汽压； P——系统总压力； A——活动系数； K——校正系数； S——水蒸汽的摩尔数； O——中性油脂的摩尔数。

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PO

（6-24）

KPvS PO

（6-25）

公式（6-25）是根据理想状态推导出的汽提方程式，适用于间歇式脱臭（或称分批脱臭）过程，其中蒸发效率E是用以衡量蒸汽通过油层时被脂肪酸及臭味组分所饱和的能力，它与脱臭罐（塔）的结构有关，当水蒸汽与油脂有较长的接触时间和最大的接触面积时，E值接近于1，对于结构合理的间歇式脱臭罐，E值一般在0.7~0.9；半连续脱臭塔则为0.99。活动系数A常由试验求得。根据沙卡地（D.S.Sarkadi）报导，当油脂中游离脂肪酸浓度较低时，活动系数A可达1.5。游离脂肪酸及臭味组分的蒸汽压Pv通常也可由试验确定或根据试验选用。由于游离脂肪酸及臭味组分复杂，因此，对于不同品种的油脂，需相应地改变操作条件，以确保操作效果。

当汽提脱酸脱臭是在连续式脱臭塔作业时，则公式（6-25）中的变量参数就变成了与时间有关联的变量。“O”的函义表示为每小时中性油流量的摩尔数，“S”、“V1”、“V2”相应表示为每小时蒸汽的摩尔数和每小时油脂流量中游离脂肪酸及臭味组分的最初和最终摩尔数，则每小时进入脱臭塔的中性油脂O中必含有V1摩尔的游离脂肪酸及臭味组分，离塔的汽提蒸汽中，则必含有（V1-V2）摩尔游离脂肪酸及臭味组分，离塔的脱臭味油中，游离脂肪酸及臭味组分的浓度则为：

V2 O+V2

（6-26）

正常情况下，由于游离脂肪酸及臭味组分相对于中性油脂而言是极其微量的，O+V2接近于O的数值，故离塔油脂中游离脂肪酸及臭味组分的浓度可简化成：

V2 O

同理，离塔蒸汽中脂肪酸及臭味组分的浓度也可简化成：

V1-V2 S

（6-28）

根据拉乌尔定律，脱臭塔盘液面上游离脂肪酸及臭味组分的分压PV/为：

式中：Pv/——游离脂肪酸及臭味组分在油面上的压力； V2——离塔油脂中游离脂肪酸及臭味组分的摩尔数。 同理，气相中脂肪酸及臭味组分的分压Pv/为：

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（6-27）

Pv/= EV2P2 O

（6-29）

Pv/=

V1-V2 S

Ps

（6-30）

由于Pv相对于Ps是极微量的，因此，Ps可近似地看作气相总压力P，则公式（6-30）可演变为：

Pv/=

将公式（6-29）代入公式（6-31）可得

V1-V2 S

解

P=

EV2Pv O

V1-V2 S

P

（6-31）

V1即得： V2V1 V2

= 1+ EPv(S) P(O)

（6-32）

与间歇式汽提公式（6-25）同理，实际操作中需考虑由蒸发效益E和活动系数A构成的校正系数K，则连续式汽提脱臭方程式可表示为：

V1 V2

式中：V1——每小时进塔油脂中游离脂肪酸及臭味组分摩尔数； V2——每小时离塔油脂中游离脂肪酸及臭味组分摩尔数。

由间歇式汽提公式（6-25）和连续式汽提公式（6-33 ），我们可以得知脱臭罐（塔）的蒸发效率，均与设备操作温度，压力和水蒸汽量/油量三个主要参数有关，它们之间的关系可概括如下：

1、V2与操作温度成反比。在固定压力下，随着操作温度的提高，PV增大，则脱臭油脂中游离脂肪酸及臭味组分的最终浓度降低。

2、V2与P成正比。也即降低操作压力P，则V2也相应降低。

3、V2与（S/O）成反比。也即随着（S/O）比值的增大，脱臭油脂中游离脂肪酸及臭味组分的摩尔数V2降低。

如果我们固定脱臭深度，也即使V2定为脱臭成品油脂的质量指标，若操作温度保持不变，系统内压力P与水蒸汽用量S之比恒定，则由以上两个汽提公式可以得出结论：操作压力如能接近真空，则汽提水蒸汽的用量即会大幅度的降低，这就是为什么汽提脱臭操作必须尽可能处于最大限度的负压下作业的理论根据。

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= 1+ KPv(S) P(O)

（6-33 ）

汽提脱臭过程中，游离脂肪酸及臭味组分的蒸发效率，实际上是水蒸汽通过油脂后，其游离脂肪酸及臭味组分达到饱和程度的量度根据气体吸收双膜理论，可知游离脂肪酸及臭味组分从油脂内到蒸汽泡中的速率，等于蒸汽泡中的饱的蒸汽压与实际压力之差乘以蒸汽泡的表面积，再乘以水蒸汽与油脂的特性常数，可由下列数学方程式表示：

dpv/ dt

式中：t——水蒸汽泡与油脂的接触时间； F——水蒸汽泡表面积； K——气体扩散数； 将公式（6-34 ）积分可得：

FKt=ln(

= ln(

或 E=1-e-ky

1 1- E

)

（6-35） （6-36）

pv pv-pv/

) = ln(

1- 1 pv

)

= KF(pv-pv/)

（6-34）

pv/

由公式（6-35）或（6-36）可以看出，增大水蒸汽泡的总面积以及水蒸汽与油脂接触的时间，则游离脂肪酸及臭味组分的蒸发效率即可增大。不管由公式（6-36）计算得到的蒸发效率其绝对的可靠性如何，但其对在不同条件下的汽提效率及水蒸汽利用率却有一个合适相对比较，因此，对脱臭设备的设计是重要参考价值的。

一般认为汽化主要产生在液体的自由表面上。因此，必须要有暴露液体部分表面的条件。在传统的间歇式和浅盘型脱臭器中，是由容器底部分布(分布器)管或喷射(大型)泵喷入的水蒸气通过油层时扩大其气泡表面积，同时气泡通过表面时爆裂产生飞溅(splash)的效果，由设置于非常靠近自由液体表面的挡板或喷射器帽来增强飞溅的效果。采用这种方法循环油，使油脂有比较大的自由表面，充分汽化不需要的成分。水蒸气还提供动能来破坏液膜，而液膜阻止在表面上的汽化同时增加已挥发物质的速度。但是，需要喷人间歇式或浅盘式脱臭器的大部分水蒸气起混合作用和引起飞溅的作用。因此，当水蒸气与油以错流方式喷人非常大的油液时，蒸汽汽提理论与之相关。

在薄膜系统中，由油脂分布成薄层状增大了油脂自由表面与体积的比率，油脂进入填料装置中靠重力形成薄层状或由强制循环和喷雾形成薄层状。因此，为了混合和搅拌只需要极少的汽提水蒸汽。此外，水蒸气以真正逆流的形式与油脂接触。

在工业生产中，在260℃、0.4kPa下，除加热和冷却期间蒸汽的搅拌，间歇式脱臭器所

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需汽提蒸汽是2%～4%，连续式和半连续式浅盘设计需0.75%～1.5%，而薄膜式系统只需要0.3%～0.6%的蒸汽就足够了。

(二)脱臭损耗

前已述及油脂中的气味组分量是极少的，一般不超过油重的0.10%。然而，我们发现油脂脱臭过程中的实际损耗却远大于该数值。这是因为在任何情况下，蒸馏引起的损耗均取决于脱臭时间、通汽速率、操作压力和温度、油脂中游离脂肪酸和不皂化物的含量以及甘三酯的组分等因素。在汽提脱臭过程中，有相当数量的油脂是由于飞溅在汽提蒸汽中而损失的。因此，脱臭总损耗包括蒸馏损耗和飞溅损耗。不同的油脂、不同的设备及不同的操作条件，其脱臭总损耗是不尽一致的。在先进的设备及合理的操作条件下，对于游离脂肪酸含量小于0.10%的油脂，在操作压力为0.4kpa、温度为230～270℃条件下，脱臭制得的良好产品，其脱臭最小损耗一般为0.2～0.4%再加上脱臭原料油中FFA含量的1.05～1.2倍。

1、蒸馏损耗

汽提脱臭过程中，低分子的醛类、酮类及游离脂肪酸最容易蒸馏出来，随着脱臭过程的加深，油脂内原有游离脂肪酸经脱臭后几乎完全被除去，因此，蒸馏损耗应包括油脂脱臭前的游离脂肪酸的含量。此外，根据反应方程可知，汽提蒸汽不可避免地要引起部分油脂的水解，因油脂水解所生成的这部分脂肪酸，便也构成了蒸馏损耗。根据经验，当游离脂肪酸含量降低至0.015~0.03%时，游离脂肪酸的脱除速率与裂解生成的速率即达到平衡，这可由前述蒸发效率E值和相关公式计算求得。据报导，当棉籽油在温度为248℃、压力为0.4kpa条件下脱臭时，每公斤汽提蒸汽带出的游离脂肪酸约为0.034~0.058kg。在工业间歇式脱臭罐内容许有一定的回流量，计算求得的损耗与实际损耗基本相符。在一系列的试验中，将游离脂肪酸含量低的油脂脱臭，并将气压冷凝器的排水取样分析测定脂肪酸的数量和成分，当操作压力为1.3kpa，操作温度为210℃和238℃时，测得的损耗以每千克汽提蒸汽带出的游离脂肪酸公斤数表示，其结果分别为0.005~0.012和0.008~0.011kg。实际上，在这些条件下的工业脱臭操作，以游离脂肪酸形式引起的蒸馏损耗常不超过总损耗的20~30%。

蒸馏损耗还包括油脂中存在的甾醇和其他不皂化物，尽管这部分物质较游离脂肪酸难于挥发，但在脱臭馏出物却占有一定的比例，它们构成的蒸馏损耗，取决于脱臭操作条件。以豆油为例，在较高的脱臭温度下，甾醇及不皂化物蒸馏脱除率约为60%，而在一般操作条件下则脱除率较低。

此外，汽提脱臭过程中，尽管中性油脂的蒸汽压相应低，比其他组分更不容易挥发，但中性油脂是脱臭油脂的主要组分，因此，不可避免地也要被蒸馏出一部分。中性油脂蒸馏损耗随不同油品而异，平均分子量低的损耗较高，反之损耗则低。例如在相同的脱臭条件下，豆油及豆油制品的损耗低于棉籽油，更低于椰子油。

中性油脂的蒸馏损耗与脱臭条件有关，操作压力低，温度高时损耗高，反之损耗则低。例如，贝雷等人曾对棉籽油工业间歇式脱臭进行过测定，在不同的操作压力下，每千克汽提蒸汽带出的中性油脂的不皂化物的千克数分别在210℃、3.3kpa时为0.018；238℃、3.3Kpa

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时为0.057；210℃、1.3KPa时为0.035；238℃、1.3KPa时为0.110。这些试验是采用各种方法尽可能使损耗在最低的情况下进行的。如果没有回流，则蒸馏损耗还要大些。

据研究，甘三酯的蒸汽压是很低的。不可能构成直接的蒸馏损耗。因此，脱臭时中性油脂的蒸馏损耗，可认为是甘三酯水解生成的甘二酯和脂肪酸被蒸馏而损耗。

2、飞溅损耗

在许多脱臭装置中，由于汽提蒸汽的机械作用而引起的油脂飞溅现象是构成脱臭损耗的另一重要方面。汽提蒸汽在冲出油层到达脱臭罐（塔）的顶部时，一般已没有足够的速度能使相当数量的油滴带走，但当蒸汽喷入油中，以及由油层表面冲出时，由于蒸汽体积膨胀能产生相当大的动能，这一能量使油滴冲出档板进入排气管道，排汽管道截面积小，该处蒸汽流速较大，能使油滴继续被汽流带出脱臭罐（塔）体外。

在任何情况下，飞溅损耗率均与蒸汽的密度和速度有关，索特（Soytter）和勃朗（Bolon）对蒸汽带走一定大小油滴所需的极限速度曾发表如下公式：

d1?d22V?KD() （6-37 ）

d2式中：V——水蒸汽的直接速度； D——油滴的直径； d1——油滴的密度； d2——蒸汽的密度； K——常数。

上式中d2与d1比较其数值是很小的，故式（6-37）可演变成：

121V?KDd1(12121d212) （6-38）

12在一定的温度下，d1是常数，因此，d1及K可合成总常数K/，则公式（6-38）可演变为：

V?K/Dd21212?K/D （6-39 ） d2由公式可看出，造成油滴飞溅的蒸汽速度随油滴直径的平方根而变。由于油滴的重量随其直径的3次方变化，因此，飞溅油滴的重量将随蒸汽速度的6次方而变化。尽管大的油滴重量与单位时间内油脂的飞溅损耗并不直接相关联，但当增加蒸汽流速时，油滴飞溅损耗将很快增加。

二、影响脱臭的因素 （一）温度

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汽提脱臭时操作温度的高低，直接影响到蒸汽的消耗量和脱臭时间的长短。在一般范围内，脂肪酸及臭味组分的蒸汽压的对数与它的绝对温度成正比例。在真空度一定的情况下，温度增高、则油中游离脂肪酸及臭味组分的蒸汽压力也随之增高。例如，棕榈酸在温度为177℃时，蒸汽压力为0.24KPa；当温度增到204℃时，蒸汽压力即相应增高到7.4毫米汞柱，与此同时，游离脂肪酸及臭味组分由油脂中逸出的速率也在增大。如脂肪酸蒸馏温度由177℃增加到204℃时，游离脂肪酸的汽化速率可以增加3倍，当温度增至232℃时，又可增加3倍。也即，欲获得具有一定气味、滋味标准的产品，在177℃温度下脱臭要较204℃温度下增加3倍时间，较232℃温度下增加9倍时间。由此可知，温度增高，脂肪酸及臭味组分蒸汽压力PV就越大，蒸馏脱臭也越易进行。但是，温度的增高也有极限，因为过高的温度会引起油脂的分解，影响产品的稳定性能并增加油脂的损耗。因此，工业生产中，一般控制蒸馏温度为230~270℃，载热体进入设备的温度以不超过285℃为宜。

（二）操作压力

汽提脱臭所需的蒸汽量，如前所述是与设备绝对压力成正比例的。脂肪酸及臭味组分在一定的压力下具有相应的沸点，随着操作压力的降低，脂肪酸的沸点也相应降低。如操作压力0.65KPa时，棕榈酸的沸点为188.1℃、油酸沸点为208.5℃；而在5.33KPa下 ，它们的沸点则分别为244.4℃和257℃。因此，在固定操作温度的前提下，根据脂肪酸蒸汽压与温度的正比例关系，低的操作压力将会降低汽提蒸汽的耗用量。例如，在同样操作温度下，压力1.60KPa时的耗汽量是压力0.80KPa下耗用量的2倍，绝对压力3.20KPa时，蒸汽的耗用量将增到4倍。

此外，操作压力对完成汽提脱臭的时间也有重要的影响。例如，在压力0.80KPa下，不引起飞溅的最大喷汽速率为159千克/小时；当压力为3.20KPa时，最大喷汽速率可增加至317千克/小时，即完成汽提脱臭的时间将增加1倍。因此，欲获得经济的操作，必须尽可能提高设备真空度，目前优良的脱臭蒸馏塔，操作压力一般控制在0.27~0.40KPa。

蒸馏塔的真空度还与油脂的水解有关联，如果设备真空度高，就能有效地避免油脂的水解所引起的蒸馏损耗，并保证获得低酸值的油脂产品。

（三）通汽速率与时间

在汽提脱臭过程中，汽化效率随通入水蒸汽的速率而变化。通汽速率增大，则汽化效率也增大。但通汽的速率必须保持在油脂开始发生飞溅现象的限度以下。

在汽提脱臭过程中，为了使油中游离脂肪酸及臭味组分降低到要求的水平，需要有足够的蒸汽通过油脂。脱除定量游离脂肪酸及臭味组分所需的蒸汽量，随着油中游离脂肪酸及臭味组分含量的减少而增加。当油中游离脂肪酸及臭味组分含量从0.2%降到0.02%时，脱除同样数量的游离脂肪酸及臭味组分，过程终了所耗蒸汽的量将是开始时所耗蒸汽量的10倍，因此，应注意在脱臭的最后阶段，要有足够的时间和充足的蒸汽量。蒸汽量的大小，以不使油脂的飞溅损失过大为限。

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此外，当压力和通汽速率固定不变时，汽提脱臭时间与油脂中游离脂肪酸及臭味组分的蒸汽压成反比。根据试验，当操作温度每增加17℃时，由于游离脂肪酸及臭味组分的蒸汽压升高，脱除它所需的时间也将缩短一半。

汽提脱臭操作中，油脂与蒸汽接触的时间直接影响到蒸发效率。因此，欲使游离脂肪酸及臭味组分降低到产品的要求的质量标准，就需要有一定的通汽时间。但是，考虑到脱臭过程中发生的油脂聚合和其他热敏性组分的热分解，在脱臭罐（塔）的结构设计中，应考虑到使定量蒸汽与油脂的接触时间尽可能长些，以期在最短的通汽时间及最小的耗汽量下获得最好的脱臭效果。据资料报导，汽提脱酸脱臭时，直接蒸汽量（汽提蒸汽量）对于间歇式设备一般为5%～15%（占油量）；半连续式设备为4.5%；连续式为4%左右。通常间歇脱臭需3～8小时，连续脱臭为15～120分钟。

（四）待脱臭油和成品油质量

待脱臭油的品质决定了其中臭味组分的最初浓度(V1)，成品油的质量决定了它的最终浓度(V2)，从脱臭公式可以看出，它们对脱臭是有影响的。

待脱臭油一般已经过了脱胶、脱酸、脱色处理。若毛油是极度酸败的油，它已经通过氧化失去了大部分天然抗氧剂，那么它很难精炼成稳定性好的油脂。脱臭前的油脂要很好除去胶质、色素、微量金属后才能得到优质的成品油。

V2取决于成品油的要求，不要随意提高品级。要求越低，脱臭越易完成，各方面消耗也少，成品油的贮藏性能也较好。

（五）直接蒸汽质量

直接蒸汽与油脂直接接触，因而其质量也至关重要。过去通常要求直接蒸汽(一般用低压蒸汽)要经过过热处理。考虑到饱和蒸汽对油脂的降冷作用很小，目前使用的直接蒸汽一般不再强调过热，但要求蒸汽干燥、不含氧。要严防直接蒸汽把锅炉水带到油中，因锅炉水中难免不含金属离子，通常采用锅炉蒸汽分水后进入脱臭器。

此外，脱臭系统的设备、管道、阀门、泵等都要严格的密闭，不漏气，以免造成真空度下降和油脂氧化。 （六）脱臭设备的结构

脱臭设备的结构设计，关系到汽提过程的汽—液相平衡状态。良好的脱臭设备，在结构设计上，应能保证汽提蒸汽在最理想的相平衡条件下与游离脂肪酸及臭味组分的油脂在各种情况下都只进行一次相平衡，因此耗汽量较大。而多级逆流循环的连续式脱臭塔，能于每个交换级中建立汽—液相平衡。因此，蒸汽的耗用量明显降低。

在汽提脱臭过程中，汽化效率随通入水蒸汽的速率而变化。通汽速率增大，则汽化效率也增大。但通汽的速率必须保持在油脂开始发生飞溅现象的限度以下。

在汽提脱臭过程中，为了使油中游离脂肪酸及臭味组分降低到要求的水平，需要有足够的蒸汽通过油脂。脱除定量游离脂肪酸及臭味组分所需的蒸汽量，随着油中游离脂肪酸及臭味组分含量的减少而增加。当油中游离脂肪酸及臭味组分含量从0.2%降到0.02%时，脱

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除同样数量的游离脂肪酸及臭味组分，过程终了所耗蒸汽的量将是开始时所耗蒸汽量的10倍，因此，应注意在脱臭的最后阶段，要有足够的时间和充足的蒸汽量。蒸汽量的大小，以不使油脂的飞溅损失过大为限。

脱臭器中的油层深度对脱臭时的效果有相当大的影响。较深的油层内绝对压力比较高，因此单位蒸汽的体积也比较小。在2米深的油层底部通入蒸汽，当设备内维持绝对压力为1.3kPa时，油层底部蒸汽泡内的压力即为20kPa，在这样的压力条件下脱臭效果几乎等于0。脱臭作用仅在油的表面进行。若把蒸汽通入200毫米深的油层内，蒸汽泡内达到2.7kPa的压力。因此，油应该在浅油层中(200mm～250mm)被汽提。这在连续脱臭塔中可以做到，在间歇脱臭锅中不可能做到，避免这个缺点的方法是采用大口径、油层深度宜为1000～1400毫米的脱臭锅。另外在脱臭锅内增加油循环装置，使底层的油有可能翻到表面来。浅油层才有可能降低脱臭时间，减少油脂的水解。

脱臭器内防飞溅和蒸馏液回流结构对脱臭效果也有明显的影响。例如，液面以上空间太大，蒸馏到气相的臭味组分不能及时引出脱臭设备外，就有可能在该空间冷凝回流到液相，严重影响脱臭效果。而液面以上空间太小，又有可能增加飞溅损耗。因此，在脱臭器的设计时除了在液面以上留有合适的空间外，还应在脱臭器中装有折流板以阻挡油滴进入排气通道，并设计将蒸馏出的冷凝液引出脱臭器外，以避免其返回油中。

脱臭是在高温下进行的，脱臭器要用不锈钢制造，否则脱臭过程会引起油脂色泽大幅度增加，并会降低油脂的氧化稳定性。

三、脱臭工艺

油脂脱臭工艺分间歇式、半连续式和连续式，现分述如下。 （一）间歇式脱臭工艺

间歇式脱臭适合于产量低、加工小批量多品种油脂的工厂。其主要缺点是汽提水蒸汽的耗用量高及难以进行热量回收利用。

传统的间歇式脱臭器是一单壳体立式圆筒形带有上下碟形封头焊接结构的容器，壳体的高度为其直径的2～3倍，总的容量至少2倍于处理油的容量，以提供足够的顶部空间减少脱臭过程中由于急剧飞溅而引起油滴自蒸汽出口逸出。此外，在蒸汽出口的前面还设置一个雾沫夹带分离器。

汽提的水蒸气以二种途径加入。通常是从脱臭器底部直接汽盘管的多孔分布器喷人油脂中，如图6-37所示。另一部分是在中央循环管中喷入水蒸气，喷射装置是一种喷射器或喷射泵。使所有油脂反复地被带到蒸发表面，在表面产生大量的蒸发。当油脂和水汽混合物离开循环管顶部时，混合物飞溅撞击喷射管上方蒸发空间的挡板帽，由此增强了混合和防止喷射的油滴进人蒸汽出口。

待脱臭油的加热和脱臭后油的冷却是采用塔内盘管换热或通过强制循环的外部换热器来完成。塔内盘管换热，不用高温油泵，降低了电耗，但传热效率低；外部加热或冷却通常速度快，传热效率高，从而减少了水蒸气或水的需要量。这种方法也容易清理加热表面。

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间歇式脱臭器应具有非常好的绝热。另外，由于脱臭器上部空间没有装油，所以上部表面面积起到冷凝作用，使脱臭器内部挥发物在上部被冷凝，而产生回流问题，为防止这一点，脱臭器上部需加热保温。

在脱臭器下部增加冷却段（如上图所示），可以使脱臭后的热油在此与待脱臭的冷油进行热交换。这样不仅回收了热油约50%的热量用来对冷油进行加热，而且脱臭后的热油在真空条件下得到了预冷却。

间歇式脱臭的操作周期通常在8小时内完成，其中需要在最高温度下维持4小时。 (二)半连续式脱臭工艺

半连续式脱臭主要应用于对精炼的油脂品种作频繁更换的工厂。

常用的半连续式脱臭器如图6-38和图6-39所示。经过计量的一批油脂进入系统，然后通过许多立式重叠的分隔室或浅盘，在设定时间的程序下，依次在真空下进行脱气、加热、脱臭和冷却。通常每个分隔室中液面是0.3～0.8m，停留时间15～30min。在最高温度下的脱臭时间是20～60min。由热虹吸方法一般可获得40%～50%的热回收，热虹吸装置是基于预热分隔室和预冷却分隔室相连接的封闭回路，在流体冷却分隔室蒸发和加热分隔室中冷凝进行封闭循环。在加热和冷却分隔室中需要由管分配器或喷射泵喷人蒸汽对油脂进行搅拌以改善热传递。

半连续式和连续式相比较，主要优点是更换原料的时间短，系统中残留油脂少，因为各个分隔室通常有相对较小的容积和表面积。由于没有折流板（在连续系统中需要），油脂能快速地排出。此外，脱臭器外部的油脂管道较少，只有捕集油脂的设备需要清洗(连续系统通常有外部脱气器和换热器及许多泵)。由于每批物料是间歇移动的，也容易监控半连续系统中的油脂。与连续式脱臭器相比较，主要的缺点是热量回收利用率低，设备成本较高。另外，与外部热交换形式相比较，在加热和冷却分隔室中所用搅拌汽体的量，使脱臭总的汽体消耗量增加了10%～30%。

图6-38是一种将立式层叠分隔和浅盘组合在一个双壳体塔中的半连续式脱臭工艺。其工艺过程是：用泵将油脂泵至塔顶单壳体段上部的计量罐进行计量并使油脂脱气，经计量的一批油脂靠重力落下经自动阀进入脱臭塔内的第一层分隔室。在该分隔室中油脂由下面热脱臭的油脂产生的水蒸气预热，经过一个预先设置好的循环周期，等下面的浅盘放空后，打开落料的阀门，根据各段控制的程序，将这一批油排入脱臭双壳体段的第一个浅盘，由高压水蒸气盘管加热至脱臭温度。

在下一个或几个浅盘中，由管道分布器喷人汽提水蒸气对油脂进行汽提、脱臭和热脱色。脱臭后的油，将在与预热浅盘相连的热虹吸环路的盘管中的水加热产生水蒸气而回收脱臭浅盘中油的热量，使油脂在真空下冷却。在真空下已脱臭的油脂进一步由在塔内单壳体段的一个附加的浅盘中的冷却水盘管冷却。脱臭后的油脂排出并经精过滤器后送去储存。所有的加热和冷却分隔室及浅盘均由管道分布器通人的水蒸气进行搅拌。

来自上部单壳体分隔室的蒸汽流经中央管至双壳体段。来自底部单壳体段和浅盘的蒸

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汽通过雾沫夹带分离器也到达双壳体段，混合的蒸汽经一设计在侧面的管道和旋风分离设备排出，在管道中经脱臭馏出物辅助喷淋进行预冷却和部分冷凝后进人填料塔型脂肪物冷凝器，来自旋风分离器和双壳体段的飞溅油收集在排出罐中。

图6-39是一种立式层叠分隔室(浅盘)组合在单壳体塔中的半连续式脱臭工艺。其工艺过程是：首先将预热的原料泵至计量罐，在真空条件下使油脂部分脱气，计量的一批油脂由重力(落下)经自动阀门进人脱臭塔中第一(顶部)只浅盘。在该浅盘中油脂进一步脱气，并由热的脱臭油脂产生的蒸汽加热，经预先设定的周期后，按控制的程序，在下面一只浅盘放空后，打开重力排放阀。当一批油脂放人下一只浅盘后，由间接高压水蒸气加热该批油脂至脱臭温度。

在接着的两只浅盘中，油脂被汽提水蒸气汽提、脱臭和热漂白，水蒸气通过一组合的气体提升泵和管道分布器加入。在第五只浅盘中回收热量，油脂在真空下被虹吸循环连接的顶部加热浅盘的盘管中的水蒸气的产生而被冷却。然后排放到塔底部缓冲分隔室中之后油脂排至精过滤器，并送至储存。

所有加热和冷却浅盘中的油脂均自管道分布器加入的水蒸气搅拌。来自浅盘的蒸汽通过带防飞溅帽的中央管道并经一设置在侧面的管道排至塔外，在用辅助馏出物喷淋冷却和冷凝蒸汽之后，进入旋风型脂肪物分离器。

(三) 连续式脱臭工艺

连续式脱臭工艺比间歇式和半连续式需要的能量较少，适用于不常改变油脂品种的加工厂。大多数设计采用内有层叠的水蒸气搅拌浅盘或分隔室的立式圆筒壳体结构，如图6-40、图6-41、图6-42和图6-43所示。从选择的角度考虑，每个分隔室可以是如图6-44所示的各自独立的容器，也可以是如图6-41所示的水平放置的分隔室。按照外部加热或冷却及其容量，每个分隔室中油脂的停留时间通常为10～30min。通过立式折流板隔成通道，避免相互窜流。汽提水蒸气由设置于折流板之间的管分配器或喷射器注入。由溢流管或堰保持分隔室中0.3～0.8m的液位。用排料阀排净分隔室中的物料。为了缩短排放的时间和减少残留油脂，浅盘底部应朝阀门方向倾斜，并将排放狭槽设置在折流板上。

在有些情况下，通过设置折流板形成狭窄的油脂通道产生薄层条件，采用在底部的一根管分配器上的多个点喷射气体来驱动油脂，使油脂以薄层状态连续地流向折流板并紧贴其上，如图6-41所示。在另一些情况下，由带有降低液位的多孔塔板或阀型盘组合成浅盘，如图6-43所示。

由于连续流动，高效的热回收较容易完成。该方法取决于油脂在真空下加热和(或)冷却的敏感程度。棕榈酸和月桂酸型的油脂通常能在外部换热器中完全加热和冷却，热回收达80%，而且没有任何质量或操作问题。另一方面，大豆油和类似的油脂通常要求在真空下部分冷却，是为了避免其风味问题。在这种情况下，至少部分热量回收一定是在油脂流经搅分隔室中或分隔的真空容器中进行的，这使得热量回收更困难。

图6-40是一种水平圆筒中包括多格浅盘连续式脱臭工艺。原料在喷淋塔板式脱气器中脱气，然后进入浅盘热回收段，油脂在一组立式单板的槽中加热，并由流入平板之间的热脱臭油脂进行热回收。在真空加热段，油流入另一组装有高压水蒸汽盘管的平板间，使其达到

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最高的加工温度。

热油进入脱臭段进行汽提、脱臭和热脱色。该段由许多穿过整个浅盘的立式平板组成，每个板条底部带整个宽度的进口槽，顶部有翻转出口。两平板设置很靠近，以致当汽提水蒸气从槽底部水平管分布器喷人油中时，膨胀的水蒸气沿槽壁以薄层推动油脂向上，在翻滚出口处，蒸汽经雾沫夹带挡板进入气化物总管，油脂下降至壁的底部，进入下一个槽内。 经过最后一个槽后，油脂排放至热回收和冷却段，在真空下冷却油脂，首先由进入的油脂冷却，然后由冷却水在平板盘管中循环冷却。脱臭油脂靠重力排入真空落料罐，之后脱臭油脂经精过滤机后送去储存。

所有热传递隔板起着流体挡板和折流的作用，所以，油脂隔板组成的浅盘之间流动，在折流板之间通过一根管分配器加人搅拌水蒸气。液面由加热和冷却段尾部的溢流堰保持超过平板顶部的水平。为原料油变化和停车准备了单独排放的阀门。

来自浅盘中不同段的蒸汽经雾沫夹带分离器排出，并收集在容器的固定封头与喷嘴相接的罩帽中。喷嘴与喷雾型脂肪物冷凝器相连接，进外部容器(壳体)的飞溅油脂收集在一排放罐中，并加到馏出物中。

图6-41是一种立式层叠分隔室(浅盘)的单壳体连续塔。原料在喷雾型脱气器中脱气，在外部换热器中加热至最高加工温度。首先由热脱臭油脂(在省热器中)加热，然后由高压水蒸气(在最后加热器中)加热。

热油脂进入塔和脱臭浅盘，通过水蒸气进行汽提、脱臭和热漂白。汽提水蒸气通过管道分布器注入。脱臭后的油脂进入省热器中预冷却，然后回到脱臭器中，在后脱臭浅盘中再经过真空和汽提水蒸气的作用。油脂在另一只省热器和外部冷器中进一步冷却，然后经精过滤机送至储存罐。

当油脂流经浅盘时，由折流板导流油。溢流管保持液位在适宜的水平上，并为原料油的变化和停车准备了单独排料阀门。

来自脱臭器的蒸汽进入设置在侧面的管道中，在进入喷雾型脂肪冷凝器前，先进辅助馏出物喷雾预冷却和部分冷凝。

图6-42是一种单壳体塔中设计有立式层叠分隔室的连续式脱臭工艺。物料在喷雾型脱气器中脱气后，进人塔下部的热回收段，在侧面设置的管束加热器中加热。经热的脱臭油脂回收热量，然后流入塔顶部加热段，在真空下用高压水蒸气加热到最高的加工温度。 热的油脂以薄膜状穿过一组浮阀塔板，与水蒸气接触进行预汽提。油脂进入停留段后，以蛇形穿过浅盘，进行热漂白。然后油脂流经第二段浮阀塔板，之后油脂进入热回收段，并在真空下与进入的冷油脂冷却，最后溢流至冷却段，在真空下进一步采用水盘管冷却，然后经精过滤机后送至储存。

正常脱臭时，由溢流管保持液位，并为原料油改变和停车准备了单独的排料阀门。在每段的底部通过入水蒸气进行搅拌和汽提。

来自不同段的蒸汽经雾沫夹带分离器和设置在塔边的许多排气嘴(也用作人孔)排到塔外的总管中。夹带出的各段飞溅油脂雾沫降至总管的底部，收集于排出接收罐中。总管与在

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脱臭器侧面的混合填料塔和喷雾型脂肪物冷凝器相连。

图6-43是一种立式层叠水平单壳体圆筒形容器的连续式脱臭工艺。原料在一飞溅挡板脱臭器内脱气，并由脱臭油脂在外部换热器(省热器)中预热。然后进人底部热回收器的盘管组合件中，由盘管周围的热脱臭油进一步加热。油脂继续升至上部加热器，在真空下用浸没在油脂中的高压水蒸气管加热使油脂达到最高加工温度。热油脂由重力卸入一个或多个脱臭器中，进行汽提、脱臭和热漂白。这些容器为上下双层结构，使油脂能两次通过容器，在通过时，由浸没在油脂中水蒸气加热管来保持温度，已脱臭的油脂排入热回收器中，在真空下预冷却，并进一步在外部省热器和紧邻的外部冷却器中冷却，然后经精过滤后送至贮存。 所有容器的设计是为了使油脂在单一流程中从一端流向另一端，经过一组立式的折流板，之后将油脂排入下面一层或下一个容器中。正常工作时，由溢流管保持液位，并为原料油改变和停车准备了单独排料阀门。搅拌和汽提水蒸气由沿容器长度的多组管道分布器注入。

在沿圆筒高度一根管上的多个点收集每个容器中的蒸汽，并进入总管中，总管与混合喷雾和填料塔型脂肪物冷凝器相连接。

图6-44是一种带一薄膜段和立式层叠分隔室(浅盘)的单壳体塔的连续式脱臭工艺。原料在喷雾脱气器中脱气，在两只外部换热器(省热器)中由脱臭后的油脂预热，然后进入真空加热器，由浸没在油脂中的高压间接水蒸气将油脂加热到最高加工温度，真空加热器是一水平的单壳体圆筒。在真空条件下，油脂从一端流至另一端，经一组立式折流板并经溢流管流出。在真空加热器底部由管道分布器喷入水蒸气进行搅拌和汽提。

热油脂进入脱臭塔，分布在薄膜段的填料表面。当油脂慢慢流下经过填料的同时，即被预汽提和部分脱臭，并与来自下部浅盘上升的水蒸气逆流接触，接着油脂进人脱臭浅盘由管道分布器加入水蒸气汽提、脱臭和热漂白。油脂进入外部省热器中，与进入的冷油脂预冷却后返回到脱臭器中在后脱臭浅盘中再次受到真空和汽提水蒸气的作用，油脂再入另一只省热器和外部冷却器中进一步冷却，然后经精过滤后送至储存。

当油脂通过浅盘流动时，由折流板导流。正常脱臭时，由溢流管保持液面高度，并为更换原料油更换和停车准备了单独的排空阀门。夹带的飞溅油脂雾沫由浅盘落人管道，收集于脱臭器底部的排出罐中。

来自脱气器和加热容器的蒸汽通过输气管道进入脱臭浅盘上部的脱臭器喷管，混合蒸汽经薄膜段到塔顶部装填料的脂肪物冷凝段再离开。

图6-45是一种立式层叠分隔室(浅盘)组合在单壳体塔中的连续式脱臭系统。原料在喷雾脱气器中脱气。之后进入串联的两只热回收和冷却浅盘，由分隔室中的盘管进行加热，从蛇形流动的热脱臭油脂中回收热量。然后，油脂流至塔顶部的加热浅盘中。由高压水蒸气盘管加热至要求的加工温度。然后热油脂连续以一螺旋形，向下经几个汽提脱臭浅盘进行汽提、脱臭和热漂白。脱臭油脂在真空下经热回收和冷却浅盘中冷却，冷却后进入精过滤机，并送至储存。

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