Sojas pupu eļļas ražošanā aptuveni 80% sojas eļļas ražotāju Ķīnā izmanto ekstrakciju ar šķīdinātāju, savukārt attīstītajās valstīs Eiropā un Amerikā šis rādītājs sasniedz 90%. Sojas pupu ekstrakcija ar šķīdinātāju ir galvenā sojas pupu eļļas ražošanas metode, pateicoties tās augstajai eļļas ražībai (16–17%, augstāka par spiešanas ražu 12–13%) un zemajām izmaksām.
1. attēls Atslāņošanās dzirnavas
Sojas pupu ekstrakcijas ar šķīdinātāju process ietver sojas pupiņu vispirms sasmalcināšanu mazos gabaliņos un pēc tam izmantošanupārslu dzirnavas(1. attēls)saspiežot tās pārslās vai uzpūšot. Pēc tam pārslas nonāk saskarē ar organisko šķīdinātāju (parasti n-heksānu)šķīdinātāja ekstraktors. Eļļu ekstrahē, izmantojot eļļas un organiskā šķīdinātāja savstarpējo šķīdību. Pēc tam šķīdinātāju noņem karsējot un attīrot, lai iegūtu sojas eļļu. Sojas pupu eļļas un tās blakusproduktu ražošanā vissvarīgākais solis ir ekstrakcija ar šķīdinātāju. Ieguves kvalitāte tieši ietekmē kopējo procesa kvalitāti un ražošanas panākumus. Tāpēc ir svarīgi kontrolēt galvenos faktorus, kas ietekmē sojas pupu šķīdinātāja ekstrakcijas efektivitāti.
Faktori, kas ietekmē sojas pupu eļļas ekstrakcijas efektivitāti, ir pirmapstrādes process (sojas eļļas sēklu mitruma saturs, velmēšana, uzpūšanās) un ekstrakcijas process (ekstrahēšanas laiks, ekstrakcijas temperatūra, materiāla -pret-šķidruma attiecība un materiāla augstums).
2. attēls Šķīdinātāja ekstraktors
1 Faktori, kas ietekmē pirmapstrādes procesu
1.1. Sojas eļļas augu sēklu mitruma saturs
Sojas pupu embriju mitruma saturam pirms izskalošanas ir liela ietekme uz izskalošanās procesu un galu galā tas ietekmēs izskalošanās efektu. Ja eļļas augu sēklu mitruma saturs ir zems, tas ietekmēs embriju mitrināšanu ar šķīdinātāju, palēninās eļļas difūziju no embriju iekšpuses uz saskarnes slāni, izraisīs embriju salipšanu, iznīcinās kanālu nepārtrauktību starp embrijiem un apgrūtinās šķīdinātāja iekļūšanu. Ja mitruma saturs ir pārāk augsts, sojas pupu embrijos fosfolipīdi, ciete, olbaltumvielas un citas vielas uzbriest un salips kopā pēc ūdens uzsūkšanas, eļļas pilienu iesaiņošanas, kā rezultātā lielākā daļa eļļas paliek embrijos, palielinot turpmākā atšķaidīšanas procesa slogu, kā rezultātā divkāršojas enerģijas patēriņš un darba laiks. Tajā pašā laikā augstais embriju mitruma saturs izkraušanas laikā ir pakļauts "savienojumam". Atbilstošs mitrums var uzlabot embriju plastiskumu un samazināt pulverainību. Saskaņā ar eksperimentālo kopsavilkumu un faktisko ražošanas pieredzi, mitruma saturs sojas pupu embrijās jākontrolē no 7% līdz 9%.
1.2 Sojas pupu embrija biezums
Sojas pupu pirmapstrādei velmēšanas process ir ļoti svarīgs process. Velmēšanas process attiecas uz procesu, kurā tiek izmantota mehāniska iedarbība, lai eļļas sojas pupiņas no granulām izspiestu pārslās. Pēc velmēšanas procesa sojas pupu embrijs kļūst par embrija lapu. Ja embrija loksne ir pārāk plāna, embrijā būs pārāk daudz pulvera, un šķīdinātāja iekļūšana izskalošanās procesā būs slikta, kas neveicina eļļas izskalošanos. Ja embrija loksne ir pārāk bieza, sojas pupu šūnu struktūra netiks pietiekami bojāta, eļļas ekstrakcijas process būs ilgs, kas neveicina izskalošanos, samazinot eļļas iznākumu, kā arī palielinot atšķaidīšanas un mitruma regulēšanas grūtības turpmākajā procesā, ietekmējot izskalošanās efektu. Pirms sojas pupiņu pirmapstrādes ir nepieciešama velmēšana. Kad embrija biezums pirmapstrādes procesā sasniedz standartu, tas var nonākt sojas pupu eļļas izskalošanās procesa nākamajā posmā. pamatojoties uz eksperimentiem un faktisko ražošanas pieredzi, atvasināja embrija biezuma ietekmi uz atlikušās eļļas daudzumu sojas pupu embrijos izskalošanās procesā. Embrija biezums jākontrolē no 0,25 līdz 0,35 mm.
1.3. Paplašināšana
Izplešanās process attiecas uz procesu, kurā sojas pupu embrijiem tiek veikta intensīva sajaukšana, karsēšana, ekstrūzija, želatinizācija un želatinizācija mašīnas kameras slēgtā telpā augstā temperatūrā un augsta spiediena tvaikā, kā rezultātā mainās to audu struktūra. Šī procesa laikā palielinās paplašināto daļiņu tilpuma blīvums, embriju šūnu struktūra tiek pilnībā iznīcināta, kā rezultātā palielinās iekšējā porainība un uz virsmas ir vairāk brīvas eļļas. Palielinās arī daļiņu izmērs un mehāniskā izturība, ievērojami uzlabojot šķīdinātāja caurlaidību materiāla slānim izskalošanās laikā, palielinot izskalošanās ātrumu un saīsinot izskalošanās laiku. Tāpēc izskalošanas vienības jaudu var palielināt par vairāk nekā 20%. Tādējādi paplašināšanas procesam ir izšķiroša nozīme. Ja izplešanās process netiek veikts pareizi nepiemērotu izplešanās apstākļu dēļ, tas ietekmēs embriju stāvokli, kas nonāk izskalošanas blokā, tādējādi ietekmējot sojas pupiņu galīgo izskalošanās efektu. Un otrādi, ja izplešanās process norit vienmērīgi, izskalošanās efektu var ievērojami uzlabot.
2. Izskalošanās procesu ietekmējošie faktori
2.1. Izskalošanās laiks
Izskalošanās laiks ir laiks, kas nepieciešams no sojas pupu dīgļu sākotnējās izskalošanās līdz galīgajai miltu ekstrakcijai. Tāpēc izskalošanās laiks ir viens no svarīgākajiem faktoriem, kas ietekmē sojas pupiņu izskalošanās efektu. Ja izskalošanās laiks ir pārāk īss, saskares laiks starp sojas pupu dīgļiem un organisko šķīdinātāju (n-heksānu) būs pārāk īss, kā arī ekstrakcijas laiks būs pārāk īss, kā rezultātā eļļas ekstrakcijas ātrums ir zems, kas neatbilst faktiskajām ražošanas drošības prasībām. Ja izskalošanās laiks ir pārāk garš, lai gan tas var nodrošināt saskares laiku starp sojas pupu dīgļiem un ekstrakcijas vielu un ekstrakcijas laiku, tādējādi uzlabojot eļļas ekstrakcijas ātrumu, pārmērīgais laiks ietekmēs faktiskās laika izmaksas un ražošanas efektivitāti. Turklāt pētījumi ir atklājuši, ka sojas pupu dīgļu eļļas saturam ir tendence stabilizēties, palielinoties izskalošanās laikam. Nav vienotu fiksētu prasību par izskalošanās laiku, pamatojoties uz produktu standartiem un faktiskajiem apstākļiem dažādās ražošanas zonās. Parasti to nosaka saskaņā ar produkta standartiem un faktiskajiem ražošanas apstākļiem. Faktiskā sojas pupiņu izskalošanās efekta ziņā piemērots izskalošanās laiks ir 60–90 minūtes.
2.2. Izskalošanās temperatūra
Izskalošanās temperatūra attiecas uz temperatūru, kādā tiek izskalotas sojas pupiņas. Izskalošanās temperatūra ir svarīgs izskalošanās procesa rādītājs un viens no svarīgiem faktoriem, kas ietekmē sojas pupiņu izskalošanās efektu. Ja izskalošanās temperatūra ir zema, izskalošanās procesa enerģija būs zema, eļļas molekulām trūks aktivitātes, tādējādi samazinot eļļas ekstrakcijas ātrumu un galu galā izraisot sliktu sojas pupiņu izskalošanās efektu; jo augstāka ir izskalošanās temperatūra, jo labāk var samazināt eļļas viskozitāti, palielināt molekulārās difūzijas un konvekcijas difūzijas ātrumu un palielināt eļļas ekstrakcijas ātrumu [4], tādējādi uzlabojot sojas pupiņu izskalošanās efektu. Tomēr faktiskajā darbībā, jo tuvāk izskalošanās procesa temperatūra ir šķīdinātāja (n-heksāna) viršanas temperatūrai, jo spēcīgāka ir šķīdinātāja frakcijas iztvaikošana. Šķīdinātāja frakciju iztvaikošanas un drošības apsvērumu dēļ izskalošanās procesa temperatūrai jābūt nedaudz zemākai par svaigas šķīdinātāja frakcijas sastāva sākotnējo viršanas temperatūru un jākontrolē 50–60 grādi.
2.3. Materiāla-un-šķidruma attiecība
Materiāla -un-šķidruma attiecība ir izskalotā embrija svara attiecība pret laika vienībā izmantoto šķīdinātāju, kas ir vēl viens faktors, kas ietekmē jauktās eļļas koncentrāciju [5]. Nepietiekams šķīdinātājs izraisīs nepilnīgu izskalošanos un attaukošanu, kā rezultātā sojas pupu miltos palielināsies eļļas atlikums, kas ietekmēs eļļas ekstrakcijas ātrumu un izraisīs saistīto produktu rādītāju neatbilstību standartiem. Lai gan lielāks šķīdinātāja daudzums ir labvēlīgs sojas pupu miltu izskalošanai un nodrošina labu izskalošanās efektu, augsta šķīdinātāja attiecība jauktajā eļļā palielinās turpmāko procesu slodzi un palielinās enerģijas patēriņu. Jo lielāks šķīdinātāja daudzums tiek piegādāts laika vienībā, jo izteiktāka ir koncentrācijas atšķirība sajauktajā eļļā. Kad šķīdinātāja daudzums palielinās līdz noteiktai robežai, mērcēšanas un iztukšošanas secība kļūst neskaidra, materiāla nodalījumi salīp kopā, koncentrācijas gradients starp eļļas nodalījumiem nevar tikt garantēts, un galīgā sajauktās eļļas koncentrācija pakāpeniski samazinās. Tāpēc materiāla -un-šķidruma attiecība nedrīkst būt pārāk zema vai pārāk augsta; attiecībai jābūt mērenai. Pamatojoties uz attiecīgo literatūru un faktisko ražošanas pieredzi, optimālā materiāla -un- šķidruma attiecība tiek kontrolēta 1:0,8–1,4 (W:W).
2.4. Izejvielu augstums
Vienādas izlaides gadījumā augstāks izejmateriāla augstums nosūcēja piltuvē nodrošina ilgāku ekstrakcijas laiku, kas ir izdevīgi, lai samazinātu eļļas atlikumu sojas pupu miltos un palielinātu eļļas ražu. Tomēr augstāka tvertne ne vienmēr ir labāka. Ja tvertne ir pārāk augsta, izejmateriāls apakšā tiks pakļauts pārmērīgam spēkam un saplīsumam, palielinot pulverveida saturu. Turklāt, ja tvertne ir pārāk pilna, izejmateriālu var izskalot šķīdinātājs vai sajaukta eļļa no smidzināšanas caurulēm, kas pārplūst no abām tvertnes pusēm eļļas savākšanas tvertnē. Nepareiza darbība var aizsprostot eļļas sūkni un smidzināšanas caurules. Izejmateriāla augstums jāizvēlas, pamatojoties uz ražošanas vajadzībām un nosūcēja izvēli. Īpašā augstuma prasība jāaprēķina, pamatojoties uz faktiskajiem apstākļiem un ražotāja prasībām.
3 Secinājums
Pamatojoties uz iepriekš minēto analīzi, faktori, kas ietekmē sojas pupiņu ekstrakcijas efektu, ir sojas eļļas sēklu mitruma saturs, velmēšana, uzpūšanās, ekstrakcijas laiks, ekstrakcijas temperatūra, materiāla -un-šķidruma attiecība un izejmateriāla augstums. Katrs faktors būtiski ietekmē izskalošanās efektu. Apsverot šos faktorus, ir jāvadās pēc teorijas, vienlaikus ievērojot faktisko situāciju. Sojas pupu izskalošanās tehnoloģijas rūpnieciskajā pielietojumā ir būtiski apvienot teoriju ar praksi un kontrolēt katru faktoru, kas var ietekmēt izskalošanās efektu, lai efektīvi pielietotu izskalošanās procesu un nodrošinātu izskalošanās efekta garantēšanu.
Mūsu VIC Machinery inženieri vispusīgi ņēma vērā iepriekš-minētos ietekmējošos faktorus un optimizēja dizainu, veidojot izskalošanās ražošanas līniju un aprīkojumu, maksimāli palielinot sojas eļļas ieguvi mūsu klientiem. Sazinieties ar mums tūlīt, lai iegādātos!
