余海彪
(深圳市朗坤環(huán)境集團股份有限公司,廣東 深圳 518117)
由于目前市場上對肉骨粉和油脂分離提純的設(shè)備不夠成熟,使得肉骨粉和油脂分離不徹底,造成生產(chǎn)出來的肉骨粉還含有大量的油脂,品質(zhì)低,影響了肉骨粉的品質(zhì)和降低油脂的產(chǎn)能。特別是腐爛的動物廢棄物無害化處理后的物料,目前市場上的設(shè)備幾乎無法對高溫脫水處理后的殘渣進行肉骨粉和油脂分離,造成巨大的經(jīng)濟損失。所以對動物油脂壓榨機進行研究非常有必要和有廣闊的市場價值。
目前我國的壓榨機幾乎是針對植物油脂,如花生、菜籽、大豆等。這類物料堅硬、摩擦系數(shù)大,相互之間容易形成壓榨力。而動物油廢棄物處理后的物料,含油率高,以軟組織為主,纖維組織小,具有一定的流動性,相互之間難以形成壓榨效果。這是植物油脂和動物油脂原料的不同之處,也是動物油脂壓榨的最主要原因。
動物無害化處理后的物料壓榨雖然比較困難,但經(jīng)過加熱升溫后,油脂容易分離并形成一定量的游離態(tài),并自行流出。流出部分油脂后,殘余的物料摩擦系數(shù)得到了提高,從而為實現(xiàn)壓榨提供了必要客觀條件。通過對植物壓榨機的壓榨腔內(nèi)的榨螺和榨條間隙進行優(yōu)化設(shè)計,添加榨螺、榨條和物料之間摩擦力,從而使物料之間形成強大的壓榨力,把物料中的油脂擠壓出來,實現(xiàn)肉骨粉和油脂的分離。
基于動物無害化處理干化法的工藝特點,并通過研究市場上不同廠家的設(shè)備原理、分離效果、缺陷等,本研究的壓榨機主要分為加熱攪拌罐、進料機構(gòu)、壓榨腔、調(diào)節(jié)機構(gòu)。加熱攪拌罐是為了保證物料達到一定溫度后再進入壓榨腔,提高壓榨效果;進料機構(gòu)是把加熱攪拌罐的物料輸送到壓榨腔的過度機構(gòu);壓榨腔是物料實現(xiàn)壓榨分離的核心功能區(qū);調(diào)節(jié)機構(gòu)可以控制壓榨腔的出料大小,對壓榨的速度和壓力有調(diào)節(jié)的作用。
加熱攪拌罐由減速機、罐體、攪拌葉等部件組成。采用蒸汽間接加熱方式,罐體共分為三層,每層設(shè)置有一組攪拌葉,用于對各層的物料進行攪拌,使物料加熱更加充分,快速達到需要的溫度。本加熱攪拌罐總?cè)莘e為1.2m3,同時也具有一定的緩存作用。
進料機構(gòu)是物料在加熱攪拌罐和壓榨段的過度段,采用的是螺旋輸送方式,主要作用是把物料從加熱攪拌罐送到下面的壓榨腔。主要由減速機、聯(lián)軸器、進料門、螺旋軸、軸承座等部件組成。其中加熱攪拌罐和進料門之間設(shè)置有一個閘板,用于控制物料的流量。運行時,可以通過進料通套查看進料情況,以及揀取入榨時物料的樣品。
壓榨腔分為榨螺組和榨籠兩大部分。
榨螺組主要組成部分有:主軸、1#~8#榨螺,1#~7#襯圈、滑動軸承、內(nèi)襯套、光套、榨螺主軸。其中1#~3#榨螺的螺旋葉為常規(guī)的連續(xù)螺旋葉,螺距和高度逐漸縮小。主要是因為該部分物料流動性大,難以形成很大的摩擦力,主要以油脂自流的方式進行分離。4#~8#榨螺為不連續(xù)螺旋葉,形狀進行特殊形狀漸變設(shè)計。經(jīng)過此階段的物料摩擦系數(shù)逐漸增大,物料內(nèi)部容易形成巨大的擠壓力,油脂主要以擠壓出油的方式分離。當(dāng)榨螺組轉(zhuǎn)動時,帶動物料在壓榨腔內(nèi)移動,并把榨螺主軸的動力轉(zhuǎn)變?yōu)槲锪系臄D壓力,實現(xiàn)油脂擠壓分離。
其中榨籠主要組成部分有:1#~3#無齒壓板,1#~5#壓板、榨籠殼、短榨條、長榨條等組成。并分為5段壓榨區(qū),每個壓榨區(qū)四周圓周分布高強度耐磨合金榨條,每個榨條留有一定的縫隙,不同的壓榨區(qū)榨條的縫隙大小不一樣。整個壓榨腔從進料到出料的空間逐漸縮小,在運行時,物料從大容積逐漸進入小容積的空間,從而內(nèi)部形成強大的壓力,且此時物料具有一定的溫度,所以油脂更容易從肉骨粉中被壓榨分離出來,并通過榨條的縫隙流出。在第一段和第二段壓榨區(qū),此部分以油脂自流形式分離,榨條的縫隙設(shè)置較大。第3~5段壓榨區(qū),油脂是被擠壓分離出來的,縫隙設(shè)計較小,否則會有大量的肉骨粉也從此部分?jǐn)D出,增加后端油脂提純的壓力。
圖1
圖2
調(diào)節(jié)機構(gòu)主要組成部件有:螺紋套、固定套、減速機。通過改變螺紋套和固定套的相互位移,在壓榨腔出口形成厚薄可調(diào)的出料環(huán),調(diào)節(jié)物料從壓榨腔出來的厚薄程度,達到控制壓榨腔內(nèi)壓力和出料速度的作用,從而達到控制肉骨粉中含油濾的作用。
由于加熱溫度、壓榨腔間隙、出料速度等參數(shù)都對肉骨粉和油脂的分離提純有重要關(guān)系,所有在本設(shè)備研究設(shè)計中,所以以上關(guān)鍵參數(shù)都有一定的調(diào)節(jié)余量。在設(shè)備試驗過程中,根據(jù)最佳效果去確定最佳參數(shù)。
對設(shè)備進行投料試驗時,維持壓榨腔榨條間隙不變的情況,測試物料在不同溫度下的分離效果,從而驗證最佳壓榨溫度。表1為12組不同溫度的試驗分組。
表1
試驗數(shù)據(jù)匯總后如圖3。
圖3
從實驗中得知,在壓榨機壓榨腔5級榨條的間隙為依次為2.5、2.0、1.2、1.0、1.2mm時,物料在125℃,肉骨粉含油率為7.1%,壓榨效果比較好,品質(zhì)非常好,且經(jīng)濟性最佳。
在設(shè)備試運行階段,通過調(diào)整7種方案榨油機壓榨腔的榨條縫隙,對比混合物中肉骨粉和油脂的分離情況,判斷每一段榨條的最佳間隙。各實驗方案的壓榨腔每一段間隙的數(shù)據(jù)如表2。
表2
在物料為125℃時,各種壓榨腔間隙的肉骨粉和油脂分離情況如圖4。
圖4
結(jié)合試驗結(jié)果,肉骨粉和油脂最佳壓榨效果的的榨油機主要參數(shù)是:分離溫度為125℃;壓榨機榨條間隙依次為2.5、2.0、1.5、1.0、1.2mm。
通過升高對動物無害化處理后物料的溫度,以及優(yōu)化壓榨機的榨螺形狀、選擇合適的榨條間隙,控制合適的壓榨速度,可以有效地提高肉骨粉和油脂的分離率,提高副產(chǎn)品的利用價值和經(jīng)濟價值。同時選擇耐磨性更好的榨條和榨螺,可以延長設(shè)備的使用壽命或提升維修頻率。