Que equipamentos existem para o processo de extrusão de farelo de arroz e extração de óleo?

O farelo de arroz é um subproduto do processamento do arroz, geralmente representando 4% a 6,5% da quantidade de arroz e 6% a 8% da quantidade de arroz integral. O teor de óleo do farelo de arroz é de 15% a 22%, o que equivale ao teor de óleo da soja. O óleo de farelo de arroz é um óleo comestível nutritivo e é reconhecido como um óleo nutricional para a saúde no país e no exterior. No entanto, a maior parte dos recursos de farelo de arroz são utilizados como ração para gado e aves, resultando num enorme desperdício de recursos. Portanto, desenvolver e utilizar vigorosamente os recursos de farelo de arroz tem um significado prático muito importante para aliviar a contradição entre a oferta e a procura de óleo comestível e aumentar o valor acrescentado do farelo de arroz.

1 Propriedades físicas do farelo de arroz
O farelo de arroz é rico em lipídios, proteínas, minerais, vitaminas, fitina, inibidores de tripsina, lipase e fitohemaglutinina (hemaglutinina) e é um valioso recurso petrolífero. O farelo de arroz é muito fácil de deteriorar e tem um armazenamento muito pobre. A principal razão é que o farelo de arroz contém uma variedade de enzimas, e a lipase e a lipoxigenase são as duas principais enzimas que afetam a estabilidade do farelo de arroz. Sob condições adequadas, a lipase pode promover a decomposição do óleo do farelo de arroz em glicerol e ácidos graxos livres, resultando em um aumento no valor ácido do farelo de arroz. Além disso, a lipoxigenase catalisa a oxidação e deterioração dos ácidos graxos insaturados livres, resultando em cheiro rançoso. Os resultados mostram que a lipase exibe forte atividade em um teor de umidade de 12% a 15%, uma temperatura de 35 a 40 graus e um pH de 7 a 8. A relação entre o frescor do farelo de arroz e o rendimento do óleo e a taxa de refino é mostrado na Tabela 1.

Tabela 1 Relação entre tempo de armazenamento do farelo de arroz e índice de acidez, rendimento de óleo e taxa de refino

2 Pré-tratamento de estabilização do farelo de arroz
Como o farelo de arroz fresco é muito fácil de oxidar e ficar rançoso, o que por sua vez afeta seu valor de utilização abrangente, ele deve ser estabilizado e pré-tratado primeiro para inibir e passivar efetivamente a atividade da lipase do farelo de arroz e reduzir a perda de nutrientes. Seus métodos de tratamento de estabilização incluem refrigeração, microondas, radiação, aquecimento dielétrico, tratamento químico, tratamento térmico e sopro. De acordo com relatórios de dados nacionais e estrangeiros, o uso de sopro para inibir e passivar a lipase e estabilizar o valor ácido do farelo de arroz tornou-se a única tecnologia industrial viável e pode manter seu valor nutricional. A vida útil do farelo de arroz tratado por sopro pode chegar a 1 ano. Quando armazenado à temperatura ambiente durante 2 a 3 meses, o índice de acidez (KOH) aumenta não mais do que 3 mg/g. Quando armazenado em temperatura ambiente por 1 ano, o índice de acidez (KOH) é estável abaixo de 10 mg/g e a atividade enzimática residual da lipase é inferior a 4%. Farelo de arroz→separação de farelo→separação magnética→condicionamento→sopro→secagem→oficina de deslixiviação
Com base nas propriedades físicas do farelo de arroz e na viabilidade do método de pré-tratamento de estabilização mencionado acima, a melhor rota de processo foi determinada através da prática.
 

3 Processo de sopro do farelo de arroz e pontos-chave de operação
3.1 Fluxo do processo
3.2 Pontos-chave de operação
3.2.1 Separação do farelo

O farelo de arroz produzido por moinhos de arroz em geral contém de 1% a 4% de farelo. Como o principal componente do farelo é o amido, se a umidade do material for alta durante a lixiviação, ele irá absorver água e inchar e aderir sob condições de aquecimento contínuo, afetando a penetração e alimentação do solvente, e o farelo absorve óleo, o que leva a um aumento residual óleo na farinha e diminuição do rendimento do óleo, por isso deve ser removido.
A tela de separação de farelo é um método de triagem comumente usado. É um equipamento de separação de farelo especialmente desenvolvido para as características do farelo de arroz. A produção geral de uma única unidade é de 8 a 10 t/d. O princípio principal é usar a diferença no tamanho das partículas entre arroz quebrado, farelo de arroz e farelo de arroz, e usar o movimento relativo entre o farelo de arroz contendo farelo de arroz e a superfície da tela para separar o arroz quebrado e o farelo de arroz através de duas camadas de tela superfícies com diferentes tamanhos de malha. Geralmente, a superfície superior da tela usa 20 furos quadrados de malha e a superfície inferior da tela usa 28 furos quadrados de malha. O tamanho da seção transversal da superfície da tela é de 1 m de largura e a inclinação é de 8 a 10 graus. Observe que a amplitude deve ser um pouco maior, para que o efeito de separação seja melhor, e o teor de farelo de arroz pode ser inferior a 1%.
3.2.2 Separação magnética

Durante o processamento do arroz ou o transporte do farelo de arroz, algumas impurezas metálicas, como pregos de ferro, parafusos e limalhas de ferro, são frequentemente misturadas. Essas impurezas de ferro causarão sério desgaste e até mesmo danos à rosca da extrusora no processo subsequente, e pode bloquear os poros do orifício da matriz de descarga da extrusora, fazendo com que a pressão da câmara da prensa aumente extremamente, afetando assim o efeito de extrusão e, em casos graves, também pode causar acidentes de segurança. Portanto, as impurezas de ferro devem ser removidas antes do material entrar na extrusora. O cilindro de ímã permanente sem alimentação é um ímã permanente com alta intensidade de campo magnético e alta eficiência de remoção de ferro. Quando o material entra pela porta de alimentação, as impurezas de ferro podem ser automaticamente adsorvidas à superfície do ímã permanente, atingindo assim o objetivo de separação. É o equipamento de remoção de ferro preferido no atual processamento de petróleo.
3.2.3 Condicionamento

O condicionamento é um processo chave no processo de tufagem do farelo de arroz. Aqui, o farelo de arroz é ajustado à umidade e temperatura adequadas para proporcionar as melhores condições para tufo. Durante o condicionamento, deve-se adicionar uma quantidade adequada de água quente ou vapor, e ao mesmo tempo deve-se usar aquecimento indireto a vapor para fazer com que o farelo de arroz tenha plasticidade adequada, para que uma pressão adequada possa ser estabelecida na cavidade de extrusão durante a extrusão e bufando. Quando o farelo de arroz é pulverizado para fora do bico, a estrutura celular pode ser melhor destruída, o óleo é liberado e são criados poros finos suficientes, o que leva à lixiviação. Atualmente, a maior parte do condicionamento é completada porfogão a vapor vertical multicamadas com áreas de aquecimento relativamente grandes. O vapor direto é introduzido na primeira camada e a umidade é geralmente controlada em cerca de 13% após umedecimento. A temperatura aumenta camada por camada, e a temperatura de descarga final é controlada em 65 ~ 70 graus, e a umidade é de cerca de 12%.

3.2.4 Extrusão

A extrusão do farelo de arroz é conseguida através damáquina extrusora. Quando o farelo de arroz entra na câmara da máquina, ele é empurrado para frente com a rotação do eixo do parafuso, e o volume na câmara da máquina é reduzido e a pressão é gerada gradualmente. Ao mesmo tempo, o atrito entre o farelo de arroz e o eixo do parafuso e a parede interna da câmara da máquina produz um efeito de autoaquecimento, que aumenta a temperatura do material. Além disso, o efeito de aquecimento do vapor direto faz com que a temperatura na câmara da máquina atinja 120 graus e a pressão do vapor direto atinja 0,8 MPa. Finalmente, ele é espremido através do orifício do bico. Devido à diminuição repentina da pressão, a umidade interna vaporiza rapidamente e escapa de várias partes do farelo de arroz, resultando em inúmeros pequenos orifícios no farelo de arroz tufado, o que favorece a lixiviação e penetração do óleo, aumentando assim a taxa de lixiviação e reduzindo o óleo residual na refeição. Geralmente, o teor de umidade do material descarregado pela máquina sopradora é controlado em 13% ~ 15%. Antes de iniciar a extrusora, é melhor girar a polia grande manualmente para ouvir qualquer som anormal. Se não houver anormalidade, ligue a máquina; a máquina precisa ser pré-aquecida a 80 ~ 120 graus antes da alimentação; o vapor direto não pode ser desligado durante a operação para evitar que o farelo de arroz seja pressionado na mangueira de metal e bloqueie o canal de vapor. Além disso, a alimentação estável e contínua também é um fator chave para garantir o efeito de extrusão. Se a quantidade de alimentação for muito grande, a temperatura de extrusão diminuirá, a pressão na câmara da máquina aumentará e ocorrerá facilmente bloqueio. Se a alimentação for interrompida por muito tempo antes da alimentação, ocorrerão graves travamentos ou até mesmo queima do motor, causando acidentes. Se a quantidade de alimentação for muito pequena, não será possível formar pressão suficiente na câmara da máquina, resultando em extrusão insuficiente.

3.2.5 Secagem

O farelo de arroz que sai da extrusora contém muita umidade e a temperatura está muito alta. A umidade precisa ser ajustada para 7% ~ 9% e a temperatura é de 50 ~ 60 graus para atender aos requisitos de lixiviação. O secador plano é atualmente um equipamento comumente utilizado.

4 Processo de extração e pontos de operação do farelo de arroz expandido
4.1 Fluxo do processo

O processo e o equipamento para lixiviação do farelo de arroz tufado são semelhantes aos de outros óleos. Todo o processo também é dividido em quatro seções principais: lixiviação de material, dessolventização de farinha úmida, evaporação de óleo misto e recuperação de solvente. Os pontos principais de cada seção são explicados abaixo.
4.2 Pontos-chave de operação
4.2.1 Seção de lixiviação Como o farelo de arroz tufado é facilmente moído pela corrente durante a secagem e posterior transporte pelo raspador, uma grande quantidade de pó é produzida, o que reduz bastante a permeabilidade do solvente e aumenta a taxa de óleo residual na farinha. Portanto, ao projetar umextrator rotativo horizontal, a grade de material não deve ser muito alta, e a camada de material é geralmente controlada em cerca de 1,3 m, e o tempo de lixiviação deve ser estendido, geralmente mais de 2 h. A capacidade de processamento projetada é equivalente a 1,3 ~ 1,5 vezes a do processamento da soja em branco. Além disso, durante o processo de lixiviação da peça bruta, o pó entrará inevitavelmente no balde de óleo através do espaço entre as placas da grade. Se acumular por muito tempo, fará com que o tubo de óleo misturado na saída do óleo seja bloqueado e o óleo misturado não possa ser extraído, afetando a produção normal. Para resolver este problema, um tubo de retorno pode ser instalado em cada reservatório de óleo do extrator e conectado à tubulação de saída de cada bomba de circulação. Durante o processo de produção, a válvula de controle do tubo de recuo é frequentemente aberta para liberar o pó no reservatório de óleo e bombeá-lo para a camada de material extrator através da bomba de circulação junto com o óleo misturado. O efeito de autofiltração da camada de material reduz a quantidade de pó que entra no reservatório de óleo, garantindo assim a produção normal.

4.2.2 Secção Dessolventização

Em circunstâncias normais, a farinha úmida que sai do extrator contém 25% a 35% de solvente. Devido ao grande teor de pó na farinha de farelo de arroz úmido, a farinha úmida contém até cerca de 40% de solvente. Além disso, o farelo de arroz contém impurezas como amido. Durante o processo de dessolventização do farelo de arroz úmido, o amido do farelo de arroz absorverá água e inchará. Ao atingir a temperatura de gelatinização, ele será gelatinizado e produzirá adesão, o que não favorece a volatilização do solvente e da água, causando dificuldades na seção de dessolventização. Considerando a influência dos fatores acima, a dessolventização da farinha úmida de farelo de arroz adota uma estrutura DT-C multicamadas para completar a dessolventização, secagem e resfriamento do farelo de arroz úmido em um único dispositivo. Ao projetar o equipamento, também é necessário ampliar a produção de placas de soja em 13 a 15 vezes, e a camada de material deve ser mais fina, o que favorece a volatilização do solvente e a solubilidade residual do farelo pode atender aos requisitos . Como o vapor direto é adicionado à farinha para dessolventização, o teor de umidade aumenta e é necessário aquecimento indireto do vapor para ajustar a umidade para cerca de 13%. Por fim, é resfriado abaixo de 45 graus por ar frio e pode ser enviado diretamente ao armazém de refeições para embalagem. Como a farinha de farelo de arroz tem um alto teor de pó, o shakron usado para coletar os pedaços quebrados também deve ser ampliado de acordo para garantir o efeito de coleta.
4.2.3 Seção de evaporação de óleo misto

O óleo misto concentrado de farelo de arroz do extrator geralmente contém 3% a 5% de impurezas sólidas (principalmente farinha em pó). Essas impurezas sólidas formarão sujeira na parede do tubo do evaporador, reduzirão o efeito de transferência de calor e gerarão facilmente uma grande quantidade de espuma durante o processo de evaporação e remoção, causando inundações. Ao mesmo tempo, devido ao efeito da alta temperatura, é fácil de carbonizar, o que torna o petróleo bruto mais escuro e reduz a taxa de refino. Portanto, o pó da farinha no óleo misturado deve ser removido tanto quanto possível antes da evaporação. Atualmente, dois tanques verticais de óleo misto são geralmente conectados em série, e a diferença de densidade entre a farinha e o óleo misto é utilizada para separá-los por sedimentação natural sob a gravidade. O tempo de sedimentação é geralmente superior a 40 minutos. Após a separação por sedimentação, o óleo misturado é bombeado para um filtro contínuo para posterior separação, garantindo assim que o teor de impurezas do óleo misturado atenda aos requisitos. Como o extrator para extração de farelo de arroz é maior do que aquele para processamento de outros óleos da mesma escala, o volume de circulação correspondente também deve ser aumentado, o que requer um aumento na quantidade de solvente fresco pulverizado, reduzindo assim a concentração do óleo misturado em conformidade . Portanto, ao projetar o evaporador, sua área também deve ser aumentada de acordo. Além disso, é muito importante que, como a concentração do óleo misturado é relativamente fina, quando aquecido, o solvente evapore e se expanda rapidamente e suba rapidamente. Portanto, os tubos do evaporador não devem ser muito longos, geralmente 4 ~ 5 m, caso contrário não contribuirá para o aumento do filme e afetará o efeito de evaporação. Durante a operação específica de evaporação, o fluxo contínuo e estável do óleo misturado também deve ser garantido, e a temperatura do óleo misturado que entra no evaporador deve estar próxima da temperatura quando ferve e as bolhas começam a se formar (ou seja, o ponto de bolha) , o que favorece a tração do filme, aumentando o efeito de evaporação e fazendo com que o sistema de evaporação atinja as melhores condições de trabalho.
4.2.4 Recuperação de Solventes

Seção A recuperação de solventes é uma parte importante da oficina de lixiviação. A qualidade da recuperação de solventes não está apenas diretamente relacionada ao nível dos custos de produção, mas também tem um significado muito importante para a produção segura da oficina e para a melhoria do ambiente e saneamento da oficina. Atualmente, a maioria das oficinas de lixiviação usa condensadores de casco e tubo, e os materiais do casco e do tubo são principalmente liga de alumínio ou aço inoxidável. Deve-se observar que condensadores de casco e tubo de aço carbono não devem ser usados ​​em oficinas de lixiviação. Principalmente porque: ① Na presença de gás solvente, a superfície da carcaça e da parede do tubo corrói rapidamente; ② Após a corrosão da parede do tubo de aço carbono, a superfície fica áspera e é gerada ferrugem. A farinha arrastada na mistura de gás do dessolventizador, a lama e a areia arrastadas na água de resfriamento e as camadas de incrustações de sais de cálcio e magnésio precipitadas após o aquecimento da água de resfriamento não amolecida são fáceis de depositar, o que afeta seriamente a transferência de calor efeito; ③ Os tubos de aço carbono não são resistentes à corrosão. Quando a camada de incrustação é limpa com um agente descalcificante após a incrustação, é fácil causar danos à parede do tubo. Ao processar farelo de arroz, uma grande quantidade de solvente fresco é adicionada durante o processo de lixiviação, portanto a área total de configuração do condensador deve ser aumentada em 10% a 15%, e o volume efetivo correspondente do tanque de distribuição de água também deve ser aumentado em 10% a 15%, de modo a garantir o efeito de condensação do solvente e o efeito de distribuição de água do solvente, e reduzir efetivamente a perda do solvente. De acordo com o tamanho da escala, o método de conexão da água de resfriamento circulante pode ser selecionado em paralelo ou em série. Geralmente, os de pequena escala usam principalmente conexão paralela, e os de grande escala usam principalmente conexão em série. Na configuração da bomba de circulação de água, a vazão deve ser um pouco maior e a altura manométrica um pouco mais alta, de modo a garantir que cada condensador seja alocado com vazão de água suficiente, e a vazão de água também possa ser acelerada adequadamente, que é propício à transferência de calor, conseguindo assim um bom efeito de condensação e garantindo a recuperação máxima do gás solvente. Além disso, o gás livre também deve ser descarregado na atmosfera após a recuperação. Geralmente, as oficinas de lixiviação em pequena escala utilizam águas subterrâneas com temperatura relativamente baixa para absorção direta, enquanto as oficinas de lixiviação em grande escala utilizam óleo de parafina de qualidade comestível para absorção.

5 Conclusão
Este processo de expansão e extração desenhado com base na análise das características do farelo de arroz produz óleo bruto de farelo de arroz qualificado, e todos os indicadores econômicos e técnicos atendem aos requisitos, criando consideráveis ​​​​benefícios econômicos e sociais para o empreendimento e fornecendo garantia técnica para as empresas de processamento de petróleo para desenvolver e utilizar recursos de farelo de arroz.