擠壓法取油的歷史可以追朔到五千多年前的中國、埃及、印度等。原始的榨油機有杠桿榨、楔式榨、人力螺旋榨等。1795年勃拉馬氏水壓機的發明,使液壓機在19世紀初(1818~1824年)開始應用于對油料擠壓取油。1895年我國在遼寧營口建造了水壓機榨油廠。1900年Valerius D.Anderson 發明了連續式的螺旋榨油機。從此以后,螺旋榨油機成為擠壓法取油的主要設備。
擠壓法取油的基本原理
(一)榨油過程
擠壓取油的過程,就是借助螺旋榨油機外力的作用,將油脂從榨料中擠壓出來的過程。在榨油過程中,主要發生的是物理變化,如物料變形、油脂分離、摩擦發熱、水分蒸發等。但由于溫度、水分、微生物等的影響,同時也會產生某些生物化學方面的變化,如蛋白質變性、酶的鈍化和破壞、某些物質的結合等。榨油時,榨料粒 子在壓力作用下內外表面相互擠緊,致使其液體部分和凝膠部分分別產生兩個不同過程,即油脂從榨料空隙中被擠壓出來及榨料粒子變形形成堅硬的油餅。
1、油脂與凝膠部分分離的過程
在榨油的主要階段,受壓油脂可近似看作遵循粘液流體的流體動力學原理,即油脂的榨出可以看成變形了的多孔介質中不可壓縮液體的運動。因此,油脂流動 的平均速度主要取決于孔隙中液層內的摩擦作用(粘度)和推動力(壓力)的大小。同時,液層厚薄(孔隙大小和數量)以及油路長短也是影響這一階段排油速度 的重要因素。
在較大的力量擠壓下,榨料粒子表面擠緊到后階段會產生這樣情況,即在擠緊的表面上后留下單分子油層,或近似單分子的多分子油層。這一油層由 于受到表面大分子力場的作用而結合在表面之間,它已不遵循一般流體動力學規律而流動,也不可能再從表面間的空隙中榨出來。此時,油脂分子可能呈定向狀態的一層薄的吸附膜。當然,這些油膜在個別地方也會破裂而使該部分直接接觸以致相互結合。由此可知,榨油終了使榨料粒子間壓成油膜狀緊密程度時, 其含油量是較低的。實際上,餅中殘留的油脂量與保留在粒子表面的單分子油層相比要高得多。這是因為粒子的內外表面并非全擠緊,同時個別榨料粒子表面直 接接觸,使一部分油脂殘留在被封閉的油路中所致。
2、油餅的形成過程
在壓力作用下,榨料粒子間隨著油脂的排出而不斷擠緊,直接接觸的榨料粒子相互間產生壓力而造成榨料的塑性變形,在油膜破裂處將會相互結成一體。 這樣,在榨油終了時,榨料已不是松散體而開始形成一種完整的可塑體,稱為油餅。應注意,油餅并非是粒子都結合,而是一種不結合的具有大量孔隙的 凝膠多孔體。即粒子除了部分發生結合作用而形成餅的連續凝膠骨架以外,在粒子之間或結合成的粒子組之間仍然留有許多孔隙。這些孔隙一部分很可能是互不連接 而封閉了油路,而另一部分則相互連接形成通道,仍有可能繼續進行取油。可見,餅中殘留的油脂,是由油路封閉而包容在孔隙內的油脂和粒子內外表面結合的 油脂以及未被破壞的油料殘留的油脂所組成。需要指出,實際的擠壓過程由于壓力分布不均、流油速度不一樣等因素,會形成榨油后餅中殘留油分分布的不一樣性。同時不可忽視,在榨油過程,由于磨擦發熱或其它因素,將造成排出油脂中含有少量的氣體混合物,其中主要是水蒸氣。因此,實際的擠壓取油過程應包括:在變形多孔介質中液體油脂的榨出和水蒸氣與液體油脂混合物的榨出兩種情況。