溶劑浸出后的白餅有兩種可能的處理途徑。95% 以上的含溶濕粕是經(jīng)過脫溶、烘烤、干燥和冷卻工藝路徑, 以生產(chǎn)富含蛋白質(zhì)的豆粕，作為動(dòng)物飼料配料。不到5% 的含溶濕粕是由閃蒸脫溶和冷卻工藝路徑, 用于生產(chǎn)濃縮蛋白、分離蛋白和大豆粉, 用于人類和動(dòng)物特種飼料的應(yīng)用。

在脫溶、烘烤、烘干和冷卻工藝路線中, 溶劑從脫脂的濕粕中除去, 回收再利用,對(duì)濕粕進(jìn)行烘烤, 以減少抗?fàn)I養(yǎng)因子, 脫溶粕干燥達(dá)到客戶對(duì)水分的要求, 并冷卻到接近環(huán)境溫度，以利于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。由此產(chǎn)生的脫溶、烘烤、干燥和冷卻產(chǎn)品通常稱為高溫豆粕。

在閃蒸和冷卻工藝路徑中, 溶劑從脫脂的濕后中快速去除,, 溶劑不含水分，回收再用, 以保護(hù)蛋白質(zhì)的完整性。然后將脫溶粕冷卻到接近環(huán)境溫度。由此產(chǎn)生的閃蒸和冷卻產(chǎn)品通常稱為低溫豆粕或閃蒸豆粕。該工藝油脂工程師之家（微信公眾號(hào)oilsengineer）前期文章“低溫脫溶工藝”中己有專門介紹，本文不再涉及。

• 脫溶、烘烤、烘干和冷卻過程可以在被稱為 DTDC 的單個(gè)設(shè)備中完成 (圖 1)。更常見的是, 脫溶和烘烤過程被組合在一個(gè)設(shè)備內(nèi), 稱為 DT, 干燥和冷卻過程結(jié)合在一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備稱為 DC。

圖 1.皇冠公司逆流 DTDC圖例

• DTs是立式的、圓柱形的容器，內(nèi)有多個(gè)隔層。濕粕從DT頂部進(jìn)入最上層，物料經(jīng)過層板上的刮刀攪拌由上向下依次進(jìn)入各層。為提高物料溫度并蒸發(fā)溶劑，所需的熱量由蒸汽供應(yīng), 直接蒸汽和間接蒸汽的熱量經(jīng)蒸汽夾層被導(dǎo)入脫溶物料中。DT 的脫溶層設(shè)計(jì)為帶蒸汽夾層，有上層板和下層板, 上下層板之間形成加熱蒸汽夾層以保持一定的蒸汽壓力。DT有四種不同類型的層：預(yù)脫溶層, 逆流層（烤粕層）, 直接汽層, 和蒸汽干燥層（節(jié)能層） (圖 2)。

圖2.DT 各層配置

DT 預(yù)脫層

• DT預(yù)脫層的唯一目的是通過托盤的上層板對(duì)濕粕加熱。托盤加熱夾層內(nèi)的蒸汽的壓力10 bar, 提供上層板185℃的表面溫度。蒸汽凝結(jié)水經(jīng)疏水器從夾層內(nèi)排出, 蒸汽潛熱維持托盤表面溫度185℃，加熱濕粕并脫除部分表面深劑。DT 可能有多達(dá)七層預(yù)脫層, 最少的只有一層。在進(jìn)行物料和熱量平衡后, 預(yù)脫層的數(shù)量要求在 DT 出口達(dá)到目標(biāo)豆粕水分。預(yù)溶層位于 DT 的上部，必須允許從下層的上升蒸氣流動(dòng)到 DT的頂部的氣相出口。大多數(shù)制造商設(shè)計(jì)碟形托盤, 為上升的蒸氣提供空間, 使其在托盤和殼體的之間傳遞, 而另一些則設(shè)計(jì)為圓環(huán)形托盤為上升的蒸汽提供空間,托盤中心開孔作為通道。為避免預(yù)脫層的數(shù)量過多，DT 的頂部直徑往往會(huì)擴(kuò)大，以增加預(yù)脫層的面積，減少預(yù)脫層的數(shù)量。

圖2.1DT 各層配置——預(yù)脫層（皇冠）

DT 逆流層（脫溶層）

• 通過蒸汽夾層上層板表面提供傳導(dǎo)傳熱, 以加熱層內(nèi)的濕粕, 通過蒸汽夾層下層板表面對(duì)流換熱, 使從下一層上升的混合氣體加熱。

• 為下層上升的蒸氣提供通孔，使混合氣體通過夾層均勻穿過層內(nèi)的濕粕。

• 逆流層加熱夾層內(nèi)的蒸汽的壓力10 bar, 提供了上層板185℃ 的表面溫度。蒸汽凝結(jié)水經(jīng)疏水器從夾層內(nèi)排出, 蒸汽潛熱維持逆流層表面溫度185℃,加熱濕粕并對(duì)串過料層的下層上升的混合氣加熱。DT 通常有從一到四層逆流層。選擇逆流層的數(shù)量, 以達(dá)到濕粕與汽提蒸氣接觸的停留時(shí)間, 通常豆粕為25至30分鐘, 菜粕60 至90分鐘。

• 逆流層位于DT的中部，預(yù)脫層下方。逆流層夾層通孔必須允許直接蒸汽通過, 并穿過上面的料層。逆流層的通孔有三種不同孔徑的設(shè)計(jì), 允許上升的直接蒸汽通過。大的開孔區(qū)域可供均勻的蒸汽分布, 已成為現(xiàn)代 DT 設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。原來的逆流層設(shè)計(jì)使用中空的螺栓作為通孔，一般有1到2% 開口面積供蒸氣上升 [4]。后來的設(shè)計(jì)使用中空的拉撐管、上面是帶通孔的蓋板，一般2到4% 開口面積供蒸汽上升。最新設(shè)計(jì)使用空心拉撐管用不銹鋼格柵蓋, 一般7到10% 開口面積供蒸氣上升[3]。

圖2.2DT 各層配置——脫溶層（皇冠）

DT 直接汽層

• 直接蒸汽層具有雙重目的, 提供了一個(gè)統(tǒng)一的方式, 均勻的將直接蒸汽噴入到濕粕料層, 并通過其夾層上層表面提供濕粕傳導(dǎo)傳熱。通過直接蒸汽層噴入的直接蒸汽提供了濕粕脫溶和加熱的大約75% 的總熱量。直接汽通孔通常設(shè)計(jì)眾多小孔布滿上層以便均勻地將直接蒸汽噴入粕中。孔徑的大小和數(shù)量是根據(jù)期望的直接蒸汽流速來計(jì)算, 以提供0.35 到0.70 巴的壓力降。直接蒸汽供應(yīng)是 10 bar 壓力飽和蒸汽 (185℃), 經(jīng)過流量控制閥后,變化為0.35-0. 70 barg 壓力過熱蒸汽 (150-160℃)。因此, 直接蒸汽層的上層表面保持在大約155℃。

圖2.3DT 各層配置——直接蒸汽層（皇冠）

• 干燥層又稱節(jié)能層。干燥層加熱夾層內(nèi)的蒸汽的壓力10 bar, 提供了上層板185℃ 的表面溫度。蒸汽凝結(jié)水經(jīng)疏水器從夾層內(nèi)排出, 蒸汽潛熱維持節(jié)能層表面溫度185℃,加熱濕粕。DT 可能有多達(dá)五層蒸汽干燥層或很少甚至沒有。

• DC干燥層設(shè)計(jì)與一個(gè)上板，下板的夾層可供容納低壓空氣。上層板整個(gè)表面布滿眾多小孔，以均勻地將熱空氣引到豆粕中。孔徑的大小和數(shù)量是根據(jù)設(shè)計(jì)氣流速率來計(jì)算的，以提供0.02至0.03 bar的壓降。這些孔洞通常是小的圓形孔洞，有些DC也使用長(zhǎng)條縫。DC有1到6層空氣干燥層。空氣干燥層的數(shù)量的多少取決于足夠的熱空氣通過豆粕去除水分達(dá)到最終豆粕含水量的控制要求。

  

• 脫脂白餅進(jìn)入DT時(shí)的溫度60℃,并且包含25~35%重量的溶劑。通過攪拌葉刮掃，將含白餅平攤在預(yù)脫盤的表面。由于熱量被傳導(dǎo)到料層，每一個(gè)預(yù)脫層的料層高度為150~300毫米。含溶劑的白餅溫度上升到大約68攝氏度，在預(yù)脫盤上蒸發(fā)大約10%~25%的溶劑。

• 白餅經(jīng)預(yù)脫盤層排出后，落在頂部的逆流層上。這可能是DT中最關(guān)鍵的一層。由于大部分的熱量都是通過直接蒸汽的冷凝來轉(zhuǎn)移到料層的，所以有1000至1200毫米的料層高度。由旋轉(zhuǎn)的攪拌葉將含溶劑的白餅在逆流托盤上攪拌。直接蒸汽從下往上穿過逆流托盤的孔。當(dāng)直接蒸汽穿透上層的白餅料層時(shí)，它進(jìn)入白餅并冷凝，提供直接潛熱蒸發(fā)溶劑。溶劑蒸發(fā)，并以蒸汽的形式排出料層。蒸汽的冷凝會(huì)使從托盤中排出的白餅水份增加，通常在17~22%的含水范圍內(nèi)。大多數(shù)溶劑蒸發(fā)，由于直接和間接蒸汽的加熱，粕溫度增加，從蒸脫層排出的物料溫度超過100℃。由于水分和溫度的升高，大豆蛋白的溶解度從大約90 PDI降低到45 PDI。

• 在濕粕離開首層的脫溶層后，它已經(jīng)有超過99%的溶劑被去除。在剩余的脫溶層和直接蒸汽層上，通常在每層的料層高度1000毫米，為脫除溶劑和烘烤提供停留時(shí)間。在每一層，由旋轉(zhuǎn)的攪拌葉攪動(dòng)濕粕。最后的脫溶作用發(fā)生在上升的蒸汽通過粕時(shí)，緩慢地將殘余溶劑的最終殘留去掉，減少到100到500ppm。粕溫度從100℃增加到105~110℃,粕的水分在進(jìn)入直接蒸汽層前減少約1%。粕顏色稍微變暗，提供了一種烤的顏色。對(duì)于大豆來說，通過維持一段時(shí)間的粕濕度和溫度，可以減少這些料層上的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如胰蛋白酶抑制劑和脲酶。在剩余的逆流層、直接蒸汽層和蒸汽干燥層，蛋白質(zhì)溶解度每分鐘大約下降1個(gè)PDI。理想的單胃動(dòng)物飼料(家禽和豬)蛋白質(zhì)的溶解度很高，而反芻動(dòng)物(牛)的理想飼料對(duì)蛋白質(zhì)的溶解度低(瘤胃旁蛋白含量高)。在剩余的逆流層和直接蒸汽層粕的停留時(shí)間取決于所需的溶劑回收程度以及粕的質(zhì)量參數(shù)。

• 從直接蒸汽層出來的豆粕通常溫度105 ~ 110℃ ，水份 16 ~21%，豆粕經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥喂入節(jié)能層，豆粕料層高度250mm經(jīng)攪拌葉攪拌、干燥，水份將脫除0.5%，粕的溫度保持在100℃，脫除的水汽經(jīng)真空噴射器噴入脫溶層以節(jié)省能量。

• 在豆粕從DT蒸汽烘干層出口的溫度為100℃ ，并且通常包含15~20% 水份。從那里送到空氣干燥層,熱空氣通過豆粕注入。每臺(tái)空氣干燥層的空氣首先被過濾以去除灰塵, 然后經(jīng)防爆離心鼓風(fēng)機(jī)加壓并經(jīng)空氣加熱器加熱升溫。在空氣進(jìn)入干燥層后, 它通過豆粕以14到21米/分鐘的理論速度向上流動(dòng), 部分地將豆粕吹浮。豆粕中的水份蒸發(fā)，粕溫下降，釋放的水份轉(zhuǎn)移到上升的空氣中。濕空氣從料層的上方排出, 然后從 DC 的側(cè)壁出口到旋風(fēng)收集器, 在排放到大氣層之前清除灰塵。在豆粕中蒸發(fā)水分的主要熱源是從 DT 進(jìn)入DC時(shí)粕的高溫度。當(dāng)豆粕溫度從100降至38℃時(shí), 所提供的熱量足以將豆粕水分降低6.5%。對(duì)于豆粕, 水份通常要求是 12.5%, 因此,如果從 DT 出料水份不超過 19.0%, DC 通常不需要額外的熱源來烘干豆粕。如果需要額外的熱量來蒸發(fā)豆粕中的水分, 進(jìn)入DC的空氣需預(yù)熱到150℃的溫度。熱源可采用回收閃蒸汽或新鮮蒸汽?？諝獗仨氂凶銐虻哪芰韼ё叨蛊芍嗅尫懦鰜淼乃? 而不會(huì)變得飽和。冷空氣比熱的空氣容納的水汽少, 因此冬天條件可能限制空氣的水汽含量。如果需要額外的熱量提高進(jìn)入空氣的露點(diǎn), 進(jìn)入干燥器層的空氣可以加熱到150°c 的溫度。

• DC干燥后的豆粕溫度通常60°C并含有12~13%的水分。從那里，它被傳送到DC冷卻層，在那里冷卻空氣被通到豆粕中。冷空氣經(jīng)防爆離心鼓風(fēng)機(jī)加壓。在冷卻的空氣進(jìn)入夾層后，它以14~21 m/min的理論速度向上流動(dòng)，將部分豆粕吹浮。將豆粕冷卻，同時(shí)也進(jìn)行對(duì)流冷卻。冷濕的空氣從料層的上部流出，然后從DC側(cè)壁進(jìn)入旋風(fēng)收集器，在向大氣排放之前清除灰塵。環(huán)境空氣溫度在通過鼓風(fēng)機(jī)后，大約增加5°C。冷風(fēng)經(jīng)料層使豆粕冷卻，豆粕冷卻后與進(jìn)入空氣溫差大約5°C。因此,DC豆粕的最后溫度通常高于環(huán)境溫度10°C以內(nèi)。抽風(fēng)機(jī)安裝在DC的出口可使豆粕溫度與大氣溫度相差5°C,它避免鼓風(fēng)機(jī)與空氣的摩擦升溫。

• DC出來的豆粕經(jīng)輸送設(shè)備輸送到溶劑浸出車間以外入庫儲(chǔ)存。在貯存或運(yùn)輸過程中，適當(dāng)干燥和冷卻，可以防止庫內(nèi)豆粕水份的散失，防止豆粕流動(dòng)性降低、結(jié)塊和拱橋。

• DTDC消耗的蒸汽占工廠蒸汽消耗量的75%[2]。DT的能量效率的一個(gè)重要參數(shù)是出口蒸汽溫度，也稱為DT 氣相溫度。進(jìn)入DT的水蒸汽在料層中部分凝結(jié)到粕中，剩余的水蒸汽與溶劑蒸汽在DT的排氣口排出。直接蒸汽提供了充足的表面水分供應(yīng)，使溶劑和水為共沸混合物一起蒸發(fā)。94%的溶劑、6%水可以蒸發(fā)溫度低至62℃。因此，盡可能低的DT氣相溫度為62℃。在實(shí)踐中,保持低溶劑損失并保持安全裕度,大多數(shù)現(xiàn)代DT的氣相操作溫度范圍從70到75℃。DT氣相溫度增加,DT排出的混合氣體中水蒸汽與溶劑氣體的比率增加,因此總DT蒸汽消耗增加，更多的直接蒸汽通過DT排出 (圖4)。因此,要使最小化總的DT能源，維持一個(gè)DT氣相蒸汽溫度低至安全的可能是非常重要的。

圖4.DT 蒸汽消耗圖.

• 確定給定流程應(yīng)用的最佳DT和DC配置相當(dāng)復(fù)雜。它需要確定所有輸入?yún)?shù)，并計(jì)算DT和后續(xù)DC的質(zhì)量和熱量平衡。DC的質(zhì)量和熱量平衡將決定最大允許的DT出口水分，這將減少粕的干燥能量。這種水分通常在18~19%之間。隨著DT出口水分的確定，可以計(jì)算出在粕中通入的直接蒸汽的量。DT直徑通常由單位面積的直接蒸汽流量決定。在每單位面積上有足夠高的直接蒸汽流量以達(dá)到有效的溶劑脫除是很重要的。逆流層的數(shù)量是由平衡粕質(zhì)量和剩余溶劑目標(biāo)的停留時(shí)間決定的。通過計(jì)算總熱需求，減去新鮮蒸汽提供的熱量，可以確定間接蒸汽提供的總熱量。間接蒸汽提供的總熱量減去逆流層間接蒸汽提供的熱量，將提供預(yù)脫溶層所需要的間接蒸汽熱量。有了這些數(shù)據(jù)，可以選擇預(yù)脫溶層的直徑和數(shù)量。一些DT的制造商利用過程仿真工具幫助加工廠優(yōu)化給定應(yīng)用程序的DT配置。