第二节 设备工艺
一、设 备
黑龙江地区从渤海国到清代前期所使用的制油设备,除用于挤压的木槽杠杆外,其他设备主要有石磨用于破碎,铁锅用于蒸煮。1773年(清乾隆三十八年),黑龙江地区出现第一家双城周家油坊,用楔式榨榨油。所用设备有润水温豆暖炕、压胚石碾、蒸胚铁锅、造型用铁圈麻布、上榨、加压榨油等。比古老的蒸煮法、捩取法、杠杆挤压法有了进步。从1860年(清咸丰十年)黑龙江地区解除“封禁”以后,关内移民带来了制油技术,完善了榨油设备。如增加清理、温水润豆改炕,使用大碾用两匹马驱动压胚,用大锅蒸胚,改双圈油包草成型等。
1912年(民国元年),在哈尔滨出现的东和油坊和裕大油坊,均使用水压机。当时人们称“机榨”,这种榨是19世纪英国发明制造的,比楔式榨又前进了一步。1913年又有同发隆油坊、义昌信油坊、丰泰亿油坊开业,都使用人力螺旋榨,当时人们称“笨榨”。这种榨是1900年美国安迪公司发明制造的。中东铁路沿线和大豆产区也发展用水压机和人力螺旋榨榨油。到1930年,黑龙江地区有哈尔滨、牡丹江、巴彦、阿城、安达、满沟(肇东)、昂昂溪、富拉尔基、尚志的帽儿山、一面坡、苇河等地共建使用机器的油坊63家。其中使用水压机的37家,1 444台,占机器总台数的57%;使用人力螺旋榨的26家,1 090台,占43%。哈尔滨使用水压机占绝大多数,共1 028台,占黑龙江地区使用水压机总数的71.2%。中东铁路沿线和大豆产区使用人力螺旋榨较多,共1 031台,占黑龙江地区使用人力螺旋榨总台数的94.6%。
1912-1930年,黑龙江地区油坊使用水压机榨油设备,其动力部分有的用蒸汽机,有的用内燃机。还有清杂、除石、暖豆、压胚、蒸胚等设备。工序之间物料输送靠人力操作。水压机设备的优点是产量大、效率高,出油率比人力螺旋榨高2-3个百分点。一般油坊有30-50个榨眼,大型油坊有80-100个榨眼,可连续作业。当时最先进的设备是哈尔滨外商中英公司哈巴金油坊,从英国进口的水压机,共有35组。产量大,出油率为12.5%,是当时全境最高的。生产方板饼(长45厘米、宽33厘米),每块重7.5公斤,纯度高、水分低,便于长期保管。当时使用这种制油设备的在亚洲仅4家。其中有日本横滨市日清制油会社和兵库县帝国油脂会社两家。在中国东北有大连日清制油会社和哈尔滨中英公司哈巴金油坊两家。
使用螺旋榨榨油的设备除清理、暖豆、压胚、造型与楔式榨相同外,榨油机为螺旋榨,压榨时用人扳动铁杠。铁杠分小、中、大3种,先从小杠开始逐渐换中、大杠,加大压力。产圆饼,每块27.5公斤。在集镇和农村还有1 000多家手工操作的楔式榨小油坊,有5 000多个榨眼,设备简陋。有清理、暖炕、压胚、蒸胚、压榨等设备,靠手工操作。
东北沦陷时期,黑龙江地区制油设备没有改进,但数量增减变化较大。从1931年到1939年,黑龙江地区油坊所使用的设备有3种。(l)使用水压机。以蒸汽机或内燃机作动力,都是日本财团满洲油脂会社、日清油脂会社等经营的大、中型油坊。中国民族资本经营的中、小型油坊因产量小为降低成本多用内燃机作动力。(2)使用人力螺旋榨,多系中国民族资本油坊,设备比较陈旧,与1930年基本相似,但在使用面上有所拓宽,辐射到非铁路沿线和沿江大豆产区。(3)使用楔式榨,多数是集镇、农村手工业小油坊,同清末民国时期基本一样,但设备数量有很大增加。从1940年到1945年使用水压机、人力螺旋榨和楔式榨的设备数量,除伪满日本财团经营的油坊设备略有增加外,中国民族资本油坊则大幅度减少。到1944年,中国民族资本经营的油坊共有榨油机850台。其中:水压机340台,人力螺旋榨510台.同1930年比,水压机减少1 004台,螺旋榨减少580台。这是伪满加紧对黑龙江地区经济统制和掠夺的结果。
抗日战争胜利后,黑龙江地区制油设备有了增加。到1948年,黑龙江地区公营、地方公营、合作社营和私营油坊共有榨油机1778台,比1944年增加928台。其中水压机为569台,占总台数的32%.比1944年增加229台;人力螺旋榨1 209台,占总台数的68%,比1944年增加699台。解放战争时期,在县城和农村集镇发展的手工油坊多用楔式榨。这一时期除制油主要设备有所增加外,其他辅助设备没有改进,工人常年在室温30℃条件下,光着膀子、穿裤衩在大筛、大炕、大杠上操作。特别是使用人力螺旋榨的油坊用铁杠压榨,小杠用1-2人扳、中杠用4-5人扳、大杠用7-8人扳。劳动强度大,整天赤膊操作,汗流浃背,作业环境极差。
中华人民共和国成立后,国家进行大规模建设,号召在各条战线开展增产节约运动,解放生产力.1952年五常县拉林油厂制油工人王业富为减轻榨油劳动强度,提高产量,研究出将铁杠桂上绳索,用机械拉杠压榨,实现半机械作业.经过一段实践后,又根据工厂用龙门刨往复运行的反正轮原理,改为用钢丝绳连结,通过滑轮围绕榨床安装环型拉索,达到往复牵引自动扳杠的目的。主要设备有电动机、过轴、往复运行丝杠、环形拉索、扳杠拨齿轮、超负荷磁力控制器、拉力弹簧、皮带等.出油率比人扳杠增加1.5-2个百分点。除提高出油率外,还可以准确掌握轻压勤压,适合加工高水分大豆,不堵塞油路,不打回头杠,不断杠,不跑杠,安全可靠,改善了工人劳动条件,减轻了体力劳动,节约人力,提高工效4倍.省粮食厅极为重视这一经验,及时进行了总结,在使用人力螺旋榨的油厂和车间推广了这一做法.1953年全省出油率达到11.79%,比1952年增加了0.60个百分点.后来,这一经验在全国农业展览馆展出。
1956年,全省制油厂广泛开展了技术革新运动,组织干部、技术人员和工人到上海、浙江、河北等省、市学习先进制油经验。回来后,全省制油厂掀起了改造制油设备技术高潮。哈尔滨制油厂在设备技术革新方面取得了显著效果,对全省制油厂进行技术革新起到了带头和推动作用。哈尔滨制油厂实现公私合营不久,就派出技术人员和工人到省外学习。资方代表曲家茂参观学习回来后,从第一车间进行技术改革,将蒸汽机作动力改为电动机作动力;将压油机直接增加压力改为用助压器提高压力;淘汰蒸胚大锅,安装蒸炒锅;用人工削饼边改为机器削边;用火炕润豆改暖豆箱润豆;还按照输送不同物料安装不同的输送传动设备。这6项较大的改革均获成功,并首先在全市推广,对提高劳动效率、增加产量、提高质量、降低成本等都起到了很大作用。据1956年末哈尔滨市粮食局统计,工人劳动强度比过去减轻一半,全员劳动效率年人均为15 291元,热榨豆油出品率提高到13.32%,比未改革前提高了1-1.5个百分点。这些改革很快传播到全省各地制油厂,各厂都针对本厂实际情况进行改革。曲家茂成为技术能手,从1956年到1980年先后设计改革设备工艺达100多项。其中成型配套的达50余项,在全省、全国同行业中推广。1956年,省粮食厅组织使用人力螺旋榨的油厂干部、工人、技术员外出参观学习时,在水压机的启示下,将人力螺旋榨安装油压缸液压系统改成简易水压机。最初在桦南县土龙山粮库制油车间将6台人力螺旋榨安装油压缸液压系统改为简易水压机,比人力扳杠提高劳动效率8倍,比绳索环形牵引提高4倍,每班减少2人。生产豆油吨费用降低5.70元。接着又有牡丹江、勃利、桦川、汤原等14个市、县制油厂推广了这一经验,都收到了较好效果。
1958年,粮食部和省粮食厅相继建立了粮油机械厂,生产粉、米、油机械设备,使全省油厂能组装完整的清杂、软化(包括加温加浆、暖豆装置)、轧胚(包括蒸炒、轧胚和烘胚装置)、蒸胚等配套设备。并在工序之间安装了输送装置,提高了制油机械化和连续化程度,淘汰了“炕大、杠大、筛大、劳动强度大一老传统的落后设备。这是全省制油厂全面改造完善制油设备的开端。1962年,全省制油厂又对清理设备进行了改革,在小型油厂推广了偏心震动筛(又称震动平筛)。在大型油厂推广了溜筛。溜筛筛面静止,物料在倾斜面上靠自流进行筛选,具有结构简单,工作方便,不用动力,清理彻底的特点。在大、中型油厂还推广了平面回转筛,具有利用筛面平行回转运动的作用,流量大,清杂彻底,效率高。
1964年,全省大豆、小油料产量增加,加工能力不足。各油厂除通过内部挖潜、革新改造既有设备外,普遍选择了粮食部规定国产标准90型和95型动力榨油机。又名“烘车”。90型榨油机的特点是:利用液体传送压力的原理压榨油脂,适应性强,不仅加工大豆,还可加工小油料。结构主要有液压压饼机,包括活塞、承饼盘、支柱、压饼盘、顶板、支柱螺母等。工艺过程简单,操作要求不高,维修方便,配件损耗少,可不用动力或少用动力。适于交通不便、加工油料品种复杂、数量不多的油厂使用。缺点是:劳动强度大、劳动条件差、出油率不高等。95型榨油机除具有90型动力榨油机优点外,动力传动利用螺旋轴在榨笼中连续旋转榨油,可连续生产,压力较大,操作方便,劳动条件好,强度小,生产效率高,适用于中小型厂和农村社队使用。,其结构有进料装置,螺旋轴是95型榨油机的主要部件之一。全省最早购置使用90型、95型榨油机的有哈尔滨、五常、木兰、拉林、双城、阿城、延竽、甘南、肇东、海林等10个市、县的制油厂。1965年共购置90型动力榨油机179台、95型动力榨油机7台,共计186台。但当时缺少配套装置。为了解决这个问题,哈尔滨市制油厂曲家茂根据设备和工艺要求,设计制造了滑桥三缸高压卧式泵、高低压混合油门、储力器、三足离心机、液体压力变压机、多层蒸炒机等6种单机配套装置。经省粮食厅技术鉴定统称为动力榨油机配套设备,在省粮食机械厂作为定型产品批量生产,提供全省制油厂使用。1965年末被粮食部纳入国家生产计划,产品由粮食部统一分配。
1968年,又在大中型油厂增加200型动力榨油机,开始有肇源、德都等县选用5台。继之松花江、嫩江、绥化、牡丹江、合江、黑河、大兴安岭、哈尔滨、齐齐哈尔、鹤岗、鸡西、双鸭山、伊春、大庆等14个地、市的大中型制油厂也选用200型动力榨油机。200型动力榨油机属螺旋动力榨油机。除了具有螺旋榨油机的一些特点外,还有结构紧凑、产量大、机身占地少、坚固耐用等优点。200型榨油机的工作原理是借助螺旋轴的旋转作用,使料胚在榨膛内的容积缩小,受到阻力而产生大压力进行榨油。主要结构有进料螺旋轴、榨笼、校饼、炒锅和传动等装置。辅助设备也用省内定型生产的动力榨油机配套装置。这使黑龙江省制油设备比过去又前进了一步,但比其他省使用浸出器尚有很大距离。
1973年,全省将794台人力螺旋榨全部改装简易水压机,至今还在使用。同时为改变制油工业陈旧落后的烘干设备,解决大豆加工前降水问题,由哈尔滨市制油厂曲家茂同省粮食学校教师唐新元等自行设计制造了新型沸腾式干燥机,效果比较好。比塔式烘干机造价低33%,耗煤量降低1/3。新研究的沸腾烘干机容积干燥强度为100公斤/立方米小时,比塔式干燥机容积干燥强度的16公斤/立方米小时,提高工效5倍多.接着,全省大、中型油厂更新换代设备都按照哈尔滨制油厂设计的大豆沸腾烘干机进行制造,用于生产。
是年,开始重新发展大豆浸出法。全国油脂浸出设备类型有罐组式浸出器、平转式浸出器、履带式浸出器、弓型浸出器、U型浸出器、Y型浸出器、环型浸出器等。罐组式浸出器过去曾在10个油厂安装过,使用效果都不理想。最后经过佳木斯市浸油厂的实践,决定选择平转式浸出器在黑龙江省使用。这种浸出器有大、中、小3种,具有转动平稳,浸出时间短(90-120分钟),出油率高(15.0-16.0%),节省人力的特点。干粕残油率0.84%,水分9.0%.油分总损失在0.5%左右。但操作要求严格。因此,决定当年在哈尔滨市三棵树粮库、鹤岗市油厂安装日处理大豆60吨的各1组.在尚志、富裕、依安、虎林等安装日处理大豆30吨的各1组。共6组,年增加加工能力3.6万吨。除虎林失败外,其他地方效果都很好。
从1977年起,全省葵花籽生产大幅度增加。葵花籽脱壳成为当时急需解决的关键问题。哈尔滨制油厂曲家茂在既有沸腾烘干机制造原理的基础上,用两个半月的时间自行设计、制造了葵花籽脱壳机,经安装试车投产,日加工能力由使用旧设备的20吨提高到120吨。其特点:设计简单,操作方便,维修费用低,大大降低事故率。葵花籽脱壳设备资料被商业部油脂工业研究所和全国油脂综合利用科技情报协作组选登在《油脂科技》杂志上(1979年第一期)。新设备不仅在省内得到广泛应用,还在辽宁、吉林、河北、山东、山西、河南、陕西等省得到普遍推广.
1982年,省粮食局组织工程技术人员根据省内已用的浸出器实际情况,综合国内外浸出器优点,自行设计加工大豆100吨浸出器,在全省10大油厂安装一举成功,震动全国。这种浸出器的优点:综合了世界普遍使用的平转式浸出器的高料层、大喷淋、帐篷过滤等先进技术,运转平稳、容易操作,便于管理;综合日本DT蒸脱机的设计,改成高料层蒸脱,溶耗低,饼粕质量好;综合国内普遍应用的长管蒸发器和碟式汽提塔,豆油脱溶彻底,选用了石蜡油回收尾气的设备。自行设计的浸出器同国外浸出器比较,还有一定差距,主要是设计的蒸发设备是常压式(国外是负压式).因而蒸汽消耗指标比负压多。另外,自控程度虽在国内还处于领先地位,但尚未达到国际水平。
1983年,引进西德鲁奇公司日处大豆200吨的预处理设备、油脂浸出设备和日产50吨油脂精炼设备,安装在哈尔滨市油脂厂。这套设备设计先进、工艺合理、能源消耗低、自控程度高,具有80年代国际先进技术水平。其特点:选用先进的框带式浸出器,浸出时间短,只相当于国内浸出器浸出时间的一半,工作效率高;装置固定筛底,减少故障及维修率,操作方便;用世界先进的DTDe蒸脱机,即蒸脱、烘干、冷三位一体的豆粕处理装置;用世界先进的高真空蒸发系统,蒸发设备使用节能降膜蒸发器,有高效节能、油品好的效果;用石蜡油回收尾气的设备,减少溶耗;用西德威斯伐利亚的油脂碱炼、脱酸设备,属世界领先地位;用西德鲁奇公司的脱色、脱臭设备,设计独特,技术先进。设备安装投产后全部达到合同要求。吨料消耗:蒸汽消耗为270-300公斤,比国内原设备800-1 000公斤低66-70%,溶剂消耗2.0-2.2公斤,比国内原设备平均消耗5公斤低56-60%;电耗34度,比省内电耗38度低4度。加工的精制油已达到日本和美国沙拉油(即脱酸、脱色、脱臭的精炼油)的质量标准,1984年在全国食品博览会上获银奖。
到1985年,全省安装浸出设备的共有25个市、县,安装不同规格浸出器29组。其中日处理大豆200吨的4组,日处理大豆100吨的20组,日处理大豆50吨的5组。全省虽然比兄弟省、市起步晚,但起步后步子迈得大,在全国处于领先地位。还有动力榨油机1 492台,其中:大、小水压机237台,简易水压机66台,90型榨油机805台,95型榨油173台,200型榨油机211台。
二、工 艺
黑龙江地区在渤海国时用植物油料提取油脂的工艺有3种:一是蒸煮法(又名水代法)。有清理、磨碎、蒸煮、捣动撇油等工艺。二是捩取法。有清理、磨碎、蒸煮、麻布裹料、挤压。三是挤压法。有清理、磨碎、蒸煮、木槽加压等工艺。方法都比较简单,出油率很低。3种制油工艺经历了辽、金、元、明、清,到乾隆年间,从中原传来榨油技术才使黑龙江地区植物油料榨油工艺得到了不断完善和提高。到1773年(乾隆三十年)出现楔式榨油才有了比较完整的制油工艺。主要有清理、温豆润水、压胚、蒸胚、成型、压榨、出油等工艺。到1860年(清咸丰十年),黑龙江地区“解禁”后,大量移民垦荒,原来的制油工艺又得到改进和提高。有专用豆炕暖豆烘胚工艺,用人力翻豆翻胚,增加保温,豆饼成型由过去使用麻布改为油包草,由一排榨眼3垛改为5垛(每垛5块),使产量增加,出品率提高。一般油坊1昼夜上4次垛,生产60-100块豆饼,出油率提高到8%左右。
1912年,黑龙江地区出现机器油坊,使用水压机和人力螺旋榨。加工工艺有:上料、筛选、磁选、破碎、软化、轧胚、蒸胚、压榨,最后豆油自然沉淀,豆饼削边成型。这些工艺延续时间较长,
中华人民共和国成立后,1954年全面推广吉林省四平市制油厂工人李川江创造的人力螺旋榨榨油操作法。其基本经验和工艺优点是:筛净、胚薄、加热均匀、“两高两低”(软化前水分高、温度低,上榨时水分低、温度高),以水充汽,快包快装,轻压勤压,豆油精制,出油率最高达13.8%,一般在12%左右,比过去提高出油率2-3个百分点。全省制油厂在学习推广李川江榨油法的实践中,总结发展为:净(大豆筛净)、快(预压快装)、准(称重准确)、平(成型预压平整)、正(上垛摆齐摆正)、潮(以水定汽保温保潮)、温(压榨温度保持100℃以上,室温保持30℃)、湿(以水定汽、保持物料湿度)、宜(轻压、勤压给压适宜不过急)、除(豆油沉淀除掉杂质)等10字法。通过学习推广先进榨油工艺,普遍提高了出油率。据1955年末统计.全省豆油出油率达12.57%,比1954年平均提高了0.96个百分点,比化验品率增加了0.26个百分点。
1954年,为了广泛开辟油源和保证市场副食品豆腐供应,开始采用冷榨豆饼新工艺。首先在嫩江、绥化地区推行,出油率为7.6%,榨油后的豆饼供应食品公司做豆腐。1957年,又在松花江、合江地区和哈尔滨、齐齐哈尔、.鸡西等。市推广了这一做法,出油率达到9.39%。1963年,出油率最高达到10.23%。冷榨豆饼主要减少蒸炒工艺,物料经过清理、轧胚、温热、上垛压榨。采用冷榨豆饼工艺,不仅增加油源,而且饼中的蛋白质没有被破坏,保持一定比例的油脂,不影响豆腐质量。这种冷榨豆饼新工艺一直坚持到1964年。
1956年,全省制油厂在改革制油工艺活动中,开始向工艺连续化发展。哈尔滨市制油厂鉴于过去打盘定型用双圈,下放两把油包草垫底,然后装胚,再放两把油包草封胚。预压工艺复杂影响油率,增加成本。学习吉林省经验后,消油包草,把双圈厚饼(每块25公斤)改为单圈薄饼(每块13公斤)预压上
垛成功。仅一块豆饼减少4捆油包草,降低成本0.12元。大豆出油率由过去12%提高到12.8%,减少工时一半。这一工艺改革引起了全省制油业的重视,普遍推广开来。当年全省实际出油率达到12.57%,比1955年增加0.24个百分点,比当年化验品率增加了0.03%个百分点。热榨豆油吨成本为192.15元,比1955年降低了7.05元。是年,哈尔滨制油厂曲家茂还将过去豆饼成型后用人工担盘上垛改革为链条拖带运饼盘工艺,由原来4人减少到2人,提高劳动效率1倍。
是年,省粮食厅组织制油厂技术人员和工人到上海市黄桥制油厂参观学习豆油低温水化工艺。在全省得到普遍推广,提高了豆油纯度。低温水化要求油温在60℃以下,工艺过程是:毛油、加温水化、静置沉淀、分离油和油脚,然后油脚再加热,第二次水化、再静置沉淀,分离油脚,最后分别出净油和磷脂。从此全省生产油脂水化结束了过去自然沉淀的历史。
1965年,全省制油厂在低温水化工艺的基础上,发展为高温水化工艺.即将毛油加热到80℃左右,再用温度90℃左右热水进行水化,然后静置。其工艺过程是:毛油预热、水化、静置沉淀、分离油脚。水化净油后再加热脱水,即成精油。油脚再加盐热析,静置沉淀,最后回收豆油和磷脂。哈尔滨制油厂、八区制油厂采用高温水化蒸胚、豆油真空脱臭工艺效果较好。
1977年,哈尔滨制油厂曲家茂将加工葵花籽用斗式提升机输送物料工艺改用风力输送,取消除尘风网,做到车间无尘,其他加工工艺同加工大豆工艺一样,各工艺之间达到了连续化。有加工葵花籽任务的市、县,普遍推广了葵花籽脱壳机和风动输送工艺。在此期间,全省陆续抓了提高生产油脂质量,推行高温水化工艺,使质量指标达到国家要求。酸价在5度以内,杂质0.20%以内,水分0.3%以内。加热280度试验油色变深正常。高温水化除保证豆油纯度外,还可从油脚中提取磷脂,对企业、社会都产生经济效益。从1965年到1985年,全省累计提取磷脂达21 338吨,年平均为1 067吨。
到1985年,全省制油已形成比较完整的工艺过程。大豆和小油料榨油工艺过程有:清理、破碎、软化、轧胚、蒸炒、榨油、成品。豆饼机械削边成型。生产葵花油在清理筛选后,增加葵花籽剥壳工艺。油脂高温水化工艺有:过滤毛油、蒸汽水化、静置沉淀、分离油脚、净油、加热脱水、精炼油。油脚加热盐析静置沉淀、回收油和磷脂。浸出油脂工艺有:原料清理同动力螺旋榨清理原料过程相同。浸出有:进料部分,开始入浸料胚,存料箱,封闭绞龙;浸出部分,浸出格分上、下两层。上层是浸油部分,下层是混合油收集部分。又分两路:一路是油及溶剂液分离、溶液回收、油脂精炼、成品油:二路是温粕、蒸烘加热、成品粕。