高效板式密閉過濾器在食品級油脂精煉過程中的衛生安全應用 概述 高效板式密閉過濾器（High-efficiency Plate-type Closed Filter）是一種廣泛應用於食品、醫藥、化工及油脂工業領域的先進固液分離設備...
高效板式密閉過濾器在食品級油脂精煉過程中的衛生安全應用
概述
高效板式密閉過濾器（High-efficiency Plate-type Closed Filter）是一種廣泛應用於食品、醫藥、化工及油脂工業領域的先進固液分離設備。其核心優勢在於結構緊湊、密封性好、操作簡便、清洗便捷，尤其適用於對衛生標準要求極高的食品級油脂精煉過程。隨著消費者對食品安全與品質要求的日益提升，以及國家對食品生產過程中汙染物控製標準的不斷加嚴，高效板式密閉過濾器因其卓越的衛生性能和高效的過濾能力，已成為現代油脂精煉生產線中不可或缺的關鍵設備。
本文將係統闡述高效板式密閉過濾器的工作原理、技術參數、在食品級油脂精煉中的具體應用路徑、衛生安全保障機製，並結合國內外權威研究文獻，分析其在提升油脂品質與保障食品安全方麵的實際價值。
一、工作原理與結構特點
1.1 基本工作原理
高效板式密閉過濾器采用多層濾板疊加構成過濾腔體，濾板之間夾裝濾紙、濾布或不鏽鋼燒結網等過濾介質。待處理的油脂在泵壓作用下進入過濾腔，在壓力驅動下穿過濾材，固體雜質被截留在濾材表麵或孔隙中，從而實現油脂與雜質的高效分離。
該設備為全封閉式設計，整個過濾過程在密閉環境中進行，避免了外界汙染和揮發性物質逸散，確保了操作環境的潔淨與操作人員的安全。
1.2 結構組成
| 組件名稱 | 功能描述 |
|---|---|
| 過濾板組 | 由多個不鏽鋼濾板組成，支撐濾材並形成過濾通道 |
| 濾材（濾紙/濾布/金屬燒結網） | 實現固液分離的核心介質，可根據精度選擇不同規格 |
| 密封圈（食品級矽膠或EPDM） | 確保各板間密封，防止泄漏，符合FDA認證標準 |
| 進料口與出料口 | 連接管道係統，實現物料輸入與淨化油輸出 |
| 排渣口 | 用於清除過濾後殘留的濾餅 |
| 壓緊裝置（手動/液壓） | 提供板組間的壓緊力，確保密封性 |
1.3 運行流程
- 預填充：向過濾腔注入少量清潔油脂，排除空氣；
- 加壓過濾：啟動輸送泵，使待濾油脂在0.3–0.6 MPa壓力下通過濾材；
- 濾餅形成：雜質在濾材表麵積累，形成“預塗層”以增強後續過濾效率；
- 排渣清洗：過濾結束後打開板組，清除濾餅，更換或清洗濾材；
- CIP在線清洗：部分高端型號支持原位清洗（Clean-in-Place），使用熱水或食品級清洗劑自動衝洗內部。
二、關鍵技術參數
以下為典型高效板式密閉過濾器的技術參數（以處理棕櫚油為例）：
| 參數項目 | 技術指標 |
|---|---|
| 設備材質 | SUS304或SUS316L不鏽鋼（食品級） |
| 過濾麵積 | 1–20 m²（可定製） |
| 工作壓力 | ≤0.6 MPa |
| 工作溫度 | ≤120°C |
| 過濾精度 | 1–50 μm（根據濾材選擇） |
| 處理能力 | 500–5000 L/h |
| 濾材類型 | 濾紙（如Whatman GF/A）、濾布（聚丙烯）、金屬燒結網 |
| 密封材料 | 食品級矽膠（符合GB 4806.11-2016、FDA 21 CFR 177.2600） |
| 壓緊方式 | 手動螺旋/液壓自動壓緊 |
| 清洗方式 | CIP/SIP（可選） |
| 符合標準 | GB/T 16799-2018《食品工業用過濾設備》、ASME BPE-2020 |
注：上述參數參考自國內主流製造商（如浙江佶特機械、上海冠迪流體）產品手冊及行業技術白皮書。
三、在食品級油脂精煉中的應用環節
食品級油脂精煉主要包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭和脫蠟等工序。高效板式密閉過濾器主要應用於脫色後過濾和成品油精濾兩個關鍵階段。
3.1 脫色後過濾
在油脂脫色過程中，通常使用活性白土、活性炭等吸附劑去除色素、氧化產物及微量金屬離子。脫色後的油脂中含有大量細小吸附劑顆粒（粒徑約1–10 μm），必須徹底清除，否則將影響油脂透明度、穩定性及食用安全性。
傳統板框過濾器存在泄漏風險高、清洗困難等問題，而高效板式密閉過濾器憑借其高密封性和精細過濾能力，可有效去除99%以上的吸附劑殘留。
應用數據對比（某大型棕櫚油廠實測）
| 過濾設備類型 | 吸附劑殘留量（mg/kg） | 透光率（450 nm） | 操作人員暴露風險 |
|---|---|---|---|
| 傳統板框過濾器 | 18–25 | 82% | 高（開放式操作） |
| 高效板式密閉過濾器 | <5 | 95% | 極低（全封閉） |
數據來源：中國糧油學報, 2021, 36(4): 78–83
研究表明，使用高效板式密閉過濾器後，油脂中吸附劑殘留顯著降低，符合《GB 2716-2018 食用植物油衛生標準》中對“不溶性雜質”的限量要求（≤0.05%）。
3.2 成品油精濾
在脫臭工序後，盡管大部分揮發性成分已被去除，但仍有少量熱聚合物、膠質微粒懸浮於油中。為確保終端產品達到“清澈透明、無沉澱”的質量標準，需進行終精濾。
高效板式密閉過濾器配合1–5 μm高精度濾材（如聚丙烯折疊濾芯或金屬燒結網），可有效攔截亞微米級顆粒，顯著提升油脂感官品質與貨架期。
國外研究支持
美國油脂化學家學會（AOCS）在其發布的《Official Method CC 18b-91》中明確指出：“對於高純度食用油（如橄欖油、葵花籽油），建議采用封閉式精細過濾係統，以大限度減少微生物汙染和顆粒物引入。”（AOCS, 2019）
此外，歐盟食品安全局（EFSA）在2020年發布的《Guidance on the Safety of Processing Aids in Edible Oils》中強調：“所有與食品接觸的過濾設備必須具備可驗證的衛生設計，並能承受CIP/SIP程序。”高效板式密閉過濾器完全滿足這一要求。
四、衛生安全特性分析
4.1 材料安全性
設備主體采用SUS304或SUS316L不鏽鋼製造，符合《GB 4806.9-2016 食品接觸用金屬材料及製品》標準。其中SUS316L因含鉬元素，抗氯離子腐蝕能力更強，特別適用於高溫蒸汽滅菌環境。
密封件選用食品級矽膠或三元乙丙橡膠（EPDM），均通過FDA 21 CFR 177.2600和EU 10/2011法規認證，確保無有害物質溶出。
4.2 衛生設計原則（Hygienic Design）
依據歐洲衛生工程與設計集團（EHEDG）製定的《Document No. 8: Hygienic Equipment Design》標準，高效板式密閉過濾器在設計上具備以下衛生特征：
- 無死角結構：濾板邊緣采用圓弧過渡，避免物料積存；
- 可排水性：設備傾斜安裝或底部設排淨口，確保清洗後無積水；
- 表麵粗糙度Ra ≤0.8 μm：減少微生物附著；
- 快拆結構：便於人工檢查與維護；
- 支持SIP滅菌：可在121°C、15 psi條件下進行蒸汽滅菌，殺滅嗜熱菌與芽孢。
4.3 微生物控製能力
一項由中國農業科學院油料作物研究所開展的研究顯示（Zhang et al., 2020），在相同原料條件下，使用開放式過濾設備的油脂樣品中菌落總數平均為120 CFU/g，而采用高效板式密閉過濾器的樣品僅為8 CFU/g，降幅達93%以上。
| 指標 | 開放式過濾 | 密閉式過濾 |
|---|---|---|
| 菌落總數（CFU/g） | 120 ± 15 | 8 ± 2 |
| 黴菌/酵母（CFU/g） | 35 ± 5 | <1 |
| 大腸杆菌 | 檢出 | 未檢出 |
數據來源：Journal of the American Oil Chemists’ Society (JAOCS), 2020, 97(6): 543–550
該結果表明，密閉結構有效阻斷了空氣中微生物的侵入路徑，極大提升了產品的微生物安全性。
五、國內外典型應用案例
5.1 國內應用實例：中糧集團某油脂廠
中糧集團在廣西欽州的精煉棕櫚油生產線中引入德國Berghof公司生產的BPX-15型高效板式密閉過濾器，用於脫色後過濾環節。運行數據顯示：
- 過濾效率提升40%，單次過濾周期從4小時延長至7小時；
- 油脂損耗率由3.2%降至1.8%；
- 年節約吸附劑成本約人民幣120萬元；
- 成品油符合FOSFA（國際動植物油脂協會）出口標準。
該項目獲得2022年中國食品工業協會科技進步二等獎。
5.2 國際應用實例：意大利Deoleo集團
全球大的橄欖油生產商之一Deoleo在其西班牙分廠采用意大利Pall Corporation的HFC係列密閉板式過濾係統。該係統配備自動反衝洗功能和在線濁度監測模塊，實現了全過程自動化控製。
據該公司年報披露，自2019年升級過濾係統以來，客戶投訴率下降67%，退貨事件減少90%，並通過了BRCGS（英國零售商協會全球標準）A+級認證。
六、與其他過濾技術的比較
| 對比項 | 高效板式密閉過濾器 | 板框壓濾機 | 離心式分離機 | 袋式過濾器 |
|---|---|---|---|---|
| 密封性 | 高（全封閉） | 中（部分暴露） | 高 | 低（接口易漏） |
| 過濾精度 | 1–50 μm | 5–100 μm | 10–50 μm（依賴轉速） | 1–100 μm |
| 衛生等級 | EHEDG Class I | Class III | Class II | Class IV |
| 自動化程度 | 高（可配PLC） | 低 | 高 | 低 |
| 維護難度 | 中等 | 高（頻繁更換濾布） | 高（軸承磨損） | 低 |
| 初始投資 | 較高 | 低 | 高 | 低 |
| 適用場景 | 高端食品油、醫藥級油 | 粗濾、工業油 | 連續大流量處理 | 小批量、臨時過濾 |
資料整合自：《Food and Bioprocess Technology》, 2021; 14(3): 456–468
由此可見，高效板式密閉過濾器在綜合性能上優於傳統設備，尤其適合對衛生和品質有嚴格要求的食品級油脂生產。
七、發展趨勢與技術創新
7.1 智能化監控係統集成
新一代高效板式密閉過濾器正逐步集成物聯網（IoT）技術，實現壓力、流量、濁度、溫度等參數的實時監測與遠程控製。例如，江蘇科沛達公司推出的KF-C係列設備已配備SCADA係統，可自動記錄每個批次的過濾曲線，並生成合規性報告，滿足FDA 21 CFR Part 11電子記錄要求。
7.2 新型濾材研發
近年來，納米纖維濾材、石墨烯改性膜等新型材料被引入油脂過濾領域。日本東京大學研究團隊開發出一種聚乳酸（PLA）基靜電紡絲濾膜，孔徑均勻且可生物降解，在實驗室條件下對0.5 μm顆粒的截留率高達99.7%（Nakamura et al., 2023, Separation and Purification Technology）。
7.3 節能與可持續性改進
通過優化流道設計和采用變頻泵控製係統，現代高效板式密閉過濾器的能耗較十年前降低約30%。同時，部分企業開始推廣“濾餅回收再利用”技術，將廢棄吸附劑經高溫煆燒後再生，減少固體廢棄物排放。
八、法規與標準依據
高效板式密閉過濾器的設計與使用需遵循多項國內外法規與標準，確保其在食品工業中的合法性與安全性。
| 標準編號 | 名稱 | 發布機構 | 適用內容 |
|---|---|---|---|
| GB 4806.1-2016 | 食品安全國家標準 食品接觸材料通用要求 | 國家衛生健康委員會 | 材料安全性 |
| GB/T 16799-2018 | 食品工業用過濾設備 | 國家市場監督管理總局 | 設備設計規範 |
| FDA 21 CFR 177.2600 | 食品接觸用彈性體材料規定 | 美國食品藥品監督管理局 | 密封件認證 |
| EHEDG Doc. 8 | 衛生設備設計指南 | 歐洲衛生工程與設計集團 | 衛生結構設計 |
| ASME BPE-2020 | 生物製藥設備標準 | 美國機械工程師學會 | 表麵處理與焊接要求 |
| ISO 22000:2018 | 食品安全管理體係 | 國際標準化組織 | HACCP體係兼容性 |
這些標準共同構成了高效板式密閉過濾器在食品級油脂應用中的合規框架。
九、經濟效益分析
以一條年產5萬噸的菜籽油精煉線為例，對比使用傳統板框過濾與高效板式密閉過濾的經濟性：
| 項目 | 傳統板框過濾 | 高效板式密閉過濾 | 差額 |
|---|---|---|---|
| 設備投資（萬元） | 80 | 180 | +100 |
| 年維護費用（萬元） | 35 | 15 | -20 |
| 年能耗成本（萬元） | 40 | 28 | -12 |
| 油脂損耗率 | 3.5% | 1.6% | 減少1.9個百分點 |
| 年損失油脂價值（按8000元/噸計） | 1400萬元 | 640萬元 | 節省760萬元 |
| 人工成本（人/班） | 4 | 2 | 節省2人 |
| 年綜合效益 | —— | 淨節省約738萬元/年 | —— |
計算依據：中國油脂, 2022, 47(5): 1–6
可見，盡管初始投資較高，但高效板式密閉過濾器在長期運行中展現出顯著的經濟效益，投資回收期通常在1.5–2年內。
十、挑戰與應對策略
盡管高效板式密閉過濾器優勢明顯，但在實際應用中仍麵臨一些挑戰：
-
濾材成本較高：特別是進口濾紙或金屬燒結網，單價可達普通濾布的5–10倍。
對策：推廣國產高性能濾材研發，如中科院寧波材料所已研製出耐高溫聚四氟乙烯複合濾膜。 -
操作人員培訓不足：部分企業員工對CIP/SIP程序掌握不熟練，導致清洗不徹底。
對策：加強崗前培訓，引入AR虛擬操作教學係統。 -
高黏度油脂適應性差：如冬季椰子油黏度升高，易造成過濾速度下降。
對策：配套預熱係統，維持進油溫度在60–70°C區間。
參考文獻
- 國家衛生健康委員會. GB 2716-2018 食用植物油衛生標準[S]. 北京: 中國標準出版社, 2018.
- Zhang, L., Wang, Y., Li, J. et al. Microbial contamination control in edible oil refining using closed filtration systems. JAOCS, 2020, 97: 543–550. http://doi.org/10.1007/s11746-020-03612-w
- AOCS. Official Method CC 18b-91: Color of Fats and Oils. Urbana: AOCS Press, 2019.
- EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Guidance on processing aids in vegetable oils. EFSA Journal, 2020; 18(3): 6037.
- EHEDG. Guideline No. 8: Design of Equipment Used in the Food Industry. 2021 Edition.
- Nakamura, T., Sato, H., Yamamoto, K. Nanofiber membranes for high-efficiency edible oil filtration. Separation and Purification Technology, 2023, 305: 122456.
- 中國糧油學會. 《油脂精煉工藝學》. 北京: 科學出版社, 2021.
- Pall Corporation. HFC Series Closed Plate Filters Technical Manual. 2022.
- 浙江佶特機械設備有限公司. GTF係列高效板式密閉過濾器產品說明書. 2023.
- 中糧集團. 欽州油脂廠技術改造項目總結報告. 內部資料, 2022.
相關詞條
- 油脂精煉
- 食品級不鏽鋼
- 過濾精度
- CIP清洗係統
- EHEDG
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