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油脂精煉技術與工藝

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油脂精煉技術與工藝

  一、油脂精煉意義

  1.增強油脂儲藏穩定性

  2.改善油脂風味

  3.改善油脂色澤

  為油脂深加工制品提供原料

  二、毛油組成成分

  毛油中絕大部分為混酸甘油脂的混合物,即油脂,只含有極少量的雜質。這些雜質雖然量小,但在影響油脂品質和穩定性上卻“功不可沒”。

  懸浮雜質:泥沙、料胚粉末、餅渣

  水分

  膠溶性雜質:磷脂、蛋白質、糖以及它們的低級分解物

  脂溶性雜質:游離脂肪酸(FFA)、甾醇、生育酚、色素,脂肪醇,蠟

  其它雜質:毒素、農藥

  三、脫 膠

  油脂膠溶性雜質不僅影響油脂的穩定性,而且影響油脂精煉和深度加工的工藝效果。油脂在堿煉過程中,會促使乳化,增加操作困難,增大煉耗和輔助劑的耗用量,并使皂腳質量降低;在脫色過程中,增大吸附劑耗用量,降低脫色效果。

  脫除毛油中膠溶性雜質的過程稱為脫膠。

  我們在實際生產中使用的方法是特殊濕法脫膠,是水化脫膠方法的一種。

  油脂水化脫膠的基本原理是利用磷脂等膠溶性雜質的親水性,將一定量電解質溶液加入油中,使膠體雜質吸水、凝聚后與油脂分離。其中膠質中以磷脂為主。在水分很少的情況下,油中的磷脂以內鹽結構形式溶解并分散于油中,當水分增多時,它便吸收水分,體積增大,膠體粒子相互吸引,形成較大的膠團,由于比重的差異,從油中可分離出來。

  影響水化脫膠的因素

  水量

  操作溫度

  混合強度與作用時間

  電解質

  電解質在脫膠過程中的主要作用

  中和膠體分散相質點的表面電荷,促使膠體質點凝聚。

  磷酸和檸檬酸可促使非水化磷脂轉化為水化磷脂。

  磷酸、檸檬酸螯合、鈍化并脫除與膠體分散相結合在一起的微量金屬離子,有利于精煉油氣、滋味和氧化穩定性的提高。

  使膠粒絮凝緊密,降低絮團含油,加速沉降。

  四、 脫 酸

  植物油脂中總是有一定數量的游離脂肪酸,其量取決于油料的質量。種籽的不成熟性,種籽的高破損性等,乃是造成高酸值油脂的原因,尤其在高水分條件下,對油脂保存十分不利,這樣會使得游離酸含量升高,并降低了油脂的質量,使油脂的食用品質惡化。脫酸的主要方法為堿煉和蒸餾法。蒸餾法又稱物理精煉法,應用于高酸值、低膠質的油脂精煉。這里主要介紹堿煉法。

  堿煉脫酸的作用

  燒堿能中和粗油中的絕大部分游離脂肪酸,生成的鈉鹽在油中不易溶解,成為絮狀物而沉降。

  生成的鈉鹽為表面活性劑,可將相當數量的其他雜質也帶入沉降物,如蛋白質、粘液質、色素、磷脂及帶有羥基和酚基的物質。甚至懸浮固體雜質也可被絮狀皂團攜帶下來。因此,堿煉具有脫酸、脫膠、脫固體雜質和脫色素等綜合作用。

  燒堿和少量甘三酯的皂化反應引起煉耗的增加。因此,必須選擇最佳的工藝操作條件,以獲得堿煉油的最高得率。

  影響堿煉的因素

  1、堿及其用量,理論堿量算法:NaOH(Kg)= 7.13 ×10-4×油重×酸值

  2、堿液濃度

  (1)堿液濃度的確定原則。

  1)堿滴與游離脂肪酸有較大的接觸面積,能保證堿液在油中有適宜的降速。

  2)有一定的脫色能力。

  3)使油皂分離操作方便。

  (2)堿液濃度的選擇依據

  1)粗油的酸價

  2)制油方法

  3)中性油皂化損失

  4)皂腳的稠度

  5)皂腳含油損耗

  6)操作溫度

  7)粗油的脫色程度

  3 堿液的計量

  4 操作溫度

  5 操作時間

  6 混合和攪拌

  7 雜質

  8 分離效果

  9 洗滌與干燥

  五、脫 色

  植物油中的色素成分復雜,主要包括葉綠素、胡蘿卜素、黃酮色素、花色素以及某些糖類、蛋白質的分解產物等。油脂脫色常用吸附脫色法。吸附脫色法原理是利用吸附力強的吸附劑在熱油中能吸附色素及其他雜質的特性,在過濾去除吸附劑的同時也把被吸附的色素及雜質除掉,從而達到脫色凈化的目的。

  吸附劑的種類

  1、漂土

  學名膨潤土,是一種天然吸附劑。多呈白色或灰白色。天然漂土的脫色系數較低,對葉綠素的脫色能力較差,吸油率也較大。

  2、活性白土

  是以膨潤土為原料,經過人工化學處理加工而成的一種具有較高活性的吸附劑,在工業上應用十分廣泛。對于色素及膠態物質的吸附能力較強,特別是對于一些堿性原子團或極性基團具有更強的吸附能力。

  3、活性炭

  是由木屑、蔗渣、谷殼、硬果殼等物質經化學或物理活化處理而成。具有疏松的孔隙,比表面積大、脫色系數高,并具有疏水性,能吸附高分子物質,對藍色和綠色色素的脫除特別有效,對氣體、農藥殘毒等也有較強的吸附能力。但價格昂貴,吸油率較高,常與漂土或活性白土混合使用。

  4、凹凸棒土

  是一種富鎂纖維狀土,主要成分為二氧化硅。土質細膩,具有較好的脫色效果,吸油率也較低,過濾性能較好。

  影響吸附脫色的因素

  1、吸附劑

  不同的吸附劑有不同的特點,應根據實際要求選用合適的吸附劑。油脂脫色一般多選用活性度高、吸油率低、過濾速度快的白土。

  2、操作壓力

  吸附脫色過程在吸附作用的同時,往往還伴有熱氧化副反應,這種副反應對油脂脫色有利的一方面是:部分色素因氧化而褪色,不利的方面是:因氧化而使色素固定或產生新的色素以及影響成品的穩定性。負壓脫色過程由于操作壓力低,熱氧化副反應較弱,一般采用負壓脫色,真空度為0.096mPa。

  3、操作溫度

  吸附脫色中的操作溫度決定于油脂的品種、操作壓力以及吸附劑的品種和特性等。脫除紅色較脫除黃色用的溫度高;常壓脫色及活性度低的吸附劑需要較高的操作溫度;減壓操作及活性度高的吸附劑則適宜在較低的溫度下脫色。常用脫色溫度為105℃左右。

  4、操作時間

  吸附脫色操作中油脂與吸附劑在最高溫度下的接觸時間決定于吸附劑與色素間的吸附平衡,只要攪拌效果好,達到吸附平衡并不需要過長時間,過分延長時間,甚至會使色度回升。工業上一般將脫色溫度控制在20-30分鐘左右。

  5、攪拌

  脫色過程中,吸附劑對色素的吸附,是在吸附劑表面進行的,屬于非均相物理化學反應。良好的攪拌能使油脂與吸附劑有均勻的接觸機會。現生產中采用直接蒸汽攪拌。

  6、粗油品質及前處理。

  粗油中的天然色素較易脫除,而油料、油脂在加工或儲存過程中的新色素或因氧化而固定了的新色素,一般較難脫除。脫色前處理的油脂質量對油脂脫色效率的影響也甚為重要,當脫色油中殘留膠質和懸浮物或油溶皂時這部分雜質會占據一部分活性表面,從而降低脫色效率。一般脫色前處理的油脂質量應滿足如下條件:P≤10ppm、殘皂≤100 ppm。

  六、脫 臭

  各種植物油都有它本身特有的風味和滋味,經脫酸,脫色處理的油脂中還會有微量的醛類、酮類、烴類、低分子脂肪酸、甘油酯的氧化物以及白土、殘留溶劑的氣味等,除去這些不良氣味的工序稱脫臭。

  脫臭方法

  脫臭的方法有真空汽提法、氣體吹入法、加氫法等。最常用的是真空汽提法,即采用高真空、高溫結合直接蒸汽汽提等措施將油中的氣體成分蒸餾除去。

  脫臭機理

  脫臭的機理是基于相同條件下,臭味小分子組分的蒸汽壓遠大于甘三酯的蒸汽壓,即臭味物質更容易揮發。因此應用水蒸氣蒸餾的原理進行汽提脫臭。水蒸氣蒸餾脫臭的原理,系水蒸氣通過含有臭味組分的油脂時,汽-液表面相接觸,水蒸氣被揮發的臭味組分所飽和,并按其分壓的比率逸出,從而達到了脫除臭味組分的目的。

  影響脫臭的因素

  1、溫度

  汽提脫臭時,操作溫度的高低,直接影響到蒸汽的消耗量和脫臭時間的長短。在真空度一定的情況下,溫度增高,則油中游離脂肪酸及臭味組分的蒸汽壓也隨之增高。但是,溫度的升高也有極限,因為過高的溫度會引起油脂的分解、聚合和異構化,影響產品的穩定性、營養價值及外觀,并增加油脂的損耗。因此,工業生產中,一般控制蒸餾溫度在245~ 255℃。

  2、操作壓力

  脂肪酸及臭味組分在一定的壓力下具有相應的沸點,隨著操作壓力的降低而降低。操作壓力對完成汽提脫臭的時間也有重要的影響,在其他條件相同的情況下壓力越低,需要的時間也就越短。蒸餾塔的真空度還與油脂的水解有關聯,如果設備真空度高,能有效的避免油脂的水解所引起的蒸餾損耗,并保證獲得低酸值的油脂產品。生產中一般為300—400Pa,即2—3mmHg的殘壓。

  3、通汽速率與時間

  在汽提脫臭過程中,汽化效率隨通入水蒸氣的速率而變化。通汽速率增大,則汽化效率也增大。但通汽的速率必須保持在油脂開始產生飛濺現象的限度以下。汽提脫臭操作中,油脂與蒸汽接觸的時間直接影響到蒸發效率。因此,欲使游離脂肪酸及臭味組分降低到產品所要求的標準,就需要有一定的通汽時間。但同時應考慮到脫臭過程中油脂發生的油脂聚合和其他熱敏組分的分解。這個脫臭時間也與脫臭設備結構有關,現通常為85分鐘。

  4、脫臭設備的結構

  脫臭常用設備有層板式、填料、離心接觸式幾種,現車間用的是層板式塔。

  5、微量金屬

  油脂中的微量金屬離子是加速油脂氧化的催化劑。其氧化機理是金屬離子通過變價(電子轉移)加速氫過氧化物的分解,引發自由基。因此脫臭前需盡可能脫除油脂內的鐵、銅、錳、鈣和鎂等金屬離子。

  6、脫色油品質及前處理的方法

  脫色油的品質及其脫臭前處理方法對脫臭成品油的穩定性具有關鍵的影響。脫色油在汽提脫臭前的處理包括脫膠、脫酸、去除微量金屬離子和熱敏性物質。熱敏性物質、色素及膠質,如果不在汽提脫臭前除去,會在脫臭過程中受高溫而分解,進而影響到精制油的質量。

  淺析油脂精煉技術與工藝(三)

  七、影響精煉油得率主要因素

  1、堿煉損耗

  (1)為脫除毛油中存在的膠質、游離脂肪酸、水分、雜質等形成的損耗;

  (2)在處理過程中由于中性油皂化、乳化引起的損耗;

  (3)理論計算公式:堿煉損耗 = 0.2 + 1.25×(FFA%+磷脂含量%+水分%+雜質%+0.3%)

  2、脫色損耗

  主要為吸附脫色時廢白土吸油所引起的損耗,應盡量降低廢白土含油率。

  脫色損耗=廢白土×廢白土干基含油率

  3、脫臭損耗

  包括脫臭過程中脂肪酸以及小分子的醛、酮等物質,甾醇、維生素E等不皂化物,甘三酯的蒸餾揮發損失;在汽提過程中油脂的飛濺損失。脫臭耗=0.2+1.1×(進脫臭塔FFA%+POV/80+水雜%)

  4、在生產過程中由于操作不當或因設備等原因引起的跑、冒、滴、漏等現象造成的損耗。此類損耗應該盡量避免。

  八、影響精煉成本的因素

  1、提高精煉率

  精煉率是影響精煉成本的最主要因素,與毛油品質、精煉的工藝、精煉的操作都有非常密切的關系。

  2、降低輔料消耗

  輔料包括液堿、磷酸、檸檬酸、白土、柴油,同樣的油品,采用不同的操作方法,都可以達到產品的標準,應該在操作過程中尋找輔料消耗較低的方法。

  3、降低能耗

  包括水、電、汽的消耗。在生產過程中,應避免能源的浪費。

  4、降低人工成本,加強生產管理。

  九、影響精煉油品質的主要因素

  1、溫度

  溫度是影響化學反應速度的一個重要因素。對一般化學反應,溫度每上升10℃,反應速度約增加一倍;對于油脂氧化速度,溫度也起重要的作用。

  2、水分

  它會引起和促進親水物質(如磷脂、酶、微生物等)的腐敗變質,加強酶的活性,有利微生物繁殖,導致水解酸敗,增加油脂過氧化物的生成。

  3、光和射線

  光,特別是紫外線,能促進油脂的氧化。這是由于光氧化作用,并能使油脂中痕跡量的氫過氧化物分解,產生游離基,并進入連鎖反應,加速了油脂的氧化。高能射線(β—,γ—射線)輻照食品能顯著提高氧化酸敗的敏感性,通常將這種現象解釋為輻射能誘導游離基的產生的緣故。

  4、氧氣

  自動氧化和聚合過程是油脂與氧氣發生反應的過程,自動氧化和聚合過程的氧氣吸收量是逐漸增加的。一般情況下,氧氣的濃度越大,氧化速度就越快。在儲存容器中,氧氣的分壓越大,氧化進行得越迅速。

  5、催化劑

  油脂中存在許多助氧化物質,微量金屬,特別是變價金屬有著顯著的影響,它們是油脂自動氧化酸敗的強力催化劑,由于它們的存在,大大縮短了油脂氧化的誘導期,加快了氧化反應的速度。

  十、精煉主要設備

  1、離心機

  離心機是油脂精煉的主要設備之一,目前國外主要是阿法-拉伐和韋斯伐利亞兩家公司獨占鰲頭,也許是受中國引進第一套50t/d阿法-拉伐離心機及配套堿煉設備的影響,幾乎所有的同行都對阿法-拉伐離心機感興趣。但隨著對國外技術的進一步了解,人們發現同樣具有優越的性能, 對于質量較差毛油用韋斯伐利亞離心機處理效果更好。

  2、過濾機

  在油脂加工工藝中,過濾是實現固、液分離的一種必要手段。在現代油脂加工中用立式葉片過濾機。

  世界公認的立式葉片過濾機當屬荷蘭Ama公司生產的產品。其實,世界上幾乎所有知名的油脂精煉成套設備公司選用的都是該公司的產品。國內已有數家公司消化吸收了該公司的設備并生產出了類似的產品,經過若干年的實際應用與改進,質量已接近Ama公司產品的水平。

  3、蒸汽噴射泵

  油脂脫臭所要求的真空殘壓通常在200-600Pa,這一點國內生產的真空泵完全可以達到,但是蒸汽耗量大。世界上油脂精煉行業應用最多的真空泵品牌當屬德國的Korting。其產品以真空穩定,蒸汽耗量低而倍受業內人士的青睞。

  4、脫臭塔

  國內最早用于植物油連續脫臭的脫臭塔為多層盤式脫臭塔,后又設計了臥式脫臭塔,目前在一定范圍內仍有應用。但隨著油脂設備的不斷更新、規模的不斷擴大,多層立式脫臭塔以其淺料層結構和各層真空不會互串、能適用于不同處理量的特點,得到了廣泛的推廣應用。

  淺析油脂精煉技術與工藝

  十一、油脂的精煉工藝

  豆油是我國大宗油脂,其脂肪酸組成均以油酸、亞油酸為主,是人類主要食用油脂,如果油料品質好,制取工藝科學,則其毛油的品質是較好的。一般游離脂肪酸含量低于2%,經過粗煉即能達到普通食用油的品質,其精制油的精煉工藝也較簡單。

  大豆油的精煉工藝如下:

  毛油——過濾——酸化——中和——分離——

  水洗——分離——干燥——吸附脫色——過濾——

  析氣——蒸餾脫臭——過濾——精煉成品油

  十二、棕櫚油二次精煉工藝

  棕櫚油取自棕櫚果肉,屬植物脂類,脂肪酸組成飽和酸占40-50%,其中80%是棕櫚酸,不飽和酸中以油酸為主,其次是亞油酸,富含維生素A和維生素E,帶有較深的棕黃色素。

  棕櫚油二次精煉的工藝如下:

  棕櫚油——酸化——吸附脫色——過濾

  ——析氣——蒸餾脫臭——過濾——精煉

  成品棕櫚油

  十三、分提理論基礎

  油脂分提理論

  在一定溫度下利用構成油脂的各種甘三酯熔點差異及溶解度的不同,把油脂分成固、液兩部分,這就是油脂分提(Fractionation)。

  分提與冬化區別:

  分提與冬化基于同一原理,但它們有不同的目的。

  在冬化過程中,油脂在低溫下保持一段時間,然后通過過濾除去能使液態油產生混濁的固體。

  油脂結晶分提是一改性的過程,它涉及物質組分較大的改變,并且提高獲得產品的物理特性。

  甘三酯的同質多晶體:

  高級脂肪酸的甘三酯一般有三種晶型α、β’ 、β。其穩定性為α〈β’ 〈β。

  油脂結晶時容易取得β型還是容易產生 β’ 型的穩定晶型,主要取決于油脂的結晶習性。

  棕櫚油分提一般形成β’ 型,穩定性佳,過濾性好。

  油脂結晶過程:

  熔融油脂的過冷卻、過飽和。

  晶核的形成

  脂晶的成長

  晶核的三種成核現象:

  大量液相中均勻成核

  外來物質的異類成核

  微小晶粒從母體晶核上剝離,并作為二次成核地晶核。

  影響分提的因素:

  油品及品質

  晶種與不均勻晶核

  結晶溫度與冷卻速率

  結晶時間

  攪拌速度

  輔助劑

  輸送及分離方式

  油脂分提工藝:

  油脂分提工藝按其冷卻結晶和分離過程的特點,分常規法、表面活性劑法、溶劑法以及液--液萃取法等。

  現車間采用常規法分提,即干法分提。


 
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