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油脂化学5

第三章油脂加工化学

第一节油脂的精炼

油脂精炼研究的是油脂及其伴随物的物理、化学性质,并根据该混合物中各种物质性质上的差异,采取一定的工艺措施,将油脂与杂质分离开来,以提高油脂食用和储藏的稳定性与安全性。

油脂精炼是一个复杂的多种物理和化学过程的综合过程,这种物理和化学过程能对伴随物选择性地发生作用,使其与甘油三酯的结合减弱并从油中分离出来。

这些过程的特性和次序,一方面由油品性质和质量决定,另一方面由精制所需深度而决定。

因此,尤其要注意各个精炼阶段的条件选择,以便能最大限度地防止油脂与水、空气中的氧、热和化学试剂的不良作用。

此外,最大限度地从油中分离出最有价值的伴随物也是精炼的任务。

如能保持这种伴随物的性质,便可作为单独的产品。

这些产品如磷脂、游离脂肪酸、生育酚和蜡等,它们广泛应用于食品工业及其它工业。

一、毛油的组成及其性质

在油脂工业中,以压榨法、浸出法或其它方法制取得到的未经精炼的动物、植物油脂,称为粗脂肪,俗称毛油。

毛油的主要成分是甘油三酯,俗称中性油。

此外,毛油中还存在多种非甘油三酯的成分,这些成分统称为杂质。

杂质的种类和含量随制油原料的品种、产地、制油方法、储藏条件的不同而不同。

根据杂质在油中的分散状态,可将其归纳为悬浮杂质、水分、胶溶性杂质、油溶性杂质等几类。

1.悬浮杂质

靠油脂的粘性、悬浮力或机械搅拌湍动力,能以悬浮状态存在于油脂中的杂质称为悬浮杂质,亦称机械杂质,例如泥沙、饼(粕)碎屑、草秆纤维、铁屑等。

这些杂质通常不能被乙醚或石油醚溶解。

由于其比重及力学性质与油脂有较大差异,往往采用重力沉降法、离心分离法及过滤法从油脂中分离出来。

2.水分

制油、运输和储藏过程中,总会有一些水分进入毛油中。

水在天然油脂中的溶解度很小,但随着油中游离脂肪酸、磷脂等杂质含量的增加以及温度的升高,水在油中的溶解度亦有所增加。

油脂中的水分分为游离状和结合状两种。

游离状的水滴与油形成油包水悬浮在油中,再加上磷脂、蛋白质、糖类等胶溶性物质则可形成乳化体系;亲水物亲水基团吸附的水分,使亲水物质膨胀成乳化胶粒存在于油中。

水分含量超过0.1%,油脂透明度就不好;水分的存在还可以使解脂酶活化,分解油脂导致油品酸败。

工业上采用常压或减压干燥的方法进行脱水。

常压加热脱水易导致油脂过氧化值增高,减压干燥有利于油脂的储藏稳定性。

3.胶溶性杂质

能与油脂形成胶溶性物质的杂质,称为胶溶性杂质。

油脂为连续相,胶溶性杂质为分散相。

胶溶性杂质包括磷脂、蛋白质、糖类等。

1)磷脂:

磷脂是磷酸甘油脂的简称,也叫甘油磷脂。

植物油料中磷脂的含量随品种、产地、成熟度的不同而有差异。

一般含蛋白质越丰富的油料,磷脂含量越高。

毛油中磷脂的含量还随制油方法的不同而变化。

几种毛油中的磷脂含量如表5.1

表5.1几种毛油的磷脂含量

油品

磷脂含量%

油品

磷脂含量%

豆油

玉米胚芽油

麦胚油

棉籽油

米糠油

亚麻籽油

花生油

1.1~3.5

1~2

0.08~2.0

1.5~1.8

0.4~0.6

0.3

0.6~1.2

芝麻油

菜籽油

红花籽油

乳脂

牛脂

猪脂

羊脂

0.1

1.5~2.5

0.48~0.58

1.4

0.07

0.05

0.01

磷脂结构中的脂肪酸以不饱和酸为主,尤其亚油酸较多。

此外,还含有十六碳一烯酸及C20~C26的多烯酸,其性质不稳定,较油脂容易氧化酸败。

磷脂酸(PA)在动植物组织中含量极少,但在生物合成中及其重要,是生物合成磷酸甘油酯与脂肪酸甘油酯的中间体。

发育中的大豆较成熟大豆的含量高,并且大豆中PA含量随着温度的升高、湿度的增加而增加。

大部分PA作为非水化磷脂存在油中。

磷脂溶于氯仿、乙醚、石油醚和苯等脂肪烃和芳香烃溶剂中,部分溶于乙醇。

磷脂不溶于丙酮,利用此特性可将磷脂与简单脂质分离。

一般植物油料磷脂的组分主要有磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)。

PC是含量最高的组分,其次是PI及PE。

磷脂具有吸湿和吸水膨胀性,吸水膨胀后形成乳浊的胶体溶液。

水化脱胶就是利用磷脂的这一特性,将磷脂与油脂分离。

另外,磷脂的这一特性还是油脂在储藏时成为油脚析出的主要原因。

磷脂既富有营养性又对油脂具有抗氧化增效作用,但它在油中存在,会使油色深暗、浑浊,遇高温(280℃)会焦化发苦,影响油品质量和油脂深度加工。

磷脂会造成油脂碱炼时发生乳化;脱色时使吸附剂消耗量增加;氢化时使催化剂中毒。

油脂加工业中采用水化、酸炼或碱炼方法可将磷脂脱除。

未脱胶的植物油中含有不同类型的磷脂。

通常大体分为水化磷脂(HP)和非水化磷脂(NHP),它们的不同主要在于和磷脂酸羟基相连的官能团不同,水化磷脂含有极性较强的基团,例如:

胆碱、乙醇胺、肌醇、丝氨酸。

所形成的磷脂分别为磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酰丝氨酸(PS),这些磷脂的复合物的共同特征就是与水接触时形成水合物,且在水中析出,但它们水化速率有差别。

NHP含有极性较弱的基团,主要形式为磷脂酸和溶血磷脂的钙镁盐。

由于在常规碱炼或水化脱胶过程中,非水化磷脂不能转化为水化形式的磷脂仍然存在于油中,很难除去。

一般的碱炼或水化脱胶过程能够除去80%左右的磷脂,剩余的主要就是非水化磷脂。

调节反应体系的pH值可以使非水磷脂解离后脱除。

利用表面活性剂在酸性或中性条件下除去非水化磷脂。

2)蛋白质、糖类、黏液质

毛油中蛋白质大多是简单蛋白质与碳水化合物、磷酸、色素和脂肪酸结合的糖蛋白、磷蛋白、脂蛋白以及蛋白质的降解产物(如胨类),其含量取决于油料蛋白质的生物合成及水解程度。

糖类包括多缩戊糖(C18H30O16·5H2O)、戊糖胶、硫代葡萄糖甙以及糖基甘油酯(单半乳糖酯)等。

糖类以游离态存在油中的较少,多数与蛋白质、磷脂、甾醇等组成复合物而分散于油中。

黏液质是单糖(半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖)和半乳糖酸的复杂化合物。

其中还可能结合有机元素。

黏液质在亚麻籽和白芥子中存在较多,若分离提纯有较高的生理活性价值。

毛油中的蛋白质、糖类含量虽然不多,但因其亲水性,易促使油脂水解酸败,并且具有较高的灰分,会影响油脂的品质和储存稳定性。

这类物质亲水,对酸碱不稳定,可用水化、碱炼等方法从油脂中除去。

必须指出,蛋白质、糖类降解后生成新的结合物(如胺基糖)是一种棕黑色色素,用一般吸附剂对其脱色无效。

实际上,蛋白质分解为氨基酸,多糖分解为单糖,经过一系列反应而生成黑色素。

糖类在无水条件下高温受热或在稀酸作用下,发生水解或脱水两种作用,其产物又聚合成无水糖酐,这种糖酐叫做焦糖,是苦味黑色色素,这种物质混入油中显然也会导致油色变深,给漂白脱色带来困难。

因此,在制油中的蒸炒、混合油蒸发等工艺过程中都要引起注意。

4.脂溶性杂质

脂溶性杂质是指呈真溶液状态存在于油脂内的一类杂质,主要有以下几种。

1)游离脂肪酸:

毛油中的游离脂肪酸一是来源于油籽,二是甘油三酯在制油过程中受热或受脂解酶的作用分解游离产生。

一般毛油中游离脂肪酸含量为0.5~5%。

陈米糠及棕榈油在脂解酶的作用下,游离脂肪酸的含量可高达20%左右。

油脂中游离脂肪酸的含量过高,会产生刺激性气味影响油脂的风味,加速中性油的水解酸败;不饱和脂肪酸对热和氧的稳定性差,促使油氧化酸败,妨碍油脂氢化顺利进行并腐蚀设备。

游离脂肪酸存在于油脂中,还会使磷脂、糖脂、蛋白质等胶溶性物质和脂溶性物质在油中的溶解度增加,它本身还是油脂、磷脂水解的催化剂。

水在油脂中溶解度亦随油中含游离脂肪酸的增加而增加。

总之,游离脂肪酸存在于油脂中会导致油脂的物理化学稳定性削弱,必须尽力除去。

从油脂中除去游离脂肪酸的方法有化学法和物理法两种,化学法即是碱中和法,游离脂肪酸与碱反应生成皂,皂脚从油中沉降或在离心力场中与油分离。

物理法即用水蒸气蒸馏的方法,使游离脂肪酸随水蒸气挥发逸出。

2)甾醇:

甾醇又称类固醇,凡以环戊多氢菲为骨架的化合物统称甾族化合物,环上带有羟基的即为甾醇。

甾醇是天然有机物的一大类,动植物组织内都有。

动物普遍含胆甾醇,通常称胆固醇,植物中很少含胆固醇。

植物甾醇中最主要的有谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇、菜油甾醇及菜籽甾醇等。

油脂中甾醇的含量视油脂品种的不同而异,椰子油、棕榈油中含量较低,玉米胚油、小麦胚油中含量较高。

在紫外光作用下,甾醇会转变成维生素D。

例如,麦角甾醇转变为维生素D,具有生理活性。

植物甾醇在油脂中或呈游离态,或与脂肪酸生成酯类,或与其它物质生成配糖体。

甾醇通常是无色、无味、高熔点晶体,溶于非极性有机溶剂,难溶于乙醇、丙酮,不溶于水、碱和酸,对热和化学试剂都较稳定,不易皂化。

油脂碱炼时形成的皂脚能够吸附去除极少部分的甾醇,油脂吸附脱色时可去除大部分甾醇,在油脂的高温水蒸气脱臭时也可除去部分甾醇。

3)生育酚:

维生素E是生育酚的混合物,主要存在于植物油脂中,有的动物油脂也略有一些。

维生素E对油脂具有抗氧化作用。

维生素E可看作是色满环的衍生物,有8种,即α、β、γ、δ生育酚及相应四种生育三烯酚。

生育酚是淡黄色到无色、无味的油状物。

由于有较长的侧链,因而是油溶性的,不溶于水,易溶于非极性有机溶剂,难溶于乙醇和丙酮。

对酸、碱都较稳定。

α、β-生育酚轻微氧化后其杂环打开并形成不具抗氧化性的生育醌。

γ-生育酚在相同的轻微氧化条件下会部分转变为苯并吡喃-5,6-醌,它是一种深红色物质,可使红黄色部分氧化的植物油明显地加深颜色。

生育酚在油脂加工中损失不大,可富集于脱臭馏出物中,可以用分子蒸馏法来制备浓缩生育酚。

生育酚在一般的食用油脂精炼过程中应尽力保留。

4)色素:

油脂中的色素可分为天然色素和加工色素。

油脂中的天然色素主要是叶绿素、类胡萝卜素及其它色素。

油料在储运、加工过程中产生的新色素,统称为加工色素。

它们是由霉变及蛋白质与糖类的分解产物发生美拉德反应而产生的色素,或油脂及其它类脂物(如磷脂、棉酚)氧化、异构化产生的色素。

植物油脂中常见的β-胡萝卜素,又称叶红素,是烃类的类胡萝卜素,含量视油品而异。

棕榈油中α、β-胡萝卜素含量高达0.1%,故油呈棕红色。

醇类的类胡萝卜素是烃类的类胡萝卜素的羟基衍生物,常见的叶黄素是α-胡萝卜素的二羟衍生物,常和叶绿素同存在于植物中。

某些油脂如橄榄油、青皮大豆油、亚麻籽油及菜籽油中,含有一定的叶绿素或脱镁叶绿素而呈暗绿色或深绿色。

油脂中A型叶绿素约占75%,容易脱镁;B型叶绿素约占25%,不易脱镁。

油脂中的色素不仅影响油品的外观和食用性能,而且不同的色素对油品稳定性的影响不同。

叶绿素和脱镁叶绿素是光敏物质,能被可见光和近紫外光激活,活化了的光敏物质将能量释放给基态氧,使氧分子活化为具有较高能量的单线态氧,使油脂不经自由基的分步反应而直接氧化为氢过氧化物,加速了油脂的氧化酸败。

目前人工合成的抗氧化剂对油脂的光氧化游离基反应无法终止。

而胡萝卜素是单线态氧的淬灭剂,可起到抗光氧化的作用。

另外,由于胡萝卜素高度不饱和而较油脂更易氧化,在氧化过程中与油争夺氧,从而保护了油脂。

但是,当它被氧化到一定程度后,便成为氧的载体,又会促进油脂的氧化酸败。

油脂加工企业常用吸附剂脱除油脂中的色素。

5)烃类:

大多数油脂中均含有少量的(0.1~1%)饱和烃或不饱和烃。

这些烃类与甾醇、4-甲基甾醇等其它化合物一起存在于不皂化物中,有正链烃、异链烃及萜等。

其中分布最广、含量较高的是三十碳六烯,俗称角鲨烯,因首先发现存在于鲨鱼肝油而得名,分子式C30H50。

角鲨烯是三萜醇及4-甲基甾醇的生源前体。

纯的角鲨烯在油中有抗氧化作用,但它全氧化后又成助氧剂,氧化角鲨烯聚合物是致癌物。

海产动物中角鲨烯含量高,橄榄油和米糠油角鲨烯含量也较高。

另外,花生油中含有C15和C16的两种不饱和烃类,大豆油中含有C18不饱和烃。

一些油脂具有特殊气味和滋味,与高碳不饱和烃类的存在有关。

这些高碳不饱和物质在油脂氢化时还能降低镍催化剂的活性,因此,必须除去。

烃类的饱和蒸气压比油脂的高,故工业上用减压蒸馏将其脱除。

6)蜡和脂肪醇:

动植物蜡主要成分是高级脂肪酸和高级脂肪醇形成的酯,通常称作蜡酯。

组成比较复杂,结构式如下:

O

R1—C—O—R2

式中:

R1为高级脂肪酸的烃类(C19~C25),R2为高级脂肪醇的烃类(C26~C32)。

油脂中的蜂蜡、巴西蜡、糠蜡、棕榈蜡及虫蜡等均为此类物质。

其它成分包括游离酸、游离醇、烃类,还有其它的酯如甾醇酯、三萜醇酯、二元酸酯、交酯、羟酸酯及树脂。

一般的植物油脂中都含有微量的蜡,其中以米糠油、棉籽油、芝麻油、玉米胚油和小麦胚芽油中蜡质的含量较高。

纯净的蜡在常温下呈结晶固体,因种类不同则熔点有差异。

蜡质的结晶状微粒分散在油中,使油呈混浊状而透明度差,影响油品的外观和质量。

脂肪醇是蜡的主要成分,游离脂肪醇较少,主要以酯的形态存在于蜡中。

脂肪醇从C8开始,最高可达C44,以直链偶碳伯醇为主,也有多种支链醇(仲醇),一般是带一个甲基的支链醇。

还有多种不饱和醇以及少量的二元醇。

脂肪醇和蜡对热、碱较稳定,属难皂化或不皂化的物质,一般采用低温结晶过滤或液-液萃取法除去。

7)特殊杂质:

某些油料的毛油中含有特殊的杂质。

毛棉籽油中含有一定量的棉酚,且根据油脂加工工艺的不同,毛棉油中的棉酚含量也不同。

一般经热榨得到的毛棉油含0.36%(冷榨仅含0.007%)的棉酚,己烷浸出得到的毛棉油含0.23%的棉酚,而精炼棉籽油中棉酚的含量为0.01%。

棉酚具有较强的抗氧化能力,但是由于毒性和色泽问题应尽量降低其在棉油中的含量。

棉酚分为游离棉酚、结合棉酚和变性棉酚三种类型。

游离棉酚呈弱酸性,能与碱作用生成不溶于油脂的棉酚钠盐,在油脂碱炼时随皂脚除去。

芝麻素、芝麻酚林及芝麻酚是芝麻油中特有的成分。

其中,芝麻酚易挥发,在毛油中的含量约为0.1%,在脱臭油中可降至1×10-6mg/kg以下。

研究表明:

芝麻酚是一种很强的抗氧化剂,抗猪油氧化能力仅次于PG。

芝麻酚林在芝麻油中含量较多,约为0.3~0.6%。

芝麻酚林本身的抗氧化能力极弱,但是在无机酸及氢化条件下可水解产生芝麻酚而增强其抗氧化效果。

芝麻素在芝麻油中的含量很高,约为0.4~1.1%。

芝麻素本身不显颜色,但氧化或与其它物质结合后,就会生成颜色很深的物质,因而被称为色原体。

例如,与乙酸酐产生红色,继而变为绿色;与硫酸和过氧化氢产生绿色。

油菜籽中含有硫代葡萄糖甙(也称芥子甙),含量约1~2%,这种物质在油中产生辛辣味。

芥子甙水解后降解产物有硫氰酸酯、异硫氰酸酯、腈等,大多为易挥发性物质,在加工过程中较易逸出,尤其在真空脱臭工序。

异硫氰酸酯易水解,产生氧硫化碳;氧硫化碳水解产生二氧化碳与硫化氢。

硫化氢对设备腐蚀能力很强。

氢化菜籽油时,必须先将油中的含硫量降至5×10-6mg/kg以下,方可加氢,否则,金属催化剂会很快中毒失效。

其它油品如蓖麻油含有蓖麻碱,也称蓖麻籽蛋白;茶油中含有皂甙;橡胶籽油中含有胶素。

这些物质混入油中都会影响油品质量和色泽,必须设法除去。

8)其它油溶性杂质:

油脂在制取、储运过程中,产生的水解产物除脂肪酸外,还有甘油一酯、甘油二酯和甘油。

油脂氧化后会产生醛、酮、酸、过氧化物等。

由于环境、设备或包装器具的污染,使油脂含有微量的金属离子。

通常毛油中含铜约0.1×10-6~0.3×10-6mg/kg,锰为0.1×10-6~0.7×10-6mg/kg,铁为1×10-6~5×10-6mg/kg。

个别毛油中锌的含量约为0.85×10-6~1.1×10-6mg/kg,钠为0.03×10-6~5×10-6mg/kg,溴为0.01×10-6~4×10-6mg/kg。

鱼油中含有较多的砷3×10-6~25×10-6mg/kg。

这些物质有的是油脂水解酸败的催化剂;有的会使油产生异味而影响油脂质量和稳定性,因此在精炼中应脱除。

5、多环芳环烃、黄曲霉素及农药

1)多环芳烃(简称PAH):

是指两个以上苯环稠和的一系列芳烃化合物及其衍生物。

如苯并(a)蒽、苯并(a)菲、苯并芘[简称B(a)P]、二苯并芘(b、e)和三苯并芘等。

自然界已发现的多环芳烃约有200多种,其中很多都具有致癌活性。

B(a)P是PAH类化合物中主要食品污染物。

植物油料除在生长过程中受空气、水和土壤中的PAH污染外,加工中还由于烟熏和润滑油的污染,或油脂及种子内的有机物高温下热聚变形成PAH,使得有些毛油中存在着B(a)P,其含量约为1×10-9~40×10-8mg/kg,经重烟熏的椰子制得的毛油中,含量高达393×10-9mg/kg。

苯并芘等多环芳烃不易与碱起化学反应,而易与硝酸、过氯酸或氯磺酸起反应;对负电性强的卤素的化学亲和力较强,也能被带正电荷的吸附剂如活性炭、木炭或氢氧化铁所吸附,但不能被带负电荷的吸附剂吸附。

油脂中的多环芳烃化合物一般采用活性炭进行吸附,或用特殊的蒸馏处理方法脱除。

2)黄曲霉毒素:

黄曲霉毒素的基本结构有二呋喃环和香豆素,是黄曲霉、寄生霉和温特霉的代谢产物。

高温高湿地区生产的花生、玉米、棉籽等油料生长期长,因霉烂变质极易污染,受污染的油料制取的毛油中,其黄曲霉毒素有时高达1×10-6~1×10-5mg/kg。

黄曲霉毒素属剧毒物,毒性高于氰化钾,是目前发现的最强的化学致癌物质,致癌力为奶油黄(二甲基偶氮苯)的900倍,比二甲基亚硝胺诱发肝癌的能力大75倍。

油脂中的黄曲霉毒素含量尽管甚微,为保障消费者身体健康,应根据食用油卫生标准采取适当的工艺加以脱除。

黄曲霉毒素耐热,在一般烹饪加工的温度下不易破坏,高于280℃时才会发生裂解。

碱炼配合水洗,可以使油中含黄曲霉毒素降至标准含量以下。

黄曲霉毒素能被活性白土、活性炭等吸附剂吸附,在紫外光照射下也能解毒,采用溶剂萃取、化学药品破坏和高温破坏等方法均有一定效果。

工业上常用碱炼-水洗和吸附法从油中除去。

3)农药:

作物防虫害和除杂草,农药的使用日益普及。

油料作物收获后都不同程度残留一定量农药。

目前,广泛使用的农药一般为有机磷和有机氯类。

油脂制取、储运等过程中也都有可能污染上农药。

毛油精炼后其残留量极少,特别是经脱臭工序处理后其残留量可在最低检出量以下。

食品中残留的农药对人体的肝、肾和神经系统均能产生危害,摄入量较大则会有畸形、促癌和致癌作用,因而应当把进入油脂中的残留农药脱除干净。

毛油中的残留农药,可以用完整的精炼工艺,尤其是负压脱臭处理予以脱除。

二、油脂脱胶

应用物理、化学或物理化学的方法脱除毛油中胶溶性杂质的工艺过程称为脱胶。

脱胶的基本方法有水化脱胶、酸炼脱胶、吸附脱胶、热聚脱胶及化学试剂脱胶等,油脂工业上应用最为普遍的是水化脱胶和酸炼脱胶。

而食用油脂的精制多采用水化脱胶,强酸酸炼脱胶则用于工业用油的精制。

(一)水化脱胶

水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性,将一定量的热水或稀碱、食盐、磷酸等电解质水溶液,在搅拌下加入热的毛油中,使其中的胶溶性杂质吸水凝聚,然后沉降分离的一种油脂脱胶方法。

在水化脱胶过程中,能被凝聚沉降的物质以磷脂为主,还有与磷脂结合在一起的蛋白质、糖基甘油二酯、黏液质和微量金属离子等。

1.水化脱胶工艺

1)间歇式水化脱胶工艺

间歇式水化脱胶的方法较多,但其工艺流程基本相似,都包括加水(或直接加蒸汽)水化、沉降分离、水化油干燥和油脚处理等内容。

基本工艺流程如下

软水

过滤毛油→预热→水化→静置沉降→分离→含水脱胶油→干燥(脱溶)→脱胶油↓

富油油脚→油脚处理→回收油

间歇式水化脱胶,按操作温度及加水方式不同分为高温、中温、低温及直接蒸汽水化法。

现以豆油高温水化法脱胶为例介绍。

高温水化法是将毛油加热到较高的操作温度,用沸水进行水化,终温90℃左右,加水量为毛油胶质含量的3~3.5倍。

其特点是高温高水量下,中性油粘度小,胶质吸水膨胀排挤力大,从而降低了絮凝胶团中性油含量,提高了精炼率。

(1)预热:

预热的目的是将毛油加热到水化温度,并使胶质初步润湿,为水化做好准备。

预热分以下三个阶段进行:

第一阶段以间接蒸汽加热,根据毛油胶质含量将油温调整到45~60℃。

第二阶段改用直接蒸汽升温润湿,使油内胶质初步润湿,析出小的胶粒。

操作中要注意掌握使润湿析出的胶粒不能过大,更不允许形成絮状胶团。

第三阶段用间接蒸汽加热,将油温调整到80℃左右,使第二阶段形成的胶粒分散成最小的粒子,为水化创造条件。

(2)加水水化:

加水过程是水化脱胶的关键,操作时要根据胶粒水化速度所呈现的状态变化确定加水量、加水速度及操作温度。

开始加水时,继续以间接蒸汽缓慢升温,先加浓度为0.7%左右的沸腾食盐溶液,7~8min后同时加注热水和盐水,加水速度要稍快些,但应视胶粒吸水情况随时调整。

加水量根据毛油胶质含量而定,一般为胶质含量的3.5倍(包括直接蒸汽预热时的凝结水),但也必须根据在加水过程中抽样检查的水化程度灵活掌握,一般以形成易于分离的似透明状白色胶粒为合适。

最终操作温度视油中含水和胶粒絮凝分离情况而定,当油面微细油沫减少,出现明显“油路”时,停止加热,将搅拌速度降低到30~10r/min,使胶粒在慢速搅拌下絮凝,完成水化过程。

搅拌时间根据胶粒絮凝沉降情况而定,一般为10~15min。

当絮凝胶粒易于沉降,油中无悬浮胶粒时停止搅拌进行沉降分离。

(3)静置沉降、分离:

絮凝胶团沉降过程中,伴随着胶团的压缩排油,为了有利于沉降和降低油脚含油量,特别是在冬季应注意保温,并杜绝加热装置漏气引起油层对流而影响沉降效果。

沉降5~8h后,由摇头管放出上层净油,由罐底截门排出似透明状的压实胶团,白糊状的胶团含油量较多,可留在水化罐里混入下批毛油脱胶。

(4)加热干燥(或脱溶):

水化净油中尚含有0.3~0.6%的水分,须转入脱水设备干燥脱水。

脱水操作于真空条件下进行,温度95~105℃,绝对压力4.0kPa,直接蒸汽通量不低于30kg/(h·t)油。

脱溶时间20~60min。

(5)水化油脚处理:

絮凝胶团在沉降时,由于工业生产上不允许无限制地延长沉降时间,因而在工艺沉降时间内,絮凝胶团不可能得到彻底的压缩,在净油与压实胶团间,总存在一个过渡层,过渡层的絮凝胶团含有较多的油,需要进行回收油的处理。

似透明状的油脚按其4~5%的比例添加粉细食盐,加热至100~110℃,进行搅拌,然后静置放出底层盐水,撇取上浮油脂。

白糊状的油脚可在加热至100℃后,添加油脚量1~1.5倍的沸水和1.5%的细食盐搅拌加热至油脚呈粘稠状,然后静置,撇取上浮油脂。

也可转入皂脚调和罐加热调和至分离稠度后泵入脱皂机进行油与油脚的分离。

2)连续式水化脱胶工艺

连续式水化是一先进的脱胶工艺,包括预热、油水混合、油脚分离及油的干燥均为连续操作。

含杂质小于0.2%过滤毛油,经计量后由泵送到板式加热器,加热油温到80~85℃后,与一定量的热水(90℃)一起连续进入混合器进行充分混合。

再进入连续水化反应器反应40min完成水化作用,然后泵入碟式离心机进行油和胶质的分离。

脱胶后的油中含有0.2~0.5%的水分,油经加热器升温至95℃左右,进入真空干燥器连续脱水后,由泵送入冷却器冷却到40℃后,转入脱胶油储罐。

真空干燥器内操作绝对压力为4kPa。

2.酸炼脱胶:

毛油中加入一定量的无机酸,使胶溶性杂质变性分离的一种脱胶方法称之为酸炼脱胶。

主要用于工业用油的加工,分浓硫酸法和稀硫酸法两种工艺。

三、油脂脱酸

未经精炼的各种毛油中,均含有一定数量的游离脂肪酸,脱除油脂中游离脂肪酸的过程称之为脱酸。

脱酸的方法有碱炼、蒸馏、溶剂萃取及酯化等方法。

其中应用最广泛的为碱炼法和蒸馏法。

(一)碱炼脱酸:

碱炼法是用碱中和油脂中的游离脂肪酸,所生成的皂吸附部分其它杂质,而从油中沉降分离的精炼方法。

用于中和游离脂肪酸的碱有氢氧化钠(烧碱、火碱)、碳酸钠(纯碱)和氢氧化钙等。

油脂工业生产上普遍采用的是烧碱、纯碱,或是先用纯碱后用烧碱。

尤其是烧碱在国内外应用最为广泛,烧碱碱炼分间歇式和连续式。

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