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油脂制取與加工工藝學

油脂制取與加工工藝學

油脂中含有人體不能合成的亞油酸、亞麻酸以及多種油溶性維生素(ADEK),也可作為工業原料,肥皂、油漆、皮革、醫藥、潤滑等。提出的脂肪酸、脂肪醇用作生產蠟燭、化妝品基料,乳化劑、增塑劑,油料做飼料,還含有磷脂(動脈硬化、高血脂、肝功能障礙)、糖類、維生素E、甾醇,大豆異黃酮提高絕經婦女抗心臟病的能力,皂苷降低血漿膽固醇和預防直腸癌的作用

我國2500萬噸植物油需求,國產供應僅占940萬噸,1972年召開全國油脂浸出會議,1987年北京南苑油廠建成我國自行設計和生產的第壹條50t/d全連續油脂精煉生產線。

蛋白以直徑2um-20um蛋白體存在於種子細胞,油脂以0.2um-0.5um的球體散於蛋白體之間的縫隙中。油料中對油脂生產重要的酶,脂肪酶(水解和合成脂肪,30-40度)、脂肪氧化酶(催化高級不飽和脂肪酸及脂肪酸酯生成氫過氧化物,氧化降解產物與大豆腥味相關)、磷脂酶(水解磷脂生成甘油、脂肪酸、膽堿)、脲酶(大豆的抗營養因子,濕熱處理鈍化和破壞)、其他酶,糖類,油料種子主要含油戊糖和巳糖。類脂,可皂化(甘壹酯、甘二酯、脂肪酸、磷脂、糖酯、醚酯),不可皂化(神經磷脂、蠟、甾醇、色素、烴類、抗氧化物、微量金屬),色素是脂肪伴隨物

世界大豆總產量在3.5億,中國產量在1900萬左右,需求量超1億噸。油料儲藏,目的在於重量不發生損耗、品質不發生劣變。物理性質和生理性質影響,其中物理性質是油料的散落性、自動分級、空隙度、吸附性和導熱性。大豆儲藏期間,容易出現吸濕(種皮透氣性好,蛋白等親水膠體含量高)、生黴(多發生於料堆下部或者上層,下部由於吸濕,上部由於結露,壹般不超過30cm)、浸油赤變(水分超13,溫度超25容易赤變,蛋白質變性,破壞***存狀態)、不耐高溫(20左右,水溶氮下降5%,油酸上升37%)、發芽力喪失(溫度25以上)等現象,但抗蟲性好(種皮堅硬,含有較多的纖維和蠟)。儲藏技術:清除雜質,幹燥去水,通風散熱(20度左右,能存2年以上,25度存18個月,30度8-10月)

壓榨工藝:

篩子,振動篩、平面回轉篩、旋轉篩、

風力分選器,比重法去石,磁選,除塵器

軟化,對油料溫度和水分調節,彈塑性,70-80度 15-30分鐘,水分13-15%

軋坯,大豆厚度0.3mm,

油料在擠壓膨化過程中受到瞬時(膨化時間20-30S)高溫蒸煮作用,0.35-0.45mm,入膨化機水分10-11%,溫度60-65,出膨化機料粒溫度105-110度,含水量12-13%,經幹燥冷卻使含水量8-10%,溫度50度,入膨化機飽和蒸汽壓0.65-0.75Mpa,

浸出法取油利用固液萃取原理,浸出法提油後粕殘油在1%以下,

6號提取溶劑油俗稱浸出輕汽油,石油分餾所得是大量烴的混合物,沸點範圍在60-90℃,這就要求混合油在蒸發、汽提和濕粕蒸脫溶劑時提高溫度,這將造成油和粕的質量指標下降,這壹缺點促使我國生產並應用餾程較窄的輕汽油和工業己烷做浸出溶劑,還容易與空氣形成爆炸混合物,蒸汽對人神經系統產生影響。

工業己烷,(96%-98%),沸點66-69℃,閃點-32℃,自燃點240℃,己烷氣體與空氣混合濃度打1.25%-4.9%時會發生爆炸,蒸汽有毒,對人神經系統造成傷害。

己烷列入破大氣環境的169種化學物質之壹,美國40%浸出工廠采用甲基戊烷做浸出溶劑。浸出溶劑研究主要考慮兩個方面:壹是食用油脂的安全,二是提取油脂的功能性問題。目前溶劑應用需要解決的三個問題,壹是解決非極性的食用油脂在極性溶劑中的溶解度問題。二是完全從油脂和粕中脫除萃取的溶劑保證食品衛生安全。三是生產工藝充分實現熱交換技術,使生產能耗比現有生產工藝大大降低。

浸出工藝新探討,壹是極性溶劑浸出,乙醇浸出能夠從大豆中提取無需精煉的油脂,可以獲得蛋白和氨基酸含量高的粕,。二是丙酮浸出,親水親油特性。三是混合溶劑浸出,四是液化氣體浸出,利用壓縮的液化氣體的混合氣體,以及其他烴類混合氣體,如4號和6號溶劑浸出;五是超臨界流體浸出,超臨界二氧化碳浸出,氣體在臨界溫度和臨界壓力下表現出的具有液體的性質。

混合油中懸浮0.4%-1.0%的固體粕末,通過過濾(自過濾、間歇式過濾器40目80目120目篩網、旋液分離)、沈降(重力沈降)先把粕末分離,再根據沸點的差別對混合油蒸發(間接蒸汽加熱,單靠蒸發徹底脫除混合油中溶劑不可行,因為隨著混合油濃縮沸點增加,容易導致油脂及伴隨物不良反應,所以要汽提)、汽提(水蒸氣蒸餾,加熱的混合油通入水蒸氣講溶劑蒸汽帶走),最後通過測定浸出毛油的溶殘判斷殘容量是否達標,要求在0.05%以下。浸出毛油好壞除與選取溶劑有關外,很大程度取決於蒸汽的工藝條件,混合油處理階段蒸汽量消耗占比大。混合油全負壓蒸發和氣體工藝獲得廣泛應用並取得顯著效果,負壓作用下濃度在26%混合油經第壹蒸發器50℃(熱源來自DT蒸脫機80℃的混合蒸汽)濃度提高到70-75%,經第二蒸發器濃度提高到90-95%,

混合油蒸發和汽提過程,由於水分和溫度的作用,酸價升高(0.3-0.5),這在溫度高於130℃以及蒸發器和汽提塔加熱表面汙垢增加時尤為明顯。蒸發和汽提過程也能蒸出少量的遊離脂肪酸,可稍微降低酸價。

蒸發和汽提過程磷脂氧化分解、糖類焦化,還原糖與磷脂液體作用形成黑色磷脂使油脂色澤加深,建議用鹽水洗滌混合油,洗出糖類物質。有色物質在蒸發汽提過程,由於溫度高於100℃,類胡蘿蔔素被破壞。

蒸發汽提階段可以發現油脂氧化的第壹產物如過氧化物,隨後它們發生分解,進壹步形成熱穩定性的第二產物,如環氧化物、含氧酸、羰基化合物等,為降低氧化必須降低蒸汽中氧的濃度。

汽提的毛油經毛油幹燥器冷卻。

濕粕處理,壹般含25%溶劑,經脫溶、幹燥、冷卻處理,壹是保證脫溶到最低,二是鈍化和破壞粕中有害毒素和抗營養成分。DT蒸脫機蒸汽噴入帶走90%溶劑,

烤粕時間15-25min,出粕水分14-15%,粕溫100-105℃,蒸脫機排出的溶劑-水蒸氣的混合氣體帶走相當數量的粕粉,需通過捕集法凈化處理。

粕經幹燥冷卻形成成品粕,不同等級豆粕用途不同,壹級(》48)蛋雞、母豬、小豬、小雞;二級(16-45)肉雞、成年豬、魚類;三級(40-41)出欄豬、牛;四級(<38)牛、羊、兔等反芻動物

粕的粉碎壹般采用錘式粉碎機,粉碎粒度控制在4-6目。

大豆中尿素酶(動物體內脲分解成二氧化碳和氨,對紅血球有凝集作用)、胰蛋白酶抑制素(抑制動物體內胰蛋白酶活性,影響蛋白消化吸收)、皂苷(抑制生長)在DT過程中鈍化、破壞。

如何自動檢測倉房粕發熱現象?

油脂精煉工藝:

毛油懸浮物雜質采用重力沈降法、離心分離法及過濾法除去

水分經減壓幹燥法除去

膠性雜質:磷脂和蛋白、糖類、黏液質

磷脂既富有營養性又對油脂具有抗氧化增效作用,會使油脂顏色深、高溫焦化、堿煉時乳化、脫色時吸附劑增加、氫化時使催化劑中毒。水化磷脂含有極性強的基團,膽堿、乙醇胺、肌醇、絲氨酸等,非水化磷脂為甘油磷酸、溶血磷酸、磷脂酸。

卵磷脂加入到新鮮大豆加工得到的油中,能夠有效去除非水化磷脂,對受損或者儲藏年限較長的原料加工得到油中非水化磷脂的去除沒有什麽效果。

毛油中的蛋白、糖類含量雖不多,但因其親水性,易促使油脂水解酸敗。

脂溶性雜質:遊離脂肪酸(堿中和法去除)、甾醇(紫外作用下轉換成維生素D,油脂堿煉時形成的皂腳吸附甾醇、脫色過程去除大部分甾醇、高溫脫臭除去部分甾醇)、生育酚(維生素E是生育酚的混合物,加工時損時不大)、色素(類胡蘿蔔素較為常見,氧化過程中易與油搶氧,氧化到壹定程度成為氧的載體,促進油脂酸敗)、烴類、蠟和脂肪醇。

水化脫膠-酸煉脫膠-堿煉脫酸-脫皂水洗-脫色-脫臭

脫色,色素分為3類,壹是有機色素,二是有機降解物,如蛋白、糖、磷脂降解產物,三是色原體,氧化或特定試劑作用顯色。在堿煉、酸煉、氫化、脫臭等工段都有輔助脫色作用,評價色澤有兩種方法,壹個是羅維朋比色計法,用於淺色油、脫酸油等,壹個是分光光度計法,主要用於深色油脂在波長400-700mm間測得。用到的吸附劑:天然漂土,學名膨潤土,成分是蒙脫石;活性白土,以膨潤土為原料經加工處理而成,脫色後殘留土腥味經脫臭處理;活性炭,價格昂貴,吸油率高,壹般與活性白土壹起使用;沸石,成分是二氧化矽、氧化鋁,脫色時能降低油脂酸價和水分;凹凸棒土,壹種富鎂纖維狀礦物,成分是二氧化矽,農民當作飼料添加劑,與活性白土比用量少、油損失小、價格便宜、過濾困難;矽藻土,主要成分二氧化矽,脫色系數低,吸油高,壹般做助濾劑;矽膠,二氧化矽,成本高,壹般多充填成矽膠柱進行壓濾脫色。

脫臭,高溫高真空條件下借助水蒸氣蒸餾脫除臭味物質,利用臭味物質與甘三酯揮發度的差異,脫臭總損耗包括蒸餾損耗(低分子的醛類、酮類及遊離脂肪酸)和飛濺損耗(油脂飛濺)

註:茴香胺值表征油裏面醛、酮、醌等二級產物的多少,多數期刊上的文獻都宣稱茴香胺值能大量降低。但是在實際生產中觀察到的現象均不符合文獻所述。醛、酮、醌類等二級產物含量越多,在加熱過程中就越容易產生小分子的醛、酮類物質。通過對成品油、脫色油、幹燥油、毛油四個油樣的茴香胺值的比較,得出脫色油的茴香胺值最高,成品油的茴香胺值比它低。在脫色過程中,油脂的過氧化物的二級產物很多,溫度不足以使二級產物分解成更小的小分子,因此茴香胺值就很高;而在脫臭過程中,高溫使二級產物分解,因此茴香胺值略低。茴香胺值的檢測:檢驗原理:在醋酸溶液中,使油脂中的醛類化合物和P-茴香胺反應,然後在350nm處測定其吸光度,由此得到P-茴香胺值。操作步驟:稱取2.0g油樣於25ml的容量瓶中,用異辛烷溶解並定容。準確稱取5ml油樣於25ml的比色管中,用移液管準確加入1mlP-茴香胺試劑,並振搖,然後靜置10min。先以異辛烷溶劑作空白,測定油樣的吸光度Ab。然後以5ml異辛烷+1mlP-茴香胺試劑(靜置10min)作空白,測定油樣溶液的吸光度AS。 P-茴香胺值(PAV)=25*(1.2AS-Ab)/W 茴香胺試劑的配制:準確稱取0.25g P-茴香胺,先用冰醋酸在燒杯中溶解,洗滌,註入100ml容量瓶中,定容。