浅析油脂精炼技术与工艺.doc

浅析油脂精炼技术与工艺一、油脂精炼意义 1.增强油脂储藏稳定性 2.改善油脂风味 3.改善油脂色泽 为油脂深加工制品提供原料 二、毛油组成成分 毛油中绝大部分为混酸甘油脂的混合物，即油脂，只具有很少量的杂质。这些杂质虽然量小，但在影响油脂品质和稳定性上却“功不可没”。 悬浮杂质：泥沙、料胚粉末、饼渣 水分 胶溶性杂质：磷脂、蛋白质、糖以及它们的低档分解物 脂溶性杂质：游离脂肪酸（FFA）、甾醇、生育酚、色素，脂肪醇，蜡 其它杂质：毒素、农药 三、脱 胶 油脂胶溶性杂质不仅影响油脂的稳定性，并且影响油脂精炼和深度加工的工艺效果。油脂在碱炼过程中，会促使乳化，增长操作困难，增大炼耗和辅助剂的耗用量，并使皂脚质量减少；在脱色过程中，增大吸附剂耗用量，减少脱色效果。 脱除毛油中胶溶性杂质的过程称为脱胶。 我们在实际生产中使用的方法是特殊湿法脱胶，是水化脱胶方法的一种。 油脂水化脱胶的基本原理是运用磷脂等胶溶性杂质的亲水性，将一定量电解质溶液加入油中，使胶体杂质吸水、凝聚后与油脂分离。其中胶质中以磷脂为主。在水分很少的情况下，油中的磷脂以内盐结构形式溶解并分散于油中，当水分增多时，它便吸取水分，体积增大，胶体粒子互相吸引，形成较大的胶团，由于比重的差异，从油中可分离出来。 影响水化脱胶的因素 水量 操作温度 混合强度与作用时间 电解质 电解质在脱胶过程中的重要作用 中和胶体分散相质点的表面电荷，促使胶体质点凝聚。 磷酸和柠檬酸可促使非水化磷脂转化为水化磷脂。 磷酸、柠檬酸螯合、钝化并脱除与胶体分散相结合在一起的微量金属离子，有助于精炼油气、滋味和氧化稳定性的提高。 使胶粒絮凝紧密，减少絮团含油，加速沉降。 四、 脱 酸 植物油脂中总是有一定数量的游离脂肪酸，其量取决于油料的质量。种籽的不成熟性，种籽的高破损性等，乃是导致高酸值油脂的因素，特别在高水分条件下，对油脂保存十分不利，这样会使得游离酸含量升高，并减少了油脂的质量，使油脂的食用品质恶化。脱酸的重要方法为碱炼和蒸馏法。蒸馏法又称物理精炼法，应用于高酸值、低胶质的油脂精炼。这里重要介绍碱炼法。 碱炼脱酸的作用 烧碱能中和粗油中的绝大部分游离脂肪酸，生成的钠盐在油中不易溶解，成为絮状物而沉降。 生成的钠盐为表面活性剂，可将相称数量的其他杂质也带入沉降物，如蛋白质、粘液质、色素、磷脂及带有羟基和酚基的物质。甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团携带下来。因此，碱炼具有脱酸、脱胶、脱固体杂质和脱色素等综合作用。 烧碱和少量甘三酯的皂化反映引起炼耗的增长。因此，必须选择最佳的工艺操作条件，以获得碱炼油的最高得率。 影响碱炼的因素 1、碱及其用量，理论碱量算法：NaOH(Kg)= 7.13 10-4油重酸值 2、碱液浓度 （1）碱液浓度的拟定原则。 1）碱滴与游离脂肪酸有较大的接触面积，能保证碱液在油中有适宜的降速。 2）有一定的脱色能力。 3）使油皂分离操作方便。 （2）碱液浓度的选择依据 1）粗油的酸价 2）制油方法 3）中性油皂化损失 4）皂脚的稠度 5）皂脚含油损耗 6）操作温度 7）粗油的脱色限度 3 碱液的计量 4 操作温度 5 操作时间 6 混合和搅拌 7 杂质 8 分离效果 9 洗涤与干燥五、脱 色 植物油中的色素成分复杂，重要涉及叶绿素、胡萝卜素、黄酮色素、花色素以及某些糖类、蛋白质的分解产物等。油脂脱色常用吸附脱色法。吸附脱色法原理是运用吸附力强的吸附剂在热油中能吸附色素及其他杂质的特性，在过滤去除吸附剂的同时也把被吸附的色素及杂质除掉，从而达成脱色净化的目的。 吸附剂的种类 1、漂土 学名膨润土，是一种天然吸附剂。多呈白色或灰白色。天然漂土的脱色系数较低，对叶绿素的脱色能力较差，吸油率也较大。 2、活性白土 是以膨润土为原料，通过人工化学解决加工而成的一种具有较高活性的吸附剂，在工业上应用十分广泛。对于色素及胶态物质的吸附能力较强，特别是对于一些碱性原子团或极性基团具有更强的吸附能力。 3、活性炭 是由木屑、蔗渣、谷壳、硬果壳等物质经化学或物理活化解决而成。具有疏松的孔隙，比表面积大、脱色系数高，并具有疏水性，能吸附高分子物质，对蓝色和绿色色素的脱除特别有效，对气体、农药残毒等也有较强的吸附能力。但价格昂贵，吸油率较高，常与漂土或活性白土混合使用。 4、凹凸棒土 是一种富镁纤维状土，重要成分为二氧化硅。土质细腻，具有较好的脱色效果，吸油率也较低，过滤性能较好。 影响吸附脱色的因素 1、吸附剂 不同的吸附剂有不同的特点，应根据实际规定选用合适的吸附剂。油脂脱色一般多选用活性度高、吸油率低、过滤速度快的白土。 2、操作压力 吸附脱色过程在吸附作用的同时，往往还伴有热氧化副反映，这种副反映对油脂脱色有利的一方面是：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产生新的色素以及影响成品的稳定性。负压脱色过程由于操作压力低，热氧化副反映较弱，一般采用负压脱色，真空度为0.096mPa。 3、操作温度 吸附脱色中的操作温度决定于油脂的品种、操作压力以及吸附剂的品种和特性等。脱除红色较脱除黄色用的温度高；常压脱色及活性度低的吸附剂需要较高的操作温度；减压操作及活性度高的吸附剂则适宜在较低的温度下脱色。常用脱色温度为105左右。 4、操作时间 吸附脱色操作中油脂与吸附剂在最高温度下的接触时间决定于吸附剂与色素间的吸附平衡，只要搅拌效果好，达成吸附平衡并不需要过长时间，过度延长时间，甚至会使色度回升。工业上一般将脱色温度控制在20-30分钟左右。 5、搅拌 脱色过程中，吸附剂对色素的吸附，是在吸附剂表面进行的，属于非均相物理化学反映。良好的搅拌能使油脂与吸附剂有均匀的接触机会。现生产中采用直接蒸汽搅拌。 6、粗油品质及前解决。 粗油中的天然色素较易脱除，而油料、油脂在加工或储存过程中的新色素或因氧化而固定了的新色素，一般较难脱除。脱色前解决的油脂质量对油脂脱色效率的影响也甚为重要，当脱色油中残留胶质和悬浮物或油溶皂时这部分杂质会占据一部分活性表面，从而减少脱色效率。一般脱色前解决的油脂质量应满足如下条件：P10ppm、残皂100 ppm。 六、脱 臭 各种植物油都有它自身特有的风味和滋味，经脱酸，脱色解决的油脂中还会有微量的醛类、酮类、烃类、低分子脂肪酸、甘油酯的氧化物以及白土、残留溶剂的气味等，除去这些不良气味的工序称脱臭。 脱臭方法 脱臭的方法有真空汽提法、气体吹入法、加氢法等。最常用的是真空汽提法，即采用高真空、高温结合直接蒸汽汽提等措施将油中的气体成分蒸馏除去。 脱臭机理 脱臭的机理是基于相同条件下，臭味小分子组分的蒸汽压远大于甘三酯的蒸汽压，即臭味物质更容易挥发。因此应用水蒸气蒸馏的原理进行汽提脱臭。水蒸气蒸馏脱臭的原理，系水蒸气通过具有臭味组分的油脂时，汽-液表面相接触，水蒸气被挥发的臭味组分所饱和，并按其分压的比率逸出，从而达成了脱除臭味组分的目的。 影响脱臭的因素 1、温度 汽提脱臭时，操作温度的高低，直接影响到蒸汽的消耗量和脱臭时间的长短。在真空度一定的情况下，温度增高，则油中游离脂肪酸及臭味组分的蒸汽压也随之增高。但是，温度的升高也有极限，由于过高的温度会引起油脂的分解、聚合和异构化，影响产品的稳定性、营养价值及外观，并增长油脂的损耗。因此，工业生产中，一般控制蒸馏温度在245 255。 2、操作压力 脂肪酸及臭味组分在一定的压力下具有相应的沸点，随着操作压力的减少而减少。操作压力对完毕汽提脱臭的时间也有重要的影响，在其他条件相同的情况下压力越低，需要的时间也就越短。蒸馏塔的真空度还与油脂的水解有关联，假如设备真空度高，能有效的避免油脂的水解所引起的蒸馏损耗，并保证获得低酸值的油脂产品。生产中一般为300400Pa,即23mmHg的残压。 3、通汽速率与时间 在汽提脱臭过程中，汽化效率随通入水蒸气的速率而变化。通汽速率增大，则汽化效率也增大。但通汽的速率必须保持在油脂开始产生飞溅现象的限度以下。汽提脱臭操作中，油脂与蒸汽接触的时间直接影响到蒸发效率。因此，欲使游离脂肪酸及臭味组分减少到产品所规定的标准，就需要有一定的通汽时间。但同时应考虑到脱臭过程中油脂发生的油脂聚合和其他热敏组分的分解。这个脱臭时间也与脱臭设备结构有关，现通常为85分钟。 4、脱臭设备的结构 脱臭常用设备有层板式、填料、离心接触式几种，现车间用的是层板式塔。 5、微量金属 油脂中的微量金属离子是加速油脂氧化的催化剂。其氧化机理是金属离子通过变价（电子转移）加速氢过氧化物的分解，引发自由基。因此脱臭前需尽也许脱除油脂内的铁、铜、锰、钙和镁等金属离子。 6、脱色油品质及前解决的方法 脱色油的品质及其脱臭前解决方法对脱臭成品油的稳定性具有关键的影响。脱色油在汽提脱臭前的解决涉及脱胶、脱酸、去除微量金属离子和热敏性物质。热敏性物质、色素及胶质，假如不在汽提脱臭前除去，会在脱臭过程中受高温而分解，进而影响到精制油的质量。 七、影响精炼油得率重要因素 1、碱炼损耗 （1）为脱除毛油中存在的胶质、游离脂肪酸、水分、杂质等形成的损耗； （2）在解决过程中由于中性油皂化、乳化引起的损耗； （3）理论计算公式：碱炼损耗 = 0.2 + 1.25（FFA%+磷脂含量%+水分%+杂质%+0.3%） 2、脱色损耗 重要为吸附脱色时废白土吸油所引起的损耗，应尽量减少废白土含油率。 脱色损耗=废白土废白土干基含油率 3、脱臭损耗 涉及脱臭过程中脂肪酸以及小分子的醛、酮等物质，甾醇、维生素E等不皂化物，甘三酯的蒸馏挥发损失；在汽提过程中油脂的飞溅损失。脱臭耗=0.2+1.1(进脱臭塔FFA%+POV/80+水杂%) 4、在生产过程中由于操作不妥或因设备等因素引起的跑、冒、滴、漏等现象导致的损耗。此类损耗应当尽量避免。 八、影响精炼成本的因素 1、提高精炼率 精炼率是影响精炼成本的最重要因素，与毛油品质、精炼的工艺、精炼的操作都有非常密切的关系。 2、减少辅料消耗 辅料涉及液碱、磷酸、柠檬酸、白土、柴油，同样的油品，采用不同的操作方法，都可以达成产品的标准，应当在操作过程中寻找辅料消耗较低的方法。 3、减少能耗 涉及水、电、汽的消耗。在生产过程中，应避免能源的浪费。 4、减少人工成本，加强生产管理。 九、影响精炼油品质的重要因素 1、温度 温度是影响化学反映速度的一个重要因素。对一般化学反映，温度每上升10，反映速度约增长一倍；对于油脂氧化速度，温度也起重要的作用。 2、水分 它会引起和促进亲水物质（如磷脂、酶、微生物等）的腐败变质，加强酶的活性，有利微生物繁殖，导致水解酸败，增长油脂过氧化物的生成。 3、光和射线 光，特别是紫外线，能促进油脂的氧化。这是由于光氧化作用，并能使油脂中痕迹量的氢过氧化物分解，产生游离基，并进入连锁反映，加速了油脂的氧化。高能射线（，射线）辐照食品能显著提高氧化酸败的敏感性，通常将这种现象解释为辐射能诱导游离基的产生的缘故。 4、氧气 自动氧化和聚合过程是油脂与氧气发生反映的过程，自动氧化和聚合过程的氧气吸取量是逐渐增长的。一般情况下，氧气的浓度越大，氧化速度就越快。在储存容器中，氧气的分压越大，氧化进行得越迅速。 5、催化剂 油脂中存在许多助氧化物质，微量金属，特别是变价金属有着显著的影响，它们是油脂自动氧化酸败的强力催化剂，由于它们的存在，大大缩短了油脂氧化的诱导期，加快了氧化反映的速度。 十、精炼重要设备 1、离心机 离心机是油脂精炼的重要设备之一，目前国外重要是阿法-拉伐和韦斯伐利亚两家公司独占鳌头，也许是受中国引进第一套50t/d阿法-拉伐离心机及配套碱炼设备的影响，几乎所有的同行都对阿法-拉伐离心机感爱好。但随着对国外技术的进一步了解，人们发现同样具有优越的性能, 对于质量较差毛油用韦斯伐利亚离心机解决效果更好。 2、过滤机 在油脂加工工艺中，过滤是实现固、液分离的一种必要手段。在现代油脂加工中用立式叶片过滤机。 世界公认的立式叶片过滤机当属荷兰Ama公司生产的产品。其实，世界上几乎所有知名的油脂精炼成套设备公司选用的都是该公司的产品。国内已有数家公司消化吸取了该公司的设备并生产出了类似的产品，通过若干年的实际应用与改善，质量已接近Ama公司产品的水平。 3、蒸汽喷射泵 油脂脱臭所规定的真空残压通常在200-600Pa，这一点国内生产的真空泵完全可以达成,但是蒸汽耗量大。世界上油脂精炼行业应用最多的真空泵品牌当属德国的Korting。其产品以真空稳定，蒸汽耗量低而倍受业内人士的青睐。 4、脱臭塔 国内最早用于植物油连续脱臭的脱臭塔为多层盘式脱臭塔，后又设计了卧式脱臭塔，目前在一定范围内仍有应用。但随着油脂设备的不断更新、规模的不断扩大，多层立式脱臭塔以其浅料层结构和各层真空不会互串、能合用于不同解决量的特点，得到了广泛的推广应用。十一、油脂的精炼工艺 豆油是我国大宗油脂，其脂肪酸组成均以油酸、亚油酸为主，是人类重要食用油脂，假如油料品质好，制取工艺科学，则其毛油的品质是较好的。一般游离脂肪酸含量低于2%，通过粗炼即能达成普通食用油的品质，其精制油的精炼工艺也较简朴。 大豆油的精炼工艺如下： 毛油过滤酸化中和分离水洗分离干燥吸附脱色过滤析气蒸馏脱臭过滤精炼成品油 十二、棕榈油二次精炼工艺 棕榈油取自棕榈果肉，属植物脂类，脂肪酸组成饱和酸占40-50%，其中80%是棕榈酸，不饱和酸中以油酸为主，另一方面是亚油酸，富含维生素A和维生素E,带有较深的棕黄色素。 棕榈油二次精炼的工艺如下： 棕榈油酸化吸附脱色过滤析气蒸馏脱臭过滤精炼成品棕榈油 十三、分提理论基础 油脂分提理论 在一定温度下运用构成油脂的各种甘三酯熔点差异及溶解度的不同，把油脂提成固、液两部分，这就是油脂分提(Fractionation)。 分提与冬化区别： 分提与冬化基于同一原理，但它们有不同的目的。 在冬化过程中，油脂在低温下保持一段时间，然后通过过滤除去能使液态油产生混浊的固体。 油脂结晶分提是一改性的过程，它涉及物质组分较大的改变，并且提高获得产品的物理特性。 甘三酯的同质多晶体： 高级脂肪酸的甘三酯一般有三种晶型、 、。其稳定性为 。油脂结晶时容易取得型还是容易产生 型的稳定晶型，重要取决于油脂的结晶习性。 棕榈油分提一般形成 型，稳定性佳，过滤性好。 油脂结晶过程： 熔融油脂的过冷却、过饱和。 晶核的形成 脂晶的成长 晶核的三种成核现象： 大量液相中均匀成核 外来物质的异类成核 微小晶粒从母体晶核上剥离，并作为二次成核地晶核。 影响分提的因素： 油品及品质 晶种与不均匀晶核 结晶温度与冷却速率 结晶时间 搅拌速度 辅助剂 输送及分离方式 油脂分提工艺： 油脂分提工艺按其冷却结晶和分离过程的特点，分常规法、表面活性剂法、溶剂法以及液-液萃取法等。 现车间采用常规法分提，即干法分提。