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摘要:有人认为,油脂加工是一种传统行业,发展到今天,已到了“夕阳西下,已近黄昏”境地。但实际境况并非如此,世界油脂加工科技发展从未停滞。近年来,随着对节能减排和加强环境法规呼声日益增强,迫使厂商尽可能采取新的技术手段,以降低加工过程能耗和废弃物;同时,由于对食用油脂质量要求越来越高,油品质量评价已从宏观指标(感官指标和质量稳定性指标)向微观指标深入,加工过程不再只重视制油效果,而更加重视对终产品各种成分影响。
关键词:食用油脂;精煉;设备;技术
世界油脂工业发展到今天,无论从生产工艺到过程装备,从加工规模到产品品质都已达到较高水平。但科学技术发展无止境,近年来,油脂加工新技术、新装备、新产品不断涌现,特别在油厂大型化、规模化及自动控制方面发展尤为迅速;同时,在油脂、饼粕蛋白及其功能性产品开发方面也取得不少重要成果,其推广应用必将对油脂加工业产生重大影响。
1精炼方法
油脂的精炼技术一般可以分为物理精炼和化学精炼两大类。化学精炼的基本原理是将毛油中的游离脂肪酸采用苛性钠皂化后去除,而物理精炼的方法则是采用蒸馏的方法去除游离脂肪酸。化学精炼的基本工艺步骤一般概括为“五脱”:毛油→脱胶→脱酸→脱色→脱蜡→脱臭。而物理精炼方法没有脱酸这一工序。
2精炼工艺
2.1脱胶
2.1.1酸法脱胶
传统的脱胶方法为水化脱胶,即在加热的条件下让磷脂水化,然后实现分离。但是这种方法一般效果不太理想,对非水化磷脂很难去除。酸法脱胶的基本原理是在毛油中加入一定浓度的磷酸和柠檬酸等,使其与毛油中的磷脂充分接触,将非水化磷脂转化为水化磷脂,从而易于分离去除。在间歇工艺中,油中加入酸后需快速搅拌充分,然后才能加水水化,否则,因磷酸数量太少而未能与油充分接触,脱胶则会不彻底;而连续工艺采用的是专用混合设备,混合效果一般没有问题,但同样需要控制酸和油的流量之间的平衡,以达到预期的效果。
2.1.2酶法脱胶
酶法脱胶的原理是通过酶的添加使磷脂等胶质酶解成小分子亲水性物质,再通过水合作用将其去除。与其它脱胶方法相比,酶法脱胶实用性强,且反应条件简单温和,所以被国外很多油脂生产企业广泛使用。最适合的酶为磷脂酶,该酶能水解磷脂的脂肪酸链,使其生成亲水性的物质,再经离心便可实现胶质的分离。
2.2脱酸
不管是动物油还是植物油都含有一定量的游离脂肪酸,动物油中游离脂肪酸含量取决于其熬制成油前的新鲜程度,而植物油中游离脂肪酸含量则取决于榨油方法及油料质量。游离脂肪酸的存在会使得油脂不耐贮藏,尤其是在有水分或其它杂质存在的情况下,油脂更容易发生水解等化学反应,一些高度不饱和的脂肪酸甘油酯还容易发生氧化反应,散发出令人厌恶的异味,使油脂品质下降。脱酸工艺的主要目的就是去除油脂中的游离脂肪酸。传统的脱酸方法是利用酸碱中和的原理,向油脂中加入一定量的碱,将游离脂肪酸中和。最常用的碱是氢氧化钠,相对于氢氧化钾经济便宜,而且也不会像碳酸钠一样发生中和反应时生成二氧化碳气体,影响油与皂的分离。但是采用氢氧化钠进行脱酸,所产生的皂脚和废水还需进一步处理,否则对环境影响比较大。所以也有一些新方法正在被尝试,如氢氧化钾工艺。氢氧化钾虽相对于氢氧化钠售价高,看似不经济,但是采用氢氧化钾替代氢氧化钠也有它突出的优点。主要体现于以氢氧化钾代替氢氧化钠后,游离脂肪酸就变成了钾皂,将脱酸废水采用氨或氢氧化铵处理,就可以将废水转变成含N-P-K的液体营养肥料。另外,膜技术应用于油脂中游离脂肪酸的脱除也已经被尝试。R.A.Azmi等试验了用聚乙烯醇交联聚偏氟乙烯(PVDF)膜脱除棕榈油中的游离脂肪酸的效果,结果显示脱除效果不错。
2.3脱色
2.3.1混合吸附剂脱色
活性炭也能吸附去除一部分油脂中的色素,尤其是油脂中的类胡萝卜素,且价格便宜,但其对叶黄素和叶绿素的吸附能力较差,而且过滤分离时有些困难。在脱色时用一部分活性炭吸附剂取代活性白土,可以在一定程度上克服白土使用量大成本高,以及活性白土脱色时可能发生部分异构化,生成一定量含共轭键的甘油三酯等缺点。
2.3.2复脱色工艺
赵影等研究了油脂复脱色工艺对油脂的脱色效果。在脱色时间和白土添加总量不变的前提下,将白土均分为两等分分两次进行添加的复脱色工艺与传统脱色工艺相比较,复脱色工艺的脱色效果明显优于传统脱色工艺。
3油脂加工新设备和新技术
3.1低温压榨螺旋冷榨机
采用螺旋压榨的原理,利用螺旋轴的旋转推进作用,把油料连续不断的推进榨笼,榨堂空间不断变小进而对油料产生挤压作用,促使油脂从榨笼的出油孔中流出,而油料渣则被压成一定形状,从榨膛的末端排出。在压榨过程中,油脂和油渣的温度能保持在75℃以下,避免了高温对油脂品质的不利影响。
3.2双螺旋冷榨机
在对有些油料进行榨油时,单螺杆榨油机存在油料在榨膛内难推进、饼渣不成型、出油量少等问题。针对单螺杆榨油机油料输送过程中螺旋轴推进能力较弱的问题,可将其改进为双螺杆。双螺杆的设计采用啮合式与非啮合式相结合:第一段螺杆左右的榨螺相互啮合,即一根螺杆的螺棱插到另一根螺杆的螺槽内,周围留有一定的空间,使其能产生强大的物料轴向推进能力;第二段螺杆左右榨螺外径相切,即所谓非啮合式,这种设计不仅能产生强大的物料轴向推进能力,而且方便对榨膛压力进行调整。另外,针对单螺杆榨油机榨螺长径比和总理论压缩比偏小的缺陷,在设计双螺杆冷榨机时加长榨螺轴总长,设计为多节榨螺与榨圈的组合形式,通过在两榨螺之间插入多个锥形榨圈,实现多级压缩与松弛。
3.3高压蒸汽锅炉
油脂的脱臭操作需要热源,传统的热源大多由导热油来提供。导热油是由石油产品提供而来的,具有食品安全等方面的隐患。近些年来,食品安全问题广受关注,因此导热油有逐渐被高压蒸汽锅炉取代的趋势。应用于食用油脂脱臭工艺的自然循环式的高压蒸汽锅炉,具有耗电量低、自动化程度高、安装方法简便以及安全可靠等优点,目前在很多油脂加工厂已经得到广泛的应用。高压蒸汽锅炉是一体化设备,所有的控制装置全部都整合在一起,安装时将其放在平面基础上,将换热设备的管口与蒸汽进出口管焊接起来即可。同时,高压蒸汽锅炉也配备了烟道废气的热回收系统,从而可以节省能源,并减少对环境的污染。
3.4冷冻真空技术
蒸汽喷射真空泵虽然具有诸如设备结构简单、真空度稳定等优点,但因其蒸汽消耗量大,且脱臭馏出物虽经脂肪酸捕集器等设备处理,仍有些许有机物残留,影响环境。真空冷冻技术因能有效克服这些不足而被越来越多油脂加工企业采用。脱臭馏出物为气、液混合物,经冷凝器时,被-20℃的冷媒冷凝为固态,仅少量不凝气体进入真空机组,因此真空机组的抽气能力可以相应减小,降低动力消耗。
4展望
我国的油脂加工业经过近几十年的发展,不论是加工设备还是技术水平都得到了很大的提高,很多加工设备已经达到或接近国际先进水平,一些新的工艺和技术也位于世界前列。食用油脂的种类不断丰富,质量也得到了逐步提升。但是仍然有一些问题没有得到很好的解决,还有很多问题值得我们去思考和探索:1)进一步降低能源消耗水平:我们国家中小型的油脂加工企业数量比较多,一些大型的节能设备短时间内没办法全面推广,所以探索一些低成本的节能技术非常有必要。2)关键设备的技术创新:近年来我国很多成套设备已经接近国际先进水平,但是有些关键设备和关键技术还存在一定的差距,影响了整体的生产效率。
参考文献
[1]赵国志,刘喜亮,刘智锋.油脂精炼技术最新进展[J].粮食与油脂,2007(5):5-9
关键词:食用油脂;精煉;设备;技术
世界油脂工业发展到今天,无论从生产工艺到过程装备,从加工规模到产品品质都已达到较高水平。但科学技术发展无止境,近年来,油脂加工新技术、新装备、新产品不断涌现,特别在油厂大型化、规模化及自动控制方面发展尤为迅速;同时,在油脂、饼粕蛋白及其功能性产品开发方面也取得不少重要成果,其推广应用必将对油脂加工业产生重大影响。
1精炼方法
油脂的精炼技术一般可以分为物理精炼和化学精炼两大类。化学精炼的基本原理是将毛油中的游离脂肪酸采用苛性钠皂化后去除,而物理精炼的方法则是采用蒸馏的方法去除游离脂肪酸。化学精炼的基本工艺步骤一般概括为“五脱”:毛油→脱胶→脱酸→脱色→脱蜡→脱臭。而物理精炼方法没有脱酸这一工序。
2精炼工艺
2.1脱胶
2.1.1酸法脱胶
传统的脱胶方法为水化脱胶,即在加热的条件下让磷脂水化,然后实现分离。但是这种方法一般效果不太理想,对非水化磷脂很难去除。酸法脱胶的基本原理是在毛油中加入一定浓度的磷酸和柠檬酸等,使其与毛油中的磷脂充分接触,将非水化磷脂转化为水化磷脂,从而易于分离去除。在间歇工艺中,油中加入酸后需快速搅拌充分,然后才能加水水化,否则,因磷酸数量太少而未能与油充分接触,脱胶则会不彻底;而连续工艺采用的是专用混合设备,混合效果一般没有问题,但同样需要控制酸和油的流量之间的平衡,以达到预期的效果。
2.1.2酶法脱胶
酶法脱胶的原理是通过酶的添加使磷脂等胶质酶解成小分子亲水性物质,再通过水合作用将其去除。与其它脱胶方法相比,酶法脱胶实用性强,且反应条件简单温和,所以被国外很多油脂生产企业广泛使用。最适合的酶为磷脂酶,该酶能水解磷脂的脂肪酸链,使其生成亲水性的物质,再经离心便可实现胶质的分离。
2.2脱酸
不管是动物油还是植物油都含有一定量的游离脂肪酸,动物油中游离脂肪酸含量取决于其熬制成油前的新鲜程度,而植物油中游离脂肪酸含量则取决于榨油方法及油料质量。游离脂肪酸的存在会使得油脂不耐贮藏,尤其是在有水分或其它杂质存在的情况下,油脂更容易发生水解等化学反应,一些高度不饱和的脂肪酸甘油酯还容易发生氧化反应,散发出令人厌恶的异味,使油脂品质下降。脱酸工艺的主要目的就是去除油脂中的游离脂肪酸。传统的脱酸方法是利用酸碱中和的原理,向油脂中加入一定量的碱,将游离脂肪酸中和。最常用的碱是氢氧化钠,相对于氢氧化钾经济便宜,而且也不会像碳酸钠一样发生中和反应时生成二氧化碳气体,影响油与皂的分离。但是采用氢氧化钠进行脱酸,所产生的皂脚和废水还需进一步处理,否则对环境影响比较大。所以也有一些新方法正在被尝试,如氢氧化钾工艺。氢氧化钾虽相对于氢氧化钠售价高,看似不经济,但是采用氢氧化钾替代氢氧化钠也有它突出的优点。主要体现于以氢氧化钾代替氢氧化钠后,游离脂肪酸就变成了钾皂,将脱酸废水采用氨或氢氧化铵处理,就可以将废水转变成含N-P-K的液体营养肥料。另外,膜技术应用于油脂中游离脂肪酸的脱除也已经被尝试。R.A.Azmi等试验了用聚乙烯醇交联聚偏氟乙烯(PVDF)膜脱除棕榈油中的游离脂肪酸的效果,结果显示脱除效果不错。
2.3脱色
2.3.1混合吸附剂脱色
活性炭也能吸附去除一部分油脂中的色素,尤其是油脂中的类胡萝卜素,且价格便宜,但其对叶黄素和叶绿素的吸附能力较差,而且过滤分离时有些困难。在脱色时用一部分活性炭吸附剂取代活性白土,可以在一定程度上克服白土使用量大成本高,以及活性白土脱色时可能发生部分异构化,生成一定量含共轭键的甘油三酯等缺点。
2.3.2复脱色工艺
赵影等研究了油脂复脱色工艺对油脂的脱色效果。在脱色时间和白土添加总量不变的前提下,将白土均分为两等分分两次进行添加的复脱色工艺与传统脱色工艺相比较,复脱色工艺的脱色效果明显优于传统脱色工艺。
3油脂加工新设备和新技术
3.1低温压榨螺旋冷榨机
采用螺旋压榨的原理,利用螺旋轴的旋转推进作用,把油料连续不断的推进榨笼,榨堂空间不断变小进而对油料产生挤压作用,促使油脂从榨笼的出油孔中流出,而油料渣则被压成一定形状,从榨膛的末端排出。在压榨过程中,油脂和油渣的温度能保持在75℃以下,避免了高温对油脂品质的不利影响。
3.2双螺旋冷榨机
在对有些油料进行榨油时,单螺杆榨油机存在油料在榨膛内难推进、饼渣不成型、出油量少等问题。针对单螺杆榨油机油料输送过程中螺旋轴推进能力较弱的问题,可将其改进为双螺杆。双螺杆的设计采用啮合式与非啮合式相结合:第一段螺杆左右的榨螺相互啮合,即一根螺杆的螺棱插到另一根螺杆的螺槽内,周围留有一定的空间,使其能产生强大的物料轴向推进能力;第二段螺杆左右榨螺外径相切,即所谓非啮合式,这种设计不仅能产生强大的物料轴向推进能力,而且方便对榨膛压力进行调整。另外,针对单螺杆榨油机榨螺长径比和总理论压缩比偏小的缺陷,在设计双螺杆冷榨机时加长榨螺轴总长,设计为多节榨螺与榨圈的组合形式,通过在两榨螺之间插入多个锥形榨圈,实现多级压缩与松弛。
3.3高压蒸汽锅炉
油脂的脱臭操作需要热源,传统的热源大多由导热油来提供。导热油是由石油产品提供而来的,具有食品安全等方面的隐患。近些年来,食品安全问题广受关注,因此导热油有逐渐被高压蒸汽锅炉取代的趋势。应用于食用油脂脱臭工艺的自然循环式的高压蒸汽锅炉,具有耗电量低、自动化程度高、安装方法简便以及安全可靠等优点,目前在很多油脂加工厂已经得到广泛的应用。高压蒸汽锅炉是一体化设备,所有的控制装置全部都整合在一起,安装时将其放在平面基础上,将换热设备的管口与蒸汽进出口管焊接起来即可。同时,高压蒸汽锅炉也配备了烟道废气的热回收系统,从而可以节省能源,并减少对环境的污染。
3.4冷冻真空技术
蒸汽喷射真空泵虽然具有诸如设备结构简单、真空度稳定等优点,但因其蒸汽消耗量大,且脱臭馏出物虽经脂肪酸捕集器等设备处理,仍有些许有机物残留,影响环境。真空冷冻技术因能有效克服这些不足而被越来越多油脂加工企业采用。脱臭馏出物为气、液混合物,经冷凝器时,被-20℃的冷媒冷凝为固态,仅少量不凝气体进入真空机组,因此真空机组的抽气能力可以相应减小,降低动力消耗。
4展望
我国的油脂加工业经过近几十年的发展,不论是加工设备还是技术水平都得到了很大的提高,很多加工设备已经达到或接近国际先进水平,一些新的工艺和技术也位于世界前列。食用油脂的种类不断丰富,质量也得到了逐步提升。但是仍然有一些问题没有得到很好的解决,还有很多问题值得我们去思考和探索:1)进一步降低能源消耗水平:我们国家中小型的油脂加工企业数量比较多,一些大型的节能设备短时间内没办法全面推广,所以探索一些低成本的节能技术非常有必要。2)关键设备的技术创新:近年来我国很多成套设备已经接近国际先进水平,但是有些关键设备和关键技术还存在一定的差距,影响了整体的生产效率。
参考文献
[1]赵国志,刘喜亮,刘智锋.油脂精炼技术最新进展[J].粮食与油脂,2007(5):5-9