作为食用油加工的最后一个工段———油脂精炼,其主要任务是生产出高质量的精炼油,怎样提高油脂精炼率与降低消耗是矛盾的两个方面,也是精煤生产技术的关键所在。对大多数的油品而言,其精炼的过程通常包括脱胶、脱酸、脱色及脱臭等工序,各工序的目的及操作要求各不相同,生产中遇到的技术问题也不一样,现就这些工序中几个常见的技术问题作简要的分析,供同行参考。

    1 脱胶

    脱胶被认为是精炼工艺中最重要的环节之一,有效的脱胶操作将有利于保证成品油的质量,减少损耗。因为胶质的存在会使成品油的食用品质降低,并会使油脂在脱色时白土用量增多,如果脱臭前还有胶质存在,油脂将会产生严重异味并影响成品油的稳定性。

    水化是常用的脱胶方法。一般将约2 %左右的略高于油温的水加入到70 ℃左右的毛油中,使磷脂水化。磷脂吸水后,溶解性发生了变化,并从油中析出,可通过沉淀或离心的方法,使之与油分离,采用这种方法可以除去大部分胶质。在实际生产中,用新收获油料(如新上市的油菜籽) 或用储藏条件不大好的原料制得的毛油,经脱胶后通常仍残余一些胶质,表现为水化油280 ℃加热试验经常不合格,即使重新加水处理,也没有明显效果。究其原因,主要是油中存在着较多的非水化磷脂之故。要脱除这部分胶质,目前比较行之有效的方法是在待处理油中先加入约011 %左右的无机酸(通常用磷酸) ,并使之与油充分混合,让其中的非水化磷脂转化为水化磷脂,然后按正常的脱胶方法进行即可。值得注意的是:间歇水化时,油中加入磷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,脱胶仍然不彻底;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,但同样因为磷酸的加入量太少,需要控制磷酸和油的流量之间的平衡,以达到预期的效果。

    2 脱酸

    脱酸也是油脂精炼的主要工序,脱除油脂中的游离脂肪酸可用化学或物理的方法。油厂中通常用碱炼(中和) 法除去油脂中的这类杂质,从而为油脂脱色、脱臭、氢化及油脂制品深加工打下良好基础。油脂经过碱炼可提高质量,增加其稳定性,延长储存期。但由于碱液除与脂肪酸等发生中和反应外,还会与少量的甘三酯发生皂化反应,生成甘油和肥皂,引起炼耗的增加。因此,必须选择最佳工艺条件,以减少炼耗。

    影响碱炼工艺效果的因素主要有:碱的种类、碱的用量、碱液浓度、碱的计量、操作温度、加15粮油加工四川粮油科技(CN51 - 1178/ TS 　ISSN1008 - 6986)碱速度、搅拌速度等。这些因素相互关联,在确定工艺参数需根据工艺类型、设备情况及毛油质量情况等加以综合考虑。

   2.1 间歇碱炼中搅拌强度的控制碱炼过程是一个典型的胶体化学反应过程,反应效果取决于胶态离子膜的结构,胶态离子膜必须易于形成,薄而均匀,易与碱滴脱离才好,如果毛油中还有较多的磷脂、蛋白质、粘液等胶质,胶膜就会吸附它们而形成较厚的稳定结构,搅拌时不易破裂,夹带在其中的游离碱和中性油就难以分离出来,从而影响碱炼效果。

    为此,在间歇碱炼操作时,应做到:一是在加碱中和时用较强的搅拌强度,以增大碱液与游离脂肪酸的接触面积,缩短中性油与碱液的接触时间,从而提高中和速率和降低中性油的皂化损耗;二是中和后控制一定的搅拌强度,以调节碱滴在油中的下降速度,控制胶膜结构,避免生成厚的胶态离子膜,并使胶膜易于絮凝。另外,待碱炼的油最好先经过脱胶,使其中胶质含量减少,才能保证良好的碱炼效果。

    2.2 连续碱炼中加碱量的掌握加碱量是影响碱炼效果的重要因素,加碱量应根据毛油的酸价及成品油的酸价来决定。连续碱炼操作中,在预热器或混合器(加磷酸或柠檬酸) 之后检测酸价就显得十分需要,这样才能准确知道用碱量及确定相应的其它条件;同时原料油色过深或过浅,也会影响到用碱量,操作时还应根据油色情况及时调节,确定增加或减少用碱量。

    2.3 二次碱炼问题油脂的二次碱炼又称复炼,下面几种情况下油脂需进行二次碱炼:其一是用劣质的油料制取的色泽深、杂质多且游离脂肪酸含量偏高(如质量差的毛棉油和毛糠油等) 的毛油;其二是某些油脂出于生产工艺需要,进行两次碱炼。如从毛糠油中提取谷维素需采用二次碱炼工艺,进行第一次碱炼时需测定毛油酸价,加碱量可用理论碱量的65 %～70 % ,碱液浓度一般用16～20°Be’,加碱中和后分离皂脚,再取油样水洗后测定酸价。第二次碱炼根据酸价计算理论碱和超量碱用量,用二次碱炼皂脚捕集谷维素;其三是有些连续精炼工艺采用二次碱炼,其目的是改善油脂的保存性能和风味,可以使油脂在后续工序中易脱色、易脱臭而成品油不易回味。一般来讲,对于色泽较深的毛油,采用二次碱炼是适宜的,如棉油、鱼油及菜籽油等,而对椰子油、花生油等浅色油,通常就不必采用二次碱炼。

    3 脱色大多数油脂精炼工艺都采用吸附脱色,即在一定的工艺条件下使油中的色素被脱色剂(漂土或活性碳) 吸附,主要的工艺条件是温度、时间、工作压力和脱色剂的用量。

    3.1 脱色温度控制当油脂与脱色剂接触时,温度对脱色过程有着显著影响。一般来讲油脂脱色应该有一个最适宜温度。生产中,多数工厂都在90～110 ℃左右的温度下进行脱色,而且保持不变。需要注意的是,油在脱色过程中情况不尽相同,可以说每一种油或不同质量的原料油都具有它自己的适宜温度;采用不同的脱色剂,其工作温度也应有区别,用活性白土或活性碳时适宜的温度为100～106 ℃,用各种天然漂土时为105～132 ℃。另外,不能简单地以升高温度的方法来提高脱色效率及效果,有研究表明过高的温度不仅对降低色泽没有好处,还会使酸价明显上升。

    3.2 脱色时间掌握脱色时间指的是油脂和脱色剂接触的时间。在适当的混合条件下,脱色剂能很快和油中的色素达到平衡,10～15min 接触时间已可满足对脱色的各种要求。因此,在现有的工艺中,脱色时间通常控制在20～30min 左右。需要注意的是:在操作时,应该对脱色时间规范化,因为,脱色剂与油接触时间过长,会使油的质量恶化,包括油色的回升和酸价上升。连续式脱色过程比较容易维持一个油和脱色剂的固定接触时间,而间歇脱色工艺就很难做到,这就要求在脱色后及时快速地过滤。

    3.3 脱色剂的前处理及脱色时真空度控制脱色剂的脱色活性在很大程度上是由于其多毛细孔结构和具有很大的比表面积,它容易被空气所饱和。另外,脱色剂对油的氧化具有一定的催化作用。所以,脱色通常是在隔绝空气的条件下进行,工艺上还要求在进入系统之前脱色剂和油都需脱气。也就是说,脱色时的真空条件是为了完全除去系统中存在的空气。基于此,脱色时的真空度一般不高,如残压4kPa 就可以达到工艺要求,再提高真空度。

    3.4 废脱色剂带油问题废脱色剂带油是吸附脱色工艺的主要缺陷,活性较差的天然漂土可残留其本身重量30 %左右的油,废活性白土中有时带油能高达70 % ,活性碳的带油率还要高得多。因此,在大多数油的脱色中,残留在废脱色剂中油的损失价值要超过吸附剂的费用。而且,目前还没有很理想的技术来回收这种残油。这就要求在操作中要严格控制脱色剂的用量,只有在特殊情况下才用较大的量,一般活性白土用1 %已足够,即使有时需要脱除油中较深的红、绿色,也只能在白土中加入少量活性碳(5 %～10 %或更少) 。

    应该指出,选用脱色剂时要综合考虑价格、活性碳和带油率等因素。

    4  脱臭油脂脱臭的机理是基于在同等条件下臭味组分的蒸汽压远大于甘油三酸酯的蒸汽压,从而采用蒸馏的方法将两者分离。由于油中的气味物质挥发性较差并且含量很少,要实现好的脱臭效果,需要高温、高真空等条件。根据蒸馏原理,升高温度、提高真空度、增加水蒸汽的用量和延长脱臭时间都有助于脱臭的进行,是提高脱臭效果的有效手段。但在实际操作时必须考虑这些条件之间的协调及综合成本等问题。

    4.1 脱臭温度控制高温有助于去除气味,其与脱臭时间的关系是:温度较低,需较长时间;温度较高,只需较短时间。有实验表明,在脱臭温度范围内每升高17 ℃,可以使脱臭时间缩短一半。但过高的温度对油脂是有害的,会使部分油脂产生水解或热聚合反应,如温度达260 ℃以上时,脱臭油(菜油和豆油) 中的亚麻酸异构体的数量会显著增加,从而降低油脂的营养价值和氧化稳定性。近几年,许多精炼油厂用导热油加热替代了水蒸汽加热,脱臭温度由200 ℃左右提高至250 ℃左右,则脱臭时间应相应缩短。对间歇式脱臭,时间应由原来3～4h ,调整到1～2h ,连续式脱臭则更短。

    4.2 脱臭残压的控制从理论上来看,温度、汽提蒸汽的用量和脱臭时间都与脱臭器中的绝对压力成正比。因此,为使脱臭油达到较高的烟点,提高真空度是技术的关键。现在,油脂脱臭时的绝对压力一般在670～266Pa ,如采用间歇式脱臭生产高烹油时控制残压为670Pa , 连续精炼和色拉油脱臭的绝对压力为266Pa 。对一个具体的脱臭系统来说,如采用多级蒸汽喷射泵,其真空度和抽气速率大多不能灵活调节,这样要保持稳定的真空效果,维持工作蒸汽压力达到设计压力就十分重要;但如果蒸汽喷射泵运行的其它条件,如冷却水温度发生变化,则工作蒸汽压力也应作相应的调整。如夏天水温高,工作蒸汽压力需相应提高;冬季水温低,适当降低蒸汽压力仍能满足脱臭所需的真空度和抽气量。这样既可以减少工作蒸汽的用量,同时也能维持稳定的工作效果。

    4.3 直接(汽提) 蒸汽用量的控制汽提蒸汽在脱臭时作为携带剂,以除去油脂中的易挥发组分。同时,利用其本身的动能起到与油的充分混合。因此,挥发组分的汽化速率随通入水蒸汽速率的增大而增大。但过量的蒸汽能引起中性油被携带出来并雾化,造成油脂精炼损失加大。通常合理的蒸汽速率是油量的014 %～015 %。上面已提及,脱臭所需的蒸汽量与系统的操作压力成正比,当脱臭系统压力较小时即有高的真空度时,汽提蒸汽的必须量则减少。