油脂的脱色
纯净的甘油三酸酯呈液态时无色,呈固态时为白色。但常见的各种油脂都带有不同的颜色,影响油脂的外观和稳定性,这是因为油脂中含有数量和品种都不相同的色素物质所致,这些色素有些是天然色素,主要有叶绿素、类胡萝卜素、黄酮色素等,有些是油料在储藏、加工过程中糖类、蛋白质的降解产物等。在棉子油中含有棕红色的棉酚色腺体,是一种有毒成分。植物油中的各种色素物质性质不同,需专门的脱色工序处理。
油脂脱色的方法很多,工业生产中应用最广泛的是吸附脱色法,此外还有加热脱色法、氧化脱色法、化学试剂脱色法等。
吸附脱色就是利用某些具有吸附能力强的表面活性物质加入油中,在一定的工艺条件下吸附油脂中色素及其他杂质,经过滤除去吸附剂及杂质,达到油脂脱色净化目的的过程。
1 吸附剂
(1)对吸附剂的要求 吸附力强,选择性好,吸油率低,对油脂不发生化学反应,无特殊气味和滋味以及价格低,来源丰富。
(2)吸附剂种类①天然漂土,一种膨润土,其中主要含蒙脱土,呈酸性,又称为酸性白土;②活性白土,以膨润土为原料经加工而成的活性较高的吸附剂,具有很强的吸附能力,在油脂工业的脱色中被广泛应用;③活性炭,由树枝、皮壳等炭化后,再经活化处理而成,一般不单独使用,往往与活性白土混合使用,活性炭与活性白土的比例为1:(10~20)。
2 吸附原理
(1)吸附剂的表面性 吸附剂的颗粒很小,可获得大的表面能。
(2)物理吸附 物理吸附是靠分子间的范德华力进行吸附的,它无选择性,具多层性,吸附热很低,吸附速度和解吸速度都快。
(3)化学吸附 即在吸附剂的表面和被吸附物间发生了某种化学反应,这种反应一般都是比较低级的化学反应,凡是被化学吸附的物质解吸下来时,都要发生化学结构方面的变化,如异构化等。
3 影响脱色的因素
温度:在吸附剂表面生成“吸附剂一色素”化合物,需要一定的能量,所以必须有一定的温度,才能提供足够的能量使它们发生反应。温度太高,生成的热无法放出。温度太低,吸附反应无法进行。吸附温度为80~110℃,一般控制在80℃,不超过85℃。
压力:脱色操作分常压和减压。常压脱色时,油脂热氧化反应总是伴随着吸附作用;减压脱色(压力为6.7~8.o kPa即真空度93.3~94.7 kPa)可防止油脂氧化,水分蒸发速度(吸附剂的水分)加快,由于吸附剂被水屏蔽,只有去除水分,吸附剂才能吸附色素。
搅拌:搅拌速度≤80 r/min,使色素与吸附剂充分接触,使吸附剂在油中分布均匀。
时间:脱色时间一般为10~30 min,间歇式操作15~30 min,连续脱色5~10min,加入酸性白土后,随着时间的加长,油脂的氧化程度、酸价回升速度都会提高。
吸附剂用量:不同种类的色素所需的白土量不同。目前,国内大宗油脂的脱色,均使用市售的白土。达到高烹油、色拉油标准所需的白土量为油重的1%~3%,最多不大于7%。
油的色度:油的色度不同,选用白土量亦不同。
含水量:油中水分也影响白土对色素的吸附作用,因此油在脱色前,必须先进行脱水,使水含量在0.1%以下。
油中的胶杂:白土和胶杂的相互吸附能力强,白土首先和胶杂作用,使白土中毒,这大大影响了白土的用量和白土的吸附能力,故在脱色中应尽量减少胶杂。
油中残皂:残皂增加了白土的用量,影响了白土的吸附能力,使油脂酸价增加。
油中的金属离子:脱色可以大大降低油中的金属离子,油中金属离子的浓度大,也将大大影响油脂的脱色.。
六、脱臭
纯净的甘油三酸酯是没有气味的,但各种植物油脂都有其特有的风味和气味,而这些气味一般都是由挥发性物质所组成的,主要包括某种微量的非甘油酯成分,例如酮类、醛类、烃类等的氧化物,油料中的不纯物,油中含有的不饱和脂肪酸甘油酯所分解的氧化物等。另外,在制油工艺过程中,也会产生一些新的气味,例如浸出油脂中的溶剂味,碱炼油脂中的肥皂味和脱色油脂中的泥土味等。所有这些为人们所不喜欢的气味,都统称为“臭味”。
脱臭的目的主要是除去油脂中引起臭味的物质。除去这些不良气味的工序称脱臭。
脱臭的方法有真空蒸汽脱臭法、气体吹入法、加氢法、聚合法和化学药品脱臭法等几种。其中真空蒸汽脱臭法是目前国内外应用得最为广泛、效果较好的一种方法。它是利用油脂内的臭味物质和甘油三酸酯的挥发度的极大差异,在高温高真空条件下,借助水蒸气蒸馏的原理,使油脂中引起臭味的挥发性物质在脱臭器内与水蒸气一起逸出而达到脱臭的目的。气体吹人法是将油脂放置在直立的圆筒罐内,先加热到一定温度(即不起聚合作用的温度范围内),然后吹入与油脂不起反应的惰性气体,如二氧化碳、氮气等,油脂中所含挥发性物质便随气体的挥发而除去。
七、脱蜡
某些油脂中含有较多的蜡质,如米糠油、葵花子油等。蜡质是一种一元脂肪酸和一元醇结合的高分子酯类,具有熔点较高、油中溶解性差、人体不能吸收等特点,其存在影响油脂的透明度和气味,也不利于加工。为了提高食用油脂的质量并综合利用植物油脂蜡源,应对油脂进行脱蜡处理。脱蜡是根据蜡与油脂的熔点差及蜡在油脂中的溶解度随温度降低而变小的物性,通过冷却析出晶体蜡,再经过滤或离心分离而达到蜡油分离的目的。
脱蜡从工艺上可分为常规法、碱炼法、表面活性剂法、凝聚剂法、静点法及综合法等。米糠油脱蜡及商品糠蜡的制备见第2章。
菜子油的精炼(工艺实例)
1 过滤
毛油升温至30~32℃,并以60 r/min的速度进行搅拌,以除去油中气泡。加入油重0.1%~0.2%的磷酸(质量分数为0.5%的工业磷酸)再搅拌30 min左右。
2 加碱中和
以160波美度,质量为油质量1.5%的液体烧碱和油质量0.5%的液体泡花碱混合液进行碱炼。先快速(60 r/min)搅拌10~15 min,继以慢速(27 r/min)搅拌40min。
3 静置沉淀
中和慢搅40 min后升温至50~52℃,继续慢速搅拌约10 min,待油皂分离后即停止搅拌,并关闭间接蒸汽。静置沉淀6 h左右,再将油皂分离。
4 水洗
将分离皂脚后的净油在搅拌下升温至85℃,然后加入油质量15%而温度为90℃的盐碱水(含0.4%烧碱和O.4%的工业用盐)。加水完毕后即停止搅拌,静置30 min后可放出下层废水。废水放尽后仍控制油温在35℃,再喷入15%的沸水(清水)。同样加水完毕后即停止搅拌,静置0.5 h后再放掉下层废水。如此水洗2或3次。
5 预脱色
开动真空泵将碱炼后的净油吸入预脱色锅内,升温至90℃。在99 kPa的真空度下干燥脱水30 min。然后吸人少量酸性白土,搅拌20 min。预脱色后,在真空下将油冷却至70℃,再用齿轮泵送入压滤机过滤。
6 脱色
将预脱色后的油吸人脱色锅内,在99 kPa(740 mm Hg)以上的真空度下,将油升温至90℃,并吸入酸性白土100 kg,活性白土60 kg(按6 t油计),继续搅拌10 min。脱色后,在真空下将油冷却至70℃,也以齿轮泵送入压滤机过滤。
7 脱臭
开动真空泵将脱色油吸入脱臭锅内。当间接蒸汽将油加热至90~100℃时,开始喷直接蒸汽,而油温升至185C时,开始以三级蒸汽喷射泵抽真空,维持残压在400~666 Pa,油温仍为185℃,脱臭约5 h。脱臭后在真空下将油冷却至30℃,过滤后即得精炼菜子油。