油脂的精炼
一、毛油中的杂质种类
经压榨或浸出法得到的、未经精炼的植物油脂一般称之为毛油(粗油)。毛油的主要成分是混合脂肪酸甘油三酯,俗称中性油。此外,还含有数量不等的各类非甘油三酯成分,统称为油脂的杂质。油脂的杂质一般分为5大类。
1 机械杂质
机械杂质是指在制油或储存过程中混入油中的泥沙、料坯粉末、饼渣、纤维、草屑及其他固态杂质。这类杂质不溶于油脂,故可以采用过滤、沉降等方法除去。
2 水分
水分杂质的存在,使油脂颜色较深,产生异味,促进酸败,降低油脂的品质及使用价值,不利于其安全储存,工业上常采用常压或减压加热法除去。
3 胶溶性杂质
这类杂质以极小的微粒状态分散在油中,与油一起形成胶体溶液,主要包括磷脂、蛋白质、糖类、树脂和黏液物等,其中最主要的是磷脂。磷脂是一类营养价值较高的物质,但混入油中会使油色变深暗、混浊。磷脂遇热(280lC)会焦化发苦,吸收水分促使油脂酸败,影响油品的质量和利用。
胶溶性杂质易受水分、温度及电解质的影响而改变其在油中的存在状态,生产中常采用水化、加入电解质进行酸炼或碱炼的方法将其从油中除去。
4 脂溶性杂质
主要有游离脂肪酸、色素、甾醇、生育酚、烃类、蜡、酮,还有微量金属和由于环境污染带来的有机磷、汞、多环芳烃、曲霉毒素等。
油脂中游离脂肪酸的存在,会影响油品的风味和食用价值,促使油脂酸败。生产上常采用碱炼、蒸馏的方法将其从油脂中除去。
色素能使油脂带较深的颜色,影响油的外观,可采用吸附脱色的方法将其从油中除去。某些油脂中还含有一些特殊成分,如棉子油中含棉酚,菜子油中含芥子甙分解产物等,它们不仅影响油品质量,还危害人体健康,也须在精炼过程中除去。
5 微量杂质
这类杂质主要包括微量金属、农药、多环芳烃、黄曲霉毒素等,虽然它们在油中的含量极微,但对人体有一定毒性,因此须从油中除去。
油脂中的杂质并非对人体都有害,如生育酚和甾醇都是营养价值很高的物质。生育酚是合成生理激素的母体,有延迟人体细胞衰老、保持青春等作用,它还是很好的天然抗氧化剂。甾醇在光的作用下能合成多种维生素D。因此,油脂精炼的目的是根据不同的用途与要求,除去油脂中的有害成分,并尽量减少中性油和有益成分的损失。
二、毛油中机械杂质的去除
1 沉降法
凡利用油和杂质之间的密度不同并借助重力将它们自然分开的方法称为沉降法。所用设备简单,凡能存油的容器均可利用。但这种方法沉降时间长,效率低,生产实践中已很少采用。
2 过滤法
借助重力、压力、真空或离心力的作用,在一定温度条件下使用滤布过滤的方法统称为过滤法。油能通过滤布而杂质留存在滤布表面从而达到分离的目的。
3 离心分离法
凡利用离心力的作用进行过滤分离或沉降分离油渣的方法称离心分离法,离心分离效果好,生产连续化,处理能力大,而且滤渣中含油少,但设备成本较高。
三、脱胶
脱除油中胶体杂质的工艺过程称为脱胶,而粗油中的胶体杂质以磷脂为主,故油厂常将脱胶称为脱磷。脱胶的方法有水化法、加热法、加酸法以及吸附法等。
1 水化法脱胶
1 ) 基本原理
水化法脱胶是利用磷脂等类脂物分子中含有的亲水基,将一定数量的热水或稀的酸、碱、盐及其他电解质水溶液加到油脂中,使胶体杂质吸水膨胀并凝聚,从油中沉降析出而与油脂分离的一种精炼方法,沉淀出来的胶质称为油脚。
在磷脂的分子结构中既有疏水的非极性基团,又有亲水的极性基团。当粗油脂中含水量很少时,磷脂呈内盐式结构,此时极性很弱,能溶于油中,不到临界温度,不会凝聚沉降析出。当毛油中加入一定量的水后,磷脂的亲水极性基团与水接触,使其投入水相,疏水基团则投入了油相之中。水分子与原子集团结合,化学结构由内盐式转变为水化式。这时磷脂分子中的亲水基团(游离态羟基)具有更强的吸水能力,随着吸水量的增加,磷脂由最初的极性基团进入水中呈含水胶束,然后转变为有规则的定向排列。分子中的疏水基团伸入油相尾尾相接;亲水基团伸向水相,形成脂质分子层。水化后的磷脂和其他胶体物质、极性基团周围吸引了许多水分子后,在油脂之中的溶解度减小。小颗粒的胶体在极性引力作用下,相碰后又形成絮凝状胶团。双分子层中夹带了一定数量的水分子,相对密度的增大为沉降和离心分离创造了条件。
2 ) 影响因素
(1)加水量影响 在有适量水的情况下,才能形成稳定的水化脂质双分子层结构,坚实如絮凝胶颗粒。加水量(m)与粗油胶质含量(W)有如下关系:
低温水化(20~30℃)m=(0.5~1)W
中温水化(60~65℃)m=(2~3)W
高温水化(85~95℃)m=(3~3.5)W
(2)操作温度操作温度是影响水化脱胶效果好坏的重要因素之一,它与加水量瓦相配合,相辅相成。水化时,磷脂等胶体吸水膨胀为胶粒之后,胶粒分散相在诸因素影响之下开始凝聚时的温度,称为凝聚的的临界温度。加水量越大,胶体颗粒越大,要求的凝聚临界温度亦愈高。
(3)混合强度 由于水比油重,油水不相溶,水化作用发生在油相和水相的界面上,因此水化开始时,必须有较高的混合强度,造成水有足够高的分散度,使水化均匀而完全,但也要防止乳化。
(4)电解质对于胶质物中分子结构对称而不亲水的部分B一磷脂、钙、镁复盐式磷脂等物质,同水发生水合作用而成为被水包围着的水膜颗粒,具有较大的电斥性,导致水化时不易凝聚。对这类分散相胶粒,应添加食盐、明矾、硅酸钠、磷酸、氢氧化钠等电解质或电解质的稀溶液,中和电荷,促进凝聚。如间歇水化,常加食盐或食盐的热水溶液,加盐量为油量的0.5%~1 %,并且往往在乳化时才加入磷酸三钠约为油量的0.3%;选用明矾和食盐,其量则各占油量的O.05%。连续脱胶常按油量的0.05 %~0.2%添加磷酸(85%),这样可以大大提高脱胶效果。
(5)粗油的质量粗油本身含水量过大,难以准确确定加水量,水化效果难以控制。粗油含饼末量过多,一定要过滤后再进行水化,否则因机械杂质含量过多,会导致乳化或油脚含中性油脂过高。
3 )脱胶工艺
(1)水化脱胶其工艺分为间歇式和连续式2种。间歇式脱胶的工艺流程如图8—1所示。
过滤毛油一预热一加水水化一静置沉淀(保温)一分离一水化油一加水脱水一脱胶
↓
粗磷脂油脚一回收中性一粗磷脂
图8一l 间歇式脱胶的工艺流程
(2)加酸脱胶加酸脱胶就是在毛油中加一定量的无机酸或有机酸,使油中的非亲水性磷脂转化为亲水性磷脂或使油中的胶质结构变得紧密,达到容易沉淀和分离的目的的一种脱胶方法。
磷酸脱胶是在毛油中加入磷酸后能将非亲水性磷脂转变为亲水性磷脂,从而易于沉降分离。操作过程是添加油量的0.1%~1%的85%磷酸,在60~80℃温度下充分搅拌。接触时间视设备条件和生产方式而定。然后将混合液送入离心机进行分离脱除胶质。
浓硫酸脱胶是利用浓硫酸的作用,将蛋白质和黏液质树脂化而沉淀。具体操作过程是在油温30℃以下,加入油量的0.5%~1.5%的浓硫酸,经强力搅拌,待油色变淡(浓硫酸能破坏部分色素),胶质开始凝聚时,添加1%~4%的热水稀释,静止2~3 h,即可分离油脂,分离得到的油脂再以水洗2或3次。稀硫酸脱胶加入油中的硫酸质量分数为2%~5%。
(3)其他脱胶包括采用加柠檬酸、醋酐等凝聚磷脂或以磷酸凝聚结合白土吸附等方法脱胶。