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一、棕櫚油的分提
棕櫚油甘三酯中的脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度各異,同時(shí)不飽和程度也不盡相同,使得棕櫚油含有相當(dāng)數(shù)量的低熔點(diǎn)及高熔點(diǎn)的甘三酯。棕櫚油分提是指通過(guò)控制棕櫚油的冷卻結(jié)晶過(guò)程并進(jìn)行分離,把棕櫚油分成低熔點(diǎn)液相(軟脂)及高熔點(diǎn)固相(硬脂)。分提可將棕櫚油分成三個(gè)組分:硬脂(palmstearine)、軟脂(palmolein)和中間部分(palmmidfraction)。硬脂主要是S3、β-POP、β-PPO甘三酯,中間部分主要是β-POP,軟脂主要是SU2和U3甘三酯。分提出的硬脂熔點(diǎn)一般為50℃,軟脂一般為24℃左右。硬脂適用于制造人造奶油和起酥油,不會(huì)造成結(jié)晶慢、油膩感和后硬化現(xiàn)象,并且大大改善了脂肪的塑性范圍。比如,70%硬脂和30%菜籽油配合后,氧化穩(wěn)定性很好,酯交換前是很好的面包用油,酯交換后則是很好的煎炸用油。軟脂是極好的煎炸油。中間部分的熔點(diǎn)范圍窄,且接近人體體溫,可作為可可代用脂使用。
棕櫚油分提方法常用的有三種:干法分提、溶劑分提及表面活性劑分提。這些方法的應(yīng)用主要取決于所需軟脂和硬脂的某些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),其中要強(qiáng)調(diào)的是硬脂的性質(zhì)。通過(guò)改變分提的方法和條件,可得到不同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的硬脂。同時(shí),還可得到物理及化學(xué)性質(zhì)變化范圍很小的軟脂。
二、棕櫚油的分提方法
1.干法分提
干法分提是一種最經(jīng)濟(jì)的方法,是指不加入任何溶劑,將處于溶解狀態(tài)的油脂慢慢冷卻到一定程度,然后過(guò)濾分離結(jié)晶,析出固體酯的方法。干法分提可以分為三個(gè)步驟:加熱處理;用冷卻法形成晶體原子核以及讓晶體增長(zhǎng)及成熟;用過(guò)濾把軟脂從固體中分離出來(lái),如圖1。通常只需一次分提,而對(duì)于某些對(duì)硬脂要求比較高的工業(yè)(如糖果工業(yè)),則需要進(jìn)行二次分提,如圖2。
加熱
棕櫚油在常溫下呈半固體狀態(tài),其飽和酸和不飽和酸各約占50%,甘三酯組成分別為GS3占8%～10%,GS2U約占48%,GSU2占35%～39%,GU3占7%～7.5%。棕櫚油這種獨(dú)特的組成決定了其特殊的結(jié)晶過(guò)程。棕櫚油在加工前通過(guò)蒸汽加熱溶解成液態(tài),結(jié)晶前一般將棕櫚油繼續(xù)加熱到70℃左右,以破壞所有已存在的晶體。
冷卻結(jié)晶
干法分提工藝的關(guān)鍵是冷卻結(jié)晶,如果結(jié)晶成功,分離就容易。所以,結(jié)晶器的設(shè)計(jì)顯得尤為重要,對(duì)于不同類型的結(jié)晶器,都應(yīng)具有自己的冷卻交換表面、冷卻體系和攪拌結(jié)構(gòu)特征。在加工過(guò)程中,冷卻結(jié)晶條件將決定原子核結(jié)晶的開(kāi)始、結(jié)晶體數(shù)量和結(jié)晶體的大小。冷卻效率和有序性是確保結(jié)晶體的獨(dú)特形成和可過(guò)濾性的決定性因素。只有這樣做才能生產(chǎn)出穩(wěn)定、均勻及可過(guò)濾的結(jié)晶體。具體操作是在攪拌和循環(huán)水冷卻狀態(tài)下,通過(guò)設(shè)定油與冷卻水間的溫差和冷卻時(shí)間控制冷卻過(guò)程,形成晶核并慢慢長(zhǎng)大。當(dāng)達(dá)到要求溫度時(shí)(取決于希望得到的軟脂質(zhì)量,一般為20℃),停止冷卻。
過(guò)濾
控制冷卻結(jié)晶的條件固然重要,過(guò)濾設(shè)備的選擇對(duì)液體油的得率也有著極大的影響。目前工業(yè)上使用的過(guò)濾系統(tǒng)有以下幾種:轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾機(jī)、Florentine型連續(xù)帶式真空過(guò)濾機(jī)和薄膜式過(guò)濾機(jī)。在近十幾年中,薄膜式過(guò)濾機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)楸∧な竭^(guò)濾機(jī)與Florentine型連續(xù)帶式真空過(guò)濾機(jī)及轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾機(jī)相比,所分提的軟脂得率較高(70%～75%),且硬脂的硬度也較大,而其它兩種過(guò)濾器所分離的軟脂得率一般僅為65%。唐萍華的實(shí)踐也證明了:以棕櫚液油為主要產(chǎn)品采用小而硬的Tirtiaux一級(jí)干法結(jié)晶物作為濾漿時(shí),薄膜過(guò)濾機(jī)與Florentine型連續(xù)帶式真空過(guò)濾機(jī)相比,前者具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn),如棕櫚軟脂得率高,過(guò)濾機(jī)操作與維修方便等。然而,當(dāng)晶體小而軟時(shí),采用薄膜過(guò)濾機(jī)就不太合適,此外,當(dāng)生產(chǎn)一些專用油脂如類可可脂棕櫚油中熔點(diǎn)分提物或較高碘價(jià)的棕櫚軟脂(冷穩(wěn)定性好)時(shí),Florentine型連續(xù)帶式真空過(guò)濾機(jī)仍為最佳的選擇。
2.溶劑法分提
溶劑分提法是指在油脂中按比例加入某一溶劑形成混合油體系,然后進(jìn)行冷卻結(jié)晶、分提的一種分提方法。溶劑分提法能形成容易過(guò)濾的穩(wěn)定結(jié)晶,提高分離效果,增加分離產(chǎn)率,縮短分離時(shí)間,提高分離產(chǎn)品的純度,尤其適合組成甘三酯的脂肪酸碳鏈長(zhǎng)、并在一定范圍內(nèi)粘度較大的油脂的分提。選擇溶劑主要是根據(jù)物質(zhì)介電常數(shù)(極性大小)確定,兩種物質(zhì)極性相似則易于溶解,即遵循相似相溶的原理。表1給出了常用分提溶劑的介電常數(shù)。
物質(zhì)的介電常數(shù)越大,其極性越強(qiáng)。目前用于工業(yè)分提的溶劑有己烷、丙酮及異丙醇等。其中己烷對(duì)油脂的溶解度大,與其他的溶劑相比,結(jié)晶析出的溫度低,結(jié)晶的生成速度慢。而丙酮分離性能好,但低溫時(shí)對(duì)油脂的溶解力差,并且丙酮易吸水,分提過(guò)程中水份含量增加,使油脂的溶解度急劇變化,改變其分離性能,為克服此缺點(diǎn),常使用丙酮—正己烷為分提溶劑。
具體方法是,先讓棕櫚油溶于溶劑,再冷卻到適宜的溫度,這時(shí)會(huì)得到較為理想的晶體。如果所要求的溫度很低,則采用鹽水冷卻。含有棕櫚油的晶體和溶劑的混合油被吸入轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾器中,經(jīng)真空吸濾將軟脂混合油和硬脂混合油分離,然后蒸餾掉溶劑以達(dá)到分離的目的。軟脂得率一般可達(dá)80%。溶劑分提分提效率高,固態(tài)脂組分質(zhì)量好。然而,由于結(jié)晶溫度低以及分提過(guò)程中涉及溶劑損耗,其投資較大,生產(chǎn)費(fèi)用高,用作溶劑的己烷,丙酮,異丙醇等具有易燃性,因此,溶劑分提僅用于生產(chǎn)附加值較高產(chǎn)品,典型例子是對(duì)棕桐油進(jìn)行分提得到其中間組分用作類可可脂原料。
3.表面活性劑法
表面活性劑分提法是指在油脂冷卻結(jié)晶后,添加表面活性劑,改善油和脂的界面張力,借脂和表面活性劑間的親和力,形成脂在表面活性劑水溶液中的懸浮液,促進(jìn)脂晶離析的方法。此方法是20世紀(jì)初由FratelliLanea發(fā)明的,最初并非用于棕櫚油的分離,到了20世紀(jì)50年代,才開(kāi)始小規(guī)模用于棕櫚油的分提。瑞典的Alfa-Laval公司的LIPOFRAC工藝使表面活性劑分提工藝得到進(jìn)一步的發(fā)展。其工藝包括冷卻結(jié)晶、表面活性劑濕潤(rùn)、離心分離以及表面活性劑回收等工序。常用的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉,添加量一般為油量的0.2%～0.5%。為穩(wěn)定O/W體系,防止分離體系乳化,還需添加1%～3%的硫酸鎂、硫酸鋁或氯化鈉等電解質(zhì)。
方法是,讓棕櫚毛油在結(jié)晶器中冷卻,首先是高熔點(diǎn)的甘油酯結(jié)晶。當(dāng)溫度達(dá)到20℃左右,將含有0.5%的十二烷基硫酸鈉和硫酸鎂電解質(zhì)的溶液與晶團(tuán)混合,硬脂晶體被溶液潤(rùn)濕后進(jìn)入懸濁的水相。離心后軟脂作為輕相分離,而硬脂仍留在水相中。隨后用熱水清洗軟脂以除去殘留的溶液,并在儲(chǔ)存前用真空干燥。將水相加熱到95℃～100℃,破乳回收硬脂之后,同樣用熱水洗凈,真空干燥后儲(chǔ)存。這種工藝軟脂的得率一般可達(dá)80%。表面活性劑法分提分離效率高,產(chǎn)品品質(zhì)好,用途廣,適用于大規(guī)模生產(chǎn)。然而,采用表面活性劑工藝成本高,且產(chǎn)品受表面活性劑污染也不能令人滿意,在一些國(guó)家禁止表面活性劑工藝用于植物油的生產(chǎn)。
三、結(jié)論
在這三種分提方法中,干法分提工藝的應(yīng)用前景最廣闊。其具有工藝簡(jiǎn)單,自動(dòng)化控制程度高,蒸汽消耗低,產(chǎn)品質(zhì)量好,不需用離心式分離機(jī),不需用任何溶劑,沒(méi)有廢水產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。然而,目前在干法分提工藝中還存在一些不足之處,如非連續(xù)生產(chǎn),膜的污染與壽命等,所以在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中要注意各因素對(duì)分提工藝的影響,以便進(jìn)一步完善工藝操作,改善工藝產(chǎn)品,降低生產(chǎn)消耗。
玉米工業(yè)消費(fèi)量增加9個(gè)百分點(diǎn)。美國(guó)是玉米消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家,盡管玉米價(jià)格不斷上漲,原油價(jià)格也出現(xiàn)了下降,但是由于很多新建玉米燃料乙醇工廠建成投產(chǎn),使美國(guó)玉米消費(fèi)量將急驟增加。相反,作為粗糧主要用途的飼料消費(fèi)增長(zhǎng)數(shù)量卻很小。全球小麥消費(fèi)量維持在6.28億t水平,其中食用消費(fèi)比例占70%以上。2007～2008年度,世界小麥?zhǔn)秤孟M(fèi)量將達(dá)到4.5億t,較上年增長(zhǎng)1%,人均小麥消費(fèi)量為68kg,與去年水平相當(dāng)。飼用小麥消費(fèi)數(shù)量增加相對(duì)快些,將增長(zhǎng)2%,原因是歐盟及獨(dú)聯(lián)體國(guó)家小麥供給充足,推動(dòng)了小麥飼用消費(fèi)。預(yù)計(jì)2007～2008年度大米消費(fèi)量為4.23億t,只增加0.5%,其中89%產(chǎn)量的大米是用于食用消費(fèi)。近年,一些大米主產(chǎn)國(guó)人均食用消費(fèi)量不斷下降,如中國(guó),在過(guò)去五年中一直下降,2007～2008年度也會(huì)保持這種趨勢(shì)。
盡管預(yù)測(cè)2007年全球谷物產(chǎn)量可能會(huì)創(chuàng)下新的歷史紀(jì)錄,但是全球谷物庫(kù)存使用比從期初到期末并不會(huì)得到實(shí)質(zhì)改善,2007～2008年度的期末庫(kù)存將僅有4.01億t。谷物產(chǎn)量增加的主要因素是粗糧增產(chǎn),但粗糧的消費(fèi)增長(zhǎng)也相當(dāng)迅猛,所以總體庫(kù)存沒(méi)有得到增加。表2為全球谷物供需及庫(kù)存情況。目前預(yù)計(jì)小麥期末庫(kù)存為1.425億t,比原本較低的庫(kù)存量又減少600萬(wàn)t,其中主要出口商的庫(kù)存量只有4050萬(wàn)t,這還要取決于澳大利亞五六月份雨水情況。美國(guó)和歐盟期末庫(kù)存變化不大,加拿大預(yù)計(jì)小麥略有減產(chǎn),庫(kù)存數(shù)量還會(huì)下降。其他國(guó)家如中國(guó)、埃及和摩洛哥也將會(huì)因產(chǎn)量下降,導(dǎo)致期末庫(kù)存會(huì)減少。印度由于政府鼓勵(lì)小麥生產(chǎn),產(chǎn)量將增加,加上印度擴(kuò)大了小麥進(jìn)口,其期末庫(kù)存將增加。全球粗糧期末庫(kù)存數(shù)量會(huì)在上年大幅下降基礎(chǔ)上略有回升,為1.55億t。在南半球大部分玉米主產(chǎn)國(guó)已播種,預(yù)計(jì)阿根廷和巴西玉米的豐收將會(huì)提高期末庫(kù)存數(shù)量。但是,南部非洲國(guó)家玉米減產(chǎn),期末庫(kù)存數(shù)量將會(huì)下降,其中馬拉維和安哥拉除外。北半球國(guó)家,中國(guó)玉米若能如預(yù)測(cè)獲得豐收,庫(kù)存數(shù)量將會(huì)上升。美國(guó)玉米產(chǎn)量將達(dá)到新的創(chuàng)紀(jì)錄的水平,但由于國(guó)內(nèi)玉米消費(fèi)增長(zhǎng)強(qiáng)勁,美國(guó)玉米期末庫(kù)存不會(huì)得到補(bǔ)充,與期初相當(dāng)。歐盟由于玉米消費(fèi)增加及出口數(shù)量增加,其粗糧期末庫(kù)存情況與美國(guó)類似。2007～2008年度稻米期末庫(kù)存預(yù)計(jì)為1.03億t,基本與上年持平。
