油脂的精煉
一、毛油中的雜質種類
經壓榨或浸出法得到的、未經精煉的植物油脂一般稱之為毛油(粗油)。毛油的主要成分是混合脂肪酸甘油三酯,俗稱中性油。此外,還含有數量不等的各類非甘油三酯成分,統稱為油脂的雜質。油脂的雜質一般分為5大類。
1 機械雜質
機械雜質是指在制油或儲存過程中混入油中的泥沙、料坯粉末、餅渣、纖維、草屑及其他固態(tài)雜質。這類雜質不溶于油脂,故可以采用過濾、沉降等方法除去。
2 水分
水分雜質的存在,使油脂顏色較深,產生異味,促進酸敗,降低油脂的品質及使用價值,不利于其安全儲存,工業(yè)上常采用常壓或減壓加熱法除去。
3 膠溶性雜質
這類雜質以極小的微粒狀態(tài)分散在油中,與油一起形成膠體溶液,主要包括磷脂、蛋白質、糖類、樹脂和黏液物等,其中最主要的是磷脂。磷脂是一類營養(yǎng)價值較高的物質,但混入油中會使油色變深暗、混濁。磷脂遇熱(280lC)會焦化發(fā)苦,吸收水分促使油脂酸敗,影響油品的質量和利用。
膠溶性雜質易受水分、溫度及電解質的影響而改變其在油中的存在狀態(tài),生產中常采用水化、加入電解質進行酸煉或堿煉的方法將其從油中除去。
4 脂溶性雜質
主要有游離脂肪酸、色素、甾醇、生育酚、烴類、蠟、酮,還有微量金屬和由于環(huán)境污染帶來的有機磷、汞、多環(huán)芳烴、曲霉毒素等。
油脂中游離脂肪酸的存在,會影響油品的風味和食用價值,促使油脂酸敗。生產上常采用堿煉、蒸餾的方法將其從油脂中除去。
色素能使油脂帶較深的顏色,影響油的外觀,可采用吸附脫色的方法將其從油中除去。某些油脂中還含有一些特殊成分,如棉子油中含棉酚,菜子油中含芥子甙分解產物等,它們不僅影響油品質量,還危害人體健康,也須在精煉過程中除去。
5 微量雜質
這類雜質主要包括微量金屬、農藥、多環(huán)芳烴、黃曲霉毒素等,雖然它們在油中的含量極微,但對人體有一定毒性,因此須從油中除去。
油脂中的雜質并非對人體都有害,如生育酚和甾醇都是營養(yǎng)價值很高的物質。生育酚是合成生理激素的母體,有延遲人體細胞衰老、保持青春等作用,它還是很好的天然抗氧化劑。甾醇在光的作用下能合成多種維生素D。因此,油脂精煉的目的是根據不同的用途與要求,除去油脂中的有害成分,并盡量減少中性油和有益成分的損失。
二、毛油中機械雜質的去除
1 沉降法
凡利用油和雜質之間的密度不同并借助重力將它們自然分開的方法稱為沉降法。所用設備簡單,凡能存油的容器均可利用。但這種方法沉降時間長,效率低,生產實踐中已很少采用。
2 過濾法
借助重力、壓力、真空或離心力的作用,在一定溫度條件下使用濾布過濾的方法統稱為過濾法。油能通過濾布而雜質留存在濾布表面從而達到分離的目的。
3 離心分離法
凡利用離心力的作用進行過濾分離或沉降分離油渣的方法稱離心分離法,離心分離效果好,生產連續(xù)化,處理能力大,而且濾渣中含油少,但設備成本較高。
三、脫膠
脫除油中膠體雜質的工藝過程稱為脫膠,而粗油中的膠體雜質以磷脂為主,故油廠常將脫膠稱為脫磷。脫膠的方法有水化法、加熱法、加酸法以及吸附法等。
1 水化法脫膠
1 ) 基本原理
水化法脫膠是利用磷脂等類脂物分子中含有的親水基,將一定數量的熱水或稀的酸、堿、鹽及其他電解質水溶液加到油脂中,使膠體雜質吸水膨脹并凝聚,從油中沉降析出而與油脂分離的一種精煉方法,沉淀出來的膠質稱為油腳。
在磷脂的分子結構中既有疏水的非極性基團,又有親水的極性基團。當粗油脂中含水量很少時,磷脂呈內鹽式結構,此時極性很弱,能溶于油中,不到臨界溫度,不會凝聚沉降析出。當毛油中加入一定量的水后,磷脂的親水極性基團與水接觸,使其投入水相,疏水基團則投入了油相之中。水分子與原子集團結合,化學結構由內鹽式轉變?yōu)樗健_@時磷脂分子中的親水基團(游離態(tài)羥基)具有更強的吸水能力,隨著吸水量的增加,磷脂由最初的極性基團進入水中呈含水膠束,然后轉變?yōu)橛幸?guī)則的定向排列。分子中的疏水基團伸入油相尾尾相接;親水基團伸向水相,形成脂質分子層。水化后的磷脂和其他膠體物質、極性基團周圍吸引了許多水分子后,在油脂之中的溶解度減小。小顆粒的膠體在極性引力作用下,相碰后又形成絮凝狀膠團。雙分子層中夾帶了一定數量的水分子,相對密度的增大為沉降和離心分離創(chuàng)造了條件。
2 ) 影響因素
(1)加水量影響 在有適量水的情況下,才能形成穩(wěn)定的水化脂質雙分子層結構,堅實如絮凝膠顆粒。加水量(m)與粗油膠質含量(W)有如下關系:
低溫水化(20~30℃)m=(0.5~1)W
中溫水化(60~65℃)m=(2~3)W
高溫水化(85~95℃)m=(3~3.5)W
(2)操作溫度操作溫度是影響水化脫膠效果好壞的重要因素之一,它與加水量瓦相配合,相輔相成。水化時,磷脂等膠體吸水膨脹為膠粒之后,膠粒分散相在諸因素影響之下開始凝聚時的溫度,稱為凝聚的的臨界溫度。加水量越大,膠體顆粒越大,要求的凝聚臨界溫度亦愈高。
(3)混合強度 由于水比油重,油水不相溶,水化作用發(fā)生在油相和水相的界面上,因此水化開始時,必須有較高的混合強度,造成水有足夠高的分散度,使水化均勻而完全,但也要防止乳化。
(4)電解質對于膠質物中分子結構對稱而不親水的部分B一磷脂、鈣、鎂復鹽式磷脂等物質,同水發(fā)生水合作用而成為被水包圍著的水膜顆粒,具有較大的電斥性,導致水化時不易凝聚。對這類分散相膠粒,應添加食鹽、明礬、硅酸鈉、磷酸、氫氧化鈉等電解質或電解質的稀溶液,中和電荷,促進凝聚。如間歇水化,常加食鹽或食鹽的熱水溶液,加鹽量為油量的0.5%~1 %,并且往往在乳化時才加入磷酸三鈉約為油量的0.3%;選用明礬和食鹽,其量則各占油量的O.05%。連續(xù)脫膠常按油量的0.05 %~0.2%添加磷酸(85%),這樣可以大大提高脫膠效果。
(5)粗油的質量粗油本身含水量過大,難以準確確定加水量,水化效果難以控制。粗油含餅末量過多,一定要過濾后再進行水化,否則因機械雜質含量過多,會導致乳化或油腳含中性油脂過高。
3 )脫膠工藝
(1)水化脫膠其工藝分為間歇式和連續(xù)式2種。間歇式脫膠的工藝流程如圖8—1所示。
過濾毛油一預熱一加水水化一靜置沉淀(保溫)一分離一水化油一加水脫水一脫膠
↓
粗磷脂油腳一回收中性一粗磷脂
圖8一l 間歇式脫膠的工藝流程
(2)加酸脫膠加酸脫膠就是在毛油中加一定量的無機酸或有機酸,使油中的非親水性磷脂轉化為親水性磷脂或使油中的膠質結構變得緊密,達到容易沉淀和分離的目的的一種脫膠方法。
磷酸脫膠是在毛油中加入磷酸后能將非親水性磷脂轉變?yōu)橛H水性磷脂,從而易于沉降分離。操作過程是添加油量的0.1%~1%的85%磷酸,在60~80℃溫度下充分攪拌。接觸時間視設備條件和生產方式而定。然后將混合液送入離心機進行分離脫除膠質。
濃硫酸脫膠是利用濃硫酸的作用,將蛋白質和黏液質樹脂化而沉淀。具體操作過程是在油溫30℃以下,加入油量的0.5%~1.5%的濃硫酸,經強力攪拌,待油色變淡(濃硫酸能破壞部分色素),膠質開始凝聚時,添加1%~4%的熱水稀釋,靜止2~3 h,即可分離油脂,分離得到的油脂再以水洗2或3次。稀硫酸脫膠加入油中的硫酸質量分數為2%~5%。
(3)其他脫膠包括采用加檸檬酸、醋酐等凝聚磷脂或以磷酸凝聚結合白土吸附等方法脫膠。