第九章 油脂的精炼与深加工

华中农业大学楚天学院第九章油脂的精炼与深加工技术华中农业大学楚天学院粮油加工工艺本章重点和学习目标•毛油中杂质的种类和毛油精炼的目的、意义。•毛油脱胶、脱酸的基本原理、基本方法和影响因素。•人造奶油的功能性质、加工工艺及操作要点。•影响油脂氢化反应的因素。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺第一节油脂的精炼•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺一、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)。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。2.水分华中农业大学楚天学院粮油加工工艺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。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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺二、毛油中机械杂质的去除1.沉降法•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。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3.离心分离法•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺三、脱胶•脱除油中胶体杂质的工艺过程称为脱胶。(一）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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺华中农业大学楚天学院粮油加工工艺2.影响因素①加水量加水量(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华中农业大学楚天学院粮油加工工艺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，它与加水量互相配合，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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺④电解质•有些电解质，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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺3.脱胶工艺•根据磷脂等胶体杂质的含量确定预热温度，一般80—90℃•静置沉淀需要保温在80℃左右，时间一般为8—12h华中农业大学楚天学院粮油加工工艺（二）加酸脱胶（酸炼法）•加酸脱胶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。•酸炼法常常被用来精炼含有大量蛋白质、黏液质的粗油。如精炼米糠油、蚕蛹油和劣质鱼油。常使用的酸：•磷酸•浓硫酸•稀硫酸华中农业大学楚天学院粮油加工工艺四、脱酸（一）碱炼法•碱炼法是利用加碱中和油脂中的游离脂肪酸，生成脂肪酸盐(肥皂)和水，肥皂吸附部分杂质而从油中沉降分离的一种精炼方法。形成的沉淀物称皂脚。•用于中和游离脂肪酸的碱，油脂工业生产上普遍采用的是烧碱（氢氧化钠）。•碱炼本身具有脱酸、脱胶、脱杂质和脱色等综合作用。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺1.碱炼的原理•碱溶液与毛油中存在的游离脂肪酸发生中和反应。OHRCOONaNaOHRCOOH2华中农业大学楚天学院粮油加工工艺2.中和碱及其用量•碱炼时，耗用的总碱量包括2个部分：一部分是游离脂肪酸的碱量，通常称为理论碱量，可通过计算求得；另一部分则是为了满足工艺要求而额外超加的碱，称之为超量碱。•理论碱量：理论碱量可按粗油的酸值或游离脂肪酸的百分含量计算。理论碱量=O.731×酸值华中农业大学楚天学院粮油加工工艺•超碱量：对于间歇式碱炼常以纯氢氧化钠占粗油量的百分数表示，选择范围一般0.05％-0.25％，质量特劣的粗油可控制在0.5％以内。对于连续式的碱炼工艺，超量碱则以占理论碱的百分数表示，选择范围一般为10％-50％，油、碱接触时间长的工艺应偏低选取。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺3.碱液浓度•粗油的酸值及色泽是决定碱液浓度的最主要的依据。粗油酸值高、色深的应选用浓碱；粗油酸值低、色浅的则选用淡碱。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺4.碱炼的温度•碱炼操作温度是影响工艺效果额重要因素。操作时，一定要控制为油与皂脚明显分离时的温度，升温速度体现加速反应、促进皂脚絮凝过程的快慢。碱炼操作温度与粗油品质、碱炼工艺及碱液浓度等有关。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺5.混合搅拌•碱炼脱酸时，烧碱与游离脂肪酸的反应发生在碱滴的表面，碱滴分散得越细，碱液的总表面积越大，加快了反应速度，缩短了碱炼过程，有利于精炼率的提高。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺间歇式碱炼工艺流程过滤毛油精炼中和碱液静置沉降含皂脱酸油洗涤净油富油皂脚皂脚处理回收油皂脚华中农业大学楚天学院粮油加工工艺①原料要求：粗油应是含胶质质量低的浅色油，含杂质质量应该在0.2%以下。②中和：碱液在过程开始后的5-10min一次加入，搅拌速度为60-70r/min。全部碱液加完后搅拌40-50min，完成中和反应后，速度降到30r/min。继续搅拌10min，使皂粒絮凝。用间接蒸汽将油迅速升温到90-95℃，加强搅拌，驱散皂粒内水分，促使皂粒絮凝。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺③洗涤：最好是在每次专用洗涤罐内搅拌洗涤，油水温度不低于85℃。每次加水量为油量的10%-15%。搅拌强度适中，使油水混合均匀。洗涤2到3次，以除去油中残留的碱液和肥皂。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺（二）蒸馏脱酸•蒸馏脱酸法又称为物理精炼，这种脱酸法不用碱液中和，而是借甘油三酸酯和游离脂肪酸相对挥发度的不同，在高温、高真空下进行水蒸气蒸馏，使游离脂肪酸与低分子物质随着蒸汽一起排出，这种方法适合于高酸价油脂。•蒸馏脱酸对于椰子油、棕榈油、动物脂肪等低胶质油脂的精炼尤为理想。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺•蒸馏脱酸的优点是：不用碱液中和，中性油损失少；辅助材料消耗少，降低废水对环境的污染；工艺简单，设备少，精炼率高；同时具脱臭作用；成品油风味好。•蒸馏脱酸的缺点是：难以去除胶质与机械杂质。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺五、脱色•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺（一）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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺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)。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺（二）吸附原理•吸附剂的表面性：吸附剂的颗粒很小，可获得大的表面能。•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。•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺（三）影响脱色的因素1.温度•在吸附剂表面生成“吸附剂-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℃。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺2.搅拌•搅拌速度≤80r／min，使色素与吸附剂充分接触，使吸附剂在油中分布均匀。3.时间•脱色时间一般为10-30min。4.油中的胶杂、残皂、金属离子华中农业大学楚天学院粮油加工工艺5.吸附剂用量：•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％。6.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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺7.压力•脱色操作分为常压和减压。•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（压力位6.7-8.0kPa）可防止油脂氧化，水分蒸发速度加快。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺六、脱臭•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。真空蒸汽脱臭法•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺华中农业大学楚天学院粮油加工工艺七、脱蜡•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。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺几种植物油脂的精炼工艺流程实例一、大豆油的精炼1.工艺流程毛油过滤升温加水水化静置沉淀净油干燥过滤精炼油华中农业大学楚天学院粮油加工工艺2.操作要点①升温：毛油升温到65℃左右，在此温度下，水化可获得较高的精炼率。②加水量：主要以油中磷脂含量来定，一般为油重的8%左右。如果酸价大于6，则需要用密度为1.107g/cm3-1.124g/cm3的碱液先碱炼后再水化。③温度：水温比油温低5-10℃，通常在55℃左右，搅拌速度在60-70r/min。④静置2小时，在静置时必须保温。⑤干燥时油温120℃左右，并用机械搅拌。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺二、米糠油的精炼•毛糠油的质量比一般油差，它含有一定量的糠蜡，油中叶绿素和叶黄素也较多。毛糠油的酸价比一般油高很多，并含有蛋白质、粘液、磷脂等胶溶性杂质和特殊的臭味，因此精炼比较复杂。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺1.工艺流程毛糠油过滤加碱中和升温加水静置沉淀净油水洗真空干燥脱色过滤脱臭脱蜡成品油华中农业大学楚天学院粮油加工工艺2.操作要点①测定酸价：确定碱液浓度，毛糠油计量入锅后，搅拌5min取样测定酸价。根据毛糠油的酸价和色泽选择碱液浓度。加入0.1%-0.3%的超量碱。②加碱中和：毛油初温在30-35℃时加碱，全部碱液在20-30min内加完。边加碱边搅拌，直到加碱完毕后，再见报半小时左右，等皂粒呈分离状为止。华中农业大学楚天学院粮油加工工艺③升温加水：皂粒开始分离时，以每分钟升温1℃的速度使油温升至80-85℃，并立即加入油重5%-10%的盐水，当水温与油温接近，继续搅拌20min后取样检查，直到皂粒迅速下沉为止。④水洗：分离皂脚后，将油温升至90℃，淋入浓度为2%-3%的稀盐水，水与油同温，淋水量为油量的8%-10%，静置15min后放去废水。