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第十章油脂制取本章重点和学习目标植物油料种类及工艺性质；油料预处理的目的和方法；压榨法制油、溶剂浸出法、CO2超临界萃取法、水溶剂法制油的工艺原理、工艺要求和工艺特点；副产品的利用途径。第一节油料及其组成一、油料种类及形态结构油料——油脂工业通常将含油高于10％的植物性原料称为油料。1.油料种类A.根据植物油料的植物学属性，可将植物油料分成4类：草本油料：常见的有大豆、油菜子、棉子、花生、芝麻、葵花子等。木本油料：常见的有棕榈、椰子、油茶子等。农产品加工副产品油料：常见的有米糠、玉米胚、小麦胚芽。野生油料：常见的有野茶子、松子等。B.根据植物油料的含油率高低，可将植物油料分成2类：高含油率油料：菜子、棉子、花生、芝麻等含油率大于30％的油料。低含油率油料：大豆、米糠等含油率在20％左右的油料。2.油料种子的形态结构种皮包在油料子粒外层，起保护胚和胚乳的作用。种皮含有大量的纤维物质，其颜色及厚薄随油料的品种而异，据此可鉴别油料的种类及其质量。胚是种子最重要的部分，大部分油脂储存在胚中。胚乳是胚发育时营养的主要来源，内存有脂肪、糖类、蛋白质、维生素及微量元素等。油料籽粒由壳及种皮、胚、胚乳或子叶等部分组成。二、油料种子的主要化学成分油料种子的种类很多，不同油子的化学成分及其含量不尽相同，但各种油料种子中一般都含有油脂、蛋白质、糖类、脂肪酸、磷脂、色素、蜡质、烃类、醛类、酮类、醇类、油溶性维生素、水分及灰分等物质。表6-1列出了几种常见油料种子的主要化学成分。名称水分脂肪蛋白质磷脂碳水化合物粗纤维灰分大豆9-1416-2030-451.5-3.025-3564-6花生仁7-1140-5025-350.55-151.52绵子7-1135-4524-300.5-0.6-----64-5油菜子6-1214-2516-261.2-1.825-3015-203-4芝麻5-850-5815-25-----15-306-94-6葵花子5-745-5430.40.5-1.012.634-6米糠10-1513-2212-17------35-5023-308-12玉米胚------35-5617-28------5.5-8.62.4-5.27-16小麦胚1414-1628-38------14-154.0-4.35-7表6-1几种常见油料种子的主要化学成分1.油脂油脂是油料种子在成熟过程中由糖转化而形成的一种复杂的混合物，是油料种子中主要的化学成分，油脂是由1分子甘油和3分子高级脂肪酸形成的中性酯，又称为甘油三酸酯。在甘油三酸酯中脂肪酸的相对分子质量占90％以上，甘油仅占10％，构成油脂的脂肪酸性质及脂肪酸与甘油的结合形式，决定了油脂的物理状态和性质。构成油脂的脂肪酸主要有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。●最常见的饱和脂肪酸有软脂酸、硬脂酸、花生酸等；甘油三酸酯中饱和脂肪酸含量较高时，在常温下呈固态而称之为脂。●不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸等。甘油三酸酯中不饱和脂肪酸含量较高时，在常温下呈液态而称之为油；油脂中脂肪酸的饱和程度常用碘价反映：碘价用每100g油脂吸收碘的克数表示。碘价越高，油脂中脂肪酸不饱和程度越高。按碘价不同油脂分成3类：碘价80为不干性油；碘价80～130为半干性油；碘价130为干性油。植物油脂大部分为半干性油。纯净的油脂中不含游离脂肪酸，但油料未完全成熟及加工、储存不当时，能引起油脂的分解而产生游离脂肪酸，游离脂肪酸使油脂的酸度增加从而降低油脂的品质。常用酸价反映油脂中游离脂肪酸的含量。酸价用中和1g油脂中的游离脂肪酸所使用的氢氧化钾的毫克数。酸价越高，油脂中游离脂肪酸含量越高。2.蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的高分子复杂化合物，根据蛋白质的分子形状可以将其分为线蛋白和球蛋白两种。油子中的蛋白质基本上都是球蛋白。在油子中，蛋白质主要存在于子仁的凝胶部分。因此，蛋白质的性质对油料的加工影响很大。蛋白质除醇溶朊外都不溶于有机溶剂；蛋白质在加热、干燥、压力以及有机溶剂等作用下会发生变性；蛋白质可以和糖类发生作用，生成颜色很深的不溶于水的化合物。3.磷脂磷脂即磷酸甘油酯，简称磷脂。两种最主要的磷脂是磷脂酰胆碱俗称卵磷脂和磷脂酰乙醇氨俗称脑磷脂。油料中的磷脂是一种营养价值很高的物质，其含量在不同的油料种子中各不相同。以大豆和棉子中的磷脂含量最多。磷脂不溶于水，可溶于油脂和一些有机溶剂中；磷脂不溶于丙酮。磷脂有很强的吸水性，吸水膨胀形成胶体物质，从而在油脂中的溶解度大大降低。磷脂容易被氧化，在空气中或阳光下会变成褐色至黑色物质。另外，磷脂还具有乳化性和吸附作用。4.色素纯净的甘油三酸酯是无色的液体。但植物油脂带有色泽，有的毛油甚至颜色很深，这主要是各种脂溶性色素引起的。油子的色素一般有叶绿素、类胡萝卜素、黄酮色素及花色苷等。个别油子中还含有一些特有的色素，如棉子中的棉酚等。油脂中的色素能够被活性白土或活性炭吸附除去，也可以在碱炼过程中被皂脚吸附除去。5.蜡蜡是高分子的一元脂肪酸和一元醇结合而成的酯，主要存在于油子的皮壳内，且含量很少。但米糠油中含蜡较多。蜡的主要性质是熔点较甘油三酸酯高，常温下是一种固态黏稠的物质。蜡能溶于油脂中，溶解度随温度升高而增大，在低温会从油脂中析出影响其外观，另外，蜡会使油脂的口感变劣，降低油脂的食用品质。6.糖类糖类是含有醛基和酮基的多羟基的有机化合物，按照糖类的复杂程度可以将其分为单糖和多糖2类。糖类主要存在于油料种子的皮壳中，仁中含量很少。糖在高温下能与蛋白质等物质发生作用，生成颜色很深且不溶于水的化合物(美拉德反应)。在高温下糖的焦化作用会使其变黑并分解。7.维生素植物油料含有多种维生素，但制取的油脂中主要有脂溶性的维生素E，维生素E能防止油脂氧化酸败，增加植物油的储藏稳定性。8.其他物质油子中除含有上述化学成分外，还含有甾醇、灰分以及烃类、醛类、酮类、醇类等物质，这些物质的含量很小且对油脂生产的影响很小。个别油料中含有一些特殊成分，如大豆中含脲素酶、胰蛋白酶抑制素、凝血素，棉子中有棉酚，芝麻中有芝麻酚、芝麻素和芝麻酚林，花生中有黄曲霉毒素，菜子中有含硫化合物等。三、油料种子的物理性质1.质量热容和热导率使1kg油料的温度升高1℃所需要的热量，称为油料的质量热容，以kJ／(kg·℃)表示。油料质量热容的大小与油料的化学成分及其比例有关，与油料的含水量有关。热导率为面积热流量除以温度梯度。热导率越大，导热性越好。油料是热的不良导体，其热导率很小，一般为0．12～0．23w／(m·℃)。由于油料的导热性差，因此在储存、加热等过程中应注意散热及加热的均匀性。2.吸附性和解吸性油料是一种多细胞的有机体，从油料表面到内部分布着无数直径很小的毛细管，这些毛细管的内壁具有从周围环境尤其是从空气中吸附各种蒸汽和气体的能力。当被吸附的气体分子达到一定的饱和程度时，气体分子也能从油料表面或毛细管内部释放出来而散发到周围的空气中，油料的这种性能称为吸附性和解吸性。第二节油料的预处理植物油料制油对油料的工艺性质具有一定的要求。因此制油前应对油料进行一系列的处理，使油料具有最佳的制油性能，以满足不同制油工艺的要求。一、油料的清理1.油料清理的目的和要求油料清理是指利用各种清理设备去除油料中所含杂质的工序的总称。植物油料中不可避免地夹带一些杂质，一般情况油料含杂质达1％～6％，最高达10％。混入油料中绝大多数杂质在制油过程中会吸附一定数量的油脂而存在于饼粕内，造成油分损失，出油率降低。混入油料中的有机杂质会使油色加深或使油中沉淀物过多影响油的品质，同时饼粕质量较差，影响饼粕资源的开发利用。采用各种清理设备将这些杂质清除减少油料油脂损失，提高出油率；提高油脂及饼粕的质量；提高设备的处理能力；保证设备安全工作；保证生产环境卫生。清理后油料不得含有石块、铁杂、绳头、蒿草等大型杂质。油料中总杂质含量及杂中含油料量应符合规定。花生、大豆含杂量不得超过0.1％；棉子、油菜子、芝麻含杂量不得超过0.5％；花生、大豆、棉子清理下脚料中含油料量不得超过0.5％，油菜子、芝麻清理下脚料中含油料量不得超过1.5％。2.油料清理的方法及机理油料中杂质种类较多。油料与杂质在粒度、密度、表面特性、磁性及力学性质等物理性质上存在较大差异，根据油料与杂质在物理性质上的明显差异，可以选择稻谷、小麦加工中常用筛选、风选、磁选等方法除去各种杂质。对于棉子脱绒、菜子分离，可采用专用设备进行处理。选择清理设备应视原料含杂质情况，力求设备简单，流程简短，除杂效率高。二、油料的剥壳及仁壳分离含壳率高的油料必须进行脱壳处理，而含壳率低的油料仅在考虑其蛋白质利用时才进行脱皮处理。油料皮壳中含油率极低，制油时不仅不出油，反而会吸附油脂，造成出油率降低。剥壳后制油，能减少油脂损失，提高出油率。油料皮壳中色素、胶质和蜡含量较高。剥壳的方法(2)撞击法借壁面或打板与油料之间的撞击作用使皮壳破碎。如离心式剥壳机用于葵花子、茶子的剥壳。(3)剪切法借锐利工作面的剪切作用使油料皮壳破碎。如刀板剥壳机用于棉子剥壳。(4)挤压法借轧辊的挤压作用使油料皮壳破碎．如轧辊剥壳机用于蓖麻子剥壳。(5)气流冲击法借助于高速气流将油料与壳碰撞，使油料皮壳破碎。(1)摩擦搓碾法借粗糙工作面的搓碾作用使油料壳破碎。如圆盘剥壳机用于棉子、花生的剥壳。三、油料的破碎与软化1.破碎对油料或预榨饼的破碎要求：破碎后粒度均匀，不出油，不成团，粉末少。水分过低将增大粉末度，粉末过多，容易结团；水分过高，油料不容易破碎，易出油。破碎的设备种类较多，常用的有辊式破碎机、锤片式破碎机，此外也有利用圆盘剥壳机进行破碎。2.软化软化是调节油料的水分和温度，使油料可塑性增加的工序。软化的目的在于调节油料的水分和温度，改变其硬度和脆性，使之具有适宜的可塑性，为轧粒和蒸炒创造良好操作条件。软化操作应视油料的种类和含水量，正确地掌握水分调节、温度及时间的控制。一般水分含量高时，软化温度应低一些；反之软化温度应高一些。软化时间应保证油料吃透水气，温度达到均匀一致。要求软化后的油料碎粒具有适宜的弹性和可塑性及均匀性。四、油料的轧坯轧粒是利用机械的挤压力，将颗粒状油料轧成片状料坯的过程。经轧坯后制成的片状油料称为生坯，生坯经蒸炒后制成的料坯称为熟坯。轧坯的目的是通过轧辊的碾压和油料细胞之间的相互作用，使油料细胞壁破坏，同时使料坯成为片状，大大缩短了油脂从油料中排出的路程，从而提高了制油时出油速度和出油率。轧坯的要求料坯厚薄均匀，大小适度，不露油，粉末度低，并具有一定的机械强度。生坯厚度要求：小于：大豆为0．3mm，棉仁0.4mm，菜子0.35mm，花生仁0.5mm。粉末度要求：过20目筛的物质不超过3％。五、油料生坯的挤压膨化油料料坯的挤压膨化是利用挤压膨化设备将生坯制成膨化颗粒物料的过程。生坯经挤压膨化后可直接进行浸出取油。1.挤压膨化的目的油料生坯经挤压膨化后，其容重增大，多孔性增加，油料细胞组织被彻底破坏，酶类被钝化。这使得膨化物料浸出时，溶剂对料层的渗透性和排泄性都大为改善，浸出溶剂比减小，浸出速率提高，混合油浓度增大，湿粕含溶降低，浸出设备和湿粕脱溶设备的产量增加，浸出毛油的品质提高，并能明显降低浸出生产的溶剂损耗以及蒸汽消耗。2.挤压膨化原理油料生坯由喂料机送入挤压膨化机，在挤压膨化机内，料坯被螺旋轴向前推进的同时受到强烈的挤压作用，使物料密度不断增大，并由于物料与螺旋轴和机膛内壁的摩擦发热以及直接蒸汽的注入，使物料受到剪切、混合、高温、高压联合作用，油料细胞组织被较彻底地破坏，蛋白质变性，酶类钝化，容重增大，游离的油脂聚集在膨化料粒的内外表面。六、油料的蒸炒油料的蒸炒是指生坯经过湿润、加热、蒸坯、炒坯等处理，成为熟坯的过程。蒸炒的目的在于使油脂凝聚，为提高油料出油率创造条件；调整料坯的组织结构，借助水分和温度的作用，使料坯的可塑性、弹性符合入榨要求；改善毛油品质，降低毛油精炼的负担。蒸炒的方法(1)湿润蒸炒湿润蒸炒是指生坯先经湿润，水分达到要求，然后进行蒸坯、炒坯，使料坯水分、温