油脂加工科学技术学科发展

油脂加工科学技术学科发展
一、我国油脂加工科学技术学科发展概述
油脂加工科学技术学科是以油料、油脂及脂类伴随物、油料蛋白及相关产物的化学与物理性质研究，油料、油脂及油料蛋白的加工技术、综合利用技术、工程装备技术以及所依托的科学理论方面的研究为其基本内涵，属食品学科的一个分支学科。

油脂加工科学技术和油脂工业相互依存，油脂科技的发展推动了油脂工业的发展，油脂工业的发展促进了油脂加工科学的进步。

油脂工业是我国粮油食品工业的重要组成部分，它是农业生产的后续产业，又是食品工业、饲料工业、轻工业和化学工业的重要基础产业，肩负着满足人民健康生活的物质需求和为社会提供多种必不可少的工业原料的双重任务，在我国国民经济中具有十分重要的地位和作用。

油脂是人类食品最重要的成分之一。

20世纪50年代以来，随着先进分析仪器及分析技术在油脂研究领域中的广泛应用，极大地促进了对油脂安全、营养和理化性质的认识。

与此同时，人们健康意识不断增强，更多的医学、营养学专家与油脂科学家一起对油脂在人体内的功能进行了大量研究，促进了油脂营养学和食品安全的发展。

化学工程技术和机械工程技术的迅速进展、先进制造材料的应用、机电液一体化以及信息技术、计算机集成控制技术的综合应用，促进了油料油脂加工、油脂化工技术的发展和油脂加工厂实现综合化、大型化、自动化以及以节能环保为目标的油脂工程装备技术的发展。

目前，油脂加工科学技术学科已发展成为包括油脂化学、油脂安全与营养、油料油脂加工工艺学、油料油脂加工装备与工程以及油料、油脂综合开发利用等几大分支的学科。

中国不仅是一个油料生产大国和油脂消费大国，同时也是一个油料油脂加工大国和进出口大国。

就油脂加工而言，我国的油脂加工能力之大、企业数量之多均属世界之最。

据国家粮食局的不完全统计，2009年，全国日加工油料能力30吨以上的食用植物油加工企业1321个，油料处理能力为10946.3万吨，精炼能力为3389.9万吨，食用植物油总产量为2288万吨。

这些油脂，就是市场上的食用植物油脂。

由此可见，油脂加工业已成为我国粮食产业的重要支柱。

二、我国油脂加工科学技术学科发展历程的简要回顾
中国较大的油坊和榨油工厂出现在鸦片战争前后。

到19世纪80年代，中国的油脂业使用机器动力的已有7家，到1936年抗日战争爆发前，已有200多个油厂，这期间西方一些先进的油脂加工技术和设备如高压板饼水压机、液压榨油机、螺旋榨油机和罐组浸出器等被引进到中国，带动了中国民族油脂工业和油脂加工设备制造业的起步。

新中国成立之初，连年的战争将先前的油脂工业基础几乎完全毁灭。

新中国成立后油脂加工科学技术的主要任务是协助恢复重建中国的油脂工业体系，油脂加工科学技术的发展也主要体现在提高压榨油的出油率和增产油脂上。

当时对油脂加工设备的研究开发主要集中在以解决处理量和出油率为目的的榨油上，而榨油方式则以手动液压榨油和螺旋式动力榨油为主。

1955年，我国自行设计制造的第一套50吨/日连续式平转油脂浸出设备在吉林蛟河油脂厂建成投入使用。

这是我国油脂科技发展史上的一个里程碑，它标志着我国依靠自力更生建设现代化制油工业时代的开始。

在油脂精炼方面，国营上海油脂一厂研制成功了脱水脱皂高速离心机应用于油脂连续碱炼，河南道口植物油厂试验成功的“高温淡碱”棉油精炼新工艺，以及1963年粮食部科研设计院组织设计的30吨/日棕榈油连续脱酸、脱色、脱臭工艺和设备，体现了当时较高的油脂精炼方面的技术水平。

20世纪70年代，我国油脂加工科学技术研究的重点转移到了努力改进油脂加工工艺和设备，不断采用新技术、新工艺和新设备，扩大油源，多出油，出好油上来。

研究、开发和定型了200型、95型螺旋榨油机、90型液压榨油机、蒸炒锅、轧胚机、滤油机等榨油设备，以及罐组式、平转式、弓型、履带式、U型、环型和Y型浸出器，DT蒸脱机、高料层蒸脱机、层碟式汽提塔、管式汽提塔，尾气石蜡吸收工艺等一批先进的浸出设备和工艺，使我国油脂工业生产的机械化水平和各项技术经济指标大幅提高。

与此同时，以油料油脂的副产品和下脚料为原料的综合利用也得到了较快发展，到1978年全国开展粮油加工副产品综合利用所能生产的新产品已达40多种。

20世纪80年代，是中国改革开放不断深化的年代。

这一时期，我国从国外引进了50多套各种油料油脂精、深加工生产线。

通过对国外先进技术和设备的引进、消化吸收和再创新，研制了液压轧胚机、大型环型浸出器、碟式离心机、阿玛过滤机、真空脱色塔、脱臭塔等一大批适合我国国情的油脂加工工艺和设备，使我国油脂加工装备制造业上了一个新水平，推动了我国油脂科技的进步和油脂工业的发展。

自20世纪90年代起，我国油脂加工学科加速了与物理化学、分子生物学与生物学、分离科学、系统控制学等相关学科的交叉与融合；从油脂作为一种食物基本成分扩展到与营养相关的生物活性成分的开发；加工理念从原来主要追求油脂得率向油脂、蛋白质及其他高附加值成分的综合加工利用转变；在油脂加工过程中开始应用生物技术、膜技术、分子蒸馏技术、挤压膨化技术、机电液一体化技术和自动控制技术等高新技术，使油脂加工厂向大型化、高效率、清洁化方向发展。

在油料油脂加工工艺研究方面，油脂制取节能减排技术、油脂物理精炼技术、油料挤压膨化浸出工艺技术、混合油负压蒸发工艺技术、混合油精炼技术、饼粕低温脱溶工艺技术、大豆脱皮生产等级粕技术、磷脂综合利用技术、油厂PLC自动控制技术等研究
取得了可喜成绩。

同时制（修）订了大量的油料、油脂产品标准和加工技术规程（规范），建立了较为完备的油脂工业标准体系，并在油脂加工企业中得到了很好的推广应用。

在油脂工程装备技术方面，CAD技术在油脂装备开发和油脂工程设计中被广泛采用，机电液一体化技术和新材料，以及先进制造技术和设备的应用，使油脂工程及设备的工艺性能、自动化程度和工作可靠性得以大幅提升，油脂加工厂的生产能力日趋大型化。

如液压轧胚机单台处理能力高达500吨/日，油料挤压膨化机单台处理能力达到2000吨/日，螺旋榨油机预榨单台处理能力超过300吨/日，大豆预处理浸出生产线处理能力达到5000吨/日，油脂精炼生产线处理能力达到1000吨/日。

另外，计算机控制技术在国内大中型油脂加工企业的工艺过程控制中得到广泛应用，节能减排等环保措施成为企业生产改造升级的主题。

除处理能力和规模日趋大型化外，油脂工厂的自动化、信息化程度、各项技术经济指标以及企业管理水平等方面呈现了一个全新的面貌。

在油料油脂加工产品开发方面，油脂科学工作者开始更多地关注和重视对油料资源的综合开发利用。

米糠、玉米胚芽、油茶籽、亚麻籽、红花籽等油料资源得到重视和开发利用。

油脂产品种类呈现出多样性，茶叶籽油、紫苏油、核桃仁油、杏仁油、葡萄籽油、月见草油、南瓜籽油、松籽油、沙棘油等特种油脂、专用油脂和营养保健油等得以生产。

在油脂包装方面，随着人们生活习惯和消费方式的改变，小包装食用油进入市场，一改过去市场上以散装油产品为主的局面，油脂小包装技术得到了空前发展。

油脂灌装设备涵盖了从300 mL至5 L的家用瓶装、桶装小包装以及10至25 L的餐饮业用油包装。

为保护油品品质，开发应用了油脂充氮包装和避光包装等新技术。

另外，在这段期间，以大豆和花生为原料的组织蛋白、浓缩蛋白、分离蛋白及功能性和改性的蛋白产品等实现了工业化生产。

磷脂及异黄酮、低聚糖等功能性成分以及其他高附加值产品呈现快速发展的趋势。

三、我国油脂加工科学技术学科的发展现状与进展
改革开放以来，我国的油脂加工科学技术学科和油脂工业发生了巨大的变化。

依靠自主创新和研究开发，借鉴国外先进管理经验和对引进的先进技术装备消化吸收及再创新，使中国的油料加工能力和生产过程的机械化、自动化程度大大提高，植物油脂产品品种繁多，品质不断提高，制油过程中副产物的综合利用不断发展，油料中具有高附加值的生物活性物质的研究开发初见成效。

随着社会主义市场经济体制的建立和逐步完善，粮油市场的放开，多种经济成分并存,国有企业、股份制企业、民营企业、合资及独资企业相互竞争，对油脂加工技术的进步起到了积极作用，给油脂工业带来了生机和
活力。

目前，中国油脂工业的整体发展水平已经接近和达到国际先进水平，油脂加工企业数量及加工总量达到历史之最，但也出现了部分加工能力过剩的现象。

（一）油脂化学研究现状与进展
油脂化学传统研究内容为油脂及其油脂伴随物的结构、物理、化学性质、油脂的氧化与抗氧化、脂质的代谢及对人体的作用、油脂及其伴随物的分析。

目前，油脂化学关注的重点已转移到油脂成分对人体的营养和功能的研究；对油脂脂肪酸种类、比例及甘三酯结构对人体健康作用的研究，利用生物技术和酶工程技术对油脂改性、结构脂质的制备、油脂伴随物的改性、油脂的抗氧化性能等研究。

根据这些研究成果指导大众改变油脂消费结构，为生产企业提供营养调和油的理论依据。

油脂酶改性制备结构酯，替代传统食用油脂，避免传统油脂对人体的不良作用，以甘二酯、MCT（中碳链油脂）为代表的低热量油脂也是我国今后研究发展的重点。

我国已批准新结构酯的生产和食用。

根据油脂和结构脂质在人体内的代谢模式，人们正在试图利用转基因技术、遗传栽培技术，培育出符合人们期望的油料油脂类型。

具有部分氢化油脂使用功能性、无反式脂肪酸或低反式脂肪酸含量的专用油脂研制和生产倍受重视。

利用高熔点植物油或全氢化油脂与其它植物油进行酶催化酯交换反应，是生产无反式脂肪酸专用油脂、替代部分氢化油脂较为有效的方法之一。

开发新型低反式脂肪酸氢化催化剂和新的氢化工艺，是降低反式脂肪酸含量的另一途径。

脂肪酶催化连续生产食品乳化剂单甘酯，产品纯度高（>90%），可替代高温化学醇解生产工艺，脂肪酶催化酯交换反应生产人造奶油和起酥油已在瑞典投入工业化生产。

利用脂肪酶1,3位专一性特点催化酸解反应制备新型结构酯，该工艺已在荷兰、德国和丹麦等国完成中试生产，并有一些产品如人乳脂替代品投放市场。

我国对脂肪酶催化酸解反应制备结构酯也进行了大量研究，但目前还没有进行中试生产的报道。

（二）油脂加工工艺研究现状与进展
油料预处理不再只重视料坯结构性能对制油效果及后续工序的影响，而是更重视对油料中各种成分的品质保护。

油料脱皮、料坯膨化、料坯湿热处理等技术被人们重视并应用于生产。

利用大豆脱皮技术可生产蛋白质含量更高的等级粕；膨化技术的优点已得到业内认可，成为油料预处理工艺的标准工序，广泛用于处理高低含油油料；料坯湿热处理技术应用在棉籽加工中，有效解决了其饼粕的脱毒问题。

节能减排是油脂加工业的重要任务。

国家发改委“关于促进大豆加工业健康发展的指导意见”中规定了单位国内生产总值能耗降低和主要污染物排放总量减少的指标要求。

在浸出技术方面，为降低粕残油、溶剂消耗、能量消耗和提高浸出毛油质量，对混合油负压蒸发、湿粕预脱溶、溶剂尾气回收、乏气的余热利用进行了深入研究，并应用于实际生产，取得显著效果。

水酶法作为一种新兴的制油方法，已经大量研究，并取得阶段性进展。

酶脱胶、有机酸精炼脱胶、物理精炼等为油脂精炼重点研究内容。

膜脱胶已进行多年的研究和中试试验，已有个别公司应用于工业化脱胶处理。

碱炼中和反应趋向“长混合”（long-mix），利于减少碱用量及碱炼油磷脂和皂的残留。

提高脱色效率及减少白土使用量是近年脱色技术研究的重点。

目前，两种新脱色方法得到推广和应用。

添加白土前首先将水合硅胶与油脂混合，以吸附皂、磷脂及微量金属，然后再进行白土脱色处理，可节省白土50%～60%。

废白土再利用技术可减少白土用量50%以上。

基于逆流脱色工艺有节省白土的优点，将其应用于难脱色油脂的研究正在进行之中。

降低脱臭工序的能量消耗，提高脱臭效率及减少反式脂肪酸生成是设计新型脱臭工艺和设备时主要考虑的因素。

低压操作、填料塔脱臭方法被重视和应用，冷冻真空技术得到企业的逐步认可，并在一些企业中开始应用。

“多合一”脱臭塔，即脱气、加热、汽提、脱臭、热交换、热回收及冷却等操作在同一塔内完成，目前正在研发和推广过程中。

为确保食用油脱臭产品的安全，用闭循环的高压蒸汽锅炉替代导热油等化学热媒加热方式正成为一种发展趋势。

制备生物柴油（脂肪酸甲酯）使用固体酸碱、纳米金属氧化、纳米磁性、固定化脂肪酶、固定化全细胞脂肪酶等新型催化剂的研究取得较大进展，降低催化剂生产成本、延长催化剂寿命、降低催化剂对微量杂质的敏感性等仍是目前的研究热点。

信息技术和机电液一体化的应用使生产更加连续、稳定、安全、高效。

三）油脂加工装备与工程技术研究现状与进展
近年来，国内油料油脂加工装备与工程技术获得长足发展，无论是油脂机械单机的技术水平和最大处理能力，还是成套设备和生产线的技术性能及指标都得到很大的提高。

我国油脂加工机械设备门类齐全，油脂加工设备包括了不同油料作物及从农场到产品的全过程的各种专用设备和通用设备。

我国的油脂机械装备业已完全有能力为我国油脂加工业提供技术含量高、处理量大、性能先进、质量可靠的单机产品和成套设备。

国内设计制造的大型原料清理筛、单机处理量500吨/日的液压轧坯机、单机处理量1800～2000吨/日油料挤压膨化机、单机处理量300吨/日螺旋榨油机，以及大豆热脱皮和温脱皮系统等已投入使用，技术性能指标均接近或达到国际同类产品水平。

环形浸出器、大型箱链式浸出器、负压蒸发系统、DTDC等设备处理能力都已达到了较高技术水准，处理能力达3000吨/日以上。

碟式离心分离机、立式、卧式叶片过滤机、大型脱臭塔等设计制造已日趋完善，不仅遍布国内，还远销海外。

碟式离心分离机最大单机日处理量已达400吨，但其稳定性、故障率、振动、分离效率等指标还不及国外同类产品。

在油脂深加工装备方面，与国外先进水平还存在较大差距，如棕榈油分提、人造奶油、起酥油等方面；在油料蛋白生产如醇洗大豆浓缩蛋白关键工艺技术和装备研究上取得了明显进步，但装备水平上还有很多工作要做。

我国诸如核桃、杏仁、松籽、月见草籽、葡萄籽、沙棘籽等高附加值小品种油料资源丰富，顺应人们消费需求，针对加工不同高附加值小品种油料的小型化且具多种功能的组合榨油、精炼设备的研究开发成为当前国内一个热点。

国内油脂加工设备制造精度、使用寿命、生产稳定性、自动化程度等方面与国际先进同类产品还有一定差距，特别是制造技术对机械设备的性能可靠性存在影响，如大型转动轮、特殊机械密封、专用链条、轴承等工业基础件的稳定性和持久性还存在一些问题。

国产的浸出器、脱溶烘干机、离心机、过滤机、脱臭塔、氢化反应器等关键设备在以上诸方面还应下功夫。

随着我国机械装备业整体水平的提高，油脂加工通用设备也有了很大提高，如刮板输送机、螺旋输送机、斗式提升机、风机、泵、真空泵等。

但也普遍存在加工精度、材质等方面的问题，如大型刮板输送机，从材质到加工精度都有欠缺，所以运行平稳性、耐磨性、动力消耗、噪声等方面尚待改进。

过程仪表、阀门及分析仪器方面的性能也有待提高，特别是其精度、灵敏度等方面。

我国开发完成了门类品种齐全的油脂加工设备，具有了较强的成套油脂加工设备的能力。

国内有多个具有油脂加工大型工程的咨询规划、设计研发、设备制造、工程安装、调试培训等全程服务能力的公司，具备提供日处理油料5000吨大型连续油料预榨浸出和1000吨大型油脂连续精炼交钥匙工程的技术。

我国也有能力提供一些不是我国常见品种的油料如棕榈油加工成套设备。

其中有些装臵的技术性能已接近或达到国际先进水平，而且还有不少油脂机械设备出口到国外。

近年来，随着国内特种油料资源和油料蛋白的开发，特别是花生、核桃等高含油油料蛋白和油脂开发技术上的需要，冷榨或低温榨油机的开发已初具规模。

双螺杆和单螺杆榨油机已在油菜籽、花生、油茶籽、杏仁等油料加工中推广应用。

单台榨油机处理能力已达100吨/日（油菜籽）。

具有螺杆循环水强制冷却、榨笼喷淋冷油冷却的200吨/日大型单螺杆冷榨机已试验成功。

目前，国内植物油料加工厂的主导潮流是加工规模大型化，生产经营集约化，工艺装备现代化。

但整体而言，国内生产线系统自动化控制程度不高，生产稳定性、环保设施、能源消耗等方面与发达国家相比尚有差距。

如普遍存在能源消耗偏高，产品质量不稳定。

特别是浸出车间，我国油脂浸出企业对浸出新技术的发展、研究和应用的重视程度不够，使得一些新建浸出油厂的技术水平仍然与国外先进水平存在一定差距。

浸出车间的在线检测和自动化控制与发达国家相差较大。

随着浸出油厂生产规模大型化，在浸
出生产中采用计算机对其过程进行检测与控制，实现浸出工艺参数最优化操作，对保持生产高效稳定运行、节能降耗、安全生产及提高工艺效果都具有重要的意义。

（四）食用油脂安全与营养健康的现状与进展
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，居民的食用油消费量不断增加。

由于消费食用油品种结构性失衡和消费方式的不科学，导致对部分人群健康的负面影响逐渐显现出来。

因此，对居民进行科学用油科普教育，变革现行油脂精炼工艺，通过适度精炼以最大限度保留油脂中的营养伴随物；通过合理调配生产具有平衡脂肪酸组成的调和油；以及为特殊消费人群开发的功能性油脂产品（如甘二酯、中碳链油脂等）已成为今后油脂安全与营养、健康方面的重要任务。

食用油脂的安全问题主要针对其中含有的微量有害成分，包括油料生产或油脂加工过程中产生或带入的。

如油料从土壤和施用的肥料中吸收的重金属铅、汞、砷等以及其他有害物；油料生长过程中的各种农药残留；储运过程中受到3，4-苯并芘多环芳烃致癌物的污染，特别是花生、棉籽等在生长、收获、储运过程中易霉变，造成黄曲霉毒素污染等。

溶剂浸出是成功的制油方法。

我国从20世纪50年代初期的以苯为溶剂，发展到以正己烷为主要成分的六号溶剂，现在我国大多数浸出油厂采用馏程更短的正己烷。

正己烷影响人体中枢神经系统及运动噬神经细胞作用，欧洲允许食用油中正己烷最大残留量为30mg/kg。

在我国新的食用油国家标准中，规定了三级和四级油的最大溶剂残留量为50 mg/kg，一级和二级等高级食用油中不得检出，从而保证了我国市场供应的食用油在溶剂残留方面的安全性。

由于空气中的正己烷对大气有破坏作用，被美国清洁空气法案列为空气污染有害物质而加以限制排放。

我国在“十五”和“十一五”的科技支撑计划中都将开发更加高效低毒、节能环保的新型植物油浸出溶剂列为重点课题，对有可能采用的溶剂如丁烷、戊烷、异己烷、异丙醇等进行了研究。

由于反式脂肪酸对人体健康不利，目前一些发达国家对食品中反应脂肪酸的摄入量作出了规定。

我国油脂科技工作者正在通过一些高新技术如新型催化剂高压低温油脂氢化工艺、软塔油脂脱臭工艺、酶法酯交换工艺和植物高熔点脂调配等方法减少烹调油和油脂深加工产品中的反式脂肪酸含量。

我国食用植物油市场目前存在的质量安全问题主要表现为：酸价、过氧化值超标，溶剂残留超标，不同品种食用植物油掺伪，泔水油等非食用油混入市场，以及散装油容器污染等问题。

各级政府及消费者对食用油的质量安全关注程度越来越高，食用油安全快速、准确检测技术的研究开发成为解决食用油安全的关键环节。

为适应现代社会对食品品质检测技术的“快速”、“准确”、“便携”等新要求，植物油的检测分析技术近年来有了较大进展。

除传统的化学分析方法外，高压液相色谱、电分析方法、近红外光谱技术、化学生物修饰电极等在油脂品质检测中的应用正在加快研究之中。