油脂脱胶的技术

油脂脱胶技术1 油脂脱胶化学理论1．1 脱胶目的脱胶是脱除油脂中含有胶体物质的工艺过程。

在脱除的胶质物中，主要是磷脂和与磷脂结合钙、镁、铁微量金属及其它杂质。

其中大豆毛油含有3％左右磷脂，它们对油脂制品风味性和稳定性，及在使用时与油的起泡现象等均有直接关系；此外，脱胶工艺效果对其后脱酸、脱色、脱臭、脱蜡工艺也有一定影响。

另一方面，大豆磷脂精制后可作为食品乳化剂等产品，其用途极为广泛。

脱胶工艺中欲脱除的磷脂大体可分为水化磷脂(hydratable Phospholipids，HP)与非水化磷脂(Nonhydratable Phospholipids，NHP)，两者在性质和脱除工艺上均有一定差异。

1．2 水化磷脂脱胶简言之，水化脱胶是利用磷脂等脂质分子中所含亲水基，将一定量热水或酸，加入到油中，使胶体水溶性脂质吸水膨胀、凝聚，进而采用沉降或离心方式从油中进行分离的一种方法。

如图l所示，从磷脂酰胆碱化学结构上看，具有粘着性磷脂溶解共存状态中游离脂肪酸是亲油性物质，而其中磷酸基，氮化合物，胆碱部分则具有亲水性。

加水后磷脂亲水基附着于水，与油产生比重差这样就可使油与磷脂进行分离。

1．3 非水化磷脂脱胶经水化脱胶工艺后，油中仍含有一定数量非水化磷脂及钙、镁、铁微量金属等杂质，这些杂质的去除则较为困难。

非水化磷脂(NHP)是制油业长期深感烦恼问题之一，大豆受早霜之害，加之在收获期间经常遇到连绵阴雨，及在贮存和运输中大豆发热，使毛油中非水化磷脂含量增高。

这样不仅使精炼损耗增大，且从这类毛油中所得到磷脂品质极差，油脂色泽也较深。

在油料压榨和浸出过程中，NHP生成与油料水分，油料细胞破坏，油料中磷脂酶D(Phosholipase D)活性等密切相关。

目前，在制油工程中先后开发出挤压膨化工艺(Expander Process)，阿鲁高工艺(ALCON Process)和Supet Expro工艺等新方法，力图大力减少毛油非水化磷脂。

但实际上更多的仍需要在油脂精炼过程中，在传统水化脱胶和酸脱胶基础上，对不同油脂原料开发新的脱胶工艺，以提高脱胶效果，使油脂脱胶后磷脂含量小于5ppm～10ppm以下，铁，镁，钙金属含量小于0．2％，游离脂肪酸量小于2％，以确保物理精炼实施。

研究证实，NHP是由磷脂酰胆碱(Phosphatidy choline，PC)和磷脂乙醇胺(Phosphatidy ethanolamine，PE)受磷脂酶作用而生成磷脂酸(Phosphatidic acid，PA)为其主要成分，参见图2和表1。

大豆油、葵花籽油、菜籽油各种脱胶油中NHP组成如表1所示。

非水化磷脂主要成分是PA，另外PE，PC 约占20％～30％，而磷脂酰肌醇(Phosphatidy inositol，PI)含量很少。

PC和PI均呈亲水性(水化性)，但PE和PA即呈亲水性(水化性)，又呈非亲水性(非水化性)，因而成分容易产生变化。

表2为磷脂水化前后各种成分状况，其中PC从大豆油中几乎可完全去除，而PA，PE则很难单独水化，但由于与PC共存，因其之间相互作用也有一定水化性。

在它们脱胶过程中，大豆油脱胶难易不仅与磷脂各种成分水化性质有关：同时它们水化性质状况与胶态离子形成临界浓度(Critical Concentration of Micelle formation，CMC)也密切相关。

实验测定PC，PE，PA 的CMC各自为0．085．O．84，及2．6 mM；而PC与PE，PA混合形成胶束，PC—PE，PC—PA 的CMC是0．16与1_3mM，各为其中间值。

因此，如何提高脱胶分离效率，还需从胶体化学着眼，对温度，水溶解度，胶束和临界胶束浓度，及pH值等因素作必要选择。

表3为在脱胶前后大豆油和胶质中金属量。

在大豆油脱胶前后分析值中可知，脱胶油中磷脂残留量约为25％时，几乎没有金属钾残留，但金属钙残留85％左右很难除去，金属镁在脱胶油和胶质中大体各为毛油中一半。

另外，大豆油NHP中二价金属总量，与总磷脂数量大体一致。

葵花籽油与大豆油数据也大体相同。

PC在油中因作为两性离子存在，呈亲水性；PI由于含有肌醇类成分亦为亲水性，PE同样也显示有亲水性和疏水性两种性质。

在金属与磷脂离子结合中，如钾金属那样，若系一价金属，PE呈亲水性，而在钙，镁，铁二价金属中则变为非亲水性。

PA部分与金属离子形成复合体，同样若为一价金属时，PA 呈亲水性，而在二价金属中则也变为非亲水性。

过去，由于对油品质量要求较低，同时缺乏应有环保意识，人们对脱胶理论和工艺并不太重视。

现今在对大豆油，葵花籽油，棕榈油及玉米油等油品成功采用物理精炼工艺后，由于经充分脱胶后可不再单独进行脱酸，因此，在这些场合对脱胶工艺水平要求是相当高的，特别是对大豆油非水化磷脂去除，仅仅采用传统水化脱胶等工艺是相当困难的。

可以说，磷脂脱胶工艺水平高低已成为能否实施物理精炼的关键所在。

在新开发脱胶工艺中，主要是采用酸脱胶，化学添加剂络和法脱胶，酶法脱胶及超滤脱胶等方法。

在酸脱胶中，通常是添加一些有机酸(醋酸、草酸、马来酸、柠檬酸、酒石酸、丹宁酸等，其中醋酸与无水醋酸脱胶效果，以无水醋酸为佳)与无机酸(磷酸、硫酸、盐酸、硝酸等，其中常用的为磷酸)及碱。

根据酸调节分级脱胶原理，即，先加入酸等化学试剂，将非水化磷脂(NHP)转化为水化磷脂(HP)，并将其中残存的与PA，PE结合的钙、镁、铁等二价金属离子Ca 、Mg 、Fe 变为游离状态，移动到水相中去除。

再通过加入碱在稀碱液相中调节pH值(通常pH值在5左右)，进而改善分离条件，降低油脂脱胶精炼工艺中油损耗，在这里碱液主要作用与传统意义上脱酸是不同的。

而化学添加剂乙二胺四醋酸脱胶法，则是利用乙二胺四醋酸(Ethylene diamine teracetic acid，EDTA)与油脂中金属钙、镁离子形成络和体进而离心分离。

酶法脱胶是利用磷脂酶对磷脂水解作用，进而将NHP转化为HP为基础。

有关NHP脱胶简要原理如图2所示。

2 各种主要脱胶工艺流程[10~27]在油脂脱胶工艺中，除传统水化脱胶工艺，及各种酸脱胶工艺，即长混工艺(Long mix process)，短混工艺(Shortminprocess)，50油工艺(50 oil process)，酸脱胶法(Aciddegumming process)[其中又分为：(a)简单酸脱胶法(simpledegumming process)，(b)干法脱胶法(dry degumming process)]，特殊脱胶法(special degumming process)：近十几年来，又相继开发超级脱胶法(Soper／uni—degummingprocess)，顶级脱胶法(Top degumming process)，IMPAC脱胶工艺(IMPAC degumming process)酶法脱胶工艺(Enzymax process)，S．O．F．T．脱胶法(S．O．F．T degumming process)，超滤脱胶法(ultrafiltration degumming process，uF法)等新的脱胶工艺。

这些新工艺均可使脱胶油中磷残留量在5 ppm～10 ppm，确保符合物理精炼要求，为油脂精炼技术作出新的贡献。

国内一些企业也引进或消化吸收部分新工艺，并取得一定成效。

下面将这些油脂脱胶的工艺流程、工艺参数和工艺指标分别简介如下。

2．1 传统水化脱胶分离法传统水化脱胶工艺是将毛油加热到60℃ ～70℃ ，加入与油中水化胶质等量的水，在混合器中经充分搅拌后，将生成水化磷脂送入中间反应罐滞留30分钟，用泵送入液／固离心机进行分离。

油从轻液出口排出：胶质从重液出口排出。

油出口的水化磷脂含量通常可减少到5，000 ppm左右，排出胶质中油含量为30％上下。

按传统方法，在其后脱酸工艺中加入磷酸进一步将非水化磷脂去除，一般最终胶质量可降低到50 ppm，但这与现行物理精炼要求尚有距离，因而仍需要开发新的脱胶工艺。

传统水化脱胶工艺流程：2．2 长混工艺长混工艺即长时间混合工艺。

系源于美国对大豆油精炼工艺而开发长时间(3～10分钟)，低温度(20℃ ～40℃)一种精炼法。

其工艺流程如下：2．3 短混工艺短混工艺即短时间(1～15秒)高温(80℃ ～90℃)脱胶(及脱酸)精炼工艺，这种方法主要是欧洲、日本为适合于多种油脂精炼而开发的。

其典型工艺流程如下：这里需说明的是，本文所介绍各种酸脱胶工艺，主要是为了脱除油脂中所含非水化磷脂，加碱中和的目的主要是调节液相中pH值，以更好提高分离效果；并非是常规碱炼脱酸中对游离脂肪酸的中和(参见本文第一节原理部分中有关非水化磷脂脱胶过程说明)。

2．4 酸脱胶法其中又分为：(a)简单酸脱胶法；(b)干法脱胶。

如前所述，在磷脂含量高的大豆油预处理中，采用挤压膨化工艺或阿鲁高工艺，在溶剂浸出前进行特殊处理后，所得油中非水化磷脂量显著降低，此时水化脱胶油中磷脂含量可降至10 ppm～20 ppm。

在普通工艺中，要除去非水化磷脂，一般可采用酸处理脱胶，胶质被调整为水化型非油溶性金属盐与磷脂的酸状态再予处理。

但是，对于磷脂含量低的棕榈油，棕榈仁油，椰子油，橄榄油，动物油脂等，只要采用如下(A)和(B)两种酸处理法之中一种方式即可简单进行脱胶。

将加热后毛油(80℃ ～90℃)用磷酸或柠檬酸充分混合，经过5～20分钟反应，再加入2％～5％水充分混合，进行离心分离。

另外，如(B)中所示，在采用干法脱胶工艺时，只用酸处理，并进而对油进行脱色，得到脱胶、脱色油。

2．5 5O油工艺(50 Oil Process)该工艺是由美国斯坦利(Staley)公司开发采用无水醋酸脱胶方法。

该研究完成于1956年，故此命名为50油工艺。

其工艺流程如下：将大豆毛油加热到75℃-80℃ ，添加10％，15％无水醋酸(视情况有时再入1％过氧化氢)，加入2％～3％水，在75℃-80℃温度下搅拌20-30分钟，使磷脂水化析出，析出胶质经离心机分离，这样脱胶后精炼油中磷含量30 ppm～50 ppm，优于传统水化法。

不过，该方法虽可将磷脂较好脱除，可省略碱炼脱酸工艺，中性油损失少，脱臭油及磷脂收率好；但对油中铁离子亦很难除尽，同时对棉籽油、玉米油等色泽较深毛油，不易得到充分精炼效果。

另外，按照有关国家的食品添加剂规范，不允许在油脂中加入无水醋酸及过氧化氢(对设备亦有较强腐蚀作用)。

2．6 特殊脱胶法(special degumming)该法是由瑞典阿阀拉法(Alfa—Lava1)公司开发一种新工艺，又称之酸精炼法。

主要是针对大豆油等磷脂含量高的油为目的而开发的。

其中，在离心机应用上，又分为单机型与双机型两种方式。