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。