脱蜡的技术

第1节脱蜡

油脂中的蜡是高级一元羧酸与高级一元醇形成的酯。植物油料中的蜡质主要存在于皮壳中，其次存在于细胞壁中。蜡在40℃以上能溶解于油脂，因此无论是压榨法还是浸出法制取的毛油中，一般都含有一定量的蜡质。各种毛油含蜡量有很大的差异，大多数毛油的含蜡量极微，但有些毛油的含蜡量则较高。如玉米胚芽油含蜡量0.01%～ 0.04%，葵花籽油含蜡量0.06%～0.2%％，米糠油含蜡量1～5%％。一般油脂中的含蜡量随料胚含壳量的增加而增加。

一、脱蜡的意义及机理

（一）脱蜡的意义

常温(30℃)以下，蜡质在油脂中的溶解度降低，析出蜡的晶粒而成为油溶胶，具有胶体的一切特性，如光学及电学性质。因此，油脂中的含蜡量可借助于以光的散射——丁达尔现象为原理制作的浊度计来测量。随着贮存时间的延长，蜡的晶粒逐渐增大而变成悬浮体，此时体系变成“粗分散系”—悬浊液，体现了溶胶体系的不稳定性。可见含蜡毛油既是溶胶又是悬浊液。油脂中含有少量蜡质，即可使浊点升高，使油品的透明度和消化吸收率下降，并使气滋味和适口性变差，从而降低了油脂的食用品质、营养价值及工业使用价值。另一方面，蜡是重要的工业原料，可用于制蜡纸、防水剂、光泽剂等。因此，从油中脱除或提取蜡质可达到提高食用油脂品质和综合利用植物油脂蜡源的目的。

脱除油脂中蜡质的工艺过程称为油脂的脱蜡。脱蜡的方法可分为多种，即常规法、溶剂法、表面活性剂法以及结合脱胶、脱酸的脱蜡方法。此外，还有凝聚剂法、尿素法、静电法等。虽然各种方法所采用的辅助手段不同，但基本原理均属冷冻结晶及分离的范畴。即根据蜡与油脂的熔点差及蜡在油脂中的溶解度(或分散度)随温度降低而变小的性质，通过冷却析出晶体蜡(或蜡及助晶剂混合体)，经过滤或离心分离而达到油蜡分离的目的。诸多脱蜡法的一个共同点，就是都要求温度在25℃以下，才能取得好的脱蜡效果。

（二）、脱蜡的机理

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蜡分子中存在酰氧基(R—C—O)，使蜡带有微弱的极性。因此蜡是一种带有弱亲水基的亲脂性化合物。温度高于40℃时，蜡的极性微弱，溶解于油脂中，随着温度的下降，蜡分子在油中的游动性降低，蜡分子中的酯键极性增强，特别是低于30℃时，蜡形成结晶析出，并形成较为稳定的胶体系统。在此低温下持续一段时间后，蜡晶体相互凝聚成较大的晶粒，比重增加而变成悬浊液。可见油和蜡之间的界面张力是随着温度的变化而变化的。两者界面张力的大小和温度呈反比关系。这就是为什么脱蜡工艺必须在低温条件下进行的理论根据。

要使油、蜡良好分离，希望结晶出的蜡晶大而结实，油脂和蜡的悬浊液粘度较低，这可以通过采用各种不同的辅助手段达到目的。

（三）影响脱蜡的因素

1、脱蜡温度和降温速度

由于蜡分子中的两个烃基碳链都较长，在结晶过程中会有较严重的过冷现象，加之蜡烃基的亲脂性，使其达凝固点时，呈过饱和现象。为了确保脱蜡效果，脱蜡温度一定要控制在蜡凝固点以下，但也不能太低，否则，不但油脂粘度增加，给油、蜡分离造成困难，而且熔点较高的固脂也析出，分离时固脂与蜡一起从油中分出，增加了油脂的脱蜡损耗。采用常规法脱蜡，其结晶温度多为20～30℃，采用溶剂法脱蜡，其结晶温度多控制在20℃左右。

蜡的结晶是物理变化过程，过程缓慢。整个结晶过程可分为三步：第一熔融含蜡油脂的过冷却、过饱和，第二晶核的形成和第三晶体的成长。蜡熔点较高，在常温下就可自然结晶析出。自然结晶的晶粒很小，而且大小不一，有些在油中胶溶，使油和蜡的分离难以进行。因此在结晶前，必须调整油温，使蜡晶全部熔化，然后人为控制结晶过程，才能创造良好的分离条件一晶粒大而结实。晶粒的大小取决于二个因素，晶核生成的速度W和晶体成长速度Q。晶粒的分散度与W／Q成正比，结晶过程中应降低W，增加Q。

降温速度与W、Q关系很大。当降温的速度足够慢时，高熔点的蜡首先析出结晶，同时放出结晶热。温度继续下降，熔点较低的蜡也将要析出结晶。即将析出的蜡分子与已结晶析出的蜡碰撞，而且以已析出蜡晶为核心长大，使晶粒大而少。如果降温的速度较快，高熔点蜡刚析出，还未来得及与较低熔点的蜡相碰撞，较低熔点的蜡就已单独析出，使晶粒多而小，夹带油也必然多。为了保持适宜的降温速度，要求冷却剂和油脂的温度差不能太大，否则，会在冷却面上形成大量晶核，既不利于传热，又不利于油一蜡分离。降温过程要缓慢进行，从生产角度考虑也不能太慢，适宜的降温速度可通过冷却试验确定。

2、结晶时间

如上所述，为了得到易于分离的结晶，降温必须缓慢进行。而且，当温度逐渐下降到预定的结晶温度后，还需在该温度下保持一定时间，进行养晶(或称老化、熟成)。养晶过程中，晶粒继续长大。可见，从晶核形成到晶体成长为大而结实的结晶，需要足够的时间。

3、搅拌速度

结晶要在低温下进行，而且是放热过程，所以必须冷却。搅拌可使油脂中各处的降温均匀。搅拌可使晶核与即将析出的蜡分子碰撞，促进晶粒有较多机会均匀长大。不搅拌只能靠布朗运动，结晶太慢。但搅拌太快，会打碎晶粒。一般搅拌速度控制在10～13转/分，大直径的结晶罐用较低的速度。搅拌速度以有利于蜡晶成长为准。搅拌可减少“晶簇”的形成。结晶中，除了晶核长大，几颗晶体还可能聚集成晶簇，晶簇能将油包合在内，增加脱蜡损耗。

4、助晶剂

不同的脱蜡方法采用不同的助晶剂。

(1)溶剂

油脂和蜡的结构不同，对溶剂的亲和力也不同，尤其在低温下，亲和力的差异更大。溶剂的存在，使蜡易于结晶析出，有助于固(蜡晶)液(油脂)两相较快达到平衡，得到的结晶结实(包油少)，降温速度也可高一些。同时溶剂可降低体系的粘度，改善了油一蜡分离的效

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(2)表面活性剂

加入表面活性剂，有助于蜡的结晶。表面活性剂分子中的非极性基团，与蜡的烃基有较强的亲和力而形成共聚体。表面活性剂具有较强的极性基团因而共聚体的极性远大于单体蜡，使油一蜡界面的表面张力大大增加，而且共聚体晶粒大，生长速度也快，与油脂也易于分离。

毛油中的磷脂、单甘酯、双甘酯、游离脂肪酸，以及碱炼中生成的肥皂，都是良好的表面活性剂，能在低温条件下把蜡从油中拉出来。这就是米糠油等能在低温脱胶和碱炼的同时进行脱蜡的主要依据。但是，蜡和油之间还存在着一定亲和力，上述油脂中的表面活性物质，尚没有足够的拉力，将油脂中的全部蜡分子分离出来，还要加入一些强有力的表面活性剂才能达到好的脱蜡效果。常用的有聚丙烯酰胺、脂肪族烷基硫酸盐、糖酯等。近年来，国内外油脂工艺专家正在寻求理想的表面活性剂，使其憎水基的结构力求和蜡分子接近，亲水基上力求有较多的羟基，表面活性剂的憎水基和蜡的亲和力加强，它的亲水基和水的亲和力加强，从而大大地加强了把蜡从油中拉出来的力量，提高了脱蜡效果。

对于不同的油脂，学者们持不同的见解，如有人认为糠蜡熔点高，分子量大，晶粒坚实而大，应少加这类助晶剂，否则，加入表面活性剂易造成乳化现象，促使甘三酯分解成胶溶性较强的甘二酯或甘一酯，给蜡、油分离及其质量带来不良影响。这些有待于通过科学研究验证和完善。

(3)凝聚剂

凝聚剂是一种电解质助晶剂。在蜡、油溶胶中加入适量的电解质溶液，以增加溶胶中的离子浓度，给带负电荷的蜡晶粒创造了吸引带相反电荷离子的有利条件，降低了胶体双电层结构中的ζ电位，粒子间排的斥力减小，溶胶的稳定体系被破坏，从而使蜡晶粒聚沉。

各种电解质对溶胶的聚沉值取决于与溶胶电性相反的离子价数，此离子价数愈高聚沉值愈小，聚沉能力愈强。

在葵花籽油脱蜡实践中，食盐和硫酸铝是常用的凝聚剂。硫酸铝的聚沉值小于食盐，且水解生成的氢氧化铝还具有较强的吸附能力，效果更好些，但因氢氧化铝是两性化合物，在酸性条件下会转化成偏铝酸盐而失效，因此，用硫酸铝水溶液作脱蜡凝聚剂时，油脂必须先脱酸。

(4)尿素

尿素能选择性地把蜡包合在结晶形成的螺旋状管道体内。该包合物易沉淀而与油脂分开。由于蜡和尿素在水中溶解度不同，蜡和尿素很易分离。

(5)静电脱蜡

静电脱蜡是利用外加的不均电场，使蜡分子极化，带负电荷的蜡晶粒在电场作用下，在阳极富集并沉降，使油-蜡分离。

5、输送及分离方式