精炼工艺控制关键点
一、脱胶工序
胶溶性杂质:
毛油中含的磷脂、蛋白质、黏液质和糖基甘油二酯等杂质,因与油脂组成溶胶体系而称之为胶溶性杂质。
胶溶性杂质的不良影响:
1、碱炼影响:胶质使碱炼时产生过度的乳化作用,使油、皂不能很好地分离,即皂脚夹带中性油增加,导致炼耗增加,同时使油中含皂增加,增加水洗的次数及水洗引起的油脂损失;
2、脱色影响:脱色时,胶质会覆盖脱色剂的部分活性表面,使脱色效率降低;
3、脱臭影响:脱臭时温度较高,胶质会发生碳化,增加油脂的色泽;
4、氢化影响:降低氢化速率。
脱胶:
脱除毛油中的胶溶性杂质的工艺叫做脱胶,因毛油中的胶溶性杂质主要是磷脂,所以工业生产中常把脱胶称为脱磷。在碱炼前先脱除胶溶性杂质,可以减少中性油的损耗,提高碱炼油质量,可以节约用碱量,并能获得有价值的副产品——磷脂。
脱胶方法:
1、水化脱胶:对于磷脂含量多或希望磷脂做为副产品提取的毛油,通常采用水化脱胶;
2、酸炼脱胶:达到较高的脱酸要求,可能需要采用酸脱胶,主要采用磷酸、柠檬酸等弱酸,硫酸很少用于食用油的脱胶。一般酸脱胶得到的油脚色深,且部分磷脂变质,不能作为制取食用磷脂的原料。
3、吸附脱胶
4、热聚脱胶
5、化学试剂脱胶
水化脱胶
水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性,把一定数量的水或电解质稀溶液在搅拌下加入毛油中,使毛油中的胶溶性杂质吸水膨胀,凝聚并分离除去的一种脱胶方法。
影响水化脱胶的因素
1、操作温度
胶体分散相在一定条件下开始凝聚时的温度,称为胶体分散相凝聚的临界温度,只有等于或低于该温度,胶体才能凝聚。胶体分散相吸水越多,凝聚临界温度也就越高。
温度高,油脂的黏度低,水化后油脂和磷脂油脚分离效果好;温度高,磷脂吸水能力强,吸水多,水化速度也快,磷脂膨胀的充分,有些夹持在磷脂疏水基团间的油被迫排出,因而水化温度高,有利于提高精炼率。
加入水的温度要与油温基本相同或略高于油温,以免油水温差悬殊,产生局部吸水不均匀而造成局部乳化。终温不要太高,终温最好不要超过85℃。实践证明,加水水化后温度升高10℃左右,对于油和油脚分离是有利的。
水化温度控制在85~90℃。
2、加水量
加水在脱胶过程中的主要作用,1、湿润磷脂分子,使磷脂由内盐式转变成水化式;2、使磷脂发生水化作用,改变凝聚临界温度;3、使其他亲水胶质吸水改变极化度;4、促使胶粒凝聚或絮凝。
水化操作中,适量的水才能形成稳定的水化混合双分子结构,胶粒才能絮凝良好。在一定范围内,加入毛油中的水多,磷脂吸的也多,胶粒膨胀的也充分,使之易于凝聚,此时凝聚的临界温度也高。加水过多,由于磷脂是一种油包水型的乳化剂,就会形成乳化。
适宜的加水量要根据毛油中磷脂含量和水化操作的温度而定。生产中,可根据油中磷脂含量计算。高温水化时,加水量为磷脂含量的3.5倍左右;中温水化时,加水量为磷脂含量的23倍;低温水化时,加水量为磷脂含量的0.5~1倍。
水化锅、沉降罐、碱炼锅可相互通用。
3、混合强度与作用时间
4、电解质
5、原料油的质量
酸炼脱胶
油脂中的磷脂按其水化特性分为可水化和非水化两类。α-磷脂很容易水化,β-磷脂不易水化。钙、镁、铁等磷脂金属复合物也不易水化,这些就是所谓不能或难以水化的非水化磷脂。在正常情况下,非水化磷脂占胶体杂质总含量的10%左右,但受损油料的油脂中所含非水化磷脂数量可能高达50%以上。另外在浸出油料期间,磷脂酶会促使水化磷脂转化成非水化磷脂,当水分和浸出温度较高时,这种转化更为显著。其中β-磷脂可以用碱或酸处理除去,而磷脂金属复合物,必须用酸处理方可除去。
磷酸的作用
1、除去某些非水化的胶质:磷酸可以把β-磷脂和磷脂金属复合物转变为水化磷脂,从而有效地降低油脂中胶质和微量金属的含量。不预先除去磷脂金属复合物,在碱炼时不仅会产生一般胶质的乳化作用,而且生成的钙镁等金属皂水洗时不易去除。
2、使叶绿素转化成色浅的脱镁叶绿素
3、使铁等离子生成络合物,钝化微量金属对油脂氧化的催化作用,增加了油脂抗氧化性能,改善油脂的风味。
磷酸脱胶方法
1、与碱炼相结合的脱胶
按经验,加热0.1%的磷酸,计算理论碱时要多算1.6个酸价的碱。在连续精炼中,磷酸处理需增加磷酸计量泵和混合器。毛油预热到85℃左右,通过计量泵加入一定量的磷酸,在混合器里充分混合和反应,然后按比例与碱混合和反应。
对磷脂含量较高的油脂,可采用先水化,脱除大部分磷脂后,再用磷酸处理,然后进行碱炼工艺。
2、磷酸处理为工序的脱胶
一般把油预热到60℃左右,加入占油重0.05~0.2%、浓度为75~85%的磷酸,充分混合后,再加入1~5%的水进行水化,继续搅拌20min左右,然后用离心分离或沉寂法降油脚分出。
二、油脂脱酸
在工业生产上应用最广泛的是碱炼法和水蒸气蒸馏法(物理精炼法)
碱炼脱酸
碱炼法:是用碱中和油脂中的游离脂肪酸,所生成的肥皂吸附部分其他杂质而从油中去除的精炼方法。肥皂具有很好地吸附作用,它能吸附色素、蛋白质、磷脂、黏液及其他杂质,甚至悬浮的固体杂质也可被絮状肥皂夹带,一起从油中分离,该沉淀物油厂称为皂
脚。
影响碱炼的因素
1、碱及其用量
碱
大多数是碱金属的氢氧化物或碳酸盐。常见的有烧碱(氢氧化钠)、氢氧化钾、氢氧化钙、纯碱(碳酸钠)。
氢氧化钠、氢氧化钾:碱性强,反应所生成的皂能与油脂较好的分离,脱酸效果好,并且对油脂有较高的脱色能力,但存在皂化中性油的缺点。尤其是当碱液浓度高时,皂化更甚。
氢氧化钙:碱性强,反应所生成的钙皂重,很容易与油分离,很容易皂化中性油,脱色能力差,钙皂不便利用。
纯碱:碱性适宜,具有易于游离脂肪酸中和而不皂化中性油的特点。但反应所产生的碳酸气体,会使皂脚松散而上浮于油面,造成分离时的困难。此外,它与油中其他杂质的作用很弱,脱色能力差,很少单独应用于工业生产。一般多与烧碱配合使用,已克服两者单独使用的特点。
碱的用量
碱量不足,游离脂肪酸中和不完全,其他杂质也不能充分作用,皂粒不能很好地絮凝,
致使分离困难,碱炼成品质量差,得率低。用碱过多,中性油被皂化而引起精炼损耗增大。
碱炼时,耗用的总碱量包括两个部分,一部分是用于中和游离脂肪酸的碱,通常称为理论碱,可通过计算求得,另一部分则是为了满足工艺要求而额外添加的碱,称之为超量碱。
碱炼操作中,为了阻止逆向反应弥补理论碱量在分解和凝聚其他杂质、皂化中性油以及被皂膜包容所引起的消耗,需要超出理论碱量而增加的用碱量,这部分超加的碱称为超量碱。
2、碱液浓度
3、操作温度
主要体现在碱炼的初温、终温和升温速度。
初温:加碱时的毛油温度;
终温:反应后油-皂粒呈现明显分离时,为促进皂粒凝聚加速与油分离而加热所达到的最终油温。
碱炼操作温度影响碱炼效果,当其他操作条件相同时,中性油被皂化的概率随操作温度的升高而增加。
在80~90℃范围内,皂脚与油的密度差最明显,而且皂脚黏度的降低率最大,因此在该温度范围内分离油-皂可获得最佳效果。
4、操作时间
主要体现在中性油皂化损失和综合脱杂效果上。
5、混合与搅拌
碱炼时,烧碱与游离脂肪酸的反应发生在碱滴的表面,碱滴分散得愈细,碱液的总表面积愈大,从而增加了碱液与游离脂肪酸的接触机会,加快反应速率,缩短碱炼过程,有利精炼率的提高。混合或搅拌不良时,碱液形不成足够的分散度,甚至会出现分层现象而增加中性油皂化的概率。
6、杂质的影响
7、分离
8、洗涤与干燥
影响洗涤效果的因素有温度、水质、水量、电解质以及搅拌等。
操作温度(油温、水温)低、水量少、洗涤水为硬水或不恰当的搅拌等,都将增大洗涤损耗和影响洗涤效果。洗涤操作温度一般为85℃左右,添加水量为油量的10~15%。
洗涤操作的搅拌或混合程度,取决于碱炼的含皂量,含皂量较高时,第一遍洗涤用水,建议采用食盐和碱的混合稀溶液,并降低搅拌速度。
连续式碱炼脱酸工艺
三、真空干燥 四、油脂脱色
色素分为三类:
1、有机色素;2、有机降解物;3、色原体
脱色工段作用:
脱除油脂中的色素,同时还可以除去油脂中的微量金属,除去残留的微量皂粒、磷脂等胶质及一些有臭味的物质,除去多环芳烃和残留农药等。
脱色方法:
吸附脱色法、加热脱色、氧化脱色、化学试剂脱色法
吸附脱色
影响吸附脱色的因素
1、油的品质及前处理
2、吸附剂的质量和用量
3、操作压力,吸附脱色操作分常压及负压两种类型。
4、操作温度
5、操作时间
6、混合程度
7、脱色工艺
吸附脱色设备
间歇脱色设备:脱色罐
连续脱色工艺设备:脱色塔
吸附剂分离
脱色后的油与吸附剂分离一般采用压滤法。常用的压滤设备有直立式叶片过滤机、板框式压滤机、圆盘叶滤机等。其中直立式叶片过滤机更为适宜。过滤介质多选用不锈钢过滤网和涤纶滤布。一般配置两台以上,以便实现过滤连续化。
五、油脂脱臭
气味物质与游离脂肪酸之间存在着一定的关系。当降低游离脂肪酸的含量时,能相应地降低油中的一部分臭味组分。当游离脂肪酸达01.%时,油仍有气味,当游离脂肪酸降至0.01~0.03%(过氧化值为0)时,气味即被消除,可见脱臭与脱酸是紧密相关的。
油脂脱臭不仅可除去油中的臭味物质,提高油脂的烟点,改善食用油的风味,还能使油脂的稳定度、色度和品质有所改善。脱臭的同时,还能脱除游离脂肪酸、过氧化物及其分解产物和一些热敏性色素,除去霉烂油料中蛋白质的挥发性分解物,除去小分子量的多环芳烃及残留农药。
油脂脱臭是利用油脂中臭味物质与甘油三脂肪酸酯挥发度的差异,在高温和高真空条件下借助水蒸气蒸馏脱除臭味物质的工艺过程。
水蒸气蒸馏(又称汽提)脱臭的原理,系水蒸气通过含有臭味组分的油脂,汽-液表面相接触,水蒸气被挥发的臭味组分所饱和,并按其分压的比率逸出,从而达到脱除臭味组分的目的。
脱臭损耗:蒸馏损耗、飞溅损耗
影响脱臭的因素
1、脱臭温度
温度越高,脂肪酸及臭味组分蒸汽压力就越大,蒸馏脱臭也越易进行。但是温度的增高也是有限度的,因为过高的温度会引起油脂的分解,影响产品的稳定性能并增加油脂的损耗。因此工业生产中,一般控制蒸馏温度为230~270℃,载热体进入设备的温度以不超过295℃为宜。
2、操作压强(真空度)
3、通气速率与时间
脱臭工艺
间歇式、半连续式、连续式及填料薄膜
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