作為食用油加工的最后一個工段———油脂精煉,其主要任務是生產出高質量的精煉油,怎樣提高油脂精煉率與降低消耗是矛盾的兩個方面,也是精煤生產技術的關鍵所在。對大多數的油品而言,其精煉的過程通常包括脫膠、脫酸、脫色及脫臭等工序,各工序的目的及操作要求各不相同,生產中遇到的技術問題也不一樣,現就這些工序中幾個常見的技術問題作簡要的分析,供同行參考。

    1 脫膠

    脫膠被認為是精煉工藝中最重要的環節之一,有效的脫膠操作將有利于保證成品油的質量,減少損耗。因為膠質的存在會使成品油的食用品質降低,并會使油脂在脫色時白土用量增多,如果脫臭前還有膠質存在,油脂將會產生嚴重異味并影響成品油的穩定性。

    水化是常用的脫膠方法。一般將約2 %左右的略高于油溫的水加入到70 ℃左右的毛油中,使磷脂水化。磷脂吸水后,溶解性發生了變化,并從油中析出,可通過沉淀或離心的方法,使之與油分離,采用這種方法可以除去大部分膠質。在實際生產中,用新收獲油料(如新上市的油菜籽) 或用儲藏條件不大好的原料制得的毛油,經脫膠后通常仍殘余一些膠質,表現為水化油280 ℃加熱試驗經常不合格,即使重新加水處理,也沒有明顯效果。究其原因,主要是油中存在著較多的非水化磷脂之故。要脫除這部分膠質,目前比較行之有效的方法是在待處理油中先加入約011 %左右的無機酸(通常用磷酸) ,并使之與油充分混合,讓其中的非水化磷脂轉化為水化磷脂,然后按正常的脫膠方法進行即可。值得注意的是:間歇水化時,油中加入磷酸后需快速攪拌充分,然后才能加水水化,否則,因磷酸數量太少而未能與油充分接觸,脫膠仍然不徹底;而連續工藝采用的是專用混合設備,混合效果一般沒有問題,但同樣因為磷酸的加入量太少,需要控制磷酸和油的流量之間的平衡,以達到預期的效果。

    2 脫酸

    脫酸也是油脂精煉的主要工序,脫除油脂中的游離脂肪酸可用化學或物理的方法。油廠中通常用堿煉(中和) 法除去油脂中的這類雜質,從而為油脂脫色、脫臭、氫化及油脂制品深加工打下良好基礎。油脂經過堿煉可提高質量,增加其穩定性,延長儲存期。但由于堿液除與脂肪酸等發生中和反應外,還會與少量的甘三酯發生皂化反應,生成甘油和肥皂,引起煉耗的增加。因此,必須選擇最佳工藝條件,以減少煉耗。

    影響堿煉工藝效果的因素主要有:堿的種類、堿的用量、堿液濃度、堿的計量、操作溫度、加15糧油加工四川糧油科技(CN51 - 1178/ TS 　ISSN1008 - 6986)堿速度、攪拌速度等。這些因素相互關聯,在確定工藝參數需根據工藝類型、設備情況及毛油質量情況等加以綜合考慮。

   2.1 間歇堿煉中攪拌強度的控制堿煉過程是一個典型的膠體化學反應過程,反應效果取決于膠態離子膜的結構,膠態離子膜必須易于形成,薄而均勻,易與堿滴脫離才好,如果毛油中還有較多的磷脂、蛋白質、粘液等膠質,膠膜就會吸附它們而形成較厚的穩定結構,攪拌時不易破裂,夾帶在其中的游離堿和中性油就難以分離出來,從而影響堿煉效果。

    為此,在間歇堿煉操作時,應做到:一是在加堿中和時用較強的攪拌強度,以增大堿液與游離脂肪酸的接觸面積,縮短中性油與堿液的接觸時間,從而提高中和速率和降低中性油的皂化損耗;二是中和后控制一定的攪拌強度,以調節堿滴在油中的下降速度,控制膠膜結構,避免生成厚的膠態離子膜,并使膠膜易于絮凝。另外,待堿煉的油最好先經過脫膠,使其中膠質含量減少,才能保證良好的堿煉效果。

    2.2 連續堿煉中加堿量的掌握加堿量是影響堿煉效果的重要因素,加堿量應根據毛油的酸價及成品油的酸價來決定。連續堿煉操作中,在預熱器或混合器(加磷酸或檸檬酸) 之后檢測酸價就顯得十分需要,這樣才能準確知道用堿量及確定相應的其它條件;同時原料油色過深或過淺,也會影響到用堿量,操作時還應根據油色情況及時調節,確定增加或減少用堿量。

    2.3 二次堿煉問題油脂的二次堿煉又稱復煉,下面幾種情況下油脂需進行二次堿煉:其一是用劣質的油料制取的色澤深、雜質多且游離脂肪酸含量偏高(如質量差的毛棉油和毛糠油等) 的毛油;其二是某些油脂出于生產工藝需要,進行兩次堿煉。如從毛糠油中提取谷維素需采用二次堿煉工藝,進行第一次堿煉時需測定毛油酸價,加堿量可用理論堿量的65 %～70 % ,堿液濃度一般用16～20°Be’,加堿中和后分離皂腳,再取油樣水洗后測定酸價。第二次堿煉根據酸價計算理論堿和超量堿用量,用二次堿煉皂腳捕集谷維素;其三是有些連續精煉工藝采用二次堿煉,其目的是改善油脂的保存性能和風味,可以使油脂在后續工序中易脫色、易脫臭而成品油不易回味。一般來講,對于色澤較深的毛油,采用二次堿煉是適宜的,如棉油、魚油及菜籽油等,而對椰子油、花生油等淺色油,通常就不必采用二次堿煉。

    3 脫色大多數油脂精煉工藝都采用吸附脫色,即在一定的工藝條件下使油中的色素被脫色劑(漂土或活性碳) 吸附,主要的工藝條件是溫度、時間、工作壓力和脫色劑的用量。

    3.1 脫色溫度控制當油脂與脫色劑接觸時,溫度對脫色過程有著顯著影響。一般來講油脂脫色應該有一個最適宜溫度。生產中,多數工廠都在90～110 ℃左右的溫度下進行脫色,而且保持不變。需要注意的是,油在脫色過程中情況不盡相同,可以說每一種油或不同質量的原料油都具有它自己的適宜溫度;采用不同的脫色劑,其工作溫度也應有區別,用活性白土或活性碳時適宜的溫度為100～106 ℃,用各種天然漂土時為105～132 ℃。另外,不能簡單地以升高溫度的方法來提高脫色效率及效果,有研究表明過高的溫度不僅對降低色澤沒有好處,還會使酸價明顯上升。

    3.2 脫色時間掌握脫色時間指的是油脂和脫色劑接觸的時間。在適當的混合條件下,脫色劑能很快和油中的色素達到平衡,10～15min 接觸時間已可滿足對脫色的各種要求。因此,在現有的工藝中,脫色時間通常控制在20～30min 左右。需要注意的是:在操作時,應該對脫色時間規范化,因為,脫色劑與油接觸時間過長,會使油的質量惡化,包括油色的回升和酸價上升。連續式脫色過程比較容易維持一個油和脫色劑的固定接觸時間,而間歇脫色工藝就很難做到,這就要求在脫色后及時快速地過濾。

    3.3 脫色劑的前處理及脫色時真空度控制脫色劑的脫色活性在很大程度上是由于其多毛細孔結構和具有很大的比表面積,它容易被空氣所飽和。另外,脫色劑對油的氧化具有一定的催化作用。所以,脫色通常是在隔絕空氣的條件下進行,工藝上還要求在進入系統之前脫色劑和油都需脫氣。也就是說,脫色時的真空條件是為了完全除去系統中存在的空氣。基于此,脫色時的真空度一般不高,如殘壓4kPa 就可以達到工藝要求,再提高真空度。

    3.4 廢脫色劑帶油問題廢脫色劑帶油是吸附脫色工藝的主要缺陷,活性較差的天然漂土可殘留其本身重量30 %左右的油,廢活性白土中有時帶油能高達70 % ,活性碳的帶油率還要高得多。因此,在大多數油的脫色中,殘留在廢脫色劑中油的損失價值要超過吸附劑的費用。而且,目前還沒有很理想的技術來回收這種殘油。這就要求在操作中要嚴格控制脫色劑的用量,只有在特殊情況下才用較大的量,一般活性白土用1 %已足夠,即使有時需要脫除油中較深的紅、綠色,也只能在白土中加入少量活性碳(5 %～10 %或更少) 。

    應該指出,選用脫色劑時要綜合考慮價格、活性碳和帶油率等因素。

    4  脫臭油脂脫臭的機理是基于在同等條件下臭味組分的蒸汽壓遠大于甘油三酸酯的蒸汽壓,從而采用蒸餾的方法將兩者分離。由于油中的氣味物質揮發性較差并且含量很少,要實現好的脫臭效果,需要高溫、高真空等條件。根據蒸餾原理,升高溫度、提高真空度、增加水蒸汽的用量和延長脫臭時間都有助于脫臭的進行,是提高脫臭效果的有效手段。但在實際操作時必須考慮這些條件之間的協調及綜合成本等問題。

    4.1 脫臭溫度控制高溫有助于去除氣味,其與脫臭時間的關系是:溫度較低,需較長時間;溫度較高,只需較短時間。有實驗表明,在脫臭溫度范圍內每升高17 ℃,可以使脫臭時間縮短一半。但過高的溫度對油脂是有害的,會使部分油脂產生水解或熱聚合反應,如溫度達260 ℃以上時,脫臭油(菜油和豆油) 中的亞麻酸異構體的數量會顯著增加,從而降低油脂的營養價值和氧化穩定性。近幾年,許多精煉油廠用導熱油加熱替代了水蒸汽加熱,脫臭溫度由200 ℃左右提高至250 ℃左右,則脫臭時間應相應縮短。對間歇式脫臭,時間應由原來3～4h ,調整到1～2h ,連續式脫臭則更短。

    4.2 脫臭殘壓的控制從理論上來看,溫度、汽提蒸汽的用量和脫臭時間都與脫臭器中的絕對壓力成正比。因此,為使脫臭油達到較高的煙點,提高真空度是技術的關鍵。現在,油脂脫臭時的絕對壓力一般在670～266Pa ,如采用間歇式脫臭生產高烹油時控制殘壓為670Pa , 連續精煉和色拉油脫臭的絕對壓力為266Pa 。對一個具體的脫臭系統來說,如采用多級蒸汽噴射泵,其真空度和抽氣速率大多不能靈活調節,這樣要保持穩定的真空效果,維持工作蒸汽壓力達到設計壓力就十分重要;但如果蒸汽噴射泵運行的其它條件,如冷卻水溫度發生變化,則工作蒸汽壓力也應作相應的調整。如夏天水溫高,工作蒸汽壓力需相應提高;冬季水溫低,適當降低蒸汽壓力仍能滿足脫臭所需的真空度和抽氣量。這樣既可以減少工作蒸汽的用量,同時也能維持穩定的工作效果。

    4.3 直接(汽提) 蒸汽用量的控制汽提蒸汽在脫臭時作為攜帶劑,以除去油脂中的易揮發組分。同時,利用其本身的動能起到與油的充分混合。因此,揮發組分的汽化速率隨通入水蒸汽速率的增大而增大。但過量的蒸汽能引起中性油被攜帶出來并霧化,造成油脂精煉損失加大。通常合理的蒸汽速率是油量的014 %～015 %。上面已提及,脫臭所需的蒸汽量與系統的操作壓力成正比,當脫臭系統壓力較小時即有高的真空度時,汽提蒸汽的必須量則減少。