油脂精练与氢化.ppt

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1、,第九章 油脂精炼与氢化9-1 油脂的精炼概述：油脂精炼技术的发展油脂精炼方法及分类 一、毛油中机械杂质的去除（一）沉降法：利用油与杂质之间的比重不同并借助于重力将它们分开，特点：时间长 强度大 设备：连续式沉油箱,（二）过滤法：借助动力，压力真空或离心作用在一定的温度下，使用滤布过滤，油能够通过滤布而渣留在滤布表面或室内，从而达到分离的目的。特点：多属间歇操作，劳动强度大，过滤效率不高，且滤饼中残油较多（3080%）设备：箱式、板框式压滤机，压力式叶片过滤机、真空连续式过滤机。滤布材料：帆布、不锈钢丝、密织尼龙丝网布。,（三）离心分离法：利用离心作用进行过滤分离或沉淀分离油渣的方法。特点：生

2、产连续化，分离效果好。处理能力大。设备成本高。衡量离心效果的特性参数为分离因素（），即离心力与重力之比，一般在不等。大则分离效果好。设备有蓝框式、管式、螺旋沉降卸料式和碟片式等。,二、脱胶 目的：使P脂含量降到0.03%以下。另有蛋白质及其分解产物、黏液质以及胶质与多种微量金属形成的配位化合物和盐类。方法：水化法，加酸脱胶法，加热脱胶与吸附脱胶法（一）水化脱胶胶质吸水膨胀，凝聚形成水合物，再重力沉降或离心分离。不同磷脂其水化速率差别很大。以的水化速率对比，结果见下表（以作为来衡量，其它均可称为非水化性磷脂或磷脂）。,磷脂酰胆碱（），磷脂酰乙醇胺（），磷脂酰肌醇（），磷脂酰丝氨酸（）,水化影响因

3、素：）温度和水量：加水量越大，凝聚的临界温度越高）混合强度与时间：在水化开始阶段需要较高的水化强度，确保水化充分分散均匀，过高易形成稳定乳浊液。当胶粒开始凝聚后要立即降低强度。间歇式罐炼水化min，沉降h；连续式仅需min。）电解质：加入电解质有利于提高水化效果与油脂的稳定性，常用食盐、磷酸盐（占油重.）和明矾（.）毛油质量：磷脂含量多会严重影响脱胶效果。,1、间歇式水化脱胶工艺过滤粗油预热水化静置沉降含水脱胶油干燥脱胶油。富油油脚油脚处理贫油油脚回收油按操作温度和加水方式分高温、中温、低温及直接蒸汽水化方法，,例：大豆油直接蒸汽水化方法预热：用间接蒸汽加热，若毛油中磷脂少预热至50，反之预热

4、至40即可。直接蒸汽水化：喷入压力为3kg/cm左右的直接蒸汽，使油温每增加10，增加水分为油重的1%，终温为80，当油温距终温尚差5-10时，把约0.2%左右的食盐洒在油表面，促使P脂凝聚，防乳化。,静置沉淀：10h左右分离油脚：用摇头管吸出上层净油，转入脱水锅，油脚静置撇出上层乳油后转入盐析锅。加热脱水：用间接蒸汽加热净油105-110，并不断搅拌，直至小样检验即将油冷却至20左右仍澄清透明为止。加热盐析：用间接和直接蒸汽同时加热90-110，再加入4-5的细食盐，静置沉淀16h，撇出上层乳油，放出底部水分，再将P脂装桶。,、连续水化法：毛油水化离心油脂真空脱水脱胶油 80-90 P脂真空

5、浓缩粗P脂产品,（二）酸炼脱胶工艺：一般用磷酸，硫酸很少用于植物油脱胶。能有效去除非水化性胶质和微量金属元素，使油脂稳定。（三）特殊脱胶：、干法脱胶：与脱色相结合，适于磷脂含量很低的毛油，可以采用稀酸处理，适当加入少量盐溶液（如碳酸钠），而后直接进行白土脱色。、特殊湿法脱胶：酸调节，碱中和凝聚。,、超级联合脱胶：也称低温脱胶，利用浓酸使非水化磷脂转化为水化性磷脂，然后加水使形成晶粒易于分离。、硅法脱胶：采用高纯度的硅胶体作为胶质吸附材料对极性杂质有很高的吸附能力。此外还有膜过滤脱胶法、酶法脱胶工艺（德国鲁奇公司利用磷脂酶）等。,三、脱酸脱去游离脂肪酸的过程称为脱酸，其方法有碱炼，蒸馏，溶剂萃取

6、及脂化等方法。（一）碱炼、原理：用碱中和油脂中的游离脂肪酸，所生成的皂吸附部分其他杂质，而从油中沉降或离心分离的精炼方法。）与中和：最希望的反应）与油脂皂化：产生甘油和肥皂，力求避免）与磷脂皂化）不完全中和，生成饱和脂肪酸的酸性皂，很难溶于水而留于油中。,、影响因素：）碱液浓度和加碱量,浓碱皂脚稠度大，带油多，不易分离；过稀会油水乳化。反应温度较高，接触时间长用淡碱合适，反之亦反。理论碱量=油重酸价405611000=7.1310-4油重酸价,超碱量：为了弥补理论碱量在分解和凝聚其他杂质，皂化中性油 以及被皂化膜包容所引起的消耗，需要超出理论值而额外增加一些碱量。超量碱的确定：间歇式占油重0.

7、05-0.25%连续式占理论碱量10-15%此外还有温度、混合强度、毛油品质等的影响,、工艺）间歇式碱炼：特点：投资低，操作稳定可靠，适应性强缺点：炼耗大，质量不稳定，废水多，一般小规模生产方法：低温浓碱（属于干法，应用普遍）高温淡碱（适合于酸价低，色泽浅而杂质少的毛油）,实例：毛油脱胶加碱中和升温加水静置沉淀油皂分离净油水洗加热干燥碱炼油 皂脚,加碱中和：将油泵入中和锅 加碱时间：5-10min 搅拌速度：60-70R/min 40-60min后开始升温升温加水：升速度1/min 搅拌速度30-40 r/min至终温60左右时，为使皂粒更好地与油层分离，可加与油或同温或略低的清水或食盐水，（

8、占油重5-7%）加水时搅拌速度25r/min。,静置沉淀：6-8h水洗：转入水洗锅，加入与油同温或略高5-10的水进行水洗，加水量10%，并搅拌再静置2h，放出废水。加热干燥：常压110，数小时，真空100以内。干燥后的净油经沉淀冷却并经过滤后得精炼油。,2)连续碱炼特点：自动调节设备，操作简便，处理量大，精炼率高，费用低，环境卫生好，油品质量高，经济效益显著。方法：直接加碱和瞬时混合法，在加碱前都加磷酸或柠檬酸处理非水化性磷脂,（二）蒸馏法精炼能直接脱去利用蒸汽汽提可直接取得浓度很高的混合脂肪酸、生育酚等，减少酸碱消耗、废水排放和环境污染问题。对高酸价毛油总精练率高于碱炼法，且风味良好。脱酸

9、与脱臭在同一台设备完成，节省投资一般适合于低胶质油脂，如橄榄油、棕榈油毛油预处理要求高，生产成本在某种意义上抵消了中性油产率高的优点,（三）泽尼斯（Zenith）精炼脱胶油经加热器预热（）后到脱气器，然后泵入塔底部，经多孔分布盘形成无数直径约mm油滴，由下而上穿过塔内的稀碱液层，时间s能完成中和反应，过程中由于中性油滴密度小，上升到塔顶（扩大段）凝聚，汇合（.h)，最后通过环行堰连续溢流进入净油罐去进一步加热和真空干燥。,特点：接触时间短，精练率达93-99%；设备简单，连续分离不用离心机，投资省。缺点：受原料油品质变化和污染的影响，须定期停产更换碱液；仅限于的有限油品（菜油、大豆油等）；油滴

10、分布盘孔径小，开孔多，易堵塞，制作要求高。,(四)碱炼技术的发展,1、节水、节能的逆向水洗工艺的推广2、溶剂法脱酸工艺的应用：尤其对高酸价毛油，所用溶剂：己烷、异丙醇和水，与碱液混合精炼3、尝试采用氨作中和剂，试图解决环境污染4、酯化脱酸技术和酶促酯化的可行性：针对高酸价毛油，用甘油和脂肪酸反应生成甘三酯,四、脱色 定义：脱去油脂中的色素，改善油脂色泽的工艺过程。方法：吸附脱色，加热脱色，化学试剂脱色，光能脱色，空气脱色（利用氧气针对胡萝卜素较高的棕榈油辅助脱色），离子交换树脂脱色 应用最广是吸附脱色：利用某些具有较强选择性吸附作用的物质，在一定条件下吸附油脂中色素及其他杂质，从而达到脱色的目

11、的。,吸附剂：物质在粗界面上浓度自动发生变化的现象称为吸附作用。能于表面吸附容量达到具有实际价值的固体物质。设备：间歇式-脱色罐 连续式-脱色塔,脱色工艺：常规间歇式脱色工艺：油脂与吸附剂在间歇状态下通过一次吸附平衡而完成脱色过程的工艺。常规连续脱色工艺：油脂与吸附剂在连续接触状态下通过一次吸附平衡饿完成脱色工程的工艺。,五脱臭脱去油脂中臭味组成的精炼过程称之为脱臭。机理：在相同条件下，臭味组分的蒸汽压远大于甘油的蒸汽压，用水蒸汽蒸馏原理汽提脱臭，当水蒸气通过含有臭味组成的油脂时，气-液表面相接触，水蒸汽被挥发的臭味组分所饱和，并按其分压比率逸出，从而达到脱臭目的。间歇式：脱臭锅，真空泵和蒸汽

12、喷射泵，大气冷凝器连续式：脱臭塔，除气预热罐，脂肪酸捕集器，热交换器和油抽出泵等。,六油脂分提（一）定义：将液态或熔化的甘三酯进行冷却、析出结晶、固液两相分离以及分别提纯的过程，称为油脂的分提。（二）基本原理：、结晶过程：降温形成过饱和，高熔点成分开始析出。搅拌促使小晶核的形成继续降温到目的温度，静置使晶体增大，待分离（稳定的型晶体粒径为20m）,、同质多晶：型晶粒分子排列最紧密，最稳定、熔点最高，晶粒粗大容易过滤。、结晶条件：结晶温度：低于固脂的凝固点冷却速度：直接影响到晶体的形成和增大，一般范围h结晶时间：h、分离方式：过滤、离心、倾析等。压力式叶片过滤机效果最好。,（三）分提方法、干法：

13、不增加任何其他措施，将油脂直接进行冷却、结晶与晶液分离的最简单经济的分提方法。、溶剂分提：在油脂中掺进一定比例的溶剂形成混合油后，再进行冷却、结晶、分离的一种工艺。选用溶剂：丙酮、己烷、异丙醇等。存在安全问题，仅限于代可可脂的生产。,、表面活性剂分提：采用水溶性的表面活性剂溶液添加到已经冷却结晶的油脂中，使结晶的固脂润湿，在液体油中呈分散相后，进行离心分离的工艺。润湿剂为：十二烷基硫酸盐，并掺入电解质硫酸镁以利于离心。成本高，有污染问题，应用有限,（四）脱蜡：原理：根据蜡与油脂的熔点差及蜡在油脂中的溶解度随温度降低而变小的特性，冷却析出晶体蜡。经过滤或离心而达到蜡油的分离。蜡在40以上的高温下

14、溶解于油脂方法：、袋滤法：先冷再连袋加热到 过滤h、冷冻过滤法：冷却到，结晶h熟化h，然后升温 压滤即可。、溶剂脱蜡法：以正己烷作溶剂得率达,（五）脱脂：分离不同甘三酯的过程称为分提，以分离固态脂，提高液态油清晰度为宗旨的工艺过程为脱脂。方法：常规法，溶剂法，液-液萃取法，界面活性剂法。可以有目的地进行一步分提，或二步分提甚至三步分提得到各种不同用途的组分。原理：根据不同类型甘三酯的熔点差异及溶解度不同应用冷却结晶或液-液萃取法而达到分离目的。,（六）冬化：专门脱去油脂中的少量蜡脂或饱和脂的一种干法分提过程。进行冬化操作时先将脱色油脂加热到，然后用冷却介质（乙二醇、冷冻盐水或冷却水）将油脂缓慢

15、冷却到。为保证结晶，必须控制不同阶段的降温速率，开始时温差为 后降到，大约需h，搅拌速度为转分。结晶完毕后，利用膜式压滤机或真空回转式过滤机，将液体脂或固体脂分离。,七典型油脂精炼工艺流程、精制食用油粗油脱固杂脱胶脱酸脱色脱臭脱杂精制食用油 脱蜡,、精制食用菜油精炼流程 回榨滤油 碱液 富油油脚盐析贫油油脚 粗菜油过滤中和分离洗涤分离废水 精制食用油过滤蒸馏脱臭过滤吸附脱色 吸附剂,9-2油脂氢化一概述历史：起源于年的氢化研究工作，世纪年代中期由Ralph Potts设计的带搅拌的高压氢化釜的出现，使氢化工艺工业化成为可能。定义：油脂氢化就是油脂和氢气的反应，氢原子加到不饱和脂肪酸的双键上生成

16、饱和度和溶点较高的改性油脂。一般在催化剂作用下进行，镍或铜镍二元催化剂,极度氢化：全部变为饱和选择性氢化：取得不同程度的氢化产品，符合生产各种食用脂肪的要求。还可作为油脂精炼的手段，改善色泽，脱除异味，提高稳定性以碘值的下降反映氢化的程度，碘值每降低个单位，温度会升高.,二原理、氢化反应选择性根据油脂内各种不饱和脂肪酸氢化反应速度的大小，脂肪酸链上双键处位置不同引起的反应速度差别而存在有先后被氢化的现象，称为氢化反应选择性。,用相对反应速率常数（）的比值即选择性比（）表示：（范围内）（亚油酸的选择性比）亚麻酸亚油酸油酸硬脂酸,、异构化：由于加氢不足，迫使脱除原分子上的氢，造成双键位置的多种转移

17、。随着氢化的进行，异构的双键趋向于沿着碳链转移到更远的链端。反式异构体的增加直到单烯键被完全饱和为止。反式与顺式最终平衡点为：,、反应速率和热效应任何瞬间氢化反应速率与油的不饱和度成正比。氢化反应是放热反应，每饱和一个双键放出的热量。一般用氢化过程中每分钟碘值降低数表示速度。,三加工条件对氢化反应的影响氢化工艺条件：首先应选择合适的催化剂影响因素：催化剂用量，反应温度，压力及搅拌速度，要综合考虑反应速度与选择性以及加工成本等。、温度:范围内升高温度加速反应，反式脂肪酸上升，选择性降低，过高导致脱氢。,、压力：.，增加压力加快反应速度，对选择性影响小。、催化剂浓度和种类：在用量少的情况下，反应速

18、率随浓度增加而提高，过多影响有限，对选择性无明显影响。催化剂的毛细孔结构会影响氢化反应速率和选择性。孔径大（.）有利于氢化产物的反应和迅速转移、不至于沉积。催化活性依次为：钯铑镍-铁铜-铬,表9-1 催化剂种类与常用反应条件,、搅拌:保持催化剂的悬浮、促进氢气在油中的溶解。提高反应速率、降低值，阻止异构化产生。、反应物品质的影响）原料油的品质：油脂中的磷脂、肥皂、黏液与色素等都能使催化剂中毒。菜子油中含硫化合物影响更大。）氢气的品质：纯度以上。尤其是一氧化碳和硫化物必须脱除。,四典型氢化工艺与设备：与油混合的催化剂氢气原料油预处理除氧脱水氢化过滤后脱色脱臭成品氢化油,工艺过程的一般条件：进料m

19、in，升温脱气min，氢化反应min，放料min，共计min。油温时开始通入氢气，反应温度，氢气压力.，催化剂用量.，搅拌转速以上。反应过程进行温度控制和调节终温。,食用氢化油生产大多采用间歇操作，加工成本低，易控制按氢气加入方式可分氢气循环式反应器和闭端式反应器。以后者为例，分上下两部分：上为反应器，下为排料罐。,5氢化反应器，6离心液滴分离器14空心塔，15洗涤塔，16液滴捕集器 17混合器18压缩机，19稳压罐，20冷却器，22接受器，23捕油器,待氢化油脂计量后由输油泵(1)经热交换器(2)送入析气器(3)，在真空状态下脱除溶解在油脂中的空气(在油中水分偏高时也可以进一步脱水)，控制析

20、气前油脂的温度在100120;然后用泵(4)送到预热器(5)及混合器(6)，在这里油脂摧化剂和氢气按照工艺要求的比例进行混合，混合均匀的物料进入第一只氢化反应塔(7)，并依此进入其余的反应塔氢化油从最后的反应器上部与氢气和催化剂一起通过分离器(8)，在那里压力降低并且含有催化剂的氢化油从大量氢气中分离出来，往下通过氢化油收集罐（9)，再用泵(10)经热交换器(2)和列管式冷,却器(11)，把油温降至约7090 后进入压滤机(12)，将氢化油和催化剂分离。过滤后的氢化油汇集在收集槽(13)，根据其用途，再由泵送往后处理系统或作为成品储存。新鲜的和己净化的氢气混合物从混合器(17)用压缩机(18)

21、经高压集气罐(19)和列管式加热器(20)送入混合器(6)内。与被加氢的原料一起进入第一只氢化反应塔（7),氢气在分离器(8)内从氢化油中分离出来之后进入氢气的净化系统，净化后循环使用。新鲜催化剂在混合罐(15)与待氢化油脂或氢化油按照工艺要求的比例混合后送入混合器(6)再送到氢化反应塔(7)。,循环使用的催化剂首先在压滤机(12)底板上待氢化油脂或氢化油稀释卸入混合罐(15)内，在氢化油收集罐(9)内沉淀的催化剂，间歇地卸入混合罐(15)内。,图4所示是具有固定床催化剂的油脂连续氢化工艺设备流程。待氢化油脂计量后由输油泵（1）经热交换器(7)和加热器(9)送入析气器(2)，在真空状态下脱除溶

22、解在油脂中的空气(在油中水分偏高时也可以进一步脱水)，控制析气前油脂的温度在100120;然后用泵(3)送到预热器(4)及混合器(5)，在这里油脂和氢气按照工艺要求的比例进行混合，混合均匀的物料进入氢化反应塔（6）。,油脂在预热器(4)内的预热温度根据氢化工艺要求，反应温度一般控制在180220,最高不超过240;所用氢气的表压一般为0.6 MP1.6 MPa。反应后的氢化油经分离器(17)气-液分离后，在热交换器(7)内与待氢化油脂进行换热。氢化油根据其用途由泵送往后处理系统或经冷却器冷却后作为成品储存。,五人造奶油(Margarine)：油相和水相混合成乳化状态的产品。（）定义：具有可塑性

23、或流态乳化状食品，含有不低于油脂；主要是型，也有型；乳脂肪不是主要成分。,人造奶油生产工艺,人造奶油生产工艺包括原料准备和冷却塑化2大部分，前道工序为油相和水相的分别混合、计量以及油相和水相的混合乳化，为后道工序做好供料准备；后道工序主要进行连续冷却塑化以及产品包装等，可分为原辅料的调和、乳化、急冷捏合、包装、熟成5个阶段。,1 调和,原料油按一定比例经计量后进入调和锅调匀。油溶性添加物(乳化剂、着色剂、抗氧剂、香味剂、油溶性维生素等)用油溶解后混入调和锅。水溶性添加物用经杀菌处理的水溶解成均匀的溶液后备用。,典型人造奶油的配方举例如下：,原料油脂 8082 水分 1417食盐 O2 甘油单酸

24、酯 O2O3卵磷脂 01 胡萝卜素 微量香精 0102 mgL 脱氢醋酸 O005固体乳成分 O2,2 乳化,乳化的目的是使水相均匀而稳定地分散在油相中，而水相的分散程度对产品的品质影响很大。人造奶油的风味和水相颗粒的大小密切相关，微生物的繁殖是在水相中进行的，一般细菌的大小为15 m，故水滴在1020 m以下可以限制细菌的繁殖，但水相分散过细，水滴过小也会使人造奶油油感重，风味较差，失去风味感；如分散不充分，水相颗粒过大会使人造奶油生产腐败变质，所以乳化操作应达到一定的分散程度。水相的分散度可通过显微镜观察。,加工普通的wO型人造奶油，可把乳化锅内的油脂加热至60，然后加入计量好的相同温度的

25、水(含水溶性添加物)在乳化锅内迅速搅拌，形成油包水型乳化液。香料在乳化操作结束时加入。,3 冷却塑化,以机械搅拌形成的乳状液很不稳定，停止搅拌后就可能产生油水分离现象，所以混合后的乳状液应立即送往后道工序进行冷却塑化加工。在冷却塑化工序中，主要是实现将油水的乳化状态通过激冷固定下来，并使制品进一步乳化和具有可塑性。现普遍采用密闭式连续激冷塑化装置。,1）急冷,乳状液用高压泵送入激冷筒，利用液态氨或氟里昂激冷，使乳状液急速冷却，在冷却壁上冷冻析出的结晶被筒内的刮刀刮下。物料通过激冷筒时，温度降到1020，此时料液已降至油脂熔点以下，油脂开始生成细小的结晶粒子。析出晶核，由于受到强有力的搅拌，成为

26、过冷液。,2）机械捏合,过冷液虽已生成晶核，但如果让乳状液在静止状态下完成结晶，就会形成固体脂结晶的网状结构，结果使得被冷却的乳状液形成硬度很大的整体，不具可塑性。因而为取得具有一定塑性的人造奶油产品，必须在乳状液形成整体的网状结构之前，将网状结构用机械的方式打破，达到减稠的效果，并使产品具有可塑性。,食品工业用人造奶油必须通过高效的捏合机，打碎乳状液形成的网状结构使它重新结晶，降低稠度，增强可塑性，捏合操作对物料进行剧烈搅拌捏合，并慢慢形成结晶。家庭用软型人造奶油要求口溶性好，稠度较高，如果进行过度捏合，会有损其风味。,4 包装、熟成,从捏合机出来的人造奶油为半流体，要立即送往包装机。有些成

27、型的制品则先经成型机后再包装。包装好的人造奶油置于比熔点低10的仓库中保存25 d，使结晶完成，这项工序称为熟成。,六起酥油(Shortening)：是指精练的动植物油脂，氢化油或上述油脂的混合物，经急冷、捏合制造的固态油脂或不经过急冷、捏合制造的固态或流动态的油脂产品。它具有可塑性、乳化性等加工性能。传统的起酥油是具有可塑性的固体脂肪，它与人造奶油的区别主要在于起酥油没有水相。,粉末起酥油的生产,生产粉末起酥油的方法有很多种，目前大部分用喷雾干燥法生产。其制取过程是：将油脂、被覆物质、乳化剂和水一起乳化，然后喷雾干燥，呈粉末状态。使用的油脂通常是熔点3035的植物氢化油，也有的使用部分猪油等动物油脂和液体油脂。,使用的被覆物质包括蛋白质和碳水化合物。蛋白质有酪蛋白、动物胶、乳清、卵白等。碳水化合物是玉米、马铃薯等鲜淀粉，也有使用胶状淀粉、淀粉糖化物及乳糖等，还有的专利介绍使用纤维素或微结晶纤维素。乳化剂使用卵磷脂、单脂肪酸甘油酯、丙二醇酯和蔗糖酯等。,粉末油脂成分实例：,脂肪795808，蛋白质79 81，碳水化合物4146，无机物3538(K2HPO4，CaO等)，水分1517。,