植物油精炼的原理.doc

植物油精炼原理概要油脂是混甘三脂的混合物，在常温下是液态的被称为“油”，常温下是固态的被称为“脂毛油是经压榨，浸出或水代法制取的未精炼的植物油脂。由于油料的生长，储存及加工条件的不同，制成的毛油含有不同数量的非甘油酯成份。按其在油脂中存在的状态，大致可分为悬浮杂质（泥沙、灰尘、植物碎屑等）、水分、胶溶性杂质（磷脂，蛋白质，糖类，粘液质等）、脂溶性杂质（游离脂肪酸， 醇类，色素，烃类，脂肪醇等）。以上各种杂质的存在会影响油脂的气滋味或不利于油脂的储存，对人体健康存在一定危害，因此必须经过精炼脱除。一、 脱胶所谓脱胶即是脱磷，因为胶体杂质中80-90%是含磷物质。（一）脱胶目的1、提高油脂品质油脂中若有胶体存在，在150时胶体杂质会焦化，使油变成褐色，且使油脂味道变苦，从而影响油脂滋味。胶体杂质在监界温度（20）以下，可从油脂中析出，是非油溶性，使油脂变得浑浊，此性质且随水份增加而变强。另外磷脂具很强的乳化性，当油脂用于煎炸时，体系中若有水份存在，会产生大量泡沫，伤人甚而起火。2、为后序加工工序提供便利条件磷脂中含HPO42-是酸性，在碱炼时会损失一定的OH-，同时因其具较强的乳化性，条件控制不当会导致油皂难以分离引起碱炼失败。磷脂的饱和度低于同种油脂饱和度，在油脂氢化时会与油脂夺氢及催化剂失去活性表面而中毒引起氢化失败。脱臭温度一般在150以上，磷脂会发生焦化。同时，胶杂的持水力较强，给酶及细菌类提供一良好生活环境，导致油脂氧化，酸败，不利于油脂贮存。因此油脂必须脱胶，且必须将此工序放于精炼工序的首端。（二）脱胶原理磷脂分子结构中包括疏水基及亲水基两个部分，因此它是双亲媒性分子，它在油中呈内盐式结构，与水分子相遇，内盐式结构打开形成水化式，分子体积增大，初生态粒子具极大表面积，因此具有极大表面能，导致粒子由小颗粒转向大颗粒的趋势。胶体粒子吸水后由于内盐结构被打开，使亲水性基团增加，油溶性下降重度亦同时增大，另外由于胶体粒度的增大，造成胶体表面积减小。这一切作用的宏观表现即为胶体吸水后膨胀絮凝，最终导致油胶分离。当脱胶作为精制油的前道工序时，需按油重的0.05-0.2%添加浓磷酸，使钙镁复盐式磷脂变为亲水性磷脂，中和胶体质点表面电荷，消除质点的水合度，促使其凝聚，同使钝化与胶体分散相结合在一起的金属离子，提高油脂氧化稳定性水化得率及生产率，浓磷酸在此的作用机理较复杂，详细参见物理化学。二、 脱酸油脂中呈游离状态的脂肪酸称为游离脂肪酸，脱除游离脂肪酸的过程称为脱酸，常规脱酸法为碱炼法。1、脱酸原因油脂中游离脂肪酸含量过高，会使油脂有刺激性气味而影响食用价值。同时由于游离脂肪酸的存在，当油脂与湿空气接触时，使油脂的水解加剧。（详见油脂化学酯化，水解和酯互换一章）。不饱和脂肪酸对氧及热的稳定性差，易促使油脂氧化酸败。（详见油脂化学空气的氧化及风味一章），使油脂发哈变质，不宜食用。2、脱酸原理碱炼脱酸的基本原理就是酸碱的中和反应。（详见有机化学“羧酸及衍生物”一章）。碱炼时一般利用8-16Be的NaOH水溶液，理论加碱量为7.1410-4AV油重，其中AV为毛油酸价，7.1410-4为一换算系数，由于碱炼过程中除发生游离脂肪酸与碱的中和反应外，还会发生部分中性油的皂化及与残余胶体杂质的反应，另有一部分碱液未及发生反应已从体系溢出，因此尚需加入部分超量碱，加入量为理论加碱量的10%-50%毛油AV值低，色泽浅，杂质少取下限，反之上限。碱炼后的钠皂初生态具极大表面能，可将油脂中的色素及固杂吸附脱除，另外氢氧化钠还可以中和磷脂，破坏蛋白质二级结构，使糖类水解，意即脱酸的同时具有脱胶作用。脱酸加碱量计算：1：NaOH添加计算： 公式： L*D*(毛油之FFA+H3PO之FFA)*1.25*1000 100*M*NL:毛油之每小时流量D:毛油的比重M：油分子量N：NaOH之当量浓度1.25:为超量碱系数,可选为1.1-1.50之间 2：NaOH之当量浓度（N）之计算： 公式：（W*D）/(M/A/V) W：NaOH之浓度（查表） D：NaOH溶液比重 M：NaOH之分子量（40） A：NaOH之价数（1） V：0.1 例:12Be之NaOH(查表比重为1.09浓度为8.28%)则N=2.203:求H3PO4所相当之FFA 公式: H3PO4之流量(L/H)* H3PO4之浓度*1*100/L/0.1L:毛油每小时之流量(L/H)例: H3PO4添加量为4 L/h其FFA为0.68三、 脱色油脂中的色素主要在油脂制取过程中从油料种子里得来的天然色素，另外一些是由于储存，加工条件不当，使蛋白质、糖类、类脂类等氧化分解而产生的。脱除油脂中的色素，改善油脂色泽的工艺过程称为脱色。1：脱色的原因：色素中的叶绿素及脱镁叶绿素是光敏物质，可以被可见光及近紫外光激活，使氧分子活化为具高能的单电子，这种氧分子可将油脂直接氧化为氢过氧化物，这种光氧化甚至被认为是油脂氧化酸败的主要原因。这种光氧化目前尚不是人工合成的抗氧化剂所能阻止的。（详见油脂化学“氧化”一章）。色素中的胡萝卜素是对人体有益的VA原，同时由于其不饱和程度高于油脂，可保护油脂不被氧化，但当其被氧化到一定程度时，便成为载氧体从而促使油脂氧化。另外色素的存在影响油脂的外观及使用，因此必须除去。2：脱色原理：常规脱色法一般是吸附脱色法，就是利用一些表面具有微孔状结构的物质将油脂中的色素吸附至其表面而达到脱色目的的方法。目前做为吸附剂用的物质，其主要成份是SiO2另外还含有少量的AL2O3，CaO，Fe2O3，MgO等成份。以上各原子及原子团形成了多微孔晶体或无定形结构，因此吸附剂表面存在剩余化合价力，与色素分子形成化学键力和范德华力而将色素等吸附于其表面。油脂与吸附剂分离后即完成脱色过程。（详见无机化学“分子结构”，“硼铝碳硅及其同族元素”二章）。四、脱臭：脱除油脂中臭味组份的工艺过程称为脱臭。1：脱臭原因：油脂中的臭味包括脂肪酸及烃类化合物，醛类，酮类及低级酯类。另外还有一些人为的臭味，包括焦糊味，溶剂味，皂味，碱味等。脂肪酸及烃类的味道因其碳链长短不同而强弱不同，碳链长的因其在同温度下蒸汽压低所有味道较弱。醛类及酮类主要是油脂氧化分解的产物。利用浸出法制得的油脂因含微量溶剂，长期食用会对人体造成一定危害因而必须脱除，其它各种臭味有的呈香味（低级酯类）有的呈刺鼻气味，影响烹调及工业使用。因而必须脱除。脱臭工序同时可脱除游离脂肪酸过氧化物及热敏色素，多环芳烃和残余农药，使油脂的稳定性、色度、品质得到改善，因而在精炼中占重要地位。2：脱臭原理：臭味组份的分子含量均比油脂低，蒸汽压远大于油脂，即其发挥度高于油脂，这样即为水蒸汽汽提脱臭奠定了基础。对于热敏性强的油脂，当温度达到臭味组份汽化温度时，其本身已氧化分解了。我们已知，当溶液的蒸汽压等于溶液上方压力时溶液就会沸腾。根据拉乌尔定律，理想溶液上方的组份平衡分压等于该组份在同温度下的饱和蒸汽压与该组份摩尔分率的乘积，利用直接蒸汽从油脂内部通过时，它起了一个从总压中承受一部分与其本身分压相等的压力的作用，同时水蒸汽通过含有臭味组份的油脂时，汽液表面相接触，水蒸汽被臭味组份所饱和逸出，从而达到了脱臭的目的。（详见化工原理