（食品科学专业论文）无色茶油的研制.pdf

摘要 摘要 茶油( c a m e l l i ao i l ) 又名山茶油，是从山茶属油茶树种籽中提取的木本植物 油。茶油的物理、化学特性与橄榄油极为相似，而且营养比例优于橄榄油，是优 质食用调和用油、可作为化妆品用植物油和医药上注射用油。但医药和化妆品用 油对油脂理化指标要求严格，尤其对色泽要求和脂肪酸组成要求很高。传统的加 工技术，达不到无色透明，据现有报道还未能提供新技术制备无色茶油。 本研究采用综合新技术，以毛茶油为原料制备无色茶油。 原油的品质及加工技术都是影响制取无色油的关键因素，用气相色谱对毛茶 油的脂肪酸进行了分析，结果表明：毛茶油不饱和脂肪占8 0 0 1 ，油酸含量最 占7 3 9 2 。毛茶油饱和脂肪酸占1 9 9 8 ，其中棕榈酸含量最高，占1 3 2 8 ，其 它两种为豆蔻酸占1 2 3 ，十二烷酸占1 5 8 ，可见茶油脂肪酸的组成符合化妆 品和医药用油的要求。色泽用w s l - 2 比色计检测。茶油的品质和整个加工工序 几乎都会不同程度影响茶油色泽的变化，给脱色带来困难和复杂性。因此，用单 一的脱色方法很难完全去除油脂中的色泽，本研究采用综合新技术复合脱色处 理，即生物技术、膜技术、碱炼、吸附法等综合处理，并以脱色剂用量、脱色时 间、脱色温度为因素，采用二次回归正交旋转组合设计吸附脱色实验，并应用 s a s 软件对试验结果进行处理，得脱色实验的数学模型为： y = 8 5 4 7 3 0 8 + 3 6 1 3 0 5 x 1 + 9 4 6 6 7 5 x 2 0 7 5 2 1 9 x 3 3 4 4 4 4 x 1 2 + 1 4 7 5 x l x 2 + o 1 2 5 0 0 x 3 x 1 + o 1 2 5 0 0 x 3 x 2 7 2 2 6 5 3 x 1 2 - 5 3 5 3 1 6 x 3 2 。 原料毛茶油( 酸价1 8 2 m g k o h g ，水分及挥发物含量o 2 ，过氧化值 7 5 m e q k g ，碘值7 8 7 i j l o o g ，磷脂含量8 7 5 0 p p m ，色泽y 3 0 r 3 0 。) 经综合处理 得无色茶油( 酸价o 1 0 m g k o h g ，水分含量为0 0 2 ，过氧化值o 1 2m e q k g ， 碘值为8 4 31 2 ，l o o g ，磷脂含量3 0 0 p p m ，色泽y o r 0 。) ，各项指标达到化妆品和 医药用茶油要求。 最佳的茶油综合处理条件为：生物酶技术：a 酶的用量为5 0 m g k g ( o 0 0 5 ) 油，p h 为4 8 ，反应时间为5 h ，反应温度为4 5 c ；膜技术：膜为p e s ( 3 万) ，压 力( 0 3 m p a ) ，温度( 4 0 ) ，混合油浓度( 5 0 ) ；吸附法：由中心组合处理，采用活 摘要 性炭：硅藻土为1 ：3 混合脱色，用量为2 7 ，时间为3 0 m i n ，反应温度为8 7 ； 茶油经过脱臭、分提，气味为无味，油酸的含量为8 1 0 1 ，无色茶油可以在长 时间下保持澄清，表明蜡质和高熔点甘三酯得到了脱除。 考虑利用吸附脱色的吸附等温曲线，考察脱色剂的脱色效能，指导生产实践。 根据l a n g m u i r 模型和f r e u n d l i c h 模型对吸附数据进行分析，结果表明吸附过程 即符合l a n g m u i r 等温吸附线又符合f r e t m d l i c h 等温吸附线，即可以用l a n g m u i r 等温吸附线和f r e u n d l i c h 等温吸附线来评价脱色剂对茶油的脱色效能。 由此，本研究采用综合新技术即生物酶技术、膜技术、碱炼、吸附法、脱臭、 分提等综合方法，制各无色茶油是完全可行的，也证明了综合新技术复合脱色工 艺路线是完全可行的。 关键词：无色茶油脱胶脱色中心组合吸附等温曲线 i i a b s t r a c t p r e p a r a t i o n o fc o l o r l e s sc a m e l l i ao i l a b s t r a c t c a m e l l i ao i li so n eo ft h ew o o d yo i l ，m i l l e df r o mt e ap l a n t i th a ss i m i l a rp h y s i c a la n d c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i cw i t ho f i v eo i l ，a p p l y i n gt oc o o k i n go i l ，m e d i c a lo i ia n d c o s m e t i co i l ；t h ec o l o ro fm e d i c a lo i la n dc o s m e t i co i lw e r es p e c i f i e df o rc o l o ra n d f a t t ya c i dc o m p o s i t i o n c o l o r l e s si sd i f f i c u l tf o ru s i n gt r a d i t i o n a lr e f i n i n gm e t h o d ， t h e r ei sn or e p o r to np r e p a r a t i n gc o l o r l e s sc a m e l l i ao i l t h i sr e s e a r c hs t u d i e dr e f i n i n gm e t h o d st og e tt h eb e s tp r o c e s sf o rp r o d u c i n gc o l o r l e s s o i lf r o mc r u d ec a m e l l i ao i l q u a l i t yo fo i lw a sa ni m p o r t a n tf a c t o ri m p a c t i n go np r e p a r i n gc o l o r l e s so i l f a t t ya c i d c o m p o s i t i o n s w e r e o l e i c a c i d 、l i n o l e i c a c i d 、p a l m i t i c a c i d a n d s t e a r i c a c i d ，a n a l y z e db y g c c o n t e n to fm o s tf a t 哆a c i dw e r em o r et h a n3 ，8 0 0 1 o ft h ef a t t ya c i dw a s u n s a t u r a t e d ，l i n o l e i ca c i do c c u p i e d7 3 9 2 ，w h i c hw a st h eh i g h e s t 1 9 9 8 w a s s a t u r a t e df a t t ya c i d ，p a i m i t i ca c i do c c u p i e d1 3 2 8 ，t h eo t h e rf a t t ya c i dw e r em y r i s t i c a c i da n dd o d e c y la c i d 1 1 2 3 a n d1 5 8 r e s p e c t i v e l y , f i t t i n gt ot h ed e m a n do fo i lu s e d f o rc o s m e t i ca n dm e d i c a l o nc o l o rw a sm e a s u r e db yw s l - 2c o l o r i m e t r y c o l o ro f c a m e l l i ao i lw a si n f l u c e db yo i lq u a l i t ya n dr e f i n i n gp r o c e s s c o m p r e h e n s i v en e w m e t h o dw a su t i l i z e di nd e c r e a s i n gc o l o ro fc r u d ec a m e l l i ao i li nt h er e s e a r c h ，s u c ha s b i o l o g i c a lt e c h n o l o g y 、m e m b r a n et e c h n o l o g y 、a l k a l id e a c i d f i c a t i o na n da b s o r p t i o n m e t h o d s ，a b s o r p t i o nb l e a c h i n gw a sc a r r i e db yc c dt e s t , u s i n gd o s a g eo fb l e a c h i n g a g e n t 、r e a c t i o nt i m e 、r e a c t i o nt e m p e r a t u r e a sf a c t o r s ，a n a l y z e db ys a ss o f t w a r e ，m a t r i x o f b l e a c h i n g o nc a m e l l i ao i lw a s ：y = 8 5 4 7 3 0 8 + 3 6 1 3 0 5 x 1 + 9 4 6 6 7 5 x 2 0 7 5 2 1 9 x 3 - 3 4 4 4 4 x 1 2 + 1 4 7 5 x l x 2 + o 1 2 5 0 0 x 3 x 1 + 0 1 2 5 0 0 x 3 x 2 7 2 2 6 5 3 x 2 2 - 5 3 5 3 1 6 x 3 t h er e s e a r c hs h o w e d ：q u a l i t yo fc r u d ec a m e l l i ao i l ：( t h ed e n s i t yw a so 9 2 9 c m 。，t h e a c i dv a l u ew a s1 8 2 m g k o h g ，c o n t e n to fm o i s t u r ea n dv o l a t i l ew a so 2 ，p e r o x i d e v a l u ew a s7 5m e q k g ，i o d i n ev a l u ew a s7 8 71 2 1 0 0 9 ，c o n t e n to fp h o s p h a t i d ew a s 8 7 5 0 p p m ，c o l o u ra n dl u s t r ew a sy 3 0 r 3 0 ) ；q u a l i t yo fc o l o r l e s sc a m e l l i ao i lr e f i n e d b yc o m p r e h e n s i v et e c h n o l o g y ：( t h ea c i dv a l u ew a so 1 0m g k o h g , c o n t e n to fm o i s t u r e a n dv o l a t i l ew a s0 0 2 ，p e r o x i d ev a l u ew a s0 1 2m e q k g ，i o d i n ev a l u ew a s8 4 3 1 2 1 0 0 9 ，c o n t e n to fp h o s p h a t i d ew a s3 0 0 p p m ，c o l o u ra n dl u s t r ew a sy o r 0 ) p h y s i c a l a n dc h e m i c a li n d e x e so fc o l o r l e s sc a m e h i ao i lr e a c h e dt h es t a n d a r do fo i lu s e df o r c o s m e t i ca n dm e d i c a l i n a b s t r a c t b e s tc o n d i t i o n so fc o m p r e h e n s i v ec a m e l l i ao i lb l e a c h i n g ：b i o l o g i c a le n z y m e t e c h n o l o g y ：d o s a g eo fe n z y m ew a s5 0m g ，k g ( o 0 0 5 ) 、p hw a s4 8 ，t e m p e r a t u r ew a s 4 5 c ，r e a c t i o nt i m ew a s5 h ；m e m b r a n et e c h n o l o g y ：m e m b r a n ew a sp e s ( 3 0 ，0 0 0 0 ) 、 o p e r a t i o n a lp r e s s u r e w a s0 3 m p a 、o p e r a t i o n a l t e m p e r a t u r e w a s4 0 。c 、m i x c o n c e n t r a t i o nw a s5 0 a b s o r b t i o nb l e a c h i n g ：t e m p e r a t u r ew a s8 7 。c ，d o s a g eo f a b s o r p t e n tw a s2 7 ，r e a c t i o nt i m ew e r e3 0 r a i n a f t e rd e o d o r i z a t i oa n ds o l i d i f i c a t i o n ， c a m e l l i ao i lw a si n o d o r o u s ，c o n t e n to fl i o l e i ca c i dw a s8 1 0 1 ，w h i c hc a r lb ec l e a rf o r a l o n g t i m e b l e a c h i n gm a t r i xc a ni n s t r u c tp r a c t i c a lw o r k s t u d y o na b s o r p t i o nb l e a c h i n gm a t r i x ， p r o c e s so fa b s o r p t i o nb l e a c h i n ga c c o r d e dw i t h n o to n l yl a n g m u i rm a t r i xb u t f r e u n d u c hm a t r i x ，b l e a c h i n gc h a r a c t e r so fs o r b e n tc a nb ee v a l u e db yt h e s et w o m a t r i x e s f r o ma b o v e c o l o r l e s sc a m e l l i a0 i lc a l lb ep r e p a r e db yc o m p r e h e n s i v et e c h n o l o g y s o ，t e c h n i c st op r e p a r ec o l o r l e s sc a m e l l i ao i lw a sp r a c t i c a b l e s u nz h i f a n g ( f o o ds c i e n c e ) d i r e c t e db yp r o f g a oy i n y u k e yw o r d s ：c o l o r l e s sc a m e l l i ao i l ；b l e a c h i n g ；d e g u m m i n g ；c c d ；a d s o r p t i o n i s o 也e r m ； i v 缩略语 g c c c d r s m f 【d s a s f e p e s p v d f p e p c g a sc h r o m a t o g r a p h y c e n t r a lc o m p o s i t ed e s i g n r e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y f 1 a m ei o n i z a t i o nd e t e c t o r s t a t i s t i c a la n a l y s i ss y s t e m f r e ef a t t ya c i d p o l y e t h e r s u f f o n e p o l y v i n y l i d e n ef l u o r d e p h o s p h a t i d y le t h a n o l a m i n e s p h o s p h a t i d y lc h o l i n e v 气相色谱 中心组合设计 响应曲面分析法 火焰离子检测器 s a s 统计软件 游离脂肪酸 聚醚枫 聚偏二氟乙烯 磷脂酰乙醇胺( 脑磷脂) 磷脂酰胆碱( 卵磷脂) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：甜、意、芳签字日期：如口厂年6 月加日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解壹璺圭鲎有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌文学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：刁小葛、喏 签字日期：】叼6 年6 月f d 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字目期：彩年名月汐日 电话 邮编 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解壹璺叁堂 有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：a 小舂孝 导师签名： 签字日期：2 口0 百年f 月细日 签字日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 概述 油茶 c a m e l l i ao l e i f e r aa b e l 指山茶属植物中油脂含量较高且有栽培经济价 值的一类植物的总称，为我国特有的木本油料树种，与油棕、油橄榄和椰子并称 为世界4 大木本油料树种，主要有普通油茶( c o l i e f e r a ) ，滇山茶( c r e t i c u l a t a ) ， 浙江红花油茶( c c h e k a n g o l e o s a ) ，枚县油茶( c y u h s i e n s i s ) 、小果油茶呤m e i o c a r p a ) 、 越南油茶( c v i e t n a m e n s i s ) t f 【 日本红山茶( c j a p o n i c a ) 等1 0 多个品种【1 】口目前，我国 共有油茶林资源大约5 5 0 0 万亩，其中江西、湖南、广西等南方省( 区) 面积较大。 越南、缅甸、泰国、马来西亚和日本等有少量栽培【2 j 。 我国油茶生产经历了2 0 世纪5 0 年代的发展，1 9 5 9 年茶油产量达1 5 0 4 万吨， 占全国食用植物油总量的8 6 。进入6 0 年代以后，平均年产量仅7 5 万吨。7 0 年代有所回升，平均年产量1 1 万吨，1 9 8 1 年产量1 6 3 5 万吨，创历史最高记录。 但从1 9 8 2 年以后，产量逐年下降，9 0 年代后在林业部主抓下推行油茶低产林改 造技术，使每亩茶油产量大大提高，茶籽油年产量为1 5 1 8 万吨1 3 。 茶油( c a m e l l i ao i o z 名山茶油，是从山茶属油茶树种籽中提取的木本植物 油。早在4 0 0 年前，本草纲目上就有记载：“茶有种生、野生。种者用籽，其 籽大如顶指，面圆色黑。其仁a d 初甘后苦，最戟入喉。而闽人以榨油食用”【4 】。 茶油属于天然绿色食品。茶油的物理、化学特性与橄榄油极为相似，其属不 干性油，色清味香。其理化指标见表1 - 1 。 表1 - 1 茶油与橄榄油理化指标对比p 】【6 】 t a b l e 1 ii n d e xc o m p a r eb e t w e e nc a m e l l i ao i la n do l i v eo i l 指标或组成茶油橄榄油 碘值8389 8 0 8 8 皂化值 1 9 3 1 9 61 8 8 1 9 6 折光指数( 2 5o c l 1 4 6 7 1 4 6 91 1 4 6 8 1 4 7 0 油酸含量( ) 7 4 8 7 6 5 8 5 亚油酸含量( ) 7 1 4 4 1 5 不皂化物含量( ) 0 5 o 9o 5 1 5 v e 含量( m 班曲 5 1 0 7 5 07 0 1 9 0 饱和酸( ) 7 1 19 - 3 1 8 8 南昌大学硕士论文 由表1 - 1 ，脂肪酸组成和甘三脂的结构实质上与橄榄油相同。相对橄榄油， 茶油不皂化物含量更少1 7 ，主要脂肪酸是油酸，其油酸和亚油酸总量高达9 0 d a 上，主要甘三酯是三油酸甘三酯( 5 5 6 5 ) 。不含芥酸、山愈酸等难以消化吸 收的组分，不含黄曲霉毒素( 致癌性很强) ，维生素e 的含量高于橄榄油。 在化工、轻工行业，茶油可作为生产助剂和表面活性剂的原料，江西永友化 工有限公司以茶油为原料，经水解、真空提纯、氨化和分子蒸馏提纯等主要工艺 制得油酸酰胺嗍。此外，茶油可作制造发油及皂类的原料。陈小毅等用茶油来合 成茶油酸甲酯和茶油酸二乙醇酰胺【9 1 。 据中医现代科学论述，茶油性平，能降低人体中的胆固醇、血浆纤蛋白、血 糖度，经常食用对高血压、心血管、脑血管、肥胖症等疾病有明显的食疗作用【1 0 。 茶油在保健及医药上的用途曰见广泛。邓小型1 1 l 等利用药食兼用的中草药将毛茶 油精炼成保健茶油。不仅使茶油原有的优良品质得以充分发挥，而且使其医疗保 健功能更j 3 n , 显著。据报道f 1 2 1 ，茶油精制后在医药上可用来作为注射用油，主要有 两种应用途径：一是作为不能经口进食和超高代谢的危专病人的静脉输注用油； 二是作为药物的溶媒。 茶油是天然的、氧化稳定性好的植物油，在精制过程又可把酸价抑制的非常低， 所以是最适合做化妆品的油。茶油对皮肤的刺激性小，且吸收波长短的紫外线的 性能好，其主要成分一油酸很容易被头发和皮肤吸收，可供给营养，补足其油份的 不尉“。茶油在日本除了食用外，主要用途是作为化妆品用油如头发油、防晒油 和润肤油等。 日本每年用于化妆品中的茶油用量达数百吨之多，但在我国化妆品行业中， 茶油并未得到广泛应用。当今世界流行回归大自然的思潮，在化妆品中添加天然 提取物或生物制品将是开发的热点，茶油在化妆品中的应用必将越来越广泛。 茶油经过精加工，其质量能满足化妆品、医药用油的标准，开发生产高附加 值的化妆品用茶油具有很大的市场潜力。茶油在化妆品和医药油中的应用对精炼 后茶油色泽有很高要求，色泽要求接近无色。油脂加工技术的每一步都会影响到 精炼后油脂的色泽。 1 2 油脂加工技术 茶油的生产加工一般要经过清理、剥壳、轧胚、蒸炒、压榨、浸出、精炼等 2 第一章绪论 基本工序i ，每一步都会影响到精炼后油脂产品的色泽。 早期的油脂精炼仅停留在脱胶、过滤等初级水平【1 5 1 。1 9 3 3 年后，半连续、 连续式脱色、脱臭、氢化、脱脂等新技术相继发展起来，并逐渐推广应用i 。油 脂精炼技术可分为物理精炼和化学精炼。化学精炼法和物理精炼法的差异主要是 除去游离脂肪酸的方式不同。化学精炼的脱胶可与碱炼一起进行，而物理精炼则 要求单独进行，且对脱胶油中的残磷量要求更严格。物理精炼包括预处理和蒸馏 脱酸、脱臭两部分【1 7 1 。油脂的化学精炼包括脱胶、脱酸，脱色、脱臭、脱蜡等几 个方面。毛油的预处理一般采用沉降、过滤、离心分离等方法分离毛油中的固体 悬浮物如饼渣、料胚粉末、泥沙、纤维以及一些胶溶性杂质。 1 2 1 油脂的制取 原料油的色泽是影响油脂最终色泽的关键因素之一，原料油色泽越深，油脂 色泽越难脱除。油脂品种、原料纯度、油料粗轧时粉末度大小、蒸炒温度等是影 响原料油色泽的主要因素【1 8 】。茶油的制取与橄榄油相似，一般采用压榨法和浸出 法。浸出工艺经过预榨后还有浸出脱溶等工艺【1 9 】。得到的毛油再经过脱胶、碱炼、 脱色、脱臭等工艺即得精炼茶油【2 0 】。传统的制油方法，用压榨法制取残油率高， 而用浸出法生产出的茶油缺乏清香味、颜色深，产品在生产过程中尚需精炼。有 研究者用超临界c 0 2 萃取茶油【2 ”，工艺流程简单，茶油纯度高，不必脱酸、脱 胶，对毛油中杂质进行清除，可省去油脂精炼工艺，不会破坏料中蛋白质的结构， 对于一些易受热、受氧化不稳定的脂肪酸保存率高，残油少。 1 2 2 脱胶 脱胶步骤是影响油脂色泽的主要因素之一，若待脱色油中含磷脂量增大，就 会在白土表面形成一层吸附膜，降低吸附剂的吸附活性，造成吸附剂对色素物质 的吸附力下降，并影响脱色过滤【2 2 1 。 脱胶是应用物理、化学方法脱除油脂中含有胶体物质的工艺过程。在脱除的 胶质物中，主要是磷脂和与磷脂结合钙、镁、铁微量金属及其它杂质。脱胶工序 主要应用于植物油脂。脱胶方法包括酸法脱胶、水法脱胶、吸附脱胶、热聚脱胶、 电聚脱胶、膜技术脱胶、生物技术脱胶等 2 3 1 1 2 4 。常用的脱胶方法为水法脱胶、 酸法脱胶。 水化脱胶是利用磷脂等脂质分子所含亲水基，将一定量热水或酸加入到油 3 南昌大学硕士论文 中，使胶体水溶性脂质吸水膨胀、凝聚，进而采用沉降或离心方式从油中进行分 离的一种方法。水法脱胶是除去毛油最简单的方法，但油和水混合后只能除去水 化性磷脂，而非水化磷脂却不能脱除。郭祀远和蔡妙颜圜的研究表明：适当的磁 场处理能降低植物油的粘度和水的表面张力，强化植物油中磷脂的水化程度并改 善其澄清分离效果，提高油品的质量。 酸法脱胶，通常是添加一些有机酸与无机酸。先加入酸性化学试剂，将非水 化磷脂( n i 讦) 转化为水化磷脂( h p ) ，并将其中残存的与p a ， p e 结合的钙、镁、 铁等二价金属离子变为游离状态，移动到水相中去除；再通过加入碱，在稀碱液 相中调节p h 值( 通常p h 值在5 左右) ，进而改善分离条件，降低油脂脱胶精炼工 艺中油损耗。p a nl g l 2 6 用不同的酸作为酸性调节剂去除向日葵油中胶质，结果 表明，将磷脂含量降至p p e s o 万) p e s ( 17 s ) ，膜的通量随着压力的增加而增加。 ( 2 ) 不同膜对茶油主要指标的影响 表4 - 2 茶油经不同膜截留后的各项指标 t a b l e4 - 2i n d e x e so f o us e p a r a t e db ym e m b r a n e 塑昼! 塑墨! q 互2堕苎鱼亘)塑墨( ! 互2 磷脂含量( p p m ) 9 1 36 8 0 4 3 0 色泽y 1 0 3y 5 3y 2 3 酸价( m gk o h g ) 1 0 6 o 8 6o 6 8 从表4 2 中可以看出，茶油经过膜技术处理，油脂中的三项指标都得到了降 第四章茶油脱色研究 低，其中磷脂得到进一步降低，油脂色泽大大改善，酸价也得到了降低。说明在 膜在截留的过程中，此混合油体系形成了非常稳定、分子量相对很大的反胶团， 并且在膜分离过程中绝大多数被膜截留下来。 由表4 - 2 可以看出，膜对各项指标截留率顺序依次为p e s o 万) p e s ( 3 万) p v d f ( 1 0 万) ，p e s o 万) 对茶油各项物质截留效果都较好，但膜通量较低， p v d f ( 1 0 万1 虽然膜通量较大，但对茶油各项物质的截留效果都略差。结合各方 面优点，选择p e s 0 万) 对茶油进行膜技术处理，进一步探讨各项工艺参数对茶 油各项指标截留效果的影响。 4 1 4 2 膜技术处理茶油的最佳条件的确定 ( 1 ) 操作压力的确定 选用膜p e s ( 3 万) ，操作温度为4 0 。c ，混合油浓度为4 0 ，考察压力对膜技 术处理后茶油的磷脂、色泽、酸价、膜通量的影响，结果见图4 2 。 7 0 6 0 拿5 0 盛4 0 柩3 0 2 0 o0 20 40 6 压力( m p a ) 6 5 6 0 5 5 5 0 4 5 4 0 士脱色率+ 酸价降低率+ 脱胶率昏膜通量 疑 甚 | 啦 导 毫 图4 - 2 压力对茶油各项指标变化影响 f i g 4 - 2e f f e c to f p r e s s u r eo ni n d e x e so f c a m e l l i ao i l 由图4 - 2 可以看出，茶油的磷脂、色泽和酸价随压力的增加基本没有发生变 化，由此可知，压力对膜对茶油各项物质的截留几乎没有影响：另外，图中混合 油的流量随压力的增加而增加，混合油的浓度越低流量越大。这是因为茶油得到 稀释，粘度有所下降，致使流量加大。通过截留率、膜通量和动力角度考虑，选 用最佳操作压力为0 3m p a 。 ( 2 ) 温度的确定 选用膜p e s ( 3 万) ，操作压力0 3 m p a ，混合油浓度4 0 ；改变操作温度，考 4 1 南昌大学硕士论文 察温度对膜技术处理后茶油的磷脂、色泽、酸价、膜通量的影响，结果见图4 - 3 。 7 0 6 0 棠 i 5 0 器4 0 3 0 2 0 1 52 53 54 55 5 温度( ) + 脱色率+ 酸价降低率+ 脱胶率廿膜通鲎 图4 3 温度对各项指标的影响 f i g4 - 3e f f e c to ft e m p e r a t u r e0 1 1i n d e x e so fc a m e l l i ao l l 如图4 3 所示，随着温度的升高，茶油的磷脂、色泽和酸价基本无变化，即 温度对各项物质的截留几乎没有影响。随着温度的升高，茶油的膜通量是增加的， 这是因为温度影响膜的渗透率，同时温度升高则混合油的粘度下降。在4 0 时 流量较大，之后随温度升高，流量变化较小。所以，选择最佳温度为4 0 c 。 ( 3 ) 混合油浓度的确定 选用膜p e s ( 3 万) ，操作压力0 3 m p a ，选择不同混合油浓度，操作温度为4 0 ，考察混合油浓度对膜技术处理后茶油的磷脂、色泽、酸价、膜通量的影响， 其中混合油浓度范围分别为：3 0 、4 0 、5 0 、6 0 、7 0 ，结果如图4 4 。 8 0 案6 0 辟 器4 0 2 0 0 2 03 04 05 06 07 08 0 混合油浓度( ) + 脱色率+ 酸价降低率+ 脱胶率母膜通量 图4 - 4 混合油浓度对各项指标变化的影响 f i g 4 _ 4e f f e e to f m i x t u r ec o n c e n t r a t i o no ni n d e x e so f c a m e l l i ao i l 4 2 瓣商脚i_奇b一 如 加 疑海脚一_蓍h一 踮 轴 加 0 第四章茶油脱色研究 混合油的浓度对于各物质最终截留率有很大的影响。如图4 4 所示，浓度越 高，膜的截留率越高。磷脂脱胶率，脱色率，酸价降低率都是随着混合油的浓度 增高而增高。但是随着混合油浓度的提高，膜通量逐渐变小。如图所示，当混合 油浓度超过7 0 时，基本已没有膜通量。这是因为混合油粘度变的越来越大，流 动性降低，实验已很难进行。从膜的通量和截留率来考虑，选择最佳混合油浓度 为5 0 。 4 1 4 3 最佳条件操作结果 选用膜p e s ( 3 万) ，操作温度4 0 。c ，压力o 3 m p a ，混合油浓度为5 0 ，得 脱胶茶油：磷脂含量为6 7 4 p p m ，色泽为y 5 0 ( 2 5 4 m m 比色槽) ，酸价为o 6 8 。 茶油经过膜技术处理后，茶油的磷脂含量进一步得到了降低，色泽极大地得 到了改善，红值和黄值都得到了降低，为脱色减轻了负担。酸价进一步降低为 0 6 8 ，将使脱酸工序中的耗碱量降低，可用提高产品的得率。 综上，采用膜技术对茶油进行处理，降低了茶油中磷脂、f f a 和色素的含量， 其中色泽大大降低，达到了预脱色的目的。 4 2 碱炼 碱炼是脱除油脂中的游离脂肪酸最常用的方法，是用氢氧化物中和游离脂 肪酸的方法。碱炼脱酸可以将油腊的酸价降低至较低数值。同时降低油脂中红黄 色素的含量，改善油脂色泽1 6 1 。 碱炼过程：在定的碱液浓度和温度条件下，发生酸碱中和反应，在油中生 成不易溶解的皂脚，凭着皂脚的吸附能力，可将色素及其它杂质形成絮状游乳潜 伏于油液底部，达到降低酸价和改善油脂色泽的目的。 4 2 1 材料与试剂 材料：膜技术处理茶油 试剂：蒸馏水，氢氧化钠 4 2 2 仪器与设备 可调温电炉天津市中环实验电炉有限公司 r e 5 2 旋转蒸发仪上海亚荣 7 3 1 2 一i 型电动搅拌机上海标本模型厂 南昌大学硕士论文 a 1 6 0 4 电子天平 删一s h 一4 型电热恒温水浴锅 w s l - 2 比较测色仪 4 2 3 实验方法 4 2 3 1 实际用碱液量计算 上海天平仪器厂 北京长安科学仪器厂 上海精密仪器有限公司 碱炼时用碱量主要是根据毛油中游离脂肪酸的含量计算用碱量。添加碱的量 称之为实际碱量，此值由以下公式计算 6 - 7 ： 实际碱量= 【( 0 1 4 2 f e a ) + 超碱量】 a o h 1 0 0 )( 4 1 ) 式中： 0 1 4 2 ：氢氧化钠和油酸的相对分子质量比值： f f a ：游离脂肪酸质量分数： 超碱量：额外的氢氧化钠量； n a o h ：氢氧化钠浓度； 在实际生产中，油中游离脂肪酸的多少常用酸价( a v ) 表示，f f a = a v 2 ( 以 油酸计时) ，则式舡1 变为式4 2 ： g = 7 1 3 x 1 0 了- 4 _ x a v 一q - bg o ( 4 - 2 ) ( j l x ( j o ( k g )2 了一 a v ：毛油酸价； b ：烧碱超耗量，油量的0 1 ： g o ：毛油重量； g i ：实际用碱液量( 1 ( 曲； c ：n a o h 溶液的百分比浓度m 们矾 4 2 3 2 脱酸工艺路线 上 图4 - 5 碱炼脱酸工艺路线 l 电4 - 5t e c h n i c so fa l k a l id e a c i d f i c a t i o n 工艺要点：称取脱胶油，置于烧杯中，搅拌1 0 m i n 后取样测定酸值，根据酸 第四章茶油脱色研究 值大小，算出总加碱量。将油温调至6 0 c 左右，将配好的1 2 b e 碱液( 超碱量为 0 1 ) 快速加入油中。此时搅拌速度为6 0 - 7 0 r m i n 加碱完毕，油面呈深咖啡色， 继续搅拌1 h ，使油碱充分混合，游离脂肪酸与碱充分反应，当有细小皂粒出现 时，可开始升温，升至8 0 。c 左右。油中出现皂脚絮状凝聚物，即可降低搅拌速 度，促使絮状物进一步凝结，然后停止搅拌，离心分离。 水洗：将离心过的油置于烧杯中加热至8 0 c ，加入3 0 ，8 0 8 5 * ( 2 热水，搅 拌3 0 r a i n ，用分液漏斗静置后分离，分出废水，滴加酚酞，弃去废水，再进行第 二次水洗，第三次水洗等。待酚酞在废水中不变色停止水洗。将水洗后的清油加 热脱水，温度控制在8 0 。c 左右。最后，称取干燥后的重量。 4 2 4 结果与讨论 经过碱炼、水洗干燥后，测定茶油酸价茶油色泽，结果为酸价o 0 5 ，已达到 化妆品和医药用茶油要求的小于0 - 2 的要求，大大低于毛油的酸价，改善了油脂 的品质；脱酸茶油的油脂色泽为y 4 0 ，黄值得到降低，色泽进一步变浅，达到 了碱炼脱酸和预脱色的目的。 4 3 吸附脱色 吸附脱色是利用某些具有强选择性吸附作用的物质，在一定条件下，吸附油 脂中的色素及其它杂质，从而达到脱色的目的。原料油的质量、吸附剂的用量、 脱色的时间和温度等因素，对脱色效果有着不同的影响【8 1 。 4 3 1 材料与试剂 原料：碱炼茶油； 试剂：活性炭、活性白土、凹凸棒土、高岭土、硅藻土： 4 3 2 仪器与设备 7 5 2 紫外光栅分光光度计 上海分析仪器总厂 h h s h 一4 型电热恒温水浴锅 北京长安科学仪器厂 a 1 6 0 4 电子天平上海天平仪器厂 r e 5 2 旋转蒸发仪上海亚荣仪器厂 l 一i i 型离心机上海安亭科学仪器厂 w s l - 2 比较测色仪 上海精密仪器有限公司 南昌大学硕士论文 可调温电炉 p h s - 2 5 精密数显酸度计 7 8 1 型磁力加热搅拌器 7 3 1 2 - i 型电动搅拌机 4 3 3 实验方法 4 3 3 1 吸附剂的活化 天津市中环实验电炉有限公司 上海伟业仪器厂 上海南汇电讯器材厂 上海标本模型厂 分别取一定量的活性炭、活性白土、凹凸棒土、高岭土、硅藻土于五个坩锅 中，于1 5 0 c 干燥箱中烘2 1 1 ，冷却后将其置于干燥器中。 4 3 3 2 脱色步骤 1 0 0 m l 小烧杯中加入碱炼茶油，在一定温度下恒温水浴锅中预热3 0 m n 后， 加入吸附剂进行脱色，搅拌一定时间后，离心分离，在4 3 0 r i m 下，测定脱色油 的吸光值，计算脱色率。 4 3 4 结果与讨论 4 341 吸附剂脱色效果的对比 比较活性炭、活性自土、凹凸棒土、高岭土、硅藻土吸附脱色荆对茶油的脱 色效果。反应体系为：2 0 0 9 经脱色预处理后碱炼茶油加入0 4 9 吸附脱色剂，在 8 0 c 下搅拌3 0 m i n 后，离心分离。脱色结果见图4 - 6 。 圈4 6 不同吸附脱色剂脱色率对比图 f i g 4 - 5 c o m l ) a r e o f b l e a c h i n g m t e 由图4 - 6 可以看出，脱色效果依次为活性炭 硅藻土 高岭土 凹凸棒土 活性 白土。由于单独使用活性炭的价格昂贵，因此选用活性炭与硅藻土进行混合脱色。 4 3 4 2 混合剂比例的确定 第四章茶油脱色研究 选取脱色效果相对较好的两种脱色荆，进行比例混合，然后进行脱色。 称2 0 o g 茶油于5 个小烧杯中，8 0o c - v n 热3 0 r a i n ，然后分别加入0 4 9 不同 混合比例的混合脱色剂搅拌3 0 m i n ，离心分离。其中活性碳与硅藻土混合比例分 别为1 ：1 ，1 ：2 ，1 ：3 ，1 ：4 ，1 ：5 。脱色结果如图4 ，7 。 9 0 盆 8 5 v 瓣8 0 皿 窭7 5 7 0 6 5 脱色剂比例( 活性碳：硅藻土) 图4 7 脱色剂比例与脱色率关系图 f i g 4 7 e f f e c t o f r a t i o b e t w e e n d e c o l o r a g e n t s o d b l e a c h i n g r a t e 图4 7 表明，脱色率随活性碳与硅藻土比例的增加而增加，当大于1 ：3 时脱 色率变化不大，从脱色率和经济角度两个方面考虑，采用混合比例为1 ：3 的混合 脱色剂。 活性炭脱色能力很强，并具有疏水性，能够吸附高分子物质，对除去油中绿 色和红色色素非常有效。此外，其对气体、多环芳烃和农药残毒等也有较强的吸 附能力，并且脱色后不会给油脂带来异味。但活性炭的吸油率较高，脱色后过滤 速度慢，尤其是价格昂贵，限制了其单独使用的可能。硅藻土的显著特性是多孔 性、比表面大，广泛的应用在化学化工中【9 1 ，由于筛分和吸附作用而用于油脂的 脱色【1 0 l 。另外，硅藻土还是一种很好的助滤剂，可进一步提高油的过滤速度。 采用活性炭与硅藻土混合使用，可以互相取长补短，既明显提高脱色能力，又能 加快过滤的速度。 4 3 4 3 脱色单因素试验结果 1 ) 温度对脱色效果的影响 研究脱色温度对脱色效果的影响，反应体系为：分别称5 份2 0 o g 茶油于5 个小烧杯中，分别在7 0 。c 、7 5 。c 、8 0 、8 5 。c 、9 0