料胚的湿热处理.doc

第六节 料胚的湿热处理油料生胚经过湿热处理转变成不规则的颗粒状，然后进行溶剂浸出的工艺称为料胚湿热处理浸出工艺。一、料胚湿热处理的目的及意义料胚湿热处理工艺又称ALCON工艺，由荷兰AKZO公司与德国LURGI公司共同研究成功，其主要目的是通过对大豆生胚的湿热处理（Conditioning），钝化豆胚中的酶类，改善豆胚的组织结构，以达到减少浸出毛油中非水化磷脂含量，提高油脂浸出和油脂精炼效果的目的。大豆中含有多种生物活性酶，如淀粉酶、蛋白酶、尿素酶、磷脂酶、脂肪酶、脂肪氧化酶等。对大豆加工影响最为显著的是尿素酶、磷脂酶、脂肪酶、脂肪氧化酶。油脂生产工艺条件对酶的活性影响很大，当生产工艺条件适宜时，酶的活性大大增加，其结果造成浸出毛油和豆粕的品质发生变化。在大豆生胚浸出工艺中，浸出毛油中非水化磷脂含量较高，毛油经水化脱胶后，脱胶油中的不水化磷脂（NHP）含量在0.20.6%，相当于磷含量70200ppm(大豆毛油中磷脂含量通常由总含磷量乘以31.2换算得到)。这无法满足油脂物理精炼工艺中脱胶油磷含量15ppm以下的要求。生胚经湿热处理后，其中的酶类得到有效地钝化，浸出毛油中非水化磷脂含量降低，而总磷脂含量增加，这使得油脂水化脱胶效果显著提高，水化脱胶油中磷脂含量降至0.01%0.03%，相当于磷含量10ppm以下，满足了油脂物理精炼的要求，同时油脂脱胶副产物磷脂得率提高（由0.50.6%提高至1.2%），并且磷脂产品中卵磷脂含量提高。 料胚经湿热处理后，其形状由片状变成不规则的颗粒状，颜色由浅黄色变成深黄色，蛋白质变性，组织结构更紧密，豆坯的容重增大，其容重由360kg/ m3增至550kg/m3，因此使浸出器生产能力提高35%左右。经湿热处理后的豆坯，其细胞组织得到进一步破坏，在溶剂浸出时的浸出速率提高，浸出时间缩短，粕中残油降低。在生胚直接浸出工艺中，浸出后豆粕残油为0.5%，湿粕经过蒸脱机的脱溶、烘干处理后，蒸脱机出粕残油可达0.7%，比浸出后取样化验残油多0.2%。在湿热处理浸出工艺中，浸出后豆粕残油为0.6%，湿粕经过蒸脱机的脱溶、烘干处理后，粕残油仍为0.6%。湿粕脱溶前后豆粕的残油不再发生变化，这是由于豆坯在湿热处理过程中，酶的钝化等作用已不能再对粕中残留油脂发生作用而致。经湿热处理后的豆坯，由于组织结构和形状的改变，浸出时溶剂通过料层的渗滤速度提高（由71041.05105kg/ m2 h提高至1.71053.6105,平均增加约2.5倍）。这不仅有利于浸出速率的提高，同时也使湿粕含溶剂量降低（由生胚浸出的33%降到2225%）。由于湿粕含溶量降低及湿粕组织结构改变，湿粕在脱溶过程中更易脱溶且不易结团，豆粕基本上脱除了苦腥味，豆粕质量提高。因为脂肪氧化酶对油脂和磷脂中亚麻酸的氧化被认为豆粕苦腥味的原因之一，湿热处理过程对酶的钝化，使其氧化可能性减小，其苦腥味也就自然减少。料胚湿热处理后浸出，可以减小浸出溶剂比，提高混合油浓度，减轻混合油蒸发的负荷。由于混合油蒸发和湿粕脱溶负荷的减小，有效地降低了浸出生产中的蒸汽消耗和溶剂消耗。二、豆胚湿热处理工艺豆胚湿热处理的生产工艺流程见图1-1-58。其主要包括湿热处理、软化保温、干燥冷却成型三个阶段。湿热处理：用直接蒸汽将轧轧制的生胚从5055的温度，在15秒内迅速升温到100，水份由11%提高到1516%。软化保温：经快速升温的料胚在保温软化设备内，保持温度在100和水份在1516%的条件下，继续加热1520分钟。干燥冷却：利用热风和冷风将加热软化后的料胚，从温度100冷却到5558，水份由1516%降至1112%。经过干燥冷却，料胚的水分、温度和机械强度都达到入浸条件的要求。三、大豆油脂生产中不水化磷脂形成的原因及湿热处理对其影响在已知的植物油料中，大豆的磷脂含量最高，在压榨取油或溶剂浸出取油的过程中，磷脂因溶解于油脂而进入毛油中，同时少量的与磷脂呈结合状态的蛋白质等杂质也被带入毛油中，使大豆毛油中胶体杂质的含量提高。大豆毛油中磷脂的主要成分有磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酸（PA）等。这些磷脂成分按其水化特性可分为水化磷脂和非水化磷脂，其水化性能的不同主要在于和磷脂酸的羟基相连的官能团不同。水化磷脂含有极性较强的基团，例如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇。非水化磷脂的主要形式为磷脂酸和溶血磷脂酸的钙镁盐。把非水化磷脂的钙镁盐转化为游离酸形式进行分析，发现大豆油中非水化磷脂的组成为：肌醇一磷酸（2%）、甘油磷酸（15%）、溶血磷脂酸（28%）、磷脂酸（55%）。毛油中的水化磷脂可以利用水化脱胶的方法除去，而非水化磷脂则必须利用磷酸、稀碱液等电解质或白土吸附才能将其除去。如果毛油中非水化磷脂的含量高，无疑就加大了油脂脱胶的难度并增加了油脂精炼损耗。因此，了解非水化磷脂形成的原因，并采取措施减少毛油中非水化磷脂的含量对于大豆油脂生产是非常必要的。1、非水化磷脂形成的原因大豆毛油中非水化磷脂含量的高低主要取决于原料品质和预处理浸出工艺条件。(1) 大豆原料品质大豆原料品质与大豆品种、生长条件、成熟度、收获后的储存情况等有关。大豆生长期的不良气候条件、收获时的不完全成熟、储存时的发热和霉变都会使大豆中磷脂含量及其组成发生变化。在不良气候条件下生长、收获的大豆或不完全成熟的大豆，其磷脂含量及不水化磷脂含量都高于完全成熟的优质大豆。用此大豆浸出所得毛油中非水化磷脂含量明显提高。在实验室用生长不良的青豆和成熟大豆做对比实验，分别测定其磷脂含量，并用乙醚做溶剂在室温条件下对青豆和熟豆进行浸出，然后测定浸出毛油含磷量和水化脱胶油含磷量。结果显示：青豆含磷量1818ppm，浸出毛油含磷量1160ppm，水化脱胶油含磷量74.7 ppm。成熟豆含磷量1167 ppm，浸出毛油含磷量166 ppm，水化脱胶油含磷量24.9ppm。青豆较成熟豆的磷脂含量及非水化磷脂含量都明显升高。分析其原因：一是青豆未完全成熟，其体内合成作用还没有完全完成，作为生物合成磷酸甘油酯中间体的磷脂酸（PA）含量高，因而非水化磷脂含量较成熟大豆高。二是未成熟油籽中酶的活性较成熟油籽高得多，磷脂酶将磷脂分解，使非水化磷脂含量升高。大豆在储藏和运输过程中由于湿度和温度过高而受损害后，磷脂组分会发生较大的变化。高效液相色谱分析表1-明，主要的磷脂成分磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）的含量减少，而磷脂酸（PA）含量增加。受损害大豆浸出毛油中的非水化磷脂含量提高，毛油水化脱胶困难，脱胶油中磷脂残留量偏高及磷脂得率降低，脱胶油在后续加工中很难加工成优质食用油。如优质大豆在相对湿度75%、温度58条件下储存16天，在相对湿度75%、温度64条件下储存18天后，磷脂各组分含量都发生了变化。磷脂酰胆碱（PC）的含量由12.9%分别下降到2.0%和0.03%，而磷脂酰乙醇胺（PE）的含量由11.0%分别下降到3.0%和0.8%，磷脂酰肌醇（PI）由8.1%分别下降到1.9%和0%。而磷脂酸（PA）的含量由5.6%分别上升到20.2%和27.8%。这说明优质大豆中磷脂各组分含量随着大豆受损害程度的加重而呈明显的规律性变化。 (2) 大豆油脂生产条件用相同的大豆做原料，浸出毛油中磷脂含量及其组成随油脂生产工艺条件的不同而呈现出很大的差异。即使用优质大豆做原料、原料本身的非水化磷脂含量并不高，但浸出所得毛油中非水化磷脂含量却会增加。这说明油脂生产工艺条件能使大豆中磷脂各组分含量发生变化。对浸出毛油中磷脂含量及其组成影响较大的工艺条件是：大豆含水量及入浸豆胚含水量、大豆破碎程度及轧胚对油料细胞的破坏程度、预处理浸出过程的温度、轧胚后胚片的停留时间以及这些条件相互的作用。浸出毛油中非水化磷脂的含量随大豆及入浸豆胚水分含量的增加而增加。有试验数据显示：大豆含水量为11.8%和9.3%时，浸出毛油水化脱胶后磷脂含量分别为0.32%和0.10%。在一定的温度范围内，预处理和浸出温度的上升导致浸出毛油中非水化磷脂含量增加，当原料的水分含量较高时，其影响更为明显。有实验数据显示：当豆胚水分为12.4%，浸出温度分别为40、50、60时，脱胶油磷脂含量分别为0.43%、0.70%、1.05%；当豆胚水分为13.0%，浸出温度分别为40、50、60时，脱胶油磷脂含量分别为0.44%、0.91%、1.10%。大豆破碎和轧胚后，表1-面积增大，细胞结构遭到破坏，所得浸出毛油中非水化磷脂的含量增加，尤其当水分和温度适宜时，这种情况就更加明显。大豆轧胚后胚片的停留时间延长使浸出毛油中非水化磷脂含量明显增加。在大豆储藏、运输和加工过程中，大豆中磷脂含量及其组成发生变化的原因是由于大豆中各种酶类作用的结果。对磷脂影响最大的酶类是脂肪氧化酶和磷脂酶。磷脂酶能使卵磷脂等水化磷脂产生不同的分解反应，形成磷脂酸等一系列的分解产物，其分解产物与钙镁金属离子结合就形成非水化磷脂。脂肪氧化酶能氧化磷脂中（主要是磷脂酰胆碱）的不饱和脂肪酸，这些氧化磷脂与大豆蛋白质形成络合物，残留在豆粕中成为己烷不溶物，从而降低了毛油中总磷脂含量，使水化脱胶过程的磷脂得率降低且磷脂产品中卵磷脂含量降低。因此，任何使大豆中酶类活性增强的因素，都有可能导致大豆磷脂的组分含量发生变化，从而使浸出毛油中总磷脂含量减少和非水化磷脂含量增加。大豆中磷脂酶的活性最适宜温度为4070，在这个范围内，随着温度的升高，酶的反应速度加快，当水分大时活性增强更快。若超过这个温度范围，酶被钝化失活，对磷脂的作用减弱。从这一点分析，破碎豆软化过程的温湿度都有利于酶活性的增强。为了解预处理过程大豆磷脂的变化情况，在试验室对取自油厂生产线的大豆预处理过程各中间产物用正己烷做溶剂在室温下分别进行浸出，测定所对应浸出毛油磷脂含量，并对浸出毛油进行水化脱胶，然后测定脱胶油中磷脂的残留量。实验结果见表1-10 所示。表1-10 预处理各工序中间产品浸出毛油及脱胶油含磷量油脂样品破碎豆软化豆豆胚毛油含磷量(ppm)510480460脱胶油含磷量(ppm)485865从实验数据看出，随着破碎、软化、轧胚的进行，所对应浸出毛油中含磷量逐渐降低，而脱胶油中残磷量增加。这说明，生产过程的工艺条件使酶的活性逐渐增强，脂肪氧化酶和磷脂酶对磷脂的作用程度逐渐加深，造成非水化磷脂含量增加。2、湿热处理对磷脂含量及其组成的影响由前述可知，在大豆储藏和加工过程中，磷脂含量及其组成变化的主要原因是由于磷脂酶和脂肪氧化酶作用的如果。如果在大豆预处理过程中使脂肪氧化酶和磷脂酶钝化而失去活性，磷脂的水解和氧化就不能发生，磷脂就会保持原有的形式和油脂一起从大豆中浸出出来，从而获得不水化磷脂含量低、总磷脂含量高的浸出毛油。因此，避免大豆磷脂成分发生变化、减少非水化磷脂含量最有效的方法应该是钝化酶类。近年来对大豆预处理工艺改进的一个重要方面正是如此。预处理过程中对酶的钝化可以采用微波加热处理、料胚挤压膨化和料胚湿热处理等方法。而湿热处理的效果更佳。表1-311显示出豆胚湿热处理浸出与生胚浸出磷脂变化比较。表1-11 湿热处理豆胚浸出与生胚浸出磷脂变化比较脱胶油磷脂含量(