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文档简介
按照定义的科学规定,在室温下,呈液态的脂肪叫油,呈固态的叫脂。对于动物油脂来讲,熔点(实际上是凝固点)在38℃以上的叫牛脂或兽脂,38℃以下的叫动物油或兽油。因此,牛脂又称为牛油,是肉类加工厂中的主要副产品之一。生脂是用于加工牛脂制品的原料称为生脂。由于生脂在牛体上采集的部位不同,生脂可分成如下几种:①产量较多的肠油,这是加工肠衣时所片下的碎牛油;②背部的脂肪组织板油;③胭体的脂肪层腰油;④其他含有少量牛脂的成分以甘油三脂为主,总脂肪酸含量超过90%。牛油的脂肪酸组成见表6-1。表6-1牛脂的脂肪组成牛脂是高热能来源,以重量单位计算,它含的能量约是纯淀粉和玉米等谷实类饲料的2.5~3倍,平均可达32.65兆焦/千克。牛脂所含能量易被畜禽利用,在饲料生产中添加牛脂,制造高热能配合饲料,可改善饲料利用率和脂溶性维生素A、D、E、K的吸收利用,促进畜禽生长。生脂的品质好坏,直接影响成品的质量,生脂应以新鲜为原则,所以应在牛屠宰后立即采集其脂肪进行加工,方能提炼出上等品质的油脂。新鲜牛脂的色泽,随着牛的年龄不同而呈白色,淡黄色,黄色,或深黄色。优良的牛脂应含水量较低,不高于0.5%,在15~20℃的温度下,呈坚硬状态,可压成碎块。陈久的牛脂,呈灰白色,无光泽,用手压时,带有黏性,并有令人难闻的气味。(一)冷藏10~-15℃,相对湿度保持在85%左右,这样可保藏3~4个月。(二)盐藏量为脂肪原料的8%~10%。第三节牛脂的提炼一、工业用牛脂的提炼首先检查原料的新鲜度和洁净程度,如生脂中有血块、淋巴、肌肉等非脂肪组织残存,则应彻底除去,然后检查其新鲜度,凡呈现灰色、绿色、臭味、异味、带有黏性等变质现象的原经整理后的大块脂肪原料,用手工或切肉机切成约5厘米见方的小块,然后将小块脂肪放入底部有流水孔的桶内,用流水冲洗30分钟,以洗去脂肪表面的血污,黏液等杂质和异味,洗涤后再使原料冷却到10~15℃,以增加其硬度和便于绞碎。经冷却的脂肪小块,先沥去水分,沥水约需30分钟,再用绞肉机绞碎。由于脂肪组织中的脂肪滴,是位于弹性纤维与胶原纤维等所组成的结缔组织之间,而结缔组织相当坚韧,如不将其组织用机械力量加以破坏,则在熬炼过程中脂肪滴的外流就较困难。在相同的熬炼条件下,生脂绞碎得越细,成品率则越高。(二)牛脂的提取方法牛脂的提取方法主要是熔炼法,用加热的方法从各种油脂原料中摄取油脂。对牛脂原料来说,油脂被包在脂肪细胞中,而脂肪细胞是由胶原纤维和弹性纤维所构成的坚韧细胞间质紧密地连接在一起,油脂在细胞内部与细胞的其他组成成分构成复杂的胶体系统。为了从脂肪组织中摄取油脂,必须破坏脂肪细胞和由胶原纤维与纤维所组成的间质结构。熔炼可以利用热能破坏脂肪组织,使油脂流出。因此,脂肪细胞的破坏程度取决于加热的温度和加水的数量。当温度加热到70~75℃时,细胞组织就大量的破坏,但只有达到108℃以上时,细胞组织才完全被破在熔炼过程中,包围脂肪的胶原纤维会由于加热和水的作用,形成明胶及其分解物的稀溶液,而溶液的稠度取决于加热的温度、时间和加水的数量,由于含有蛋白质等乳化剂存在,与油脂形成较稳定的乳浊液,增加了油脂与水的接触面积,促进了化学反应,同时油脂的酸价增加。因此,熔炼时加入原料中的水分不能过多,而且只允许在短时间加热熔炼存在。熔炼法提取油脂,根据在熔炼过程中是否加水,有干煎熔炼法和水煮法之分。凡熔炼时外加水的称为水煮法,不加水的称为干煎法。两者各有优缺点,水煮法的优点是受热比较均匀,不用搅拌,温度不超过100℃,所以不会因焦化而使品质下降,其缺点是由于在熔炼过程中有水的加入,而且与油脂的接触面积较大,故有水解作用发生,同时由于胶原蛋白水解溶解后成明胶,引起脂肪乳化,形成乳浊液,造成澄清和离心的困难,同时所需的设备投资费用较大。干煎法的优点和缺点则刚好相反。就成品质量而言,干煎法不如水煮法,但投资小,技术条件1.干煎法干煎法又可以分为直接加热法、蒸汽加热法和真空加热法。此法的缺点是受热不均匀,易于使油渣变焦而降低成品质量,所以温度一般不超过120℃,熔炼的时间视原料的不同而定。为了避免油温过高而引起油渣烧焦等缺点,在锅内放一不锈钢的隔离板,板上有直径小于2厘米的孔,水位保持在隔离板以上,高约10~15厘米。加料后先使水温升到60℃,维持30分钟,使脂肪析出,然后再加热至85℃,并维持1小时,使胶原熔化,然后用压榨机使油渣分离。(2)蒸汽加热法干式蒸汽加热法,采用开口的双层锅,锅的重量一般为500~1500千克,利用双层锅的蒸汽熔炼,于夹层中先放入蒸汽,开动搅拌器,然后将已搅碎的原料分2~4次加入锅中,容量小的分2次,的分4次。其目的是在于原料在锅内受热均匀,一般在第一批原料加热至50℃时再加第二批,至60℃时加第三批,至65℃时加第四批,总加料时间不要超过1小时。加料后维持在65-75℃的温度约1小时,使大部分脂肪析会后,再将温度提高80~90℃,以培化胶原蛋白,维持20分钟,使绝大部分脂肪从组织中分离出来。然后停止加热和搅拌,加入占总量1%~1.5%的食盐(澄清的饱和食盐水)。分3次加人,每隔约5分钟。加盐的目的是加速油脂中水分及其杂质的下沉,其作用使脂肪中水分的比重增加,同时盐类具有破坏胶体性质的能力,使脂肪中悬浮的胶体质点因脱水聚集而下沉。盐析的总时间至第一次加盐起,共约30分钟,达到油脂透明,然后将上层油脂由放油阀注入澄清池中,再将油渣从锅底口中排除。(3)真空加热法真空熔炼法的设备一般为卧式封闭夹层锅中塞汽供给,锅内装有搅拌器,锅顶部有装料口,装料口上接有真空泵和放汽的管子。真空熔炼法不但没有外加水分,而且原料中的绝大部分永分蒸发,故熔炼的油脂和油渣不含水分,因而也能很好的阻止脂肪水解,同时由于真空熔炼的温度不高(不超过70℃)脂肪中所含维生素A、D、E及各种磷脂极少被破坏,不仅提高产品的营养价值,而且维生素E及磷脂有一定的抗氧化作用,所以由真空法所得的制品,对氧的稳定性较高。此外在真空熔炼过程作时,先观察各种仪表是否正常,关闭卸料闸门。先打开蒸汽阀门加热到70~80℃,开动搅拌器,然后装料,封闭装料口,开动真空泵,打开真空阀,使真空度达到50~60厘米,夹层中的蒸汽压力维持在1.8~2.0个大气压,锅内温度维持在70℃,熔炼1.5小时即完成熔炼过程。炼好后立即停止抽真空、蒸汽和搅拌,将盖打开,沉淀25分钟,进行放油,然后关闭阀门和盖口,进行干燥30分钟,油渣干燥后,停止真空、蒸汽和搅拌,然后放油。最后将卸料闸门打开,开2.水煮法水煮法熔炼有低压和高压两种,低压熔炼一般在普通开口的单壁锅中进行,锅底装有蒸汽蛇形管,管上有排气孔。因此,蒸汽除作为热源外,尚有搅拌作用。锅的容量有500~2000千克的不等。熔炼前先加水,使水平面高出蒸汽蛇形管约2~3厘米,以避免原料中蛋白质受高温直接作用而产生异味。然后投料,在1小时左右加热65~75℃,如次级原料可加热90~100℃,然后维持2.5~3小时,放入蒸汽的速度不宜过急,以减弱乳浊液的形成,然后停止加热,分2~4次加入重量1%~1.5%食盐(澄清的饱和溶液),盐析30~40分钟,即可分离。高压熔炼只适用于次等原料,设备为热压锅,用2~3个大气压的直接蒸汽,加热熔炼,2.5~3小时,停止加热,再盐析1~1.5小时,即可分离。(三)牛脂熔炼后的处理1.澄清油脂经熔炼后,仍然含有一定量的水分,微小的油渣和其他的夹杂物。如用干法双层锅中所得的粗油脂中含水量0.6%~1.6%,含杂质0.15%~0.5%。因此,由熔炼法所得的油脂,须除去其中的水分及夹杂物,清除的方法有三种,自然沉淀法、压滤法、离心分离法。(1)自然澄清法是精制油脂最简单的方法,它是根据油脂和水、杂质的比重不同使油脂纯化。悬浮于油脂中的微粒沉降的速度,随着油质的黏度的降低和微粒与油脂比重差的增加而增大。油脂的黏度取决于温度,温度升高则黏度降低,故可以利用升高油脂的温度来加速澄清过程。为了加速澄清的速度,加入油脂重量的1%~2%的食盐,以增加水滴的比重和破坏悬浮的乳操作方法,在熔炼锅放入澄清槽之前,先将澄清槽加热至60-65℃。澄清槽为夹层的椎形底或球形底的圆桶,蒸汽在夹层内通过。在熔炼锅放油管上套一层纱布以滤去杂质,然后分数次加入食盐,澄清5~6小时,至完全澄清为止,含水量约为0.05%-0.2%,含盐量为0.008%。澄清后放出下层沉淀物,将上层油脂立即进行冷却,冷却速度必须迅速,以便获得结晶细小,色泽洁白和稠度一致,可塑性好的优良产品。不然,因为油脂系各种不同熔点的甘油脂的混合物,故使高熔点的甘油脂先凝固成较大晶体的颗粒,并离析下层,而熔点低的则浮于上自然澄清法有一定缺点,需要的时间较长,占用的面积大,损失于杂质中油脂较多,但方法简单易行,无论任何方法熔炼的油脂都可以采用这种方法进行精制。(2)压滤法是在压滤机中进行油脂的净化。压滤只能使固相与液相分离,所以压滤法适宜真空熔炼后的油脂。压滤机的压力由液压泵形成,通常采用旋转泵或者是活塞泵。压滤机的压力不超过3千克/厘米2。过滤的速度取决于油脂的黏度或油脂的温度,随着温度的升高过滤速度加快。动物油脂最适的过滤温度为75~80℃,最常用的是板式过滤机。(3)离心分离法利用离心机除去油脂中的水分和杂质。它不但速度快,而且操作可以继续进行。成品的纯度较高,分离时的温度应维持在100℃左右,以减少氧的溶解和降低黏度,并有利于分离。离心机的速度最好能达到每分钟5000~6000转,最少不低于3200转。2.装桶经过澄清的油脂装桶。一般采用容量4.546092升(53加仑)的油桶存油,装桶前先用0.3%的烧碱溶液清洗油桶,每桶约用碱水3千克,洗后再用清水冲洗,然后用纱布拭干,否则将影响油脂贮藏的时间。用漏斗将牛脂灌入桶内,并稍留空隙,不宜装灌过满,灌装后须(一)工艺流程粗牛脂→熔油→水化→碱炼→脱色→压滤→脱臭→精致牛脂→包装→成品(二)加工工艺1.熔油将粗牛脂在熔油槽中熔化,经沉淀除去固体杂质(草、木、灰尘等),再将熔化的2.水化目的是除去油脂中的非油物质,尤其是胶黏物质、蛋白质等,从而改变油的品质。水化时要控制好加水量、加水温度、搅拌速度和电解质的加入量。水化时加水量不足,则沉淀不完全;加水量太多,分布在油中各个部分的蛋白质等呈乳化状态,难以分离。水化时加水温度要适宜,温度过低,蛋白质等不易吸收沉淀,温度过高则产生泡沫,使沉淀上浮。加水温度视加水形式、油的品质、搅拌速度而不同。水化前应搅拌,使蛋白质等充分分散,以便吸收水分,水化时应急速搅拌(40~80转/分)发现沉淀后停止搅拌。另外,加入适量的电解质可(1)启动炼油锅中的搅拌器,开蒸汽,升温至90℃时喷入油量5%的热水,然后加入油量(2)慢速搅拌至油中有细小胶粒析出,并分离良好,停止搅拌,静止沉降1.5小时,放出水3.碱炼碱炼的目的是除去油脂中的酸性物质,同时生成的皂化可将其他杂质如蛋白质、黏液质、色素等吸附带入沉淀内。碱炼工艺包括正确选择碱类、用碱量及碱炼技术,达到在没有过量中性油皂化下取得所需的精制效果,还包括将碱炼油和皂脚有效分离的方法。(1)碱液的选择用烧碱碱炼油脂时,选择适当的碱液浓度及用量很重要。碱液的用量不能来说,对游离脂肪酸含量低的毛油采用较稀的碱液,游离脂肪酸含量高的毛油采用较浓的碱液效果更佳。质量好的粗牛脂,胶质及色素的含量低,采用的碱液应超量0.1%~0.2%,效果更好。(2)温度的选择碱液的温度开始要低,以利于游离脂肪酸与碱作用,并避免中性油的皂化。中途加热宜快,促使油、皂分开,但也不宜过快,否则皂粒来不及凝结,因颗粒微小,而不易下沉。终温要比初温高,以利于皂脚下沉,但温度不宜太高,否则引起中性油皂化。通常情况下加碱温度比油脂凝固点高20~25℃。(3)搅拌速度搅拌可促使碱液与油混合,使中和作用加快,并使碱滴的表面利用率增高,皂膜生成迅速,而又易于脱离。但过分搅拌,又易将沉淀打碎,造成分离困难。碱炼开始温度低,一般搅拌速度可稍快(50~70转/分),而升温时,搅拌应慢(10~15转/分),以便形成皂粒,并促使其凝聚、沉降和分层,最后应静止沉降。(4)盐的作用碱炼时加入稀盐水,可以降低皂脚的含油率,降低炼耗。同时又可使皂脚快(5)碱炼操作要点经水化的粗牛脂,计量并测定酸价,根据酸价确定所需碱液的量,每吨酸价(千克)×40=0.714×酸价(千克)。从理论计算所得的加碱量,还不够完全中和油内游离脂肪酸。因为碱液除中和游离脂肪酸外,部分碱液还消耗在皂化中性油脂与油内杂质及留在皂脚内。因此,必须有超量。通过反复实验,超量应为0.2%,故实际用碱量为:1.002×0.714×酸价(千克)=0.715×酸价(千克)。调节加碱温度适当,搅拌5分钟,均匀加碱继续搅拌15分钟,视皂粒分离时,停止搅拌。加入适量的(一般约为油脂重量的0.4%)热水,帮助皂粒沉降,静置1.5小时。放出皂脚至清油为止。升温至90℃,用热水洗涤,连续数次,至洗清为止。4.脱色动物油脂本属无色,之所以有色,是由于油脂中不饱和甘油酯、糖类以及蛋白质等被分解的结果。此外提取和保存条件不妥,也能促使油脂着色。常用的脱色方法有吸附法和还原法两种,这里选择吸附法,吸附脱色是利用某些强有力的吸附剂,对油质中的杂质具有选择吸附的作用进行脱色。脱色时,吸附剂不仅能吸附色素,亦能吸附黏液、胶体等其他物质。(1)吸附剂的选择,吸附剂要求有尽可能大的比表面活性,吸附力强,脱色系数高,吸油率小,对于油脂不发生化学作用,不带特殊气味,在工业生产中易于分离,成本低。脱色常用的吸附剂有骨碳、活性炭、白土、漂土。中性的活性白土用于食用油脂的脱色。白土用量的确定:白土用量少,达不到油脂所白土用量过多会导致夹带油多,炼耗大。经过反复实验,确定为油量的5%~6%。(2)脱色操作要点将碱炼后的牛油吸入脱色锅内,升温至90℃,真空度66650帕,脱水,同时脱去有臭味的低碳物质保持15分钟,吸入规定量的活性白土。抽真空,真空度达66650帕,升温至102℃,保持20分钟,冷却至60℃。将油放出,通过压滤机压油,除去白土,得到5.脱臭经过脱色的油脂中,还存在某些有臭味的挥发性物质。因此,要进行脱臭。脱臭工艺种类有几种,这里采用蒸汽脱臭工艺。主要是在不损害油质质量的温度下进行蒸汽蒸馏,把一些臭味物质从相对不挥发的油脂中抽提出去。这种操作在减压下进行,可防止热油受大气氧化,避免油脂水解,节约蒸汽用量。由于经过碱炼和脱色,牛脂中的甘油酯在温度120~160℃及压力133~1066帕下是不挥发的。因此,可与油中存在的挥发性较大的臭味物质分将经肥皂的牛脂在真空下冷却到70℃左右,解除真空,冷却到60℃出料,冷却成型,包装。产品质量指标经分析,产品的质量指标见表6-4。表6-4产品分析结果第四节牛脂的应用一、牛脂在饲料工业中的应用由于牛脂本身固有的特点,作为油脂类饲料添加剂,广泛地应用在饲料工业中。牛脂有额外的增热效应,除本身所具有能量外,可改善其他成分的吸收。牛脂热能比猪油、植物油低,但与猪油、植物油混合后,可改善本身脂肪利用率,因而提高代谢能。例如,在玉米、豆粕配方中已具有3%左右的植物油,添加牛脂后所提供的能量高于本身应有的能量。牛脂作为一种脂肪,具有特殊生热效应。代谢脂肪需要能量少,而代谢碳水化合物及蛋白质需要能量较多。故油脂的体增热较低,可得较多的净能。添加牛脂可减少因代谢而造成的体温上升,在高温环境下,可使畜禽处于舒适状态,避免因酷热造成畜禽的食欲不振及生产性能下降。饲料中添加牛脂,可提高饲料风味和适口性,具有油香,有助于提高畜禽采食量。牛脂加入饲料,可改善饲料的韧性,抑制扬尘,减少粉尘。混合饲料中有许多粉状原料,不但形成尘埃到处飞扬,还会引起微量成分损失。在饲料中添加2%~3%的牛脂,除了防止尘埃外,还可改善饲料外观,增加光泽,提高商品价值。在粒状饲料生产中添加牛脂,可提高粒状饲料效果和生产效率,增加环模寿命,减少混合机、制粒机的机械磨损。在蛋鸡饲料配方中,添加2%~4%的牛脂,可增加蛋重。肉鸡、火鸡饲料配方中,牛脂的用量为2%~5%。在仔猪人工乳及开食料配方中,牛脂的用量为1%~2.5%。生长育肥猪日粮中使用3%~5%的牛脂,可提高体重5%,提高增重耗料比10%。妊娠和泌乳猪日粮配方中,牛脂用量为10%~15%。母猪在分娩前一周给予含油脂的饲料,不仅可改善初乳成分,提高初乳的泌乳量及乳脂率,提高仔猪初生重、存活率、断乳率,并且可减少母猪失重,缩短返性时间。在水产饲料中添加牛脂,不仅可供给必需脂肪酸及能量,同时还具有节约蛋白质的功效。鲤鱼幼鱼用饲料配方中,牛脂用量为1%,成鱼用饲料配方中,牛脂用量为1%~2.5%;草鱼饲料配方中,牛脂用量1%~3%;在鱼饲料配方中,牛脂用量为1%~1.5%。特种经济动物的饲料中也常添加牛脂。在水绍饲料配方中,牛脂用量为9%~13%,视水绍不同养殖阶段(准备配种期、妊娠期、育成期、冬季生毛期)来确定牛脂用量;在狐的鲜配合饲料配方中,牛脂用量为1%~3%;在犬的饲料配方中,干型配方牛脂加量为4.5%,半湿型配方牛脂加量为1%;在观赏狗饲料配方中,牛脂用量为3%~10%,视狗的养殖阶段(哺乳期、1~3月龄、4~6月龄和成年)不同来确定用量;猫的饼干型饲料配方中,牛脂用量为4%。在饲料生产中,利用脂肪酸之间的互补作用,常把牛脂和其他油脂(动物油脂、植物油脂)混合使用,以提高牛脂的利用率。(一)间歇式皂化盐析法这是最基本的制皂方法,多数制皂工厂是采用此法。此法采用油脂(甘油酯)和强碱性碱1.皂化将配好的牛脂投放入皂化锅内,同时投入碱液,其量按照皂化比值的化学计算量多加2%~3%。一般是加用浓度为20%~25%的氢氧化钠或碳酸钠水溶液,同时边搅拌边加热。为了使油脂和碱液充分混合,可在开始皂化时先加少量皂头或皂脚。要适当调整添加碱液的速度、浓度、蒸汽搅拌和加热的温度,使油脂和碱液保持均匀的乳化状态,充分进行反应。皂化终了的反应物是粗皂和甘油,成均匀的胶状体。2.盐析当皂化终了后,加适当的食盐(氯化钠),加热搅拌、保温、静置,浮在皂化锅上部的是粗皂,俗称皂粒和水,下部的是食盐、甘油和杂质的混合液,俗称废液。3.洗涤经盐析后,将皂化锅下部的废液放出,然后用蒸汽将皂化锅内的皂粒进行翻煮。同时加入适量的清水,进一步洗出肥皂中的甘油和杂质。如果经皂化盐析后皂粒的皂化率不足时,还应加碱补充皂化。为了提高肥皂的纯度,要进行多次洗涤。洗涤水也称为废液。可集中4.碱析经洗涤后得到的肥皂层,可补过量碱的情况下达到完全皂化,同时还可进一步洗出肥皂中的甘油和杂质,这一过程称为碱析。碱析静置后,下层称为碱析水。碱析水中含有大量的碱,须待处理之后才可送往甘油工段5.整理经过碱析后皂粒的脂肪酸含量和电解质含量,须经调整加水或加碱液并搅拌均匀之后,使之静置,分成上层净皂和下层皂脚两个相。上层的净皂质地纯净,是制造洗衣皂、药皂及香皂等的基料,它的脂肪酸含量应在60%~63%,氯根和游离氢氧化钠的总量应在0.45%以下。下层的皂脚,色泽深、杂质多,脂肪酸的含量仅为25%~30%,一般在下批碱析时回用。从皂化到整理全部操作,是在同一皂化锅内进行,所需要的时间一般为5~7天。在每个工段放出的废液中都含有甘油、食盐、杂质和水,将它们收集起来进行处理,可回收甘油和食盐。6.配料、干燥、成型从皂化锅取出的净皂,再进行加助剂干燥和成型等操作。其生产方法大体可分为两种:一种是“冷板法”,俗称“冷桶皂”。是将净皂取出后添加香料、色素和助剂等,然后灌进冷板机内,经过较长时间冷却固化,按商品规格切块、凉干、打印后作为商品出售。这种方法加工设备简单,易于上马,但劳动强度大,返工皂多,质量不易保证,成皂另一种是冷压机法。冷压机是由冷却辊筒与压条机组成,辊筒内通冷水进行皂料的冷却。皂料由双螺杆泵通过过滤器送到冷压机的旋转冷却辊筒上,经冷却压后的肥皂由刮刀刮下,落至螺旋压条机中,通过多孔板后汇集至调晶器中,最后通过一定形状的孔板压挤成条。这种加工设备也可使生产连续化。用冷压机法制得的肥皂,由于经过了多道多孔板及调晶器。因此,皂体较为透明,特别适宜生产低于72%脂肪酸含量的透明皂。三、牛脂生产单脂肪酸甘油酯为组织改良剂应用于化妆品中,作为防冻剂应用于面包制作中。此外,在医药、高分子等合成单甘酯的生产方法很多,但最重要的是直接酯化法和甘油解反应法。这两种方法所得产品含单甘酯约40%~60%、二甘酯30%~45%,三甘酯(中性油)5%~15%,甘油2%~10%,以及1%~5%的游离脂肪酸或其盐。所以本文将主要简要介绍一下这两种生产工艺以及现在兴起的生(一)直接酯化法脂肪酸和甘油在催化剂的作用下进行酯化反应Feuge及Crros的研究表明,直接酯化法得不氢氧化钠,氢氧化钾,甲酸钠等,反应温度180~220℃,反应时间为2~4小时。如果能及时除去反应中的水,在高温及无催化剂的情况下,反应也很易进行。如2666.44帕下,使甘油和脂肪酸在5~6小时内由180℃缓缓加热到240℃,可得到95%~98%的单甘酯产物。若用CO2除去反应生成的水,则在常压下反应亦可满意地进行。LionCorp的专利则可连续合成低成本、高纯度的单甘酯。该反应体系由两层构成,上层含脂肪酸,下层含甘油及脂肪酸。利用酶反应实现在界面处的酯化反应,然后连续除去上层物,冷凝后生成单甘酯,而未含脂肪酸的剩余溶液则返回反应系统。据报道,用此工艺由十五烷酸和甘油可获得95%的十五烷酸单甘油酯。相转移催化剂的开发和研制,为合成90%以上单甘酯提供了条件。在相转移催化剂的作用下,用硬脂酸盐和环氧氢丙烷反应,可得到90%的单硬脂酸甘油酯。(二)甘油解反应法油脂和甘油在催化剂作用下进行交酯反应而生成单甘酯,反应如下:以上均为可逆反应。为了提高三甘酯的转化率,在生产中一般用超过理论量的甘油使平衡右移。但反应程度受到甘油和甘油酯之间不混溶的限制。随着反应的进行,单甘酯含量提高,这有助于增加反应物之间的混溶。从而使反应加快,但不能用反应起始时甘油的溶解度预测制由以上分析得知,采用油脂的甘油解反应来制备单甘酯,关键的问题是如何增强甘油和油脂之间的混溶性。目前,解决该问题的方法有三种。高温:常温下甘油在一般油脂中的溶解度为4%左右,这远低于甘油酯反应中甘油的理论需求量。而高温则可以改善油脂和甘油之间的混溶性,如250℃时,甘油氢化牛脂中的溶解度可达40%-45%。溶剂环境:通过加入溶剂使甘油解反应的反应物共存于均相环境中,可得到很好的反应效贵且有毒,又会给产品带来异味,二恶烷具致癌作用,只有吡啶具有一定的应用潜力。溶剂的催化剂:碱性催化剂,如氢氧化钠、氢氧化钾,因催化效果好,且价格便宜,因而被广泛应用,其用量一般为油脂重的0.05%~0.2%。氢氧化钙:用来生产食用单甘酯,用量为油脂重的为了避免在高温下由于碱的存在而引起逆反应的加剧,甘油解反应后必须中和催化剂。中和剂一般为磷酸。之后以黏土吸附除去中和产物,这会引起单甘酯的损失,这是碱催化剂难以新催化剂的开发,使甘油解反应更快速且产率高,而且反应条件温和。如利用络合催化原理,在硼络合物与氢化比例3:1,在160℃下,反应1小时,得到50%的白色单甘酯产物,据称该方法省去脱色工艺,且产品的安全性好。二氧化碳是一种兴起的中和催化剂,从操作上讲,二氧化碳催化有诸多优点,如催化剂无需中和,可避免除盐时单甘酯的损失;因无碱的存在,副反应得到有效的抑制,因而酯交换反应完成后可使其产物快速冷却,由此可缩短反应周期;若控制得当,可得到高浓度的单甘酯产物,从而省去了为得到90%以上的单甘酯产品而必需进(三)脂肪酶催化法1.工艺将牛脂加热融化,然后降温至43~48℃,加入脂肪酶,高速搅拌使之混合均匀。再在5分钟内其中加入含水4%的甘油(以摩尔比为牛脂的4倍),同时高速搅拌,反应18小时左以猪胰脂肪酶为催化剂,酶的加入量别为300克,400克,500克,600单位/克油脂。随着添加量的增加,单甘油酯的平衡含量增加,但添加量由400单位/克油脂增加到500单位/克油脂,单甘油酯平衡含量增加不明显。因此,确定经济加酶量为400单位/克油脂。(2)甘油与油脂摩尔比的影响在42℃,猪胰脂肪酶为催化剂,甘油的含水量为4%的条件(3)反应温度的影响分别在42℃,46℃,50℃,以猪胰脂肪酶为催化剂,甘油与油脂的摩尔比为2:1,甘油中的水分含量为4%条件下,温度对单甘油酯的平衡含量有十分明显的影响,尤其值得注意的是在低于生脂的熔点(46℃以下,即42℃)反应时,单甘油酯的平衡含量提高显著。这可从化学平衡的角度加以解释,即由于单甘油酯的熔点高于相应二甘油酯和三甘油的熔点,随着反应的进行单甘油酯逐渐大量形成,在较低的温度下,单甘油酯即凝固从体系中析出,从而导致反应平衡向有利于生成单甘油酯的方向进行,提高了单甘油酯的浓度,当温度再(4)水含量的影响以猪胰脂肪酶为催化剂,牛脂为底物的甘油水解反应在不同水含量条件下单甘油酯形成与甘油酯中水含量有很大的影响,特别是初始反应的速度。在0%-2%范围内其初速度与水含量大致成正比。而在2%-4%范围内其初速度的增加明显减少,高于4%时,其初速度基本不受影响,这表明,为了达到激活酶的目的,反应体系中必须保持一定的水含量,这一结论为大多数的有机相酶催化反应所共有。当甘油中水含量为4%时,单甘油酯的平衡含量最高。水含量继续升高,单甘油酯的平衡含量反而降低,这可能是由于水含量增加,导致油脂的水解副反应得以加强,使得甘油解反应的底
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