油脂精炼工艺学

油脂精炼工艺

第一节油脂脱胶

毛油属于胶体体系，其中的磷脂、蛋白质、粘液质和糖基甘油二酯等，因与甘三

酯组成溶胶体系而得名为油脂的胶溶性杂质。胶溶性杂质的存在不仅影响油脂的稳定

性,而且影响油脂精炼和深度加工的工艺效果。例如油脂在碱炼过程中容易形成乳化,

增加操作的难度，加大油脂精炼损耗和辅助材料的耗用量，并使皂脚的质量降低；在

脱色过程中，会增大吸附剂的耗用量，降低脱色效果；未脱胶的油脂无法进行物理精

炼和脱臭操作，也无法进行深加工。因此，毛油精制必须首先脱除胶溶性杂质。

应用物理、化学或物理化学的方法脱除毛油中脱溶性杂质的工艺过程称为

脱胶。脱胶的方法有水化脱胶、酸炼脱胶、吸附脱胶、热聚脱胶及化学试剂脱胶等，

油脂工业上应用最为普遍的是水化脱胶和酸炼脱胶。而食用油脂的精制多采用水化脱

胶，强酸酸炼脱胶则用于工业用油的精制。

一、水化脱胶

水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性，将一定量的热水或稀碱、食盐、磷

酸等电解质水溶液，在搅拌下加入热的毛油中，使其中的胶溶性杂质吸水凝聚，然后

沉降分离的一种油脂脱胶方法。在水化脱胶过程中，能被凝聚沉降的物质以磷脂为主,

还有与磷脂结合在一起的蛋白质、糖基甘油二酯、粘液质和微量金属离子等。

（一）水化脱胶的基本原理

磷脂是一种表面活性剂，分子由亲水的极性基团和疏水的非极性基团组成，根

据稳定体系的热力学条件，自由能达到最小时体系最稳定。当磷脂溶于水时，它的疏

水基团破坏了水分子之间的氢键，也改变了疏水基附近水的构型，从而使体系的嫡降

低，自由能增加，结果一些磷脂分子从水中排挤出来并吸附在溶液周围的界面上，亲

水基朝向水相，疏水基则远离水相，磷脂分子在水面上定向排列如图6-1。

水分子与表面活性剂的疏水基接触面积越小，则体系的自由能越低，体系就越稳

定。因此，在表面活性剂达到一定浓度时，有形成胶态集合体的倾向，这种集合体就

称为胶束。在胶束中疏水基团彼此聚集在一起，大大减少了水分和疏水基之间的排斥。

胶束是两性分子在溶剂中的集合体，可以在水相和非水相介质中形成。在非水相系中

胶束形成是亲油基朝向外部的油或溶剂中，亲水基转向胶束核内部，这种胶束称为逆

相胶束，这便是油中磷脂所形成的胶束。

有人曾用X射线衍射和光散射法研究卵磷脂和水的混合物，结果发现：当水量

低时，卵磷脂分子的极性基团朝向中央含水的髓心（如图6-lc）；随着水量的增加，

磷脂分子定向的排列成煌链尾尾相接的双分子层，一个磷脂双分子层与另一个磷脂双

分子层之间被一定数量的水分子隔开，以此方式向空间纵深发展，即成为片（层）状

带液体的结晶体（如图6-ld）；当水量增至很大时，磷脂分子就形成单分子层囊泡（如

图6-le）。水分子在磷脂分子之间并未破坏磷脂分子，而是引起磷脂的膨胀。实验还

表明，若将磷脂悬浮分散在水中，它还可以自发膨胀成多层的类似洋葱状的封闭球形

结构——“多层脂质体”。它的每个片层都是磷脂双分子层结构，片层之间和中心是

水。多层脂质体经高频声波自理可变成单层脂质体，它是仅由一层磷脂双分子层围成

的小球，球心是水相（如图6-lf）。

磷脂在油脂中的水化作用和无油时磷脂与水的作用不同。磷脂的甘三酯溶胶（粗

油）与水接触时，由于磷脂的双亲性均强，起乳化和增溶作用，而使水浸入原来难以

进入的油相，形成混合脂质双分子层——磷脂分子和甘三酯分子在往复交替排列的双

分子层，水分子在两层混合双分子层之间，因此也出现膨胀现象，呈现更显著的胶体

性质。

磷脂、甘三酯和水三者间的相互作用力取决于组成混合双分子层的磷脂和甘三酯

分子数目的比例。据实验分析脱水胶粒的结果得知：混合双分子层中磷脂占70%,甘

三酯占30%时，三者间的相互作用力最大，胶粒最稳定；而油占70%,磷脂占30%

的混合双分子层胶粒的稳定性较差。

发生水化作用的磷脂吸附油中其他胶质，颗粒增大，再互相聚集而逐渐析出悬浮

于油相中，随着吸水量的增加，膨胀程度增加，胶粒吸引力所波及的圆周范围扩大，

从而由小胶粒相互吸引絮凝成大的胶团，为重力沉降或离心分离奠定了基础。胶粒越

稳定越易与油脂分离，且分离出的油脚含油量低，油脂精炼损耗低。

（二）影响水化脱胶的因素

毛油中发生水化作用的磷脂胶团具有混合双分子层的结构，该结构的稳定程度以

及水化胶团的絮凝状况决定了分离效果和水化油脚的含量油，因此，掌握水化和絮凝

过程中的影响因素，对获得水化脱胶的最佳工艺效果至关重要。

1、加水量

水是磷脂水化的必要条件，它在脱胶过程中的主要作用是：润湿磷脂分子，使卵

磷脂由内盐式转变成水化式；使磷脂发生水化作用，改变凝聚临界温度；使其他亲水

胶质吸水改变极化度；促使胶粒凝聚或絮凝。

水化操作中，适量的水才能形成稳定的水化混合双分子层结构、胶粒才能絮凝良

好。水量不足，磷脂水化不完全，胶粒絮凝不好；水量过多，则有可能形成局部的水

/油或油/水乳化现象，难以分离。

水化加水量通常与胶质含量和操作温度有一定的关系。操作温度高时，胶体质点

布朗运动剧烈，诱导极化度大，故凝聚需要的水量大；反之，需要的水量少。

工业生产中，不同的水化脱胶工艺，其如水量（W）粗油胶质含量（X）一般有

如下关系：

低温水化（20〜30℃）W=（0.5-1）X；

中温水化（60〜65℃）W=（2〜3）X；

高温水化（85〜95℃）W=（3~3.5）X；

具体操作中，适宜的加水量可通过下列小样试验来确定。

2、操作温度

毛油中胶体分散相在外界条件影响下，开始凝聚时的温度，称之为胶体分散相的

凝聚临界温度。临界温度与分散相质点粒度有关，质点粒度越大，质点吸引圈也越大,

因此，凝聚临界温度也就越高。又如前节水化脱胶原理所述，毛油中胶体分散相的质

点粒度，是随水化程度的加深而增大的。因此，胶体分散相吸水越多，凝聚临界温度

也就越高。水化脱胶操作温度，一般与临界温度相对应（为了有利于絮凝，-一般都是

稍高于临界温度）。这样，脱胶加水量便成了操作温度的函数，即脱胶操作温度高，

加水量大，反之则小。

毛油胶粒凝聚的过程是可逆的，已凝聚的胶质可在高于凝聚临界温度下重新分

散。因此，根据水化作用情况，合理调整操作温度尤为重要。工业生产中往往是先确

定工艺操作温度,然后根据油中胶质含量计算加水,最后再根据分散相水化凝聚情况,

调整操作的最终温度。但终温要严格控制在水的沸点以下。

3、混合强度与作用时间

水化脱胶过程中，油相与水相只是在相界面上进行水化作用。对于这种非均态的

作用，为了获得足够的接触界面，除了注意加水时喷洒均匀外，往往要借助于机械混

合。混合时，要求使物料既能产生足够的分散度，又不使其形成稳定的油/水或水/油

乳化状态。特别是当胶质含量大，操作温度低的时候尤应注意。因为低温下胶质水化

速度慢，过分激烈的搅拌，会使较快完成水化的那部分胶体质点，有可能在多量水的

情况下形成油/水乳化，以致给分离操作带来困难。连续式水化脱胶的混合时间短，

混合强度可以适当高些。间歇式水化脱胶的混合强度须密切配合水化操作，添加水时,

混合强度一般要高些，搅拌速度以60〜70r/min为宜，随着水化程度的加深，混合强

度应逐渐降低，到水化结束阶段，搅拌速度则应控制在30r/min以下，以使胶粒絮凝

良好，有利于分离。

水化脱胶过程中，由于水化作用发生在相界面上，加之胶体分散相各组分性质上

的差异，因此，胶质从开始润湿到完成水化，需要一定的时间，除由小样试验确定外,

还可由操作经验加以判断。在加水量与操作温度相应的情况下，如果分离时，重相只

见乳浊水或分离出的油脚呈稀松颗粒状、色黄并拌有明水、脱胶油280C加热试验不

合格时，即表明水化作用时间不足，反之，当分离出的油脚呈褐色粘胶时，则表明水

化时间适宜。

水化脱胶过程包括水化胶粒的絮凝，因此，当粗油胶体分散相含量较少时，为了

使胶粒絮凝良好，应该适当的延长作用时间。

4、电解质

油中的胶体分散相，除了亲水的磷脂外，由于油料成熟度差、储藏期品质的劣变、

生长土质以及加工条件等因素的影响，有时尚含有一部分非亲水的磷脂（B-磷脂、

钙镁复盐式磷脂、溶血磷脂、N-酰基脑磷脂等），以及蛋白质降解产物（膘、月东）的

复杂结合物，个别油品尚含有由单糖基和糖酸组成的粘液质。这些物质有的因其结构

的对称性而不亲水，有的则因水合作用，颗粒表面易为水膜所包围（水包分子）而增

大电斥性，因此，在水化脱胶中不易被凝聚。对于这类胶体分散相，可根据胶体水合、

凝聚的原理，通过添加食盐或明矶、硅酸钠、磷酸、柠檬酸、酸酎、磷酸三钠、氢氧

化钠等电解质稀溶液改变水合度、促使凝聚。

电解质在脱胶过程中的主要作用是：

（1）中和胶体分散相质点的表面电荷，消除（或降低）质点的;电位或水合度，

促使胶体质点凝聚。

⑵磷酸和柠檬酸等促使钙镁复盐式磷脂、N-酰基脑磷脂和对称式结构（B-）磷

脂转变成亲水性磷脂。

⑶明矶水解出的氢氧化铝以及生成的脂肪酸铝具有较强的吸附能力，除能包络

胶体质点外，还可吸附油中色素等杂质。

⑷磷酸、柠檬酸螯合、钝化并脱除与胶体分散相结合在一起的微量金属离子，

有利于精炼油气味、滋味和氧化稳定性的提高。

⑸促使胶粒絮凝紧密，降低絮团含油量，加速沉降速度，提高水化得率与生产

率。

水化脱胶时，电解质的选用须根据毛油品质、脱胶油的质量、水化工艺或水化操

作情况来确定。对于一般食用的脱胶油，只是当普通水水化脱不净胶质、胶粒絮凝不

好或操作中发生乳化现象时，才添加电解质。如果选用食盐或磷酸三钠，其量约为油

重的0.2%〜0.3%（解除乳化现象不在此列）；若选用明矶和食盐，其量则各占油重

的0.05%。当脱胶作为精制油的前道精炼工序时，则需按油重的0.05%〜0.2%添加磷

酸（浓度为85%）调质，以保证脱胶效果和后续工序的处理质量，见表6-6。

表6-6磷酸调质处理对碱炼油品质的影响

磷脂含量（酚含皂量（ppm）

项目磷酸（85酚添

水洗

油品加量闾粗油水洗前水洗后

后

菜籽油-0.630.2023001000

菜籽油0.200.630.005130030

花生油—0.840.141100260

花生油0.100.840.00648020

豆油-1.100.3227001600

豆油0.201.100.00680060

葵花籽油—0.570.152000310

葵花籽油0.200.570.011110080

棉籽油-0.700.3050002100

棉籽油0.200.700.0121100110

5、其他因素

水化脱胶过程中，油中胶体分散相的均布程度影响脱胶效果的稳定。因此，

水化前粗油一定要充分搅拌，使胶体分散相分布均匀。水化时添加水的温度对脱胶效

果也有影响，当水温与油温相差悬殊时，会形成稀松的絮团，甚至产生局部乳化，以

致影响水化油得率，因此通常水温应与油温相等或略高于油温。此外，进油流量、沉

降分离温度也影响脱胶效果，操作中需要注意。

（三）水化脱胶工艺

1、间歇式水化脱胶工艺

间歇式水化脱胶的方法较多，但其工艺程序基本相似，都包括加水（或加直接蒸汽）

水化、沉降分离、水化油干燥和油脚处理等内容。其通用工艺流程如图6-2所示。

瞬

|过滤毛油I-预热一水化一静置沉降一分离f含水脱胶油一干燥（脱溶）T脱胶油

回收油I一油脚处理一I富油油脚

图6-2间歇式水化脱胶工艺流程

间歇工水化脱胶，按操作温度及加水方式不同分为高温、中温、低温及直接蒸汽

水化方法。

（1）高温水化法

高温水化法是将粗油加热到较高的操作温度，用沸水进行水化，终温90c左右,

加水量为粗油胶质含量的3~3.5倍。其特点是在高温高水量下，中性油粘度小，胶

质吸水膨胀排挤力大，从而降低了絮凝胶团中性油含量，提高了精炼率。现以豆油水

化脱胶为例来阐述该工艺的操作过程。

①预热。预热的目的是将粗油加热到水化温度，并使胶质初步润湿，为水化作好

准备。预热分以下三个阶段进行：

第一阶段以间接蒸汽加热，根据粗油胶质含量将油温调整到45〜60℃。

第二阶段改用直接蒸汽升温润湿，使油内胶质初步润湿、析出小的胶粒。操作中

要注意掌握使润湿析出的胶粒不能过大，更不许形成絮状胶团。

第三阶段用间接蒸汽加热，将油温调整到80℃左右，使第二阶段形成的胶粒分

散成最小的粒子，为水化创造好条件。

②加水水化。加水过程是水化脱胶的关键，操作时要根据胶粒水化速度所呈现的

状态变化确定加水量、加水速度及操作温度。

开始加水时，继续以间接蒸汽缓慢升温，先加浓度为0.7%左右的沸腾食盐溶液,

7〜8min后同时加注热水和盐水，加水速度要稍快些，但应视胶粒吸水情况随时调整。

加水的数量根据粗油胶质含量而定，一般为胶质含量的3.5倍（包括直接蒸汽预

热时的凝结水），但也必须根据在加水过程中抽样检查的水化程度灵活掌握，一般以

形成易于分离的似透明状白色胶粒为合适。最终操作温度视油中含水和胶粒絮凝分离

情况而定，当油面微细油沫减少，出现明显“油路”时，停止加热，将搅拌速度降低

到30〜10r/min,使胶粒在慢速搅拌下絮凝，完成水化过程。搅拌时间根据胶粒絮

凝沉降情况而定，一般为10〜15min。当絮凝胶粒易于沉降，油中无悬浮胶粒时停止

搅拌进行沉降分离。

③静置沉降、分离。絮凝胶团沉降过程中，伴随着胶团的压缩排油，为了有利于

沉降和降低油脚含油量，特别是在冬季应注意保温，并严格堵绝加热装置漏气引起油

层对流而影响沉降效果。沉降5〜8h后，由摇头管放出上层净油，由罐底截门排出

似透明状的压实胶团，白糊状的胶团含油量较多，可留在水化罐里混入下批粗油脱胶。

④加热干燥（或脱溶）。水化净油中尚含有0.3%〜0.6%的水分，需转入脱水设

备干燥脱水。脱水操作于真空条件下进行，温度100〜105C,绝对压力4.0kPao脱

水至油面和视镜玻璃不见水汽为止。

浸出油脱胶后需转入下工序进入脱溶器脱除残留溶剂。操作条件为温度140C,

绝对压力4.0kPa,直接蒸汽通量不低于30kg/h•t油。脱溶时间20〜60min。

⑤水化油脚处理。絮凝胶团在沉降时，由于工业生产不允许无限制地延长沉降时

间，因而在工艺沉降时间内，絮凝胶团不可能得到彻底的压缩，在净油与压实胶团间，

总存在一个过渡层，过渡层的絮凝胶团含有较多的油，需要进行回收油的处理。

似透明状的油脚按其4%〜5%的比例添加粉细食盐，力口热至100〜110℃,进行

搅拌，然后静置放出底层盐水，撇取上浮油脂。

白糊状的油脚可在加热至100C后，添加油脚量1〜1.5倍的沸水和1.5%的细食

盐搅拌加热至油脚呈粘稠状，然后静置，撇取上浮油脂。也可转入皂脚调和罐加热调

和至分离稠度后泵入脱皂机进行油与油脚的分离。

(2)直接蒸汽水化法

这种方法是以直接蒸汽通入粗油内，利用直接蒸汽的冷凝水使胶质润湿、水化。

操作简单，脱胶效果也较好。现仍以豆油脱胶为例来简述这种方法的操作过程。

采用直接蒸汽水化时，应根据粗油胶质的含量，控制间接蒸汽预热粗油的温度。

预热温度一般为40〜50℃。胶质含量少的粗油预热温度可高些，反这，则应控制低

些。喷汽水化阶段，应根据胶质含量掌握喷汽量，使预热后的粗油经过喷汽将温度升

高到80C。根据生产经验，当以0.3Mpa表压的水蒸汽直接喷入油中时，粗油温度

每升高10℃,则相当于添加占油重1%的凝结水。•般控制添加3%〜4%(如果粗

油胶质含量高于3%时，则应另外补充一些水以使水化完全)。操作中，当温度达到

70〜75c时，可将约占油重0.2%的细食盐均匀撒入油面，以促使胶粒絮凝。其余操

作可参阅高温水化工艺。

⑶中温水化法

中温水化法为一般中小型油厂应用较普遍的一种水化方法。水化温度通常为60〜

65℃,加水量一般为粗油胶质含量的2〜3倍，操作条件控制得适宜，亦能获得较为

满意的效果。现以花生油脱胶为例对中温水化工艺的操作简述如下：

采用中温水化工艺脱胶时，将过滤花生油泵入水化罐内，以间接蒸汽加热，配合

中速搅拌（40r/min）使油温升到60〜65C,然后按粗油胶质含量的2〜3倍，均匀

加入同油温的水，保持温度不变，继续搅拌30〜40min,待胶粒絮凝呈现明显分离状

态时，取样用滤布滤出净油，作280℃加热试验，若无析出物即可停止搅拌，静置沉

降时间不得少于6h。经过静置沉降，上层水化净油经干燥或脱溶、过滤即成水化脱

胶油。其余操作过程参见高温水化法。

（4）低温水化法

低温水化法亦称简易水化法。其特点是在较低温度下，只需添加少量的水，就可

以达到完全水化目的。低温水化操作温度一般控制在20〜30℃，加水量为粗油胶质

含量的0.5倍。静置沉降时间不小于10h。该工艺操作周期长，油脚含油量高，处理

麻烦，只适用于生产规模小的企业。

采用低温水化工艺脱胶时，将过滤粗油泵入水化罐内，向换热装置通入冷水冷却

油脂，并配合中速搅拌，使胶质均匀分布于油中。待油温降到20〜25c时，将搅拌

速度调整到60〜70r/min,按粗油胶质含量的0.5倍左右加入同油温的水进行水化，

添加水于7〜10min内均匀淋入油中后，继续搅拌20〜30min,然后停止搅拌，静置

沉降12h,分离水化净油和油脚。上层水化净油转入真空脱水罐脱水，下层油脚转入

盐析罐回收油。

盐析油脚时，先以蒸汽或直接火将其加热到80〜90C,然后按油脚重量的30%〜

50%,均匀加入浓度为5%〜10%的食盐水溶液（70-80℃），并配合搅拌继续升

温到100℃左右，停止加热搅拌，静置沉降24h,撇取上浮油脂直到无油析出时为

止。

2、连续式水化脱胶工艺

连续式水化是一先进的脱胶工艺，包括预热、油水混合、油脚分离及油的干燥均

为连续操作，其典型工艺流程如图6-3所示。

含杂质小于0.2%过滤毛油，经计量后由泵送到板式加热器，加热油温到80~

85c后，与•定量的热水（90C）一起连续进入混合器进行充分混合。再进入连续水

化反应器反应40min完成水化作用，然后泵入碟式离心机进行油和胶质的分离。

脱胶后的油中含有0.2%〜0.5%的水分，油经加热器升温至95℃左右，进入真

空干燥器连续脱水后，由泵送入冷却器冷却到40C后，转入脱胶油储罐。真空干燥

器内操作绝对压力为4kPa。

连续水化脱胶工艺在处理胶质含量低的原料油脂时，需扩大水化反应器的容量或

增设凝聚罐，以确保胶粒的良好凝聚，获得好的脱胶效果。

（四）水化脱胶设备

水化脱胶的主要设备按工艺作用可分为水化器、分离器及干燥器等，按生产的连

贯性又可分为间歇式和连续式。

1、水化罐

水化罐是间歇式水化脱胶的主要设备，它与沉降分离水化油脚的沉降罐结构相

似。一般工厂考虑到生产的周转，往往配备两只以上，水化罐和沉降罐可相互通用。

水化罐即一般通称的炼油锅如图6-4所示。其主体是一个带有锥形底的短圆筒

体，罐轴线上设有桨叶式搅拌器，在搅拌器轴上装有2〜4对桨叶式搅拌翅，靠近锥

形底处装有•对异型搅拌翅。搅拌器由安装于罐顶的传动装置传动，根据工艺要求,

一般设有快、慢两档速度。在靠近罐壁内缘处，装置着加热用的间接蒸汽笼管（也有

用盘管的）。加热管与冷水管相通，必要时可以通入冷水冷却罐内的油。在锥形底部

设有一圈直接蒸汽喷管，从蒸汽进入端起，由疏到密开有下斜喷孔，孔洞直径一般为

1.52mm,孔间距离为75〜100mm。在水化罐罐壁上部有进油管，水化罐盖的下部，

装置着一圈加水管（e）,用来加注水化用的水或其他溶液。水化罐锥底部，装有排放

油脚用的截门（j）。笼罐（或盘管）加热装置的水化罐在沉降分离时，加热装置上会

拦积一部分水化油脚，影响传热效率和油品质量。因此，沉降分离水化油脚时最好采

用夹套加热的沉降罐。

2、连续水化器

连续水化器的结构比较简单，只要能保证粗油在连续流动的情况下完成水化历

程，水化器可设计成多种形式。图6-5为以盐水水化的连续水化设备，由蒸汽喷射器

和水化罐组成。蒸汽喷射器的工艺作用主要是引射粗油和水化用的盐水，并使其在混

合腔瞬时剧烈混合射入水化罐。水化罐为附夹套加热的空罐体，工艺作用是提供滞留

时间，使胶粒充分凝聚。

图6-6是以直接蒸汽水化的连续水化器。设有蒸汽鼓泡器和蒸汽喷射循环装置，

结构简单，操作方便。

连续碱炼的比配及混合设备也可用作连续水化，但需接絮凝罐，以保证水化作用

兀全。

3、干燥器

干燥器是专用于水化（或碱炼）净油脱除残留水分的设备。按作业的连贯性可分

为间歇式和连续式，按作业工作状态又可分为常压式和减压式。连续式干燥器是在减

压条件下作业的脱水设备。各种形式的真空干燥器结构相似，都由圆筒壳体、进油喷

头、分离挡板和折流板等主件构成。图6-7真空干燥器是一种降膜式脱水设备。该设

备利用流体喷射反冲力，使喷头产生转动惯量而高速旋转。含水油脂在流体速度头和

离心力场下，高速射溅呈雾滴和沿筒壁呈膜状下降过程中得到干燥。

4、脱溶器

脱溶器是专用于水化（或碱炼）浸出油脱除残留溶剂的设备。按作业的连贯性可

分为间歇式和连续式。连续式脱溶器结构如图6-8所示。主要由一个中央工作室和6

个周围工作室组成。每个工作室内均设有直接蒸汽喷管、油循环和加热装置，各工作

室通过溢流孔（或溢流管）组成连作业通道。连续脱溶器的工作条件需满足如下要求:

温度140C,操作压力W4.0kPa,油停留时间230min。

（五）特殊水化脱胶工艺

伴随着物理精炼法（蒸偏脱酸法）的发展，人们在降低损耗、改善油品质量、拓

展应用范围的研究和实践中，已确认原料油脂在蒸饵脱酸、脱臭前的预处理质量是影

响成品油外观、风味、稳定性和使用价值的关键因素。由于常规水化工艺得到的脱胶

油磷含量约100〜200Ppm，脱胶油的金属离子含量也较高给脱色工序增加了难度和负

荷，使后续的油脂脱臭/脱酸过程有可能无法进行。因此，国内外从事油脂研发的企

业和公司相继开发一些特殊水化脱胶工艺，以最大限度地对油中非水化磷脂的脱除。

1、超级脱胶工艺

Unilever公司在1976年采用了超级脱胶工艺（SuperdegummingProcess）,

使脱胶油中的含磷量可降至30ppm以下。具体过程是将未脱胶或水化脱胶油加热至

70C左右，加入油重0.05%〜0.2%的磷酸或柠檬酸进行体系pH值的调节，使非水化

磷脂解离，之后将油脂冷却至40℃以下，即所谓磷脂水化“临界温度”以下，力口水

使磷脂在慢速状态下形成稳定的液态晶囊，这些晶囊会有效地束缚糖及金属离子。

2、特殊湿法脱胶/联合脱胶工艺

经过水化脱胶的油中还含有非水化磷脂，即磷脂酸和脑磷脂的钙镁复盐。对于这

类磷脂酰基结合弱极性基团所复合的磷脂，水化脱除是非常困难的。鉴于这些非水化

磷脂在酸性和碱性条件下可以解离，解离的磷脂能形成不溶于油的水合液态晶体，

Unilever>HLS和a-Laval等公司在生产中采用了联合脱胶工艺(Unidegumming

Process)和特殊湿法脱胶工艺如图6-9所示。过滤粗油(P^lOOOppm)或水化脱胶

油由输油泵泵入换热器，预热到65〜70C后进入酸混合反应器，加入油重0.05%~

0.2%的磷酸或柠檬酸进行调理，之后将油冷却至40℃以下，加入油重1%-3%、浓度

为2%〜3%的絮凝剂(NaOH溶液),絮凝反应1~1.5h使液晶态的磷脂水化和絮凝,

反应后的体系加热至70C左右进行离心分离。据资料介绍此工艺可以使脱胶油中的

含磷量降至8Ppm以下。

特殊湿法脱胶法，酸的添加量按未脱胶油磷脂含量确定：含磷脂0%〜0.5%,

柠檬酸0.1%,含磷脂0.5%〜1%,柠檬酸0.15%,磷脂含量>1%,柠檬酸0.2%。

絮凝剂的添加量基于中和酸调质反应后的剩余酸，一般按总酸的30%计算，常用的

絮凝剂为浓度2~3°B6的氢氧化钠水溶液，通过絮凝剂的加入，控制脱胶油的pH

5~6.5o

3、全脱胶工艺

磷脂的复合物共同的特征就是与水接触时形成水合物，且在水中析出，但它们水

化速率有差别。SenGupta等人研究这些磷脂复合物在80c时的水化速率见表6-7,

在此以PC的水化速率为100%进行对比。从表中看出卵磷脂(PC)、肌醇磷脂(PD

水化速率比较快。不仅卵磷脂(PC)的水化速率快，而且它能吸附自身重量80%的

PA、PE和PL这就意味着若毛油磷脂中55%的是卵磷脂(PC)时，它们能在一定

温度下通过快速水化脱除干净。然而一般大豆油中含PC的量在30%左右，因此在较

高温度下快速水化只能部分脱除水化较慢的磷脂。Arutyunyan等人通过研究葵花籽油

中磷脂的沉积，也说明了PC具有自我脱胶的特性。

表6-7不同类型磷脂复合物水化速率

磷脂复合物类型水化速率(％)

卵磷脂(PC)100

肌醇磷脂(PI)44

脑磷脂(PE)16

磷脂酸(PA)8.5

脑磷脂钙盐(PECa-Salt)0.9

磷脂酸钙盐(PACa-Salt)0.6

根据PC有自我吸附脱胶的特性,Vamo公司1989年开发了全脱胶工艺(Total

DegummingProcess)o具体过程是毛豆油加热至70℃左右，加入油重0.05%〜0.2%

的磷酸或柠檬酸进行充分混合与调理，然后将含有水化磷脂(卵磷脂)的重相水与油

混合，再将油脂冷却至40℃以下，进行混合滞留反应后，加热70℃左右进行离心分

离。据资料介绍此工艺可以使脱胶油中的含磷量降至15ppm以下。

4、酶法脱胶工艺

Lurgi公司1991年开发了生化法脱胶，即酶法脱胶工艺(EnzymaxEnzymic

DegummingProcess)，承诺脱胶油含磷量降至5Ppm。

在酶法脱胶工艺中使用的是磷脂酶A2。磷脂酶A2可以从猪胰脏中分离得到,

也可通过微生物发酵制得。磷脂酶A2对水解脂肪酸酯2-位酰基具有专一性，而对脂

肪酸和磷脂的类型没有严格的专•性。酶水解磷脂的历程如下:

H2COOR1

H2COOR,

I磷脂酶A2I

RoOOCHO+H2O----------------»HOCHO+

R2OOH

IIIIII

H2C—o—P—ox

H2C—O—P—ox

1i

OH

OH

X代表胆碱、乙醇胺及钙镁复盐、肌醇、丝氨酸、氢及钙镁离子。

水解掉2-位酰基的磷脂极性增大，遇水时可形成液态水合晶体，从油中析出

脱除。由于磷脂酶A2对磷脂的类型不具有专一性，为了减少磷脂酶A2的用量，降

低生产成本，工业生产中先将水化磷脂脱除，利用磷脂酶A2水解非水化磷脂。具体

工艺过程是将水化脱胶油加热至60℃,加入油重0.1%左右的柠檬酸缓冲液，调节体

系pH值为6（体系pH值对酶水解是十分关键的）,再加入200Ppm左右的磷脂酶

A2溶液混合、滞留反应2小时后，加热至80C后进入离心机分离，得到高质量的脱

胶油。但是，酶水解时会使油中的游离脂肪酸含量有所上升％

二、酸炼脱胶

粗油中加入一定量的无机酸，使胶溶性杂质变性分离的--种脱胶方法称之为酸炼

脱胶。酸炼脱胶主要用于工业用油的加工，分浓硫酸法和稀硫酸法两种工艺。

(-)酸炼脱胶机理

硫酸是一种强酸。当强电解质与粗油接触时，随工艺条件的不同会发生复杂的化

学反应和物理化学变化，其中与脱胶有关的作用主要有：

1、浓硫酸作为脱水剂作用于蛋白质、粘液质等胶杂，使它们变性和发生树脂化,

从而由油内析出，溶解或悬浮于酸液中，形成软沥青油脚。

2、硫酸与色素接触时，会发生磺化或酯化反应，使部分色素因反应而褪色。

3、在稀硫酸的促进下，蛋白质和粘液质等胶质发生水解进而遭到破坏。

4、稀硫酸作为强电解质，它能中和乳浊状和胶质状质点的电荷，使它们发生凝

聚或絮凝，为沉降分离创造了条件。

由于硫酸对磷脂、蛋白质及粘液质等能产生如此强烈的作用，因此，酸炼法常常

被用来精炼含有大量蛋白质、粘液质的粗油或处理裂解用油，例如精炼米糠油、蚕蛹

油及劣质鱼油等。

(二)酸炼脱胶操作

1、浓硫酸法

浓硫酸脱胶法采用浓度为90%〜94%的工业硫酸。操作时，将粗油泵入酸炼罐

中，为了避免硫酸对油产生副作用，要控制油的温度不超过20-25℃□酸的用量需

根据粗油的质量而定。磷脂、蛋白质、粘液质和水分多的油，酸的用量大，反之则小。

具体添加量可通过实验室小样试验来确定。一般用酸量约为粗油量的0.3%〜1.5%。

在搅拌器和气流鼓泡器同时作用的强烈搅拌下，将浓硫酸以细流状均匀洒入油

内。强烈搅拌的作用是防止酸过快地沉到罐底而无法对胶体杂质发生作用。待酸全部

加完后，再搅拌片刻，使油内的磷脂、蛋白质、粘液质等物质在酸的作用下变性、树

脂化，形成由灰暗到深黑的絮状物，并在搅拌下进一步絮凝，最后从油中沉降下来，

酸炼脱胶的效果可通过加酸后油的颜色变化来判断：加酸前呈棕黄色，加酸后，油转

变成绿色（有时是黑色），沉降分离后因油内部分色素被破坏，澄清的油即变成淡黄

色。当搅拌结束后，应及时加入占油重3%〜4%的热水（最好用冷凝水），以冲淡未

作用的硫酸，然后静置沉降2〜3h。罐中物料即分成三层；上层是脱胶油，底层是冲

淡的酸液，中层是带有少量油的沥青状杂质（软沥青）。在上层油内仍留有少量的硫

酸，为了彻底除去这些残留的硫酸，必须将油转移到另外的设备内，用热水重复洗涤

儿次（每次添加量为油重的15%〜20%）,直到硫酸完全从油内洗去为止。洗涤时

要仔细操作,特别是当油内混有一些悬浮软沥青状物时，第-遍洗涤搅拌速度不可快,

以免形成稳定的油-水乳浊液。一旦发生乳化现象时，用食盐或明矶［A12（SO4）3］盐

析破乳。去净残酸的油经真空干燥后，即成脱胶商品油。

如果酸炼后还要进一步碱炼精制时，则可省略去沉降分离和洗涤过程，一旦硫酸

作用完毕后，可紧接着进行通常的碱炼。

2、稀硫酸法

稀硫酸脱胶工艺基本上与浓硫酸酸炼相同，唯添加的硫酸不是浓酸，而是浓度为

2%〜5%的硫酸溶液。操作时，先将油用直接蒸汽加热到100C,使油内积聚的蒸汽

冷凝水量约为油重的8%〜9%,然后在搅拌下将50~60°B6有硫酸呈细流状均匀洒

入油内，添加量约为油重的1%。浓硫酸添入油中后即被油内的冷凝水冲淡而成为稀

酸，与油内的杂质进行作用。酸加完后，搅拌片刻，然后静止沉降，放出溶有胶杂的

稀硫酸层，以热水重复洗涤至油脂呈中性后，送入真空干燥器脱水。

稀硫酸酸炼也常用于油脂裂解前清除油内金属皂，以改进脂肪酸的色泽和甘油的

质量。

酸炼脱胶沉降分离出的软沥青状悬浊液，除了一部分树脂化了的胶溶杂质外，还

包含有少量中性油和部分油脂与硫酸反应生成的硫酸酯。一般可通过如下方法回收其

有用的组分。操作时，将沥青状悬浮液置耐酸分解罐中，添加适量清水稀释，以直接

蒸汽加热至沸片刻，使硫酸酯分解并分出醇酸，然后静置沉降分离，将上层油和醇酸

移出，用于工业制品生产，下层酸液可循环用于脱胶。

浓硫酸和稀硫酸脱胶法，是利用化学试剂脱胶的工艺，操作时要严格控制工艺条

件，特别是采用浓硫酸工艺时，更要精确控制酸量和反应温度，并合理掌握浓硫酸与

油的反应时间，以防油脂磺化产生固定色素，影响精炼率。

三、其他脱胶法

脱胶的方法还有碱炼法、吸附法、电聚法及热聚法等。

在碱性条件下，胶溶性杂质可发生水解作用生成脂肪酸、甘油磷酸酯、胆碱或胆

胺及糖阮、脂阮、磷阮等降解产物，继而发生中和变性、凝聚或吸附等作用，从而得

到分离。

利用吸附剂的表面吸附作用，也能将油中的胶杂分离，但考虑到经济效益，很少

作为独立的脱胶方法应用于工业生产，只是在某些特殊场合下才被用来作辅助性脱

胶，例如物理精炼原料油脂的干法脱胶。碱炼与吸附脱胶方法可参阅后序章节有关内

容。

电聚法脱胶又称物理脱胶，是将油脂加热到一定温度，通过高压电场使胶质发生

凝聚。据资料介绍，当油温100C时，通入电流100〜700mA,电压500〜2000V、

频率为500〜4000次/30〜60s的高频电流时，油中胶杂即可凝聚。电聚脱胶法尽管

在工业生产上的应用尚不多见，但工艺简便，油脚含水率低，若能源消耗能与其他脱

胶方法相当，则电聚脱胶法同样也是有前途的。

热凝聚脱胶工艺是利用胶体杂质对凝聚剂和温度的不安定性，使其凝聚分离的一

种脱胶方法。含有胶质的油，其导电率伴随温度的升高而增高，但当温度升至某一数

值时，胶质即发生凝聚，其导电率急转而下。凝聚温度随油品种类和预处理程度而异,

在负压条件下，一般为180〜225C,凝聚时间约为3〜5min。据资料介绍，水化脱

磷油在残压为3.7〜5.3kPa。温度为210〜230℃下，加入占油重0.05%的柠檬酸和醋

酸钠（重量比1：1）混合物水溶液（浓度为40%〜50%）,搅拌促使胶杂凝聚，然

后冷却到75〜85C,破真空进行常规碱炼，所得脱酸油的磷含量和色素含量均可与

脱臭油相媲美。

热聚脱胶操作时，要控制尽可能高的真空度，以避免油脂在高温下的聚合、增稠、

异构化、环化及芳化。为了防止析出物沉降，应控制油在管道和设备中呈湍流状。热

凝聚脱胶一般用作水化脱胶油的补充脱胶，而不作独立的脱胶工艺应用于生产。

第二节油脂脱酸

未经精炼的各种粗油中，均含有一定数量的游离脂肪酸，脱除油脂中游离脂肪酸

的过程称之为脱酸。脱酸的方法有碱炼、蒸储、溶剂萃取及酯化等方法。其中应用最

广泛的为碱炼法和蒸储法。

一、碱炼脱酸

碱炼法是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

中沉降分离的精炼方法。

用于中和游离脂肪酸的碱有氢氧化钠（烧碱、火碱）、碳酸钠（纯碱）和氢氧化

钙等。油脂工业生产上普遍采用的是烧碱、纯碱，或者是先用纯碱后用烧碱。尤其是

烧碱在国内外应用最为广泛，烧碱碱炼分间歇式和连续式。碱炼脱酸过程的主要作用

可归纳为以下几点：

第一烧碱能中和粗油中绝大部分的游离脂肪酸，生成的脂肪酸钠盐（钠皂）在

油中不易溶解，成为絮凝状物而沉降。

第二，中和生成的钠皂为一表面活性物质，吸附和吸收能力都较强，因此，可将

相当数量的其他杂质（如蛋白质、粘液质、色素、磷脂及带有羟基或酚基的物质）也

带入沉降物内，甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团挟带下来。因此，碱炼本身具有脱

酸、脱胶、脱固体杂质和脱色等综合作用。

第三，烧碱和少量甘三酯的皂化反应引起炼耗的增加。因此，必须选择最佳工艺

操作条件，以获得成品的最高得率。

（-）碱炼的基本原理

1、化学反应

碱炼过程中的化学反应主要有以下几种类型：

⑴中和

RCOOH+NaOH===RCOONa+H20

⑵不完全中和

2RC00H+NaOH===RCOONa•RCOOH+HQ

⑶水解

0

0

II

II

CH2-0-C-RiCH2-0~C—Ri

I0I

0

III

III

CH—0—C—R,+H20======CH—0—C—R2+RCOOH

I0I

IIII

CH—OH

CH2—0—c—R32

0

CH2—0—C—RiCH2—OH

10

1R.COOH

1IINaOH1

+

CH—0—C—R2+3H2。——CH—OH

R2COOH

10

10

1II

1IIHO(CH2)2N—(CH3)2

0—p—00—P—OH

CH2—(CH2)2N—(CH3)2CH2—

1

111

OH

OHOH

OH

⑷皂化

0

II

CH2—0—C—RiCH,—OH

101

R.COOH

1II1

CH—0—C—R.,+3NaOH======CH—OH+R.COOH

0

II

R;iCOOH

CH2—o—c—R3CH—OH

2、影响碱炼反应速度的因素

⑴中和反应速度

根据质量守恒定律，中和反应的速度方程式如下：

V,=K(*•(CB)"

(6一1)

式中：Vi—化学反应速度(mol/1,min)；

K—反应速度常数；

CA一脂肪酸浓度(mol/1)；

CB—碱液浓度(mol/1)；

m一该反应对于反应物A来讲是m级反应；

n一该反应对于反应物B来讲是n级反应；

可见中和反应的速度与油中游离脂肪酸的含量和碱液的浓度有关。对于不同种类

的油脂，因酸值(或FFA%)不同，当用同样浓度的碱液碱炼时，酸值高的比酸值低

的油脂易于碱炼；对于同一批的油脂，可通过增大碱液浓度来提高碱炼的速度。但是,

碱液浓度并不能任意增大，因为碱液浓度愈高，中性油被皂化的可能性也会增加，同

时，碱液分散所形成的碱滴大，表面积小，从而影响界面反应速率。

⑵非均态反应

脂肪酸是具有亲水和疏水基团的两性物质，当其与碱液接触时，虽说不能相互形

成均态真溶液，但由于亲水基团的物理化学特性，脂肪酸的亲水基团会定向围包在碱

滴的表面，而进行界面化学反应。这种反应属于非均态化学反应，其反应速度取决于

脂肪酸与碱液的接触面积，可用下列公式描述。

V2=K-F(6—2)

式中：V2一非均态化学反应速度；

K—反应速度常数；

F一脂肪酸与碱液接触的面积；

由公式可知，碱炼操作时，碱液浓度要适当稀一些，碱滴应分散细一些，使碱滴

与脂肪酸有足够大的接触界面，以提高中和反应的速度。

⑶相对运动

碱炼中，中和反应的速度还与游离脂肪酸和碱滴的相对运动速度有着密切的关

系。

V3=K•V'(6—3)

式中：V—反应物相对运动速度；

K—反应速度常数；

在静态情况下，这种相对运动仅仅是由于游离脂肪酸中心、碱滴中心分别与接触

界面之间的浓度差所引起，其值甚微，似乎意义不大，但在动态情况下，这种相对运

动的速度对提高中和反应的速率，却起着重要的作用。因为在动态情况下，除了浓度

差推动相对运动外，还有机械搅拌所引起的游离脂肪酸、碱滴的强烈对流，从而增加

了它们彼此碰撞的机会，并促使反应产物迅速离开界面，加剧了反应的进行。因此，

碱炼中一般都要配合剧烈的混合或搅拌。

(4)扩散作用

中和反应在界面发生时，碱分子自碱滴中心向界面转移的过程属于扩散现象。反

应生成的水和皂围包界面形成一层隔离脂肪酸与碱滴的皂膜，膜的厚度称之为扩散距

离。该扩散速率同样遵守菲克定律。

Ci-c2

V4=D

(6一4)

L

式中：V,,一扩散速度;

D-扩散常数；

C,—反应物液滴中心的浓度；

C2—界面上反应物的浓度；

由公式可知：扩散速率与粗油中的胶性杂质的多少有关，因粗油中胶性杂质

会被碱炼过程中产生的皂膜吸附形成胶态离子膜，从而增加了反应物分子的扩散距

离，减少扩散速率。因此，碱炼前，对于含胶性杂质多的粗油，务需预先脱胶，以保

证精炼效果。

⑸皂膜絮凝

碱炼反应过程中如图6-9所示，随着单分子皂膜在碱滴表面的形成，碱滴中的部

分水分和反应的水分渗透到皂膜内，形成水化皂膜，使游离脂肪酸分子在其周围作定

向排列（羟基向内，煌基向外）。被包围在皂膜里的碱滴，受浓度差的影响，不断扩

散到水化皂膜的外层，继续与游离脂肪酸反应，使皂膜不断加厚，逐渐形成较稳定的

胶态离子膜。同时，皂膜的煌基间分布着中性油分子。

随着中和反应的不断进行，胶态离子膜不断吸收反应所产生的水，而逐渐膨胀扩

大，使之结构松散。此时，胶膜里的碱滴因比重大，受重力影响，将胶粒拉长，在情

况下，因机械剪切力的作用而与胶膜分离。分离出来的碱滴又与游离脂肪酸反应形成

新的皂膜。如此周而复始地重复进行，直到碱耗完为止。

胶膜是一表面活性物质，能吸附粗油中的胶质色素等杂质，并在电解质、温度及

搅拌等作用下，相互吸引絮凝成胶团，由小而大，形成“皂脚”，而从油中分离沉降

下来。

沉降分离出的皂脚中带有相当数量的中性油，一般呈三种状态：一是中性油胶溶

于皂膜中；二是胶膜与碱滴分离时，进入胶膜内而被胶膜包容；三是胶团絮凝沉降时，

被机械地包容和吸附。三种状态中的中性油，第一-种不易回收，而后两种较易回收。

碱炼过程是一个典型的胶体化学反应。良好的效果取决于胶态离子膜的结构。胶

态离子膜必须易于形成，薄而均匀，并易与碱滴脱离。如果粗油中混有磷脂、蛋白质

和粘液质等杂质，胶膜就会吸附它们而形成较厚的稳定结构，搅拌时就不易破裂，挟

带在其中的游离碱和中性油也就难以分离出来，从而影响碱炼效果。

综上所述，碱炼操作时，必须力求做到以下两点：

第一，增大碱液与游离脂肪酸的接触面积，缩短碱液与中性油的接触时间，降低

中性油的损耗；

第二，调节碱滴在粗油中的下降速度，控制胶膜结构，避免生成厚的胶态离子膜,

并使胶膜易于絮凝。

要做到这两点，就必须掌握好碱液浓度、碱量、操作温度及搅拌等影响碱炼的因

素。

（二）影响碱炼的因素

油脂碱炼是一个相当复杂的过程。为了选择最适宜的操作条件，获得良好的碱炼

效果，现将碱炼时应掌握的一些主要影响因素讨论如下。

1、碱及其用量

⑴碱

油脂脱酸可供应用的中和剂较多，大多数碱金属的氢氧化物或碳酸盐。常见的有

烧碱(NaOH)、苛性钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)以及纯碱(Na2cO3)等。各种碱

在碱炼中呈现出不同的工艺效果。

烧碱和苛性钾的碱性强，反应所生成的皂能与油脂较好地分离，脱酸效果好，并

且对油脂有较高的脱色能力，但存在皂化中性油的缺点。尤其是当碱液浓度高时，皂

化更甚。钾皂性软，由于苛性钾价昂，因此，在工业生产上不及烧碱应用广。市售氢

氧化钠有两种工艺制品，一为隔膜法制品，另一为水银电解法制品。为避免残存水银

污染，应尽可能选购隔膜法生产的氢氧化钠。

氢氧化钙的碱性较强，反应所生成的钙皂重，很容易与油分离，来源也很广，但

它很容易皂化中性油，脱色能力差；且钙皂不便利用，因此，除非当烧碱无来源时，

一般很少用它来脱酸。

纯碱的碱性适宜，具有易与游离脂肪酸中和而不皂化中性油的特点。但反应过程

中所产生的碳酸气，会使皂脚松散而上浮于油面，造成分离时的困难。止匕外，它与油

中其他杂质的作用很弱，脱色能力差，因此，很少单独应用于工业生产。一般多与烧

碱配合使用，以克服两者单独使用的缺点。

⑵碱的用量

碱的用量直接影响碱炼效果。碱量不足，游离脂肪酸中和不完全，其他杂质也不

能被充分作用，皂膜不能很好地絮凝，致使分离困难，碱炼成品油质量差，得率低。

用碱过多，中性油被皂化而引起精炼损耗会增大。因此，正确掌握用碱量尤为重要。

碱炼时，耗用的总碱量包括两个部分，•是用于中和游离脂肪酸的碱，通常称为

理论碱，可通过计算求得。另一部分则是为了满足工艺要求而额外添加的碱，称之为

超量碱。超量碱需综合平衡诸影响因素，通过小样试验来确定。

①理论碱量。理论碱量可按粗油的酸值或游离脂肪酸的百分含量进行计算。当粗

油的游离脂肪酸以酸值表示时，则中和所需理论NaOH量为：

MNaOH1

1

GNaoii理=G泄XAVX-------------X------------=7.13X10XG油XAV

(6-5)

MKOH1000

式中:GNMa—氢氧化钠的理论添加量(kg)；

Gim—粗油脂的重量（kg）；

AV—粗油脂的酸值（mgKOH/g油）；

MNa01I—氢氧化钠的分子量，40.0；

MKOM—氢氧化钾的分子量，56.1；

当粗油的游离脂肪酸以百分含量给出时，则可按公式（6-6）确定理论NaOH量：

40.0

GNaoii理=G汕XFFA%X————

（6-6）

M

式中：GNM理一氢氧化钠的理