油脂精炼酶法脱胶技术.doc

油脂精炼酶法脱胶技术

一、酶法脱胶是在油脂精炼中采用现代生物工程高新技术，利用分离的筛选磷脂酶将毛油中的非水合磷脂水解掉一个脂肪酸，从而提高磷脂的亲水性，可以更方便、经济、环保地利用水化的方法将磷脂除去掉，以达到油脂生产企业降低生产成本、提高出油率，增加经济效益的目的。

二、酶法脱胶的显著优点
1、提高经济效益
•主要通过提高精炼得率实现，得率一般提高1％以上
•在脱臭物中保留更多Ve，增加脱臭物价值
•相应的经济效益可提高30～80元/吨。
2、 环境友好技术
•更低的化学品消耗
•不产生皂脚，简化后续处理
•节约60％水消耗
3、建厂投资节省
•可以只用一台离心机
•节约废水处理投资
4、 提高精炼油品质
酶法脱胶精炼油稳定性好
5、健康理念
•酶法工艺符合天然健康产品的要求
三、酶法脱胶成本效益分析
毛油：菜籽油或大豆油
化学法精炼
酶法脱胶物理精炼
消耗品
单价（元/kg）
数量(kg)
价值(元)
数量(kg)
价值(元)
成本

毛油
5.6
1000
-5600
1000
-5600
磷酸（85％）
4.5
2
-9

0
柠檬酸
6.5

0
0.65
-4.23
NaOH
3.3
3
-9.9
0.2
-0.66
酶
650.0

0
0.03
-19.5
软水
0.01
140
-1.4
30
-0.3
白土
1.2
8
-9.6
10
-12
电（1元/度）
1.0
18
-18
20
-20
蒸汽
0.1
250
-25
300
-30
总原料物耗

-5672.9

-5686.7
收益

精炼油
5.9
963
5681.7
973
5740.7
油脚
0.4
65
26

0
分馏物(化学）
2.5
5
12.5

0
分馏物(物理）
3.3
0
0
15
49.5

5720.2

5790.2
毛利

47.3

103.5

4电解质
油中的胶体分散相，除了亲水的磷脂外，由于油料欠熟、变质、生长土质以及加工等因素的影响，有时尚含有一部分非亲水的磷脂（β-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、胨）的复杂结合物，个别油品尚含有由单糖基和糖酸组成的黏液质。这些物质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，通过添加食盐或明矾、硅酸钠、磷酸、柠檬酸、酸酐、磷酸钠、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如下。
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。
2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β-磷脂转变成亲水性磷脂。
3明矾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。
4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。
5促使胶粒絮凝紧密，降低絮团含油量，加速降速度，提高水化得率与生产率。
?? 水化脱胶时，电解质的选用需要根据毛油品质、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，只有当普通水水化脱不净胶质、胶粒絮凝不好呀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，其量约为油质量的0.2%~0.3%(解除乳化现象不在此例)；若选用明矾和食盐，其量则各占油质量的0.05%；当脱胶作为精制油的前道精炼工序时，而需按油质量的0.05%~0.2%添加85%的磷酸调质，以保证脱胶效果和后续工序的处理质量
5其它因素
水化脱胶过程中，油中胶体分散相的均布程度，影响脱胶效果稳定，因此，水化前粗油一定充分搅拌，使胶体分散相布均匀。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。
（一）?? 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（或加直接蒸气）水化、沉降分离、水化干燥和油脚处理等内容。
例如中温水化法，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位。操作条件控制适宜，亦能获得较满意的效果。现以花生油脱胶为例对中温水化工艺的操作作简述如下。
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60~65℃，然后按粗油胶质会含量的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。
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，只需添加少量水，就可以达到完全水化的止的。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20~25℃时，将搅拌速度调整到60~70r/min，按粗油胶质量的0.5倍左右加入同温的水进行水化，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80~90℃，然后按油脚质量的30%~50%，均匀加入含量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为止。
（二）?? 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。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80~85℃后，与一定量的热水（90℃）一起连续进入水化作用，然后泵入碟式离心机进行油胶质的分离。
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40℃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。
非水化磷脂的脱除
一、???????????? 非水化磷脂的性质
末脱胶的植物油含有不同类型的磷脂。通常大体分为水化磷脂（HP）和非水化磷脂（ＮＨＰ）。它们的不同主要在于和磷脂酸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、肌醇、丝氨酸，所形成的磷脂分别为磷脂酰胆碱（卵磷脂，ＰＣ）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂，ＰＥ）、磷脂酰肌醇（肌醇磷脂，ＰＩ）和磷脂酰丝氨酸（丝氨酸磷脂，ＰＳ），上述这些磷脂的复合物，共同的特点就是与水接触形成水合物，且在水中析出，但它们的水化速率有差别。ＮＨＰ含有极性较弱的基团，主要形式为磷脂酸（ＰＡ）和溶血磷脂酸的钙镁盐。将非水化磷脂的钙镁盐转化为游离酸形式分析，发现大豆油中非水化磷脂的组成为：肌醇－磷酸（2%）、甘油磷酸（15%）、溶血磷脂酸(28%)、磷脂酸（55%）.
在植物油中，大部分非水化磷脂是以磷脂酸和溶血磷脂酸的钙镁盐的形式存在的。磷脂酸的ＰＫ  值为  K  =3.8?  K  =8.6。这表明磷脂酸在pH值小于1.8时不能解离；pH值等于6时有50%解离；pH值大于10.6时完全解离。因而磷脂酸在水中是以胶粒形式分散的。完全解离的磷脂酸和钙镁离子几乎是以1:1的比例结合，结合的稳定性取决于溶液的PＨ值、离子类型和浓度。
没有解离的磷脂酸不溶于水，可溶于极性和非极性有机溶剂；解离的磷脂酸不溶于非极性有机溶剂，而在极性有机溶剂中轻微溶解；磷脂酸的钙镁盐不溶于水接触易形成胶束或液晶囊，它与水结合能国取决于ＰＡ的解离度。磷脂酸尤其是溶血磷脂酸比相应的水化磷脂具有更好的表面活性，它们的钙镁盐也有较强的表面活性。
二、???????????? 非水化磷脂的形成
由于在常规碱炼或水化脱胶过程中，非水化磷脂不能转化为水化形式的磷脂而仍然存在于油中，很难除去。一般的碱炼或水化脱胶过程能够除去80%左右的磷脂，剩余的主要就是非水化磷脂。有资料表明：一般油中大约有135×10  磷是以非水化磷脂的形式存在的。非水化磷脂即使经过16次水洗也不能脱除。
在植物油中，大部分非水化磷脂是以磷脂酸和溶血磷脂的钙镁盐的形式存在的。非水化磷脂的生产与原料的成熟度、储藏、运输和加工过程中原料水分含量有关。在此期间，由于磷脂酶Ｄ的活性使磷脂水解成不易水化的磷脂酸。另外，当磷脂酸与钙、镁金属离子结合时就会形成非水化磷脂钙、镁复盐。
三、???????????? 非水化磷脂的控制
由于ＮＨＰ是由一系列磷脂的盐组成，因此，任何有可能导致磷脂中各组分水解的因素都会影响到ＮＨＰ的形成。包括收获时的天气状况、储藏和运输条件等都会影响ＮＨＰ的含量。对大豆油中非水化磷脂的形成的研究表明，将水分含量分别为10%、1４％的整粒大豆和含同样水分的轧过坯的大豆胚片，经不同的储藏时间后，在不同的条件下进行浸出，浸出前使原料中的磷脂酶Ｄ失活或保持活性。结果大豆中非水化磷脂的形成是下列四种因素相互作用的结果：大豆中的水分含量和轧坯后大豆坯中的水分含量；磷脂酶Ｄ的活性；在浸出前或浸出过程对大豆的热处理；破碎或轧坯过程中大豆细胞结构的破坏程度。另外，储藏时间过长、水分含量过高和较高温度下浸出都有助于油中非水化磷脂的形成，即使在溶剂浸出前使磷脂酶Ｄ失活也不能减少油中非水化磷脂的含量。
非水化磷脂的含量随大豆水分含量的上升、酶活性的增强而升高，其中磷脂酶Ｄ的活性是一个关键因素。在一定范围内，酶的活性随着水分的升高而增强，它使得更多的水化磷脂转化为非水化磷脂。在原料水分含量小于9%情况下，油中磷脂中的非水化磷脂含量较低，用直接蒸汽处理后使酶完全失活。大豆破碎或轧坯后，组织细胞结构遭到破坏，使磷脂酶Ｄ的活性增强，从而导致磷脂中非水化磷脂的含量增加。
减少水化磷脂转化成非水化磷脂可以采取以下措施：１使水分含量小于9%，可以抑制ＮＨＰ的形成；２浸出前用直接蒸汽加热或用微波处理使磷脂酶失活；３轧坯的大豆在低温和低水分含量的情况下立即浸出。
四、???????????? 特殊水化脱胶
随着物理精炼法（蒸馏脱酸法）的发展，在降低损耗、改善油品品质、拓展应用范围的研究和实践中，已确认原料油脂在蒸馏脱酸、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。由于常规水化得到的脱胶油磷含量约1×10  ? ~2×10  ,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，一些特殊水化脱胶工艺，能最大限度地对油中非水磷脂脱除。
超级脱胶工艺，含磷量可降至30×10  以下。具体过程是将未脱胶或水化脱胶油加热至70℃左右，加入油质量的0.05%~0.2%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，加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。
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，水化脱除是非常因难的。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，工序如下，过滤粗油（Ｐ≤１×１０  ）或水化脱胶油由输油泵泵入换热器，预热到65~70℃后进入酸混合反应器，加入油质量的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，加入油质量的1%~3%、含量为2%~3%的絮凝剂，反应后的体系加热至70℃左右进行离心分离。此工艺可以使脱胶油中的含磷量降至8×10  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的2~3°Be的氢氧化钠水溶液，通过絮凝剂的加入，控制脱胶油的pH值5~6.5。
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。具体过程是毛油加热至70℃ 左右，加入油质量的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。此工艺可以使脱胶油中的含磷量降至15×10  以下。