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油脂(zhī)脫蠟是通過(guò)冷卻和結晶將油中(zhōng)的高熔點(diǎn)蠟與高熔點固體脂從中析出,再采用過濾或離心分離操作將其除去(qù)的工(gōng)序。
油脂脫蠟設備冷卻盤(pán)管生產中
通常所說油脂脫蠟實際上包含(hán)兩個方麵意義:
※ 一(yī)是將包括米糠油、葵花籽油、玉米油、紅(hóng)花籽油、小麥胚油等含有高熔點的蠟除去,這些蠟本質上是C 20 -C 28 脂肪酸與C 22 -C 30 脂(zhī)肪醇組成蠟(là)脂(zhī)。
※ 二(èr)是將(jiāng)油脂在貯(zhù)藏中產生渾濁的所有(yǒu)固體成分除去,這(zhè)些固體成分中,既含有蠟的成分,也有油的聚合物、飽和三甘油酯等成分。
嚴格說, 前者應稱 為脫蠟, 後者應稱 為冬化,這是兩個不同的概念,二者不應混同。
蠟多存在植物油料種皮和胚芽中,不同植物油及不同加工方法,其蠟的(de)含量各有不同(tóng)。米糠油中蠟含量(liàng)約為3%-9%,玉米油為0.05%,葵花籽油(yóu)為0.01%-0.35%,菜籽油為0.0016%。葵花籽中蠟大部分含在殼皮中,不經脫殼製取毛油,含蠟(là)量(liàng)為0.02%-0.35%,而經(jīng)脫殼後製取毛油中蠟含量則為(wéi)0.011%-0.015%。
通常如葵(kuí)花籽油(yóu)、紅花油、玉(yù)米油、菜(cài)籽油等含蠟量較少時,一般將油冷卻至7-14℃左右靜止放置,再(zài)將(jiāng)析出的結晶用壓濾機進行過濾,在過濾蠟時,油脂中常(cháng)常存有(yǒu)微量黏性物質、油溶性膠質、皂腳(jiǎo)組分等附著在蠟的結晶上,這些物質往往會引起濾布堵塞(sāi),給過濾操作帶來明(míng)顯困難。
脫蠟成功與否,怎(zěn)樣過濾(lǜ)使其結晶易於析出(chū),如何提高過濾效率,關係到所有過濾操作的難易程度。為了(le)減少這類雜質和無結晶物質的析出,盡(jìn)量避免過(guò)濾操作困難,作為需進行(háng)脫蠟的油,通常不是毛油,較好是經(jīng)脫酸(suān)、脫色後半精煉油。對於不同雜(zá)質、水分、脂肪酸含量、蠟含量(liàng)的脫蠟對象油,可選擇不(bú)同的脫蠟工藝,以確保**終產品油的質量。
1.意(yì)義
油脂(zhī)中含有微量蠟脂,會使油脂濁(zhuó)點升高,使油品的透(tòu)明度和消化吸收率下降,並使氣味和適口性變差,從而降(jiàng)低油脂的食用(yòng)品質、營養價值及工業使用價值此外,蠟(là)是重要的工業原料,可用於製蠟紙、防水劑、光澤劑等。從油脂中脫除、提取蠟質既可以達到(dào)提高食(shí)用油脂的品質、營養價值和含油食品的(de)質量,又能提高油脂(zhī)的工業利用價值和綜合利用植物油脂蠟源的目的。
脫蠟的方法有多種:常規法,溶劑法,表麵活(huó)性(xìng)劑法(fǎ),結(jié)合脫膠、脫酸法等,此(cǐ)外還有凝聚劑法、尿素法、靜電(diàn)法等。雖然各種方法(fǎ)所采(cǎi)用的輔助手段不同(tóng),但基本(běn)原理均屬冷凍結(jié)晶再進(jìn)行分離的(de)範疇。即根據蠟(là)與油脂的熔點差及蠟在油脂中溶解度(或分解度)隨(suí)溫度降(jiàng)低而變小(xiǎo)的(de)性質,通過冷卻析出結晶蠟(là)(或蠟及助晶劑混合體),經過濾或離心分(fèn)離而達(dá)到油-蠟分離的(de)目的。
2.原理
蠟分子(zǐ)中存在酰養基使(shǐ)蠟帶有微弱的極性(xìng),因(yīn)此蠟是一種帶(dài)有弱親水基的親脂性化合物(wù)。溫度高(gāo)於(yú)40℃時,蠟的極性微弱,溶解於油(yóu)脂,隨著溫(wēn)度的下降,蠟分子在油中的遊動(dòng)性降低,蠟分子中的酯鍵極(jí)性增強,特別是低於30℃時,蠟呈結(jié)晶析出,並形成較為穩定的膠體係統,低溫持續,蠟晶體相互(hù)凝聚成較大的晶粒,密度(dù)增(zēng)加而形成懸濁液,由此可見,油和蠟之間的界麵張力隨(suí)著溫度(dù)的變化而變化。兩(liǎng)者界麵張力的大小和粘度呈反比關係,這就是為什麽脫蠟工藝必(bì)須(xū)在較低溫度下進行的理論依據。
影響脫蠟(là)的因素主要有(yǒu)溫度、冷卻速(sù)率、結晶時間、攪拌速率(lǜ)、輔助劑、輸送及分離方式等。
溫度和冷卻速率
由於蠟分子中的兩(liǎng)個羥基(jī)碳鏈都(dōu)較長,在結晶過程中發生過冷現象,加之蠟羥基的親脂性,使其達到凝(níng)固點(diǎn)時呈過飽和現象,為了確保脫蠟效果,脫蠟溫度一定要控製在蠟凝固點以下,但也不能太低,否則(zé)不但油脂黏度增加,給油-蠟分(fèn)離造成困難,而且熔點較高的固態脂也會(huì)一並析出,分離時固態脂(zhī)與蠟(là)一起從油中分出,增加了油脂的脫蠟損耗。國內多采用常規法,其結晶溫度為20-30℃,而溶劑法控製在20℃。
結晶是物(wù)理過程,變化較慢。整個結晶過(guò)程可分為(wéi)三步:熔融含蠟油脂,過冷卻、過飽和,晶(jīng)核的形成和晶體的成長。蠟質熔(róng)點高,在常溫下就可自然結晶析出。自然結晶的晶粒很小,而且大小不一,有些在油中膠溶,使油和(hé)蠟的分離難以進行,因此在結晶前必須調整油溫,使蠟晶全部熔化,然後人為控製結晶過程,才能創造良好的分離條件——晶粒大而結實。晶粒的大小(xiǎo)取決於兩個因素:晶核(hé)生成(chéng)的速率(W)和晶體成長速率(Q)。晶粒的分散度與W/Q成正比,結晶過程中應降低(dī)W,增(zēng)加Q。
冷(lěng)卻速(sù)率與(yǔ)W、Q關係(xì)很大,當冷卻速率足夠慢時,高熔(róng)點的蠟首先析出結晶,同時放出結晶熱(rè)。溫度繼續下降,熔點較低的蠟也析出結晶。即(jí)將析出的蠟分子與已結晶析(xī)出的蠟(là)晶碰撞,而且以(yǐ)已析出蠟晶為核(hé)心長(zhǎng)大,使晶粒大(dà)而少。如果冷卻的速(sù)度較快(kuài),高熔點蠟析出,還未來得及與低熔(róng)點的(de)蠟相互碰(pèng)撞,較低熔(róng)點的蠟就已單獨析出,使晶粒小(xiǎo)而多,夾帶油(yóu)脂必然多。
為了保持適宜的(de)冷卻速率,要求冷卻劑和油脂(zhī)的溫度差不能太大,否則會在冷卻麵上形成大量晶核,既不利於傳熱,又不利於油-蠟分離。冷卻過程要緩慢進行,但從生產上考慮(lǜ)也不能太慢,適宜的冷卻速率可通(tōng)過冷卻實驗確定。
結晶時間
為了得到易於分離的蠟晶,冷卻必須緩慢(màn)進行。而且當溫(wēn)度逐(zhú)漸(jiàn)下降到預定的結晶溫度後,還需在該溫(wēn)度下保持一(yī)定時間進行養晶(或稱老化、熟成)。養晶(jīng)過程中,晶粒繼續長大,也就是說,從晶核(hé)形成到晶體長成大而結實的結晶,需要足夠的時間。
攪拌速率
結晶要求在低(dī)溫下進行,但它是放熱過程,所以必須進行冷卻(què)。攪拌不僅可使油脂冷卻均勻,還能使結晶即將(jiāng)析出的蠟分子碰撞,促進晶粒有較多機會均勻長大,攪拌(bàn)可減少晶簇的形(xíng)成。結晶中除了晶(jīng)核長(zhǎng)大,幾(jǐ)顆晶體還可能聚集成晶簇,晶簇能將油夾帶在內,增加脫蠟時油脂的損耗。反(fǎn)之,不攪(jiǎo)拌隻能靠(kào)布朗運動,結晶速率太慢,但攪(jiǎo)拌不能太(tài)快,否則會打碎晶粒(一般為10-13r/min)。
1.溶劑(jì)
油脂(zhī)和蠟的(de)結構(gòu)不(bú)同,對溶劑的親和力也(yě)不同,尤其在低溫下親和力的差異更大。溶劑的存在使蠟易於結(jié)晶析出(chū),有助於固(蠟晶)液(油脂)兩相較快達到平衡,得到的結晶結實(夾帶的油少),冷卻速率也可高一些。同時溶劑可(kě)降低體係的黏度,改善油-蠟的分離效果。
2.表麵活性劑
加入表麵活性劑有助於(yú)蠟的結晶。表麵活性劑分子中非極性基團與(yǔ)蠟的羥基有較強的(de)親和力而形成共聚體,表麵活性劑(jì)具(jù)有較強的極(jí)性基團(tuán),因而共聚(jù)體的極性(xìng)遠大於單體蠟(là),使油-蠟界麵的表麵張力大大增加,而且共聚體晶體拉大,生長速度快,與油脂易於分離。
毛油中的磷脂、單甘酯、雙甘脂、遊離脂肪酸以及(jí)堿煉中生成的肥皂,都(dōu)是良好的(de)表麵(miàn)活性劑,能(néng)在低溫條件下把蠟從油中“拉”出來。這就是(shì)米糠油等能在(zài)低溫脫膠和堿煉的同時進行脫蠟的主(zhǔ)要依據(jù),但是蠟和油之間還存在著一(yī)定親和力,上述油(yóu)脂中的表麵活性物質,尚沒有足夠的(de)“拉力”,要(yào)將油脂中的全部蠟分子分(fèn)離出來,還要加入一些強有力的表麵活性劑才能達到(dào)理想的脫蠟效果,常用的有聚丙(bǐng)烯酸(suān)胺、脂肪族烷基硫酸鹽及糖脂(zhī)等。
3.凝聚劑
凝聚(jù)劑是一種電解(jiě)質助晶劑,在蠟-油溶膠中加入(rù)適量的電解質(zhì)溶液,以(yǐ)增(zēng)加溶膠中的離(lí)子濃度,給帶負電荷(hé)的蠟晶粒創造吸引帶相(xiàng)反電荷離子的(de)有利條(tiáo)件,降低膠體雙電(diàn)層結(jié)構中(zhōng)的電位差,粒子間的斥力減小,溶(róng)膠的穩定體係被破壞,從而使蠟晶粒凝聚。
4.尿素
尿素能選擇性地把蠟包含在結晶形成的螺旋狀管道體內,該包合物易沉(chén)澱而與油脂分離,由於蠟和尿素(sù)在水中溶解度(dù)不同,蠟和尿(niào)素很易分(fèn)離。
5.靜電脫蠟
是利用外加不均電場使蠟分子極化,帶負電荷的蠟晶粒(lì)在電場作用下,從(cóng)而在陽極富集並沉降,使(shǐ)油-蠟分離的一種方(fāng)法。
6.輸送及分離(lí)方式
各種輸送泵在輸送流體時,所造成的紊(wěn)流強弱不一,紊流愈強,流(liú)體收到的剪切力愈(yù)大。為了避免蠟晶受剪切力而(ér)破碎(suì),在輸送含有蠟晶的油脂時,應使用弱紊流、低剪切力的往複式柱(zhù)塞泵,或者用壓縮空氣,較好用真空吸濾。蠟(là)-油分離時(shí),過濾壓力要適中,因為蠟是可壓縮性的,壓力過高會造(zào)成蠟晶濾餅變形,堵(dǔ)塞過(guò)濾縫隙而影響過濾速率,但壓力太低(dī),會導致過濾速(sù)率降低而不能生產。采用助濾劑(jì)能提高過濾速(sù)率。
7.油脂(zhī)品質(zhì)
油脂中(zhōng)的膠性雜質(zhì)會增大油脂的(de)黏度,不但影響蠟晶形成,降(jiàng)低蠟晶的結實度,給油-蠟分離造成(chéng)困難,而且還降低了蠟(là)的質量(含油及膠雜量均高),因此油脂(zhī)在脫蠟之前應先脫膠。蠟質(zhì)對於(yú)堿煉、脫色、脫臭工藝都有不利的影響。毛油脫(tuō)膠後先經脫(tuō)蠟,然後再進行(háng)堿(jiǎn)煉、脫色、脫臭是(shì)比較合理的。但國內油(yóu)廠常常在脫(tuō)臭後進(jìn)行脫蠟,這是(shì)由我國采用的精煉工藝所(suǒ)決定(dìng)的,我國(guó)一(yī)般采用常規法脫蠟,且不加助濾劑,這樣可以與成品(pǐn)油過濾合並(bìng)進行,從而少一套(tào)過(guò)濾設(shè)備的投資。
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