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1、油脂精炼及氢化知识培训一、概述 1、油脂的功能提供能量调节生理功 能(必须脂肪 酸)工业基础原 料。 2、油脂的分类:乳汁脂肪(6:O、8:0、10:0、12:0、14:0)组织脂肪(14:0、16:0、16:1、18系列、20) 木本科:茶籽油、桐籽油、棕榈油(棕榈液油、棕榈仁油)草本科:豆油、菜子油、棉籽油、米糠油、花生油、葵花油、 玉米油动物油植物油油脂 3、料油的组成 油脂蛋白质碳水化合物纤维物质灰份 4、油脂的制取方法机械法水剂法浸出法二、油脂的组成不溶性固体杂质 (泥沙、纤维、饼粕等)胶溶性杂质 (脂肪酸、色素、磷脂、蜡、生育酚、黄曲霉素、甾醇等 )挥发性杂质 (水、臭味物质、烃类
2、、芳香类物质等) 甘三酯 1、毛油去除不溶性杂质:采用沉降、过 、离心分离等物理方法脱胶:水化、酸炼及酶法碱炼:用烧碱去除脂肪酸、酸性色素胶质水洗:去除皂脚及水溶性杂质干燥:加热、真空去除水分2、油脂精炼的内容(一) 脱色:采用活性白土、活性炭等吸附剂去除色素、胶质、氧化物 脱臭或物理精炼:高温及低真空去除低分子臭味物质、脂肪酸、单甘酯、甘二酯、色素等 脱蜡或脱脂:采用冷冻、结晶、分提法去除油中的蜡脂或固脂 过滤与精滤:采用合适的设备去除白土、氢化油中的催化剂等 2、油脂精炼的内容(二) 3、油脂精炼工艺过程:毛油 脱胶(磷酸 ) 碱炼 干燥 脱色 氢化 脱臭 成品油 水洗 成品油 三、工艺过
3、程介绍 1、脱胶技术毛油中的胶质主要是磷脂,它的存在影响油的品质和储藏稳定性,使碱炼脱酸工 序易产生油、水乳化,增加炼耗和用碱量, 影响脱色及物理精炼效果。磷脂分为水化磷 脂(HP)与非水化磷脂(NHP)。 (1)水化脱胶利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性,加水或电解质使 胶质吸水膨胀、凝聚形成相对密度较油大的“水合物”沉降 或离心分离。 疏水的内盐形式(卵磷脂) 亲水的游离羟基形式 配注:当磷脂与油脂之比为7:3时形成的胶团最稳定,油脚干基含油30属于最 佳指标,高于此值应考虑回收残油。 (2)、水化脱胶工艺(或7盐水) (48小时) 过滤毛油 预热 加水 静置沉降 净油脱水 成品油 (35盐水)
4、 油脚 加热盐析 静置分层 8090、2小时油磷脂A、温度磷脂的凝集需要一定的温度,温度高,油脂黏度低水化后油脂 与油脚容易分离。温度太高,影响油的品质且易产生乳化现象。以60 80最佳。 B、加水量在一定范围内,水加入越多,磷脂吸水多且快易凝聚。加水太 少难以保证脱胶效果。过多则乳化。一般根据磷脂含量及水化温度而 定(105)。 C、时间及混合强度开始快速搅拌60120rpm/min,待水加完后,慢速搅拌30 rpm/min 4060 min左右,最后自然沉降48小时。D、电解质电解质的加入有利于提高水化效果及油脂的稳定性,但对磷脂 的综合利用有一定影响。常用的电解质有食盐、磷酸盐(加入量为
5、油 重的0.20.3)。 E、毛油的质量抑制酶的活性,使非水化性磷脂(磷脂)含量尽量降至最低 。 (3)、酸炼脱胶采用磷酸脱胶有效去除非水化胶质和微量金属元素 ,使叶绿素转化成色浅的脱镁叶绿素且对降低红色也有 效。使铜、铁等离子生成络合物钝化这些离子对油脂的 氧化催化作用。磷酸一般为85,加入量为0.1左右。其工艺操作与水化类似。对磷脂含量较高的毛油一般采 用先水化脱胶后酸炼脱胶工艺为佳。脱胶设备见板书。 三、工艺过程介绍 2、脱酸去除游离脂肪酸,是精炼工艺中影响 油脂得率及产品质量得关键工序。高酸价、 低碳链宜采用物理精炼法,低酸价、劣质油 宜采用碱炼法。 CH2R1 CH2OH CHR2
6、3 H2O NaOH CHOH 3 RCOONa CH2R3 CH2OH(1)、碱炼法A、 反应原理 RCOOH NaOH RCOONa H2O 不完全中和反应: 生成饱和脂肪酸得酸性皂(RCOONa RCOOH), 很难溶于水而留在油中。 与磷脂反应去除胶质。(2)、影响碱炼的因素A、加碱量理论加碱量油重酸价40/501/1000 7.13104油重酸价超碱量:超碱量的确定根据毛油品质而定,经验 性很强,对间歇炼油一般取油重的0.050.5,一 般取0.25左右,对连续炼油取理论碱的1050 。总碱量(理论超碱)/碱液的浓度酸值与理论烧碱量得对照表见复印表格。 (2)、影响碱炼的因素B、碱浓
7、度酸价高色泽深的采用浓碱,酸价低色泽浅 采用稀碱,浓碱皂脚的稠度大、带油多、不易分 离,过稀会乳化,经验性很强,一般为高温淡碱 ,低温浓碱。间歇炼油经验如下:毛油 酸价AV133446688101014碱浓度 /0Be101414161619182020222224(2)、影响碱炼的因素C、碱炼温度 对间歇炼油:油与碱接触时间长,当油品较差时采 用低温浓碱(初温3045、碱浓度2025波镁、终温 65左右)。油品较好时采用高温淡碱(初温75左右 、碱浓度1516波镁、终温95左右)。为了提高效果 ,前者在加碱中和升温到60左右时加入57的比油 温高10左右的热水或稀盐水以加速皂粒沉降。 对连续
8、炼油:油与碱接触时间短,中性油皂化少, 皂脚含油低,得率高,温度一般在7590(2)、影响碱炼的因素D、搅拌强度目的在于使碱液均匀分散于油中,加快中和反应 速度,防止碱液局部过量而引起中性油皂化。间歇炼油 要求变速搅拌,先快(60r/min)后慢(30r/min)有利于 开始加快反应和升温凝集时不破坏皂粒。水洗时转速不 宜太快,以免引起乳化。 E、毛油品质胶质较多时宜先脱胶,后碱炼。碱炼时易乳化, 影响得率。 (3)物理精炼毛油经脱胶、脱色预处理后,在加热和高 真空下(220270、13mmHg),借助直接 蒸汽蒸馏,将油中的游离脂肪酸去除。时间一般 为45120min. 三、工艺过程介绍3、
9、水洗碱炼结束皂脚放出后紧接着进行水洗,一 般加入油重510的比油温高10左右的热水根 据油中皂脚的含量洗涤13次,然后进行真空脱 水。真空度大于720MMHG,温度大于95即可。碱炼及真空干燥设备见板书示意图。碱炼得率:经验值为酸价1.21.8(损耗)。 三、工艺过程介绍4、脱色油脂中含有胡萝卜素、叶绿素、棉酚及变 质油中的有机降解物如蛋白质、胶质、碳水化合 物等。 (1)、原理利用吸附剂表面显著的选择吸附能力即对 色素吸附高而对油脂吸附低。 (2)、常用吸附剂:活性白土和活性炭。三、工艺过程介绍(3)、影响脱色的工艺因素a、白土用量:决定于油的色泽、白土的质量等有关,一般为1.5 3.5,若
10、红色偏重要适当加入活性炭0.20.5。b、真空:一般为700720mmHg)c、时间:2040mind、温度:100110e、搅拌:通过搅拌使油脂与吸附剂充分接触,缩短时间,提高脱色效果 。脱色设备见板书。注意事项:过滤机的相互切换、白土的含水、过滤机操 作、保险过滤等。 三、工艺过程介绍5、脱臭去除油脂中低分子醛、酮、醇、芳香族等 类物质,一般为油重的0.1左右。(1)、原理利用甘三酯与臭味物质间的挥发度的差异 在高温高真空下借助水蒸汽蒸馏去除臭味物质。 三、工艺过程介绍(2)、影响脱臭的因素A、真空度:残压要求在13mmHg以下B、温度:一般为220270C、直接蒸汽:过热饱和蒸汽,间歇用
11、量为油重的25, 连续为油重的0.51D、原料油脱气:严禁空气进入,以防油脂产生聚合反应E、真空冷却:快速降温至150190以下直至60以下。F、原料油质量:原料油中非挥发性杂质务必除尽。G、时间:间歇为2小时左右,连续为40分钟左右。三、工艺过程介绍5、脱臭 脱臭设备 四级蒸汽喷射泵、蒙马泵、脂肪酸捕集器 、屏蔽泵、螺旋板换热器等见板书。三、工艺过程介绍7、氢化 在催化剂(铜、镍)的条件下,将氢气添加 到不饱和甘油酯双键上,使饱和度提高的过 程。氢化是一种放热反应,碘价每降低一个 单位,温度会上升11.7。三、工艺过程介绍(1)、氢化反应原理 首先氢气扩散到催化剂表面、油脂向催化剂表面扩 散
12、、氢气的化学吸附、表面反应、解吸、产物从催化 剂表面扩散到油中等过程。氢化反应过程很复杂,条 件不当会导致位置异构和几何异构体的产生。影响产 品的质量。如两种碘价相同的油脂其熔点、固体脂肪 含量、脂肪酸组成等不一定相同。催化剂 CH=CH H2 CH2CH2 三、工艺过程介绍(2)、极度氢化与选择性氢化 极度氢化即将油脂中的不饱和脂肪酸全部变成 饱和脂肪酸,主要用于工业用油,如制造肥皂、 各种脂肪酸等,碘价小于5即可;选择性氢化采用 适当的工艺(温度、压力、搅拌及催化剂量)使 油脂中各种脂肪酸的氢化反应速度具有某种选择 性,取得不同需要的碘价、熔点、固体脂肪含量 等的产品。三、工艺过程介绍(3
13、)、影响氢化反应的因素 A、温度的影响一定的温度范围(160210),过低,反应速度慢 ;过高,导致脱氢,产生异构体。 B、压力的影响氢气在植物油中的溶解度与压力、温度呈线性关系,压 力大,反应速度快,一般为13公斤。 C、催化剂浓度和种类在一定范围内反应速度随着用量的增加而提高,对催化 剂的消耗,开始阶段磷、皂硫等使其中毒,而后再进入催化反 应阶段;添加量一般根据催化剂的种类、产品的性能要求而定 。常用催化剂有镍催化剂、铜催化剂、铜镍催化剂、镍铁催化 剂、钯、铑催化剂等。 三、工艺过程介绍(3)、影响氢化反应的因素D、搅拌的影响搅拌的目的保持催化剂的悬浮、促进氢气在油中的溶解。搅 拌快,提供的氢气足,异构体产生少。等等。E、油品本身的质量油脂中的磷、皂、色素、游离脂肪酸、硫等会使催化剂中毒 ,因此氢化前要经精炼处理。三、工艺过程介绍(3)、影响氢化反应的因素F、氢气的品质氢气中的一氧化碳、硫化物等均能使催化剂中毒,因此氢气 的纯度要求较高,一般在99.9以上。氢化反应过程(从进油、加热、加催化剂、进氢、反应时间 、冷却、过滤、抽真空等)见板书。氢化反应终点判断:折光率、熔点、固体脂肪含量、脂肪酸 组成等见板书。催化剂、氢气消耗量理论值见复印参考资料。氢化反应设备见板书。