胡燕，袁曉晴

（河南牧業(yè)經(jīng)濟學院，河南鄭州450011）

食用油脂精煉新技術研究進展

胡燕，袁曉晴

（河南牧業(yè)經(jīng)濟學院，河南鄭州450011）

油脂精煉對于提高油脂的品質(zhì)至關重要。結(jié)合國內(nèi)外的研究進展，分別對食用油脂精煉過程中的一些新方法、新工藝以及近些年出現(xiàn)的新設備和新技術進行介紹，并對未來我國食用油脂精煉加工的發(fā)展趨勢進行展望，以期為該行業(yè)的發(fā)展提供參考意義。

食用油脂；精煉；設備；技術

油脂精煉是提高油脂品質(zhì)的基本工藝過程。通過對油脂進行精煉，可以除去油脂中所含雜質(zhì)，使油脂獲得良好的色澤和風味以及較為穩(wěn)定的貯藏特性。此外，隨著人們生活水平的提高，對食用油脂的品質(zhì)的要求也逐步提高。食用油脂除了要滿足人們對于風味口感等基本要求，還要滿足人們對于營養(yǎng)健康等方面的需求。另外，隨著食品加工業(yè)的日益發(fā)展，食品加工方式和烹飪方式都發(fā)生了很多的變化，這也對食用油脂的某些加工性能提出了新的要求。為了適應這些新的要求，油脂的精煉加工技術也必須適時的更新和改進。

1 精煉方法

油脂的精煉技術一般可以分為物理精煉和化學精煉兩大類。化學精煉的基本原理是將毛油中的游離脂肪酸采用苛性鈉皂化后去除，而物理精煉的方法則是采用蒸餾的方法去除游離脂肪酸?；瘜W精煉的基本工藝步驟一般概括為“五脫”：毛油→脫膠→脫酸→脫色→脫蠟→脫臭。而物理精煉方法沒有脫酸這一工序。

2 精煉工藝

2.1 脫膠

脫膠是指將毛油中所含磷脂等膠質(zhì)去除。脫膠工藝被認為是油脂精煉加工中最重要的環(huán)節(jié)之一。脫膠效果的好壞將直接影響成品油脂的質(zhì)量和產(chǎn)量。在化學精煉時，因為脫膠之后伴隨的脫酸工序可以進一步將殘余磷脂等膠質(zhì)去除，所以在化學精煉中脫膠工序后磷脂等物質(zhì)允許有一定的殘留量；但是物理精煉過程中，如果脫膠后的磷脂殘留量超標，往往在其后工序中很難完全去除，會影響最終產(chǎn)品的風味和氧化穩(wěn)定性。所以相對化學精煉，物理精煉方法雖然無需脫酸，可減少廢棄物的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護，但是因其對脫膠效果要求極高，目前應用并不是很多。

2.1.1 酸法脫膠

傳統(tǒng)的脫膠方法為水化脫膠，即在加熱的條件下讓磷脂水化，然后實現(xiàn)分離。但是這種方法一般效果不太理想，對非水化磷脂很難去除。酸法脫膠的基本原理是在毛油中加入一定濃度的磷酸和檸檬酸等，使其與毛油中的磷脂充分接觸，將非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂，從而易于分離去除[1]。在間歇工藝中，油中加入酸后需快速攪拌充分，然后才能加水水化，否則，因磷酸數(shù)量太少而未能與油充分接觸，脫膠則會不徹底；而連續(xù)工藝采用的是專用混合設備，混合效果一般沒有問題，但同樣需要控制酸和油的流量之間的平衡，以達到預期的效果。

2.1.2 酶法脫膠

酶法脫膠的原理是通過酶的添加使磷脂等膠質(zhì)酶解成小分子親水性物質(zhì)，再通過水合作用將其去除。與其它脫膠方法相比，酶法脫膠實用性強，且反應條件簡單溫和，所以被國外很多油脂生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用。最適合的酶為磷脂酶，該酶能水解磷脂的脂肪酸鏈，使其生成親水性的物質(zhì)，再經(jīng)離心便可實現(xiàn)膠質(zhì)的分離。

2.1.3 吸附脫膠

采用吸附脫膠的方法，吸附劑的選擇極為關鍵。若要達到好的吸附脫膠效果，要求吸附劑只對毛油中的極性組分有很好的吸附力，而對油的吸附力卻很弱。經(jīng)研究，用于油脂吸附脫膠比較理想的吸附劑有硅膠吸附劑和經(jīng)活化處理的稻殼。硅膠吸附劑對毛油中的磷脂等有很強的吸附能力而對油的吸附能力不強，可以有效的去除毛油中的極性雜質(zhì)，減少油耗和廢物排放。稻殼中含有約15%的二氧化硅，并以網(wǎng)狀分布，經(jīng)稀酸和一定量雙氧水在高溫下水解處理后可使得網(wǎng)狀的二氧化硅暴露于表面，再于活化釜中加入一定量無機酸活化后便可制備成具有很強吸附能力的吸附劑。使用這種稻殼吸附劑來對食用油脂進行脫膠處理，不僅效果好，而且經(jīng)濟環(huán)保[2]。

2.1.4 膜法脫膠

磷脂和甘油三酯具有相似的分子量，理論上應用膜技術進行分離比較困難。但是磷脂是一種天然表面活性劑，同時具有親水和疏水末端，在非溶液環(huán)境中會形成球狀結(jié)構(gòu)的反向膠束，反向膠束的分子量大大增加，因此可以應用膜技術實現(xiàn)其與甘油三酯的分離[3]。

Ana Garcia等試驗了聚醚砜微孔超濾膜對葵花籽混合油的脫膠效果，研究了加工條件和截留分子量對截留率和通量的影響，并對截留分子量分別為4 000 Da和9 000 Da的兩種管式聚醚砜膜進行了比較，結(jié)果顯示，兩種膜對磷脂的截留率都能達到95%～97%[4]。S.Manjula等選用了一種以聚二甲硅氧烷作為活性層，以聚酰亞胺作為支撐層的疏水性復合材料膜，結(jié)果表明，用其處理植物油其磷脂截留率可以達到97.5%[5]。

2.2 脫酸

不管是動物油還是植物油都含有一定量的游離脂肪酸，動物油中游離脂肪酸含量取決于其熬制成油前的新鮮程度，而植物油中游離脂肪酸含量則取決于榨油方法及油料質(zhì)量。游離脂肪酸的存在會使得油脂不耐貯藏，尤其是在有水分或其它雜質(zhì)存在的情況下，油脂更容易發(fā)生水解等化學反應，一些高度不飽和的脂肪酸甘油酯還容易發(fā)生氧化反應，散發(fā)出令人厭惡的異味，使油脂品質(zhì)下降。

脫酸工藝的主要目的就是去除油脂中的游離脂肪酸。傳統(tǒng)的脫酸方法是利用酸堿中和的原理，向油脂中加入一定量的堿，將游離脂肪酸中和。最常用的堿是氫氧化鈉，相對于氫氧化鉀經(jīng)濟便宜，而且也不會像碳酸鈉一樣發(fā)生中和反應時生成二氧化碳氣體，影響油與皂的分離。但是采用氫氧化鈉進行脫酸，所產(chǎn)生的皂腳和廢水還需進一步處理，否則對環(huán)境影響比較大。所以也有一些新方法正在被嘗試，如氫氧化鉀工藝。氫氧化鉀雖相對于氫氧化鈉售價高，看似不經(jīng)濟，但是采用氫氧化鉀替代氫氧化鈉也有它突出的優(yōu)點。主要體現(xiàn)于以氫氧化鉀代替氫氧化鈉后，游離脂肪酸就變成了鉀皂，將脫酸廢水采用氨或氫氧化銨處理，就可以將廢水轉(zhuǎn)變成含N-P-K的液體營養(yǎng)肥料[1]。另外，膜技術應用于油脂中游離脂肪酸的脫除也已經(jīng)被嘗試。R.A.Azmi等試驗了用聚乙烯醇交聯(lián)聚偏氟乙烯（PVDF）膜脫除棕櫚油中的游離脂肪酸的效果，結(jié)果顯示脫除效果不錯[6]。

2.3 脫色

天然油脂都或多或少的含有一些色素物質(zhì)，如葉綠素、葉黃素、類胡蘿卜素等。一般來說動物油脂含有的色素物質(zhì)較少，而植物油脂中色素物質(zhì)含量一般較高。不同來源的植物油脂所含色素物質(zhì)種類和含量都有所不同。這些色素物質(zhì)的存在不僅會影響油脂的感官品質(zhì)，而且在油脂的加工和貯藏過程中還很容易與其它成分發(fā)生化學反應，使油脂品質(zhì)變差。

常用的脫色方法是吸附法。采用一些具有選擇性吸附的物質(zhì)對油脂進行吸附不僅可以將油脂中大部分色素去除，同時還可以將油脂中殘留的一些磷脂、過氧化物和微量金屬元素等雜質(zhì)去除[7]。目前，國內(nèi)外對油脂進行脫色使用的最多的吸附劑為活性白土，也叫酸活化膨潤土。其優(yōu)點是價格低廉，脫色效果理想[8]，但其缺點是白土在吸附色素物質(zhì)的同時也會吸附大量油脂，造成油脂的提取率低。另外，使用后的白土很難再次使用，所以對其中殘留油脂進行回收后要當作廢棄物進行妥善處理，否則會污染環(huán)境。為了應對這些問題，有許多新的方法正在逐步探索中。

2.3.1 混合吸附劑脫色

活性炭也能吸附去除一部分油脂中的色素，尤其是油脂中的類胡蘿卜素，且價格便宜，但其對葉黃素和葉綠素的吸附能力較差，而且過濾分離時有些困難。在脫色時用一部分活性炭吸附劑取代活性白土，可以在一定程度上克服白土使用量大成本高，以及活性白土脫色時可能發(fā)生部分異構(gòu)化，生成一定量含共軛鍵的甘油三酯等缺點[2]。

Bijay Krishna De等試驗了用稻殼灰、酸活化稻殼灰、稻殼二氧化硅和氫氧化鋁凝膠等幾種吸附劑部分代替活性白土對芥菜油的脫色效果。結(jié)果顯示，稻殼灰、氫氧化鋁凝膠和稻殼二氧化硅與活性白土一起作為吸附劑使用，都可以在一定程度上減少活性白土的使用量[8]。

2.3.2 復脫色工藝

趙影等研究了油脂復脫色工藝對油脂的脫色效果。在脫色時間和白土添加總量不變的前提下，將白土均分為兩等分分兩次進行添加的復脫色工藝與傳統(tǒng)脫色工藝相比較，復脫色工藝的脫色效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)脫色工藝[7]。

2.3.3 膜技術脫色

采用膜分離技術可以減少白土吸附色素物質(zhì)的同時吸附中性油造成油脂產(chǎn)量降低的現(xiàn)象，同時可以減輕廢白土造成的環(huán)境污染問題。S.Manjula等用兩種非極性膜（NTGS-2100和NTGS-2200）同時處理米糠油中，結(jié)果表明其中磷脂截留率＞99%，色素物質(zhì)含量降低了50%～55%，蠟的含量減少了40%～50%[9]。Subramanian等用非極性膜（NTGS-2100）對大豆混合油脫色，其中葉綠素含量減少78%；用另一種膜（NTGS-2200）基本完全脫除葉綠素[10]。

2.4 脫蠟

蠟質(zhì)是主要油脂中的一些高級脂肪酸和脂肪醇形成的酯類混合物。蠟質(zhì)一般熔點較高，容易在油中形成細微的結(jié)晶，使得油脂透明度變差，品質(zhì)降低。因此，脫蠟是油脂精煉過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的脫蠟方法是先對油進行冷凍，冷凍后油脂中生成的結(jié)晶以及其它混合沉淀物再用過濾的方法進行分離。但是這種方法脫蠟不徹底，脫蠟操作后油脂中仍會殘留少量的懸浮蠟質(zhì)結(jié)晶，油脂依然品質(zhì)不佳。為了改善脫蠟效果，需要探索一些新的方法。

2.4.1 硅酸鈉凝膠脫蠟

硅酸鈉凝膠能很快形成具有高吸附性的表面，對包括蠟質(zhì)在內(nèi)的極性有機化合物的吸附效果極好。若要達到更理想的分離效果，需將溫度控制在高于被脫蠟油脂熔點5℃以上，因為此時蠟質(zhì)在油中呈現(xiàn)極性。另外，在使用硅酸鈉溶液之前可以先用磷酸進行處理，使蠟質(zhì)更容易與油脂分離[2]。

2.4.2 電場絮凝

在電場中，油脂中的蠟質(zhì)顆粒會隨著溫度的降低而形成電荷。應用該原理，可以在電場中實現(xiàn)蠟質(zhì)的分離。在電場中使用臥式排列電極可以強化電荷的吸附效應，帶正電荷的蠟質(zhì)和極性物質(zhì)可以很快的凝聚、沉淀，進而可以被除去[2]。

2.5 脫臭

各種植物油脂都含有該植物的特征氣味，通過脫臭除去氣味，同時也可以除去霉爛油料中蛋白質(zhì)的揮發(fā)性分解物及殘留農(nóng)藥等，使之降至安全范圍。傳統(tǒng)的脫臭方法是利用真空脫臭鍋。將油脂在真空中吸入脫臭鍋，油脂在蒸汽和真空的作用下，其內(nèi)部揮發(fā)性物質(zhì)與水蒸氣一起被抽出并進入汽液分離器中，分離氣體中帶有的液滴，然后混合蒸汽去冷凝器中冷凝，冷凝液排到收集池中，而不冷凝氣體則由冷凝器頂部出口排出。近年來新開發(fā)的工藝有：軟塔系統(tǒng)脫臭工藝、雙重低溫脫臭工藝和凍結(jié)-凝縮真空脫臭工藝。

2.5.1 軟塔系統(tǒng)脫臭工藝

與傳統(tǒng)的脫色工藝相比，軟塔系統(tǒng)將傳統(tǒng)的塔盤式脫臭塔改進為薄膜式的填料塔，油在填料塔中呈垂直方向分布成薄膜，使得油脂的比表面積大大增加，從而可以快速與熱蒸汽充分接觸，實現(xiàn)高效的熱傳遞，進而使其中揮發(fā)性物質(zhì)快速分離。該法的優(yōu)點在于可以使用較少的能源，在較低的溫度下，在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)的分離，同時可以有效的抑制VE的損失和減少油脂中反式脂肪酸的生成[11]。

2.5.2 雙重低溫脫臭工藝

所謂的雙重脫臭工藝指的是利用不同溫度的水蒸氣進行兩次脫臭處理，相較一次脫臭處理可以取得更好的脫臭效果。另外，在工業(yè)上，兩次蒸汽處理可以實現(xiàn)熱量的回收和循環(huán)利用。

2.5.3 凍結(jié)-凝縮真空脫臭工藝

該工藝是指將脫臭中吹入的水蒸氣與游離脂肪酸在水的三相點（160℃，613.27 Pa）以下的條件下，使液相不經(jīng)過在冷凝器冷卻管的傳熱面上進行凍結(jié)析出去除。該方法與傳統(tǒng)的脫臭工藝相比，能大大節(jié)省水蒸氣的使用量，同時減少廢水的排放。

3 油脂加工新設備和新技術

3.1 低溫壓榨螺旋冷榨機

采用螺旋壓榨的原理，利用螺旋軸的旋轉(zhuǎn)推進作用，把油料連續(xù)不斷的推進榨籠，榨堂空間不斷變小進而對油料產(chǎn)生擠壓作用，促使油脂從榨籠的出油孔中流出，而油料渣則被壓成一定形狀，從榨膛的末端排出。在壓榨過程中，油脂和油渣的溫度能保持在75℃以下，避免了高溫對油脂品質(zhì)的不利影響[12]。

3.2 雙螺旋冷榨機

在對有些油料進行榨油時，單螺桿榨油機存在油料在榨膛內(nèi)難推進、餅渣不成型、出油量少等問題。針對單螺桿榨油機油料輸送過程中螺旋軸推進能力較弱的問題，可將其改進為雙螺桿。雙螺桿的設計采用嚙合式與非嚙合式相結(jié)合：第一段螺桿左右的榨螺相互嚙合，即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽內(nèi)，周圍留有一定的空間，使其能產(chǎn)生強大的物料軸向推進能力；第二段螺桿左右榨螺外徑相切，即所謂非嚙合式，這種設計不僅能產(chǎn)生強大的物料軸向推進能力，而且方便對榨膛壓力進行調(diào)整。另外，針對單螺桿榨油機榨螺長徑比和總理論壓縮比偏小的缺陷，在設計雙螺桿冷榨機時加長榨螺軸總長，設計為多節(jié)榨螺與榨圈的組合形式，通過在兩榨螺之間插入多個錐形榨圈，實現(xiàn)多級壓縮與松弛[13]。

3.3 高壓蒸汽鍋爐

油脂的脫臭操作需要熱源，傳統(tǒng)的熱源大多由導熱油來提供。導熱油是由石油產(chǎn)品提供而來的，具有食品安全等方面的隱患。近些年來，食品安全問題廣受關注，因此導熱油有逐漸被高壓蒸汽鍋爐取代的趨勢。應用于食用油脂脫臭工藝的自然循環(huán)式的高壓蒸汽鍋爐，具有耗電量低、自動化程度高、安裝方法簡便以及安全可靠等優(yōu)點，目前在很多油脂加工廠已經(jīng)得到廣泛的應用。高壓蒸汽鍋爐是一體化設備，所有的控制裝置全部都整合在一起，安裝時將其放在平面基礎上，將換熱設備的管口與蒸汽進出口管焊接起來即可。同時，高壓蒸汽鍋爐也配備了煙道廢氣的熱回收系統(tǒng)，從而可以節(jié)省能源，并減少對環(huán)境的污染[14]。

3.4 冷凍真空技術

蒸汽噴射真空泵雖然具有諸如設備結(jié)構(gòu)簡單、真空度穩(wěn)定等優(yōu)點，但因其蒸汽消耗量大，且脫臭餾出物雖經(jīng)脂肪酸捕集器等設備處理，仍有些許有機物殘留，影響環(huán)境。真空冷凍技術因能有效克服這些不足而被越來越多油脂加工企業(yè)采用。脫臭餾出物為氣、液混合物，經(jīng)冷凝器時，被-20℃的冷媒冷凝為固態(tài)，僅少量不凝氣體進入真空機組，因此真空機組的抽氣能力可以相應減小，降低動力消耗[14]。

3.5 自動化控制系統(tǒng)

油脂精煉車間可以采用可編程邏輯控制器（PLC）作為控制主機，通過對PLC進行編程，對工藝流程中的關鍵設備進行自控檢測和控制；通過對PLC與計算機通訊組態(tài)編程，計算機的顯示屏幕上可以對生產(chǎn)線上設備運行狀況、儀表參數(shù)和故障報警等情況進行動態(tài)顯示。該控制系統(tǒng)的運用可以在很大程度上降低工作人員的勞動強度，減少人為因素造成的生產(chǎn)事故，提高設備運行率和生產(chǎn)效率[15]。

3.6 自動檢測技術

酸值是衡量食用油脂質(zhì)量好壞的重要標準之一。目前大多數(shù)企業(yè)都是采用抽樣送到理化實驗室進行檢測的方法，但是這種方法存在檢測周期長、檢測誤差較大等缺點，不能滿足生產(chǎn)線上對于檢測結(jié)果的及時性需要，因而有可能造成參數(shù)調(diào)整不及時，進而出現(xiàn)不必要的浪費。張元生等在大豆油脂精煉生產(chǎn)線上將單片機控制技術和數(shù)字圖像處理技術與PLC為控制器相結(jié)合，將計算機、滴定儀、照相機和變頻器集成為一體，通過計算機實時的采集和處理參數(shù)，實現(xiàn)了油脂酸值自動檢測方法在生產(chǎn)線上的運用[16]。

3.7 檢測新方法

反式脂肪酸不利于人體健康的結(jié)論已經(jīng)深入人心。油脂生產(chǎn)過程中有可能生成一定量的反式脂肪酸，反式脂肪酸的存在會降低食用油脂的品質(zhì)。M.Zhang等研究了用氣相色譜法-質(zhì)譜法對食用植物油中C18反式脂肪酸含量進行快速檢測，結(jié)果證明該方法是可行的，并具有分析時間短、分析步驟簡單、分析結(jié)果精確等優(yōu)點，可作為食用油脂質(zhì)量的常規(guī)檢驗方法[17]。

食用油脂的摻假問題一直備受關注，摻假的食用油脂有可能影響人體健康，并涉及惡性的商業(yè)競爭，社會影響極壞。但很多摻假情況以常規(guī)的物理化學檢測手段很難檢測出來。Zhen Wu等研究出了一種應用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）和化學計量學相結(jié)合的方法，可以對菜籽油中是否摻入了地溝油進行檢測，結(jié)果表明該方法是確實可行的[18]。

另外，很多食品的配料表中只簡單的標明使用了植物油脂，但具體是哪一種或哪幾種植物油脂卻并不作說明。Maria Teresa Osorio等研究出了一種利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）和拉曼光譜相結(jié)合的方法，可以有效的鑒定出混合油脂的種類[19]。

4 展望

我國的油脂加工業(yè)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，不論是加工設備還是技術水平都得到了很大的提高，很多加工設備已經(jīng)達到或接近國際先進水平，一些新的工藝和技術也位于世界前列。食用油脂的種類不斷豐富，質(zhì)量也得到了逐步提升。但是仍然有一些問題沒有得到很好的解決，還有很多問題值得我們?nèi)ニ伎己吞剿鳎?）進一步降低能源消耗水平：我們國家中小型的油脂加工企業(yè)數(shù)量比較多，一些大型的節(jié)能設備短時間內(nèi)沒辦法全面推廣，所以探索一些低成本的節(jié)能技術非常有必要。2）關鍵設備的技術創(chuàng)新：近年來我國很多成套設備已經(jīng)接近國際先進水平，但是有些關鍵設備和關鍵技術還存在一定的差距，影響了整體的生產(chǎn)效率。3）環(huán)保技術和環(huán)保意識都需進一步得到提高：近年來我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的同時也帶來了環(huán)境的破壞，工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境密切相關。油脂加工廠的廢氣廢水處理問題廣受關注，探索一種操作簡單、成本低且處理效果好的廢氣廢水處理方法將帶來很好的經(jīng)濟和社會效益。4）新技術的推廣：近些年來，在油脂加工方面探索出了很多新方法、新技術，但是很多新技術由于各種原因都沒有得到推廣，下一步我們要想辦法將這些技術進行推廣使用，真正使科技促進生產(chǎn)力的發(fā)展。

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Research Progress of New Technology on Edible Oil Refining

HU Yan，YUAN Xiao-qing
（Henan University of Animal Husbandry and Economy，Zhengzhou 450011，Henan，China）

Oil refining was very important for improving the quality of oil.Overseas and domestic researches were reviewed，and some new methods，new technology and new equipment of edible oil refining were introduced，besides，the future development trend were prospected，so as to provide reference for the development of this industry.

edible oil；refine；equipment；technology

2016-09-25

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.14.046

胡燕（1982—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品加工。