徐 闖，張文龍，李曉龍，孫 樂，王 強

1.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)2.中國糧油控股有限公司 (北京 100020)

2017-07-16

徐 闖，男，1979年出生，高級工程師，主要從事油脂工程的工藝設(shè)計及項目管理工作。

大豆油精煉行業(yè)工藝進展

徐 闖1，張文龍2，李曉龍1，孫 樂1，王 強1

1.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)2.中國糧油控股有限公司 (北京 100020)

介紹了我國大豆油精煉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，對大豆油精煉工藝現(xiàn)狀及新工藝研究進展進行了闡述，并對該行業(yè)工藝發(fā)展趨勢進行了展望。

大豆油；精煉工藝；研究進展

大豆油是世界上最常用的食用油之一，同時也是我國需求量最大的食用油。近年來，隨著大豆油需求量的逐年增長，國內(nèi)外大豆油生產(chǎn)量也穩(wěn)步增加。根據(jù)農(nóng)業(yè)部2017年5月報告顯示：2016/2017年度，中國食用植物油產(chǎn)量2 630萬t，其中豆油產(chǎn)量1 562萬t，并預測2017/2018年度，中國食用植物油產(chǎn)量2 685萬t，其中受進口大豆需求增加影響，豆油產(chǎn)量1 592萬t，較上年度增加30萬t。我國的大豆油加工規(guī)模在市場需求的刺激下快速增長，現(xiàn)已占國內(nèi)植物油總產(chǎn)量的60%左右，產(chǎn)能已居世界首位。目前國內(nèi)大豆壓榨產(chǎn)能最大的五家企業(yè)分別是中糧集團、益海嘉里集團、九三集團、渤海集團、中儲糧集團，其中中糧集團和益海嘉里集團大豆年壓榨量均超過1 000萬t。

由于大豆油占植物油總產(chǎn)量比重較大，是我國第一大食用油，所以國家對其加工工藝的研發(fā)極為重視。近年來食品安全及營養(yǎng)問題、節(jié)能及環(huán)境問題越來越引起公眾的關(guān)注，同時大豆油的適度加工被廣泛的提倡，因而促使大豆油精煉新工藝的研發(fā)[1]。本文根據(jù)我國大豆油精煉工藝應(yīng)用現(xiàn)狀、新工藝研究進展進行簡單介紹。

1 大豆油精煉工藝現(xiàn)狀

大豆油連續(xù)精煉傳統(tǒng)工藝經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，其工藝可以分為3個工段：脫膠、中和，脫色，脫臭。下面對其工藝進行分工段介紹。

1.1脫膠、中和工段

該工段工藝流程為：

大豆毛油經(jīng)過濾、除雜后由泵送入生產(chǎn)線，經(jīng)加熱器加熱至一定溫度后進入混合器。在混和器中，毛油與一定比例的磷酸溶液(或水)充分混合，隨后進入延時罐進一步調(diào)質(zhì)，油中的非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂。酸化后的油(或脫膠油)進入混和器，與一定比例的堿液混合，使游離脂肪酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成鈉皂，再進入延時反應(yīng)罐充分反應(yīng)，隨后經(jīng)泵送至加熱器加熱至一定溫度，然后進入脫皂離心機中進行油皂分離，分離出皂腳進入皂腳罐中暫存。

脫皂后的油進入混和器中與一定比例的熱水混合，同時添加少量的磷酸溶液(或檸檬酸水溶液)，用于鰲和金屬離子，利于去除殘皂等雜質(zhì)。隨后進入延時反應(yīng)罐充分反應(yīng)，再進入水洗離心機進行水洗分離，以去除殘留皂腳等雜質(zhì)。

水洗后的油最后進入真空干燥器中去除水分及其它揮發(fā)性物質(zhì)，由泵輸送至脫色工段。

1.2脫色工段

該工段工藝流程為：

堿煉油經(jīng)加熱器加熱后進入脫色預混罐，與一定比例的白土在脫色預混罐內(nèi)混合后，進入脫色塔內(nèi)進行脫色反應(yīng)。脫色反應(yīng)后的油與白土混合物被泵入葉片過濾機和隨后的拋光過濾器，除去油中殘留白土，得到去除色素、殘皂和金屬氧化物等的脫色油。脫色油被泵入脫色清油罐(真空容器，起析氣器作用)。

脫膠、中和工段和脫色工段一般共用真空系統(tǒng)，現(xiàn)階段常采用水噴射真空泵、汽水串聯(lián)真空泵、液環(huán)真空泵(配冷凝器)。

1.3脫臭工段

該工段工藝流程為：

脫色油經(jīng)油油節(jié)能換熱器與脫臭高溫油進行熱交換升溫后，再經(jīng)終溫加熱器加熱至工藝要求溫度后進入脫臭塔進行脫臭反應(yīng)。脫臭后的熱油經(jīng)過節(jié)能器回收熱量，并且冷卻到40 ℃以下，精濾后就得到了精煉一級油。

為了回收游離脂肪酸和其它的冷凝物質(zhì)，同時減少污染和降低真空系統(tǒng)的負荷，脫臭塔中的氣體在脂肪酸捕集器中冷卻。氣體通過捕集器的填料時，脂肪酸及其它揮發(fā)物質(zhì)被循環(huán)的冷脂肪酸冷卻。回收的脂肪酸餾出物在脂肪酸儲罐中積累。

脫臭工段的真空系統(tǒng)，現(xiàn)階段常采用四級蒸汽噴射真空泵(中小規(guī)模生產(chǎn)線)、閉路堿液冷凍水真空系統(tǒng)(大中規(guī)模生產(chǎn)線)。

2 大豆油精煉新工藝研究進展

傳統(tǒng)精煉工藝造成大豆油中活性物質(zhì)損失較高、成品油得率偏低、生產(chǎn)成本較高和環(huán)境污染嚴重等問題，促使了精煉新工藝的開發(fā)，采用新工藝可降低生產(chǎn)成本和提高精煉效益。

2.1酶法脫膠

將脫膠、中和工段的酸化脫膠(或水化脫膠)用酶法脫膠代替，酶法脫膠是一種較為新型的脫膠工藝，隨著人們對其工藝和磷脂酶制劑研究的不斷深入，相繼在美國邦吉公司、德國邦吉曼海姆公司等企業(yè)進行工業(yè)化應(yīng)用[2]，在我國部分企業(yè)也已進行了工業(yè)化應(yīng)用。

目前工業(yè)化生產(chǎn)常用的磷脂酶主要是DMS公司的PLC酶、Novozymes公司的PLA酶，其中PLC酶或混合酶(PLA1+PLC)使用較多。PLC酶與PC和PE的磷脂鍵作用，水解產(chǎn)物為甘二酯和有機磷酸酯，提高了油脂得率(提高約1.6%)[3]；PLA酶與磷脂中的磷脂鍵作用生產(chǎn)親水性較好的溶血磷脂和游離脂肪酸[4]，并沒有提高油脂得率。因為油腳(濃縮磷脂)價格低于大豆油，PLC酶可提高成品油得率，經(jīng)濟效益更高，所以使用PLC酶的企業(yè)較多。

酶制劑價格較高，因此酶法脫膠工藝也有其適用范圍，只有成品油價格高于濃縮磷脂價格3 500元/t時，酶法脫膠經(jīng)濟效益才優(yōu)于傳統(tǒng)脫膠工藝。

2.2無水脫皂

脫膠、中和工段脫皂離心機分離出的油不進行水洗工序的操作，改為吸附劑吸附脫皂工序，該工藝無水洗水消耗、無廢水排放，省去了水洗離心機的投資費用，已在我國部分企業(yè)應(yīng)用。

該工藝具體流程為：脫皂油→真空干燥→硅藻土混合罐→葉片過濾機→脫色工段[5]。經(jīng)脫皂離心機分離出的脫皂油，直接進入真空干燥器脫水，使脫皂油含水量低于0.3%(含水量較高會影響硅藻土的活性)。脫水后的油進入硅藻土混合罐與硅藻土混合后，泵入葉片過濾機過濾脫除油中殘皂及殘磷，過濾后的油脂進入脫色工段。

該工藝在硅藻土、白土消耗及蒸汽消耗略有增加的前提下，無水洗水的消耗及廢水的排放、降低了電耗、提高了油脂精煉得率，使綜合加工成本總體降低8.99元/t油[6]。但該工藝有一定的局限性，只適用于品質(zhì)較好的毛油；如果毛油品質(zhì)較差，脫皂油中殘皂較高，會使葉片過濾機的切換頻繁，增加硅藻土、白土用量及濾餅吹干蒸汽消耗量，降低油脂精煉得率，經(jīng)濟效益劣于傳統(tǒng)堿煉水洗工藝。

2.3預復脫色

堿煉油進入脫色工段后，先直接進入已形成一定厚度濾餅、即將進行蒸汽吹(干)餅的葉片過濾機中過濾后，再進行加熱、脫色反應(yīng)、脫色過濾等常規(guī)脫色工序。

堿煉油經(jīng)水洗后仍含有少量殘皂及磷脂。即將蒸汽吹餅的葉片過濾機內(nèi)廢白土本身有20%～40%的鍵合力，此時脫色效果會有下降，但是可以用于脫除堿煉油中的殘皂、磷脂及少量的色素，可降低常規(guī)脫色反應(yīng)、過濾時的設(shè)備負荷。采用該工藝，可節(jié)省白土用量20%以上。

2.4脂肪酸二次捕集

大豆油在脫臭工段中，不僅可以除去臭味物質(zhì)、提高煙點、改善風味，還能有效提高安全度。但是在脫臭過程中，也造成植物油中VE、甾醇的損失，VE、甾醇隨脂肪酸一起被捕集至脂肪酸循環(huán)系統(tǒng)。大豆油脫臭過程中VE的脫臭損失率在30%以上，甾醇的脫臭損失率在40%以上[7]。

利用不同脫臭餾出物沸點不同的特點，在不同溫度下對脫臭餾出物進行捕集，同時也降低了被真空系統(tǒng)抽出的脂肪酸和油脂的量及降低真空水的COD值和BOD值。第一次捕集溫度在150 ℃，得到VE含量在15%，其他是脂肪酸和油脂;第二次捕集溫度在50 ℃，脂肪酸的酸值(KOH)在120～130 mg/g，VE含量在3%～4%[3]。

第一次捕集得到的脫臭餾出物，可回添至脫臭油中提高大豆油的營養(yǎng)價值；也可進行銷售，VE、甾醇含量高的脫臭餾出物，經(jīng)濟價值較高。

2.5干式冷凝真空系統(tǒng)

在水的三相點(0 ℃，0.61 kPa)，只存在氣相水汽和固相冰兩種狀態(tài)。在水的三相點以下，水只發(fā)生升華和凝華相變。油脂精煉生產(chǎn)中，脫臭工藝工作的絕對壓力低于水的三相點壓力。因此可將系統(tǒng)中抽出的可凝性氣體(蒸汽及少量游離脂肪酸等物質(zhì))，通過深冷在冷凝器表面直接凍結(jié)成固相，不凝性氣體(空氣)通過真空泵抽出并排空[8]。

干式冷凝真空系統(tǒng)為冷凝器加真空泵的組合。冷凝器一般采用乙二醇水溶液(或液氨)對脫臭系統(tǒng)的可凝性氣體進行冷凝，可凝氣體在干式冷凝器中直接凍結(jié)成固相而附著在冷凝管表面，經(jīng)過干式冷凝器后流向真空系統(tǒng)的只剩下空氣。常用真空泵有兩種，蒸汽噴射泵和羅茨真空機組；蒸汽噴射泵用電量小、用蒸汽量較大；羅茨真空機組用電量較大，但不用蒸汽。兩種真空泵各有優(yōu)劣。

傳統(tǒng)脫臭真空系統(tǒng)，會將脫臭直接汽提蒸汽及微量的脂肪酸從系統(tǒng)中抽出，蒸汽消耗量較大，同時會產(chǎn)生大氣污染并有一定的污水排放量。采用干式冷凝真空系統(tǒng)，蒸汽消耗量減少50%以上，產(chǎn)生少量廢水，無大氣污染。

2.6納米堿煉工藝

納米堿煉工藝是以納米中和反應(yīng)器取代常規(guī)脫膠、中和工段中的堿混合器，加堿混合后的油由高壓泵輸送到納米反應(yīng)器中進行反應(yīng)，反應(yīng)后的油脂經(jīng)過換熱后進入到脫皂離心機進行脫皂。反應(yīng)機理是當堿液和油脂在高壓條件下經(jīng)過納米反應(yīng)器時，油脂和堿液的混合液在納米反應(yīng)器內(nèi)部形成高速的湍流，產(chǎn)生非常高的剪切力，破壞其中的分子團，能夠快速高效的完成酸堿反應(yīng)。

采用納米堿煉工藝后，可以降低磷酸用量90%，降低堿液用量30%～50%，提高油脂精煉率0.2%～0.4%[9-10]。但該工藝在我國企業(yè)尚未投入使用。

2.7其他

此外，還有堿煉水洗廢水回用、超級脫膠、酶法酯交換脫酸、分子蒸餾(物理脫酸)等工藝也在研發(fā)中，但尚未應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

大豆油精煉工藝經(jīng)過了多年的發(fā)展，傳統(tǒng)的油脂精煉工藝已經(jīng)較為成熟完善，但能耗大，工業(yè)廢水、廢油、廢白土及廢催化劑的排放問題仍然存在。隨著對大豆油適度加工的倡導、國家有關(guān)節(jié)能減排等一系列政策的出臺以及能源價格逐年上漲情況下，我國大豆油精煉工藝改進和研發(fā)也是迫在眉睫。隨著科技的進步，新工藝及設(shè)備的研發(fā)，我國大豆油精煉工藝一定會朝著經(jīng)濟適用型、環(huán)境友好型的方向發(fā)展。

[1] 金青哲，王興國，厲秋岳. 直面油脂營養(yǎng)認識誤區(qū)，大力發(fā)展“健康”食用油[J].中國油脂，2007，32(2)：12-16.

[2] Clausen K. Enzymatic oil - degumming by a novel microbial phospholipase [J]. Eur J Lipid Sci Technol，2001，103(6)：333-340.

[3] 左 青. 提高油脂精煉效益的途徑探討[J].中國油脂，2013，38(5)：93-95.

[4] 余榛榛，常 明，劉睿杰，等. 磷脂酶C在酶法脫膠中的研究進展[J].中國油脂，2013，38(7)：19-22.

[5] 許益建，袁 榕. 一種油脂無水脫皂及預復脫色精煉方法:中國,201210556727.9[P]. 2013-03-27.

[6] 左 青，程水銀，郭 華. 油脂堿煉過程中無水脫皂工藝改造[J].中國油脂，2011，36(8)：15-17.

[7] 白長軍，王興國，劉元法，等. 一種設(shè)置在脫臭塔外的兩級捕集裝置:中國,201120295648.8 [P]. 2012-04-04.

[8] 周人楷，鄭茂強，嚴有兵，等. 干式-冷凝真空脫臭系統(tǒng)在食用油精煉過程中的應(yīng)用[J].糧食與食品工業(yè)，2013，20(1)：8-13.

[9] Walter E Farr, Andrew Proctor. Green vegetable oil processing[M]. Urbana：AOCS Press，2012.

[10] Wolf Hamm, Richard J Hamilton, Gijs Calliauw. Edible oil processing[M]. UK：John Wiley & Sons, Ltd. Press, 2013．

Technologyprogressinsoybeanoilrefiningindustry

Xu Chuang1, Zhang Wenlong2, Li Xiaolong1, Sun Le1, Wang Qiang1

1. Wuxi COFCO Engineering & Technology Co., Ltd. (Wuxi 214035)2. China Argi-Industries Holdings Limited (Beijing 100020)

The development status of soybean oil refining industry in China was introduced. The research progress of soybean oil refining process and new technology were also described, and then the development trend of soybean oil refining technology was prospected

soybean oil; refining process; research progress

B

1672-5026(2017)05-022-04