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        影響油菜籽毛油脫膠因素的研究

        2019-12-03 02:34:48王鳳霞劉美霞劉黔霞吳雪君
        云南化工 2019年10期

        張 紅,王鳳霞,劉美霞,劉黔霞,吳雪君

        (1.中低品位磷礦及伴生資源高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽(yáng) 550016;2.甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司,貴州 貴陽(yáng) 550000)

        油料經(jīng)炒制后直接以壓榨或浸出方式所得第一道油稱為毛油。由于毛油中有大量磷脂、色素、游離脂肪酸、抗?fàn)I養(yǎng)因子、天然毒素、磷脂、蛋白質(zhì)等,因此需進(jìn)行脫膠、堿煉、脫色、脫臭[1-2]等工序精煉后才能食用。脫膠作為油脂精煉最重要的一步,若脫膠不徹底會(huì)影響后續(xù)精煉效果、加重工藝負(fù)擔(dān)以及油的品質(zhì)與質(zhì)量。目前,脫膠方法有水化脫膠、酸法脫膠、過濾膜脫膠、酶法脫膠、微生物脫膠、吸附脫膠[3]等。酸法脫膠因其工藝簡(jiǎn)單易行,成為目前國(guó)內(nèi)油脂加工廠普遍使用的植物油精煉脫膠方法。毛油中的膠質(zhì)主要是磷脂,磷脂既含有易與水結(jié)合的極性較強(qiáng)的親水基團(tuán)(如膽堿、乙醇胺、肌醇、絲氨酸),也含有易與油結(jié)合的極性較弱的疏水基團(tuán),因此可分為水化磷脂 (HP)和非水化磷脂(NHP)。非水化磷脂含有極性較弱的基團(tuán),主要形式為磷脂酸(PA)和溶血磷脂酸的鈣鎂鹽[4-5]。一般油中的非水化磷脂即使經(jīng)過多次水洗也不能脫除(有資料顯示,經(jīng)水洗16次后的毛油中磷脂含量還是未能降低),因此需要磷酸將非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂,再進(jìn)行水化處理。未脫膠的菜籽毛油中磷脂含量為 1.5%~2.5%[6],因此菜籽毛油需進(jìn)行脫膠后方可食用。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,影響毛油脫膠的因素有毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間(酸化時(shí)間)、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間(水化時(shí)間)。為此本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,對(duì)以上五個(gè)影響因素在菜籽毛油的脫膠效果進(jìn)行探討。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 原料及試劑

        原材料:油菜籽毛油由貴陽(yáng)市白云區(qū)艷山紅陳氏油坊采用壓榨方式制取。

        磷酸:食品添加劑磷酸(濕法)(85%),甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

        試劑:鹽酸,濃硫酸、氧化鋅、氫氧化鉀、鉬酸鈉、硫酸聯(lián)氨、磷酸二氫鉀等,以上試劑均為分析純。

        1.2 主要儀器和設(shè)備

        精密天平、恒溫水浴鍋、電動(dòng)攪拌器、高速離心機(jī)(TDL-5-A)、石墨加熱板(DB-XAB)、馬弗爐(可控溫度主要使用溫度在550~600℃)、紫外可見分光光度計(jì)(PELambda)。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1 毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)

        具體操作步驟:取500g植物毛油于1000mL燒杯中,將燒杯放入預(yù)先設(shè)定好溫度的水浴中進(jìn)行攪拌,待溫度達(dá)到水浴溫度后,往燒杯中加入一定量85%磷酸溶液并持續(xù)攪拌一定時(shí)間,隨后向燒杯中加入一定量的同溫蒸餾水,繼續(xù)攪拌一段時(shí)間后,取出進(jìn)行離心分離,取上層油樣進(jìn)行分析。

        單因素試驗(yàn):采用以上脫膠操作方法,1)考察毛油加熱溫度 (50、60、70、80、90℃)對(duì)脫膠率的影響,固定反應(yīng)條件為加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min;2)考察加酸量 (油重0.1、0.3、0.5、0.7、0.9%)對(duì)脫膠率的影響,固定反應(yīng)條件為毛油加熱溫度70℃、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min;3)考察酸化時(shí)間 (10、30、60、90、120min)對(duì)脫膠率的影響,固定反應(yīng)條件為水化溫度70℃、加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min;4)考察加水量(油重2、4、6、8、10%)對(duì)脫膠率的影響,固定反應(yīng)條件為加熱溫度70℃、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min;5)考察水化時(shí)間(20、40、60、80、100min)對(duì)脫膠率的影響,固定反應(yīng)條件為水化溫度70℃、加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù),以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。

        1.3.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)

        正交試驗(yàn):參照單因素試驗(yàn)結(jié)果,在毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間(酸化時(shí)間)、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間(水化時(shí)間)五個(gè)因素中進(jìn)行選擇,并以此為影響因素,進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),并以脫膠率作為脫膠效果衡量指標(biāo)。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù),以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。

        1.3.3 檢測(cè)方法

        參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5537-2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測(cè)定》第一法鉬藍(lán)比色法,對(duì)毛油以及脫膠油的磷脂含量進(jìn)行檢測(cè)。

        2.1 結(jié)果與分析

        2.1.1 菜籽毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

        表1 菜籽毛油脫膠單因素試驗(yàn)

        由表1可知:1)溫度對(duì)菜籽油的脫膠率的影響比較顯著,在50~60℃時(shí)達(dá)到最大值:溫度繼續(xù)升高后,脫膠率呈下降趨勢(shì)。這可能是由于溫度較低時(shí),溫度的升高有利于膠體的凝聚,當(dāng)溫度升高到一定程度,超過了膠體凝聚的“臨界溫度”,凝聚的膠體又重新分散開,使得脫膠率降低。2)磷酸添加量在0.1%~0.3%時(shí)脫膠率隨著磷酸添加量的增加而顯著增加,這是由于磷酸的加入,非水化磷脂轉(zhuǎn)化成水化磷脂,一起通過水化脫膠被除去;當(dāng)加入量超過0.3%之后脫膠率隨磷酸的增加不再有顯著增加,說明0.3%的磷酸已將油中大部分非水化磷脂轉(zhuǎn)化成了水化磷脂,加過多的磷酸對(duì)脫膠效果并沒有太大改善。3)延長(zhǎng)酸化時(shí)間,對(duì)菜籽毛油的脫膠率并沒有顯著提升。4)加水量對(duì)菜籽毛油脫膠油明顯影響。加水量為4%~6%時(shí),隨著加水量的增加,脫膠率明顯;而加水量達(dá)8%時(shí),脫膠率隨著水的增加呈下降趨勢(shì),這是因?yàn)榧铀?,磷脂吸水膨脹變得更容易凝聚在一起,利于離心分離;然而加水過量后,磷脂發(fā)生乳化,不利于磷脂分離,使脫膠率下降。5)水化時(shí)間過短,脫膠率較低;隨著水化反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),脫膠率顯著提高,40min后脫膠率無明顯變化。這可能是因?yàn)榱字坌枰欢ǖ臅r(shí)間,時(shí)間太短凝聚不完全;反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),則容易發(fā)生油脂乳化。由此可知:在毛油脫膠過程,毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間(酸化時(shí)間)、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間(水化時(shí)間)五個(gè)影響因素中,對(duì)脫膠影響較大的為:毛油加熱溫度、加酸量、加水量、水化時(shí)間。

        2.1.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)與分析

        由單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)菜籽毛油脫膠正交試驗(yàn)方案(表2),使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)助手軟件進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),并分析結(jié)果(表3)。

        表2 脫膠實(shí)驗(yàn)因素水平表

        表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

        正交試驗(yàn)結(jié)果看出,影響極差R大小的主次順序:A(毛油加熱溫度)>B(磷酸加入量)>C(加水量)>D(水化時(shí)間),最佳組合為:

        A1B2C2D2,即油溫50℃、磷酸加入量為 0.3%,加水量為6%,水化時(shí)間為30min。

        3 結(jié)論

        根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)以上幾個(gè)因素采用L9(34)正交表設(shè)計(jì),進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn),對(duì)脫膠工藝進(jìn)行了優(yōu)化。確定菜籽油脫膠工藝的最佳參數(shù)為:溫度 50℃,磷酸添加量 0.3%,加水量6%,水化時(shí)間30min,在此脫膠條件下,脫膠效果最好,脫膠率可達(dá)為97.69%。

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