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        棉酚對棉籽油質量的影響及堿煉脫除工藝

        2021-03-11 08:20:10
        現(xiàn)代食品 2021年1期
        關鍵詞:棉籽油棉酚堿液

        ◎ 張 樂

        (新疆工業(yè)經(jīng)濟學校,新疆 烏魯木齊 830013)

        棉籽加工形成的產(chǎn)出物為棉籽油和棉粕。精制后的棉籽油色澤呈淡黃色,是一種品質穩(wěn)定易于儲存的優(yōu)質食用油。棉籽經(jīng)壓榨或浸出制成的粗棉油中含有棉酚及其衍生物(棉酚紅、棉酚紫、棉藍素、棉橙素),因此一般呈深棕色甚至赤褐色。一般粗棉油中棉酚含量為0.08%~2.0%。

        1 棉酚的性質

        1.1 棉酚的物理性質

        棉酚又稱棉籽醇,是呈弱酸性的有毒物質,分子式為C30H30O8。棉酚常見的互變異構體有羥醛式、羰式、內(nèi)醚式[1],其結構見圖1。常溫下純棉酚呈黃色結晶,易溶于食用植物油等極性溶劑,但不溶于水、石油醚和己烷等[2]。

        圖1 棉酚的晶體結構圖

        1.2 棉酚的化學性質

        棉酚能與游離脂肪酸反應生成棉酚酯或棉酚樹脂。制油過程中,棉酚還能與磷脂、蛋白質結合形成結合棉酚。由于棉酚呈弱酸性,故能與堿作用生成溶于水不而不溶于有機溶劑的棉酚鈉鹽,堿煉時,能附隨皂腳排出油外。

        棉酚上的羥基也能和氨基化合物(鄰氨基苯甲酸、氨基苯甲酸、氨基水楊酸和氨基己酸等)及硼酸作用[3]。大多數(shù)植物油廠在堿煉前利用蒸炒等工藝將棉酚多數(shù)留存在棉籽餅粕中,使粗棉油的棉酚含量在500 mg·kg-1以下。

        2 堿煉工藝脫除棉酚

        2.1 堿煉基本原理

        堿煉是用堿試劑中和植物油中的游離脂肪酸,生成脂肪酸鹽(肥皂)和水,所生成的肥皂在形成過程中吸附植物油中的其他雜質,而從油中沉降分離的一種精煉方法。肥皂是良好的表面活性劑和吸附劑。因此堿煉具有脫酸、脫膠、脫固體雜質和脫色等多種作用。堿煉過程中最主要的化學反應即為中和反應和不完全中和反應,中和反應為游離脂肪酸與堿發(fā)生的反應,即:

        不完全中和反應為:

        堿煉過程中,堿液分散于油脂中,為非均態(tài)溶液,與游離脂肪酸所發(fā)生的反應為界面反應。

        2.2 堿煉脫酸工藝效果的主要影響因素

        2.2.1 堿及其用量

        工業(yè)中常用的有燒堿(NaOH)、氫氧化鈣(Ca(OH)2)以及純堿(Na2CO3)等。各種堿在堿煉中具有不同的工藝效果。氫氧化鈉、氫氧化鉀都是強堿,反應生成的皂腳與油脂很好地分離,對磷脂、色素等有較強的吸附作用,但由于堿性強,也容易使中性油皂化而造成中性油損失,由于鉀皂較軟,且氫氧化鉀價格較高,一般較少使用。堿堿性適宜,但其脫色能力很差,所生成的二氧化碳氣體使皂腳松散而上浮于油面,造成分離困難。在生產(chǎn)實際運用中,純堿常與燒堿配合使用,來調整堿液濃度,以達到減少堿煉損耗的效果[4]。

        堿的用量直接影響堿煉效果。堿量不足,游離脂肪酸中和不完全,皂粒不能很好絮凝,造成很難從油中分離出來,堿煉中性油獲得少。用堿過多,中性油被皂化而引起堿煉損耗增大,造成堿煉成本增加,因此在實際生產(chǎn)過程中,用堿量至關重要[5]。堿煉時,用于中和游離脂肪酸所需要的堿量,可以通過計算或查表求得,通常稱為理論堿量。此外,堿還會皂化中性油、凝聚一些雜質及被皂膜包容、分解等而造成損耗,須另外補充加入一些堿,才能保證堿煉的效果。這部分補充的堿稱為超量堿。其用量一般是根據(jù)毛油的品質和成品油的要求確定的。

        2.2.2 堿液濃度

        堿液濃度多少關鍵取決于需要堿煉的粗毛油中的脂肪酸值,一般生產(chǎn)中用酸價(AV)來表示。通常酸價高的用濃堿,酸價低的用淡堿。如用間歇法堿煉棉毛油時,可參考表1 的濃度。

        表1 不同酸價棉油所用堿液濃度表

        2.2.3 堿煉溫度

        堿煉操作溫度是影響工藝效果重要因素。操作中一定要控制好堿煉的初溫、終溫和升溫速度。堿液濃度高時,初溫應低,堿液濃度低時,初溫應高。加堿后,加熱升溫,升溫的速度一般以1 ℃·min-1為宜。反應溫度應保持穩(wěn)定、均勻。中和反應之后,應迅速升至終溫。

        2.2.4 操作時間

        堿液與油混合后,綜合脫雜效果是利用皂膜吸附膠質、氣體,降解含酚物來實現(xiàn)的。在保證減少中性油損耗的同時,適當延長堿煉操作時間,有利于油色得到較大的改良。

        2.3 堿煉工藝

        毛油堿煉有高溫淡堿法、低溫濃堿法、濕法堿煉及純堿—燒堿法等。當粗棉油酸價較高,顏色較深時宜采用低溫濃堿工藝進行。濃堿有利于色澤的改善,低溫控制了中性油的皂化損失。其工藝流程示意圖如圖2 所示。

        低溫濃堿堿煉脫酸工藝操作要點如下。

        (1)預處理??刂拼钟碗s質含量在0.2%以下,通過傳熱裝置使油溫調整至20 ~30 ℃,并經(jīng)靜置使氣體逸出待堿煉油。

        (2)中和。調整初溫為25 ~30 ℃,并靜置使油中氣體排出。根據(jù)粗油酸值確定合適的堿液濃度和加堿量。理論加堿量由酸值決定。超量堿為油重的0.1%~0.25%,堿液濃度為16 ~24°Bé,攪拌速度為60 r·min-1,加堿時間控制在5 ~10 min 內(nèi)。加完堿后,將攪拌速度降到30 r·min-1,并以1 ℃·min-1的升溫速度加熱,促進皂粒絮凝。終溫控制在60 ℃上下。

        圖2 低溫濃堿堿煉脫酸工藝流程圖

        (3)沉降分離??偝两禃r間為6 ~8 h,沉降靜置應注意保溫。

        (4)皂腳處理。預加食鹽鹽析,加鹽量為皂腳量的4%~5%,操作溫度由60 ℃升到80 ℃,應重復多次加熱加鹽鹽析,去除析出的油撇后參加下一次堿煉。

        (5)洗滌。洗滌水宜采用軟水,油水溫度不低于85 ℃,加水量為油量的10%~15%,洗滌2 ~3 次,直到油中殘留皂符合工藝要求。

        3 結語

        棉酚的存在是造成棉籽油顏色深且不易儲存的主要因素。本文概述了棉酚的物理及化學性質,棉酚對棉籽油質量的影響因素以及植物油廠實際工藝操作,討論了堿煉工藝如何通過參數(shù)和工序等因素的控制來脫除棉酚,獲得品質穩(wěn)定質量安全且顏色較淺的棉籽油,以期為相關實際生產(chǎn)工作提供參考。

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