由于東北地區氣候及土壤等條件的影響,大豆中常混有未完全成熟的青豆,青豆和熟豆外形相似,密度相差不多,在預處理過程中很難分離。青豆中的磷脂含量較高,尤其是非水化磷脂,給脫膠帶來許多困難。脫膠的目的是除去毛油中的膠體雜質,提高油脂質量,為后道加工工序打好基礎。接下來弘創大豆榨油機帶大家一起去探討大豆油脫膠技術。
一、大豆毛油中的磷脂
大豆毛油含有3%左右磷脂,它們對油脂制品風味和穩定性均有直接的影響。脫膠工藝中欲脫除的磷脂可分為水化磷脂(HP)與非水化磷脂(NHP),兩者在性質和脫除工藝上均有一定差異。水化磷脂是比較容易除掉的,而非水化磷脂用直接水化法難以除去。
1、水化磷脂
水化磷脂和非水化磷脂的不同主要在于和磷脂脂酸的羥基相連的官能團不同。水化磷脂包括磷脂酰膽堿(卵磷脂,PC)、磷脂酰乙醇胺(腦磷脂,PE)、磷脂酰肌醇(P1)、縮醛磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰膽堿及磷酸和聚磷酸,都含有極性較強的基團,因此具有比較強的親水勝與水接觸后能形成水合物,可以從水中析出。SenGupta等人研究這些磷脂復合物在80℃時的水化速率(以PC的水化速率為100進行對比),見表1。從表1中看出PC、PI水化比較快,較易去除。因此,水化磷脂可以通過水化脫膠的方法除去。
2、非水化磷脂
非水化磷脂包括具有非脂類性質的含磷物質,在大豆油中非水化磷脂是以磷脂酸和溶血磷脂酸的鈣鎂鹽的形式存在的。非水化磷脂具有明顯的疏水性,在水化脫膠中較難與水結合,脫除較為困難。非水化磷脂的產生與原料的成熟度、儲藏、運輸和加工過程中原料的水分含量有關。東北地區的大豆受早霜之害,加之在收獲期間遇到連綿陰雨,及在貯存和運輸中大豆發熱,在此期間,由于磷脂酶的作用使磷脂水解成不易水化的磷脂酸。另外,當磷脂酸與鈣、鎂金屬離子結合時就會形成非水化磷脂鈣、鎂的復鹽,使毛油中非水化磷脂含量增高。
二、常用的脫膠方法
在生產實踐中的脫膠方法很多,比較常用的是水化脫膠、酸法脫膠和特殊脫膠。對大豆中青豆含量高的黑龍江地產大豆油,采用3種脫膠方法進行脫膠比較。
1、水化脫膠
2、酸法脫膠
3、特殊脫膠
4、3種脫膠方法效果對比
由表2可以看出,酸法脫膠和特殊脫膠的脫膠效果明顯好于水化脫膠,經水化脫膠后油中含磷量為200mg/kg,在280℃加熱試驗中仍有少量或微量析出物。水化脫膠只能除去水化磷脂,不能脫除非水化磷脂。非水化磷脂的脫除問題一直是制約脫膠效果的瓶頸問題,酸法脫膠在脫除水化磷脂的同時,可以水解部分非水化磷脂,但在多數情況下其脫膠效果達不到成品油質量要求。尤其加工東北地區產的大豆脫膠油磷含量仍然很高。而且在脫膠過程中有黑色物質出現,使脫膠油顏色變深、酸值升高,給脫酸、脫色操作帶來不利影響。另外,加入磷酸所得的膠雜色澤很深,也不利于磷脂深加工生產。特殊脫膠工藝的脫膠效果優于酸法脫膠,但對于高含磷的大豆油脫膠效果也不是很理想,仍然不能徹底解決非水化磷脂問題。大豆油中的磷脂是很復雜的,要想獲得較好的脫膠效果,就必須開發一種新的脫膠方法,可以有效地脫除大豆油中的非水化磷脂。酶法脫膠技術可以很好地解決非水化磷脂的脫除問題。
三、酶法脫膠
1、酶法脫膠原理
酶法脫膠是利用磷脂酶將毛油中的非水化磷脂水解掉一個脂肪酸,生成溶血性磷脂,利用其良好的親水性,可以方便地除去。磷脂酶來源不同,其與磷脂的作用方式也不同。目前,用于酶法脫膠的主要有磷脂酶A2和磷脂酶A。兩種。磷脂酶A2作用于磷脂2位的脂肪酸,而磷脂酶A.作用于1位的脂肪酸。經磷脂酶A,水解生成的溶血性磷脂為2一酰基溶血性磷脂,該溶血性磷脂2位上的脂肪酸有轉移至1位繼續被水解的傾向,所以在磷脂酶A.的作用下有部分磷脂可被安全降解。溶血性磷脂有較強的親水性,因此可以很容易除去。
2、酶法脫膠的工藝流程
根據實驗確定的酶反應條件,在中大植物蛋白分公司已改造的油脂精煉生產線進行生產實踐。經水化脫膠后的大豆油磷含量在200mg/kg左右,水化脫膠油先經過加熱器加熱至80—85℃,然后按每噸油0.7kg檸檬酸的量加入45%的檸檬酸溶液,經攪拌器充分攪拌進行酸反應(酸反應的目的是絡合油中的金屬離子,使其與磷脂分離,保證精煉油的穩定性)。然后加入水和NaOH,加NaOH的目的是和前期加入的檸檬酸形成緩沖體系,有利于酸發揮作用,每噸油NaOH的添加量約為0.20kg左右,充分混合后進行pH調節,水的添加量約為2%,脫膠反應pH值應在4.8左右。反應后的油經換熱器降至55℃左右,向體系中加入酶,將經高速混合的油水體系泵人酶反應罐反應46h完成脫膠過程,然后再離心分離即獲得脫膠油。經測定脫膠油含磷量在10mg/kg以下,若經吸附脫色后含磷量進一步降低,可達到5mg/kg左右,脫膠效果很好,完全滿足了成品油質量要求。
3、酶法脫膠的優越
酶法脫膠適合于高含磷油脂,尤其是非水化磷脂含量高的油脂;酶法脫膠后,油中含磷量更低,有利于后續工序白土對色素的吸附;由于酶的專一性,不會分解三甘油酯產生副產物,因而更安全、得率更高、酶法脫膠,從根本上提升副產品磷脂產量,有利于進一步開發具有高附加值的磷脂產品;酶法脫膠具有良好的環保性能,幾乎不產生廢水,從而避免了處理皂腳及廢水所帶來的環保問題。
四、結論
酶法脫膠對非水化磷脂的脫除具有非常好的效果,同傳統的脫膠方法相比,酶法脫膠適應性廣,反應條件溫和,可大大節約化學物質的消耗量,幾乎不產生廢水,在環保、經濟、質量等方面具有潛在的優勢,而且運用磷脂酶進行植物油的脫膠,脫下來的膠體為稀薄的脫水混合物,具有良好的分離性能。相信不久的將來酶法脫膠會得到廣泛的推廣和應用。
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