农产品贮藏与加工学 第七章 油脂加工

L/O/G/O第七章油脂加工•植物油脂是人类生活的必需品，具有重要的生理功能，是人体必需脂肪酸的主要来源。•植物油脂工业是我国粮油食品工业的重要组成部分，是农业的后续产业，是食品工业、饲料工业、轻工业和化学工业等的基础产业。•植物油料中还含有蛋白质、糖类、磷脂、维生素等多种营养物质。第一节油料12一年生草本油料：油菜籽、花生、芝麻、棉籽、大豆、米糠、亚麻、葵花籽、玉米胚、小麦胚芽等。多年生木本油料：文冠果、黄连木、棕榈、光皮树、麻风树、油茶、椰子树、绿玉树☞油料的分类植物油料种类很多，资源非常丰富。凡含油率达到10%以上且具有制油价值的植物种子或果肉，均可称作油料。按照油料的植物学属性来分，可分为：第一节油料☞油料的籽实结构与化学组成⒈形态结构各种油料的外形各异，但它们都有共同的基本结构，即都有壳、种皮、胚、胚乳、子叶等组成部分。通过种皮可以鉴别油料的种类和质量。大部分油料的油脂都存在于胚中。⒉细胞结构同其他有机体一样，油料种子也是由大量的细胞组成。油料主要存在于细胞内容物原生质体中。第一节油料⒊油料种子的主要化学组成不同的油料种子的化学成分及其含量不尽相同，但是各种植物油料中一般都含有脂肪、蛋白质、糖类、脂肪酸、磷脂、色素、蜡质、烃类、醛类、酮类、醇类、油溶性维生素、水分和灰分等物质。第一节油料⑴油脂油脂是油料种子中的主要化学成分，是在油料种子成熟过程中由糖转化而形成的一种复杂的混合物。油脂是一分子甘油和三分子高级脂肪酸形成的中性脂，故称为甘油三酸脂。构成油脂的脂肪酸有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。油脂在常温下呈液态而称为油，呈固态而称为脂。⑵蛋白质在油料种子中，蛋白质主要存在于种子的原生质体中的凝胶部分，所以蛋白质的性质对油料的油脂提取有较大的影响。第一节油料⑶糖类糖类主要存在于油料种子的皮壳中，仁中含量很少，在成熟的油料种子中，糖类含量一般都很小，尤其是在高含油量的油料中，糖类含量更少。⑷类脂物类脂物在油料中的含量不大，但是其种类复杂。油料中的类脂物有可皂化物质和不可皂化物质两类。可皂化物质，是指可以皂化的脂类物质。不可皂化物质，是指仅能溶解于油脂，但其化学结构与脂类无关的非脂类物质。第一节油料⑸水分及矿物质①水分油料种子中的含水率与种子的成熟程度密切相关，一般种子的水分含量在成熟后比成熟前要低一些。②矿物质成熟而干燥的油料种子中的矿物质含量不多，一般油料种子含P、K、Ca、Mg等为多，约占总灰分量的90%。⑹其他成分油料种子中除了有上述的化学成分以外，还含有植酸盐、葡萄糖甙、醛类、醇类等物质。•油料种子的物料性质，如容重、散落性、自动分级、空隙度、吸附性、导热性等物理性质，对油料的输送、加工、储存等都有着直接或间接的影响。•油料的散落性取决于其形状、大小、水分含量等因素。•自动分级与油料散落性和不均匀性有较大关系。•油料空隙度的存在，决定了料堆内外气体交换的可能性，是油料正常生命活动的环境。•油料吸附各种蒸汽和气体的性能称为吸附性。•油料传递热量的性能称为油料的导热性。第一节油料☞油料种子的物理性质•油料的预处理，就是指在制油前对油料进行清理除杂、剥壳脱皮、破碎、软化、轧坯、膨化、蒸炒等一系列工序的处理。其目的就在于除去杂质，改善油料的制油性能，以满足不同的制油工艺的要求，提高油脂产品和副产品的质量。第二节油料的预处理第二节油料的预处理☞油料清理⒈油料清理的目的⒉油料清理的方法和要求对油料进行清理的方法，主要是根据油料种子与杂质在粒度、比重、形状、表面状态、硬度、磁性、气体动力学等物理性质上的差异，采用风选、筛选、比重分选、磁选等方法和相应的设备，将油料中的杂质去除。清理杂质后的油料，应当不得含有石块、铁杂等大杂质，总杂质含量应当符合相应的工艺要求。第二节油料的预处理☞油料剥壳及仁壳分离⒈剥壳的目的大多数油料都带有皮壳，皮壳虽然含油率较低，但在制油过程中皮壳会吸附油脂而降低出油率，所以通过剥壳和脱皮，可提高出油率和毛油的质量。另外，可提高设备生产处理能力和减少设备损耗，利于轧坯等工序的进行。⒉剥壳的方法和设备根据油料的特点来选择不同的方法和设备进行剥壳：⑴摩擦搓碾法⑵撞击法⑶挤压法⑷剪切法第二节油料的预处理☞油料生坯的制备从油料种子中提取的油脂，均需要先把油籽轧制成适合于取油的料坯。通常需要在轧坯之前对油料进行破碎和软化。⒈油料的破碎破碎的目的就是为了使油料料粒具有一定的粒度以符合轧坯的条件、增加油料颗粒的表面积以利于软化操作的进行、通过对大压榨饼块的破碎使其粒度变小以利于油脂的浸出。第二节油料的预处理⒉油料的软化软化是通过调节油料的水分和温度，以改变油料的硬度和脆性，使油料具有适宜的弹性和塑性，减轻轧坯时对轧坯机械的磨损，减少轧坯时粉末度和粘锟现象，保证坯片的质量。⒊轧坯指油料通过清理、破碎和软化后，在轧坯机的轧锟机械力的作用下油料由粒状被轧制成片状的过程。目的是破坏油料细胞组织结构，缩短油脂从油料中排出来的路程，有利于油脂的制取和后面蒸炒工序操作。•生坯干燥的目的就是为了满足溶剂浸出法取油时对入浸料坯水分的要求。在植物油脂生产中，主要是用于对大豆生坯的干燥。第二节油料的预处理☞生坯的干燥气流干燥机气流干燥机示意图第二节油料的预处理☞油料的挤压膨化⒈油料挤压膨化的目的其目的是为了提高优质的浸出效率和浸出速度，提高毛油和湿粕的质量。⒉油料的挤压膨化原理油料的挤压膨化是指利用挤压膨化设备将已经破碎轧坯或整粒油料中的细胞结构彻底破坏，使蛋白质变性和酶类钝化。当物料被挤出膨化机时，形成的内部多孔和组织疏松的膨化状物料的过程。第二节油料的预处理☞料坯的蒸炒料坯的蒸炒就是指生坯经过湿润、加热、蒸坯、炒坯等一系列工序后而成为熟坯的处理过程。⒈蒸炒的目的通过蒸炒，可使料坯的可塑性和弹性得以适当的调整以符合压榨工艺的要求；可提高油脂的制取效率；可改善饼粕和毛油的品质，降低毛油精炼的负担。⒉蒸炒的要求⒊蒸炒的类型：湿润蒸炒和干蒸炒第三节植物油脂的制取☞机械压榨法⒈压榨法取油的特点压榨取油法是指借助机械外力的作用将油脂从油料中挤压出来的一种取油方法。⒉压榨法取油的基本原理料坯颗粒在机械外力的作用下，油料中的油脂液体部分与非油脂物质的凝胶部分发生了两个不同的变化。⑴油脂从榨料中被分离出来的过程⑵油饼的形成过程第三节植物油脂的制取⒊影响榨油工艺效果的因素⑴榨料结构性质对出油效果的影响①榨料中被破坏的细胞数量越多越好②榨料颗粒大小应当适当而且均匀③榨料的内外结构均匀一致④榨料容重在不影响内外结构的前提下越大越好⑤榨料要有适宜的水分和适当的温度⑥榨料的塑性适当第三节植物油脂的制取⑵压榨条件对出油效果的影响①榨膛内的压力②压榨时间③压榨温度④料层厚度⑶设备选型对出油效果的影响不同的压榨设备类型和结构，就会有不同的压榨工艺效果。压榨设备的类型和结构，在一定程度上影响到工艺条件的确定。第三节植物油脂的制取⒋压榨设备⑴液压榨油机⑵螺旋榨油机第三节植物油脂的制取☞溶剂浸出法⒈浸出法取油的概念和特点⑴浸出法取油的概念溶剂浸出法取油是指应用固液萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，经过对油料的喷淋或浸泡作用，使油料中的油脂被萃取出来的一种取油方法。⑵浸出法取油的特点⒉浸出原理油脂的浸出过程是利用油料中的油脂能够溶解在选定的溶剂中，而使油脂从固相转移到液相的传质过程。主要是借助分子扩散和对流扩散两种方式来完成。第三节植物油脂的制取⒊浸出溶剂浸出法制油中用到的溶剂是一种工业助剂，溶剂的成分和性质对浸出生产的质量控制有重要的影响。⑴油脂浸出对溶剂的要求①所用的溶剂对油脂有较强的溶解能力②溶剂油较强的化学稳定性③溶剂与油脂易于分离，既易于汽化又易于冷凝回收④溶剂在水中的溶解度要小，互不混溶，且与水部产生具有固定沸点的共沸混合物。⑤安全性能好⑥溶剂来源广第三节植物油脂的制取⑵常用的浸出溶剂用于植物油脂浸出的溶剂通常要求低沸点、低粘度和较弱的极性等，主要有轻汽油、己烷、醇类等物质。浸出溶剂可分为工业纯溶剂和混合溶剂两类。⑶浸出制油的工艺类型1）根据油料进入油脂浸出器前的预处理方法而分：直接浸出、挤压膨化浸出法和预榨浸出法等。2）按浸出器设备特征来分，则可分为罐组式浸出、平转式浸出、环浸出器浸出等。第三节植物油脂的制取⑷油脂的浸出方式1）按生产操作的连续性来分：主要有间歇式和连续式两种类型。2）按溶剂对油料的作用方式来分：主要有浸泡式、喷淋式、浸泡喷淋混合式等。⑸浸出工艺流程溶剂浸出法取油工艺一般包括预处理、油脂浸出、湿粕脱溶、混合油处理、溶剂回收等工序。1.料坯预榨饼的结构和性质的影响2.浸出过程中温度的影响3.浸出时间的影响4.料层高度的影响5.溶剂比和混合油的浓度的影响6.沥干时间和湿粕含溶剂量的影响第三节植物油脂的制取⑹影响油脂浸出工艺效果的因素第三节植物油脂的制取☞油脂提取的其他方法⒈超临界流体萃取法（SFE）⒉水溶剂法制油水溶剂法是根据油料特性、水和油的物理化学性质的差异，以水为溶剂采用一些加工技术将油脂提取出来的制油方法。•精炼指清除植物油中所含的固体杂质、游离脂肪酸、磷脂、胶质、蜡、色素、异味以及各种有毒有害物质等一系列工序的统称。第四节油脂精炼和改性☞油脂精炼第四节油脂精炼和改性⒈毛油中机械杂质的去除机械杂质是指在制油或存储过程中混入油中的泥沙、料坯粉末、饼渣、纤维、草屑及其他固态杂质、这类杂质不溶于油脂，故可采用以下几种方法去除：⑴沉降法⑵过滤法⑶离心分离法第四节油脂精炼和改性⒉脱胶毛油中或多或少含有磷脂、糖类、蛋白质以及多种树脂状胶质，但混入油中会使油色变深暗、混浊。若未经脱胶就直接经碱炼脱酸，会因乳化而难以操作和增加油脂损失。常用方法是水化法、加酸脱胶法、加热脱胶法和吸附脱胶法。第四节油脂精炼和改性⒊脱酸游离脂肪酸的存在会导致油脂酸价提高，未经精炼的粗油中，均有一定数量的游离脂肪酸，使它脱除的过程称为脱酸。方法有碱炼、蒸馏、溶剂萃取及酯化等。⒋脱色脱除油中色素以改善油脂色泽的工艺过程称为脱色。方法有吸附脱色、氧化还原、离子交换树脂吸附等。原理：利用吸附力强的吸附剂在热油中能吸附色素及其他杂质的特性，在过滤去除吸附剂的同时也把被吸附的色素及杂质除掉，达到脱色净化的目的。第四节油脂精炼和改性⒌脱臭脱除油脂中臭味组分的精炼过程称脱臭。方法有真空蒸汽脱臭法、气体吹入法、加氢法、聚合法和化学药品脱臭法等。⒍脱蜡脱蜡是根据蜡与油脂的熔点差及蜡在油脂中的溶解度随温度降低而变小的物性，通过冷却析出晶体蜡，再经过滤或离心分离而达到蜡油分离。方法有常规法、碱炼法、表面活性剂法、凝聚剂法、包合法及综合法等。•分提、氢化、酯交换组成油脂改性的三大基本工艺。使用其中的一种或两种工艺就可以生产出各种具有全新结构的油脂或者希望得到的某种高价值的天然油脂。第四节油脂精炼和改性☞油脂的改性第四节油脂精炼和改性⒈分提⑴分体的意义天然油脂是多种甘油三酸酯的混合物，将它们分级的过程称为油脂分提。分提有两种目的：一种是为开发、利用固体脂肪；另一种是为提高液态油的低温贮藏性能。⑵分提的机理分提的原理是基于不同类型的甘三脂的熔点差异，使油脂冷却结晶，然后固液分离。⑶分提方式与基本工艺工业上最典型的“冷却、结晶、分离”技术，一般划分为三类：干法、溶剂法和表面活性剂法。第四节油脂精炼和改性⒉油脂氢化⑴油脂氢化的基本原理油脂氢化就是油脂和氢气的反应。油脂氢化反应在催化剂作用下可用下式表示：-CH=CH-+H2→-CH2-CH2-+热这看起来似乎很简单，但实质上却极其复杂。脂肪的氢化必须在有催化剂的条件下进行。常用的催化剂是镍，或镍与铜、铅等的组合物。第四节油脂精炼和改性⑵氢化工艺基本过程油脂氢化工艺包括以下基本过程：原料→预处理→除氧脱水→氢化→过滤→后脱色→脱臭→成品氢化油⑶影响氢化反应的因素①温度②压力③搅拌速度④反应时间⑤催化剂第四节油脂精炼和改性⒊酯交换油脂的酯交换指油脂的甘油三酸酯与脂肪酸、醇、自身或其他酯类发生酯基互换或分子重排的过程。⑴酯交换的机理在酯交换前必须经过一段诱导期。⑵交酯反应后油脂性质的变化交酯反应后，脂肪酸组成未变，脂肪酸排列发生了不好，生成了新的