第八章植物油脂制取

粮油加工学第八章植物油脂制取第一节植物油料的种类及工艺性质第二节植物油料的预处理第三节压榨法制油第四节溶剂浸出法制油第五节超临界流体萃取法制油第六节水剂法制油第七节加工副产品的综合利用教学目的：使学生掌握植物油脂提取的有关概念、基本理论及有关加工技术特点教学要求：要求熟练掌握压榨法制油、溶剂浸出法制油、CO2超临界萃取法制油、水溶剂法制油的工艺原理、工艺要求和工艺特点。重点：各种制油方法的机理、工艺要求及工艺特点难点：各种制油方法的机理及工艺。第一节植物油料的种类及工艺性质油料油脂工业通常将含油高于10%的植物性原料称为油料一、油料种类及形态结构1、油料种类（1）按植物学属性分草本油料：大豆、油菜子、花生等木本油料：棕榈、椰子、油茶等农产品加工副产品油料：米糠、玉米胚芽等野生油料：野茶子、松子等（2）按含油率高低分高含油率（﹥30%）油料：菜子、棉子、花生、芝麻等低含油率（20%左右）油料：大豆、米糠等世界大宗油料大豆、棕榈、菜籽、葵花籽、花生和棉籽我国大宗油料油菜籽、大豆、花生、葵花籽、棉籽、芝麻和亚麻2、油籽的形态结构种皮最外层保护胚和胚乳含有大量纤维物质胚油脂存于其中胚乳脂肪蛋白糖类维生素微量物质3、油料种子的细胞结构基本结构不同油料及油料不同组成部分的细胞的大小及形状不同。大小：大豆、花生的最大，棉籽的最小；形状：以球形为主，圆柱形、纺锤形、多角形；结构：细胞壁和细胞内容物；油体原生质：油料种子的原生质和油脂所组成的复合体，主要由水、无机盐、有机化合物组成，干燥后呈干凝胶状态，富有弹性。二、油料种子的化学组成化学组成：油脂、蛋白质、磷脂、脂肪酸、色素、蜡、糖类和其他物质等1、油脂（1）R1、R2和R3可代表饱和烃基或不饱和烃基（2）R1、R2和R3相同称为单纯甘油三酸酯（3）R1、R2和R3不相同称为混合甘油三酸酯常见的高级脂肪酸：直链含偶数碳、12-20碳、十六和十八碳、顺式常见分：饱和脂肪酸：软脂酸（16-碳酸）CH3（CH2）14COOH硬脂酸（18-碳酸）CH3（CH2）16COOH不饱和脂肪酸：油酸（9-十八碳烯酸）CH3（CH2）7CH=CH（CH2）7COOH亚油酸（9、12-十八碳烯二酸）CH3（CH2）4CH=CH（CH2）CH=CH（CH2）7COOH亚麻酸（9、12、15-十八碳烯三酸）CH3（CH2）5CH=CH（CH2）7COOH特点：饱和脂肪酸含量高的油脂––熔点高碘价：每100g油脂吸收碘的克数。碘价越高，油脂中脂肪酸不饱和程度越高不干性油脂﹤80半性油脂80～130干性油脂﹥130植物油脂大部分为半干性油酸价：中和1g油脂中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。酸价越高，油脂中游离脂肪酸含量越高游离脂肪酸的产生：未完全成熟及加工、储存不当等。2、蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的高分子复杂化合物存在部位：子仁凝胶对工艺和油品的影响：可塑性、产生深颜色3、磷脂（磷酸甘油酯）卵磷脂和脑磷脂性质：a不溶于水、可溶于油脂和有机溶剂，但不溶于丙酮b强吸水性形成胶体物质，溶解度降低c易氧化（在阳光下或空气中变成褐色至黑色物质）d可被碱化、皂化和被水解e具乳化性和吸附作用去除方法：水化法和加酸法4、色素主要是各种脂溶性色素引起如：叶绿素、类胡萝卜素、黄酮色素及花色苷等去除方法：活性白土或活性炭吸附除去，也可以在碱炼过程中被皂脚吸附除去5、蜡是高分子的一元脂肪酸和一元醇结合而成的酯主要存在于油子的皮壳内，且含量少，但米糠中含量较多性质：a能溶于油脂中b熔点较甘油三酸酯高c溶解度随温度升高而增大，在低温下会析出去除方法：冷却析出晶体蜡，再经离心分离6、糖类是含有醛基和酮基的多羟基的有机化合物主要存在于油子的皮壳中，仁中含量少高温下与蛋白质作用生成深颜色和焦糖化反应7、维生素主要是VE，能防止油脂氧化酸败8、其它物质花生中的黄曲霉毒素，菜子中含硫化合物3、油料种子的物理性质（1）质量热容和热导率质量热容：使1Kg油料的温度升高1℃所需要的热量，与油料的化学成分、比例以及含水量有关。油料的导热性差，散热和加热的均匀性。（2）吸附性和解吸性注意储存环境的湿度和有毒、有味气体。第二节植物油料的预处理油料预处理工艺的确立，与油料品种、取油工艺、产品质量指标、油料综合利用、投资规模等多种因素相关。清理干燥剥壳去皮脱绒油料生坯的制备（破碎、软化和轧坯等）油料生坯的挤压膨化油料熟坯的制备油料蒸炒一、清理（一）清理的目的（1）提高出油率（2）提高油脂及饼粕的质量（3）减少设备磨损及处理能力（4）可避免生产事故（5）可改善生产环境卫生（二）清理的方法1、筛选2、风选3、磁选4、去除并肩泥5、干法比重分选（利用比重去石设备）二、剥壳（一）剥壳的目的提高出油率，提高毛油和饼粕的质量，减轻对设备的磨损，增加设备的有效生产量利于轧坯等后续工序的进行及皮壳的综合利用（二）剥壳的方法皮壳性质、形状大小、皮结合情况摩擦搓碾法撞击法剪切法挤压法气流冲击法三、破碎（一）破碎的目的使油料具有一定的粒度符合轧坯的条件利于软化时温度和水分的传递有利于浸出取油（二）破碎的标准粒度均匀，不出油，不成团，少成粉，粒度控制在6～10mm四、软化软化是通过对水分和温度的调节，使油料塑性增加的工序，主要应用于含油量低和含水分低的油料。五、轧坯轧坯就是利用机械的作用，将油料由粒状轧成片状的过程。主要目的（1）破坏油料的细胞组织，以提高浸出或压榨时的出油速度和出油率。（2）通过轧坯可使油料由粒状变成片状，表面积增加，有利于水热的传递，以保证料坯蒸炒的效果。要求：料坯薄而均匀，粉末度小，不露油卧式对辊轧坯设备六、油料生坯的挤压膨化油料生坯的挤压膨化即是利用挤压膨化设备将生坯制成膨化状颗粒物料的过程。生坯经挤压膨化后可直接进行浸出取油作用节约浸出溶剂，浸出速率提高，有利于浸出设备和湿粕脱溶设备的产量增加，浸出毛油的品质提高，节约成本。挤压膨化机结构示意图七、油料熟坯的制备（油料的蒸炒）油料生坯经过湿润、加热、蒸坯、炒坯等处理转变为熟坯的过程称作蒸炒。蒸炒的目的在于使料坯在微观生态、化学组成以及物理状态等方面发生变化，以提高压榨出油率及改善油脂和饼粕的质量。使油脂凝聚，为提高油料出油率创造条件；调整料坯的组织结构，借助水分和温度的作用，使料坯的可塑性、弹性符合入榨要求；改善毛油品质，降低毛油精炼的负担。湿润蒸炒蒸炒方法加热蒸炒第三节压榨法制油压榨法是一种古老的机械撮油脂的方法，最早可以追溯到五千多年以前。机械压榨法制油：指借助机械外力把油脂从料坯中挤压出来的过程。一、基本原理（一）压榨过程1、油脂的挤出压力黏度油饼成型2、油饼的形成是建立排油压力的前提和必要条件（二）基本原理1、排油动力动力黏度温度油饼的成型2、排油深度压力大小使物料变形压力传递压力递增量要小，增压时间不过短黏度通过调整温度，使黏度阻力减少到极值3、油饼的成型物料含水量要适当排渣排油量适当形成受力而塑性变性的空间力场压榨取油的必要条件榨料里面的通道中油脂的液压愈大愈好压榨过程中流油毛细管直径愈大、数量愈多愈好流油毛细管的长度愈短愈好压榨时间在一定限度内要尽量长些受压油脂的粘度愈低愈好二、影响压榨制油效果的因素（一）榨料结构性质对出油效果的影响取决于油料本身的成分和预处理效果被破坏的细胞愈多愈好颗粒大小适当容重在不影响内外结构的前提下愈大愈好榨料水分适当，流动性好粒子具有足够的可塑性（二）压榨条件对出油效果的影响压力、温度、时间、料层厚度和排油阻力等1、榨膛内的压力压力大小、榨料受压状态、施压速度以及压力变化规律等；动态压力比静态压力效率高；流油不断、先轻后重、轻压勤压2、压榨时间榨料特性、压榨方式、压力大小，料层厚薄、含油量、保温条件以及设备结构等。3、温度的影响入榨温度100～135℃三、压榨工艺及设备（一）压榨法制油工艺静态压榨和动态压榨1、静态压榨特点：形成坚饼缺点：易产生油路过早闭塞、排油分布不匀现象原理：巴斯喀原理传递介质：食用油或油水混合物压榨要求：流油不断，掌握好压力与排油速率的关系压榨过程：预压成型、快榨、慢榨、油饼（沥油）2、动态压榨连续螺旋榨油机，瓦状饼块压榨过程：进料（预压）段、主压榨段（出油段）和成饼段（重压沥油段）特点：饼坯内含油率的变化与排油速率变化有关，要求与特定榨膛结构相适应，呈曲线规律性变化；瞬时高压取油。3、榨油机（1）液压式榨油机间隙压榨，适用于小型油厂分类：按暴露于空间的形式：开式（板式）、半开式（盘式）和闭式（笼式）按油饼叠放的位置：卧式、立式和斜式按饼的外形：方饼车、圆饼车常用的为带电动泵的圆饼式结构组成：榨油机本体和液压系统①卧式液压榨油机特点：饼块横叠、便于滤油、流油顺畅、出油率高（比立式的高0.2%～0.5%）、清渣和卸饼可实现自动化、操作方便。缺点：占地面积大、稳定性差、装饼时易发生“歪垛”、需安装退榨装置。适用油料：高油分油料的制浆连续成型压榨。结构：主油缸、副油缸、圆柱螺杆、榨缸、进浆阀、液压系统、电气系统。卧式液压榨油机②立式液压机特点：占地面积小，操作使用方便。缺点：装卸饼的劳动强度大，装卸料饼自动化组合困难。组成：油缸、机架、档饼装置、油盘及承饼盘。立式液压榨油机（2）螺旋榨油机连续式榨油机特点：连续化生产、单机处理量大、劳动强度低、出油率高、饼薄易粉碎、有利于综合利用。主要类型：ZX系列（一次压榨）ZY系列。（预压榨）结构形式：单纯螺旋式，带蒸炒锅式，双榨螺旋式结构组成：进料装置、榨膛（榨笼和螺旋轴）、调饼机构、传动系统，机架。①进料装置强制进料结构②榨笼横榨笼结构形式：直筒式、梯段式、分段组装式按零件不同：榨条型、榨圈型、组合型③螺旋轴结构形式：整体式（小型）、套式（连续和断续）连续式适合于小型榨油机、冷压榨或整子压榨；断续压榨出油率高。选择原则：不同油料配置不同的组装螺旋轴，榨螺与衬圈的表面必须耐磨，尤其是压榨段。④调饼机构作用：调节出饼厚薄，改变榨膛压力。螺旋榨油机第四节溶剂浸出制油浸出法制油是目前世界上普遍采用的一种先进的制油方法。浸出法制油是应用固－液萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，经过对油料的接触（浸泡或喷淋），使油料中的油脂被萃取出来的一种制油方法。基本过程：把油料胚（或预榨饼）浸于选定的溶剂中，使油脂溶解在溶剂内（组成混合油），然后将混合油与固体残渣（粕）分离，混合油再按不同的沸点进行蒸发、汽提，使溶剂汽化变成蒸气与油分离，从而获得油脂（浸出毛油）。溶剂蒸气则经过冷凝、冷却回收后继续使用。粕中亦含有一定数量的溶剂，经脱溶烘干处理后即得干粕，脱溶烘干过程中挥发出的溶剂蒸气仍经冷凝、冷却回收使用。特点：出油率高(干粕残油率一般在1%左右，而压榨法残油均在4～8%)；粕的质量好；加工成本低；自动化控制程度高、劳动强度低。缺点：一次投资较大；溶剂是易燃易爆的有毒物质，对安全性要求较高；毛油质量稍差一、油脂浸出的基本原理一、分子扩散影响因素：扩散面积、分子梯度浓度、扩散时间、分子扩散系数。分子扩散系数与分子大小、介质的黏度和温度有关。二、对流扩散指物质溶液以较小体积的形式进行的转移；扩散物的数量与扩散面积、浓度差、扩散时间及扩散系数有关。二、浸出溶剂的选择遵循“相似相溶”的原理（一）浸出法制油对溶剂的要求（1）对油脂有较强的溶解能力（2）既要容易汽化，又要容易冷凝回收（3）具有较强的化学稳定性（4）在水中的溶解度小（5）溶剂来源丰富（二）常用的浸出溶剂三、浸出法制油的工艺流程及工艺要点（一）浸出法制油的分类1、按操作方式间歇式浸出连续式浸出2、按取油次数直接浸出：含油量20%左右，如大豆、米糠等预榨浸出：压榨出80%～85%，如油菜籽、花生仁、棉籽等3、按溶剂与油料的混合方式浸泡式喷淋式混合式（二）浸出法制油的工艺1、预处理预压榨（破碎）、膨化颗粒（调节温度和水分）2、油脂浸出不同油料和相同油料生产目的不同时，浸出工艺参数