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油脂分提工藝的發(fā)展歷史

2020-11-09

油脂的主要成份是脂肪酸甘油三酯，甘油三酯中脂肪酸的碳鏈長度各異，同時不飽和程度也不盡相同，這就使得油脂含有相當(dāng)數(shù)量的低熔點及高熔點的甘油三酯，高熔點的以液體形態(tài)存在稱為“油”，而低溶點的以固體半固體形態(tài)存在，通常稱為“脂肪”。分提工藝是通過控制油脂的冷卻結(jié)晶過程把油脂分成低熔點液相（液油）及高熔點固脂（硬脂）并將“油”與“脂”分開的油脂加工方法。

希伯利特?麥加?莫利哀

一、分提工藝的早期歷史

油脂分提工藝已經(jīng)應(yīng)用了近150年。油脂分提技術(shù)的發(fā)明歸功于法國人希伯利特?麥加?莫利哀 Hippolyte Mège-Mouriès，希伯利特是他母親的娘家姓。麥加?莫利哀(1817-1880)，出生于法國南部的德拉吉尼昂。1867年麥加?莫利哀正忙于在巴黎附近帝國農(nóng)場從事乳品研究，他發(fā)現(xiàn)瘦小的奶牛盡管減少了牛奶的產(chǎn)出, 仍然在牛奶中產(chǎn)生脂肪。因此, 他開創(chuàng)了一個工藝以人工方法生產(chǎn)奶油，因此成為生物技術(shù)的先驅(qū), 這給他帶來了持久的名聲, 即人造黃油的發(fā)明。

1869年7月15日, 法國農(nóng)業(yè)和貿(mào)易部授予麥加?莫利哀 15 年的專利，用于加工和生產(chǎn)某些動物來源油脂，該專利1873年也在英國獲得注冊。到 1873年麥加?莫利哀獲得美國專利 (146012; 1-1-1873)專利名為 "動物脂肪的改性"，不久后他的美國專利由紐約市的美國乳品公司獲得，用于生產(chǎn)人造奶油。

專利方法中的油脂來源于動物脂牛油和羊油，通過溫和冷卻后將液態(tài)成分從普通牛油中分離出來。但是，只有溫差作為驅(qū)動力，脂肪的分步結(jié)晶是完全自然的自發(fā)現(xiàn)象。所以它也被觀察到在熱帶地區(qū)收獲的棕櫚（仁）油，裝在木桶中運(yùn)送到寒冷的西歐途中，冷卻后形成的晶體懸浮在木桶中。這些少量的致密固體最終沉淀，這樣的成份可以有效地取代人造黃油中的硬化油脂。我們可以因此認(rèn)為這些木制油桶是第一臺油脂分提結(jié)晶器，海浪提供混合懸浮物必要的攪拌。此外，棕櫚油在冬季自然結(jié)晶，這是油脂分提的一個經(jīng)濟(jì)的方式。

二、分提工藝的發(fā)展

直到二十世紀(jì)六十年代, 分提技術(shù)才得以蓬勃發(fā)展, 當(dāng)時東南亞棕櫚油的生產(chǎn)大量增加, 加工棕櫚油的出口稅也減少了。然而, 當(dāng)時的技術(shù)邊界主要是由相分離來決定的。在分提技術(shù)的早期階段, 油與脂僅依靠重力力量導(dǎo)致較重的固相和較輕的液相之間的分離, 固相包含大量液體油夾帶，幾乎超過 75% 。在過去的幾十年中, 從真空帶過濾到離心機(jī)和膜壓力過濾器等分離技術(shù)的不斷發(fā)展, 使分提成為一種通用的經(jīng)濟(jì)改性技術(shù)。雖然一些特定的技術(shù)依賴表面活性劑適用于非常特殊的生產(chǎn), 實際上只有兩個主要的分提技術(shù)是在第二十一世紀(jì)的食用油工業(yè)中使用:干法分提和溶劑分提。

三、影響分提的因素

影響棕櫚油結(jié)晶工藝的因素有油脂的組成、同質(zhì)多晶體和冷卻條件等。

（1）油脂組成 棕櫚油中含有4%~8%的甘油三酯，它會與甘油三酯形成共晶混合物，從而降低固相含量，且導(dǎo)致油脂結(jié)晶速率減慢。棕櫚油中甘油一酯的含量不到1%，因此它對棕櫚油結(jié)晶過程沒有明顯的影響。

（2） 同質(zhì)多晶體 棕櫚油的甘油三酯存在同質(zhì)多晶現(xiàn)象，故其有不同形式的結(jié)晶形態(tài)，即α型、β’型和β型晶體。這些晶型的穩(wěn)定性及熔點依次遞增，在將棕櫚油冷卻時，首先得到的是α型晶體，然后依次轉(zhuǎn)化為β’型和β型晶體。為了能得到良好的分離效果，結(jié)晶過程中希望能得到β’和β型晶體，因為β’型晶體具體晶體大而且硬的特點，有利于后續(xù)的過濾分離。

（3）冷卻速率 冷卻速率會影響到晶核的形成及晶體的成長。當(dāng)溫度足夠低（32~36℃）時，飽和甘油酯就會產(chǎn)生結(jié)晶。這些晶體成為低熔點甘油酯進(jìn)一步結(jié)晶的晶核，進(jìn)而形成大晶體。緩慢的冷卻速率和適當(dāng)?shù)臄嚢杷俾适谦@得理想晶體的必要條件。

四、分提工藝的應(yīng)用與發(fā)展

棕櫚油干法分提的第一步是在10° c 以下的結(jié)晶。液體組分被用作油炸、烹調(diào)和沙拉油中的替代品, 或正進(jìn)一步分提。隨著單級棕櫚油分提技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,有一種增加的傾向, 執(zhí)行雙或三重組份的棕櫚油, 以產(chǎn)生具有特定特征的組份，如高碘價超級油酸 (iv > 65) 和超硬棕櫚硬脂以及中間組分。

中間組分可以用作生產(chǎn)典型的可可脂 (CBE) 的原料, 它們在物理和化學(xué)性質(zhì)上與可可脂相似, 是非月桂脂。

另一個感興趣的技術(shù)領(lǐng)域是使用塞流式反應(yīng)器(Plug Flow Reactor，簡稱PFR) ，它允許連續(xù)的分步結(jié)晶，從而大大降低操作成本（如蒸汽使用和冷卻功率）。事實上，正如其他食用油加工技術(shù)一樣，不斷追求經(jīng)濟(jì)和過程最優(yōu)化。熱回收系統(tǒng)、晶種裝置、優(yōu)化的混合程序和優(yōu)雅的工廠布局都有助于最大限度地提高干法分提裝置的容量和成本。

最后一個觀點是，油脂工程師應(yīng)該始終記住，分提過程產(chǎn)生兩種產(chǎn)品，因此，兩種組分的總和應(yīng)該始終超過處理成本和原料成本。這就是為什么多級分提的可行性不僅是技術(shù)訣竅的問題，而且是一個對所有“副產(chǎn)品”都有市場的問題。

2020 /

11-09

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