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棉籽油脱色工艺探讨

发布日期:2019-01-11 中国油脂网

 张志强1,李玲玲2,赵树超1
 
(1.济宁市机械设计研究院,山东济宁272000;2.济宁市技术学院,山东济宁250031)
 
摘要:介绍了如何提高棉籽油品质和降低棉籽油色泽以满足市场要求。总结了设计安装调试中的经验及有关生产高品质棉籽油行之有效的工艺参数和操作要点,可为解决棉籽油脱色提供参考。
 
关键词:棉籽油;蒸炒;碱炼;中温长混
 
中图分类号:TS224;S562文献标志码:B文章编号:1003-7969(2010)08-0018-03
 
棉籽油色泽深的主要原因是油中存在棉酚及其衍生物。棉酚主要存在于棉仁的色素腺体之中,是棉籽中最重要的色素,占总色素的20%~40%。棉酚受热变性易形成非常稳定的色素,无论是碱炼、吸附剂吸附还是高温脱色都很难去除。
 
对于棉籽油来讲,棉籽毛油中所含棉酚越少,油中棉酚变性程度越低,则越易精炼脱色,碱耗和炼耗相应也会减少。棉籽油中棉酚含量和变性程度,主要取决于榨油工段和浸出工段工艺参数的控制。如果前期榨油工段和浸出工段处理不好,毛油质量差,油中棉酚变性严重,后续工段即使加入大量的超量碱或者白土都无济于事。
 
为了系统全面地解决脱色难题,生产出高品质的棉籽油,就必须从棉籽加工工艺、棉籽油精炼工艺等多方面进行考虑。下面围绕影响棉籽油色泽的工艺,分析色素形成原因,并对如何降低色泽等问题进行探讨。
 
1棉籽榨油工艺应注意的问题
 
1.1棉籽的安全储存
 
由于有棉壳的保护,棉籽比较容易储存。但棉籽导热性差,吸湿性强,湿热不易扩散,容易发热霉变。在霉变过程中,棉籽不但酸败,而且由于水分和温度的存在,会导致棉酚及其他一些色素物质氧化,造成棉籽油脱色困难。因此,为避免棉籽毛油颜色加深,应尽量缩短棉籽储存时间,严格控制水分,及时检查棉籽温度。特别是光棉籽一定要做到合理堆放,做好垛底铺垫和防雨雪工作。保证加工原料的质量。
 
一般来说,棉籽安全储存水分应低于10%。如果棉籽温度高于30℃,且升温很快,甚至带有霉味,就应尽快采取措施进行处理。
 
1.2降低仁中含壳量
 
棉籽中含有约40%的壳,壳中含油一般只有05%~1.0%,并含有褐色素、农药残留物,且蜡质含量高。加之含有4%左右的短绒,制油过程中如不将其脱除,不但降低制油设备的生产能力,致使出油率降低,还影响粕的品质和粗蛋白含量,对毛油色泽和风味影响很大。
 
有些生产厂家为追求出粕数量,忽视仁中含壳量,造成毛油色素、蜡质含量偏高,导致碱炼困难,炼耗增加。因此,棉籽加工一定要提高剥壳率,改进剥壳质量,避免棉壳中的色素溶于油中使油色泽加深,导致脱色困难。一般仁中含壳率(10目/英寸筛检验)应不大于10%,壳中含仁率应不大于0.5%。
 
1.3高水分蒸炒预榨
 
蒸炒过程对棉籽油精炼的影响非常关键。棉坯应采用高水分蒸炒工艺,其作用为:
 
(1)在控制水分含量的同时,使细胞壁破裂,蛋白质凝固变性,降低油的黏度。但仅有较高水分还不够,还需要较高的温度和较长时间的蒸炒。
 
(2)高水分蒸炒对于棉籽油精炼的重要之处还在于:①促使磷脂吸水膨胀。棉籽中的磷脂是以结合态和游离态两种形式存在的,结合态磷脂是指磷脂与蛋白质、糖类物质结合成的一种复合物。游离态磷脂在棉籽中很少。蒸炒过程中,由于蛋白质变性,复合物中的磷脂被释放出来,在水分作用下吸水膨胀呈凝聚状态,不再溶于油中。因此,制油时凝聚态磷脂留于粕中。②促使棉酚与蛋白质结合。游离棉酚极易溶于油脂和溶剂中,不溶于水,在光、水、热的作用下能生成变性棉酚。变性棉酚无毒,但是色泽极深,很难被碱破坏,这是制油过程中极不希望出现的情况。但是游离棉酚能与棉仁中的磷脂和蛋白质结合,生成结合棉酚,结合棉酚也无毒,但比变性棉酚对毛油色泽的影响更大,特别是游离棉酚与磷脂结合形成的结合棉酚可溶于油中而影响毛油质量。因此,可利用蒸炒使游离棉酚与蛋白质结合而留在粕中,从而提高毛油质量,同时降低炼耗。与此相反,低水分、高温度、长时间蒸炒后,压榨毛油呈很深的酱色,非常难脱除。
 
无论膨化—浸出工艺还是传统的压榨—浸出工艺,蒸炒操作都不能被省略或忽视。为了提高毛油质量和出油率,降低碱炼损耗,必须对料坯进行高水分蒸炒。
 
高水分蒸炒第一步要求料坯加热水润湿到含水分16%~20%,同时通直接蒸汽蒸坯,料层高度保证1m以上。第二步用间接蒸汽或导热油加热烘干调节水分,一般蒸炒锅设计为4层或5层,每层料位高度大约300mm,每层处理时间控制在20~30min。全蒸炒过程时间应控制在1.5~2h。即使膨化—浸出工艺对料坯温度和水分要求不严格,全蒸炒过程时间也不应少于15h。出料料坯温度要达到100~110℃,水分降至5%~7%。
 
压榨生产出来的毛油要进行过滤并及时冷却,避免油中含有的棉酚在高温下产生变性棉酚和棉酚衍出物,从而使毛油色泽加深,给脱色带来困难。
 
另外值得一提的是,近年来很多棉籽蛋白加工企业采用一次浸出法制取棉籽油。该工艺同预榨浸出法相比缺少高水分高温蒸炒过程,只经过低温软化或瞬时高温膨化,棉酚、色素、磷脂、蛋白质变性程度小或者不变性,从而更多地溶于油中,造成一次浸出毛油质量差。而且一次浸出法制取的毛油酸值普遍较高,色泽深,磷脂含量高,精炼参数难以掌握,碱耗和炼耗都比较大。
 
2棉籽浸出工艺应注意的问题
 
为了提高浓缩效果,降低气相温度,改善毛油品质,防止氧化变质,目前棉籽油生产已广泛采用负压蒸发技术。棉籽毛油在高于130℃情况下,很容易发生氧化、聚合、分解,产生过氧化物和许多热不稳定产物。特别是在高温和水蒸气的共同作用下,毛油中的棉酚、磷脂和蛋白黏液易氧化变性,导致毛油酸值升高,形成黑色素溶于油中使油色变深,造成脱色困难。因此,应尽可能降低蒸发系统气相压力,降低操作温度以保证浸出毛油质量。一般要求负压蒸发系统残压27~40kPa,气相温度控制在85~95℃。
 
与压榨生产出来的毛油相同,浸出毛油也需要及时冷却,且不宜长时间储存,以防止油中含有的棉酚氧化变性,使毛油色泽加深而难以精炼。
 
3棉籽油精炼工艺应注意的问题
 
棉籽毛油常用的精炼方法有传统的化学碱炼工艺和混合油精炼工艺两种,现阶段国内多采用前一种方法,下面就化学碱炼工艺路线及参数进行讨论。
 
3.1中温长混碱炼工艺
 
一般来说,棉籽毛油中含有2%~4%的棉酚、磷脂和色素。这些成分在油脂精炼过程中必须予以脱除,否则将影响棉籽油的风味和感观指标。碱炼和脱色是脱除毛油色素的两个工段,如果碱炼工段不能将棉酚脱除干净,那么残存的棉酚和色素会在脱色和脱臭的升温过程中变性而使油品色泽固定,造成不可脱除的颜色。因此,碱炼工段是脱除棉酚的关键。
 
典型的棉籽油连续式脱胶碱炼工艺如下:
 
棉籽毛油→预热→混合磷酸↓→酸反应→混合碱液↓→中和反应→加热→离心脱皂↓皂脚→水洗软水↓→离心脱水↓废水→加热干燥→三级棉籽油
 
很多厂家在实际生产过程中忽略了酸反应过程。充分合理的酸反应,不但能去除棉籽毛油中的非水化磷脂,磷酸的存在亦可使叶绿素转化成色浅的脱镁叶绿素,同时对降低红色也有效。另外,磷酸也可络合金属离子,钝化铁、铜等微量金属对油脂氧化的催化作用,增加油脂的氧化稳定性,改善油脂的风味。
 
棉籽毛油采用高温碱炼工艺时,由于反应温度较高,长时间的中和反应会造成额外的油被皂化,使炼耗增加。如果反应时间短,则皂没有足够的时间吸附油中的色素和棉酚,棉酚就不能完全脱除,棉籽油色泽得不到明显改善。而采用中温长混工艺,碱炼温度控制在65~70℃,既能提高精炼率,又能明显改善棉籽油色泽,还可以最大限度脱除棉酚,是较为理想的棉籽油精炼方法。
 
一般酸值(KOH)5~10mg/g的棉籽毛油,采用的碱液浓度为16%~18%。加碱量应以水洗后棉籽油酸值和皂脚而定,加碱离心分离后的棉籽油酸值(KOH)应该在1.0mg/g以下,皂脚应为中性,质地光滑柔软。超量碱太多,不但精炼率降低,而且精炼后油的含皂量很高,透明度不好,甚至可致离心机出现盐析现象。
 
高酸值棉籽毛油碱炼也可以采用两道高温短混碱炼工艺。第一道控制酸值(KOH)在1.5mg/g左右,第二道控制在0.6mg/g以下。但是采用两道碱炼会增加设备投资,并且炼耗会有所增加。
 
3.2常规脱色脱臭
 
棉籽油的脱色脱臭同其他油脂加工基本类似。脱色工段可采取预脱色—复脱色工艺,建立两次吸附平衡,脱色效果会比较理想。在保证较高真空度前提下,脱色温度可适当提高,以保证脱色效果。
 
与大豆油和菜籽油相比,棉籽油热脱色效果比较差。普通大豆油脱色后红值为4.0(罗维朋比色槽133.4mm),经过高温脱臭很容易将色泽降至标准要求。但棉籽油脱臭后颜色不会有显著变化。如果条件允许,可适当延长脱臭时间(不短于90min)并提高脱臭温度(高于250℃),以增强热脱色效果。
 
4结束语
 
棉籽油色泽的深浅不仅取决于加工工艺、精炼工艺和精炼程度,而且同原料储存、清理、剥壳及仁壳分离、蒸炒榨油和浸出蒸发密切相关。棉籽储存条件不当,榨油加工工艺不合理,精炼路线选择不恰当都会导致棉籽油中棉酚含量高,棉酚变性甚至颜色固化,从而对棉籽油的色泽产生很大影响。因此,分析生产中的具体原因,对症下药才会有效解决棉籽油脱色这一行业难题。
 
参考文献:
 
[1]杜玮.棉籽油的特性与常用精炼工艺比较[J].中国油脂,2005,30(1):37-39.
 
[2]倪培德.油脂加工技术[M].北京:化学工业出版社,2004.
 

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