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1、植物油脂制取技术,植物油料的种类,A 根据植物油料的植物学属性，可将植物油料分成4类。草本油料：常见的有大豆、油菜子、棉子、花生、芝麻、葵花子等。木本油料：常见的有棕榈、椰子、油茶子等。农产品加工副产品油料：常见的有米糠、玉米胚、小麦胚芽。野生油料：常见的有野茶子、松子等。B 根据植物油料的含油率高低，可将植物油料分成2类。高含油率油料：菜子、棉子、花生、芝麻等含油率大于30的油料。低含油率油料：大豆、米糠等含油率在20 左右的油料。,预处理,油料子粒由壳及种皮、胚、胚乳或子叶等部分组成。种皮包在油料子粒外层，起保护胚和胚乳的作用。种皮含有大量的纤维物质，其颜色及厚薄随油料的品种而异，据此可鉴
2、别油料的种类及其质量。胚是种子最重要的部分，大部分油子的油脂储存在胚中。胚乳是胚发育时营养的主要来源，内存有脂肪、糖类、蛋白质、维生素及微量元素等。但是有些种子的胚乳在发育过程中已被耗尽，因此可分为有胚乳种子和无胚乳种子两种。无胚乳种子，营养物质储存在胚内。,油料的清理,植物油料中不可避免地夹带一些杂质，一般情况油料含杂质达16，最高达10。混入油料中绝大多数杂质在制油过程中会吸附一定数量的油脂而存在于饼粕内，造成油分损失，出油率降低。混入油料中的有机杂质会使油色加深或使油中沉淀物过多影响油的品质，同时饼粕质量较差，影响饼粕资源的开发利用。混入油料的杂质，往往会造成生产设备效率下降，生产环境的
3、粉尘飞扬，空气混浊。因此采用各种清理设备将这些杂质清除减少油料油脂损失，提高出油率,油料的剥壳及仁壳分离,大多数油料都带有皮壳，除大豆、油菜子、芝麻含壳率较低外，其他油料如棉子、花生、葵花子等含壳率均在20以上。含壳率高的油料必须进行脱壳处理，而含壳率低的油料仅在考虑其蛋白质利用时才进行脱皮处理。油料皮壳中含油率极低，制油时不仅不出油，反而会吸附油脂，造成出油率降低。剥壳后制油，能减少油脂损失，提高出油率。油料皮壳中色素、胶质和蜡含量较高。在制油过程中这些物质溶入毛油中，造成毛油色泽深，含蜡高，精炼处理困难。剥壳后制油，毛油质量好，精炼率高。油料带壳制油，体积大造成设备处理能力下降，皮壳坚硬造
4、成设备磨损，影响轧坯的效果。,剥壳的方法,(1)摩擦搓碾法借粗糙工作面的搓碾作用使油料壳破碎。如圆盘剥壳机用于棉子、花生的剥壳。(2)撞击法 借壁面或打板与油料之间的撞击作用使皮壳破碎。如离心式剥壳机用于葵花子、茶子的剥壳。(3)剪切法借锐利工作面的剪切作用使油料皮壳破碎。如刀板剥壳机用于棉子剥壳。(4)挤压法 借轧辊的挤压作用使油料皮壳破碎如轧辊剥壳机用于蓖麻子剥壳。(5)气流冲击法借助于高速气流将油料与壳碰撞，使油料皮壳破碎。油料剥壳时，应根据油料种类选择合适的剥壳方式。同时应考虑油料水分对剥壳的影响。油料含水量低，则皮壳脆性大，易破碎，但水分过低，使在剥壳过程中易产生粉末。油料经剥壳机处
5、理后，还需进行仁壳分离，仁壳分离的方法主要有筛选和风选2种。,破碎,破碎是在机械外力作用下将油料粒度变小的工序。对于大粒油料如大豆、花生仁破碎后粒度有利于轧粒操作，对于预榨饼经破碎后其粒度符合浸出和二次压榨的要求。对油料或预榨饼的破碎要求：破碎后粒度均匀，不出油，不成团，粉末少。对大豆、花生仁要求破碎成68瓣即可，预榨饼要求块粒长度控制在610 mm为好。为了使油料或预榨饼的破碎符合要求，必须正确掌握破碎时油料水分的含量。水分过低将增大粉末度，粉末过多，容易结团；水分过高，油料不容易破碎，易出油。破碎的设备种类较多，常用的有辊式破碎机、锤片式破碎机，此外也有利用圆盘剥壳机进行破碎。,软化,软化
6、的目的在于调节油料的水分和温度，改变其硬度和脆性，使之具有适宜的可塑性，为轧粒和蒸炒创造良好操作条件。对于含油率低的、水分含量低的油料，软化操作必不可少；对于含油率较高的花生、水分含量高的油菜子等一般不予软化。软化操作应视油料的种类和含水量，正确地掌握水分调节、温度及时间的控制。一般原料含水量少，软化时可多加些水，原料含水量高，则少加水；软化温度与原料含水量相互配合，才能达到理想的软化效果。一般水分含量高时，软化温度应低一些；反之软化温度应高一些。软化时间应保证油料吃透水气，温度达到均匀一致。要求软化后的油料碎粒具有适宜的弹性和可塑性及均匀性。,油料的轧坯,轧粒是利用机械的挤压力，将颗粒状油料
7、轧成片状料坯的过程。经轧坯后制成的片状油料称为生坯，生坯经蒸炒后制成的料坯称为熟坯。1 轧坯的目的 轧坯的目的是通过轧辊的碾压和油料细胞之间的相互作用，使油料细胞壁破坏，同时使料坯成为片状，大大缩短了油脂从油料中排出的路程，从而提高了制油时出油速度和出油率。此外，蒸炒时片状料坯有利于水热的传递，从而加快蛋白质变性，细胞性质改变，提高蒸炒的效果。2 轧坯的要求料坯厚薄均匀，大小适度，不露油，粉末度低，并具有一定的机械强度。生坯厚度要求：小于：大豆为03 mm，棉仁O4 mm，菜子035 mm，花生仁05mm。粉末度要求：过20目筛的物质不超过3。,生坯的挤压膨化,油料料坯的挤压膨化是利用挤压膨化
8、设备将生坯制成膨化颗粒物料的过程。生坯经挤压膨化后可直接进行浸出取油。该工艺大有取代直接浸出和预榨浸出制油工艺的趋势。1 挤压膨化的目的油料生坯经挤压膨化后，其容重增大，多孔性增加，油料细胞组织被彻底破坏，酶类被钝化。这使得膨化物料浸出时，溶剂对料层的渗透性和排泄性都大为改善，浸出溶剂比减小，浸出速率提高，混合油浓度增大，湿粕含溶降低，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，并能明显降低浸出生产的溶剂损耗以及蒸汽消耗。2 挤压膨化原理油料生坯由喂料机送入挤压膨化机，在挤压膨化机内，料坯被螺旋轴向前推进的同时受到强烈的挤压作用，使物料密度不断增大，并由于物料与螺旋轴和机膛内壁的摩擦
9、发热以及直接蒸汽的注入，使物料受到剪切、混合、高温、高压联合作用，油料细胞组织被较彻底地破坏，蛋白质变性，酶类钝化，容重增大，游离的油脂聚集在膨化料粒的内外表面。物料被挤出膨化机的模孔时，压力骤然降低，造成水分在物料组织结构中迅速汽化，物料受到强烈的膨胀作用，形成内部多孔、组织疏松的膨化料。物料从膨化机末端的模孔中挤出，并立即被切割成颗粒物料。,油料的蒸炒,蒸炒可使油料细胞结构彻底破坏，分散的游离态油脂聚集；蛋白质凝固变性，结合态油脂暴露；磷脂吸水膨胀；油脂黏度、表面张力降低。因此，蒸炒促进了油脂的凝聚，有利于油脂流动，为提高出油率提供了保证。蒸炒可使油料内部结构发生改变，其可塑性、弹性得到适
10、当的调整，这一点对压榨制油至关重要。油料的组织结构特性直接影响到制油操作和效果。蒸炒可改善油脂的品质。料坯中磷脂吸水膨胀，部分与蛋白质结合，在料坯中大部分棉酚与蛋白质结合，这些物质在油脂中溶解度降低，对提高油脂质量极为有利。料坯中部分蛋白质、糖类、磷脂等在蒸炒过程中，会和油脂发生结合或络合反应，产生褐色或黑色物质会使油脂色泽加深。,机械压榨法制油,工艺简单，配套设备少，对油料品种适应性强，生产灵活，油品质量好，色泽浅，风味纯正。但压榨后的饼残油量高，出油效率较低，动力消耗大，零件易损耗,压榨过程,在压榨取油过程中，榨料坯的粒子受到强大的压力作用。致使其中油脂的液体部分和非脂物质的凝胶部分分别发
11、生2个不同的变化，即油脂从榨料空隙中被挤压出来和榨料粒子经弹性变形形成坚硬的油饼。油脂从榨料中被分离出来的过程：在压榨的开始阶段，粒子发生变形并在个别接触处结合，粒子间空隙缩小，油脂开始被压出；在压榨的主要阶段，粒子进一步变形结合，其内空隙缩得更小，油脂大量压出。压榨的结束阶段，粒子结合完成，其内空隙的横截面突然缩小，油路显著封闭，油脂已很少被榨出。解除压力后的油饼，由于弹性变形而膨胀，其内形成细孔，有时有粗的裂缝，未排走的油反而被吸入。油饼的形成过程：在压榨取油过程中，油饼的形成是在压力作用下，料坯粒子问随着油脂的排出而不断挤紧，由粒子问的直接接触、相互间产生压力而造成某粒子的塑性变形，尤其
12、在油膜破裂处将会相互结成一体。榨料已不再是松散体而开始形成一种完整的可塑体，称为油饼。油饼的成型是压榨制油过程中建立排油压力的前提，更是压榨制油过程中排油的必要条件。,压榨法制油的基本原理,压榨过程中，压力、黏度和油饼成型是压榨法制油的三要素。压力和黏度是决定榨料排油的主要动力和可能条件，油饼成型是决定榨料排油的必要条件。(1)排油动力榨料受压之后，料坯间空隙被压缩，空气被排出，料坯密度迅速增加，发生料坯互相挤压变形和位移的运动状态。这样料坯的外表面被封闭，内表面的孔道迅速缩小。孔道小到一定程度时，常压液态油变为高压油。高压油产生了流动能量。在流动中，小油滴聚成大油滴，甚至成独立液相存在料坯的
13、问隙内。当压力大到一定程度时，高压油打开流动油路，摆脱榨料蛋白质分子与油分子、油分子与油分子的摩擦阻力，冲出榨料高压力场之外，与塑性饼分离。压榨过程中，黏度、动力表现为温度的函数。榨料在压榨中，机械能转为热能，物料温度上升，分子运动加剧，分子间的摩擦阻力降低，表面张力减少，油的黏度变小，从而为油迅速流动聚集与塑性饼分离提供了方便。(2)排油深度压榨取油时，榨料中残留的油量可反映排油深度，残留量愈低，排油深度愈深。排油深度与压力大小、压力递增量、黏度影响等因素有关。压榨过程中，必须提供一定的压榨压力使料坯被挤压变形，密度增加，空气排出，间隙缩小，内外表面积缩小。压力大，物料变形也就大。压榨过程中
14、，合理递增压力，才能获得好的排油深度。在压榨中，压力递增量要小，增压时间不过短。这样料间隙逐渐变小，给油聚集流动以充分时间，聚集起来的油又可以打开油路排出料外，排油深度方可提高。土法榨油总结“轻压勤压”的道理适用于一切榨机的增压设计。(3)油饼的成型排油的必要条件就是饼的成型。如果榨料塑性低，受压后，榨料不变形或很难变形，油饼不能成型，排油压力建立不起来，坯外表面不能被封闭，内表面孔道不被压缩变小，密度不能增加。在这种状况下，油不能由不连续相变为连续相，不能由小油滴聚为大油滴，常压油不能被封闭起来变为高压油，也就产生不了流动的排油动力，排油深度也就无从谈起。饼的顺利成型，是排油必要条件。料坯受
15、压形成饼，压力可以顺利建立起来，适当控制温度，减少排油阻力，排油深度就会提高。饼能否成型，与以下因素有关：物料含水量要适当，温度适当，求得物料有一定的受压变形可塑性，抗压能力减小到一个合理数值，压力作用就可以充分发挥起来；排渣、排油量适当；物料应封闭在一个容器内，形成受力而塑性变性的空间力场。,榨油设备,1 液压式榨油机液压式榨油机是利用液体传送压力的原理，使油料在饼圈内受到挤压，将油脂取出的一种间隙式压榨设备。该机结构简单，操作方便，动力消耗小，油饼质量好，能够加工多种油料，适用于油料品种多、数量又不大地区的小型油厂，进行零星分散油料的加工。但其劳动强度大，工艺条件严格，已逐渐被连续式压榨设
16、备所取代。2 螺旋榨油机 螺旋榨油机是国际上普遍采用的较先进的连续式榨油设备。其工作原理是：旋转着的螺旋轴在榨膛内的推进作用，使榨料连续地向前推进，同时由于榨料螺旋导程的缩短或根圆直径增大，使榨膛空间体积不断缩小而产生压力，把榨料压缩，并把料坯中的油分挤压出来，油分从榨笼缝隙中流出。同时将残渣压成饼块，从榨轴末端不断排出。螺旋榨油机取油的特点是：连续化生产，单机处理量大，劳动强度低，出油效高，饼薄易粉碎，有利于综合利用，故应用十分广泛。,溶剂浸出法制油,浸出法制油就是用溶剂将含有油脂的油料料坯进行浸泡或淋洗，使料坯中的油脂被萃取溶解在溶剂中，经过滤得到含有溶剂和油脂的混合油。加热混合油，使溶剂
17、挥发并与油脂分离得到毛油，毛油经水化、碱炼、脱色等精炼工序处理，成为符合国家标准的食用油脂。挥发出来的溶剂气体，经过冷却回收，循环使用。浸出法优点：出油率高。采用浸出法制油，粕中残油可控制在1以下，出油率明显提高，粕的质量好。由于溶剂对油脂有很强的浸出能力，浸出法取油完全可以不进行高温加工而取出其中的油脂，使大量水溶性蛋白质得到保护，饼粕可以用来制取植物蛋白。加工成本低，劳动强度小。其缺点是一次性投资较大；浸出溶剂一般为易燃、易爆和有毒的物质，生产安全性差，此外，浸出制得的毛油含有非脂成分数量较多，色泽深，质量较差。,浸出溶剂,(1)油脂有较强的溶解能力 在室温或稍高于室温的条件下，能以任何比
18、例很好的溶解油脂，对油料中的其他成分，溶解能力要尽可能地小，甚至不溶。这样就能一方面把油料中的油脂尽可能多地提取出来，另一方面使混合油中少溶甚至不溶解其他杂质，提高毛油质量。(2)既要容易汽化，又要容易冷凝回收 为了容易脱除混合油和湿粕中的溶剂，使毛油和成品粕不带异味，要求溶剂容易汽化，也就是溶剂的沸点要低，汽化潜热要小。但又要考虑在脱除混合油和湿粕的溶剂时产生的溶剂蒸汽容易冷凝回收，要求沸点不能太低，否则会增加溶剂损耗，实践证明，溶剂的沸点在6570范围内比较合适。(3)具有较强的化学稳定性 溶剂在生产过程中是循环使用的，反复不断地被加热、冷却。一方面要求溶剂本身物理、化学性质稳定，不起变化
19、；另一方面要求溶剂不与油脂和粕中的成分发生化学变化，更不允许产生有毒物质；另外对设备不产生腐蚀作用。(4)在水中的溶解度小 在生产过程中，溶剂不可避免要与水接触，油料本身也含有水。要求溶剂与水互不相溶，便于溶剂与水分离，减少溶剂损耗，节约能源。安全性溶剂在使用过程中不易燃烧，不易爆炸，对人畜无毒。在生产中，往往因设备、管道密闭不严和操作不当，会使液态和气态溶剂泄漏出来。因此，应选择闪点,我国目前普遍采用的“6号溶剂油”俗称浸出轻汽油。轻汽油是石油原油的低沸点分馏物，为多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点，通常只有一沸点范围(馏程)。6号溶剂油对油脂的溶解能力强，在室温条件下可以任何比例与油脂
20、互溶；对油中胶状物、氧化物及其他非脂肪物质的溶解能力较小，因此浸出的毛油比较纯净。6号溶剂油物理、化学性质稳定，对设备腐蚀性小，不产生有毒物质，与水不互溶，沸点较低易回收，来源充足，价格低，能满足大规模工业生产的需要。6号溶剂油轻汽油最大缺点是容易燃烧爆炸，并对人体有害，损伤神经。6号溶剂油的蒸汽与空气混合能形成爆炸气体；轻汽油蒸汽易积聚在地面及低洼处，造成局部溶剂蒸汽含量超标；溶剂蒸汽对人的中枢神经系统有毒害作用，所以工作场所每升空气中的溶剂油气体的含量不得超过03 mg。并注意工作场所中低洼地方的空气流通。另外，6号溶剂油的沸点范围较宽，在生产过程中沸点过高和过低的组分不易回收，造成生产过
21、程中溶剂的损耗增大。在国外丙烷作为浸出溶剂已成功地应用于植物油脂的工业化生产。美国FDA规定，2000年以后己烷和轻汽油不能用做浸出溶剂。所以，用丙烷或丁烷作为浸出溶剂是浸出法制油的发展方向。,水代法制油,利用油料中非油成分对水和油的亲和力不同以及油水之间的密度差，经过一系列工艺过程，将油脂和亲水性的蛋白质、碳水化合物等分开。水代法制油主要运用于传统的小磨麻油的生产。芝麻种子的细胞中除含有油分外，还含有蛋白质、磷脂等，它们相互结合成胶状物，经过炒子，使可溶性蛋白质变性，成为不可溶性蛋白质。当加水于炒熟磨细的芝麻酱中时，经过适当的搅动，水逐步渗入到麻酱之中，油脂就被代替出来。,芝麻水代法制油工艺
22、流程,芝麻油 芝麻一筛选一漂洗一炒子一扬烟一吹净一磨酱一对浆搅油一振荡分油 麻渣,超临界流体萃取技术,一般物质，当液相和气相在常压下平衡时，两相的物理特性如密度、黏度等差异显著。但随着压力升高，这种差异逐渐缩小。当达到某一温度To(临界温度)和压力Pc(临界压力)时，两相的差别消失，合为一相，这一点就称为临界点。,超临界流体,在临界点附近，压力和温度的微小变化都会引起气体密度的很大变化。随着向超临界气体加压，气体密度增大，逐渐达到液态性质，这种状态的流体称为超临界流体。,一般地讲，超临界流体的密度越大，其溶解力就越强；反之亦然。也就是说，超临界流体中物质的溶解度在恒温下随压力P(PPc时)升高
23、而增大，而在恒压下，其溶解度随温度T(TTc时)增高而下降。这一特性有利于从物质中萃取某些易溶解的成分，而超临界流体的高流动性和扩散能力，则有助于所溶解的各成分之间的分离，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。通过调节超临界流体的压力和温度来进行选择性萃取。,CO2超临界流体萃取技术,CO2超临界流体萃取可以在较低温度和无氧条件下操作，保证了油脂和饼粕的质量。CO2对人体无毒性，且易除去，不会造成污染，食用安全性高。采用CO2超临界流体分离技术，整个加工过程中，原料不发生相变，有明显的节能效果。CO2超临界流体萃取分离效率高。CO2超临界流体具有良好的渗透性、溶解性和极高的萃取选择性。通过调节温度、压力，可以进行选择性提取。CO2成本低，不燃，无爆炸性，方便易得。,萃取剂与溶质分离方式的不同进行分类,1 恒压萃取法 从萃取器出来的萃取相在等压条件下，加热升温，进入分离器溶质分离。溶剂经冷却后回到萃取器循环使用。2 恒温萃取法 从萃取器出来的萃取相在等温条件下减压、膨胀，进入分离器溶质分离，溶剂经调压装置加压后再回到萃取器中。3 吸附萃取法从萃取器出来的萃取相在等温等压条件下进入分离器，萃取相中的溶质由分离器中吸附剂吸附，溶剂再回到萃取器中循环使用。,
