大豆膨化浸出與精煉技術(shù)的質(zhì)量控制研究

薛元龍 史洪斌 宋鵬 孫艷艷

摘 要：為提高大豆膨化工藝的制油質(zhì)量，精細(xì)化油脂浸出工藝的應(yīng)用細(xì)節(jié)，本文從大豆膨化工藝的時(shí)間、溫度、料液比以及料胚高度等因素出發(fā)，對(duì)該技術(shù)影響大豆油脂浸出質(zhì)量因素進(jìn)行研究。在明確使用膨化工藝進(jìn)行油脂浸出操作優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)該工藝的各項(xiàng)影響浸出油脂質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，并借助酸煉、堿煉和除溴提高浸出油脂的精度，解決油脂在浸出后存儲(chǔ)可能出現(xiàn)的反酸反色等問題，以期提高大豆油脂的生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大豆;油脂;浸出;精煉;膨脹工藝

Research on Quality Control of Soybean Extrusion Extraction and Refining Technology

XUE Yuanlong， SHI Hongbin， SONG Peng， SUN Yanyan

（93 Group Tieling Soybean Technology Co.， Ltd.， Tieling 112600， China）

Abstract： In order to improve the oil production quality of soybean puffing process and refine the application details of soybean oil extraction process， the factors affecting the quality of soybean oil extraction by this technology are studied from the perspective of time， temperature， material liquid ratio and embryo height of soybean puffing process. On the basis of clarifying the advantages of using the expansion process for oil extraction， the factors affecting the quality of the extracted oil are analyzed， and the accuracy of the extracted oil is improved by means of acid refining， alkali refining and bromine removal， so as to solve the problems of acid inversion and color inversion that may occur in the storage of oil after extraction， so as to improve the quality of soybean oil production.

Keywords： soybean; grease; leaching; refine; expansion process

膨化工藝能將大豆的油脂浸出提取最大化，且方便各種工藝的融合使用，在提高榨油質(zhì)量和效益的同時(shí)降低對(duì)榨油工作的成本投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和工藝效益。但大豆膨化工藝的油脂浸出質(zhì)量受時(shí)間、溫度、料液比以及料胚高度等因素影響，不適宜的生產(chǎn)參數(shù)控制易影響油脂浸出的質(zhì)量，且還會(huì)加大后續(xù)油脂精煉的難度。對(duì)此，為進(jìn)一步提高大豆油生產(chǎn)工藝的質(zhì)量，將對(duì)上述影響油脂浸出和精煉工藝的因素進(jìn)行研究，通過深入分析明確最佳生產(chǎn)的參數(shù)區(qū)間。

1 膨化工藝的優(yōu)點(diǎn)

1.1 顯著提高生產(chǎn)加工能力

將膨化工藝應(yīng)用到大豆的油脂浸出中，能顯著提高生坯直接浸出油脂的能力，由已有研究可知該方法與直接壓榨法相比，其油脂的生產(chǎn)能力能提高約40%、生產(chǎn)動(dòng)力消耗可降低約30%，且蒸汽的使用量可減少約15%。雖然膨化料與胚片料相比體積更小，但其容重得到明顯增加，因此大豆膨化技術(shù)制油生產(chǎn)線同等批量的大豆產(chǎn)量可提高30%～50%。同時(shí)該技術(shù)使用大豆軋胚的厚度可放寬到0.40～0.47 mm，且可獲得等同于胚片料一次浸出的殘油水平[1]。此外，膨化料還具備疏松多孔、易于浸出、混合油濃度高、易瀝干以及濕粕殘溶低等特點(diǎn)，有助于浸出設(shè)備榨取油脂。

1.2 膨化料更有利于浸出

從大豆膨化料的浸出工藝角度出發(fā)，由大豆膨化技術(shù)得到的基料可使大豆的細(xì)胞組織被完全破壞，同時(shí)還可使油料多孔性增加，使更多游離狀態(tài)的油脂出現(xiàn)在油料細(xì)胞的外表面，從而使油料粒度與機(jī)械強(qiáng)度增大，為油料營造無限接近浸出的臨界狀態(tài)，以此方式增加大豆中油脂的浸出，提高大豆制油的質(zhì)量與產(chǎn)量。

1.3 膨化工藝能提高豆粕質(zhì)量

從膨化處理技術(shù)的潛在性質(zhì)角度出發(fā)，該技術(shù)因具有較為顯著的抑制熱敏性抗?fàn)I養(yǎng)因子和提高油脂中蛋白質(zhì)和脂肪消化率的能力，而被現(xiàn)階段大豆加工業(yè)所重視。未經(jīng)過特殊處理的大豆中具有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，如脲酶、低聚糖類、胰蛋白酶抑制因子以及外源凝集素等，上述抗?fàn)I養(yǎng)因子在加熱環(huán)境下會(huì)分解消失，因此經(jīng)過膨化處理的大豆能消除絕大多數(shù)不耐熱抗?fàn)I養(yǎng)因子[2]。因加熱時(shí)間較短，所以不會(huì)對(duì)浸出油脂的營養(yǎng)物質(zhì)造成影響，使浸出油脂同樣具有等同于壓榨油脂的利用價(jià)值。

2 大豆膨化技術(shù)浸出過程的影響因素控制

2.1 浸出時(shí)間控制

膨化技術(shù)的浸出時(shí)間是指大豆料胚入浸至出粕過程所需的時(shí)間。因此，膨化技術(shù)下大豆的浸出時(shí)間可被視為直接影響大豆浸出效果的重要因素。若大豆浸出時(shí)間較短，則證明有機(jī)溶劑與大豆料胚的實(shí)際接觸時(shí)間過短，有效萃取時(shí)間不達(dá)標(biāo)，造成大豆浸出油脂的提取率過低。大豆的浸出時(shí)間較長，雖然可確保有機(jī)溶劑與大豆料胚的接觸和萃取時(shí)間得到保障，且獲得與預(yù)期值相符的油脂提取率，但長時(shí)間的浸出會(huì)使生產(chǎn)成本與生產(chǎn)效益不成正比，并影響整個(gè)大豆油脂浸出的生產(chǎn)效率。此外，由已有研究可知，隨著浸出時(shí)間的延長，用于浸出油脂的大豆料胚含油率將會(huì)逐漸趨于平穩(wěn)，因此若沒有相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)影響，大豆油脂的浸出應(yīng)結(jié)合大豆性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，以我國生產(chǎn)大豆的特性與浸出效果而言，實(shí)際浸出時(shí)間控制在60～90 min最為適宜[3]。

2.2 浸出溫度控制

膨化技術(shù)中浸出溫度同樣是影響大豆油脂浸出效果的因素之一。通常情況下，若浸出過程中實(shí)際溫度較低，則表示大豆油脂浸出過程的能量也將會(huì)變低，此時(shí)油脂分子將會(huì)因缺乏活性而不易被浸出技術(shù)所提取，最終會(huì)造成大豆油脂浸出效果差。雖然浸出溫度過高有利于提高油脂的活性，并降低油脂的黏度，可在一定程度上提高浸出油脂的產(chǎn)量，但從實(shí)際浸出生產(chǎn)中可看出，若浸出時(shí)的溫度無限接近溶劑的沸點(diǎn)，則會(huì)造成溶劑餾分揮發(fā)效果越強(qiáng)烈，立足于溶劑餾分揮發(fā)帶來的萃取劑散失與安全性角度，認(rèn)為浸出時(shí)的溫度應(yīng)被控制在低于新鮮溶劑餾分初餾點(diǎn)的溫度區(qū)間，即應(yīng)被控制在50～60 ℃。

2.3 料液比控制

將溶劑量與被浸料胚的比值作為料液比，料液比同樣可影響浸出油脂的濃度與質(zhì)量，需要對(duì)其進(jìn)行控制。從浸出效果來看，若溶劑量過少則會(huì)造成大豆脫油不完全，浸出后的豆粕仍存在較高的殘油量，此問題不但會(huì)影響大豆的出油率，還會(huì)增加榨油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[4]。若使用溶劑量比例過大，雖然可實(shí)現(xiàn)大豆油脂的完全浸出，并可確保浸出油脂效果滿足設(shè)計(jì)要求，但較大的溶劑比例會(huì)增加后續(xù)精煉工作的工作量，并增加油脂存儲(chǔ)過程中出現(xiàn)反酸、反色等情況的概率。同時(shí)，單位時(shí)間下為大豆油脂浸出供給的溶劑量越大，其浸出的混合油的濃度質(zhì)量越低，且當(dāng)溶劑比例達(dá)到一定限度時(shí)，若無法進(jìn)行進(jìn)行科學(xué)浸泡和瀝干處理，則會(huì)造成料格之間的上下黏連，不能確保各油格中油脂的濃度梯度，造成最終收集混合油的濃度下降?；诖?，通過調(diào)查榨油廠商的生產(chǎn)工藝和查閱相關(guān)資料認(rèn)為，大豆油脂浸出的料液比應(yīng)控制在1∶（0.8～1.0）。

2.4 料胚高度

料胚高度設(shè)置可在一定程度上影響大豆油脂浸出的產(chǎn)量，即在同等浸出環(huán)境下，若浸出器的料斗設(shè)置得越高，且料胚的浸出時(shí)間越長，則可將豆粕中殘留的油脂充分稀釋出來，由此提高大豆膨化工藝的出油率。但從實(shí)際浸出現(xiàn)狀可知，料位的高度并不是越高越好，若料位太高則會(huì)導(dǎo)致底部料胚粉碎，且會(huì)因料位太滿導(dǎo)致容器內(nèi)料胚被噴淋管沖至料斗兩側(cè)的集油斗中，如果缺少相關(guān)的生產(chǎn)管理，此現(xiàn)象還容易堵塞油泵和噴淋管，造成設(shè)備的損壞[5]。因此，料胚的高度應(yīng)結(jié)合膨化大豆和器具規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，最大限度區(qū)間應(yīng)結(jié)合廠家給出的建議值進(jìn)行計(jì)算。

3 浸出油脂的精煉處理工藝

3.1 酸煉脫膠

以劣質(zhì)大豆毛油為例，使用傳統(tǒng)的水化脫膠法僅能將毛油的含磷量降到185～270 mg·kg-1。因此可借助強(qiáng)力酸化混合器對(duì)毛油進(jìn)行精煉，因該設(shè)備具有酸煉反應(yīng)時(shí)間90 min內(nèi)可調(diào)的特性，因此可有效解決毛油中非水化磷脂的酸化水合機(jī)理區(qū)分困難的問題，能達(dá)到高質(zhì)量脫磷的目的。此外，大豆脫膠油過程中其酸值與含磷量是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要因素，可通過控制酸反應(yīng)溫度（70～85 ℃）和時(shí)間（≥45 min）的方式降低其濃度。現(xiàn)階段已有廠商使用檸檬酸作為磷酸的替代物進(jìn)行生產(chǎn)，可有效減少磷酸使用以及無機(jī)酸的加入，控制精煉后大豆油的返酸問題[6]。

3.2 堿煉脫膠脫酸

除上述方法外對(duì)浸出大豆油脂的脫膠脫酸還可采用堿煉的方式進(jìn)行。由大豆膨化技術(shù)浸出的油脂中，其葉綠素的含量通常處于1 000～1 450 μg·L-1，通過堿煉技術(shù)能去除約25%的葉綠素與50%的加工色素[7]。在精煉離心操作中，首臺(tái)離心機(jī)出油酸值將會(huì)對(duì)成品油的返酸率造成直接影響，因此需控制首臺(tái)離心機(jī)的出油酸值維持在0.03～0.04 mg·g-1。因上述酸煉中加入檸檬酸，因此可絡(luò)合半成品油中的金屬離子，并減緩其氧化速度，實(shí)現(xiàn)高效脫色、脫磷和脫皂的目的。結(jié)合我國生產(chǎn)大豆油堿煉脫膠脫酸生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)，酸值處于2.35 mg·g-1，含磷量處于600 mg·kg-1的進(jìn)出油脂，其磷酸用量應(yīng)在0.1%～0.2%，加酸后原油的酸值應(yīng)達(dá)到2.78 mg·g-1，且堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)達(dá)到12.4%，超量堿應(yīng)達(dá)到20%～25%，控制堿煉后成品油的含磷量≤30 mg·kg-1、含F(xiàn)e量≤0.1 mg·kg-1、含Cu量≤0.01 mg·kg-1，含Ca與Mg量≤5 mg·kg-1[8]。

3.3 脫色

經(jīng)過上述酸煉與堿煉處理后的大豆油需進(jìn)行一次脫色處理，在進(jìn)行脫色之前應(yīng)檢查脫色罐的容積，確保其能在過濾器切換過程中不會(huì)發(fā)生溢罐，導(dǎo)致未脫色油直接流入脫色罐中破壞成品油的質(zhì)量。對(duì)此，建議設(shè)置一個(gè)暫存罐，并將其安置在預(yù)脫色罐后方，以此方式控制進(jìn)入過濾器待脫色油的速度，降低過濾器切換時(shí)進(jìn)口處原油的流量波動(dòng)，以期達(dá)到控制溢罐問題發(fā)生的概率[9]。此外，原油的脫色施工應(yīng)結(jié)合油品的選擇活性低于200、游離酸處于0.2%以及pH值處于5～9的白土，使用活性白土、凹凸棒土以及膨潤土的比例應(yīng)控制在2∶1∶1。對(duì)于國外進(jìn)口的大豆浸出油脂脫色，應(yīng)控制活性白土與凹凸棒土的比例為1∶2，考慮到國外進(jìn)口大豆浸出油脂熱損率過高，因此活性白土、助濾劑以及凹凸棒土的配比應(yīng)控制在1∶1∶2。對(duì)于容易在后續(xù)的加工或存儲(chǔ)過程中發(fā)生返色和返酸的大豆油，應(yīng)考慮適當(dāng)調(diào)整活性白土、凹凸棒土以及膨潤土的比例，以緩解上述問題。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)上述大豆油脂浸出與精煉工藝的分析，筆者認(rèn)為浸出與精煉植物油脂的工藝仍有可提升的空間。通過對(duì)大豆膨化工藝影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素分析，明確時(shí)間、溫度、料液比以及料胚高度等工藝的主要事項(xiàng)，并針對(duì)現(xiàn)有工藝得出最佳控制區(qū)間，以為后續(xù)的油脂精煉奠定基礎(chǔ)，通過對(duì)酸煉、堿煉和脫色等工藝的分析，提高油脂精煉的質(zhì)量，以期為生產(chǎn)更高等級(jí)的大豆油奠定基礎(chǔ)。

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