油脂精煉是油脂加工的重要手段，可去除加工過程產(chǎn)生的水分、蛋白質(zhì)、膠質(zhì)、色素等一系列影響油脂品質(zhì)的雜質(zhì)。精煉技術(shù)一般為脫膠、脫酸、脫色、脫臭，包含物理和化學(xué)多種方法。為改善傳統(tǒng)技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)油脂適度、綠色加工，國內(nèi)外學(xué)者對新型精煉技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究。
一、脫膠
脫膠是指將毛油中所含磷脂等膠質(zhì)去除。脫膠工藝被認(rèn)為是油脂精煉加工中最重要的環(huán)節(jié)之一。脫膠效果的好壞將直接影響成品油脂的質(zhì)量和產(chǎn)量。在化學(xué)精煉時，因?yàn)槊撃z之后伴隨的脫酸工序可以進(jìn)一步將殘余磷脂等膠質(zhì)去除，所以在化學(xué)精煉中脫膠工序后磷脂等物質(zhì)允許有一定的殘留量；但是物理精煉過程中，如果脫膠后的磷脂殘留量超標(biāo)，往往在其后工序中很難完全去除，會影響最終產(chǎn)品的風(fēng)味和氧化穩(wěn)定性。所以相對化學(xué)精煉，物理精煉方法雖然無需脫酸，可減少廢棄物的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)，但是因其對脫膠效果要求極高，目前應(yīng)用并不多。
1、膜過濾脫膠
膜分離技術(shù)在油脂脫膠和脫酸工藝中具有極大的應(yīng)用潛力。與傳統(tǒng)脫膠方式相比，膜分離技術(shù)具有工藝環(huán)節(jié)簡單、節(jié)能高效、經(jīng)濟(jì)性好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，其在油脂領(lǐng)域適用性廣，經(jīng)過膜法脫膠和脫酸后，油脂品質(zhì)可得到顯著提升。
在油脂脫膠工藝中，膜分離技術(shù)常被用來分離磷脂膠束。傳統(tǒng)的水化脫膠一般只能除去毛油中 80%~90%(相對質(zhì)量分?jǐn)?shù))總磷脂，很難去除非水化磷脂。由于磷脂同時具有親水和疏水末端，在非溶液環(huán)境中會形成球狀結(jié)構(gòu)的反向膠束，導(dǎo)致其相對分子質(zhì)量增加，因此可應(yīng)用超濾膜將磷脂分離。對于新型膜材料的開發(fā)，提升膜的適用性、耐用性和回收再利用，并解決使用過程中的污染問題，是目前膜法脫膠工藝有待解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
2、酶法脫膠
酶法脫膠是采用磷脂酶特異性水解油脂中的磷脂分子，進(jìn)而達(dá)到脫膠效果的一種方法。脫膠磷脂酶主要有磷脂酶 A1(PLA1)、磷脂酶 A2(PLA2)、磷脂酶 B(PLB)、磷脂酶 C(
PLC)和磷脂酶 D(PLD)。磷脂酶種類不同，其特異性脫膠位點(diǎn)不同。
PLA1、PLA2和PLB的脫膠原理是通過磷脂酶水解掉非水化磷脂分子中的一個脂肪酸，生成具有較強(qiáng)親水性的溶血磷脂，進(jìn)而通過水化作用除去；PLC 則是直接水解掉磷脂分子中的有機(jī)磷酸酯，生成甘二酯和不具乳化性的磷酸基化合物，含磷化合物隨后通過水洗去除。
酶法脫膠工藝可將磷含量降低至10 mg/kg 以下，更適合油脂后續(xù)的物理精煉，具有經(jīng)濟(jì)效益高、油脂品質(zhì)好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。酶法脫膠是一種具有替代傳統(tǒng)脫膠法潛能的新型油脂加工工藝。但考慮到脫膠時間和酶制劑成本問題，后續(xù)需要在高催化活性、低成本的磷脂酶開發(fā)以及酶制劑重復(fù)利用等方面進(jìn)行突破。
二、脫酸
脫酸的目的是去除油脂中游離脂肪酸。傳統(tǒng)脫酸方法一般是利用酸堿中和原理，應(yīng)用最多的堿是氫氧化鈉，但此過程會產(chǎn)生大量廢水，處理不當(dāng)會污染環(huán)境并增加成本。為了解決存在的問題，研究人員不斷對新的脫酸工藝進(jìn)行探索，如氫氧化鉀工藝，氫氧化鉀的價格高于氫氧化鈉，看似不夠經(jīng)濟(jì)，實(shí)則采用氨或氫氧化銨對脫酸廢水進(jìn)行處理可得到含 N-P-K 的液體營養(yǎng)肥料。
1、酶法脫酸
酶法脫酸主要是脂肪酸和醇在脂肪酶的催化作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，將游離脂肪酸轉(zhuǎn)變成酯的形式，從而達(dá)到降低酸價的目的，特別適用于高酸價油脂脫酸。脫酸脂肪酶分為甘油三酯脂肪酶和偏甘油酯脂肪酶兩類。偏甘油酯脂肪酶是一種新型脂肪酶，僅選擇性作用于單甘酯或甘油二酯，但甘油三酯脂肪酶目前應(yīng)用更為普遍。采用生物酶法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理和化學(xué)脫酸技術(shù)可實(shí)現(xiàn)油脂脫酸工藝的節(jié)能減排，達(dá)到綠色環(huán)保之目的，但未來在酶資源挖掘和固定化酶技術(shù)開發(fā)等方面需進(jìn)一步深入。
2、分子蒸餾脫酸
分子蒸餾是一種在高真空度下進(jìn)行分離操作的連續(xù)蒸餾過程，具有真空度高、物料不易氧化損傷、操作溫度低、物料受熱時間短、傳熱效率高、分離程度高、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于高沸點(diǎn)、熱敏性和易氧化物質(zhì)的分離。分子蒸餾技術(shù)具有多種優(yōu)勢，特別適合于特色油脂的精煉，在高效脫除游離脂肪酸的同時，還能夠有效保留微量活性成分。
3、納米中和脫酸
納米中和技術(shù)是利用高壓泵，使脫膠后的油脂和堿液在高壓下進(jìn)入納米反應(yīng)器形成高速湍流，液體層間產(chǎn)生高剪切力，使得油脂與堿液在納米反應(yīng)器中充分混合，破壞其中的分子團(tuán)，促使快速高效地完成酸堿中和反應(yīng)，從而達(dá)到去除游離脂肪酸的目的。納米中和脫酸是一項(xiàng)新技術(shù)，可以提高油脂得率，并在保證脫酸效果的同時，降低酸、堿等化學(xué)品消耗，在油脂精煉工藝中已有成功應(yīng)用，但是這一技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用尚不廣泛。
研究發(fā)現(xiàn)，在納米中和脫酸工藝中，磷酸和檸檬酸的用量顯著降低(降低達(dá)90%)，堿的用量也顯著減少(超過30%)。這是由于在納米反應(yīng)器中，高壓和高剪切力作用促進(jìn)了毛油與堿液的高效混合，相比于常規(guī)的機(jī)械攪拌混合，可使中和反應(yīng)充分進(jìn)行，油脂中的游離脂肪酸幾乎被完全中和，極大地降低了堿用量。此外，這一新的脫酸工藝還可使非水化磷脂更容易被去除。
三、脫色
天然油脂含有一些色素物質(zhì)，如葉綠素、葉黃素、類胡蘿卜素等。一般來說，動物油脂含有的色素物質(zhì)較少，而植物油脂中色素物質(zhì)含量一般較高。不同來源的植物油脂所含色素物質(zhì)種類和含量都有所不同。這些色素物質(zhì)的存在不僅會影響油脂的感官品質(zhì)，而且在油脂的加工和貯藏過程中還很容易與其它成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使油脂品質(zhì)變差。
1、復(fù)合吸附劑脫色技術(shù)
吸附劑的種類和用量是影響油脂脫色效果的主要因素。常用吸附劑有活性白土、活性炭、凹凸棒土等。不同吸附劑對油脂中雜質(zhì)的特異性吸附作用不同，成本也有差異。通過不同脫色劑進(jìn)行合理配比，不僅能有效解決脫色效率低、吸附劑利用不充分等問題，還可以減少用量、降低脫色成本。
2、物理場輔助脫色技術(shù)
物理場輔助脫色是一種有效增強(qiáng)脫色效果的手段，其中超聲波輔助油脂脫色最為常用。由于超聲波的空化作用，在吸附脫色過程中，可使脫色劑微粒在油脂中劇烈運(yùn)動和翻滾，讓脫色劑均勻分布在油脂中，增加脫色劑與待脫色油脂的接觸面積，進(jìn)而提高油脂脫色效率和脫色劑利用率，有效縮短脫色時間、降低脫色溫度。
3、二氧化硅多級吸附脫色技術(shù)
二氧化硅水凝膠是由完全酸活化或部分酸活化的二氧化硅和水分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%~65%)形成的可自由流動性白色粉料。這種吸附劑對油溶性色素的親和力較低，但可有效除去油脂中的磷脂、皂腳和微量金屬等極性雜質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，二氧化硅水凝膠和活性白土按照一定順序加入進(jìn)行脫色時，基于兩者的互作效應(yīng)，可以大大降低脫色溫度和時間。
二氧化硅水凝膠對油脂還有良好的預(yù)過濾效果，人們將這種工藝稱為二氧化硅多級吸附脫色。因?yàn)槎趸杷z對油脂的預(yù)處理作用有效提升了白土對色素的吸附能力，因此可以將白土用量減少 40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上。該工藝的優(yōu)點(diǎn)在于可高效脫除磷脂、皂腳和微量金屬元素，而對于色素的脫除能力仍存在一定不足，后續(xù)需要繼續(xù)深入優(yōu)化。
四、脫臭
植物油脂普遍自帶其特征氣味，需通過脫臭去除。傳統(tǒng)脫臭工藝存在耗能高、損失微量營養(yǎng)素及半生風(fēng)險(xiǎn)因子嚴(yán)重等問題，新型脫臭工藝在一定程度上解決了以上問題。
1、干式—冷凝真空脫臭系統(tǒng)
目前大部分油脂脫臭工藝中均采用傳統(tǒng)蒸汽噴射泵真空脫臭系統(tǒng)，盡管前期投入費(fèi)用低，但是僅脫臭階段所需蒸汽消耗約占總量的 60%~85%，能耗極高。
干式—冷凝真空脫臭技術(shù)是在水的三相點(diǎn)參數(shù)條件以下，將從脫臭塔中吸入的水蒸氣與游離脂肪酸等物質(zhì)，采用干式—冷凝的方式，使之不經(jīng)過液相狀態(tài)，在冷凝器冷卻管傳熱面上直接凍結(jié)成固相而附著在冷凝管表面，然后再將其除去。經(jīng)過冷凝器后，實(shí)際上流向噴射泵的僅有空氣。
與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，具有真空度高、啟動時間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)。研究表明，食用油干式—冷凝真空脫臭工藝在能耗、環(huán)保、操作和土建維護(hù)等方面具有顯著優(yōu)勢，可應(yīng)用在油脂脫臭、脂肪酸蒸餾、甘油蒸餾工段和冷凍干燥工段等不同領(lǐng)域。
2、雙溫集成汽提脫臭技術(shù)
雙溫集成汽提脫臭技術(shù)是利用不同溫度的水蒸氣對油脂進(jìn)行兩次脫臭處理。第一階段在較低溫度下，脫除大部分較低餾分臭味組分，時間較長；第二階段在較高溫度下，脫除高餾分臭味組分和熱脫色成分，時間很短。這種組合塔和獨(dú)立填料塔相結(jié)合的設(shè)備形式和優(yōu)化的工藝條件，可保證良好的脫臭效果，也減少由于長時間高溫、高真空條件處理導(dǎo)致的反式脂肪酸的形成，以及維生素 E和植物甾醇等活性物質(zhì)的損失。不僅如此，兩次蒸汽處理可以實(shí)現(xiàn)熱量的回收和循環(huán)利用，可顯著降低脫臭能耗。此外，雙溫集成汽提脫臭塔還具有降低負(fù)熱效應(yīng)，有效脫除有害因子和揮發(fā)性臭味成分等效果。
參考資料：
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作者簡介
小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
來源：食品加工包裝在線
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