基本介紹
- 中文名：冬化
- 外文名：winterization of oil
- 套用：植物油的晶析分離
- 方法：冷卻分提
簡介,分提原理,分提工藝,常見植物油的冬化,套用,
簡介
分提原理
天然食用油脂最主要組分為甘油三酯。油脂內不同甘油三酯由於構成其脂肪酸種類和組合不同，最終導致不同甘油三酯間熔點（或凝固點）不同。一般而言，構成甘油三酯的脂肪酸碳鏈越長、不飽和度越高，其甘油三酯熔點（或凝固點）就越低，反之亦然。油脂冬化分提技術便基於在一定溫度條件下，利用油脂各種甘油三酯熔點差異及溶解度不同，將油脂分離為固、液相兩部分，其中固相部分稱之固脂。油脂冬化分提一般分為三個過程：（1）晶核形成；（2）晶體成長；（3）固―液相分離（即晶體分離）。晶核形成和晶體成長統稱為油脂結晶過程。在該過程中，油脂中一些熔點（或凝固點）相對較高甘油三酯首先結晶，形成許多微觀晶粒，這些晶粒和油脂中可能存在微觀固體雜質顆粒，在結晶過程中起到晶核作用。液態油脂中未結晶甘油三酯不斷凝結至這些晶核表面，晶核也就不斷長大，成為巨觀晶體。無論是微觀晶核產生或晶核長大，均通過溶液過飽和度―這種濃度差而實現。一般來說，甘油三酯結晶都存在著同質多晶現象，即甘油三酯存在著α、β'和β三種不同晶體狀態。這三種晶體穩定性、熔點、熔化焓和熔化膨脹率依次逐步增大，且只能發生單向晶形轉移，即晶形轉化方向為α→β'→ β。為使固―液相能達到較好分離效果（即晶體分離），冬化分提最終獲得油脂結晶應儘可能為晶粒大、穩定性好、容易過濾的β'或β型晶體。
分提工藝
油脂冬化分提技術一般可分為3類：
（1）乾法分提（Dry franctionation），也稱為自然分提。
（2）溶劑分提（Solvent franctionation）。
（3）表面活性劑分提（Detergent franctionation），也稱為乳化分提。乾法分提是最為普通和常用分提技術，是油脂在不添加任何溶劑前提下，將完全熔化為液態油，一邊低速攪拌，一邊緩慢冷卻至一定溫度，讓油脂中固脂成分先結晶析出，進而將固、液相分離。溶劑分提是將油脂按一定比例、採用有機溶劑（如正己烷、丙酮等）溶解後再冬化，使固脂結晶析出再分離技術。雖溶劑分提效果優於乾法分提，但一般需要比干法分提更低冬化溫度，且要消耗大量有損人體健康有機溶劑。表面活性劑分提是將油脂按乾法冬化析出晶體後，加入一定比例表面活性劑（如十二烷基磺酸鈉等）及水或電解質（如氯化鈉、硫酸鎂等）水溶液，使結晶固脂乳化並懸浮於水相中，從而加快結晶固脂分離效率。表面活性劑分提效率要高於乾法分提，適於大規模生產；但由於許多表面活性劑並不允許在食用油脂加工時使用，因此其實際套用受限並不廣泛。
常見植物油的冬化
1、米糠油
（1）一級米糠油
米糠油固脂含量較高，其中含硬脂酸1%-3.8%、棕櫚酸12%-18%，固脂在低溫下結晶析出，油脂變渾，出現固液分層，脫脂安排在脫酸後進行，否則脂肪酸在低溫下先於脂質結晶凝固，脫脂過濾無法進行。米糠油經物理精煉後，酸值KOH在1-3 mg/g，冷卻到30℃，泵入脫脂結晶罐，經24h緩慢均勻冷卻到0-2℃，保溫養晶48h。在養晶過程中採用慢速攪拌。養晶過程中容許溫度略回升2-5℃，然後用硅藻土預塗過的過濾機過濾，預塗層的濾壓在0.06MPa左右，過濾溫度設定在25 ℃，利用油位差重力差自然過濾，避免用剪下攪動作用強的輸油泵加壓過濾，易打破脂晶。物理精煉米糠油經脫蠟脫脂，得到液體油90%左右，得到固體脂5%-10%（內含少量液體油）。另一種方式是兩次結晶過濾，把脫臭米糠油冷卻到30℃左右，冷卻結晶24h，過濾一次，過濾機壓力小於等於0.35MPa，過濾油進入第二個結晶罐，在油溫小於等於25℃、養晶24h，進行二次過濾，濾壓小於等於0.35MPa。
（2）三、四級米糠
米糠油脫蠟安排在脫色前，油中游離脂肪酸含量高，酸值KOH在30mg/g左右，脂肪酸熔點高，隨著溫度降低，脂肪酸先凝固，導致油的黏度急劇上升，在20℃時米糠油非常稠，脫蠟過濾產生困難。所以過濾溫度應大於等於20℃。把米糠油脫水後，泵入結晶罐，緩緩攪拌，將油溫於70℃ 在24h內降溫到25℃左右，繼續慢速（10-15r/min）攪拌，維持油溫養晶48h，再泵入葉片過濾機過濾，過濾機在進油前預塗硅藻土。提升過濾溫度，可以加快過濾速度，減少蠟糊含油量，但油脂透明度變差；過濾溫度降低，過濾速度下降，減少油中含蠟量，降低濁點，提高油脂透明度。得到液體油在90%左右，固體脂在5%-10%。米糠油脫蠟有一定的脫色作用。生產表明Y70、R20米糠油經脫蠟後色澤降至Y70、R12，原因是褐色的三價鐵離子與脂肪酸螯合物及一些熔點較高的色素在低溫下結晶析出，在脫蠟過濾時截留在蠟中。
2、棉籽油
棉籽油含棕櫚酸21.6%-24.8%，硬脂酸1.9%-2.4%，熔點高。先把油脂加熱到30-40℃，之後送入結晶罐，結晶罐用冷卻水將油脂降溫到15-20℃，用冷凍水冷卻到6-8℃，在結晶罐內養晶12-24h，攪拌速度10-15 r/min，形成顆粒較大、硬度高易分離的β'晶體，這是穩定的結晶。棉籽油脫蠟過濾要選用隔膜式過濾機，選用0.7 MPa 的膜，過濾壓力在0.2-0.4MPa，工作最高耐壓0.5MPa，乾式脫蠟脫脂可以分離得到75%的液體油和25%的固體脂。
3、葵花籽油
採用急冷將葵花籽油經換熱器在1min內速冷到8℃，蠟的結晶為片狀，過濾後油脂含蠟量小於等於80 mg/ kg。小晶體含油少，在水中分散好，對分離有利，速冷利於小晶體的形成，結晶和養晶時間一般在12h。
4、玉米油
玉米油一般含蠟在500 mg/ kg左右，鹼煉油酸值KOH控制在0.2-0.25mg/g，在脫色油中添加0.2% 助濾劑，快速冷卻到5-10℃，攪拌速度10-13 r/min，結晶時間8-12h。最好採用先脫蠟後脫臭，這樣可以避免過濾時的助濾劑酸性，使油脂酸值上升，超出小包裝油的酸值指標。脫臭塔中油溫控制在230℃。
5、菜籽油
菜籽油含20-400 mg/kg的蠟質化合物，其中60%-80%是蠟質，結晶特性難檢測，有時幾天、幾個月後才出現沉澱。把脫色油急冷至5℃，結晶時間24h，加入0.1%助濾劑進入過濾機，脫除高熔點的長鏈脂肪酸的蠟及固體脂等。
套用
目前，冬化處理在食用油分提和生物柴油低溫流動性方面的套用比較廣泛。食用油中的蠟主要由高級脂肪醇與高級脂肪酸反應所形成，此外還包括一些高級游離的脂肪醇、脂肪酸以及烴類。較高溫度下，蠟在油中以分子狀態的形式存在，當溫度降低到某一數值時，油中會有晶體析出，導致食用油變渾濁，影響其口感和透明度。此外，蠟一般比較穩定不易分解，人體很難將其吸收。因此，近年來在食用油套用方面，豬油、雞油、魚油以及其它水生動植物油脂、棕櫚油、棉籽油、茶籽油、玉米油、芝麻油和葵花籽油等都可以採用冬化對食用油進行脫蠟處理，使其成為高檔食用油。在生產生物柴油時，隨著原料中飽和脂肪酸甲酯含量的增加，生物柴油的閃點、粘度、密度、冷濾和冷凝點均會增加。冬化處理主要通過結晶和分離兩個過程，降低生物柴油中飽和脂肪酸酯的含量，從而提高生物柴油低溫流動性，進而改善其他性能指標。近年來，尤其在國外，冬化處理生物柴油套用已經非常廣泛，如在大豆油、花生油、廢餐飲油、巴巴樹油和牛脂等生物柴油上的套用，都使其低溫流動性有了很大的改善。
