基本介紹
- 中文名：水代法
- 外文名：water extraction process
- 又稱：小磨法
- 方式：從油料中以水代油而得脂肪
- 例子：生產芝麻香油
- 原理1：非油成分對油和水的親和力不同
- 原理2 ：油和水的比重不同
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植物油提取工藝
植物油提取工藝研究現狀國內外植物油提取工藝條件全面最佳化都尚未實現。植物油的提取通常是經過簡單的機械壓榨或用溶劑萃取。不同提取工藝，油的提取率和理化性質都不一樣。
目前，國內外植物制油方法主要有壓榨法、水酶法、浸出法和水代法4種。國外對植物油的氣味要求不高，多用壓榨法和浸出法，水代法又稱為小磨法，生產的香油具特殊的香氣，是我國普遍的使用方法；酶法是新興的方法，在提取油脂的同時還能充分提取芝麻蛋白，但技術工藝尚未成熟，套用於工廠化生產尚少。
壓榨法
壓榨法是藉助機械外力的作用，將油脂從油料中擠壓出來的取油方法，是目前國內植物油脂提取的主要方法。按照提油設備來分，壓榨法提油有液壓機榨油和螺旋機榨油兩種。液壓榨油機又可以分為立式和臥式兩類，目前廣泛使用的是立式液壓榨油機。壓榨法也是提油的基本方式。
浸出法
浸出法也稱溶劑浸出法，其制油的依據是萃取原理。利用油脂與所用的溶劑相似相溶的性質，通過溶劑浸泡處理過的油料，將油脂溶解到溶劑中，將其萃取溶解出來，再通過蒸餾等工藝過程將溶劑油從毛油中分離出來。溶劑法制油是當前衡量一個國家和地區油脂製取工業發展水平的標準，通常已開發國家溶劑法制油所占比例超過90%以上，即實現了浸出化。
浸出法製取植物油是利用固-液萃取的原理，選擇某種對油脂具有良好溶解能力的有機溶劑，對油料進行噴淋和浸泡，把油料中的油脂萃取出來的一種制油方法。浸出法製取植物油主要是針對壓榨後的芝麻餅進行浸出，得到的浸出植物油需要經過幾個精煉步驟得到精煉植物油。在生產中由於植物油含量高，不適合直接用溶劑浸取法，所以工業生產中可以用液壓機預榨後，再用浸出法製取植物油。
水酶法
水酶法是將油料充分研磨，破壞油料的細胞壁，然後用水浸泡使油料充分吸水膨脹，加酶進一步破壞細胞壁，使細胞中的脂體釋放出來，再離心分離獲得油脂。國外對水酶法研究較多，並對大豆、紫草籽、橄欖、玉米、核桃等農作物制油工藝進行了大量研究。目前，國內水酶法提取油脂的研究較少，根本問題是酶的製備和回收，以及減少生產成本和最佳化生產工藝。
水酶法提取工藝的最大優勢是：在提取油的同時，能有效回收植物原料中的蛋白質，不破壞植物油中天然的營養成分。利用水酶法提取植物油，出油率高、油品質好、不需要精煉、沒有廢水與廢渣、對環境不會造成污染。水酶法的不足之處是：因酶的造價較高，生產成本高於其它提油方法的成本。
水代法
水代法是生產芝麻香油最常見的傳統方法。水代法生產植物油是利用油料中非油成分對油和水的親和力不同以及油和水的比重不同來進行油水分離的。水代法是我國的一種傳統制油方法，這種巧奪天工的“水帶法”，其過程是這樣的：把篩洗好的芝麻在鍋中炒酥，再用石磨將芝麻磨成細麻醬坯，然後按比例將油坯和開水放入鍋中，通過攪拌、沉澱後把油替出來，通過長時間的震動和用重銅錘打軋的方法，將殘油與麻渣分開。
水代法的套用
馬建華等人通過對水代法工藝中“兌醬攪油與震盪分油”的工序進行改進，用0.5%的鹽水代替水，大大提高了出油率，同時改善了油的純度和品質。
楊傳任等人對水代法提油的機理進行研究，通過顯微鏡觀察芝麻細胞的橫切片，觀察到了油脂在細胞中的分布，進一步研究了水對油和麻渣的親和力，在此基礎上，把離心器套用於“震盪分油”加工工藝中，對攪拌方式進行改良，大大提高了提油率。
芝麻作為食品生產的主要原料，在油脂工業和食品加工中被廣泛使用。芝麻皮含有草酸鹽，影響食品消化率，往往會造成食品風味和口感的降低。關於芝麻濕法脫皮有學者對其做過研究分析，這主要取決於芝麻的性質和對產品性質的要求。汪學德等人研究了食品級燒鹼在脫皮芝麻生產中的套用，得到了芝麻加工中脫皮工藝技術的參數，為水代法生產工藝提供參考。
原先瑞等人採用氣相色譜一質譜聯用(GC-MS)技術，對芝麻油進行了組成及含量分析，測得其主要成分是高級脂肪酸、不飽和脂肪酸、芝麻脂素、維生素及其衍生物、植物甾醇等化學成分，也檢測到芝麻油中的獨有成分芝麻酚等微量生物活性成分。
芝麻油的香味成分十分複雜，已測知芝麻香油的香味組分有四十多種。日本研究學者對已經鑑定出的四十多種香味組分進行了研究，並逐一報導了它們的氣味、滋味，分離單一組分均不具芝麻油香味，這說明芝麻油香味是多組分相互配比的一個綜合反映。
歐陽韶輝等人在傳統水代法提取核桃油的工藝中，通過往兌漿後的料醬中加入酶，使其在溫度為50℃，自然pH下酶解2.5h，通過正交試驗對酶解工藝中酶用量、酶配比進行了研究。試驗結果表明，酶的使用可以大幅度提高出油率。當料醬在木瓜蛋白酶為20萬U/100g、鹼性蛋白酶為3800U/100g、纖維素酶為100U/100g3種酶的複合酶解後，經滅酶、離心，其出油效率達96%，油顏色清亮，氣味、口味正常。清油分離簡易，簡化了提油工序。
關地等人對水代法製取核桃油進行了研究，通過將核桃破殼、去雜、去皮、炒料、磨醬、兌醬攪油，振盪分離，然後進行靜置沉澱、分裝，獲得成品核桃油。
樊建等人利用水代法提取的核桃油，通過鹽析、85%磷酸及20%明礬溶液三種脫膠處理，結果表明，85%磷酸脫膠處理的核桃油氧化穩定性優於鹽析及明礬脫膠處理的樣品。
紀鵬等人利用微波輔助水代法從油茶籽中提取油茶籽油，通過單因素試驗和正交試驗探討了微波功率、提取溫度、提取時間、料液比對油茶籽油提取率的影響。試驗結果表明，工藝參數分別為：微波功率800W，提取溫度70℃，提取時間3h，料液比1:4，在此條件下，油茶籽油提取率可達到91.85%。
王小英等採用超音波預處理結合水酶法提取小麥胚芽油，重點對酶解條件進行最佳化。採用超音波預處理以提高小麥胚芽提油率，適宜超音波預處理條件為：超音波功率500W、超聲時間4min，最佳的酶解條件為：料液比l:14、鹼性蛋白酶添加量1.5%、酶解溫度50℃、時間2h、酶解pH11，此時的小麥胚芽提油率為82.20%，比未經超音波預處理的高出10.28%。
水代法生產芝麻香油工藝流程
芝麻——篩選——漂洗——炒籽——揚煙——吹淨——磨醬——對漿攪油——振盪分油——小磨香油、麻渣
水代法生產芝麻香油操作要點
篩選
清除芝麻中的雜質，如泥土、砂石、鐵屑等雜質及雜草籽和不成熟芝麻粒等。篩選愈乾淨愈好。
漂洗
用水清除芝麻中與芝麻大小差不多的並肩泥、微小的雜質和灰塵。將芝麻漂洗浸泡1-2小時，讓芝麻均勻地吃透水分。浸泡過的芝麻含水量為25%-30%。將芝麻瀝乾，再入鍋炒籽。若芝麻尚濕就入鍋炒籽，容易掉皮。浸泡有利於細胞破裂。芝麻經漂洗浸泡，水分滲透到完整細胞的內部，使凝膠體膨脹起來，再經加熱炒籽，就可使細胞破裂，油體原生質流出。
炒籽
採用直接火炒籽。開始用大火，此時芝麻含水量大，不會焦糊；炒至20分鐘左右，芝麻外表鼓起來，改用文火炒，用人力或機械攪攔，使芝麻熟得均勻。炒熟後，往鍋內潑炒籽量3%左右的冷水，再炒1分鐘，芝麻出煙後出鍋。潑水的作用是使溫度突然下降，讓芝麻組織酥散，有利於磨醬，同時也使窩煙隨水蒸氣上揚。炒好的芝麻用手捻即出油，呈咖啡色，牙咬芝麻有酥脆均勻、生熟一致的感覺。這裡值得一提的是，專為食用的芝麻醬要用文火炒籽，而專提取小磨香油的芝麻要火大一些，炒得焦一點。炒籽的作用主要是使蛋白質變性，利於油脂取出。芝麻炒到接近200攝氏度時，蛋白質基本完全變性，中性油脂含量最高，超過200攝氏度燒焦後，部分中性油脂溢出，油脂含量降低。此外，在對漿攪油時，焦皮可能吸收部分中性油，所以，芝麻炒得過老則出油率降低。炒籽生成香味物質，只有高溫炒的芝麻才有香味。這是因為高溫導致磷脂的糊化，具有特殊的糊香味。高溫炒籽後制出的油，如不再加高溫，就能保留住濃郁的香味。這就是水代法取油工藝的主要特點之一。
揚煙吹淨
出鍋的芝麻要立即散熱，降低溫度，揚去煙塵、焦末和碎皮。焦末和碎皮在後續工藝中會影響油和渣的分離，降低出油率。出鍋芝麻如不及時揚煙降溫，可能產生焦味，影響香油的氣味和色澤。
磨醬
將炒酥吹淨的芝麻用石磨或金剛砂輪磨漿機磨成芝麻醬。芝麻醬磨得愈細愈好。把芝麻醬點在拇指指甲上，用嘴把它輕輕吹開，以指甲上不留明顯的小顆粒為合格。磨醬時添料要勻，嚴禁空磨，隨炒隨磨，熟芝麻的溫度應保持在65-75攝氏度，溫度過低易回潮，磨不細。石磨轉速以每分鐘30轉為宜，石磨的磨紋很細，磨幾批芝麻後就需要鑿磨1次。磨醬的作用，在於炒籽後內部油脂聚集，處於容易提取的狀態（油脂粘度也降低了），經磨細後形成漿狀。由於芝麻含油量較高，出油較多，此漿狀物是固體粒子和油組成的懸浮液，比較穩定，固體物和油很難通過靜置而自行分離。因此，必須藉助於水，使固體粒子吸收水分，增加密度而自行分離。磨醬要求愈細愈好，這有兩個目的：一是使油料細胞充分破裂，以便儘量取出油脂；二是在對漿攪油時使水分均勻地滲入芝麻醬內部，油脂被完全取代。
對漿攪油
用人力或離心泵將麻醬泵入攪油鍋中，麻醬溫度不能低於40攝氏度，分4次加入相當於麻醬重80%-100%的沸水。第一次加總用水量的60%，攪拌40-50分鐘，轉速30轉/分，攪拌開始時麻醬很快變稠，難以翻動，除機械攪拌外，需用人力幫助攪拌，否則容易結塊，吃水不勻。攪拌時溫度不低於70攝氏度。到後來，稠度逐漸變小，油、水、渣三者混合均勻，40分鐘後有微小顆粒出現，外面包有極微量的油。第二次加總用水量的20%，攪拌40-50分鐘，仍需人力助拌，溫度約為60攝氏度，此時顆粒逐漸變大，外部的油增多，部分油開始浮出。第三次約加總水量的15%，仍需人力助拌約15分鐘，這時油大部分浮到表面，底部漿成蜂窩狀，流動困難，溫度保持在50攝氏度左右。最後一次加水（俗稱“定漿”）需憑經驗調節到適宜的程度，降低攪拌速度到10轉/分，不需人力助拌，攪拌1小時左右，又有油脂浮到表面，此時開始“撇油”。撇去大部分油脂後，最後還應保持7-9毫米厚的油層。對漿攪油是整個工藝中關鍵工序，是完成以水代油的過程。加水量與出油率有很大關係，適宜的加水量才能得到較高的出油率。這是因為麻中的非油物質在吸水量不多不少的情況下，一方面能將油儘可能代替出來，另一方面生成的渣漿的粘度和表面張力可達最優條件，振盪分油時容易將包裹在其中的分散油脂分離出來，撇油也易進行。如加水量過少，麻醬吸收的水量不足，不能將油脂較多地頂替出來，且生成的渣漿粘度大，振盪分油時內部的分散油滴不易上浮到表面，出油率低。如加水量過多，除麻醬吸收水外，多餘的水就與部分油脂、渣漿混合在一起，產生乳化作用而不易分離，同時，生成的渣漿稀薄，粘度低，表面張力小，撇油時油與渣漿容易混合，難以將分離的油脂撇盡，因此也影響出油率。加水量的經驗公式如下：
加水量=（1-麻醬含油率）x麻醬量x2
加水量除與麻醬中的非油物質量直接有關外，還與原料品質、空氣相對濕度等因素有關。
振盪分油、撇油
經過上述處理的溫麻渣仍含部分油脂。振盪分油（俗稱“墩油”）就是利用振盪法將油儘量分離提取出來。工具是兩個空心金屬球體（葫蘆），一個掛在鍋中間，浸入油漿，約及葫蘆的1/2。鍋體轉速10轉/分，葫蘆不轉，僅作上下擊動，迫使包在麻渣內的油珠擠出升至油層表面，此時稱為深墩。約50分鐘後進行第二次撇油，再深墩50分鐘後進行第三次撇油。深墩後將葫蘆適當向上提起，淺墩約1小時，撇完第四次油，即將麻渣放出。撇油多少根據氣溫不同而有差別。夏季宜多撇少留，冬季宜少撇多留，藉以保溫。當油撇完之後，麻渣溫度在40攝氏度左右。
