一種抑制油脂中縮水甘油酯生成的脫臭方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油脂脫臭方法，可以抑制脫臭過程縮水甘油酯的升高，用于提高 油脂產(chǎn)品的安全性，尤其用于高甘油二酯含量油脂的精煉。
【背景技術(shù)】
[0002] 縮水甘油酯是一種廣泛存在于油脂中的有害物，其在人體內(nèi)可以水解成縮水甘 油?？s水甘油是一種有潛在致癌毒性的物質(zhì)，因此，降低油脂中縮水甘油酯的含量收到人們 的廣泛關(guān)注。調(diào)查顯示，食用油中的縮水甘油酯含量可以低至lppm以內(nèi)，也可以高至數(shù)百 ppm，但多數(shù)精煉食用油中的縮水甘油酯含量在1~20ppm之間。研宄表明，油脂中縮水甘 油酯主要是甘油二酯為底物，失去一分子脂肪酸和一分子水得到的產(chǎn)物。所以，甘油二酯含 量高的油脂中，縮水甘油酯的含量一般也高。在棕櫚油、米糠油等油脂中，縮水甘油酯的含 量通常為2~20ppm，個(gè)別米糠油甚至達(dá)到lOOppm以上。盡管目前人們對(duì)縮水甘油酯的風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)估尚未完成，如此高含量的縮水甘油酯引起了人們的擔(dān)憂，尤其對(duì)于嬰幼兒食品領(lǐng)域， 縮水甘油酯問題已經(jīng)成為一個(gè)高度敏感的問題。很多企業(yè)已經(jīng)在探索降低油脂中縮水甘油 酯的方法。
[0003] 專利CN102711496A披露了多種用于降低縮水甘油酯的方法，方法一是使油脂與 一種吸附劑進(jìn)行接觸，然后再進(jìn)行蒸汽精煉，常用的吸附劑包括：硅酸鎂、硅膠、以及漂白粘 土。方法二是使油脂與一種酶進(jìn)行接觸，并且隨后對(duì)該油進(jìn)行蒸汽精煉。方法三是，該方 法包括在不超過240°C的溫度下對(duì)該油進(jìn)行除臭。方法之四是選用乙醇噴霧、二氧化碳噴 霧、以及氮?dú)鈬婌F中的至少一種方式對(duì)油脂進(jìn)行除臭。方法五是采用酸性溶液對(duì)油脂進(jìn)行 處理降低縮水甘油酯含量。方法六是對(duì)油脂進(jìn)行復(fù)漂，即二次脫色，實(shí)際上和方法一類似， 是基于吸附的原理降低縮水甘油酯含量。以上方法，可以歸結(jié)為3類，第一類是采用吸附劑 去除；第二類，采用酶法或者化學(xué)法將縮水甘油酯轉(zhuǎn)化；第三類為降低脫臭溫度。通常，吸 附劑脫除法會(huì)在油脂中留有吸附劑的氣味，該氣味的完全去除仍要通過高溫脫臭，而高溫 脫臭本身是導(dǎo)致縮水甘油酯升高的最主要原因。采用酶法和化學(xué)法轉(zhuǎn)化，會(huì)給油脂顏色和 氣味均帶來影響，仍然繞不過高溫脫臭的問題。而降低脫臭溫度的后果，必然會(huì)影響脫臭效 果。
[0004] 油脂精煉的脫臭工序是在脫臭塔中完成，統(tǒng)觀所有的脫臭塔，主要2種類型，即填 料塔和板式塔，一些其他類型的脫臭塔基本上是這兩種脫臭塔的局部改造或者組合運(yùn)用。 填料塔是依賴填料的巨大表面積將油脂分散成液膜，強(qiáng)化了和脫臭水蒸氣間的傳質(zhì)，而且 壓降很低，所以，填料塔具有很強(qiáng)的脫酸能力。板式塔是在塔內(nèi)部設(shè)置成若干層板層結(jié)構(gòu)， 每個(gè)板層結(jié)構(gòu)中有一定厚度的油脂，油脂中通入水蒸氣，油脂自上而下逐層流下，實(shí)現(xiàn)連續(xù) 脫臭操作。當(dāng)然，脫臭也可以在單層的脫臭釜中完成，單層脫臭釜實(shí)際上相當(dāng)于單層的板式 塔，一般進(jìn)行間歇式操作。
[0005] 現(xiàn)有的脫臭塔，其運(yùn)行方式一般是將油脂通過加熱器加熱至工作溫度，然后通入 脫臭塔內(nèi)，脫臭塔內(nèi)可以設(shè)置加熱器，也可以不設(shè)加熱器，油脂在脫臭塔自上而下流動(dòng)的 過程中和脫臭水蒸氣不斷接觸進(jìn)行氣液交換，將易揮發(fā)物質(zhì)脫除。脫臭溫度可以選擇為 230~270°C，多數(shù)情況下，脫臭溫度為240~250°C，連續(xù)脫臭時(shí)間選擇為1~3小時(shí)，間歇 脫臭選擇3~5小時(shí)。從脫臭塔的運(yùn)行方式可見，在脫臭過程中，脫臭塔內(nèi)的油脂基本都處 于長(zhǎng)時(shí)間高溫狀態(tài)。如果此時(shí)，油脂中甘油二酯含量較高，縮水甘油酯將大量生成。
[0006] 專利US2012/0258232A1采用吸附劑對(duì)油脂進(jìn)行處理，然后進(jìn)行在175~205°C 溫度下進(jìn)行水蒸氣蒸餾脫臭，且脫臭時(shí)間控制為5~110分鐘；或者在205~215°C溫度下 進(jìn)行水蒸氣蒸餾脫臭，且脫臭時(shí)間控制為5~110分鐘；或者在175~205°C溫度下進(jìn)行水 蒸氣蒸餾脫臭，且脫臭時(shí)間控制為5~50分鐘；或者在215~230°C溫度下進(jìn)行水蒸氣蒸 餾脫臭，且脫臭時(shí)間控制為5~30分鐘。本方法的重要手段是低溫脫臭，但是降低了脫臭 溫度，將無法獲得高質(zhì)量的精煉油。
[0007] 專利CN103060088A公開了控制油脂中縮水甘油酯的方法，該方法包括加入適當(dāng) 量的檸檬酸晶體或溶液至脫色油中并進(jìn)行最終的脫臭，顯著降低了油脂縮水甘油酯水平。 但是，在通常脫臭溫度下，檸檬酸會(huì)發(fā)生分解，而且高溫下的檸檬酸顯示更強(qiáng)的酸性，對(duì)設(shè) 備的腐蝕性也是個(gè)值得考慮的問題，所以，該方法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可操作性仍是個(gè)疑問。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，針對(duì)脫臭環(huán)節(jié)縮水甘油酯的產(chǎn)生問題，提供一 種可以高效脫臭但同時(shí)又可以抑制縮水甘油酯生成的方法，較好地解決了脫臭效果和縮水 甘油酯生成間的矛盾。
[0009] 研宄表明，縮水甘油酯的生成主要是以甘油二酯為前體物質(zhì)，而且溫度是敏感因 素，尤其當(dāng)溫度高于210°c時(shí)，反應(yīng)速度開始快速增加，超過230°C后，反應(yīng)速度增速進(jìn)一步 加快。容易理解，縮水甘油酯的生成和承受高溫的時(shí)間成正相關(guān)。進(jìn)一步研宄，意外地發(fā)現(xiàn)， 油脂在高溫狀態(tài)下，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以縮水甘油酯生成量為縱坐標(biāo)作圖，得到S型曲線， 而非簡(jiǎn)單的直線。這也就是意味著，對(duì)油脂進(jìn)行短時(shí)間高溫操作是相對(duì)安全的?；谝陨?研宄發(fā)現(xiàn)，本課題組改變了油脂脫臭方法，意外地發(fā)現(xiàn)，新方法不僅可以獲得脫臭效果良好 的油脂，而且整個(gè)脫臭過程縮水甘油酯的生成量比傳統(tǒng)脫臭方法大大降低。
[0010] -種抑制油脂中縮水甘油酯生成的脫臭方法，包含以下步驟：
[0011] ⑴油脂經(jīng)加熱器升至210~240°C(目的溫度），再霧化噴入脫臭塔腔體，其中脫 臭油脂從200°C升至目的溫度所需要的加熱時(shí)間控制為0. 2~lOmin;
[0012] (2)脫臭塔內(nèi)設(shè)冷卻裝置不斷將塔內(nèi)油脂熱量帶走，使得塔底油脂溫度< 200°C， 塔底油脂加入步驟（1)進(jìn)行循環(huán)霧化或者引出塔外。
[0013] 本發(fā)明方法主要在以下兩方面有別于傳統(tǒng)方法，第一，采取霧化的方式和脫臭塔 內(nèi)的水蒸氣進(jìn)行氣液交換，且氣液交換的發(fā)生地為脫臭塔空腔；第二，對(duì)塔底滯留油脂進(jìn)行 強(qiáng)制降溫，避免了長(zhǎng)時(shí)間高溫造成的縮水甘油酯升高問題。
[0014] 油脂脫臭的基本原理是在高溫條件下油脂中的小分子臭味有機(jī)物的蒸汽分壓高 于脫臭塔的絕對(duì)壓力，此時(shí)，小分子臭味有機(jī)物不斷從油脂中揮發(fā)出來，從而達(dá)到脫除臭味 的目的。本發(fā)明待脫臭油脂采用霧化噴入的方式進(jìn)塔，霧化可以提供巨大的表面積，從而促 進(jìn)了氣液傳質(zhì)效果，進(jìn)而提高脫臭效果。油脂霧化效果的產(chǎn)生可以通過霧化噴頭實(shí)現(xiàn)，霧化 是一般技術(shù)人員均可以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。由于強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)效率，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，待脫臭油只 需要升溫至210°C以上即可完成有效的脫臭過程。隨著溫度的升高，脫臭效率也得以提高， 但是，由于本發(fā)明中對(duì)塔底油脂需要降溫處理，過高的進(jìn)塔溫度是不經(jīng)濟(jì)的，而且也會(huì)增加 縮水甘油酯生成的風(fēng)險(xiǎn)，因此，本發(fā)明中限定待脫臭油脂經(jīng)加熱器升溫至210~240°C。對(duì) 于待脫臭油脂的升溫控制，傳統(tǒng)脫臭工藝中沒有明確的要求，一般升溫需要的時(shí)間可以長(zhǎng) 達(dá)幾十分鐘。在本發(fā)明中，快速升溫可以減少油脂承受高溫的時(shí)間，對(duì)避免縮水甘油酯發(fā)生 是有利的。油脂在進(jìn)塔升溫可能經(jīng)歷了多個(gè)加熱器，開始的加熱器中油脂溫度尚不足以產(chǎn) 生大量縮水甘油酯，沒必要限定其工作條件，只有當(dāng)溫度進(jìn)入臨界溫度區(qū)后，限定加熱時(shí)間 才變得更有意義。本處所述的臨界溫度區(qū)指縮水甘油酯發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高的溫度區(qū)間，是指從 200°C至霧化噴入時(shí)的溫度所涵蓋的一個(gè)溫度區(qū)間。因此，本發(fā)明限定，跨越臨界溫度區(qū)所 需要的加熱時(shí)間控制為〇. 2~lOmin，優(yōu)選1~5min。由于油脂在進(jìn)入加熱器中的溫度不一 定剛好是200°C，我們?cè)谟?jì)算油脂跨越臨界溫度區(qū)所需要的加熱時(shí)間時(shí)，就無法簡(jiǎn)單選用油 脂在加熱器中的停留時(shí)間當(dāng)做加熱時(shí)間了。此時(shí)，我們可以通過加熱器的傳熱系數(shù)、容積等 有關(guān)參數(shù)計(jì)算來獲得油脂從200°C升溫至霧化前的目的溫度所需要的加熱時(shí)間。對(duì)于油脂 的加熱方式，本發(fā)明不做限定，可以選用高壓蒸汽、導(dǎo)熱油、電加熱等方式對(duì)油脂進(jìn)行加熱。
[0015] 由于高溫時(shí)縮水甘油酯的生成的主要誘因，塔底油脂長(zhǎng)時(shí)間的高溫滯留一定會(huì)導(dǎo) 致縮水甘油酯的升高，為此，本發(fā)明在脫臭塔內(nèi)設(shè)冷卻裝置將塔內(nèi)油脂熱量帶走，從而可以 隨意控制塔底油脂溫度。通常，低于200°C，縮水