米糠油脫酸與脫色的工藝研究

劉東風(fēng)

（福建省糧油科學(xué)技術(shù)研究所，福建 福州 350002）

引言

米糠油作為食用油是上世紀(jì)五十年代才提出的，由于它與其它油脂相比含游離脂肪酸高、色澤深，很難精煉出適口性好的食用油，因此以往主要當(dāng)作工業(yè)用油使用[1]。自從人們認(rèn)識(shí)到米糠油營(yíng)養(yǎng)豐富，其原油中油酸與亞油酸的比例近似1∶1（油酸38%，亞油酸42%），符合WHO與FAO所強(qiáng)調(diào)的脂肪酸最佳比例，此外還含有谷維素、磷脂、三烯生育酚、角鯊烯、植物甾醇、VE等幾十種天然營(yíng)養(yǎng)成分后[2]，才不斷的受到重視。

目前為止米糠油的精煉還是煉油工藝中的難題，雖然近幾年來(lái)針對(duì)高酸價(jià)米糠油精煉出現(xiàn)了酶法酯化脫酸、甘油酯化脫酸、水蒸汽真空蒸餾脫酸等工藝，但這些工藝均有一定的缺陷。酶法脫酸至今沒(méi)有一家工廠運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)。利用甘油酯化反應(yīng)脫酸，由于改變了米糠油性質(zhì)，其食用安全性沒(méi)有保證，且米糠油的風(fēng)味及天然營(yíng)養(yǎng)成分被破壞，因此酯化工藝只能用于化工用油的生產(chǎn)。蒸餾脫酸雖然被運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)，具有得率高的優(yōu)點(diǎn)，但由于高溫蒸餾使米糠油中具有優(yōu)勢(shì)的天然營(yíng)養(yǎng)成分損失嚴(yán)重，且脫色效果不好。因此，傳統(tǒng)的堿煉脫酸，吸附脫色工藝仍然被米糠油加工廠廣泛應(yīng)用。

通過(guò)實(shí)踐，根據(jù)對(duì)米糠油的脫酸與脫色工藝初步研究的經(jīng)驗(yàn)，文章提出了米糠油新的堿煉工藝流程，較好地解決了這一問(wèn)題。

1 米糠油常規(guī)堿煉工藝的目的與條件

米糠油在貯存過(guò)程中受水雜，溫度的影響，在解酯酶的作用下，油脂不斷被分解為游離脂肪酸。油脂堿煉的目的，主要是脫除游離脂肪酸，對(duì)沒(méi)有預(yù)先進(jìn)行脫膠的油脂，還兼有脫膦及除掉其它膠質(zhì)的目的。由于米糠油中的解酯酶比其它油料活躍，其原油FFA也特別高，一般在8.0%～20.0%之間，因此油脂堿煉工藝對(duì)米糠油來(lái)說(shuō)，顯得特別重要。另一方面，米糠油中含有的醣類、蛋白質(zhì)、維生素、膠質(zhì)在酶及其它化學(xué)反應(yīng)的作用下會(huì)產(chǎn)生褐色素，導(dǎo)致制取的米糠油顏色特別深，一般紅色在20.0～30.0（1″槽），所以也利用堿煉時(shí)皂粒的吸附作用來(lái)降低米糠油的色澤。

常規(guī)罐堿煉工藝：油脂于室溫35～40 ℃加入10%～12% NaOH溶液攪拌1 h，再把油溫升高至80 ℃左右，進(jìn)行靜置沉淀皂腳，分出上清油，經(jīng)水洗干燥即得堿煉米糠油。

2 米糠油常規(guī)堿煉工藝條件分析

2.1 米糠油在進(jìn)行堿煉時(shí)，最先考慮的是盡量把油脂中的游離脂肪酸含量降低和得到最多的煉后米糠油。為了提高得率，應(yīng)盡量減少皂腳中中性油含量。一般采取的方法：

（1）升高油溫，油溫升高對(duì)皂腳會(huì)產(chǎn)生2種作用：使細(xì)小皂粒運(yùn)動(dòng)加速，較快地凝聚成較大的皂粒；使皂粒性質(zhì)變軟，油脂粘度變低。

（2）少量超堿。

（3）延長(zhǎng)靜置沉降時(shí)間，或利用高速離心機(jī)將油皂分離。

2.2 長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)谘芯棵卓酚蛪A煉工藝時(shí)，只重視脫酸和提高精油率，沒(méi)有考慮細(xì)小皂粒對(duì)色素、蛋白質(zhì)、膠質(zhì)的吸附作用，因此攪拌結(jié)束后采取了升溫操作，結(jié)果被吸附的色素，因升溫而解吸，使色素返回到油中，從而增加了后續(xù)脫色操作的難度。平常測(cè)定堿煉油的顏色，都沒(méi)有反映出米糠油在堿煉過(guò)程中色澤的變化：從深變淺又到深的過(guò)程，這是歷年來(lái)在煉油工藝中被忽略的而又具有意義的問(wèn)題。

3 通過(guò)對(duì)米糠油常規(guī)堿煉工藝的分析，本文提出以新的米糠油堿煉工藝替代常規(guī)工藝

常溫堿煉，加表面活性劑和絮凝劑，進(jìn)行常溫油皂分離，既能保證皂腳中中性油含量不超過(guò)常規(guī)堿煉工藝（≤3.5%）又能防止色素在升溫過(guò)程中的解吸作用，從而使堿煉在脫酸的同時(shí)產(chǎn)生了很好的脫色效果，并且由于不升溫亦降低了精煉能耗。

4 米糠油新的堿煉工藝操作條件及原理

物質(zhì)如果處在凝聚狀態(tài)，必定有相界面存在，并且在相界面上將有物理化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生，主要包括表面能、界面壓力的改變，鋪展?jié)櫇窈透黝惤缑嫖絒3]。

米糠油新的堿煉工藝就是利用堿液與游離脂肪酸中和反應(yīng)時(shí)，脂肪酸皂化產(chǎn)生無(wú)數(shù)微小的皂粒，并形成溶膠，油和皂粒的界面表面能不斷發(fā)生變化，在油和皂粒、色素和皂粒的界面上表面能的不同，油中的色素逐漸地被皂粒吸附、溶解于膠團(tuán)碳?xì)滏滈g隙，于是色素被不斷地轉(zhuǎn)移到皂粒溶膠中（從脫酸后米糠油的顏色可以看出，黃色、紅色、藍(lán)色被吸附的比例不同，證明了它與皂粒之間表面能變化是不同的）。

中和反應(yīng)結(jié)束，皂粒逐漸開始凝聚，隨著攪拌延長(zhǎng)，皂粒凝聚體不斷增大，并從油脂中析出，這時(shí)油脂的色澤是最淡的。但是這種皂粒凝聚體中含有很多的油脂并且與皂粒凝聚體之間帶有相同的電荷，不能再繼續(xù)進(jìn)行凝聚結(jié)成大塊的皂腳，所以還必須通過(guò)升溫，加電解質(zhì)或絮凝劑和離心等方法，使最后分離出來(lái)的皂腳中含油最少。

⑴升溫法：如前所述，對(duì)米糠油脫色不利。

⑵離心分離法：在堿煉操作時(shí)由于加堿速度快，堿液與游離脂肪酸產(chǎn)生的皂粒很細(xì)小與中性油脂形成膠溶狀態(tài)，如果油脂內(nèi)不含有促使皂粒凝聚的物質(zhì)（如磷脂和其它清水脂質(zhì)）在室溫的情況下皂粒與油形成的膠體很難受到破壞，即使采用高速離心機(jī)，也得不到良好的效果。

⑶加電解質(zhì)或絮凝劑方法：油脂在堿煉中產(chǎn)生的皂粒表面負(fù)電荷，圍繞著一些電荷形成雙電層，造成相互排斥狀態(tài)，可以通過(guò)電解質(zhì)處理減少電斥力，使皂粒相互接近促使凝聚。

試驗(yàn)表明：含磷脂的米糠油在少量超堿的情況下，攪拌時(shí)間適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)，攪拌結(jié)束皂粒就已經(jīng)開始凝聚，這時(shí)候加入濃度為3%～6%的氯化鈉溶液，就可以使皂粒凝聚效果很好。而對(duì)比脫磷或除去含水油腳后加入氯化鈉溶液則效果差，甚至無(wú)結(jié)果。

新的堿煉工藝采用了第3種方法，在堿煉攪拌結(jié)束前，就加入絮凝劑，用量為試樣重量的0.1%～0.2%，以溶液形式加入。加入后繼續(xù)攪拌20 min皂粒便開始凝聚，逐漸結(jié)成大塊的皂粒。新工藝不但得到酸價(jià)低、顏色淡、沒(méi)有皂腳氣味的米糠油，同時(shí)降低了能耗。

5 試驗(yàn)結(jié)果與分析

本研究選用了含磷脂和不含磷脂的米糠油作為試驗(yàn)樣品，以不同的操作條件進(jìn)行堿煉，在加溫或室溫下，采用2000 r/min轉(zhuǎn)速的離心機(jī)分離皂腳，并對(duì)新舊2種工藝制取的米糠油樣品進(jìn)行酸價(jià)、顏色和精油率測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1至表7。

5.1 常規(guī)堿煉工藝與新的堿煉工藝煉后米糠油色澤的比較（見(jiàn)表1）

表1說(shuō)明：新工藝與常規(guī)工藝相比，分別按中和量超堿32%，新工藝可以使煉后米糠油色澤（1″槽）降低，黃20、紅15.5、藍(lán)8.5較常規(guī)工藝降色效果好。

表1 常規(guī)堿煉工藝與新的堿煉工藝煉后米糠油色澤的比較

5.2 新工藝加堿量變化對(duì)煉后米糠油色澤及精煉率的影響（見(jiàn)表2）

表2結(jié)果表明：當(dāng)按中和量加堿時(shí)，煉后米糠油紅色（1″槽）比按中和量超堿32%高2.0～3.0而精油率卻低0.8%～1.4%；當(dāng)按中和量超60%時(shí)，煉后米糠油紅色（1″槽）比超堿32% 低0.1～0.3，而精油率低1.7%～5.6%。數(shù)據(jù)表明，適當(dāng)?shù)某瑝A量不僅可以去除米糠油的部份紅色，而且對(duì)皂粒有促進(jìn)凝聚作用，使精油率提高，但是過(guò)量的超堿不單對(duì)米糠油脫色效果不佳，還會(huì)使中性油被皂化，精油率明顯降低。

5.3 新工藝中不同堿液濃度對(duì)煉后米糠油品質(zhì)和精油率的影響（見(jiàn)表3）

表2 新工藝加堿量變化對(duì)煉后米糠油色澤及精煉率的影響

表3中8個(gè)樣品分別以10.6%、12%、13.7%、16.1%4種濃度堿液按中和量與中和量超堿32%加堿，對(duì)2種加堿量進(jìn)行比較，結(jié)果表明：按中和量加堿時(shí)，隨著堿液濃度的增加，煉后糠油的紅色（1″槽）增加1.0～4.0，精油率降低1.0%～24.0%；按中和量超堿32%加堿時(shí)，隨堿液濃度增加，煉后米糠油紅色（1″槽）增加0.1～0.6，精油率降低0.3%～4.5%。上述數(shù)據(jù)說(shuō)明堿煉操作時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)膲A液濃度對(duì)煉后米糠油色澤的降低和精油率的提高是很重要的，適當(dāng)?shù)膲A液濃度可以防止皂粒與油脂形成牢固的膠溶狀態(tài)，生成的皂粒表面積大，容易吸附色素，并且加電解質(zhì)或絮凝劑時(shí)，皂粒凝聚快，提高精煉率。

5.4 新工藝中皂腳分離溫度對(duì)煉后米糠油品質(zhì)和精油率的影響（見(jiàn)表4）

表4中的4個(gè)樣品分別用10.6%、12.1%溶度的堿液按中和量超堿32%加堿，攪拌結(jié)束后，將其中2#、4#樣品置于55 ℃水浴中攪拌4 h，再進(jìn)行離心分離，結(jié)果表明提高皂腳分離溫度（20 ℃）可以增加精油率1.5%～3.7%。當(dāng)米糠原油品質(zhì)好、色澤低時(shí)，可以采用適當(dāng)提高皂腳分離溫度來(lái)增加精油率，同時(shí)還可以防止煉后米糠油色澤明顯回升。

表4 新工藝中皂腳分離溫度對(duì)煉后米糠油品質(zhì)和精油率的影響

表5 不同品質(zhì)米糠油加電解質(zhì)或絮凝劑對(duì)皂粒凝聚速度和精油率的影響

5.5 不同品質(zhì)米糠油加電解質(zhì)或絮凝劑對(duì)皂粒凝聚速度和精油率的影響（見(jiàn)表5）

表5中3個(gè)樣品結(jié)果說(shuō)明：未水化的米糠油加6%的氯化鈉溶液（試樣重20%），攪拌結(jié)束后，就可以使皂粒凝聚，結(jié)成塊狀，易于沉降，得到較高的精油率；經(jīng)水化的米糠油，由于油中不含磷脂，即使加適量超堿和電解質(zhì)也無(wú)法使皂粒凝聚成塊狀；但是當(dāng)改為加絮凝劑（按試樣重0.2%，加20%水溶解）并攪拌30 min后，皂粒就開始凝聚成大粒，并且精油率比加電解質(zhì)工藝提高5.9%左右。試驗(yàn)所用絮凝劑為市售的食品用表面活性劑。

5.6 新工藝條件下皂腳中水分含量對(duì)精油率的影響

（見(jiàn)表6）

表6中4個(gè)樣品結(jié)果說(shuō)明：對(duì)不含磷脂和其他膠質(zhì)的米糠油，堿煉時(shí)還必須用重量為試樣20.0%～25.0%的水將絮凝劑溶解后加入才能使皂粒易于凝聚，皂腳較快沉降，得到較高的精油率；當(dāng)用于溶解絮凝劑的水量低于20%或高于25%時(shí)，都將使皂粒凝聚情況和精油率受到不利影響。

表6 新工藝條件下皂腳中水分含量對(duì)精油率的影響

6 根據(jù)以上工藝研究結(jié)果，米糠油堿煉工藝采取的流程：

7 新工藝與常規(guī)工藝脫酸脫色后米糠油品質(zhì)和精煉率的比較（見(jiàn)表7）

表7表明：新工藝精煉的成品米糠油的酸價(jià)、色澤、精煉率均優(yōu)于常規(guī)工藝。

表7 新工藝與常規(guī)工藝脫酸脫色后米糠油品質(zhì)和精煉率的比較

8 結(jié)論

米糠油新堿煉工藝較好地解決了米糠油脫酸脫色過(guò)程中精煉率低與返色的難題。室溫堿煉、室溫油皂分離提高精煉率6.0%以上；與常規(guī)工藝相比，堿煉油色澤降低率20%~30%，脫色工段少加活性白土7%~8%，脫色油酸價(jià)少回升0.12；省略了2道水洗工序，節(jié)能降耗，減少污水排放。由于解決了室溫下皂粒凝聚與油皂分離的難題，因此，該新工藝也適用于半連續(xù)式精煉廠用于其他油脂的精煉，而對(duì)于全連續(xù)式精煉廠的脫酸脫色工藝，還需做進(jìn)一步的研究與探索。

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