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油脂精煉和改性技術(shù)綜述
2023-05-24
油脂與人類(lèi)生活息息相關(guān)，它與蛋白質(zhì)、糖類(lèi)共同構成了人類(lèi)生命的營(yíng)養基礎，是人類(lèi)食物不可缺少的部分，同時(shí)也是食品工業(yè)和輕工業(yè)的重要原料。人類(lèi)食用油脂、利用油脂已經(jīng)有數千年的歷史。20世紀，油脂加工技術(shù)得到飛速發(fā)展。油脂加工的方法分為兩類(lèi)：精煉和改性。
一、油脂精煉和深加工概述
1. 油脂精煉
1）油脂精煉
油脂精煉，也稱(chēng)為煉油，是除去原油中所含雜質(zhì)的一系列工序的總稱(chēng)，泛指除去油脂中雜質(zhì)的工藝過(guò)程。它研究油脂及其伴隨物的理化性質(zhì)，根據成品油的質(zhì)量要求及有關(guān)油脂與雜質(zhì)的性質(zhì)差異，采取適當的工藝措施，將油脂與雜質(zhì)分開(kāi)，從而提高油脂的實(shí)用安全性和存儲穩定性。油脂的精煉主要包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭、脫蠟等工序。
2）油脂改性
油脂改性是指以精煉油脂為原料，通過(guò)適當的工藝，改變油脂的天然形態(tài)和使用性能的加工過(guò)程。它研究油脂的一些特殊性質(zhì)，通過(guò)改變油脂的結構、組成成分等，實(shí)現增加油脂花色品種、改善油脂營(yíng)養和使用性能、擴大油脂用途等目的。油脂深加工主要包括油脂分提、油脂氫化、油脂酯交換、油脂調制等。
2. 油脂精煉和改性的意義
油脂是構成各種動(dòng)植物機體的重要物質(zhì)，并參與機體的生命活動(dòng)，也是動(dòng)植物存儲的主要物質(zhì)之一，其在人體的功能有5方面：
一是人體重要的高能熱源（油脂在人體供給的熱量是等質(zhì)量的蛋白質(zhì)或糖類(lèi)的2倍以上）；
二是細胞和細胞膜提供機能性物質(zhì)；
三是為人體提供必需的脂肪酸；
四是為人體提供多種油溶性維生素；
五是控制人體的血脂含量。
但是，任何方法制取的原油中均含有多種物質(zhì)，影響油脂的品質(zhì)和風(fēng)味，甚至帶有毒性使其不能食用，并且單一的油脂在某些方面普遍存在一定的不足，不利于其功能的發(fā)揮。因此，對原油進(jìn)行精煉和改性具有十分重要的意義。
二、油脂精煉與改性的方法
1. 油脂精煉的方法及原理
油脂的精煉可根據原油中所含雜質(zhì)的性質(zhì)、數量及精煉后油脂的用途、質(zhì)量要求等而采取不同的方法。油脂精煉的方法很多，通常根據油脂精煉所用的工藝、設備、輔料、操作過(guò)程等的不同分為以下三類(lèi)。
1）機械的方法
機械方法包括沉降、過(guò)濾、離心分離等。主要用于分離懸浮在油脂中的機械及部分膠融性雜質(zhì)。
2）化學(xué)方法
化學(xué)方法主要包括酸煉、堿煉、以及氧化、酯化等，這類(lèi)方法使用時(shí)存在明顯的化學(xué)反應。酸煉是用酸處理油脂以除去色素、膠溶性雜質(zhì)；堿煉是用堿處理，主要除去原油中的游離脂肪酸；氧化主要用于脫色；酯化法用的不多，主要用于添加甘油使油脂中的游離脂肪酸生成甘油三酯，從而降低游離脂肪酸的含量。
3）物理化學(xué)方法
物理化學(xué)方法主要包括水化、吸附、水蒸氣蒸餾、夜-液萃取等。這類(lèi)方法使用時(shí)沒(méi)有明顯的化學(xué)反應但又不同于機械的方法。水化主要用于除去原油中的磷脂等膠體雜質(zhì)；吸附主要用于脫色；水蒸氣蒸餾主要用于除去原油中的臭味物質(zhì)和游離脂肪酸；液-液萃取法適合于高酸值深色油脂的脫酸，是一種很有發(fā)展前途的脫酸方法。
4）酶法脫膠技術(shù)與納米脫膠/堿煉技術(shù)
酶法脫膠是在油脂精煉中采用現代生物工程高新技術(shù),酶法脫膠工作原理就是利用生物發(fā)酵的磷脂酶PLC選擇性與磷脂中的磷脂鍵作用，切斷磷脂鍵，將磷脂結構中的甘油三酯轉換為甘油二酯，得到的甘油二酯溶解于油，最后保留在油中，而斷裂后的磷脂鍵轉化為磷脂鹽轉入水相中，使油脂的綜合得率提高。
納米中和脫膠也是最近興起的一種油脂加工技術(shù)，納米反應所處的受納米尺度調制的介觀(guān)環(huán)境，具體體現為反應的介質(zhì)、載體、界面等。納米反應器通常應是納米材料或具有納米結構的物質(zhì)，它們提供了一種納米尺度的空間，使反應受限于該納米空間范圍內，通過(guò)控制納米反應器的尺寸、材質(zhì)和其它因素可以獲得具有特殊結構和性質(zhì)的產(chǎn)物（磷脂與中性油的分離）。
以上幾種方法在實(shí)踐中是很難分開(kāi)的，實(shí)際的精煉過(guò)程往往是幾種方法的綜合運用。如堿煉是典型的化學(xué)方法，但堿煉時(shí)，堿與游離脂肪酸生成的皂腳，會(huì )吸附色素、粘液和蛋白質(zhì)等，使他們和皂腳一起從油脂中分離出來(lái)。皂腳吸附是物理化學(xué)作用，吸附雜質(zhì)后油皂分離或離心分離又是利用機械的方法。因此堿煉不僅僅是化學(xué)精煉過(guò)程，同時(shí)也是物理化學(xué)和機械精煉的過(guò)程。
2. 油脂深加工的方法
1）油脂改性的方法
油脂改性的方法主要有油脂分提、油脂氫化和酯交換三種。他們也是生產(chǎn)食品專(zhuān)用油脂的三種主要工藝。油脂氫化是在催化劑的作用下對甘油三酯分子中不飽和脂肪酸的雙鍵加氫或極度飽和，從而提高油脂的熔點(diǎn)，提高油脂的抗氧化能力。酯交換是在催化劑的作用下脂肪酸在甘油三酯的位置上發(fā)生變化（重排）。氫化和酯交換都是在催化劑的作用下脂肪酸的組成發(fā)生不可逆的化學(xué)變化。
分提是根據油脂中不同脂肪酸甘油三酯的熔點(diǎn)差異，通過(guò)冷卻使高溶點(diǎn)組份發(fā)生結晶，經(jīng)過(guò)濾或離心分離得到熔點(diǎn)不同的組份。分提是完全基于分子熱力學(xué)的完全可逆的物理改性方法。氫化、酯交換、分提這三種工藝各有所長(cháng)，也各有所短。鑒于反式酸對人體有害健康，油脂工程師之家將在以后的文章中對三種改性方法做介紹。
2）油脂調制的方法
油脂調制的方法包括調和、乳化、急冷捏合、均質(zhì)等。根據各種油脂制品的功能特性要求，將數種原料和其他配料按比例調和，然后全部或部分使用這些方法進(jìn)行加工。（下圖所述為油脂深加工產(chǎn)品粉末油脂）
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