米糠油精煉實(shí)踐

左 青，甘光生，孫 勤，左 暉，方厚凱

(1.江蘇豐尚油脂技術(shù)工程有限公司,江蘇 揚(yáng)州225127； 2.安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院，合肥230062；3.廣州星坤機(jī)械有限公司，廣州510350； 4.蚌埠市江淮糧油有限公司，安徽 蚌埠233020)

米糠是稻谷脫殼后依附在糙米上的表面層，米糠的質(zhì)量占稻谷粒重的7.5%～8.0%，稻米胚芽占2.5%左右[1]，米糠含油16%～22%、含蛋白質(zhì)8.5%～10%。米糠和稻米胚芽中均含有油脂，含量分別為21.5%和20.7%[2]。米糠油是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的食用油。

米糠中含多種酶，如淀粉酶、過(guò)氧化酶、抗壞血酸氧化酶、細(xì)胞色素氧化酶、脫氫酶和脂肪酶，使得剛出米機(jī)的新鮮米糠在 6 h內(nèi)酸價(jià)急劇上升。胡蘿卜素、葉綠素和美拉德反應(yīng)褐變產(chǎn)物的存在，使得浸出米糠油色澤呈暗棕色、暗綠色或綠黃色。米糠油酸價(jià)越高色澤越深。米糠毛油酸價(jià)高、色澤深等特點(diǎn)，使得其精煉困難、煉耗高，成品油質(zhì)量不穩(wěn)定。

本文以酸價(jià)(KOH)25～26 mg/g、過(guò)氧化值5 mmol/kg、蠟含量3%～12%、磷含量280～300 mg/kg、糖脂含量6%～7%、固體脂含量7%～9%的米糠毛油為例，詳細(xì)闡述其精煉工藝，以期為同行提供參考。

1 米糠油精煉工藝

針對(duì)米糠油特點(diǎn)和毛油品質(zhì)，選取如下工藝進(jìn)行精煉：

先酸后堿脫膠—脫色—脫蠟—物理脫酸脫臭—脫脂—成品油

1.1 先酸后堿脫膠

米糠毛油中含有鐵離子，考慮Fe2+在常溫下無(wú)色，在高溫下轉(zhuǎn)為Fe3+顯深褐色或暗紅色，采取中溫先酸后堿的脫膠工藝。毛油經(jīng)加熱器(1～2 min)加熱到70 ℃左右，加入油質(zhì)量0.03%～0.2%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的磷酸，經(jīng)油油換熱(1～2 min)冷卻到40 ℃左右,加入油質(zhì)量2%～3%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%～2.3%的淡堿溶液，混合反應(yīng)后升溫到70 ℃左右，進(jìn)蝶式離心機(jī)分離膠質(zhì)。

酸煉堿煉工藝可以脫除游離脂肪酸(FFA)、膠質(zhì)(先酸脫膠脫除部分膠質(zhì))、部分色素、過(guò)氧化物、金屬離子和磷。低濃度堿煉絮凝作用可降低棕色、藍(lán)色和綠色。脫膠油磷含量50 mg/kg，酸價(jià)(KOH)24 mg/g，色澤(羅維朋25.4 mm槽)Y70、R20。需要說(shuō)明的是該工藝重點(diǎn)是脫膠，脫酸是在物理脫酸脫臭工序進(jìn)行。

1.2 脫色

1.2.1 預(yù)脫色

米糠毛油中的色素有脫鎂葉綠素、胡蘿卜素、葉黃素、磷脂、痕量金屬、大分子氧化產(chǎn)物、脂肪酸金屬鹽、殘留化學(xué)試劑、殺蟲(chóng)劑、多環(huán)芳香烴、二聚物和多聚物等。天然色素如類(lèi)胡蘿卜素分解產(chǎn)生胡蘿卜素和葉黃素，分別顯紅色和黃色[3]，米糠在破損后產(chǎn)生棕色和藍(lán)色，降解蛋白和磷脂及糖類(lèi)產(chǎn)生棕色[4]，葉綠素產(chǎn)生綠色。

采用活性白土吸附類(lèi)胡蘿卜素，采用漂土吸附黃色物質(zhì)，采用活性炭吸附紅色物質(zhì)。加熱和光照可消除胡蘿卜素。氧化能把不飽和酸轉(zhuǎn)化為呈紅色和黃色的有色物質(zhì)，葉綠素經(jīng)過(guò)加熱會(huì)轉(zhuǎn)化為趨于穩(wěn)定的加工色素，增加脫色難度。

預(yù)脫色是向脫膠油中加入油質(zhì)量0.5%的活性白土(內(nèi)含5%活性炭)，在115℃、真空0.085 MPa下充分混合，穿過(guò)復(fù)脫色在過(guò)濾網(wǎng)留下的濾餅進(jìn)行預(yù)脫色。過(guò)濾器的過(guò)濾能力取決于顆粒分布均勻性、含水量和含雜量。

1.2.2 復(fù)脫色

控制進(jìn)油含水不大于0.5%，把油加熱到110℃，進(jìn)入脫色塔，在殘壓0.035 MPa時(shí)加入油質(zhì)量4%～6%的活性白土(內(nèi)含5%活性炭)。提高脫色溫度有利于脫色，氧化產(chǎn)物含量也快速下降。白土的催化活性能分解氫過(guò)氧化物，有效地脫除黃色和金屬離子，而活性炭可降低紅色增加油光亮。脫色時(shí)添加0.06%～0.10%的檸檬酸，可螯合金屬離子，分解殘?jiān)?，減少葉綠素轉(zhuǎn)換為新的色素。復(fù)脫色過(guò)濾后過(guò)濾機(jī)內(nèi)不排空不卸餅，為預(yù)脫色穿濾。

脫色油色澤(羅維朋25.4 mm槽)Y35、R6.1/6.5/7.3/7.9，酸價(jià)(KOH)25 mg/g。脫色油酸價(jià)上升是活性白土含酸和白土催化油脂水解的雙重作用所致。

1.3 脫蠟

脫蠟工藝中，在培養(yǎng)蠟晶、養(yǎng)晶和過(guò)濾過(guò)程中要重視油脂的黏度，其會(huì)影響晶體的成長(zhǎng)期，磷則對(duì)蠟結(jié)晶起反作用。要注意控制冷卻速率：快速冷卻易形成晶體體積小的α-晶體或無(wú)結(jié)晶生成，過(guò)濾時(shí)易堵塞濾布孔隙；要在β和β′晶體成熟后，經(jīng)板式或框式過(guò)濾機(jī)分離。脫蠟結(jié)晶罐為12～15 t/個(gè)，攪拌速度在10～12 r/min。另外，注意控制過(guò)濾溫度：過(guò)濾溫度升高，過(guò)濾速率加快，蠟糊含油量下降，但脫蠟油中蠟含量增加，濁點(diǎn)上升，油脂透明度差；過(guò)濾溫度過(guò)低，過(guò)濾油中蠟含量下降，米糠油的濁點(diǎn)降低，提高了油脂的透明度，但過(guò)濾效率明顯下降，蠟糊含油量增加[5]。

米糠毛油中FFA含量高，F(xiàn)FA的熔點(diǎn)較高，降低油溫部分FFA先凝固，使油脂黏度急劇上升。對(duì)于酸價(jià)(KOH)不小于25 mg/g的米糠油，溫度降到20℃時(shí)，油脂黏稠過(guò)濾困難。因此，選擇脫蠟溫度在16～18℃,考慮到結(jié)晶放熱，溫度上升，過(guò)濾溫度控制在 25℃左右。75～80℃的脫色油泵入結(jié)晶罐，為得到透明的液體油，特別控制38℃→20℃的降溫速率為1～2℃/h(冬季)、2～3℃/h(夏季)，20℃→10℃的降溫速率為0.5℃/h。水溫比油溫低4～5℃,結(jié)晶溫度為16～18℃,時(shí)間10～12 h，控制油溫回升不大于2℃。

如果進(jìn)行脫蠟的是冷油，先把油溫預(yù)熱到55℃,再按1.5℃/h降溫到5℃,低速攪拌24～40 h，升溫到25℃左右過(guò)濾分離蠟質(zhì)和液體油。

為了方便過(guò)濾，降低油脂黏度，還可加入油質(zhì)量0.1%～0.2%的硅藻土作為助濾劑，過(guò)濾液壓不得超過(guò)0.35 MPa，過(guò)濾液體油蠟含量控制在0.03%以下(以丙酮不溶物計(jì))。脫蠟過(guò)濾機(jī)采取開(kāi)式的不衛(wèi)生，采取閉式為好。

通過(guò)冷凍脫蠟，脫蠟油色澤(羅維朋25.4 mm槽)為Y35、R3，磷含量為15 mg/kg，蠟含量小于等于10 mg/kg。

1.4 物理脫酸脫臭

堿煉脫酸可減少米糠油中的抗氧化劑和營(yíng)養(yǎng)成分，如谷維素含量從1.0%～1.2%降到0.1%。高酸價(jià)(酸價(jià)(KOH)在10 mg/g以上)米糠油采取堿煉煉耗大[3-4]，在米糠油酸價(jià)(KOH)大于等于20 mg/g時(shí)，堿煉損耗的理論值大于等于27%，外加一定量的超量堿，煉耗會(huì)更大。如果堿煉效果不好，不僅油色加深，而且加深后的色澤很穩(wěn)定，不宜脫除。物理脫酸的理論損耗[5]在18%左右，另外物理脫酸還具有不接觸化學(xué)試劑、零污水排放等優(yōu)點(diǎn)。

高酸價(jià)低含磷的油脂適合物理精煉，對(duì)高含磷油脂，物理脫酸脫臭前先經(jīng)過(guò)脫除膠、金屬、色素、硫等。對(duì)進(jìn)物理脫酸脫臭工段油的要求見(jiàn)表2。

表2 對(duì)進(jìn)物理脫酸脫臭工段油的要求 [4]

脫蠟油經(jīng)過(guò)析氣器，在120～140℃析氣，加熱到250℃進(jìn)脫臭塔(填料塔)汽提，延時(shí)25 min高溫分解色素，出塔油溫稍降2℃,殘壓小于等100 Pa，再升溫到250℃,進(jìn)脫酸塔。酸價(jià)(KOH)25～35 mg/g的米糠毛油設(shè)計(jì)脫酸塔高度10～12 m, 在殘壓100 Pa、240～250℃脫酸，出塔油溫在235～240℃。

特別注意的是經(jīng)物理脫酸的米糠油酸價(jià)回升較快，出油溫度須迅速降溫到40℃。成品油酸價(jià)(KOH)為0.2 mg/g，過(guò)氧化值為5 mmol/kg，色澤(羅維朋133.4 mm槽)為Y35、R3.5,谷維素含量1.1%～1.74%。

脫臭溫度在260℃,成品油的色澤和氣味好，但會(huì)產(chǎn)生反式酸；脫臭溫度小于等于250℃,反式酸生成很慢，總量很低。

在脫臭過(guò)程中一些抗氧化劑組分如生育酚、甾醇等被蒸餾出來(lái)，經(jīng)檢測(cè)脫臭餾出物中含8.5%角鯊烯、3.5%植物甾醇、1.6%生育酚、58%三酰甘油、2.5%二?；视?FFA。

1.5 脫脂

米糠油含20%左右的高熔點(diǎn)的甘三酯,在8～10℃很難結(jié)晶，如糖脂、固體脂等。把脫脂放在物理脫酸脫臭后進(jìn)行，理由是低溫下大量FFA在固體脂界面上結(jié)晶、凝固，使脫脂過(guò)濾無(wú)法進(jìn)行。把脫臭油泵入冷卻結(jié)晶塔，控制降溫速率為3～5℃/h,把油溫降到5℃以下，以10 r/min攪拌，在5℃靜置48 h析出固體脂，把油溫升到15℃過(guò)濾。注意避免用攪動(dòng)強(qiáng)的輸油泵加壓過(guò)濾，不能打碎脂晶增加過(guò)濾難度。用壓縮空氣把油輸送到熱卸式壓濾機(jī)中加壓過(guò)濾出清油，在過(guò)濾壓力達(dá)到預(yù)定值后，利用熱卸式過(guò)濾機(jī)的加熱裝置把固體脂熔化卸出，這樣可提高12%左右的液體油的得率，一般固體脂得率在3%～7%。

2 米糠油精煉結(jié)果

以安徽江淮糧油有限公司的米糠毛油為例，毛油品質(zhì)：磷含量280 mg/kg，色澤(羅維朋25.4 mm槽)Y50、R9，酸價(jià)(KOH)26 mg/g，過(guò)氧化值5 mmol/kg,固體雜質(zhì)1%，蠟含量4.2%，固體脂含量7%～9%，水分0.5%。在100 t/d米糠油精煉生產(chǎn)線(xiàn)采取先酸后堿脫膠、預(yù)復(fù)脫色、脫蠟、物理脫酸脫臭、脫脂工藝，得到一級(jí)米糠油，其品質(zhì)：色澤(羅維朋133.4 mm槽)Y35、R3.4，酸價(jià)(KOH)0.2 mg/g,過(guò)氧化值4.6 mmol/kg,冷凍試驗(yàn)(0℃,24 h)為澄清、不發(fā)朦，煙點(diǎn)218℃，磷含量9 mg/kg，反式酸含量0.9%。該條件下，米糠油得率為61.6%，瓶裝一級(jí)米糠油的貨架期大于等于14個(gè)月。酸價(jià)(KOH)25 mg/g米糠油的煉耗：脫膠5%、脫色2%～3%、脫蠟脫脂9%～12%、物理脫酸脫臭14%。副產(chǎn)物蠟和固體脂可分別出售給化工和食品行業(yè)，售價(jià)都在3 000～5 000元/t。

3 米糠油脫蠟順序討論

3.1 脫蠟在脫膠后

把脫蠟放在脫膠后，優(yōu)點(diǎn)是能降低磷含量，降低金屬離子含量如Fe2+。但是油中FFA含量高，在低溫下黏度大不利于結(jié)晶，晶粒小而軟，難過(guò)濾，蠟色深、FFA含量高，過(guò)濾后蠟質(zhì)含油量高。

脫蠟也具有一定的脫色作用，米糠毛油色澤(羅維朋25.4 mm槽)在Y70、R20，經(jīng)脫蠟后色澤(羅維朋25.4 mm槽)在Y70、R16。分析原因是Fe2+與脂肪酸絡(luò)合物及熔點(diǎn)較高的色素在低溫下結(jié)晶，脫蠟過(guò)濾時(shí)截留在蠟糊里。如果油含F(xiàn)e2+、Fe3+，油色顯棕色、綠色，在脫色前加檸檬酸螯合金屬離子，控制磷含量。

3.2 脫蠟在脫色后

把脫蠟放在脫色后，蠟質(zhì)色淺、可省去安全過(guò)濾器，減少金屬離子含量。缺點(diǎn)是FFA含量高，同樣結(jié)晶晶粒小而軟，過(guò)濾后蠟質(zhì)含油量高。

3.3 在物理脫酸脫臭后脫蠟脫脂同步

脫臭油只含少量的雜質(zhì)和FFA。把脫蠟脫脂放在一起，按照脂質(zhì)的凝固溫度，在72 h把油緩慢下降到0～2℃,在5℃過(guò)濾，得到蠟質(zhì)和脂質(zhì)混合物。先經(jīng)液壓榨油機(jī)，把蠟脂混合物含液體油量從60%降到30%，液體油回到米糠毛油中。蠟脂混合物可以出售給焙烤食品作為脫模油，價(jià)格在3 000多元/t,

也可以用溶劑醋酸乙酯、異丙醇、苯-醇混合溶劑分離出純蠟和固體脂[4]，固體脂可作為食用級(jí)硬化油原料油。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)米糠油精煉存在的主要問(wèn)題是精煉得率低，油中的營(yíng)養(yǎng)素被破壞，成品油在一段時(shí)間出現(xiàn)微量結(jié)晶、發(fā)朦。另外，國(guó)內(nèi)米糠油的消費(fèi)量小，生產(chǎn)成本高而銷(xiāo)售價(jià)格低。國(guó)內(nèi)大型油脂集團(tuán)生產(chǎn)的一級(jí)米糠油主要銷(xiāo)售市場(chǎng)是日本。

為了提升米糠油的品質(zhì)、減少煉耗，可以在米廠(chǎng)進(jìn)行米糠穩(wěn)定化。為了提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，可以從米糠油的副產(chǎn)物中提取毛糠蠟(售價(jià)11 000～13 000元/t)、谷維素等，以增加產(chǎn)品附加值，也可以生產(chǎn)富含谷維素(3 000～7 000 mg/kg)的米糠油作為保健油和特醫(yī)油脂。

致謝：感謝何東平教授的支持！