棉酚對棉籽油質(zhì)量的影響及堿煉脫除工藝

◎ 張 樂

（新疆工業(yè)經(jīng)濟學(xué)校，新疆 烏魯木齊 830013）

棉籽加工形成的產(chǎn)出物為棉籽油和棉粕。精制后的棉籽油色澤呈淡黃色，是一種品質(zhì)穩(wěn)定易于儲存的優(yōu)質(zhì)食用油。棉籽經(jīng)壓榨或浸出制成的粗棉油中含有棉酚及其衍生物（棉酚紅、棉酚紫、棉藍素、棉橙素），因此一般呈深棕色甚至赤褐色。一般粗棉油中棉酚含量為0.08%～2.0%。

1 棉酚的性質(zhì)

1.1 棉酚的物理性質(zhì)

棉酚又稱棉籽醇，是呈弱酸性的有毒物質(zhì)，分子式為C30H30O8。棉酚常見的互變異構(gòu)體有羥醛式、羰式、內(nèi)醚式[1]，其結(jié)構(gòu)見圖1。常溫下純棉酚呈黃色結(jié)晶，易溶于食用植物油等極性溶劑，但不溶于水、石油醚和己烷等[2]。

圖1 棉酚的晶體結(jié)構(gòu)圖

1.2 棉酚的化學(xué)性質(zhì)

棉酚能與游離脂肪酸反應(yīng)生成棉酚酯或棉酚樹脂。制油過程中，棉酚還能與磷脂、蛋白質(zhì)結(jié)合形成結(jié)合棉酚。由于棉酚呈弱酸性，故能與堿作用生成溶于水不而不溶于有機溶劑的棉酚鈉鹽，堿煉時，能附隨皂腳排出油外。

棉酚上的羥基也能和氨基化合物（鄰氨基苯甲酸、氨基苯甲酸、氨基水楊酸和氨基己酸等）及硼酸作用[3]。大多數(shù)植物油廠在堿煉前利用蒸炒等工藝將棉酚多數(shù)留存在棉籽餅粕中，使粗棉油的棉酚含量在500 mg·kg-1以下。

2 堿煉工藝脫除棉酚

2.1 堿煉基本原理

堿煉是用堿試劑中和植物油中的游離脂肪酸，生成脂肪酸鹽（肥皂）和水，所生成的肥皂在形成過程中吸附植物油中的其他雜質(zhì)，而從油中沉降分離的一種精煉方法。肥皂是良好的表面活性劑和吸附劑。因此堿煉具有脫酸、脫膠、脫固體雜質(zhì)和脫色等多種作用。堿煉過程中最主要的化學(xué)反應(yīng)即為中和反應(yīng)和不完全中和反應(yīng)，中和反應(yīng)為游離脂肪酸與堿發(fā)生的反應(yīng)，即：

不完全中和反應(yīng)為：

堿煉過程中，堿液分散于油脂中，為非均態(tài)溶液，與游離脂肪酸所發(fā)生的反應(yīng)為界面反應(yīng)。

2.2 堿煉脫酸工藝效果的主要影響因素

2.2.1 堿及其用量

工業(yè)中常用的有燒堿（NaOH）、氫氧化鈣（Ca（OH）2）以及純堿（Na2CO3）等。各種堿在堿煉中具有不同的工藝效果。氫氧化鈉、氫氧化鉀都是強堿，反應(yīng)生成的皂腳與油脂很好地分離，對磷脂、色素等有較強的吸附作用，但由于堿性強，也容易使中性油皂化而造成中性油損失，由于鉀皂較軟，且氫氧化鉀價格較高，一般較少使用。堿堿性適宜，但其脫色能力很差，所生成的二氧化碳氣體使皂腳松散而上浮于油面，造成分離困難。在生產(chǎn)實際運用中，純堿常與燒堿配合使用，來調(diào)整堿液濃度，以達到減少堿煉損耗的效果[4]。

堿的用量直接影響堿煉效果。堿量不足，游離脂肪酸中和不完全，皂粒不能很好絮凝，造成很難從油中分離出來，堿煉中性油獲得少。用堿過多，中性油被皂化而引起堿煉損耗增大，造成堿煉成本增加，因此在實際生產(chǎn)過程中，用堿量至關(guān)重要[5]。堿煉時，用于中和游離脂肪酸所需要的堿量，可以通過計算或查表求得，通常稱為理論堿量。此外，堿還會皂化中性油、凝聚一些雜質(zhì)及被皂膜包容、分解等而造成損耗，須另外補充加入一些堿，才能保證堿煉的效果。這部分補充的堿稱為超量堿。其用量一般是根據(jù)毛油的品質(zhì)和成品油的要求確定的。

2.2.2 堿液濃度

堿液濃度多少關(guān)鍵取決于需要堿煉的粗毛油中的脂肪酸值，一般生產(chǎn)中用酸價（AV）來表示。通常酸價高的用濃堿，酸價低的用淡堿。如用間歇法堿煉棉毛油時，可參考表1 的濃度。

表1 不同酸價棉油所用堿液濃度表

2.2.3 堿煉溫度

堿煉操作溫度是影響工藝效果重要因素。操作中一定要控制好堿煉的初溫、終溫和升溫速度。堿液濃度高時，初溫應(yīng)低，堿液濃度低時，初溫應(yīng)高。加堿后，加熱升溫，升溫的速度一般以1 ℃·min-1為宜。反應(yīng)溫度應(yīng)保持穩(wěn)定、均勻。中和反應(yīng)之后，應(yīng)迅速升至終溫。

2.2.4 操作時間

堿液與油混合后，綜合脫雜效果是利用皂膜吸附膠質(zhì)、氣體，降解含酚物來實現(xiàn)的。在保證減少中性油損耗的同時，適當(dāng)延長堿煉操作時間，有利于油色得到較大的改良。

2.3 堿煉工藝

毛油堿煉有高溫淡堿法、低溫濃堿法、濕法堿煉及純堿—燒堿法等。當(dāng)粗棉油酸價較高，顏色較深時宜采用低溫濃堿工藝進行。濃堿有利于色澤的改善，低溫控制了中性油的皂化損失。其工藝流程示意圖如圖2 所示。

低溫濃堿堿煉脫酸工藝操作要點如下。

（1）預(yù)處理。控制粗油雜質(zhì)含量在0.2%以下，通過傳熱裝置使油溫調(diào)整至20 ～30 ℃，并經(jīng)靜置使氣體逸出待堿煉油。

（2）中和。調(diào)整初溫為25 ～30 ℃，并靜置使油中氣體排出。根據(jù)粗油酸值確定合適的堿液濃度和加堿量。理論加堿量由酸值決定。超量堿為油重的0.1%～0.25%，堿液濃度為16 ～24°Bé，攪拌速度為60 r·min-1，加堿時間控制在5 ～10 min 內(nèi)。加完堿后，將攪拌速度降到30 r·min-1，并以1 ℃·min-1的升溫速度加熱，促進皂粒絮凝。終溫控制在60 ℃上下。

圖2 低溫濃堿堿煉脫酸工藝流程圖

（3）沉降分離?？偝两禃r間為6 ～8 h，沉降靜置應(yīng)注意保溫。

（4）皂腳處理。預(yù)加食鹽鹽析，加鹽量為皂腳量的4%～5%，操作溫度由60 ℃升到80 ℃，應(yīng)重復(fù)多次加熱加鹽鹽析，去除析出的油撇后參加下一次堿煉。

（5）洗滌。洗滌水宜采用軟水，油水溫度不低于85 ℃，加水量為油量的10%～15%，洗滌2 ～3 次，直到油中殘留皂符合工藝要求。

3 結(jié)語

棉酚的存在是造成棉籽油顏色深且不易儲存的主要因素。本文概述了棉酚的物理及化學(xué)性質(zhì)，棉酚對棉籽油質(zhì)量的影響因素以及植物油廠實際工藝操作，討論了堿煉工藝如何通過參數(shù)和工序等因素的控制來脫除棉酚，獲得品質(zhì)穩(wěn)定質(zhì)量安全且顏色較淺的棉籽油，以期為相關(guān)實際生產(chǎn)工作提供參考。