大豆膨化浸出與精煉技術(shù)的質(zhì)量控制研究

薛元龍，史洪斌，宋 鵬，孫艷艷

（九三集團(tuán)鐵嶺大豆科技有限公司，遼寧鐵嶺 112600）

膨化工藝能將大豆的油脂浸出提取最大化，且方便各種工藝的融合使用，在提高榨油質(zhì)量和效益的同時(shí)降低對(duì)榨油工作的成本投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和工藝效益。但大豆膨化工藝的油脂浸出質(zhì)量受時(shí)間、溫度、料液比以及料胚高度等因素影響，不適宜的生產(chǎn)參數(shù)控制易影響油脂浸出的質(zhì)量，且還會(huì)加大后續(xù)油脂精煉的難度。對(duì)此，為進(jìn)一步提高大豆油生產(chǎn)工藝的質(zhì)量，將對(duì)上述影響油脂浸出和精煉工藝的因素進(jìn)行研究，通過(guò)深入分析明確最佳生產(chǎn)的參數(shù)區(qū)間。

1 膨化工藝的優(yōu)點(diǎn)

1.1 顯著提高生產(chǎn)加工能力

將膨化工藝應(yīng)用到大豆的油脂浸出中，能顯著提高生坯直接浸出油脂的能力，由已有研究可知該方法與直接壓榨法相比，其油脂的生產(chǎn)能力能提高約40%、生產(chǎn)動(dòng)力消耗可降低約30%，且蒸汽的使用量可減少約15%。雖然膨化料與胚片料相比體積更小，但其容重得到明顯增加，因此大豆膨化技術(shù)制油生產(chǎn)線同等批量的大豆產(chǎn)量可提高30%～50%。同時(shí)該技術(shù)使用大豆軋胚的厚度可放寬到0.40～0.47 mm，且可獲得等同于胚片料一次浸出的殘油水平[1]。此外，膨化料還具備疏松多孔、易于浸出、混合油濃度高、易瀝干以及濕粕殘溶低等特點(diǎn)，有助于浸出設(shè)備榨取油脂。

1.2 膨化料更有利于浸出

從大豆膨化料的浸出工藝角度出發(fā)，由大豆膨化技術(shù)得到的基料可使大豆的細(xì)胞組織被完全破壞，同時(shí)還可使油料多孔性增加，使更多游離狀態(tài)的油脂出現(xiàn)在油料細(xì)胞的外表面，從而使油料粒度與機(jī)械強(qiáng)度增大，為油料營(yíng)造無(wú)限接近浸出的臨界狀態(tài)，以此方式增加大豆中油脂的浸出，提高大豆制油的質(zhì)量與產(chǎn)量。

1.3 膨化工藝能提高豆粕質(zhì)量

從膨化處理技術(shù)的潛在性質(zhì)角度出發(fā)，該技術(shù)因具有較為顯著的抑制熱敏性抗?fàn)I養(yǎng)因子和提高油脂中蛋白質(zhì)和脂肪消化率的能力，而被現(xiàn)階段大豆加工業(yè)所重視。未經(jīng)過(guò)特殊處理的大豆中具有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，如脲酶、低聚糖類、胰蛋白酶抑制因子以及外源凝集素等，上述抗?fàn)I養(yǎng)因子在加熱環(huán)境下會(huì)分解消失，因此經(jīng)過(guò)膨化處理的大豆能消除絕大多數(shù)不耐熱抗?fàn)I養(yǎng)因子[2]。因加熱時(shí)間較短，所以不會(huì)對(duì)浸出油脂的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成影響，使浸出油脂同樣具有等同于壓榨油脂的利用價(jià)值。

2 大豆膨化技術(shù)浸出過(guò)程的影響因素控制

2.1 浸出時(shí)間控制

膨化技術(shù)的浸出時(shí)間是指大豆料胚入浸至出粕過(guò)程所需的時(shí)間。因此，膨化技術(shù)下大豆的浸出時(shí)間可被視為直接影響大豆浸出效果的重要因素。若大豆浸出時(shí)間較短，則證明有機(jī)溶劑與大豆料胚的實(shí)際接觸時(shí)間過(guò)短，有效萃取時(shí)間不達(dá)標(biāo)，造成大豆浸出油脂的提取率過(guò)低。大豆的浸出時(shí)間較長(zhǎng)，雖然可確保有機(jī)溶劑與大豆料胚的接觸和萃取時(shí)間得到保障，且獲得與預(yù)期值相符的油脂提取率，但長(zhǎng)時(shí)間的浸出會(huì)使生產(chǎn)成本與生產(chǎn)效益不成正比，并影響整個(gè)大豆油脂浸出的生產(chǎn)效率。此外，由已有研究可知，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，用于浸出油脂的大豆料胚含油率將會(huì)逐漸趨于平穩(wěn)，因此若沒(méi)有相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)影響，大豆油脂的浸出應(yīng)結(jié)合大豆性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，以我國(guó)生產(chǎn)大豆的特性與浸出效果而言，實(shí)際浸出時(shí)間控制在60～90 min最為適宜[3]。

2.2 浸出溫度控制

膨化技術(shù)中浸出溫度同樣是影響大豆油脂浸出效果的因素之一。通常情況下，若浸出過(guò)程中實(shí)際溫度較低，則表示大豆油脂浸出過(guò)程的能量也將會(huì)變低，此時(shí)油脂分子將會(huì)因缺乏活性而不易被浸出技術(shù)所提取，最終會(huì)造成大豆油脂浸出效果差。雖然浸出溫度過(guò)高有利于提高油脂的活性，并降低油脂的黏度，可在一定程度上提高浸出油脂的產(chǎn)量，但從實(shí)際浸出生產(chǎn)中可看出，若浸出時(shí)的溫度無(wú)限接近溶劑的沸點(diǎn)，則會(huì)造成溶劑餾分揮發(fā)效果越強(qiáng)烈，立足于溶劑餾分揮發(fā)帶來(lái)的萃取劑散失與安全性角度，認(rèn)為浸出時(shí)的溫度應(yīng)被控制在低于新鮮溶劑餾分初餾點(diǎn)的溫度區(qū)間，即應(yīng)被控制在50～60 ℃。

2.3 料液比控制

將溶劑量與被浸料胚的比值作為料液比，料液比同樣可影響浸出油脂的濃度與質(zhì)量，需要對(duì)其進(jìn)行控制。從浸出效果來(lái)看，若溶劑量過(guò)少則會(huì)造成大豆脫油不完全，浸出后的豆粕仍存在較高的殘油量，此問(wèn)題不但會(huì)影響大豆的出油率，還會(huì)增加榨油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[4]。若使用溶劑量比例過(guò)大，雖然可實(shí)現(xiàn)大豆油脂的完全浸出，并可確保浸出油脂效果滿足設(shè)計(jì)要求，但較大的溶劑比例會(huì)增加后續(xù)精煉工作的工作量，并增加油脂存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)反酸、反色等情況的概率。同時(shí)，單位時(shí)間下為大豆油脂浸出供給的溶劑量越大，其浸出的混合油的濃度質(zhì)量越低，且當(dāng)溶劑比例達(dá)到一定限度時(shí)，若無(wú)法進(jìn)行進(jìn)行科學(xué)浸泡和瀝干處理，則會(huì)造成料格之間的上下黏連，不能確保各油格中油脂的濃度梯度，造成最終收集混合油的濃度下降?；诖耍ㄟ^(guò)調(diào)查榨油廠商的生產(chǎn)工藝和查閱相關(guān)資料認(rèn)為，大豆油脂浸出的料液比應(yīng)控制在1∶（0.8～1.0）。

2.4 料胚高度

料胚高度設(shè)置可在一定程度上影響大豆油脂浸出的產(chǎn)量，即在同等浸出環(huán)境下，若浸出器的料斗設(shè)置得越高，且料胚的浸出時(shí)間越長(zhǎng)，則可將豆粕中殘留的油脂充分稀釋出來(lái)，由此提高大豆膨化工藝的出油率。但從實(shí)際浸出現(xiàn)狀可知，料位的高度并不是越高越好，若料位太高則會(huì)導(dǎo)致底部料胚粉碎，且會(huì)因料位太滿導(dǎo)致容器內(nèi)料胚被噴淋管沖至料斗兩側(cè)的集油斗中，如果缺少相關(guān)的生產(chǎn)管理，此現(xiàn)象還容易堵塞油泵和噴淋管，造成設(shè)備的損壞[5]。因此，料胚的高度應(yīng)結(jié)合膨化大豆和器具規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，最大限度區(qū)間應(yīng)結(jié)合廠家給出的建議值進(jìn)行計(jì)算。

3 浸出油脂的精煉處理工藝

3.1 酸煉脫膠

以劣質(zhì)大豆毛油為例，使用傳統(tǒng)的水化脫膠法僅能將毛油的含磷量降到185～270 mg·kg-1。因此可借助強(qiáng)力酸化混合器對(duì)毛油進(jìn)行精煉，因該設(shè)備具有酸煉反應(yīng)時(shí)間90 min內(nèi)可調(diào)的特性，因此可有效解決毛油中非水化磷脂的酸化水合機(jī)理區(qū)分困難的問(wèn)題，能達(dá)到高質(zhì)量脫磷的目的。此外，大豆脫膠油過(guò)程中其酸值與含磷量是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要因素，可通過(guò)控制酸反應(yīng)溫度（70～85 ℃）和時(shí)間（≥45 min）的方式降低其濃度。現(xiàn)階段已有廠商使用檸檬酸作為磷酸的替代物進(jìn)行生產(chǎn)，可有效減少磷酸使用以及無(wú)機(jī)酸的加入，控制精煉后大豆油的返酸問(wèn)題[6]。

3.2 堿煉脫膠脫酸

除上述方法外對(duì)浸出大豆油脂的脫膠脫酸還可采用堿煉的方式進(jìn)行。由大豆膨化技術(shù)浸出的油脂中，其葉綠素的含量通常處于1 000～1 450 μg·L-1，通過(guò)堿煉技術(shù)能去除約25%的葉綠素與50%的加工色素[7]。在精煉離心操作中，首臺(tái)離心機(jī)出油酸值將會(huì)對(duì)成品油的返酸率造成直接影響，因此需控制首臺(tái)離心機(jī)的出油酸值維持在0.03～0.04 mg·g-1。因上述酸煉中加入檸檬酸，因此可絡(luò)合半成品油中的金屬離子，并減緩其氧化速度，實(shí)現(xiàn)高效脫色、脫磷和脫皂的目的。結(jié)合我國(guó)生產(chǎn)大豆油堿煉脫膠脫酸生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)，酸值處于2.35 mg·g-1，含磷量處于600 mg·kg-1的進(jìn)出油脂，其磷酸用量應(yīng)在0.1%～0.2%，加酸后原油的酸值應(yīng)達(dá)到2.78 mg·g-1，且堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)達(dá)到12.4%，超量堿應(yīng)達(dá)到20%～25%，控制堿煉后成品油的含磷量≤30 mg·kg-1、含F(xiàn)e量≤0.1 mg·kg-1、含Cu量≤0.01 mg·kg-1，含Ca與Mg量≤5 mg·kg-1[8]。

3.3 脫色

經(jīng)過(guò)上述酸煉與堿煉處理后的大豆油需進(jìn)行一次脫色處理，在進(jìn)行脫色之前應(yīng)檢查脫色罐的容積，確保其能在過(guò)濾器切換過(guò)程中不會(huì)發(fā)生溢罐，導(dǎo)致未脫色油直接流入脫色罐中破壞成品油的質(zhì)量。對(duì)此，建議設(shè)置一個(gè)暫存罐，并將其安置在預(yù)脫色罐后方，以此方式控制進(jìn)入過(guò)濾器待脫色油的速度，降低過(guò)濾器切換時(shí)進(jìn)口處原油的流量波動(dòng)，以期達(dá)到控制溢罐問(wèn)題發(fā)生的概率[9]。此外，原油的脫色施工應(yīng)結(jié)合油品的選擇活性低于200、游離酸處于0.2%以及pH值處于5～9的白土，使用活性白土、凹凸棒土以及膨潤(rùn)土的比例應(yīng)控制在2∶1∶1。對(duì)于國(guó)外進(jìn)口的大豆浸出油脂脫色，應(yīng)控制活性白土與凹凸棒土的比例為1∶2，考慮到國(guó)外進(jìn)口大豆浸出油脂熱損率過(guò)高，因此活性白土、助濾劑以及凹凸棒土的配比應(yīng)控制在1∶1∶2。對(duì)于容易在后續(xù)的加工或存儲(chǔ)過(guò)程中發(fā)生返色和返酸的大豆油，應(yīng)考慮適當(dāng)調(diào)整活性白土、凹凸棒土以及膨潤(rùn)土的比例，以緩解上述問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)上述大豆油脂浸出與精煉工藝的分析，筆者認(rèn)為浸出與精煉植物油脂的工藝仍有可提升的空間。通過(guò)對(duì)大豆膨化工藝影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素分析，明確時(shí)間、溫度、料液比以及料胚高度等工藝的主要事項(xiàng)，并針對(duì)現(xiàn)有工藝得出最佳控制區(qū)間，以為后續(xù)的油脂精煉奠定基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)酸煉、堿煉和脫色等工藝的分析，提高油脂精煉的質(zhì)量，以期為生產(chǎn)更高等級(jí)的大豆油奠定基礎(chǔ)。