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一、棕櫚油的分提
棕櫚油甘三酯中的脂肪酸碳鏈長(cháng)度各異,同時(shí)不飽和程度也不盡相同,使得棕櫚油含有相當數量的低熔點(diǎn)及高熔點(diǎn)的甘三酯。棕櫚油分提是指通過(guò)控制棕櫚油的冷卻結晶過(guò)程并進(jìn)行分離,把棕櫚油分成低熔點(diǎn)液相(軟脂)及高熔點(diǎn)固相(硬脂)。分提可將棕櫚油分成三個(gè)組分:硬脂(palmstearine)、軟脂(palmolein)和中間部分(palmmidfraction)。硬脂主要是S3、β-POP、β-PPO甘三酯,中間部分主要是β-POP,軟脂主要是SU2和U3甘三酯。分提出的硬脂熔點(diǎn)一般為50℃,軟脂一般為24℃左右。硬脂適用于制造人造奶油和起酥油,不會(huì )造成結晶慢、油膩感和后硬化現象,并且大大改善了脂肪的塑性范圍。比如,70%硬脂和30%菜籽油配合后,氧化穩定性很好,酯交換前是很好的面包用油,酯交換后則是很好的煎炸用油。軟脂是極好的煎炸油。中間部分的熔點(diǎn)范圍窄,且接近人體體溫,可作為可可代用脂使用。
棕櫚油分提方法常用的有三種:干法分提、溶劑分提及表面活性劑分提。這些方法的應用主要取決于所需軟脂和硬脂的某些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),其中要強調的是硬脂的性質(zhì)。通過(guò)改變分提的方法和條件,可得到不同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的硬脂。同時(shí),還可得到物理及化學(xué)性質(zhì)變化范圍很小的軟脂。
二、棕櫚油的分提方法
1.干法分提
干法分提是一種最經(jīng)濟的方法,是指不加入任何溶劑,將處于溶解狀態(tài)的油脂慢慢冷卻到一定程度,然后過(guò)濾分離結晶,析出固體酯的方法。干法分提可以分為三個(gè)步驟:加熱處理;用冷卻法形成晶體原子核以及讓晶體增長(cháng)及成熟;用過(guò)濾把軟脂從固體中分離出來(lái),如圖1。通常只需一次分提,而對于某些對硬脂要求比較高的工業(yè)(如糖果工業(yè)),則需要進(jìn)行二次分提,如圖2。
加熱
棕櫚油在常溫下呈半固體狀態(tài),其飽和酸和不飽和酸各約占50%,甘三酯組成分別為GS3占8%～10%,GS2U約占48%,GSU2占35%～39%,GU3占7%～7.5%。棕櫚油這種獨特的組成決定了其特殊的結晶過(guò)程。棕櫚油在加工前通過(guò)蒸汽加熱溶解成液態(tài),結晶前一般將棕櫚油繼續加熱到70℃左右,以破壞所有已存在的晶體。
冷卻結晶
干法分提工藝的關(guān)鍵是冷卻結晶,如果結晶成功,分離就容易。所以,結晶器的設計顯得尤為重要,對于不同類(lèi)型的結晶器,都應具有自己的冷卻交換表面、冷卻體系和攪拌結構特征。在加工過(guò)程中,冷卻結晶條件將決定原子核結晶的開(kāi)始、結晶體數量和結晶體的大小。冷卻效率和有序性是確保結晶體的獨特形成和可過(guò)濾性的決定性因素。只有這樣做才能生產(chǎn)出穩定、均勻及可過(guò)濾的結晶體。具體操作是在攪拌和循環(huán)水冷卻狀態(tài)下,通過(guò)設定油與冷卻水間的溫差和冷卻時(shí)間控制冷卻過(guò)程,形成晶核并慢慢長(cháng)大。當達到要求溫度時(shí)(取決于希望得到的軟脂質(zhì)量,一般為20℃),停止冷卻。
過(guò)濾
控制冷卻結晶的條件固然重要,過(guò)濾設備的選擇對液體油的得率也有著(zhù)極大的影響。目前工業(yè)上使用的過(guò)濾系統有以下幾種:轉鼓式過(guò)濾機、Florentine型連續帶式真空過(guò)濾機和薄膜式過(guò)濾機。在近十幾年中,薄膜式過(guò)濾機得到了廣泛的應用。因為薄膜式過(guò)濾機與Florentine型連續帶式真空過(guò)濾機及轉鼓式過(guò)濾機相比,所分提的軟脂得率較高(70%～75%),且硬脂的硬度也較大,而其它兩種過(guò)濾器所分離的軟脂得率一般僅為65%。唐萍華的實(shí)踐也證明了:以棕櫚液油為主要產(chǎn)品采用小而硬的Tirtiaux一級干法結晶物作為濾漿時(shí),薄膜過(guò)濾機與Florentine型連續帶式真空過(guò)濾機相比,前者具有相當多的優(yōu)點(diǎn),如棕櫚軟脂得率高,過(guò)濾機操作與維修方便等。然而,當晶體小而軟時(shí),采用薄膜過(guò)濾機就不太合適,此外,當生產(chǎn)一些專(zhuān)用油脂如類(lèi)可可脂棕櫚油中熔點(diǎn)分提物或較高碘價(jià)的棕櫚軟脂(冷穩定性好)時(shí),Florentine型連續帶式真空過(guò)濾機仍為最佳的選擇。
2.溶劑法分提
溶劑分提法是指在油脂中按比例加入某一溶劑形成混合油體系,然后進(jìn)行冷卻結晶、分提的一種分提方法。溶劑分提法能形成容易過(guò)濾的穩定結晶,提高分離效果,增加分離產(chǎn)率,縮短分離時(shí)間,提高分離產(chǎn)品的純度,尤其適合組成甘三酯的脂肪酸碳鏈長(cháng)、并在一定范圍內粘度較大的油脂的分提。選擇溶劑主要是根據物質(zhì)介電常數(極性大小)確定,兩種物質(zhì)極性相似則易于溶解,即遵循相似相溶的原理。表1給出了常用分提溶劑的介電常數。
物質(zhì)的介電常數越大,其極性越強。目前用于工業(yè)分提的溶劑有己烷、丙酮及異丙醇等。其中己烷對油脂的溶解度大,與其他的溶劑相比,結晶析出的溫度低,結晶的生成速度慢。而丙酮分離性能好,但低溫時(shí)對油脂的溶解力差,并且丙酮易吸水,分提過(guò)程中水份含量增加,使油脂的溶解度急劇變化,改變其分離性能,為克服此缺點(diǎn),常使用丙酮—正己烷為分提溶劑。
具體方法是,先讓棕櫚油溶于溶劑,再冷卻到適宜的溫度,這時(shí)會(huì )得到較為理想的晶體。如果所要求的溫度很低,則采用鹽水冷卻。含有棕櫚油的晶體和溶劑的混合油被吸入轉鼓過(guò)濾器中,經(jīng)真空吸濾將軟脂混合油和硬脂混合油分離,然后蒸餾掉溶劑以達到分離的目的。軟脂得率一般可達80%。溶劑分提分提效率高,固態(tài)脂組分質(zhì)量好。然而,由于結晶溫度低以及分提過(guò)程中涉及溶劑損耗,其投資較大,生產(chǎn)費用高,用作溶劑的己烷,丙酮,異丙醇等具有易燃性,因此,溶劑分提僅用于生產(chǎn)附加值較高產(chǎn)品,典型例子是對棕桐油進(jìn)行分提得到其中間組分用作類(lèi)可可脂原料。
3.表面活性劑法
表面活性劑分提法是指在油脂冷卻結晶后,添加表面活性劑,改善油和脂的界面張力,借脂和表面活性劑間的親和力,形成脂在表面活性劑水溶液中的懸浮液,促進(jìn)脂晶離析的方法。此方法是20世紀初由FratelliLanea發(fā)明的,最初并非用于棕櫚油的分離,到了20世紀50年代,才開(kāi)始小規模用于棕櫚油的分提。瑞典的Alfa-Laval公司的LIPOFRAC工藝使表面活性劑分提工藝得到進(jìn)一步的發(fā)展。其工藝包括冷卻結晶、表面活性劑濕潤、離心分離以及表面活性劑回收等工序。常用的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉,添加量一般為油量的0.2%～0.5%。為穩定O/W體系,防止分離體系乳化,還需添加1%～3%的硫酸鎂、硫酸鋁或氯化鈉等電解質(zhì)。
方法是,讓棕櫚毛油在結晶器中冷卻,首先是高熔點(diǎn)的甘油酯結晶。當溫度達到20℃左右,將含有0.5%的十二烷基硫酸鈉和硫酸鎂電解質(zhì)的溶液與晶團混合,硬脂晶體被溶液潤濕后進(jìn)入懸濁的水相。離心后軟脂作為輕相分離,而硬脂仍留在水相中。隨后用熱水清洗軟脂以除去殘留的溶液,并在儲存前用真空干燥。將水相加熱到95℃～100℃,破乳回收硬脂之后,同樣用熱水洗凈,真空干燥后儲存。這種工藝軟脂的得率一般可達80%。表面活性劑法分提分離效率高,產(chǎn)品品質(zhì)好,用途廣,適用于大規模生產(chǎn)。然而,采用表面活性劑工藝成本高,且產(chǎn)品受表面活性劑污染也不能令人滿(mǎn)意,在一些國家禁止表面活性劑工藝用于植物油的生產(chǎn)。
三、結論
在這三種分提方法中,干法分提工藝的應用前景最廣闊。其具有工藝簡(jiǎn)單,自動(dòng)化控制程度高,蒸汽消耗低,產(chǎn)品質(zhì)量好,不需用離心式分離機,不需用任何溶劑,沒(méi)有廢水產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。然而,目前在干法分提工藝中還存在一些不足之處,如非連續生產(chǎn),膜的污染與壽命等,所以在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中要注意各因素對分提工藝的影響,以便進(jìn)一步完善工藝操作,改善工藝產(chǎn)品,降低生產(chǎn)消耗。
玉米工業(yè)消費量增加9個(gè)百分點(diǎn)。美國是玉米消費增長(cháng)最快的國家,盡管玉米價(jià)格不斷上漲,原油價(jià)格也出現了下降,但是由于很多新建玉米燃料乙醇工廠(chǎng)建成投產(chǎn),使美國玉米消費量將急驟增加。相反,作為粗糧主要用途的飼料消費增長(cháng)數量卻很小。全球小麥消費量維持在6.28億t水平,其中食用消費比例占70%以上。2007～2008年度,世界小麥食用消費量將達到4.5億t,較上年增長(cháng)1%,人均小麥消費量為68kg,與去年水平相當。飼用小麥消費數量增加相對快些,將增長(cháng)2%,原因是歐盟及獨聯(lián)體國家小麥供給充足,推動(dòng)了小麥飼用消費。預計2007～2008年度大米消費量為4.23億t,只增加0.5%,其中89%產(chǎn)量的大米是用于食用消費。近年,一些大米主產(chǎn)國人均食用消費量不斷下降,如中國,在過(guò)去五年中一直下降,2007～2008年度也會(huì )保持這種趨勢。
盡管預測2007年全球谷物產(chǎn)量可能會(huì )創(chuàng )下新的歷史紀錄,但是全球谷物庫存使用比從期初到期末并不會(huì )得到實(shí)質(zhì)改善,2007～2008年度的期末庫存將僅有4.01億t。谷物產(chǎn)量增加的主要因素是粗糧增產(chǎn),但粗糧的消費增長(cháng)也相當迅猛,所以總體庫存沒(méi)有得到增加。表2為全球谷物供需及庫存情況。目前預計小麥期末庫存為1.425億t,比原本較低的庫存量又減少600萬(wàn)t,其中主要出口商的庫存量只有4050萬(wàn)t,這還要取決于澳大利亞五六月份雨水情況。美國和歐盟期末庫存變化不大,加拿大預計小麥略有減產(chǎn),庫存數量還會(huì )下降。其他國家如中國、埃及和摩洛哥也將會(huì )因產(chǎn)量下降,導致期末庫存會(huì )減少。印度由于政府鼓勵小麥生產(chǎn),產(chǎn)量將增加,加上印度擴大了小麥進(jìn)口,其期末庫存將增加。全球粗糧期末庫存數量會(huì )在上年大幅下降基礎上略有回升,為1.55億t。在南半球大部分玉米主產(chǎn)國已播種,預計阿根廷和巴西玉米的豐收將會(huì )提高期末庫存數量。但是,南部非洲國家玉米減產(chǎn),期末庫存數量將會(huì )下降,其中馬拉維和安哥拉除外。北半球國家,中國玉米若能如預測獲得豐收,庫存數量將會(huì )上升。美國玉米產(chǎn)量將達到新的創(chuàng )紀錄的水平,但由于國內玉米消費增長(cháng)強勁,美國玉米期末庫存不會(huì )得到補充,與期初相當。歐盟由于玉米消費增加及出口數量增加,其粗糧期末庫存情況與美國類(lèi)似。2007～2008年度稻米期末庫存預計為1.03億t,基本與上年持平。
