水化脫膠是利用磷脂等膠溶性雜質的親水性,將一定量的熱水或稀堿、食鹽水溶液、磷酸等電解質水溶液,在攪拌下加入到一定溫度的毛油中,使其中的膠溶性雜質凝聚沉降分離的一種脫膠方式。
在水化脫膠過程中,被分離出不溶的物質以磷脂為主,還有與磷脂結合在一起的蛋白質、糖基甘油二酯、粘液質和微金屬離子等。
水化脫膠的原理及影響因素
(一)水化脫膠的原理
在水化過程中能被凝聚沉降的物質以磷脂為主,磷脂中又以卵磷脂為代表。這種磷脂屬于“雙親媒性分子”,即在其分子結構中,既有疏水的非極性基團,又有親水的極性基團。當毛油中含水量很少時,磷脂呈內鹽式結構,此時極性很弱,溶于油中,不到臨界溫度,不會凝聚沉降析出。水化時,在毛油當中加入熱水之后,磷脂的親水基團則投入水相之中,水分子與成鹽的原子團結合,致使分子結構由內鹽式轉化為水化式。在水化式結構中,磷脂分子中的親水基團(游離態羥基),具有更強的吸水能力,隨吸水量的增加,磷脂由最初極性基團傾入水中呈含水膠束,然后轉變成有規則的定向排列。分子中疏水基團在油相尾尾相接,親水基團伸向水相形成脂質雙分子層(又稱液晶形式)。在脂質分子層中,水分子進入磷脂雙分子層間,并未破壞磷脂的分子結構,卻引起磷脂的體積膨脹,發生水合作用。有時脂質體雙分子層還能自發膨脹成多層的類似洋蔥狀的封閉球型結——“多層脂質體”。多層脂質體的每個片層都是脂質雙分子層結構,片層之間和中心部分充滿水相和油相(O/W),若經高頻聲波處理,可變成磷脂雙分子層圍成的球狀的單層脂質體。
水化后的磷脂和其它膠體物質,極性基團周圍吸引了許多水分子之后,在油脂之中的溶液解度減小。吸水量逐漸增大,膨脹之后,雙分子層或多分子層的片狀和球狀膠體彼此影響,有的甚至開成膠束。小顆粒的膠體在極性力的作用下,相碰后形成絮凝狀膠團。同時水化后的磷脂能吸附油中的其它膠質,而使其顆粒增大,比重增大,為沉降和離心分離創造條件。
在磷脂中除上述水化磷脂之外,還存在少量的“非水化磷脂”。
“非水化磷脂”即ß——磷脂以及鈣鎂磷脂鹽,具有疏水性,用常規的水化方法較難除去,這種“非水化磷脂”必須轉化成“水化磷脂”才能產生水合作用。生產實踐中往往事先添加少量磷酸或棕檬酸到油中,使ß——磷脂等在酸的作用下,分子結構發生變化,而成為具有親水性的“水化磷脂”,然后再通過水化方法從油中脫除。
(二)影響水化脫膠的因素。
1.加水量
水的作用:潤濕磷脂分子,使其由內鹽式轉變成水化式;使磷脂發生水化作用,改變凝聚臨界溫度;使其他親水膠質吸水改變極化度;促使膠粒凝聚和絮凝。
加水量約為磷脂含量的3----3.5倍.
低溫水化(20---300C):W=(0.5—1)X
中溫水化(60---650C):W=(2—3)X
高溫水化(85---950C):W=(3—3.5)X
2.操作溫度
毛油中膠體分散在外界條件影響下,開始凝聚時的溫度,稱之為膠體分散相的凝聚臨界溫度。
水化脫膠溫度一般與臨界溫度相應,為了有利于絮凝,操作溫度可稍高于臨界溫度。
3.混合強度與作用時間
4.電解質
電解質在脫膠過程中的主要作用有:一是中和膠體分散相質點的表面電荷,消除(或降低)質點的電位或水合度,促進膠質點凝聚;二是使鈣,鎂復鹽式磷脂轉變成親水性磷脂;三是明礬水解出的氫氧化鋁 以及生成的脂肪酸鋁,具有較強的吸附能力,除能包絡膠體質點外,還有吸附油中色素等雜質的作用;四是鈍化并脫除與膠體分散相結合在一起的微量金屬離子,有利于精煉油氣味,氧化穩定性的提高;五是促使膠粒絮凝緊密,降低絮團含油量,加速沉降速度,提高水化得率。
其它因素
進油流量,沉降分離溫度也影響脫膠效果,操作中需要注意 間歇式水化脫膠工藝流程