油脂分提-油脂分提（油脂加工技術(shù)課件）

油脂的分提

(Fractionation)概述油脂分提的原理影響油脂分提的因素油脂分提工藝油脂分提設(shè)備

一、概述(一)分提的概念依據(jù)各種甘油三酸酯在性質(zhì)上的差異，將性質(zhì)不同的甘油三酸酯進(jìn)行分級的工藝方法成為油脂的分提。zhi·luo(二)分提的目的

分提作為油脂改性或油脂精煉手段，具有以下兩種不同的目的：①開發(fā)利用固體脂肪，獲得飽和程度較高的固體脂。—分提，特點(diǎn)熔點(diǎn)（生產(chǎn)起酥油、人造奶油、可可脂代用品等產(chǎn)品的原料油脂）②提高液態(tài)油脂的低溫貯藏性能，獲得飽和程度較低的液態(tài)油?！?，低熔點(diǎn)（生產(chǎn)食用一級油、食用二級油等高級油脂）zhi·luo(三)分提的方法1.常規(guī)法分提冷卻結(jié)晶、固-液分離。2.溶劑法分提冷卻結(jié)晶同時(shí)可以降低混合液粘度，使易結(jié)晶?？墒构腆w脂中含液態(tài)油量下降，且過濾阻力變小等。3.表面活性劑法分提表面活性劑水溶液潤濕結(jié)晶固脂，并將固脂晶體與液態(tài)油隔離開，便于分離。4.液-液萃取法分提利用選擇性溶劑溶解分子量小、不飽和程度高的組分，使之與其它組分分離。zhi·luo

(四)甘三酯的分類

天然油脂中的甘三酯大體可以分為四大類：甘三酯種類GS3GS2UGSU2GU3熔點(diǎn)范圍(℃)45-6030-450-10＜0G—甘油（Glycerin）；S—飽和脂肪酸（Saturatedfattyacids);U—不飽和脂肪酸（Unsaturatedfattyacids）由于分提技術(shù)的限制，工業(yè)上尚未實(shí)現(xiàn)所有組分的一一分離，而僅限于熔點(diǎn)差別較大的固體脂與液態(tài)油的分離。zhi·luo二、分提的原理

(一)分提的基本原理

天然油脂是由多種甘油三酸酯組成的混合物，由于組成中脂肪酸的種類和分布不同（碳鏈長度、不飽和程度、雙鍵構(gòu)型和位置、在甘油基上的分布與排列等），形成了甘油三酸酯各組分在不同溫度下相互溶解度或熔點(diǎn)的差異。利用各類甘三酯性質(zhì)上的差異，創(chuàng)造相應(yīng)的冷卻結(jié)晶條件，使各類性質(zhì)的固體脂以較純的狀態(tài)從原溶液中結(jié)晶析出并進(jìn)行分離。zhi·luo(二)油脂的結(jié)晶類型

甘三酯的代表性晶型一般有α、β′、β三種：型：熔點(diǎn)最低，分子排列最疏松，最不穩(wěn)定，晶粒最?。?.5μm），不易過濾。型：熔點(diǎn)最高，分子排列最緊密，最穩(wěn)定，晶粒最大（25-30μm），容易過濾。型：熔點(diǎn)及分子排列密度介于前兩者之間，亞穩(wěn)定型，晶粒大小適中（1μm），過濾難易適中。型：屬于中間型，晶粒大小約為3-5μm。其作為獨(dú)立晶型目前尚有疑問。玻璃質(zhì)脂體：速冷產(chǎn)生的細(xì)小晶體，熔點(diǎn)比α型還低。

油脂中普遍存在同質(zhì)多晶現(xiàn)象。zhi·luo(三)油脂結(jié)晶過程和冷卻歷程1.結(jié)晶過程三個(gè)階段晶體的成長晶核的形成熔融油脂的過冷、過飽和2.冷卻歷程同質(zhì)多晶現(xiàn)象受外部熱的影響，經(jīng)過一段時(shí)間，結(jié)晶向著穩(wěn)定性好的方向轉(zhuǎn)變，排列逐漸緊密，結(jié)晶逐漸穩(wěn)定。其變化過程是可逆的。zhi·luo

各種油脂形成最穩(wěn)定的晶型與其固體脂的甘三酯結(jié)構(gòu)有關(guān)：分子結(jié)構(gòu)整齊，對稱性強(qiáng)→穩(wěn)定型為β型[如：極度氫化大豆油,可可脂,SOP/SOS/POS型脂]分子結(jié)構(gòu)不太整齊，對稱性較差→穩(wěn)定型為β′型[如：棉籽油（FA碳鏈長度、飽和程度不同），OPP型脂]各種極度氫化油脂的最穩(wěn)定結(jié)晶型結(jié)晶型β′型β型油品棉籽油、棕櫚油菜籽油、鯨魚油牛脂、奶油大豆油、紅花籽油、葵花籽油、芝麻油、玉米胚芽油、橄欖油、花生油、椰子油、棕櫚仁油、豬脂、可可脂zhi·luo各種甘三酯晶型的轉(zhuǎn)化歷程具有相應(yīng)的冷卻歷程：緩慢冷卻急劇冷卻

過冷、過飽和α結(jié)晶等溫過程β或β′結(jié)晶分子排列釋放結(jié)晶熱外界條件不變失熱=結(jié)晶放熱緩慢加熱過冷、過飽和未及排列玻璃質(zhì)脂體由此可見，脂晶晶型與冷卻過程有著密切的關(guān)系。zhi·luo三、影響分提的因素

分提過程中力求獲得穩(wěn)定性高、易過濾的脂晶。由于結(jié)晶發(fā)生在固體脂和液態(tài)油的共熔體系中，組分的復(fù)雜性以及操作條件諸因素都直接影響著脂晶的大小和工藝特性。zhi·luo(一)冷卻溫度和冷卻速率1.冷卻溫度(1)過冷、過飽和現(xiàn)象：甘三酯分子中的三個(gè)烴基碳鏈都較長，往往使得其結(jié)晶溫度遠(yuǎn)低于固脂的凝固點(diǎn)。

過冷度↑→晶核形成↑→系統(tǒng)粘度↑→晶體成長↓(2)結(jié)晶順序：

GS3→GS2U→GSU2→其它易熔組分(3)結(jié)晶溫度：

結(jié)晶溫度↓→液態(tài)油濁點(diǎn)↓→固體脂↑→液態(tài)油↓注意！初始結(jié)晶溫度很重要：先熔融(破晶20-30min)再結(jié)晶。(4)結(jié)晶溫度與分提工藝有關(guān)：

溶劑分提工藝＜常規(guī)分提工藝（見后表）zhi·luo結(jié)晶溫度(℃)得率(%)液態(tài)油濁點(diǎn)（℃）固體脂熔點(diǎn)（℃）液態(tài)油固體脂29752512—2470-8020-309—2265357.5501855-6040-45645-50結(jié)晶溫度(℃)得率(%)液態(tài)油濁點(diǎn)（℃）固體脂熔點(diǎn)（℃）液態(tài)油固體脂50-5-10-15-20858352.5454035151747.555606510753-1-45552.548.546.54341.6棕櫚油常規(guī)分提工藝不同溫度的分提效果（真空吸濾）棕櫚油溶劑分提工藝不同溫度的分提效果（工業(yè)己烷為25%GO）zhi·luo2.冷卻速率某種油脂最穩(wěn)定晶型是由結(jié)晶溫度與冷卻速率的合理配合而獲得的。溫差較大的急劇冷卻，易形成無法分離的玻璃質(zhì)脂體；緩慢冷卻至結(jié)晶溫度，才能獲得相應(yīng)的晶型。結(jié)晶溫度（℃）晶型＜-5-5-7＞7次αα和β′β′棕櫚油的結(jié)晶溫度與相應(yīng)的晶型zhi·luo①為保證冷卻速率，結(jié)晶塔的換熱面積設(shè)計(jì)得比較大，以減小溫差；②溶劑分提冷卻速率大于常規(guī)分提冷卻速率；③油品甘三酯組成不同，晶體特性各異，造成結(jié)晶溫度和冷卻速率上存在差異。一般需通過試驗(yàn)求得冷卻曲線與固脂含量曲線所示的函數(shù)關(guān)系來確定。冷卻速率溫差和傳熱面積分提工藝油的品質(zhì)zhi·luo(二)結(jié)晶時(shí)間

一般需要較長的結(jié)晶時(shí)間，因?yàn)檫_(dá)到穩(wěn)定晶型需要足夠的時(shí)間。

結(jié)晶時(shí)間與以下各因素有關(guān)：體系粘度（溫度低、粘度大，晶體自由度?。┩|(zhì)多晶性（晶型轉(zhuǎn)換α→？）甘三酯穩(wěn)定晶型（β或β′）冷卻速率及達(dá)到結(jié)晶平衡的快慢結(jié)晶塔的結(jié)構(gòu)（影響結(jié)晶平衡）zhi·luo(三)攪拌速度結(jié)晶養(yǎng)晶過程應(yīng)保持持續(xù)慢速攪拌：①有利于提高傳熱效率（速度快且均勻）②有助于脂晶的成長

n=10r/min左右(四)輔助劑1.溶劑稀釋(μ↓)；液相比例增大(固脂自由度↑)；易過濾。2.表面活性劑潤濕脂晶內(nèi)外表面，將固體脂與液態(tài)油隔離。zhi·luo(五)輸送及分離方式各種輸送泵在輸送流體時(shí)，所造成的紊流強(qiáng)弱不同：

紊流強(qiáng)度↑→流體受到剪切力↑→脂晶破碎↑1.輸送方式（設(shè)備）①弱紊流、低剪切力泵（往復(fù)式柱塞泵）②壓縮空氣（壓油包）③真空吸濾（真空過濾機(jī)）2.固脂分離固體脂是可壓縮性的濾渣，采用助濾劑能提高過濾速率。過濾壓強(qiáng)應(yīng)適中（Pmax=0.2MPa)。zhi·luo(六)油脂的品質(zhì)1.油脂品種（甘三酯組成）飽和程度高的、結(jié)構(gòu)對稱、整齊的甘三酯容易離析（如：棕櫚油、椰子油、棉籽油和米糠油等）；而飽和程度相對低、結(jié)構(gòu)不太整齊的甘三酯的離析度較差（如花生油等）。zhi·luo2.油脂質(zhì)量（其它類脂組分含量）①膠質(zhì)—影響脂晶離析(使甘三酯互溶度、體系粘度增大)；影響脂晶的分離(膠質(zhì)與脂晶形成膠性共聚體)。②游離脂肪酸—影響脂晶離析(在液態(tài)油中溶解度大，又易與脂晶形成共熔體)；影響脂晶的分離FFA%≥0.7%時(shí)，脂晶的塑性增加)。③甘二酯—與甘三酯形成共熔混合物，阻礙脂晶成長。④甘一酯—易使體系產(chǎn)生乳化而影響脂晶離析和分離。⑤過氧化物—使體系粘度增大。分提一般在脫臭前進(jìn)行。經(jīng)分提后液態(tài)油中雜質(zhì)減少，有利于縮短脫臭時(shí)間。zhi·luo四、油脂分提工藝(一)常規(guī)法分提工藝1.Tirtiaux法(典型)分提工藝過程：zhi·luoTirtiaux法分提工藝流程圖zhi·luozhi·luo(二)溶劑法分提工藝1.與溶劑法脫蠟的區(qū)別先將被分提的油脂溶解于有機(jī)溶劑中，形成混合體系；然后冷卻降溫，使其中的脂晶析出并成長；再進(jìn)行過濾或離心分離。2.優(yōu)點(diǎn)①降低體系粘度，提高結(jié)晶速率(結(jié)晶時(shí)間↓)②提高傳熱效率，提高分提效率(結(jié)晶大而結(jié)實(shí))zhi·luo3.溶劑幾種常用分提溶劑及其介電常數(shù)溶劑正己烷四氯化碳苯異丙醇丙酮乙醇甲醇油脂介電常數(shù)1.892.242.2818.621.525.731.23.0-3.2非極性溶劑：對油脂溶解度越大，結(jié)晶溫度越低極性溶劑：控制在臨界溫度以上可