(一)混合溶剂浸出
混合溶剂浸出是将不同极性的溶剂混合在一起,在油脂浸出过程中各自完成不同组分的萃取工艺。采用混合溶剂浸出可达到多种目的,如用于棉籽加工,既可提油,又可浸出棉籽中的棉酚,达到脱毒目的。
比较成熟的有己烷、丙酮和水的混合溶剂,己烷和乙醇混合溶剂,以及己烷和甲醇混合溶剂。
应用混合溶剂进行浸出,在生产实践中遇到的问题主要是由于形成共沸物,溶剂分离和回收困难,溶剂消耗大,成本高;混合溶剂的组成比例随着浸出过程进行而变化;浸出毛油中含有较大量的非油物质和色素,致使油品质量下降。
(二)异丙醇浸出
用异丙醇、水共沸液浸出,共沸液中异丙醇含量为91%,温度只需高于沸点1~2℃,浸出过程与一般工艺相同,浸出后,降低混合油温度,即可分为轻、重二相,得到纯度较高的油相和溶解了游离脂肪酸、磷脂、糖类等胶体物质的醇相。
用异丙醇共沸液对大豆坯进行逆流浸出,浸出后的混合油经过滤到冷却分离器内,冷却到10~30℃以下,进行分层。上层轻液为异丙醇液,溶解了大部分磷脂、糖类、游离脂肪酸等以及18%~25%油脂。而重相油的成分单纯,甚至不用水化即为精油。由于采用静置分层,所以会有含异丙醇及其溶解物的中间层存在。
浸出后的湿粕含溶剂较多,可以先通过一道挤压或预脱溶装置,脱除一部分稀混合油以后再进入蒸脱机与溶剂回收系统。
异丙醇浸出的特点是:冷却分离后的油脂含异丙醇量很少,汽提脱溶简单、节能,毛油质量高,有利于提高精炼率,但浸出温度高,温度和水分对浸出效率影响大,共沸浸出条件较严格,溶剂比大(1∶2.5)~(1∶3.0),湿粕含溶高,须经挤压预脱溶后才能采用热力脱溶,蛋白质易变性,需要增加异丙醇蒸馏回收系统和湿粕挤压装置。
(三)4号溶剂浸出
4号溶剂浸出是将能压缩液化的气体用于油料的浸出过程,4号溶剂主要成分为丙烷和丁烷,其在常压下沸点分别为-42.2℃和-0.5℃。在常温及压力大于0.3MPa时,一定比例丁烷和丙烷组成的4号溶剂呈液态,可用于浸出油脂。
4号溶剂浸出过程在加压的状态下进行,溶剂以液态的形式溶解油脂。混合油和湿粕含溶在减压下自然挥发,且溶剂蒸发是吸热过程,只要给予一定量的热能,就能将粕和油中的溶剂彻底蒸发,冷凝后循环使用。本技术最大优势是常温浸出,低温脱溶,且脱溶方法简单,在40~50℃或减压条件下即可回收溶剂,粕中蛋白质几乎不变性,浸出油中的生物活性物质很少破坏,同时油中的非脂肪物含量降低,有利粕和油的进一步开发利用。另外,可实现内部热交换过程,生产中大大节能。4号溶剂来源广,价格与6号溶剂大致相当,目前,国内已先后建成多家4号溶剂常温浸出植物油厂。缺点是工作压力高(1.6MPa),所需相关设备均为压力容器,设备成本高,安全性差。
(四)超临界流体萃取
超临界流体是指某种气体在其临界压力、临界温度以上区域形成液体状态,它既具有液体能溶解物质的性质,又具有气体容易扩散挥发的特性。因此超临界流体萃取兼有常规萃取和蒸馏两种工艺的综合效果。
植物油的超临界流体萃取是利用超临界流体的特性及油脂料中各种成分在这一特定流体中蒸汽压和溶解度的差异来萃取油脂,然后采用升温、降压或吸附等手段将溶剂与所萃取的油脂组分分离的过程。
常见的超临界CO2流体是典型的非极性流体,它几乎不溶解磷脂和游离脂肪酸,而选择性地溶解油脂,对油脂的溶解能力和正己烷相当,因此,该工艺得到的毛油纯度高,磷脂含量仅为浸出法的0.2%~6%,色泽浅,不必脱胶也无需化学精炼,即可达到食用级要求。
另外,超临界工艺在高压低温下(约40℃)进行萃取,粕风味好,蛋白质变性低,有利于油料蛋白的利用。CO2无毒,无环境和产品污染问题,不燃烧,生产安全可靠;工艺简单,设备少。缺点是系统及设备需耐高压和高密封性,浸出效率比一般有机溶剂低,干基残油率略高(约2%),且尚难以连续化生产,只适用于制取附加值很高的特种油脂。(www.xing528.com)
(五)膨化浸出
目前,油料的直接浸出技术仅限于低含油油料的加工,在中高含油油料方面没有突破性的进展,这一技术难题有望随着膨化技术的发展而得到解决。
膨化技术在国外已广泛地应用于大豆、棉籽的加工,其最显著的优点是节能,与生坯直接浸出相比,在浸出设备生产能力相同时,膨化浸出的产量可提高40%左右,动力消耗大为降低,且粕中残油也很容易降低。
近年来,菜籽的脱皮挤压膨化制油工艺研究已取得重大进展,其基本工艺为:
菜籽→清杂→调质干燥→脱皮分离→轧坯→调质→挤压膨化→浸出
油菜籽经清理、烘干、冷却、脱皮和皮仁分离后,获得含皮2%左右的籽仁,籽仁经轧坯、调质处理后挤压膨化,预先榨出籽仁中40%左右的油脂,得到膨化系数1∶1.69、体积质量480~495kg/m2、水分3.5%~4%、残油率27%~28%(干基)的多孔状结构膨化颗粒料,进入浸出器浸出,得到毛油。
挤压膨化预先榨出的毛油酸值(AV)低,约2mg KOH/g油,色泽浅(罗维朋比色计254mm槽:Y35,R10),经水化处理,即可得四级菜油。浸出成品粕中残油率可达1.5%以下,粗蛋白含量高达45%~48%(干基),粕色泽浅,抗营养因子含量降低,营养价值提高。
(六)物理场强化浸出
微波场、超声场、电场强化浸出过程可有效地提高浸出率,缩短浸出时间,提高生产效率,甚至还能提高产品的品质,减少环境污染,成为近年来油脂浸出研究的热点之一。
微波是一种一定频率范围的电磁波,具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特性。微波作用于含极性分子的物质,可以产生热效应而使温度迅速升高,从而使扩散系数增大,微波还可以对固体表面的液膜产生一定的微观“扰动”,使其变薄,减少了扩散过程中受到的阻力;另外,微波对细胞膜能产生一定的生物效应,使细胞内部温度突然升高,压力增大。当压力超过细胞壁的承受能力时,细胞壁破裂,从而有效地打破细胞壁,使位于细胞内部的油脂释放出来,传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。因而,用微波场辅助浸出可强化油脂的浸出过程。
超声波是一种含有能量的弹性机械波。超声场对浸出分离的强化作用主要来源于超声空化。超声的机械效应和热效应也会有一定的贡献。超声空化是指液体中的微小泡核在低频高强超声波作用下被激活,表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程,空化泡崩溃的极短时间内在空化泡周围产生高温高压,并伴有强烈的冲击波和微射流产生。超声空化引起了湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应,其中湍动效应使边界层减薄,增大传质速率;微扰效应强化了微孔扩散;界面效应增大了传质表面积;聚能效应活化了分离物质分子;从而从整体上强化浸出分离过程的传质速率和效果。目前超声技术用于大规模生产还较少,用于超声浸出的设备还不成熟。
电场强化浸出过程是一项新的高效分离技术,也是静电技术与化工分离交叉的学科前沿。电场强化植物油浸出尚处于实验研究阶段。从电流体力学的角度来说,电场强化用于萃取主要通过三种途径:
(1)产生小尺寸的振荡液滴,增大传质比表面;
(2)促使小尺寸液滴内部产生内循环,强化分散相滴内传质系数;
(3)分散相通过连续相时由于静电加速作用提高了界面剪应力,因而增强了连续相的膜传质系数。
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