如何提高毛油水化脱胶效率？

（一）水化法

脱胶常采用水化法，即用一定数量的热水或稀碱、盐及其他电解质溶液，加入毛油中，使水溶性杂质凝聚沉淀而与油脂分离。水溶性杂质以磷脂为主，沉淀出来的胶质称油脚。

磷脂的分子结构中，既含有疏水基团，又含有亲水基团。磷脂的亲水游离羟基与疏水内酯盐结构如图6-7所示。

图6-7 磷脂的亲水游离羟基（右)与疏水内酯盐（左)结构

当毛油中不含水分或含水分极少时，它以内酯盐形式溶解分散于油中；油中含水量增加时，磷脂吸水变为游离羟基式，极性增大，呈现出强的双亲性并在水油界面上定向排列，磷脂达到一定浓度时，形成胶态集合体（胶束），进一步形成整体亲水性的双（多）分子层；磷脂极性基的强烈亲水性可吸引水分子插入双（多）分子层之间，产生膨胀，随着吸水量的增加，磷脂膨胀加剧，相互凝结成密度比油脂大得多的胶粒而从油中沉淀析出。

磷脂有水化磷脂（HP）和非水化磷脂（NHP）。水化磷脂含有较强的极性基团，与水接触时形成水合物，且在水中析出。非水化磷脂主要是磷脂酸和溶血磷脂的钙镁盐类，亲水性差。非水化磷脂的含量主要与毛油种类和品质有关。

不同磷脂的水化速率有差别，如果从磷脂的乳化性质来理解，则卵磷脂（PC）由于易形成水包油（O/W）的乳化液，具有最大的水化速率，而其他磷脂易形成油包水（W/O）的抗乳化结构，水化速率降低。

水化法操作简单，但只能除去水化磷脂，一般的水化和碱炼过程能去除80%～90%左右的磷脂，还含有10%左右的非亲水性磷脂，需采取另外方法脱除。在毛油中加入一定量的无机酸或有机酸，可使非水化磷脂转化为水化磷脂而亲水，达到容易沉淀和分离的目的。

毛油种类和品质是影响水化脱胶的首要因素。一般木本油脂较易脱胶，而大豆油、花生油、葵花籽油、棉籽油等较难一些，亚麻籽油、菜籽油更难一些。对于变质、未成熟油料或蒸炒不好的油料制得的毛油，不易脱胶。

水是磷脂水化的必要条件，水化时适量的水才能使磷脂逐渐吸水膨胀，并相互絮凝形成稳定的胶粒。水量不足，磷脂水化不完全，胶粒絮凝不好；水量过多，则有可能产生局部的水/油或油/水乳化现象，难以分离。

水化加水量通常是胶质含量和操作温度的函数。工业生产中，间歇式为胶质含量的3～5倍；连续式为油量的1%～3%。在胶质含量一定时，操作温度高，胶体质点布朗运动剧烈，诱导极化度大，故凝聚需要的水量大；反之，需要的水量少。

毛油胶粒凝聚的过程是可逆的。毛油中胶体分散相开始凝聚时的温度称为凝聚临界温度，已凝聚的胶质可在高于凝聚临界温度下重新分散。临界温度与胶粒粒度有关，胶粒吸水越多，凝聚临界温度也就越高。因此水化温度与加水量相关，加水量大，宜高温，加水量小，宜低温。一般操作温度与临界温度相对应并稍高于临界温度。

具体操作中，适宜的加水量可通过小样试验来确定。先确定工艺操作温度，然后根据油中胶质含量计算加水，最后再根据分散相水化凝聚情况，调整操作的最终温度。但终温要严格控制在水的沸点以下。

借助于机械混合可使物料既能产生足够的分散度，又不使其形成稳定的油/水或水/油乳化状态。当胶质含量大，操作温度低的时候尤应避免过分激烈的搅拌，防止形成油/水乳化，使分离操作困难。连续式水化脱胶的混合时间短，混合强度可以适当高些。间歇式水化脱胶的混合强度须密切配合水化操作，搅拌速度应可控，先快后慢，开始以60～70r/min为宜，水化结束阶段控制在30r/min以下，以使胶粒絮凝良好，有利于分离。

胶质完成水化需要一定的时间。离心分离时，如果重相是乳浊水或油脚呈稀松颗粒状、色黄并拌有明水、脱胶油280℃加热试验不合格时，即表明水化时间不足。反之，当分离出的油脚呈褐色粘胶时，则表明水化时间适宜。

根据胶体凝聚的原理，通过添加食盐或明矾、硅酸钠、磷酸、柠檬酸、酸酐、磷酸三钠、氢氧化钠等电解质稀溶液可改变胶体分散相的水合度，促使凝聚。特别是当普通水水化脱不净胶质、胶粒絮凝不好或操作中发生乳化现象时，可添加0.05%～0.3%电解质。电解质在脱胶过程中的主要作用是：

（1）中和胶体的表面电荷，消除或降低ξ电位或水合度，促使胶质凝聚。

（2）磷酸和柠檬酸等促使β磷脂等非亲水性磷脂转变成亲水性磷脂。

（3）明矾水解出的氢氧化铝以及生成的脂肪酸铝具有较强的吸附能力，吸附油中胶质色素等杂质。

（4）磷酸、柠檬酸螯合并脱除与胶体结合在一起的微量金属离子，有利于精炼油气味、滋味和氧化稳定性的提高。

（5）促使胶粒絮凝紧密，降低絮团含油量，加速沉降速度，提高水化得率与生产率。

水化法按生产的连贯性又可分为间歇式、半连续式和连续式。间歇式水化按操作温度及加水方式不同分为高温、中温、低温及直接蒸汽水化方法，它们的基本工艺程序包括加水（或加直接蒸汽）水化、沉降分离、水化油干燥和油脚处理等。

半连续式水化的特点是前道水化用罐炼，而后道沉降分离采用连续离心分离。而连续式水化是一种先进的脱胶工艺，包括预热、油水混合、油脚分离及油的干燥均为连续操作。水化脱胶的主要设备有水化器、分离器及干燥器等。

一般，水化脱胶油中含磷脂＜0.15%～0.45%，杂质＜0.15%，水分＜0.2%，可基本达到四级油标准。(www.xing528.com)

（二）酸炼脱胶

粗油中加入一定量的无机酸，使胶溶性杂质变性分离的一种脱胶方法称之为酸炼脱胶。一般采用硫酸和磷酸进行脱胶，前者又分浓硫酸法和稀硫酸法两种工艺。由于硫酸对磷脂、蛋白质及黏液质等能产生强烈的作用，因此主要用于工业用油的加工，常常被用来精炼含有大量蛋白质、黏液质的粗油，例如生产生物柴油的菜籽油、脂肪酸裂解前用油、精炼米糠油、蚕蛹油及劣质鱼油等。

与普通水化法相比，磷酸脱胶具有油耗少、油色浅、能与金属离子螯合并解离非水化磷脂的优点，脱磷效果可达到30mg/kg。操作中添加一定量85%磷酸，在60～80℃温度条件下充分搅拌，然后送入离心机进行分离、脱胶。对于棕榈油等胶质含量较少的特殊油种仅用酸炼脱胶就可达到要求，这种方法又称干法脱胶。

（三）新脱胶工艺

随着油脂加工技术的发展，脱胶目标并不仅仅停留在如何最大限度地脱除胶质上，而是在此前提下，把降低消耗、减少在脱胶过程中对油脂、磷脂的损害作为更高的目标。而物理精炼技术的推广应用，使脱胶技术显得尤其重要，它直接影响蒸馏脱酸的效果。为了与物理精炼工艺相匹配，脱胶常与脱色结合起来，中间无需碱炼。

胶质中最主要的是磷脂，水化磷脂是比较容易除掉的，而非水化磷脂用直接水化法难以除去。为此，各种新脱胶法应运而生，鲁奇（LUGI）公司的ALCON预处理工艺甚至从油料预处理开始着手解决这个问题。脱除非水化磷脂有以下几种新方法。

图6-8 磷脂酶的作用示意图

1.酶法脱胶

酶法脱胶的原理是利用磷脂酶A₂或者磷脂酶A₁把油脂中的非水化磷脂转化成为溶血磷脂而成为水化磷脂，再用水化除去，如图6-8所示。

目前可提供的有3种商品化磷脂酶A，Lecitase 10L具有磷脂酶A₂特异性，Lecitase NOVO、Lecitase Ultra具有磷脂酶A₁特异性。

为了减轻负荷，酶脱胶法要求待脱胶油中含磷量控制在100～250mg/kg（含磷脂0.3%～0.75%），含Fe＜2mg/kg，含游离脂肪酸＜3%。待脱胶油加热至80℃左右，加入柠檬酸溶液（或磷酸溶液）以络合金属离子，然后加入碱溶液形成缓冲溶液并控制pH在5～6，降低温度至45～55℃，加入磷脂酶溶液，经高速混合后在反应釜里滞留数小时，具体时间根据油脂品种和磷脂含量调整，待非水化磷脂转化为水化磷脂后，再次加热至80℃左右灭酶，用离心机分离磷脂和油。脱胶油中含磷一般低于10mg/kg，可满足物理精炼的要求。

磷脂酶A脱胶时会使油中的游离脂肪酸含量有所上升，磷脂酶C则无此之虞。故也可以利用磷脂酶C开发脱胶工艺，或设计磷脂酶C与磷脂酶A相耦合的脱胶工艺。

酶法脱胶工艺将生物技术与油脂精炼工艺相结合，目前在生产上已得到应用。

2.特殊脱胶法

Alfa Laval公司1985年提出特殊脱胶法，即酸调节碱中和凝聚工艺，其原理是：磷脂酸、溶血磷脂的钙镁盐类等非水化磷脂在酸性、碱性条件下都可以转化为水化磷脂，然后水化得以与油脂分离。

在70～80℃条件下，加入毛油量0.5%的50%柠檬酸和醋酸钠（或稀碱）混合液，使磷脂发生水化，然后离心分离，脱磷效果可达到15mg/kg以下。

3.超级/联合脱胶法

这是一种低温脱胶工艺，常与“长混碱炼”工艺相结合使用，形成联合脱胶工艺。过滤毛油加热到70℃，加入油重0.05%～0.2%的85%食用级磷酸或柠檬酸，搅拌20min左右，使非水化磷脂转化。再将油冷却到25℃，然后加入5倍于磷脂量的水反应2h进行水化脱胶，或加入油重1%～3%、浓度为2%～3%的NaOH溶液，絮凝反应1～1.5h使磷脂水化和絮凝。通过这样缓慢低温处理，有利于形成“液态结晶”磷脂，并吸附其他杂质，甚至脱去部分蜡酯，油脚分离容易得到的脱胶油的质量较好，符合物理精炼的要求。超级脱胶工艺脱胶彻底，后续脱色时，白土用量只需一般工艺的一半，可减少脱臭器内壁污染，已经获得广泛应用。

4.硅法脱胶

硅法脱胶是美国最新应用的一种脱胶技术，适合于物理精炼的预处理脱胶脱色，唯材料成本较高。该法关键是使用新型硅材料，如“TriSyl硅”，这种人造的非结晶硅胶体对油中极性组分如磷脂、肥皂等吸附力很高，既可以单独作为吸附脱胶剂使用，或与白土一起使用，加强白土的吸附效果，同时保护白土免受皂脚和磷脂的影响。

待加工油脂中含皂量的增加可提高TriSyl硅对磷脂的吸附能力。利用这一点，在实际生产中可省去水洗工序，只要油中含有足够的水分（0.2%～0.4%），皂脚和其他极性杂质一起可同时被TriSyl硅除去。

5.膜法脱胶

磷脂和甘油酯的相对分子质量相近，但磷脂在非极性溶剂中会形成相对分子质量达2万～5万的胶束，胶束的外形尺寸在18～200nm，远远大于甘油酯分子尺寸（15nm），因此，膜法可在混合油中将磷脂与甘油酯分离。磷脂胶束还容易包络糖和蛋白质及微量金属离子，将它们与磷脂一起脱除，一般脱磷效果可达到15mg/kg以下。