吸附脱色工艺及影响因素分析

吸附法脱色，是将某些对色素具有强选择性吸附能力的物质加入待脱色油中，在一定条件下进行吸附，除去油中的色素及其他杂质。

植物油脂都带有一定的颜色，这是因为其中含有色素所致。植物油中的色素成分复杂，主要包括叶绿素、胡萝卜素、黄酮色素、花色素，以及某些无色物质如糖类、蛋白质、生育酚的分解产物和氧化产物等。另外在棉籽油中含有有毒的棕红色棉酚。

油脂精炼的其他工序如脱胶、碱炼、脱臭等都伴随着油脂色泽降低，由此相对可以减少脱色工段脱去大量色素的必要性。例如，碱炼可脱除有毒棉酚色素，在脱臭的高温（200℃以上）过程中，热敏性的胡萝卜色素分解成挥发性产物，氢化可使共轭的胡萝卜素还原。对于某些油，如棕榈油和大豆油，脱色工序对油品色泽的降低程度并不起主要作用。一般来说，脱色工序的主要目的是为了脱除油脂中的色素，特别是对于生产高档油脂如色拉油、化妆品用油、浅色油漆、浅色肥皂及人造奶油用的油脂，颜色要浅，不采用专门的脱色工序处理，不容易达到令人满意的效果。对于氢化油的后脱色，脱色过程的主要目的则是为了除去微量的金属催化剂。同样重要的是，脱色工序在降低色素的同时，还降低油中氧化产物、磷脂、皂类和微量金属、农残等物质，从而起到改善油品风味和提高油品氧化稳定性的作用。脱色也有利于后道脱臭工序操作。

油脂脱色的方法有吸附法、化学法（氧化还原法）等。化学法脱色时，色素被氧化或还原为一种无色或浅色的产物，这些产物仍留在油中，另外，化学脱色的同时，油脂本身容易发生化学反应，因此，食用油脂几乎从来不采用单纯的化学法脱色，而广泛采用吸附法脱色。

物质在固体表面上或孔隙容积内积聚的现象被称为吸附。吸附又被分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附可以比作凝聚现象，而化学吸附过程则可以看成为相界面上发生的化学反应。物理吸附中，吸附剂与色素之间的引力是很弱的，某些极性溶剂如丙酮等容易将色素从吸附剂解脱出来。而化学吸附中，相互作用的成分间发生电子重新分配，并形成化学键。化学吸附一般发生在活性位上，存在固定的吸附现象，已被吸附分子不能沿表面移动。这是两种吸附的根本区别。

对吸附剂的要求是吸附力强，选择性好，吸油率低，与油脂不发生化学反应，无特殊气味和滋味，价格低，来源丰富。目前用于油脂工业的有膨润土、活性炭、凹凸棒土、沸石等。活性白土的主要成分即为膨润土，是应用最广泛的吸附剂，它是天然白土的酸处理产物，通过酸处理可大大增加白土的空隙体积和比表面积，从而增加它的吸附性。

一定温度下，在吸附达到平衡时，Freundlich等温吸附方程可将吸附剂量m、被吸附物量x和被吸附物在油中的残留浓度c相关联：

x/m=Kcⁿ

式中，K、n是常数，K是吸附剂脱色力的量度，而n表明吸附剂最有效脱色的范围。

从公式可知，对于一定量的吸附剂，被吸附物在油中的残留浓度c越高，则被吸附物量x越大。因此，在浅色油中已经与色素达到平衡的吸附剂，在深色油中仍然有脱色能力，可继续在深色油中吸附浓度高的色素组分，而达到新的平衡。可见，在脱色工艺中采用预脱色—复脱色的逆流操作，可以得到较好的效果。(www.xing528.com)

由吸附等温式还可看出，一定量的吸附剂分批添入油中，较一次全量投入油中的脱色效果为好。

压滤脱色时，相对于穿滤于吸附剂层中的色素而言，吸附剂的有效浓度是很高的，而且接近于逆流脱色，因此，压滤脱色具有附加的脱色效果，压滤过程中，油脂可进一步脱色，在实际工业生产中所需要的吸附剂量往往比实验室小试用量为少。

关于白土脱色机理，一般认为，白土脱色过程除有物理吸附外，还有化学吸附和热氧化作用，白土对色素物质等的吸附主要是物理吸附过程，但是白土对油品氧化性能的影响却是一个化学过程。

白土表面带有的电荷使其具有一定的离子交换能力和催化氧化活性，其活性大小用白土活性度来表示。白土催化活性对油脂脱色有利的一面：部分色素因氧化而褪色；不利的一面：氧化可产生新的色素或使色素固定化（白土对固定化色素无吸附作用），以及油脂中非共轭脂肪酸有可能发生共轭化，影响成品油的稳定性。脱色形成的白土味就是由于白土的催化作用使得油脂的不饱和双键断裂形成低烟点的小分子醛、酮类等二级氧化产物而产生的，一般来说，白土的活性度越高，其催化能力越强，脱色油品的白土味越大。

吸附脱色分常压及真空两种操作类型。真空操作条件下热氧化副反应甚微，因此，活性度较高的吸附剂及不饱和程度高的油脂适宜在减压状态下脱色，而活性度较低的吸附剂以及饱和度较高的油脂在常压下脱色，能获得较高的脱色效率。

影响脱色的因素有油脂品种和质量、吸附剂品种和用量、操作温度、时间、混合程度、真空度以及采用何种脱色工艺等。

油脂脱色的目的，并非理论性地脱尽所有色素，而在于获得油脂色泽的改善和为油脂脱臭提供合格的原料油品。因此，工艺条件的选择和色度指标的确定，需根据原料和油脂产品的质量要求，以力求在最低的损耗和破坏的前提下，获得油色在最大程度上的改善为度。从这个角度看，提高待脱色油质量，合理选择吸附剂，在脱色过程中进行减压操作以避免高温下氧气的介入，以及良好的混合使吸附剂与色素充分而均匀接触，并尽量缩短达到吸附平衡时间等，都是在工艺条件选择中所期望的。在先进的连续真空脱色工艺中，吸附剂用量一般在1%以下，有的低达0.2%～0.5%。残压为5～8kPa，操作温度为80～100℃，停留时间控制在20min以内，过滤温度不超过70℃。

吸附脱色工艺分间歇式和连续式。间歇式脱色即油脂分批与吸附剂作用，通过一次吸附平衡而完成脱色过程的工艺；而连续式脱色工艺则是在油脂连续流动的状态下，与定量比配的吸附剂连续地完成吸附平衡的工艺，包括常规连续脱色和管道式连续脱色工艺。主要设备有脱色罐（塔）、吸附剂定量器及压滤设备。

白土对油有滞留作用，通常，废白土量为油脂处理量的1%～5%，其中滞留10%～50%的油，这部分油脂占脱色成本的大部分，应予以回收，通用的方法有蒸汽压榨法、溶剂浸取法和水相分离法等，从废白土中回收的油脂应及时处理，以防止油脂品质劣变。回收油只可作为工业和配合饲料的原料，处理后的废土可以活化再生利用。