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黑加侖籽油加工新技術

發布時間:2022-01-15   瀏覽:1882次

摘要:黑加侖籽油是從黑加侖籽中提取出來的一種優質的保健植物油,含有較多的人體必需γ-亞麻酸等多種不飽和脂肪酸而具有多種保健功效,廣泛應用于醫藥、保健食品和化妝品中。本研究是采用四號溶劑浸出技術,從黑加侖醬或飲料加工的副產品---黑加侖籽中在常溫下提取出黑加侖籽油,低溫脫溶,較好地保留黑加侖籽油中γ-亞麻酸等多種不飽和脂肪酸,使多種生理活性物質不被破壞。

  關鍵詞:晶華丁烷混合溶劑黑加侖籽黑加侖籽油提取精煉

  黑加侖學名黑穗醋栗(Blackcurrant),俗稱黑豆果,別名黑夏果,哈薩克語“卡拉哈特”,是虎耳草科(Saxifragaceae)茶蔗子(Ribes)屬小灌木,其果實為深褐色小漿果,株叢高1.4米左右,株叢直徑1.2米左右,壽命可達50年之久,結果盛產期30年,是我國東北地區和新疆北部廣泛種植的一種漿果植物〔1〕。黑加侖含有人體所需的18種氨基酸和大量的維生素C、B1、B2以鐵、鈣、鉀、磷、鋅等礦物質,其中鈣的含量為水果之冠,其維生素的含量高于大多數水果的幾倍~上百倍,同時生物類黃酮的含量比較高。黑加侖籽中亞油酸及α-亞麻酸和γ-亞麻酸等不飽和脂肪酸的含量亦較為豐富。以上營養具有軟化血管,降低血壓和血脂,補鈣及增強人體免疫力等營養保健作用。另外,生物類黃酮還有抗癌、防癌作用。以、零污染的黑加侖鮮果為原料,通過不同的生產工藝加工的黑加侖原汁、黑加侖果汁飲料、黑加侖果醬等系列產品,具有原汁、原味、原色、營養萬分豐富之特點。酸甜可口、老少皆宜,是目前國內外市場受歡迎的綠色食品之一,尤其在歐洲一些國家,享有較高的聲譽。也是各種高、中檔飲料、釀酒、糕點、冷飲等飲食品的理想天然調色劑和調味劑。

  黑加侖籽作為黑加侖果醬廠或飲料廠的副產品,我國目前尚未對這一資源很好的利用。黑加侖籽油就是從黑加侖籽中提取的一種保健油,它不僅含有ω-3和ω-6兩個系列的多種不飽和脂肪酸,尤其富含人體必需脂肪酸成分γ-亞麻酸,對人體具有多種保健功效,廣泛應用于醫藥、保健食品和化妝品中。具體的營養成分如表一所示:

  表一:黑加侖籽營養成分

  成分脂質蛋白質灰分粗纖維總糖

  含量(%)14.4326.342.3537.4819.32

  從表一中可看出,黑加侖籽含油率較低,但因油中γ-亞麻酸含量較高,因此黑加侖籽油具有較好的利用價值和開發前景。黑加侖籽蛋白質含量適中,有十種不同量的必需氨基酸,可將提油后的粕加工成飼料加以利用。

  晶華丁烷混合溶劑(主要成分為丁烷或丁烷和丙烷按一定比例組成的混合物)浸出技術,是油脂工業的新興的一項浸出技術〔3〕,它利用溶劑沸點低,常溫常壓下是氣態,很容易揮發,作溶劑浸出植物油,低溫下易與物料和油脂分離的特性,從植物油料中尤其是特種植物油料中萃取、分離油。這種技術與傳統的溶劑浸出法相比大優點是常溫浸出、低溫脫溶。它克服了傳統溶劑法浸出在分離過程中,需蒸汽加熱,破壞掉油脂中熱敏性物質,油脂易氧化、酸敗,粕和油中存在溶劑殘留等缺陷;與CO2超臨界浸出法相比,浸出壓力低(四號溶劑浸出0.4MPa~1.0MPa,超臨界CO2浸出25~30MPa),工藝簡單,設備投資少,操作方便,能實現大規模工業化生產。

  本文主要從理論上分析晶華丁烷混合溶劑的性質和該工藝在生產過程中的生產效果以及黑加侖籽油的精練工藝和參數。

  1、晶華丁烷混合溶劑理化性質及浸出油脂能力的分析

  溶劑的主要成份是丁烷和丙烷的混合物,它是石油生產過程中的一種副產品,液化烴中C4和C3量大約各占50%,另外還有少量的C3、C4的異構體,其質量標準見表二所示:

  表二:晶華丁烷混合溶劑(液化石油氣質量標準)(GB11174-89)


項目質量標準實驗方法
密度(15℃)Kg/m3分析報告ZBE46001
蒸汽壓(50℃KPa)不大于1000GB6602
C5及C6以上組份含量%(V/V)≤3.0SY2081
99%蒸發殘留物(℃)≤5 
油渣觀察值(ml)分析報告 
銅片腐蝕級不大于1SY2083
總硫含量(%)不大于≤0.05ZBE46002
游離水 


烴類溶劑浸出油脂的性能主要表現在物化性質上,丙烷、丁烷的性質見表三:


  表三:晶華丁烷混合溶劑理化性質參數表

項目

單位

丙烷

丁烷

化學式

 

C3H8

C4H10

分子量

 

44.86

58.08

液體比重

30

0.4840

0.5680

液體粘度

Pa.S(30℃)

0.010

0.016

液體比熱

KJ/Kg(30℃)

3.06

2.55

液體張力

N/m(30℃)10-7

6

11.2

沸 點

-42.17

-0.50

介電常數

 

1.69

1.78

氣化潛熱

KJ/Kg(30℃)

329

358.4

30℃下蒸汽壓

豆油中擴散系數105

爆炸上限

爆炸下限

自燃點

危險度

 

Mpa

Cm2/S 

(體積%)

(體積%)

℃    

1.09

2.06

2.4

9.5

470

2.96

0.32

1.54

1.60

8.5

365

4.31

油脂浸出溶劑要求的基本條件是溶劑必須可以與油脂以任何比例混溶,而溶劑對油脂的溶解能力的強弱,關鍵在于二者的極性是否相近,丙、丁烷的介點常數分別是1.69和1.78,二者較為接近,而油脂的介點常數多在3.0~3.2之間,與它們也很接近,因此,四號溶劑對黑加侖籽油能以任何比例混溶。

  在浸出能力方面,丙、丁烷較己烷的粘度小,表面張力小,在油中擴散系數大,所以胚表面滯流層厚度小,對流擴散系數大,溶劑擴散系數大,胚內溶劑擴散系數也大,在正常情況下,相應胚厚的黑加侖籽油料,四號溶劑浸出是比己烷浸出的傳質系數大,浸出效率高。

  晶華丁烷混合溶劑的飽和蒸汽壓是工藝設計的主要參數,其值與丁烷及丙烷的含量有關,見圖一:

  可以看出,在正常情況下,在50℃時,溶劑的飽和蒸汽壓為1.0Mpa,所以該工藝中設備的設計壓力不大于1.6Mpa,在工藝使用過程中較為安全。

  2、黑加侖籽油提取工藝及技術參數

  2.1預處理工藝技術

  2.1.1工藝流程

  黑加侖籽→清理→軟化→軋胚→去浸出工序

  2.1.2工藝說明

  清理:黑加侖醬廠或飲料廠出來的黑加侖籽一般與黑加侖皮及渣混在一起且含有較

  多果膠,一般在干燥和軋坯之前,用60℃~70℃酒精在脫膠槽中洗滌〔4〕,否則在黑加侖

  籽制油過程中因黑加侖皮、渣及果膠的存在,會影響出油率和油品質量,因此,在清理

  過程中應盡量將皮、渣及果膠分離出來,然后進行干燥,經清理后黑加侖籽中含皮、渣

  及果膠率應控制在2%以下。

  軟化:一般軟化水分為10%~12%,溫度為60℃~65℃,軟化時間20min?25min。

  注意溫度不能高,否則會破壞黑加侖籽中的有效活性成分。

  軋胚:黑加侖籽比較堅硬,軋胚能有效破壞黑加侖籽的細胞組織結構,浸出時有利于

  油分子向溶劑中擴散。軋胚后的胚厚一般為0.25mm?0.3mm。

  2.2浸出工藝技術

  2.2.1工藝流程

  黑加侖籽胚料→浸出→濕粕脫溶→黑加侖籽粕

  ↓

  混合油→蒸發脫溶→黑加侖籽毛油

  2.2.2工藝說明

  浸出:浸出工藝是在浸出罐內進行的,浸出罐是一低壓容器,溶劑或混合油的打入打出是間歇的。黑加侖籽是一種中等含油作物,一般按逆流四浸工藝進行,遍、第二遍、第三遍分別用上一罐浸出的第二遍、第三遍、第四遍混合油浸泡(如果是剛開車,前面三遍都是用新鮮溶劑浸出),第四遍用新鮮溶劑浸泡,每遍浸泡30分鐘。遍浸出的混合油打到蒸發罐內,其余三遍打到其它浸出罐或混合油暫存罐。浸出溫度為常溫(室溫),壓力為0.4MPa~1.0MPa。為了提高浸出效果,浸泡當中適當進行攪拌,有利于油脂分子與溶劑分子的進行對流擴散。溶劑比按1:1.3~1.5,后粕中殘油能達到1.0%以下。

  濕粕脫溶:濕粕脫溶是利用壓力降低時,溶劑由液態變成氣態,經壓縮機壓縮冷凝后,變成液態的性質進行的。粕脫溶,是一種吸熱過程,因此在脫溶時,需向粕中補充一定熱量。補充熱量時,為了不使粕中熱敏性物質變性,控制加熱溫度在60℃以下,在脫溶過程中,進行慢速攪拌,有助于溶劑地揮發和熱量地傳遞。所得低溫黑加侖籽粕,也是一種飼料。

  混合油蒸發:混合油的蒸發也是利用減壓來進行的,所需熱量用循環熱水來補充。不能直接用蒸汽來加熱,以免溫度失控,破壞黑加侖籽油內γ-亞麻酸等熱敏性成份。循環熱水溫度一般控制在60℃~70℃之間。

  2.2.3生產黑加侖籽油主要指標為:

  黑加侖籽油中殘溶量:≤1ppm

  黑加侖籽油中含水(%):測不出

  油中含雜(%):≤0.1

  過氧化值(meg/kg):<5

  黑加侖籽粕中殘油(%):<1

  黑加侖籽粕中殘溶:≤200ppm

  3.黑加侖籽油精煉工藝及技術參數

  3.1精制黑加侖籽油精煉工藝技術〔5〕

  3.1.1工藝流程

  黑加侖籽毛油→脫膠→脫酸→水洗干燥→脫色→過濾→脫臭→脫蠟→過濾→精制成品油

  3.1.2工藝說明

  水化脫膠:通常采用高溫水化工藝,油溫為60℃~65℃,加水量為油中磷脂含量的3.5倍,水溫為70℃左右,熱水在15分鐘內加完。當膠質明顯析出后靜置沉降2~3小時,然后將磷脂腳分離出來。

  堿煉脫酸:加堿量應根據毛油酸值來計算或以小試確定,堿液濃度應視毛油酸值而定。當酸值小于3時,堿液濃度為7%~8%;當酸值為3~5時,堿液濃度為8%~10%;當酸值為5~10時,堿液濃度為10%~11%;當酸值大于10時,堿液濃度為12%~14%,全部堿液應在15分鐘內加完。堿煉時毛油初溫為40℃~45℃,終溫為60℃~65℃。當皂粒明顯析出后靜置沉降6~8小時,然后將皂腳離出來。

  水洗干燥:水洗時將油溫調整到80℃左右,加入與油同溫的水進行水洗,根據情況洗滌1~3次,每次用水量為油量的10%~15%,加完水后靜置1小時左右,放掉廢水。洗滌后的油中含有0.5%左右的水分,應進行干燥處理。脫水有常壓脫水和真空脫水兩種。常壓脫水溫度為105℃~110℃,真空脫水溫度為90℃~105℃(真空度為93.3Kpa)。

  脫色:通常采用活性白土作為脫色劑(白土中加入3%左右的活性炭)。以上干燥過程可以在脫色鍋中進行,把水洗油泵入或吸入脫色鍋中,保持鍋內壓力8KPa以下,將油加熱到80℃以上開始脫水,直到鍋內霧氣消失(油中水分含量<0.1%),表示達到脫水要求。脫色時將油溫升至90℃左右,加入活性白土(加入量為油重的3%~5%)與油充分混合,脫色時間為30~40分鐘。脫色完畢后將油冷卻至70℃以下,然后破真空,將油泵出過濾分離白土。水洗油在進入脫色鍋前若進入過濾機,利用上批脫色油過濾后殘留的白土進行預脫色,再進入脫色鍋脫色則效果更好。

  脫臭:將脫色油吸入脫臭鍋中,保持鍋內壓力為1.3KPa以下,脫臭溫度為170℃~180℃,脫臭時間為3~8小時。脫臭完畢,將油冷卻至70℃以下泵出過濾,即為精制脫臭油。脫臭時直接蒸汽應進行過熱處理,以防止水分帶入鍋內。

  脫蠟:將脫臭油進一步冷卻至25℃~30℃,泵入結晶養晶罐中進行調溫。黑加侖籽油的結晶分兩個階段進行,首先在5~7小時內將油冷卻至13℃~15℃,然后在15~20小時內將油繼續冷卻至5℃~7℃,注意攪拌速度應較慢,以不破壞晶粒為宜。將冷卻到5℃~7℃的結晶油保溫養晶24小時,以利于形成穩定的晶型。經過50多個小時結晶養晶后析出穩定的晶粒,將油放入壓油包后壓入冬化過濾機進行過濾,將液體油脂與蠟及固體脂分離。

  3.2黑加侖籽油脂肪酸成分的測定

  采用色-質聯機和氣相色譜定性及定量分析,得知黑加侖籽油中主要脂肪酸成分有七種,脂肪酸名稱和含量如表四:

  表四:黑加侖籽油主要脂肪酸含量(%)

        脂肪酸        含量           脂肪酸               含量

        棕櫚酸        6.4             γ-亞麻酸            15.1

        硬脂酸        1.6             α-亞麻酸            15.7

        油酸           13.1           十八碳四稀酸      4.2

        亞油酸        43.3



3.3黑加侖籽油質量標準〔7〕

3.3.1感官指標

    其具有黑加侖籽油固有的氣味和滋味,淡黃色,無異味。

3.3.2理化指標

表五:黑加侖籽油理化指標

     項 目              指 標                   項 目           指 標

相對密度(20℃)  0.9170~0.9370(g/cm3)       碘 值          155~190

α-亞麻酸(g/g)          ≥10%                   過氧化值         ≤1.5%

γ-亞麻酸(g/g)          ≥14%                  水分及揮發物     ≤0.20%

折光率(20℃)      1.4470~1.5790           加熱實驗:20, 0℃油色不得變深或允

酸價(mgKOH)         ≤3.0                 許變深但不得變黑,不允許有析出物  

4.結束語:

黑加侖籽油是一種營養價值很高的植物油脂,其中含有大量的亞油酸和γ-亞麻酸,且富含多種生理功效的活性成分。黑加侖在實際加工中將產生約占總量30%果渣、皮及果膠,每加工1000公斤黑加侖可從果渣中得到籽約40公斤〔8〕,隨著人們生活水平的不斷提高和國際市場的需要,黑加侖在制取黑加侖醬和黑加侖飲料后提取黑加侖籽油越來越受到人們的關注。采用晶華丁烷混合溶劑浸出技術制取黑加侖籽油,不僅能提高油脂的得率及油品的質量,而且在工藝、設備上及操作條件上都是容易實現的且生產中設備運行費用較低,安全毒理學評價實驗表明黑加侖籽油食用安全。同時,該工藝為貴重油料的制取提取開劈出一條新的途經,可以獲得可觀的經濟效益和社會效益。

參考資料:

1. 姚汝華.   黑加侖籽和油的營養學研究[J]. 廣州食品工業科技,1995,11(1):1-4

2. 周青峰.   黑加侖油的開發研究[J]. 中國油脂,1996,21(6):20-22

3.付銀龍,   黑加侖籽油開發利用[J].糧食與食品2003.83(3):40-41

4. 何東平編著.油脂制取及加工技術[M].第三版.武漢食品工業學院.1994

5. 劉麗,等.   黑加侖籽油中脂肪酸成分的研究[J]. 分析化學,1993,21(3):339-341.

6.吳時敏,等. 功能性油脂[M]. 北京:中國輕工業出版社,2001.

7.吳憲瑞.    黑加侖果渣的綜合利用[J]. 中國林副特產,1995,35(4):18-19

8.煒,等.   黑加侖籽油致突變性實驗[J]. 衛生毒理學雜志,1998,12(2):105



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