油脂分提

为了开拓天然油脂的用途，对一些油脂进行改性处理，常用的改性方法有氢化、酯交换和分提。氢化和酯交换是利用不可逆的化学反应以改变油脂的脂肪酸组成，从而改变油脂的熔点和可塑性，以提高油脂的使用价值。但反应过程中使用了化学催化剂，以及不可避免会发生副反应（如反式脂肪酸的生成），因此这两种化学改性方法生产出来的特种油脂往往需要精炼，以便使改性后的油脂可以食用。而在分提中，油脂组成的改变是通过物理方法，有选择的分离不同组分的油脂，不存在任何的污染。

目前分提油脂的主要目的：一是为了开发、利用固体脂肪。通常采用饱和程度比较高的油脂生产起酥油、人造奶油、代可可脂等所需的固态脂肪，工艺产生较多的固脂，而液态油相对较少；二是利用不饱和程度比较高的油脂，通过在低温下分级结晶，将结晶的少量固态脂从液态油中分离出来，生产高级的色拉油，这种方法在加工中成为脱脂（即冬化）。分提所得的液态油，其透明度提高，低温储藏性能增加。

结晶分提和冬化，虽然是相同原理，但具有不同的目的。在冬化过程中，油在低温下保持一定的时间之后，经过结晶形成较为粗大的晶粒，再通过过滤，以除去通常引起油浑浊的少量高熔点甘油酯或者是蜡质。当需要除去的固脂相当少（小于5%）时，常把冬化看作油脂精炼过程的一个工序，而结晶分提是一种改性的方法，它涉及油脂组成变化，以及分提馏分物性方面的鲜明变化，主要用于制造具有特殊用途的专用油脂，如人造奶油、起酥油及代可可脂等。同时，其冷却结晶和分离操作必须在十分严格的控制条件下，以获得适宜的专用油脂。

分提工艺操作包括按预定的速率冷却油脂、硬脂结晶、过滤分离等主要操作步骤。结晶周期开始时通常根据原料和产品要求选择适当的方法程序输入工厂的逻辑程序控制系统，然后把一定数量且已精炼过的原料油打入结晶罐，按程序与冷却介质换热。

首先在较高温度下熔化任何可能干扰结晶过程的组分，并熔化前一批料残留在设备中已结晶的脂。接着设备的控制器使冷却水开始流过结晶冷却盘管和夹套。在最初冷却期间，油与冷却剂之间的温度差要仔细控制，在结晶期间，靠机械搅拌器的缓慢转动促进冷却介质和油的传热，温度差起变化。结晶进入成熟阶段，可减小或停止搅拌。经过适当的结晶期后，采用膜式压滤机或其他压滤机经过进油、压饼、吹扫、卸压，结束五个程序把硬脂晶组分从液油中分离出来。液油经过过滤介质，而固态硬脂晶组分被截留，然后硬脂晶落入接收器，并在其中熔化后泵送入储罐。

影响分提的因素

FactorsAffecting

油脂品种及其品质

不同品种的油脂，甘三酯组分不同，甘三酯的脂肪酸组成各异，加上油脂在制取、加工过程中的工艺影响，使得脂晶在离析的难易上存在很大的差别。棕榈油、棉籽油、米糠油等冷却结晶出易于分离的结晶，分提就较容易。而有些油脂，如花生油，冷冻获得的结晶呈胶性晶束从而无法进行分提。可见，工业分提的可行性首先取决于油脂的品种，即甘三酯的组成。

天然油脂中的某些杂质对结晶及其分离也有影响，较为重要的有：

①胶质。油脂中的胶质性杂质可能会增大各种甘三酯间的互溶度和油脂的黏度，而成为结晶阻碍剂。此外，在低温时有可能形成胶性共聚体，从而降低了脂晶的过滤性。因此，油脂在分提前必须进行脱胶和吸附处理。

②游离脂肪酸。由于游离脂肪酸在液体油中的溶解度大，又易与饱和的甘三酯形成共熔体，使得部分饱和甘三酯随其进入液体油中，从而阻碍了结晶化，降低了固态脂的得率。据研究，游离脂肪酸含量达7%时，即影响油脂的结晶。但也有人认为，适量的游离脂肪酸起到晶种的作用，有利于分提，不过这很有可能是对固体脂肪酸而言。

③甘二酯。天然油脂中的甘二酯大部分是植物体内合成甘三酯过程中的中间产物。在分提过程中能减小油脂的固体脂肪指数，能与甘三酯形成共熔混合物，而且有拖延α-脂晶形成，延缓α-脂晶向β′或β型转化的作用，从而阻碍脂晶的成长。一般认为含量超过6.5%，阻晶作用即会加强。值得注意的是甘二酯在甘三酯中的溶解度大，脱除较困难。

④甘一酯。甘一酯具有乳化性，在固脂结晶过程中起阻碍作用，含量超过2%时即阻碍晶核形成。另外，在应用极性溶剂（如丙酮、异丙醇）进行分提时，甘一酯具有分散水的作用，使得溶剂的极性降低，进而影响分离效率。甘一酯较活泼，应用碱炼法或物理精炼法即可降低其含量。

⑤过氧化物。过氧化物不仅会降低油脂的固体脂肪指数，而且会增大油脂的黏度，对结晶和分离均有不良影响。

结晶温度和冷却速率

分提过程中，由于甘三酯分子中的三个烃基碳链都较长，结晶时会有较严重的过冷、过饱和现象，其结晶的温度往往远低于固脂的凝固点。在整个结晶过程中，油脂中具有高熔点的三饱和脂肪酸最先结晶，然后依次是一不饱和、二不饱和和其他易熔组分，最后达到相平衡，这种平衡主要根据外界冷却条件和晶体的有关特性而定。如果过冷度太大，同时会形成很多晶核，使整个体系黏度增加，分子移动困难妨碍结晶成长。将油脂逐渐冷却，从过饱和溶液形成的晶核少时，就能在较短时间内形成包含液体少的稳定型结晶。由此可见，结晶温度是与分提效果紧密相连的，不同分提工艺，不同的结晶温度，具有相应的分提效果。

某种油脂最稳定晶型的获得是由冷却速度和结晶温度决定的，温差过大的极骤冷却易形成无法分离的玻璃质体，缓慢冷却至一定的结晶温度，才能获得相应的晶型，下表列出了棕榈油的结晶温度与相应晶型。

冷却速率取决于冷却介质与油脂的温差和传热面积，过大的温差会在换热器表面形成晶核垢，影响换热和延缓分提历程。为了在较小的温差前提下保证冷却速率，结晶塔的换热面积一般均设计得较大。

冷却速率还与工艺有关，溶剂分提的冷却速率可高于常规分提法。例如，溶剂分提棕榈油时，冷却速率可提高至3-5℃/h以上。各种油脂中高熔点组分的组成不同，晶体的特性各异，因此造成了结晶温度和冷却速率上的差异，某种油品适宜的结晶温度和降温速率，需通过试验求得的冷却曲线和固脂含量曲线所示的函数关系来确定。

结晶时间

由于甘三酯分子中脂肪酸碳链较长，结晶时有过冷现象，低温下的黏度又大，所以自由度小，形成一定晶格的速度较慢，加之晶型之间的转变，因此达到稳定晶型需要足够的时间。天然油脂组分复杂，一定温度下每个体系有其相应的溶解度。因此，某种油脂的结晶达到平衡所需要的时间是较难预测的。

固脂的结晶时间与体系黏度、多晶性、某种饱和或不饱和甘三酯结成稳定晶型的性质、冷却速度以及达到平衡的不同速度等因素有关，而且还受结晶塔结构设计的直接影响。某种油品在某种结构的结晶塔达到结晶相平衡的时间需要通过试验来确定。

搅拌速度

采用静置结晶罐，依靠扩散传热，冷却速度较慢，时间较长。如果采用具有搅拌的结晶罐，就能加快热的传递速度，保持油温和各成分的均匀状态，所以能大大加速结晶速度。如果搅拌不够，会产生局部晶核，但如果搅拌太剧烈，会使结晶被撕碎，致使过滤发生困难，则更为不利，所以应该控制适当的搅拌速度，一般用10r/min左右。在实际生产过程中，有认为在晶核生成过程用搅拌，结晶成长过程可不用搅拌。但一般认为全过程中都用搅拌为好。也有认为搅拌速度与结晶温度有关，增加搅拌速度，同时控制较低的结晶温度也可获得同样好的脱脂效果，但由于需要更多的能量，经济上不合算，所以普遍认为应选用较低搅拌速度和较高结晶温度。

辅助剂

溶剂在分提中的作用是稀释，不仅降低了黏度，而且增加了体系中的液相比例，使饱和程度高的甘三酯自由度增加，使脂晶成长速度加快，向稳定型结晶转变加快，有利于得到易于过滤的结晶。并且得到的固脂中含液态油少，分出的液态油浊点比较低，有效地提高了分提效果。

分提中采用的溶剂有极性和非极性两类。不同的溶剂要配合相应的操作条件。例如，非极性溶剂对油脂的溶解度大，因此，相对于其他溶剂，结晶温度需要低些，养晶的时间也要适当延长些。溶剂比影响分提效果和成本，操作中需综合平衡。

分提中获得的脂晶为一多孔性的物质，孔隙和表面吸附有一定量的液体油，常规分提法是无法分离这部分液态油的，当脂晶-油混合体中添加表面活性剂时，脂晶由疏水性变为亲水性而移向水相，脂晶孔隙和表面的液态油也可直接或由于毛细管作用的湿润，而从结晶体中分离出来，从而提高了分提效果。分提工艺使用的表面活性剂要求憎水剂的结构要与固脂的结构相似，操作中还要防止O/W体系逆转。因此，在应用表面活性剂时，还要添加电解质助剂。

在结晶阶段，加入结晶促进剂，如羟基硬脂酸酯、固体脂等，使诱发晶核，促进结晶成长。加入非脂质固体细粒，如硅藻土，除上述作用外还有助滤作用。

输送及分离方式

冷冻形成的脂晶仅是甘三酯熔点差异下的产物，其结构强度有限，不能承受高剪切和压力。因此，在输送过程中应尽量避免受紊流剪切，最好用真空吸滤或压缩空气输送。

过滤压强不宜太大，最好的开始1h左右借其重力进行过滤，不加压，然后慢慢加压过滤，最后最高压力不易超过0.2MPa，否则，结晶受压易堵塞滤布孔隙，使过滤困难。为了改善过滤速度，可加入0.1%助滤剂，这样，约可提高过滤速度达4倍之多。

过滤速度与结晶温度有极大关系，首先应考虑结晶温度，以形成粗大稳定的结晶为宜。而为了加快过滤，过滤温度可比结晶温度稍高。

油脂工程师之家

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