油料加工是將油料
加工成食品油的過(guò)程。包括油脂制備、精煉、改質(zhì)及食品油生產(chǎn)等。
將油料加工成食品油的過(guò)程。油料指作為油源的
草本及木本植物的種子,如花生、茶籽等。加工過(guò)程包括油脂制備、精煉、改質(zhì)及食品油生產(chǎn)等。副產(chǎn)品餅粕原用作肥料或飼料,現(xiàn)已發(fā)展為提取蛋白質(zhì),作為食品的原料。某些油料,如大豆在一些地區(qū)已轉(zhuǎn)成為提取蛋白質(zhì)而加工。
發(fā)展簡(jiǎn)況 中國(guó)從油料制取油已有數(shù)千年歷史。明代宋應(yīng)星編著的
《天工開(kāi)物》中描述了原始的
水代法及壓榨法取油。水代法是用石磨把油料磨碎成漿,然后兌水振蕩,再用水把油代出。壓榨法用杠桿或撞擊方法把油壓出,設(shè)備均為木制。這兩種方法仍在應(yīng)用,只是設(shè)備材料改用鋼鐵并提高了機(jī)械化程度。1900年用螺旋
連續(xù)擠壓油料而取油的榨油機(jī)在美國(guó)首先制造成功,使取油方法從間歇式變?yōu)檫B續(xù)式,產(chǎn)量劇增,榨油遂從手工業(yè)變?yōu)闄C(jī)械化的工業(yè)。其后出現(xiàn)了用溶劑從油料中萃取油的
浸出法。萃取法幾乎能將油料中的油全部取出,從1919年連續(xù)式生產(chǎn)進(jìn)入實(shí)用階段后,通過(guò)數(shù)十年的不斷改進(jìn),此法已在全世界油脂制備中占主導(dǎo)地位。中國(guó)第一個(gè)間歇式浸出廠在1922年建于大連,第一個(gè)連續(xù)式浸出廠1957年建于東北。油脂精煉及改質(zhì)的過(guò)程發(fā)展較晚,1933年以前基本上是間歇式生產(chǎn),隨著食品油市場(chǎng)的擴(kuò)展,以及離心機(jī)等新設(shè)備的日臻完善,連續(xù)式已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。油料加工的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),在油脂制備方面是尋找不易燃易爆、價(jià)格合理、能大量生產(chǎn)的溶劑,代替目前使用的輕汽油和己烷。較有希望的是異丙醇及二氧化碳超臨界氣體浸出。已達(dá)到小型化生產(chǎn)階段的有以水作溶劑的水浸法。此法在中國(guó)已應(yīng)用于花生油及
花生蛋白的生產(chǎn)。目前存在的問(wèn)題是工序多,得率低,而成本又高。精煉方面在研究應(yīng)用分子膜分離技術(shù)使非油雜質(zhì)與中性油分離。其優(yōu)點(diǎn)是減少工序,提高得率。在一些問(wèn)題解決后,會(huì)有較大的發(fā)展前途。酯交換方面正研究利用酶促使脂肪酸定位重排,以便用廉價(jià)油生產(chǎn)高價(jià)油代用品,或生產(chǎn)有特殊性能要求的油品。
油脂制備 制備方法大致分一般油料的油脂制備方法和特殊油料的油脂制備方法兩種。特殊油料是指油棕和油橄欖。油棕主要產(chǎn)于熱帶和亞熱帶,如馬來(lái)西亞等國(guó),中國(guó)的海南島也有少量種植。其油脂制備過(guò)程是:棕果經(jīng)發(fā)酵、脫果、掏碎、壓榨得到棕櫚油。棕櫚渣滓經(jīng)分渣、剝殼得棕仁,再經(jīng)破碎、蒸炒、壓榨得棕油。油橄欖多產(chǎn)于地中海沿岸或溫帶地區(qū)。油橄欖果經(jīng)洗果、粉碎、裝餅、壓榨、油水分離而得橄欖油。橄欖油屬優(yōu)質(zhì)食用油,不經(jīng)精煉以保持天然風(fēng)味,多用作色拉油。
加工工藝
一般油料是絕大部分油料植物的含油種籽,如大豆、花生、棕仁、茶籽等。油脂制備方法有水代法、壓榨法、預(yù)榨浸出法、浸出法。普遍采用的是后 3種方法。它們的通用工序是預(yù)處理。
預(yù)處理
通過(guò)物理方法,把各種形狀及含雜質(zhì)的油料處理成為有共同性質(zhì)、適于
提油的物料。處理的程序是:①清理,即清除油料在收獲儲(chǔ)存中帶來(lái)的雜質(zhì)。主要利用篩分,風(fēng)力,或風(fēng)篩結(jié)合,磁力等。②剝殼、分離,使油料殼與仁分離。棉籽在剝殼前還需脫短絨,以便取得這種有價(jià)值的副產(chǎn)品。③破碎、軋片,把不同大小的籽仁破碎成粒度大致相等的碎片,然后用軋輥軋成薄片,以便蒸炒處理后胚片的性能趨于一致。并縮短處理的時(shí)間。纖維質(zhì)較多或蛋白質(zhì)含量高的油籽,為了減少軋片后的粉末,在軋片前還需經(jīng)輕度的熱處理,這個(gè)過(guò)程稱為軟化。④蒸炒,用水熱處理使料胚成為適于壓榨或預(yù)榨的物料。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的油料,其細(xì)胞大部分被破壞,油滴凝聚,可用擠壓或萃取的方式把油取出。
壓榨法
根據(jù)施壓的方法分為水壓機(jī)法與螺旋榨油機(jī)法。水壓機(jī)把包成薄片的餅內(nèi)的油壓出,但工效低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,已日漸淘汰,僅橄欖油制取仍沿用此法,以獲得較高的油品質(zhì)量。螺旋榨油機(jī)利用變距變徑螺旋產(chǎn)生高壓,把油擠出,故可以連續(xù)生產(chǎn)。螺旋榨油機(jī)按榨膛及榨螺的結(jié)構(gòu)及榨油轉(zhuǎn)速,又細(xì)分為高速薄餅型與低速厚餅型兩種。前者壓力較低,適用于冷榨,多用小型廠;后者工效較佳,已發(fā)展為日處理200~300噸的大型機(jī)組,并作預(yù)榨機(jī)使用。
預(yù)榨浸出法
含油較高的油料,采用通常的預(yù)處理方法,胚片的浸透性能差,用直接浸出法取油,不易取得較好的效果,粕殘油高,故適于先用螺旋榨油機(jī)取出部分油脂,然后用浸出法把預(yù)榨餅殘油浸出。預(yù)榨餅尚含殘油約13~18%。
浸出法
按采用的工藝可分為:①輕汽油浸出法,即采用己烷或輕汽油為溶劑,通常浸出廠均采用此法。②混合溶劑浸出法,即利用不同溶劑對(duì)不同物料有不同溶解度的原理,使油料內(nèi)油脂及有害物質(zhì)分別從油料中提出,并予以分離,達(dá)到油料及餅粕均符合食用或飼用的要求。③
低溫浸出法,在較低的溫度下對(duì)油料萃取,使油料中高熔點(diǎn)的蠟質(zhì)留于餅粕內(nèi),以減少煉油工序,此法多用于米糠浸出。④低溫脫溶法,采用溶劑蒸汽脫除粕內(nèi)溶劑,避免或減少蛋白質(zhì)變性,廣泛用于制取食用蛋白粕。
按采用的設(shè)備可分為間歇式及連續(xù)式浸出法
。①間歇式浸出法:使用一組密閉的帶攪拌的罐,油料與溶劑在罐內(nèi)浸泡。采用
逆流浸出的方式,使混合油順序通過(guò)含油保留較多的胚料,使最濃的混合油通過(guò)新鮮料胚后排出,而殘油最低的粕通過(guò)新鮮溶劑后排出,達(dá)到最后混合油濃度最高,餅粕殘油最低的目的。每組
浸出罐由4~18個(gè)罐組成。此法在連續(xù)法發(fā)展后,只用于小型廠。
②連續(xù)式浸出法:目前主要的浸出形式。所用浸出器有履帶式、平轉(zhuǎn)式等。但基本結(jié)構(gòu)均是一個(gè)密閉的連續(xù)循環(huán)輸送裝置。料胚在進(jìn)入器內(nèi)輸送過(guò)程中,與同時(shí)連續(xù)進(jìn)入器內(nèi)的溶劑
相向運(yùn)動(dòng),最后在浸出器兩端分別排出,得到與間歇式逆流浸出相同的效果。浸出系統(tǒng)除浸出器外,還包括:a.粕脫溶系統(tǒng):浸出后的含溶劑粕,利用直接蒸汽和(或)間接蒸汽,使溶劑蒸發(fā),然后通過(guò)烘干、冷卻、粉碎、包裝變?yōu)槌善菲伞.混合脫溶系統(tǒng):
帶溶劑的油,通過(guò)升膜式的第一、第二
長(zhǎng)管蒸發(fā)器,脫除大部分溶劑,使混合油濃度由20~30%升至95%,然后進(jìn)入汽提塔,利用直接蒸汽脫除殘余溶劑。達(dá)到浸出成品油的要求。c.溶劑回收系統(tǒng):從粕脫溶系統(tǒng)及混合油脫溶系統(tǒng)出來(lái)的溶劑及水蒸氣的混合汽,通過(guò)一組冷凝器冷凝后,進(jìn)入分水器使溶劑與水分開(kāi)?;厥盏娜軇┰龠M(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。水通過(guò)升溫脫除殘留溶劑后排出。d.不凝氣體內(nèi)溶劑的回收:簡(jiǎn)稱尾氣回收。物料進(jìn)入浸出系統(tǒng)時(shí)夾帶的空氣,在與溶劑接觸后,變?yōu)楹軇┢目諝?含量與溫度有關(guān)?;厥者@部分溶劑有用礦物油吸收及冷凍回收等方法。前者利用礦物油與溶劑的互溶性,后者利用溫度愈低,空氣含溶劑汽的飽和度愈低的原理,降低排出廢氣的含溶劑量?;厥盏娜軇?,也進(jìn)入分水器分水后重復(fù)使用。
油脂精煉
油脂精煉 包括過(guò)濾、脫膠、脫酸、脫色、脫臭、脫蠟等。經(jīng)過(guò)過(guò)濾、脫膠、脫酸的油稱半煉油。繼而經(jīng)過(guò)脫色、脫臭、脫蠟的油稱全煉油。一些含固體脂的油在作為涼拌油使用時(shí),還需除去固體脂,這一過(guò)程稱冬化。由于固體脂屬中性油,脫除的固體脂也用作起酥油等食用油的原料,其工作原理與分提相同,故一般不把它列入精煉范圍。
過(guò)濾
使油通過(guò)濾布或篩網(wǎng),截留及除去其中固體雜質(zhì)。使用的設(shè)備有開(kāi)式和密閉式兩種,后者多用
不銹鋼絲布作過(guò)濾件,自動(dòng)化程度較高。過(guò)濾最高壓力3~4×105Pa,目前均為間歇操作,多配備兩臺(tái)過(guò)濾機(jī)交換使用。
脫膠
有間隙式和連續(xù)式兩種方法,以連續(xù)式使用較普遍。配備于壓榨或浸出后的脫磷工序,多先加水脫除親水性磷脂,然后干燥作為脫磷毛油,所得磷脂干燥后用作乳化劑或食品添加劑等。配備于堿煉工序前的,則加磷酸以破壞疏水性磷脂,然后與皂腳一起從油中分離,此過(guò)程稱脫膠。其主要目的是提高油皂的分離效率。
脫酸
脫酸有化學(xué)法、物理法。兩種方法按工藝分為多種方法。對(duì)不同毛油用相應(yīng)的方法可取得較佳效果。但適應(yīng)性較廣的是離心機(jī)法。因此,對(duì)毛油來(lái)源不穩(wěn)定的廠家多采用此法。除了離心機(jī)法外,化學(xué)法還有澤尼斯法、
混合油精煉法,物理法有蒸汽蒸餾法和
薄膜蒸發(fā)法。①澤尼斯法:又稱塔式煉油法。立式高塔內(nèi)裝有稀堿液,油從塔底進(jìn)入,形成小油滴從中通過(guò),游離脂肪酸被中和,得到的中性油從塔上部排出。此法對(duì)酸價(jià)低的油效益較好。②混合精煉法:多用于棉籽浸出油,并附于浸出車間內(nèi),利用溶劑與油混合后粘度降低的特點(diǎn),使皂腳易于分離,提高了精煉油得率?;旌嫌徒?jīng)配比后,與堿液混合,然后用離心機(jī)分離。使用的離心機(jī)應(yīng)是防爆式的。③離心機(jī)法:此法流程如圖1所示。使用的離心機(jī)有管式和碟式兩種,前者多用于小型廠。碟式又有密閉和常壓兩種類型。密閉型的是使油在4×105Pa的壓力下進(jìn)入離心機(jī),有效地與空氣隔絕,油品質(zhì)量較有保證。但密閉裝置要求較高。常壓型采用上進(jìn)油形式,優(yōu)缺點(diǎn)與密閉型相反。④高真空蒸汽蒸餾法:又稱物理精煉法。油在溫度220~270℃、真空殘壓200Pa下通過(guò)直接蒸汽蒸餾,把游離脂肪酸餾出。較化學(xué)法省去皂腳水解以制取脂肪酸的工序,油的質(zhì)量也達(dá)到全煉油標(biāo)準(zhǔn)。此法最初只適用棕櫚油,因棕櫚油含磷量極低。目前由于脫磷技術(shù)有所突破,多種植物油毛油可脫至殘磷5ppm以下,故此法已推廣至多種油品。物理精煉是較有前途的方法,它的工藝關(guān)鍵是脫磷的預(yù)處理,目前較多采用的預(yù)處理流程如圖2所示。⑤薄膜蒸發(fā)法:主要用于游離脂肪酸含量較高的油的預(yù)脫酸,出來(lái)的油還需經(jīng)堿煉才能達(dá)到脫酸油的要求。當(dāng)油在蒸發(fā)塔內(nèi)呈薄膜狀運(yùn)動(dòng)時(shí),高溫高真空的條件使游離脂肪酸迅速蒸發(fā),并即在同一容器內(nèi)的冷卻面上冷凝和分離。此法對(duì)設(shè)備要求較高,且只對(duì)處理游離脂肪酸高的油有利,因此采用得不多。
脫色
利用白土對(duì)色素的吸附作用,脫除油中的色素。油與白土均勻混合后,升溫至80~100℃,歷時(shí)20分鐘左右,經(jīng)過(guò)濾即得脫色油。工藝方法有間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式。脫色工藝的主要要求是白土與油混合均勻,且作用時(shí)間一致。間歇式由于體積大,連續(xù)式由于油及白土可能短路,均不可能完全達(dá)到這個(gè)要求。半連續(xù)式是為避免這些缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的,自動(dòng)化程度要求較高。普遍使用的是預(yù)混白土的連續(xù)法(圖3 )。
脫臭
主要利用在高溫、高真空度條件下,蒸汽對(duì)油中易揮發(fā)物質(zhì)的汽提作用,以除去臭味物質(zhì)及游離脂肪酸。主要的工藝條件是真空度、溫度和蒸汽處理時(shí)間(即脫臭時(shí)間)。工藝方法有間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式。半連續(xù)式是考慮使脫臭時(shí)間均勻而發(fā)展起來(lái)的,因閥門(mén)要求高,控制裝置復(fù)雜,維護(hù)費(fèi)用增加,故使用不普遍。連續(xù)法也有多種形式,但區(qū)別只在于脫臭塔的形式、熱能利用的程度和高溫加熱方法等,基本處理流程相同(圖4)。脫臭的工藝過(guò)程及設(shè)備與物理精煉基本相同,后者較之前者真空度要求高,脂肪酸捕集裝置大。使用的高溫發(fā)生裝置要求能產(chǎn)生 320℃熱源,一般用導(dǎo)熱礦物油作導(dǎo)熱介質(zhì),也有用聯(lián)苯的,用自循環(huán)高壓鍋爐的也很普遍?!∶撓? 利用低溫使油中蠟質(zhì)結(jié)晶成固體,通過(guò)過(guò)濾將其除掉。工藝過(guò)程和所用設(shè)備與冬化完全相同。冬化油特征是能通過(guò)冷凍試驗(yàn),即在0℃時(shí)經(jīng)5.5小時(shí)不混濁。因此冬化與脫蠟的顯著區(qū)別是冷凍結(jié)晶的終溫不同。后者終溫較高。其一般流程如圖5所示。
油脂改質(zhì)
油脂主要由脂肪酸的三甘酯構(gòu)成。脂肪酸因飽和程度不同,或碳元素含量多寡,而使油脂具有不同的物理性質(zhì)。另外油脂中的 3個(gè)脂肪酸根分布位置及反式異構(gòu)體的存在,也影響油脂結(jié)晶時(shí)的晶相和熔點(diǎn)。改質(zhì)就是通過(guò)加氫、酯交換等方法,改變油脂的飽和度或脂肪酸分布,使油脂具有適合要求的物理性質(zhì)。改質(zhì)工藝包括的范圍,除氫化與酯交換外,還包括分提。分提是用冷凍結(jié)晶、過(guò)濾的辦法把原油的固體脂與液體脂分開(kāi),分開(kāi)的油與原油的物理性質(zhì)不同,故也屬于改質(zhì)范圍。
氫化
改質(zhì)最古老而用途最廣的方法。氫化有全氫化、輕度氫化和選擇性氫化 3種。全氫化是通過(guò)加氫把不飽和脂肪酸全變成飽和脂肪酸。選擇性氫化是通過(guò)控制氫化條件如溫度、壓力、催化劑的品種和濃度,使某些不飽和脂肪酸的氫化速度加快或減慢,而得到不同程度氫化,也就是物理性質(zhì)不同的油脂。
酯交換
油脂與脂肪酸、醇類或其他脂類相互反應(yīng),彼此交換脂肪酸根,因而產(chǎn)生新的酯類,稱酸解、醇解或酯交換。油脂本身或幾種油脂的混合油,通過(guò)酯交換后,雖然它們總的脂肪酸構(gòu)成并沒(méi)有變化,但因脂肪酸位置的變化,其物理性質(zhì)如晶相、塑性等有顯著的變化。酯交換的一般工藝過(guò)程為:將油或混合油送入混合器,并加接觸劑進(jìn)行混合,然后將混合物送入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng),所得反應(yīng)物(新的酯類)加鈍化劑進(jìn)一步混合,即得成品油。
分提
自從發(fā)現(xiàn)天然油脂是棕櫚酸、月桂酸、硬脂酸、油酸等脂肪酸的甘油酯后,為分離這些不同的脂肪酸以便分類,逐漸發(fā)展了分提技術(shù)。分提技術(shù)應(yīng)用于獲取不同性質(zhì)的食用油的方法有干分提法和溶劑分提法兩大類。前者應(yīng)用于晶體粒大且易于過(guò)濾或離心分離的油品;后者用于溶劑的稀釋能力使分離容易、得率較高、應(yīng)用范圍較廣,但工序多(圖6)及有爆炸危險(xiǎn)。分提與酯交換法配合可使酯交換的可逆反應(yīng)偏向一方,稱定向酯交換法,也是改質(zhì)的方法之一。
油品分類
食品油
食用油通過(guò)精煉及改質(zhì)技術(shù)加工成適于家庭或食品工業(yè)各種用途的油,稱為食品油。其主要品種有色拉油、烹調(diào)油、
煎炸油、人造奶油、起酥油等。
色拉油
又稱涼拌油。直接加入食品,特別是生菜、涼菜中食用。它要求藏于冷藏箱中不混濁,因此必須冷凍試驗(yàn)合格,即在0℃以下,經(jīng)5.5小時(shí)澄清透明。一般含固體脂不多的油如菜籽油,經(jīng)脫膠、脫酸、脫色、脫臭即可達(dá)到冷凍試驗(yàn)合格。含固體脂多的油如棉籽油,須經(jīng)冬化以除去固體脂才達(dá)到要求。對(duì)含多不飽和酯的油如大豆油,須經(jīng)輕度氫化減少多不飽和酯的含量,以增加它的穩(wěn)定性,再經(jīng)冬化除去輕度氫化時(shí)產(chǎn)生的固體脂,方可達(dá)到?jīng)霭栌偷囊蟆?br />
烹調(diào)油
家庭或餐廳炒菜用的油。要求煙點(diǎn)不能過(guò)低,以免烹調(diào)時(shí)冒煙。一般煙點(diǎn)可通過(guò)脫臭提高,但脫臭前必須經(jīng)脫酸、脫色。因此一般的三脫油就是合格的烹調(diào)油。含多不飽和酯高的油經(jīng)輕度氫化后也可達(dá)到烹調(diào)油的要求。
煎炸油
食品行業(yè)專作煎炸食品用的油。這種油反復(fù)使用,且長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下暴露于空氣中,特別易于氧化變質(zhì),因此要求氧化穩(wěn)定性高。一般三脫油須經(jīng)選擇性氫化才能達(dá)到要求。
人造奶油
用植物油或部分動(dòng)物油經(jīng)調(diào)配加工的制品,用以替代由牛奶制成的
天然奶油。由于技術(shù)發(fā)展,使它在營(yíng)養(yǎng)方面和使用功能方面均優(yōu)于天然奶油,目前產(chǎn)量已超過(guò)天然奶油。按形狀分為硬質(zhì)、軟質(zhì)、液狀、粉末人造奶油 4種。按用途分為家庭用及食品工業(yè)用兩種,前者又分餐桌涂抹面包用、烹調(diào)用及高亞油酸型人造奶油,后者又分面包糕點(diǎn)裝飾用、制作酥皮用及制作餡餅點(diǎn)心用 3種不同用途的人造奶油。不同品種的人造奶油,主要是配方和使用的原料油和原料油的改質(zhì)要求不同,其加工工藝和設(shè)備(圖7 )是一樣的(液狀和粉末狀除外,前者不經(jīng)A單元和B單元,后者另有成型的工藝設(shè)備)。
起酥油
最初是用植物油經(jīng)氫化處理代替豬油作為起酥油。由于
油脂加工技術(shù)的發(fā)展,它的用途日益擴(kuò)展。目前在大部分國(guó)家,起酥油幾乎成為除色拉油外所有食品油的代名詞。起酥油按形態(tài)分為固態(tài)、流態(tài)、液態(tài)和粉末起酥油 4種。按用途可分為烘焙用起酥油和煎炸用起酥油兩大類。烘焙用起酥油主要有糕點(diǎn)用、奶霜裝飾用、面包用、餅干用、餡餅用、多層酥餅用起酥油及通用型起酥油。起酥油與人造奶油的主要差別,是它的配方不帶水相物料,并且充入氮?dú)饣蚩諝?。不同品種的起酥油主要是配方和原料油改質(zhì)的要求不同,加工的工藝設(shè)備是一樣的,且可與人造奶油的設(shè)備通用。