蒸馏器在粮油加工中的应用
新中国成立以来,我国粮油工业发展迅速,尤其是在一些新型的粮油仪器被研发和运用到生产中之后,粮油行业迅速崛起,一度领跑国民经济的发展,为什么说粮油仪器的发明加快了粮油的发展呢!我们可以通过下面的蒸馏器在粮油加工中的应用来解说这个疑问。
蒸馏器技术是近年来发展起来的一种分离新技术,分子蒸馏技术的工作原理是利用不同种类物质其分子运动平均自由程不同的性质,在高真空状态下将液体混合物稍稍加热,使液体分子从液面逸出扩散,轻分子的平均自由程大落在冷凝面而重分子的平均自由程小又返回,从而将液体中的不同物料分离。本文对分子蒸馏技术在粮油工业中的应用进行了叙述。
1 蒸馏器技术在油脂提取中的应用
传统的植物油脂提取方法主要是压榨法和溶剂萃取法,压榨法出油率低,粕内残油高,压榨后粕中的蛋白质已经变性,生物效价低,只能用作饲料,造成资源浪费;而溶剂萃取法具有出油率高,蛋白质不变性的优点,但是产品中的溶剂残留较难控制,且有机溶剂易燃、易爆,并且产品纯度不高。分子蒸馏技术提取油脂无溶剂残留,无污染,适用于挥发性强、高沸点、热敏性、易氧化物料的分离,特别适合应用于一些功能性油脂的提取,来保护生理活性物质的活性。随着科技的发展,分子蒸馏技术日益受到重视,许多学者对分子蒸馏技术提取植物油脂进行了研究,例如分子蒸馏技术提取菜籽油、玫瑰精油、桂皮油、玫瑰油、山苍子油、米糠油、小麦胚芽油、丁香油等,另外分子蒸馏技术提取动物油脂如鱼油以及混合油脂的分离和提纯如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、丙二醇酯等的分离等方面也进行了研究和应用。
2 蒸馏器技术在不饱和脂肪酸分离中的应用
不饱和脂肪酸对人体具有重要的生理意义,因此对不饱和脂肪酸的提取分离国内外都很重视。传统脂肪酸的提取分离方法主要有:压榨分离法、有机溶剂分离法、精馏分离法及尿素包合分离及综合法等。但传统的方法具有以下缺点:容易导致热不稳定性的生理活性物质多不饱和脂肪酸分解变质;同时有溶剂残留给产品带来污染,影响产品质量;传统的分离方法很难解决高纯度的不饱和脂肪酸提取问题。由于饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸分子运动平均自由程大,而多不饱和脂肪酸分子运动平均自由程小,因此在进行分子蒸馏时多不饱和脂肪酸分子最后蒸出。通过多级蒸馏可以将不同组分分离。由于EPA、DHA不饱和程度很高,高温下容易发生聚合、氧化等,且脂肪酸沸点较高,所以在进行分子蒸馏前需先进行乙酯化。不饱和脂肪酸提取工艺中影响分离效率的重要参数主要有:系统真空度、刮板转速、初始进料温度、蒸发温度及内冷温度等。同时在高真空下输送泵能否正常输送物料将影响整个工艺的连续生产。
3 蒸馏器技术在油脂脱酸、脱臭中的应用
在油脂的生产过程中,由于从油料中提取的毛油(粗油)中含有一定量的游离脂肪酸,而脂肪酸是油脂水解酸败的主要底物, FFA比甘油酯中的脂肪酸更容易被氧化,脂类氧化物会使食用油脂和食品中的脂类发生氧化酸败,从而影响油脂的色泽和风味以及保质期,脱除油脂中游离脂肪酸的过程称为脱酸,油脂脱酸是油脂加工业的重要工艺。毛油脱酸的常用方法为化学碱炼法和水蒸气蒸馏法,这2种工艺对高酸值油的精炼得率都比较低。上述2种脱酸工艺,在脱除游离脂肪酸的过程中也会使油中的维生素E和甾醇类物质部分脱除,造成有效成分的损失。利用分子蒸馏对高酸值的油脂进行脱酸是一条有效途径,马传国利用分子蒸馏装置对酸值在1040mgKOH/g花椒子油进行脱酸,结果表明脱酸效果显著,得到重馏分(油脂)的酸值均小于4mgKOH/g。王宝刚利用分子蒸馏技术研究料茧蛹油脱酸工艺,实践取得较好脱酸效果,研究得出工艺中影响油脂脱酸效果重要参数主要有:系统真空度、刮板转速、初始进料温度、蒸发温度及内冷水温度等;同时在高真空下输送泵能否正常输送物料将影响整个工艺连续生产。分子蒸馏技术还可以把需要去除的气味物质提取出来,因此可以用于油脂脱臭。
4 蒸馏器技术在天然色素提取中的应用
传统方法提取的色素有机溶剂残留、澄清度等都很难符和标准,而且有机溶剂使用量大。分子蒸馏技术在制备天然色素方面具有独特优势,制得的色素产品质量、外观、得率都高于真空蒸馏的产品,克服了传统分离提取法的种种缺陷,必将在天然色素的制备方面起到巨大的推动作用。许多研究都证实了分子蒸馏技术在天然色素提取中的应用的优越性。如:钟耕等采用分子蒸馏法,以冷榨甜橙油为原料,提取其中的类胡萝卜素,结果表明,采用分子蒸馏法,从脱蜡的甜橙油中一步提取的色素,不含有机溶剂,纯度高,色价高。陆韩涛等采用二级分子蒸馏对辣椒红色素进行处理后,产品中溶剂残留的体积分数仅为0·002%,产品指标达到联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)标准。
5 蒸馏器技术在天然抗氧化剂提取中的应用
在植物油加工中,脱臭馏出物一直是提取维生素E的重要原料,另外还可利从大豆油脚中提取维生素E。用分子蒸馏技术直接从脱臭馏出物中提取维生素E往往比较困难,需要对原料进行预处理,以提高分离过程的选择性,预处理过程能够使分子蒸馏过程朝着有利的方向进行,常用的预处理方法有:酯化、转酯化、皂化、萃取、尿素络合等。
6 蒸馏器在甾醇提取中的应用
甾醇是一类具有生理活性的物质,广泛应用于医药、食品、饲料等行业。传统提取甾醇的方法不仅耗费大量有机溶剂,而且操作过程繁杂,并且还有安全和环保等问题,分子蒸馏法可同时提取、分离维生素E和甾醇,特别适用于实验室的精制,也可用于工厂生产。该工艺的主要缺点是产品纯度和收率低,需要进行多次蒸馏。
7 蒸馏器在高碳脂肪醇提取物精制中的应用
二十八烷醇是一种重要的高碳脂肪醇,具有降血脂、提高反应敏锐性、保护肝脏等诸多生理活性,其中,增进耐力、精力和体力的功能表现得尤为突出。二十八烷醇主要来源于动物蜡和植物蜡,二十八烷醇的提取与分离传统上采用高真空分馏法,可获得纯度50%的二十八烷醇产品,但分离效果和效率不太理想。采用分子蒸馏技术可以明显提高二十八烷醇分离效率,提高产品纯度,分离时间和分离效果明显优于传统方法。
陈芳等采用分子蒸馏技术进行高碳脂肪醇提取物的精制,试验结果表明,蒸馏温度和压力作为分子蒸馏的关键工艺参数对高碳脂肪醇的精制效果具有显著影响。除此之外,对于蒸馏效果的影响因素还包括进料混合物的温度、蒸发器内部冷凝面与蒸发面之间的温差等因素,要视待分离物料的组成具体进行研究。
综上所述,蒸馏器是粮油深加工中一些高附加值产品提取分离的必备仪器之一,同时还可与超临界流体萃取技术、膜分离技术等结合使用提高分离效果。随着技术的发展,分子蒸馏技术在粮油食品工业中应用会不断扩大,必将带来更大的发展和效益。
