CN1054395C - 脂肪物质的脱胶方法 - Google Patents

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Abstract

对诸如未精制的或已脱卵磷脂的动物或植物的油或油脂的脂肪物质进行脱胶的方法，包括将这种脂肪物质与络合剂与洗涤剂和/或乳化剂的水溶液进行接触。

Description

脂肪物质的脱胶方法
本发明涉及将脂肪物质如粗的或脱卵磷脂的动物或植物的油或脂肪脱胶的方法。
所有脂肪物质都含有一定杂质，如含油细胞破裂时所夹带的脂溶物质，这就使得这些脂肪物质无法使用。而且某些杂质对产品的味道、气味、外观及其贮存有不利影响。
精炼脂肪物质的目的是除掉游离脂肪酸、氧化产物、异味、杂色及有毒产物(诸如农药和糖苷)，还有微量存在并且一般键连于有机化合物的磷脂和金属(诸如铁和铜)。
粗油中磷脂的存在带来许多危害。有水存在时它们水合并形成随时间不分解的沉积物。经验还表明，未能很好去除磷脂的精炼油会变酸，氧化并迅速产生令人不快的味道。磷脂常常键连于重金属(诸如钙，镁，铁和铜)，而其中某些重金属对已精炼的脂肪物质的转换十分有害，因为它们是氧化催化剂、磷脂还是热不稳定物质，它们在高温分解时使油变黑。最后，由于磷脂是表面活性物质，精炼开始时不能完全去除将导致泡沫和乳化物的形成，从而造成油的异常损失并使脱色土失活。
脂肪物质中，某些含有少量磷脂(例如棕榈油，月桂油和动物油脂)；因而它们易于用干法脱胶来除掉这些物质，也就是说，添加酸使其分解，添加土使其粘附在土上。这样，利用中和蒸馏或物理精炼可使这些脂肪物质得到精炼。
另一方面，利用压榨和/或借助溶剂得到的油(诸如大豆、菜籽和葵花子油)富含磷脂，因此一般要进行化学精炼。这种类型的精炼显示出许多缺点；其一是增多了“皂脚”，油和皂的混和物，这必须进行处理，从而就意味着油的损失和成本的增加。
这些粗油中磷脂的总含量，以磷的形式表达，通过水法脱胶或脱卵磷脂可以很容易从800ppm降至150-200ppm。在有水存在的情况下于80℃搅拌该油，从而发生磷脂的水合和絮凝。因而可利用重力分离或离心分离将它们分开。剩下的150-200ppm磷脂主要是非水合磷脂，它们以结合了两价离子(诸如钙、铁或镁)的磷脂酸和磷酸酰乙醇胺的络合物形式存在。对物理精炼来说是必要的这些非水合磷脂的去除可以借助按照各种途径的专门脱胶来进行：-一种酸式脱胶，包括借助一种酸来离解磷酸络合物以便随后来水和它。一种还包括一个特殊冷却循环的超级脱胶(参见德国专利2609705和132877)得到了比常规酸式脱胶低得多的磷含量。但是，最终结果很大程度上取决于粗油的质量。最后，铁的去除仍需要许多漂白土。因此通过一个第二冷却循环和添加水或苛性苏打以改善纯度来补充这种超级脱胶(欧洲专利EP0348004)。然而，这导致非常长、非常复杂和高成本的工艺。-一种酸式精炼，它利用一种酸来离解磷脂络合物，之后在苛性苏打存在下将其转换成可完全水合的钠络合物(见美国专利4698185，欧洲专利0349178和欧洲专利申请92200543.4)。这种需要强烈搅拌的工艺能够得到铁和磷脂肪的含量较低的油；但是，每个离心步骤却需要2—3次分离。
还有一些公知的精炼油和油脂的工艺，其中首先使用磷酸型的一种酸来处理脂肪物质，之后用脂肪酸盐或羧酸钠或羧酸钾来处理，但是这些工艺涉及对脂肪物质的两步处理从而不能得到精细的乳化液。
本发明的基本目的之一是克服现有工艺的上述缺点，并提供一种具有工业和经济价值的工艺，从而能得到诸如粗的或脱卵磷脂的动物或植物的油，或被完全脱叫胶的脂肪物质，以便使它们的物理精炼成为可能，特别是使得基本上完全去除它们所含有的磷脂，具体地说是所含有的非水合磷脂以及降低铁含量成为可能。
为此，本发明的脱胶工艺包括，将待处理的脂肪物质与络合剂和一种乳化剂的反应性水溶液相混和，络合剂选自：柠檬酸，磷酸，草酸，酒石酸，氨基羧酸型的酸，多羟羧酸型的酸，多元羧酸，这些酸的盐和两种或多种这些物质的混和物，乳化剂可为阴离子，阳离子，两性离子或非离子型，或者是部分地中和脂肪物质中所存在的游离脂肪酸时所就地产生的乳化剂，所述溶液使得萃取存在于所述脂肪物质中的磷脂〔sic〕成为可能；进行所述的混和时，要将络合剂的水溶液和乳化剂一起同时加到脂肪物质中，反之亦然，并将其整体进行强烈地搅拌，搅拌速度在500—15000转/分之间，以形成精细的乳化液。
按照本发明的一个特殊实施方案，上述的搅拌速度位于1200和10000转/分之间。
按照本发明的一个特殊实施方案，在20-100℃，最好在60-90℃之间进行上述的混合。
按照本发明的一个特别有利的实施方案，络合剂是柠檬酸三钠，或是一种氨基羧酸，诸如乙二胺四乙酸或其二钠或三钠盐；乳化剂是阴离子型的并包括月桂基硫酸钠，非离子型的包括一种或多种单甘油酯，或者是就地产生的羧酸钠和/或钾。
按照本发明另一个实施方案，脱胶工艺包括将细液滴形式的脂肪物质分散在络合剂和乳化剂的反应性水溶液中，络合剂选自柠檬酸，磷酸，草酸，酒石酸，氨基羧酸，多羟羧酸，多元羧酸和两种或多种这些物质的混和物，乳化剂为阴离子，阳离子，两性离子或非离子型，或者是部分中和脂肪物质中所存在的游离脂肪酸时所就地产生的，所述溶液使得萃取所述脂肪物质中存在的磷脂成为可能。
本发明的另外一个方面是按照上述工艺得到的脱胶的油和油脂。
本发明的其他细节和特征将通过下文给出的描述并利用本发明某些实施方案的非限制性实施例得到展示。
如上所述，本发明提出对诸如粗的或脱卵磷脂的动物或植物的油或油脂的脂肪物质进行脱胶，方法是将待处理的脂肪物质接触含有络合剂和乳化剂的反应性水溶液，使得不仅能与可水合的磷脂，而且能与所有的特别是非水合磷脂(只要脂肪物质中包含它们)进行水合成为可能。如上所强调的，结合两价和三价金属(Ca++，Mg++，Fe++或Fe+++)的诸如磷脂酸和磷脂酰乙醇胺的非水合磷脂，它们的离解和水合难以进行。相反，结合一价金属(Na+，K+)甚至于H+的磷脂酸和磷脂酰乙醇胺则易于水合并从脂肪物质中去除。直到现在，存在酸时络合物的离子化反应，以及之后在存在氢氧化钠时的平衡转移可以实现这个目的，但仍然需要大量的离心分离以便去除非水合磷脂。按照本发明，待脱胶的油或油脂与络合剂和乳化剂的水溶液是这样进行混和的，即将该水溶液一起同时加到油或油脂中，反之亦然，随后将其整体进行强烈搅拌，搅拌速度在500-15000转/分之间，最好在1200-10000转/分之间，其用时一般为10秒-5分钟。事实上强烈搅拌的目的是将含有反应剂的水相(络合剂与乳化剂)强烈的接触油或油脂，以便形成精细的乳化液。一般在20-100℃的温度量级将脂肪物质/反应剂的水溶液进行混和，但最好采用在60-90℃之间的温度。将浓度在0.1-10％之间变化的氯化钠溶液添加到由此得到的水相中，之后利用重力或离心分离水相得到基本不含磷脂的脱胶的脂肪物质。然后干燥脱胶的脂肪物质并接着用漂白土处理，或者直接处理而不必干燥。磷脂总含量(以磷的形式来表达)在脱胶后大大低于10ppm。而且，得到了低于0.2ppm的铁含量，这是油的良好保存所要求的值(A.J.Dijkstra，B.Cleenewerk F.S.T.317-322，1992)。因此，脱胶后所进行的脂肪物质的物理精炼现在仅需要少量漂白土即可，相同于化学精炼所用的数量级。
按照本发明，络合剂对二价阳离子比对一价阳离子有较高的亲合常数；其结果是，它们可置换并优选络合Ca++，Mg++，Fe++或Fe+++阳离子。因此释放出的磷脂酸和磷脂酰乙醇胺因而易于以钠的形式水合。这种通过络合剂络合两价或三价阳离子(Mg，Ca，Fe)的反应要求予先离解磷脂—两价阳离子配合物。这种离解需要存在络合剂和乳化剂，这些络合剂选自柠檬酸，磷酸，草酸，酒石酸，氨基羧酸，多羟羧酸，多元羧酸，这些酸的盐以及两种或多种这些物质的混和物，该乳化剂包括阴离子，阳离子，两性离子或非离子型的，或者部分中和脂肪物质中所存在的游离脂肪酸时所就地产生的；而且，如已经所述的，要使用强烈搅拌并且优选至少60℃的温度，而且最好在60-90℃。本发明范围内所用的优选络合剂的实例是柠檬酸三钠或氨基羧酸，如乙二胺四乙酸或其二钠及三钠盐。所用络合剂的数量至少为相对于非水合磷脂量或待处理脂肪物质中存在的总阳离子(Mg，Ca，Fe)的化学计量。乳化剂，对于其中一部分，是阴离子，阳离子，两性离子或非离子型的。诸如月桂基硫酸钠的阴离子乳化剂特别合适。乳化剂也可在部分中和脂肪物质中存在的游离脂肪酸时就地产生。例如，这种方式产生的乳化剂是羧酸钠和钾。通过非离子乳化剂的非限制性实施例提到了单甘油酯及其混和物。
水溶液—脂肪物质混合物中的水量按照所用分离条件在0.1％-99％重量之间变化。如上所述，该反应一般进行10秒-5分钟，如果改变其中的一个参数，例如所用的水量，反应温度或进行接触的反应剂类型，则可将时间缩短或延长。
采用本发明的工艺已成功地使大豆油以及菜籽、棉籽、花生、葵花子和玉米油脱胶。如上所述，本发明的工艺对含有基本上是非水合磷脂的脂肪物质进行脱胶是特别适用的，但对含少量非水合磷脂的脂肪物质的脱胶也是合适的，对去除某些胶或胶浆也一样。可间歇也可连续地进行脱胶，之后以重力分离或离心来分离。用水洗涤脱胶后的脂肪物质是有益的，但是绝对没有必要。
诸如油类的脂肪物质也可以细液滴形式分散在含有化学反应剂的水溶液中。BE595219中所述的这种技术采用装配有套筒的圆柱和分配体系，脂肪物质或油类以特别细分(extremely divided)的形式连续地向其中注入。从而形成无数油液滴，它们在水溶液中缓慢地逆流地出现。在圆柱顶部凝聚之后通过重力分离或离心使这些油滴连续地分离。一般说来，这种反应一般在逆流提取器或在用于液/液提取的脉动圆柱中得以进行。显然，在使用这种技术来将微细液滴形式的脂肪物质分散在络合剂和乳化剂的水溶液中的情况下，也可在20-100℃之间的温度下进行这种分散，而且优选在60-90℃之间。所用络合剂和乳化剂与上面所述的相同。
下面给出在本发明的工艺基础上所进行的脂肪物质脱胶的实施例。实施例1
将7g脱卵磷脂的大豆油(其磷脂含量以磷计为80ppm，其酸度以油酸计为0.32％)于烧杯中加热至75℃。将21ml由5毫摩尔乙二胺四乙酸的二或三钠盐和1.7毫摩尔月桂基硫酸钠所构成的水溶液也加热至75℃。将水溶液立刻同时加到油中。借助于Ul-tra-Turax(725型＝Janke & Kunkel KG)以9500转/分将混合物强烈搅拌45秒。
由此得到的乳化液通过添加10ml饱和氯化钠溶液来破乳(break)，或者直接以5000转/分进行离心分离。
用磷的量热〔sic〕测定方法(AOCS Ca12-55)所测的磷含量为6ppm。按照IUPAC方法2631用原子吸收方法所测的阳离子含量以ppm给出。
阳离子      处理前      处理后
镁            18            0.2
钙            46            1
铁            0.55          0.04
与上相同方式处理7g脱卵磷脂菜籽油，并用同样方法来测定，得到了5ppmd的磷含量。实施例2
将300g脱卵磷脂豆油于烧瓶中加热至75℃。将900ml由5毫摩尔乙二胺四乙酸的二或三钠盐和1.7毫摩尔月桂基硫酸钠所构成的水溶液也加热至75℃。将水溶液立刻同时加到油中。借助于Ultra-Turax(45型＝Janke & Kunkel KG)以10000转/分将混合物强烈搅拌45秒。
由此得到的乳化液通过添加400ml饱和氯化钠溶液来破乳(break)，或者直接以5000转/分进行离心分离。
以磷的量热测定方法(AOCS Ca12-55)所测的磷含量为6ppm。按照IUPAC方法2631用原子吸收方法所测的阳离子含量以ppm给出。
下面结果是两种不同的豆油。
    1号豆油   处理前   处理后
    磷(ppm)酸度(油酸)％钙镁铁     730.3246160.55     5.51＜0.20.04
    2号豆油    处理前    处理后
    磷(ppm)酸度(油酸)％钙镁铁     1224.2468364.9     6.51＜0.20.05
实施例3
将300g脱卵磷脂豆油(其磷脂含量以磷计为80ppm，其酸度以油酸计为0.32％)于烧瓶中加热到75℃。将900ml由10毫摩尔柠檬酸三钠和1.7毫摩尔月桂基硫酸钠所构成的水溶液也加热至75℃。将水溶液立刻同时加到油中。借助于Ultra-Turax(45型＝Janke & Kunkel KG)以9500转/分将混合物强烈搅拌45秒。
由此得到的乳化液通过添加10ml饱和氯化钠溶液来破乳(break)，或者直接以5000转/分进行离心分离。
用磷的量热测定方法(AOCS ca12-55)所测的磷含量，以及按照IUPAC方法2631用原子吸收方法所测的阳离子含量给出如下。
     处理前       处理后
 磷       80           2.2
 铁       0.55         0.03实施例4
按实施例1所述条件在存在各种乳化剂的情况下进行试验，但其中乳化剂的浓度是1.7毫摩尔，保持不变。
下表中给出了两种不同的豆油在处理后的磷含量。
   1号豆油    2号豆油
酸度(油酸)％磷ppm     0.3273     4.24122
    乳化剂 处理后残留的磷 处理后残留的磷
    阴离子磺基琥珀酸二辛酯月桂基硫酸钠阳离子十六烷基吡啶锱三甲基十二烷基铵三甲基十六烷基铵三甲基十四烷基铵两性离子月桂基磺基甜菜碱四甲基磺基甜菜碱Triton X100非离子Triton X114Tween 20 5.26.14.05.54.54.94.75.83.12.33.5 7.17.36.35.27.45.17.36.63.33.13.4

Claims (16)

1.对未精制的或已脱除卵磷脂的脂肪物质进行脱胶的方法，它包括将该脂肪物质与络合剂和阴离子、阳离子、两性或非离子乳化剂或通过部分中和脂肪物质中存在的游离脂肪酸原地产生的乳化剂所形成的反应性水溶液进行混合，所述混合物是通过立刻同时地将络合剂和乳化剂的水溶液加到脂肪物质中获得的或反之亦然，将整个混合物进行强烈搅拌，搅拌速度在500-15000转/分之间，以便形成精细的乳化液，所以络合剂选自柠檬酸，磷酸，草酸，酒石酸，氨基羧酸，多羟羧酸，多元羧酸，这些酸的盐和两种或多种这些物质的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于搅拌速度是1200-10000转/分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于混合操作的温度为20-100℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所采用的温度在60和90℃之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述混合之后，离心分离这样形成的水相，以得到不含磷脂的脱胶的脂肪物质。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在对脂肪物质进行物理精炼之前，进行上述的混合。
7.对未精制的或已脱除卵磷脂的脂肪物质进行脱胶的方法，其特征在于将细液滴形式的脂肪物质分散在络合剂和乳化剂所形成的反应性水溶液中，该络合剂选自柠檬酸，磷酸，草酸，酒石酸，氨基羧酸，多羟羧酸，多元羧酸，这些酸的盐和两种或多种这些物质的混合物，乳化剂为阴离子，阳离子，两性离子或非离子型的或者是部分中和脂肪物质中存在的游离脂肪酸时就地生成的，其中进行分散时的温度为20-100℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪物质所包含的磷脂是由非水合的磷脂形成的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于络合剂是柠檬酸三钠或氨基羧酸型。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于至少以相对于脂肪物质中存在非水合磷脂的化学计量来使用络合剂。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于乳化剂是阴离子型。
12.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于乳化剂是月桂基硫酸钠。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于乳化剂是就地生成。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于乳化剂是羧酸钠和/或钾。
15.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于乳化剂是非离子型的。
16.根据权利要求15任一项所述的方法，其特征在于乳化剂是由单甘油脂构成。
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