CN1082994C - 干法分提油脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干法分提(dry fractionation)油脂的方法，该方法是将在20℃下SFI为至少15的油脂原料放置以形成脂肪晶体和得到含脂肪晶体的饼状物，使饼状物进行固体与液相的分离，将要放置的油脂原料被预冷却到比用于结晶的冷却介质的温度最高高3℃的温度。

Description

干法分提油脂的方法

本发明涉及干法分提(dry fractionation)油脂的方法，尤其是干法分提月桂酸型油脂的方法。

可通过将具有高SFI(固体脂肪指数)的油脂分提成高熔点和低熔点分提部分而使其得到有效的应用。通常，高熔点分提部分的价格比低熔点分提部分的高。实际上，例如，在棕榈仁油(PKO)的情况下，由于其高熔点分提部分(PKS)可用作制备可可油代用品(CBS)等的原料，因此PKS的市场价格高于PKO的低熔点分提部分(PKL)，并且PKL甚至比PKO本身作为分提的原料还要便宜。因此，为了分提具有高SFI的油脂，在多种情况下已经作了一些尝试工作以尽可能高效率地提高高熔点分提部分的产率。

目前，用于分提在马来西亚半岛使用的棕榈仁油的有代表性的方法是干法分提法，即，不用任何溶剂、洗涤剂等的油脂的分提方法。

在典型的干法分提法中，将PKO预冷却到约27℃并分配到许多盘中，接着在18-21℃下放置约10小时以结晶，用滤布包裹所生成的含脂肪晶体的晶体块，并通过加压(用水压机)过滤包裹的晶体块以使固体和液相分离(Wong Soon的“SPECIALTY FATS VERSUSCOCOA BUTTER”，1991)。在下文中，该方法称作常规方法。

在常规方法中，为了提高PKS的收率，要求放在盘中的预冷却的PKO进行充分的放置以增加要形成的脂肪晶体的量。另一方面，这样做却导致了过滤的困难(从固体中分离出液相)，为了高质量的回收脂肪晶体，必须用水压机在高压下将含脂肪晶体的饼状物压一段长的时间。然而，用这种方法对提高PKS的收率有一定的限制。那么，常规方法的改进方向是解决如下所示的强劳动型步骤所带来的问题，而不是提高PKS的收率。

也就是说，因为常规方法所用设备的成本低，所以它已广泛的应用。然而，在用于结晶的放置步骤中，需要使用大量的盘(就是说需要10000-20000个大量的盘作为每天处理100吨PKO的设备)。这种方法非常简单，仅仅是将盘放在大房间或空间中(将盘放在架子上)。则，不能避免各个盘的不均匀的大气温度，并且控制结晶温度和时间是困难的，这样就产生了

产品质量可能不一致的问题。另外，还有滤布可能因为高压而用破的缺点。

此外，当认真检查进行加压过滤的步骤时，还需要各种步骤，例如从各个盘中取出为固体或半塑状的含脂肪晶体的饼状物，将各个饼状物包裹起来，移走包裹的饼状物，然后将它们放入水压机中。然而，这些各个步骤很难自动化，因此需要大量的劳动力。实际上，每天处理100吨PKO的设备需要70-80个人。因此，从经济角度来看，该常规方法将不再使用，除非在可以得到相当便宜的劳动力的地方。

如果结晶后的含脂肪晶体的饼状物可以传送的话，可以使用自动的压滤机替代水压机，因为饼状物的浆可通过管线传送到压滤机并通过压滤机过滤。当可以使用压滤机时，就可以省去象用滤布包裹饼状物和将饼状物放入水压机这样的强劳动力型步骤。这样就可用压滤机进行一些工作。然而，即使将完全结晶后的饼状物压碎也不能得到具有足够流动性的浆体，因此脂肪物很难通过管线传送。所以在目前，要控制将形成的脂肪结晶的量以控制保持压碎后浆体的流动性。也就是说，节约劳动力的措施将减少PKS的收率。

由于这些情况，本发明的一个目的是提供一种干法分提油脂的经济方法，该方法通过使用压滤机可节约大量的人力，而不降低PKS的收率。

通过下面的描述，本发明的这个目的以及其他目的和优点就变的清楚了。

本发明人基于下述认识进行了深入的研究，即为了节约人力和得到质量恒定的分提产品，在固体与液相的分离步骤中必需使用压滤机。结果发现，通过循环在分离步骤中得到的一定量的分提的低熔点分提部分，并将其与油脂原料混合(即使在形成足够量的脂肪晶体的情况下)，可以得到含有脂肪晶体并具有好的流动性的饼状物的浆体，意外的是，得到的流动性高于常规方法可达到的流动性。从而还发现预冷却温度可降低到结晶温度左右和结晶时间可大大地降低。至此，本发明被实现。

也就是说，根据本发明，提供了一种油脂的干法分提方法，该方法包括使SFI为至少15(在20℃下)的油脂原料放置以形成脂肪晶体，得到含脂肪晶体的饼状物，使饼状物变成浆以分离固体和液体，将要放置的所述的油脂原料预冷却到最高高于用于形成晶体的冷却介质3℃的温度。

油脂原料

用于本发明的油脂原料具有高的SFI(在20℃下)，尤其是，在20℃下SFI为15或更高，优选20或更高，更优选30或更高。它们的例子包括月桂酸型油脂和氢化油脂。月桂酸型油脂的典型例子是棕榈仁油(PKO)。在本发明中，油脂原料优选与低熔点分提部分混合，为此可循环从分离步骤得到的分提的低熔点分提部分。按得到的油脂原料和低熔点分提部分的混合物的总重量计，要混合的低熔点分提部分的优选量为30％(重量)或更高，优选45％(重量)或更高。当混合量小于这个范围时，不能够制得如下文所述的所需浆料，并且本发明的所需优点很难预料。从技术角度看，混合量没有上限。然而，当混合量太大时(例如，多于70％(重量))也是不希望的，因为负荷增加就伴随着设备的费用增加。液体油循环到油脂原料中的技术公开在JP-A60-108498中。然而，该技术涉及由具有低的SFI的油脂原料有效制备液体油，它与本发明完全不同，在本发明中固体脂肪的收率得到了提高。

预冷却

为了防止冷却，油脂原料通常在罐中通过加热保持在熔化状态，例如，PKO保持在40℃或更高。该原料用热交换器等设备预冷却，预冷却可用任何已知的热交换器进行，使温度最高高于通过放置形成脂肪晶体的温度(冷却介质温度)3℃，优选1℃。更优选，进行预冷却，使温度等于结晶温度或优选低于结晶温度1℃或更低。预冷却优选在最低低于结晶温度5℃的温度下进行，在该温度下对于相当短的时间不会产生明显的结晶。

为了调节预冷却温度到上述温度，在实践中需要循环分提的低熔点分提部分。当不进行循环时，晶体成长会引起热交换器堵塞，因为高浓度的可结晶组分使得连续处理能力降低，这样就很难进行安全冷却操作。

进行放置以形成脂肪晶体

将与低熔点分提部分任意混合的预冷却油脂原料分放入盘中并放置以形成脂肪晶体。优选在短的时间内将原料分放入每个盘中并均匀地分放晶体。在短的时间内分放大量预冷却油脂原料(或其与低熔点分提部分的混合物)的情况下，一种优选的方法是用垂直的隔板将大容器中的预冷却油脂原料分成小部分，然后将这些小部分平行地放入在多层架中排列的结晶盘中。更准确地说，例如，用垂直的隔板将大容器分隔成一些小的空间，这些小的空间在容器底部的某一高度相互连通以形成几个分隔间。每个分隔间具有一个上开口，预冷却油脂原料可从这个开口加入到分隔间中，将油脂原料倒入大容器中并从分隔间的上部溢流以均匀充满每个分隔间，这样原料被均匀地分成小的部分。然后，分成小部分的原料同时通过连接到各个分隔间底部的分配管(每个分配管装有用机械或电子方法开关的一个阀，与其他阀是并列的)加入到并列的结晶盘中。当使用一个分配管将大量的预冷却原料或其与低熔点分提部分的混合物分配加入到多个并排的盘中时(常规方法已经使用了这种方法，其中将预冷却的油脂原料分配加入到放在最上层的盘中，原料从该盘溢流到并排放在下层的其他盘中)，这种方法消耗时间，并且在分配期间就发生了结晶，这样晶体质量就有变化，在极端情况下，会使得分配变得困难。

分配完成之后，将盘放置，借助在18-21℃下的冷却介质以进行脂肪晶体的形成。当调节到某一恒定温度的空气从放在多层架上的盘的侧面通入时，与没有任何冷却介质而放置的情况相比，可以进行更稳定和更可靠的结晶。虽然冷却介质不限于空气，但当使用液体冷却介质时，要求更精确的温度控制，因为液体冷却介质有更高的导热性。另外，如下文所述，因为通过预冷却和使用冷却介质用于形成脂肪晶体的时间可以减少，所以可以将盘放在传送机上进行连续结晶，而不需任何大规模的设备。

通过将盘放置直到分提的低熔点分提部分(棕榈仁油)的碘值(IV)达到23或更高(PKO的情况下)以形成脂肪晶体。即使通过放置结晶直到IV达到25或更高，通过以后的压碎也可以制备所需的浆体，因此可以得到高收率的PKS。通常，通过放置盘而结晶所需的时间可减少到4-6小时，而在常规方法中，通常盘需放置约10小时用于结晶。我们认为结晶所需时间的减少是由下述原因产生的，即由于体系的热对流使结晶潜热的发散效率提高和由于低的预冷却温度，在早期阶段形成的结晶核心之间的协同作用，该体系由于其中的高含量的液体组分而变得更为便利。

破碎或打碎

结晶后，从盘中取出含脂肪的饼状物并送入破碎机中，送入破碎机中的饼状物变成了具有流动性的浆状物。因此，该浆状物可通过管线输送到压滤步骤。破碎或打碎可用已知的方法进行，例如，在JP-A2-14290中所公开的方法。

压滤和从液相分离固体

从液相分离出固体的方法可用已知的方法进行。如上所述，含脂肪晶体的饼状物是浆状，它可用管线输送，这样可以使用压滤机，压滤机是有效的并适合于自动化。

通过这个分离步骤，油脂原料分提成高熔点和低熔点分提部分。高熔点分提部分的收率高于常规方法得到的收率，并且其质量与常规方法得到的质量相同或更高。

因为这样分提得到的低熔点分提部分要循环和与油脂原料混合，因此要处理的物料量很大。然而，低熔点分提部分是液体组分，它能容易地通过滤布。因此，它对处理时间几乎没有影响。

下列实施例和对比例进一步详细地说明了本发明，但它们不构成对本发明范围的限制。在实施例和对比例中，除非另有说明，所有的“百分数”都是重量百分数。

实施例1

将加热到40℃(75升)RBD-PKO(精制、漂白、脱臭过的棕榈仁油，在20℃下的SFI：39)放入带夹套的预冷却罐，并在搅拌下通过将14℃的冷水通入夹套中冷却到21℃。然后，分配加入到不锈钢盘中，每个盘的长×宽×高为100cm×150cm×8cm，装入量相应于50mm深。将21℃的冷空气以3米/秒的流速通入各个盘的上表面和下表面4小时，使盘冷却。将固化的油破碎制成浆状物并压入到具有厚度为15mm的过滤室的压滤机中。将浆状物在最大压力为30kg/cm²的压力下压滤30分钟以从液相中分离出固体。然后，分析PKS和PKL的IV值，结果分别得到IV值为6.98和22.7(见表1)。由于收率低到29.9，所以重复相同的过程，只是冷却进行6小时。结果收率增加到33.1。然而，尽管仅仅使用了压滤机，但浆状物具有低的流动性，所以使用这种方法进行工业规模生产将被认为是困难的。

实施例2

将加热到40℃的RBO-PKO(48.8升)和PKL(26.6升)混合，然后放入到带有夹套的预冷却罐中并将14℃的冷却水通入夹套中以冷却物料到21℃。然后，用与实施例1相同的方法处理混合物。结果示于表1。

实施例3和对比1

试验不同的冷却温度。即，将加热到40℃的RBO-PKO(37.5升)和PKL(37.5升)混合，然后放入到带有夹套的预冷却罐中并将14℃的冷却水通入夹套中以冷却物料到20℃，22℃，24℃或27℃。然后，用与实施例1相同的方法处理混合物。得到的PKS分提部分的IV值分别为6.52，6.55，6.51和7.52，得到的PKL分提部分的IV值分别为25.6，25.5，25.2和24.6(见表1)。

这些结果表明，当预冷却温度较低时，结果时间变长。

实施例4

根据与实施例1相同的方法，进行分提，只是70％(重量)的PKL与PKO混合。结果示于表1。作为参考，常规方法的测定值也示于表1。

                                     表1

	PKL的混合比例(％)	预冷却的最后温度(℃)	结晶时间(小时)	PKS的IV	PKS的收率(％)	PKL的IV
							实施例1	0	21	4	6.98	29.9	22.7
实施例1	0	21	6	7.19	33.1	23.5
							实施例2	35	21	4	6.22	30.9	23.5
实施例2	35	21	6	6.55	35.9	25.0
							实施例3	50	20	6	6.52	39.8	25.6
实施例3	50	22	6	6.55	39.1	25.5
							实施例3	50	24	6	6.51	36.4	25.2
对比例1	50	27	6	7.52	32.8	24.6
							对比例4	70	19	6	6.61	30.7	25.0
常规方法	0	27	1.5	7.0-7.5	32.0	23.0

如上所述，通过循环低熔点分提部分和降低预冷却温度在油脂的干法分提中可以使用压滤机。从而，可以节约人力和得到具有稳定质量的产品。另外，可以提高PKS的收率，使其高于常规方法的收率。

Claims (3)

1、一种干法分提油脂的方法，该方法包括将在20℃下SFI为至少15的油脂原料放置以形成脂肪晶体和得到含脂肪晶体的饼状物，使饼状物进行固体与液相的分离，将所述的要放置的油脂原料被预冷却到比用于结晶的冷却介质的温度最高高3℃的温度，其中分离的为液相的低熔点分提部分被循环并按得到的油脂原料和低熔点分提部分混合物总重量的至少30％的比例与油脂原料混合。

2、根据权利要求1的方法，其中油脂原料是月桂酸型油脂。

3、一种通过放置形成脂肪晶体的装置，该装置包括一个容器、多个分配管和平行排列的多个结晶盘；

所述的容器用垂直的隔板分成许多隔间，每个隔间的上部有一开口，以便油脂原料加入到每个隔间中；

所述的各隔间在从所述容器底部的某一高度处相互连通，以便所述油脂原料均匀地加入各隔间中；和

所述分配管与各隔间的底部相连，以便其中所述的油脂原料被分别分配到所述的结晶盘。