CN116554960A - 热敏性油脂提质工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了热敏性油脂提质工艺。针对富含维生素E和多元不饱和脂肪酸的热敏性油脂，采用脱色‑中低温氮气水蒸气交替汽提脱臭‑酶催化工序，代替传统的碱炼‑水洗‑脱色‑高温水蒸气脱臭工序。本发明针对脱色、脱臭过程容易导致油脂酸价上升的问题，提出在油脂降酸前进行油脂脱色和脱臭，油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可在后续的酶催化过程将脂肪酸结合回到甘油骨架上从而有效避免了原料损失。为降低常规高温水蒸气脱臭工艺对热敏性油脂中功能物质的影响，采用中低温氮气和水蒸气交替汽提脱除油脂中的异味物质，最大程度保留了热敏性油脂的品质。该工艺适用于富含维生素E、多元不饱和脂肪酸等热敏性功能性油脂原料的提质，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于油脂化工领域，具体地说，涉及热敏性油脂提质工艺。
背景技术
富含维生素E、多元不饱和脂肪酸(PUFAs)的功能性油脂具有非常重要的开发前景。以富含PUFAs(Polyunsaturated Fatty Acids)的功能性油脂为例，大量研究表明PUFAs，特别是EPA(Eicosapentaenoic Acid，二十碳五烯酸)和DHA(DocosahexaenoicAcid，二十二碳六烯酸)在降血脂、降血栓、抑制心脑血管疾病、预防癌症和促进神经发育、视网膜形成等方面起着至关重要的作用，由于人体不能自行合成，PUFAs是人体必需的脂肪酸，必须由体外摄入。鱼油、蛋黄里面都含有丰富的PUFAs。一些油脂如棕榈毛油则含有丰富的维生素E、甾醇类物质。直接从这些天然的功能性油脂原料里提取包括维生素E和PUFAs，进一步加工成高附加值保健产品已在工业界广泛使用。另外，近年来更多关注于直接对这些富含功能性油脂进行提质、最大限度地保留其中的功能性物质，这些功能性油脂进一步可直接应用到食品、化妆品作为原材料或终端产品。
在传统油脂(大豆油、菜籽油等)加工过程中，为提高油脂品质，往往需要经过碱炼降酸、水洗、脱色、水蒸气高温脱臭等工序，分别除去油脂中的游离脂肪酸，色素等物质，由于脱色过程往往会导致酸价再次升高，故脱色后会有进一步的高温水蒸气脱臭工序(温度一般在230-250℃)，以使最终油脂里酸价满足有关行业的要求。这种针对常规油脂的精制工艺不适用于含有热敏性功能性物质的油脂精制。含有多元不饱和脂肪酸，维生素E等热敏性功能性油脂在高温蒸馏过程中极易氧化变质，严重影响功能性油脂产品品质。
发明内容
本发明针对脱色过程容易导致油脂酸价上升的技术问题，提供针对热敏性油脂的提质新工艺，通过在油脂碱炼降酸前进行油脂脱色和中低温脱臭，这样使得油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可以在后续酶催化过程中一并将脂肪酸结合回到甘油骨架上去，同时采用中低温氮气和水蒸气交替汽提脱臭代替传统的高温水蒸气脱臭，最大限度地降低了功能性物质如维生素E和多元不饱和脂肪酸等的损失，显著提高了油脂的品质和收率。
为了实现本发明目的，本发明提供一种热敏性油脂提质工艺，包括以下步骤：
(1)对热敏性油脂原料进行脱色；
(2)脱色后的油脂进行中低温水蒸气和氮气交替汽提脱臭；
(3)脱色脱臭后的油脂经脂肪酶催化反应进行提质。
其中，步骤(2)进行中低温水蒸气和氮气交替汽提脱臭的温度为100℃～120℃。
进一步地，步骤(1)在白土、活性炭、硅藻土单独或组合使用下进行，得到脱色油脂。
进一步地，步骤(2)具体为：脱色后的油脂于105℃氮气脱臭30分钟，然后110℃水蒸气脱臭30分钟，然后115℃氮气脱臭40分钟，然后120℃水蒸气脱臭30分钟，最后120℃氮气脱臭30分钟。
本发明中，脂肪酶催化反应可以在外加甘油的状态下进行，也可以在不额外添加甘油的条件下进行。
步骤(3)包括：将脱色脱臭油脂、固定化脂肪酶置于酶反应器中，并在酶催化反应过程中引入在线脱水，使得油脂酸价最终低于0.5mg KOH/g油。
进一步地，步骤(3)具体为：向一级或多级酶反应器中加入脱色脱臭油脂，基于油脂中游离脂肪酸摩尔数0-1.2倍的甘油以及基于油脂质量200-4000个标准酶活单位的脂肪酶，温度控制在35℃-55℃，反应5-20小时。
优选地，在线脱水是在外源气体氮气或二氧化碳的作用下将水分带出；脱水过程在有真空或无真空的系统中进行。
本发明中，所述热敏性油脂包括但不限于富含维生素E、多元不饱和脂肪酸的功能性油脂。
所述热敏性油脂可选自乳木果油、鱼油、可可脂、棕榈油、酵母油脂、微藻类油脂等中的至少一种。
所述脂肪酶可以是来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热真菌(Thermomyces lanuginosus)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)或米根霉(Rhizopus.Oryzae)的脂肪酶中的至少一种。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：
本发明提供一种提高热敏性功能性油脂品质和收率的新工艺。本发明根据热敏性油脂原料的特点，首次提出“脱色-中低温氮气水蒸气交替汽提脱臭-酶催化”工序，通过改变脱色、脱臭和降酸过程顺序，使得油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可以在后续降酸过程中一并解决，简化了工序；同时，酶催化代替传统的碱炼降酸，通过酶的催化作用将油脂里的脂肪酸结合回到甘油骨架上变成甘油酯，常温常压下进行，过程中不引入酸碱，不需水洗，显著提高了油脂收率。同时，采用中低温(温度不超过120℃)氮气和水蒸气交替汽提脱臭代替传统的高温(一般在230-250℃)水蒸气脱臭，最大限度地保留了包括维生素E和多元不饱和脂肪酸等热敏性功能性物质的品质。该工艺具有能耗低，过程操作简单、环保，热敏性功能性物质保留率高，非常适用于热敏性功能性油脂的精制。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中在脂肪酶催化反应过程中引入在线脱水，进行油脂提质的示意图。其中，吸收罐的介质为水，用于汽提过程中可能带出来的油脂吸收，真空系统用于反应器内真空状况的保持。
具体实施方式
本发明提供一种提高热敏性功能性油脂品质和收率的新工艺，利用“脱色-中低温氮气水蒸气汽提脱臭-酶催化”工序对热敏性功能性油脂进行提质。本发明针对常规脱色和脱臭过程容易导致油脂酸价上升的技术问题，提出在油脂在降酸前对油脂进行脱色和脱臭，油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可在后续的酶催化过程中利用酶催化功能将脂肪酸结合回到甘油骨架上，从而显著提高了油脂收率。同时利用中低温氮气和水蒸气交替汽提脱臭工序脱除油脂中的异味物质，这种在中低温状态下间歇补充氮气的方式最大限度地保留了热敏性功能性油脂的品质。相对于常规高温水蒸气脱臭工艺，本发明显著提高了油脂收率，同时最大限度地保留了油脂中热敏性功能性物质。整个过程不使用化学酸、碱，不需水洗，过程简单，油脂收率大于97％，维生素E、多元不饱和脂肪酸等功能性物质在油脂中的保留率超过98％。该工艺适用于富含维生素E、多元不饱和脂肪酸等热敏性功能性油脂原料的提质，具有非常好的工业推广应用前景。
将脱色和脱臭工序放在降酸工序之前，采用酶催化降酸代替传统的碱炼降酸，并采用中低温氮气和水蒸气交替汽提代替传统的高温水蒸气高温汽提，该发明最大限度地保留了热敏性功能性物质。具体而言，本发明针对油脂脱色和脱臭过程容易导致油脂酸价上升的技术问题，提出首先对热敏性油脂进行脱色和脱臭，这样使得油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可以在后续降酸过程中一并解决，降酸过程采用酶催化代替传统的碱炼降酸，通过酶的催化作用将油脂里的脂肪酸结合回到甘油骨架上变成甘油酯，常温常压下进行，过程中不引入酸碱，不需水洗，显著提高了油脂收率。同时，采用中低温氮气和水蒸气交替汽提脱臭代替传统的高温水蒸气脱臭，不仅保证了气味物质的有效脱除，同时最大限度地保留了包括维生素E和多元不饱和脂肪酸等热敏性功能性物质的品质。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
将微藻油脂、鱼油毛油、棕榈毛油、可可脂毛油、乳木果毛油、酵母油脂、等含有维生素E、多元不饱和脂肪酸的热敏性功能性油脂进行脱色，吸附剂可为白土、硅藻土、活性碳(单独或组合使用)，吸附剂添加量为基于油重的3％，吸附时间3小时，温度80℃，脱色油油脂酸价在为4-24mg KOH/g油。
实施例2
将实施例1得到的脱色微藻油脂、鱼油、棕榈油、可可脂油、乳木果油、酵母油脂，进一步进行中低温氮气水蒸气交替汽提脱臭：105℃，氮气汽提30分钟，然后110℃，水蒸气汽提30分钟，进一步115℃氮气汽提40分钟，120℃水蒸气汽提30分钟，120℃氮气汽提30分钟，或者110℃，氮气汽提30分钟，然后115℃，水蒸气汽提30分钟，进一步115℃氮气汽提40分钟，120℃水蒸气汽提30分钟，120℃氮气汽提30分钟，脱臭后油脂酸价在为6-30mg KOH/g油。
实施例3
将实施例2得到的脱色脱臭微藻油40g(酸价30mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于游离脂肪酸摩尔数倍数1.2倍的甘油、基于单位油脂质量4000个标准酶活的来源于Candida antarctica的固定化脂肪酶，控温35℃反应。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应5小时，油脂酸价为0.48mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.6％和98.0％，油脂收率为98％。
实施例4
将实施例2得到的脱色脱臭乳木果油40g(酸价15mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于游离脂肪酸摩尔数倍数1倍的甘油、基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于Aspergillus oryzae的固定化脂肪酶，控温48℃。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应20小时，油脂酸价为0.45mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.5％和98.2％，油脂收率为98.5％。
实施例5
将实施例2得到的脱色脱臭棕榈油40g(酸价6mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于Rhizomucor miehei的固定化脂肪酶和基于单位油脂质量2000个标准酶活的来源于Candida antarctica的固定化脂肪酶，控温40℃。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应5小时，最终油脂酸价为0.32mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.6％和98.2％，油脂收率为98.5％。
实施例6
将实施例2得到的脱色脱臭微藻油40g(酸价8mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于游离脂肪酸摩尔数倍数1倍的甘油和基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于Candidaantarcticar的固定化脂肪酶和基于单位油脂质量2500个标准酶活的来源于Aspergillusoryzae的固定化脂肪酶，控温55℃。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应6小时，最终油脂酸价为0.42mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.0％和98.4％，油脂收率为98％。
实施例7
将实施例2得到的脱色脱臭可可油40g(酸价30mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于游离脂肪酸摩尔数倍数1.2倍的甘油、基于单位油脂质量2500个标准酶活的来源于Aspergillus oryzae的固定化脂肪酶，控温35℃。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应14小时，最终油脂酸价为0.35mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.2％和98％，油脂收率为97.5％。
对比例1：将40g可可油(酸价30mg KOH/g)经过NaOH碱炼脱酸、水洗、脱色，脱臭工序((250℃)，最终油脂酸价为0.38mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为86.5％和88％，油脂收率为80％。
实施例8
将实施例2得到的脱色脱臭微藻油20g和棕榈油20g(混合后酸价16mg KOH/g)置于酶反应器中，加入基于游离脂肪酸摩尔数倍数0.5倍的甘油和基于单位油脂质量1200个标准酶活的来源于Aspergillus niger的固定化脂肪酶和2800个标准酶活的来源于Thermomyces lanuginosus的固定化脂肪酶，控温55℃。在反应过程中，进行如图1所示的在线脱水(从反应器底部通入氮气或二氧化碳，可在真空条件下进行)。反应8小时，最终油脂酸价为0.42mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为98.5％和98.5％，油脂收率为97.4％。
对比例2：将20g微藻油和棕榈油20g(混合后酸价16mg KOH/g)经过NaOH碱炼脱酸，水洗、脱色、脱臭工序(230℃)，最终油脂酸价为0.45mg KOH/g油，多元不饱和脂肪酸和维生素E保留率分别为88.5％和92％，油脂收率为85％。
本发明提供一种提高热敏性油脂品质和收率的新工艺。针对富含维生素E和多元不饱和脂肪酸的热敏性油脂，采用“脱色-中低温氮气水蒸气交替汽提脱臭-酶催化”工序，代替传统的“碱炼-水洗-脱色-高温水蒸气脱臭”工序。本发明针对脱色、脱臭过程容易导致油脂酸价上升的技术问题，提出在油脂降酸前进行油脂脱色和脱臭，油脂脱色和脱臭过程中引起的酸价升高可在后续的酶催化过程将脂肪酸结合回到甘油骨架上从而有效避免了原料损失。常规高温水蒸气脱臭工艺对热敏性油脂中的功能物质如维生素E、多元不饱和脂肪酸等影响巨大。本发明提出利用中低温氮气和水蒸气交替汽提脱除油脂中的异味物质，最大程度保留了热敏性油脂的品质。本发明在显著提高油脂收率的同时，显著提升了油脂中热敏性功能性物质的最大保留。油脂收率大于97％，维生素E、多元不饱和脂肪酸等功能性物质在油脂中的保留率超过98％。该工艺适用于富含维生素E、多元不饱和脂肪酸等热敏性功能性油脂原料的提质，具有非常好的工业推广应用前景。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.热敏性油脂提质工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对热敏性油脂原料进行脱色；
(2)脱色后的油脂进行中低温水蒸气和氮气交替汽提脱臭；
(3)脱色脱臭后的油脂经脂肪酶催化反应进行提质；
其中，步骤(2)进行中低温水蒸气和氮气交替汽提脱臭的温度为100℃～120℃。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)在白土、活性炭、硅藻土单独或组合使用下进行，得到脱色油脂。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(2)具体为：脱色后的油脂于105℃氮气脱臭30分钟，然后110℃水蒸气脱臭30分钟，然后115℃氮气脱臭40分钟，然后120℃水蒸气脱臭30分钟，最后120℃氮气脱臭30分钟。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(3)在甘油存在的条件下进行脂肪酶催化反应。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(3)包括：将脱色脱臭油脂、固定化脂肪酶置于酶反应器中，并在酶催化反应过程中引入在线脱水，使得油脂酸价最终低于0.5mgKOH/g油。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，步骤(3)具体为：向一级或多级酶反应器中加入脱色脱臭油脂，基于油脂中游离脂肪酸摩尔数0-1.2倍的甘油以及基于油脂质量200-4000个标准酶活单位的脂肪酶，温度控制在35℃-55℃，反应5-20小时。
7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，在线脱水是在外源气体氮气或二氧化碳的作用下将水分带出；脱水过程在有真空或无真空的系统中进行。
8.根据权利要求1-7任一项所述的工艺，其特征在于，所述热敏性油脂包括富含维生素E、多元不饱和脂肪酸的功能性油脂。
9.根据权利要求1-7任一项所述的工艺，其特征在于，所述热敏性油脂选自乳木果油、鱼油、可可脂、棕榈油、酵母油脂、微藻类油脂中的至少一种。
10.根据权利要求1-7任一项所述的工艺，其特征在于，所述脂肪酶来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热真菌(Thermomyces lanuginosus)、黑曲霉(Aspergillusniger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)或米根霉(Rhizopus.Oryzae)的脂肪酶中的至少一种。
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