CN1278857A - 干分级脂肪的方法和静态结晶设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将原料脂肪静态结晶和固液分离的干分级方法,特征在于将目标脂肪预冷却、将其在一大容器内分成小部分并将它们平行装入到结晶盘。本发明还涉及一种用于该方法的静态结晶设备。通过没有牺牲高熔点部分收率下使用压滤机而极大地节约劳力的所述方法可在短时间内将预定量的原料脂肪均匀地倾入到每个结晶盘中,可降低预冷却温度,可通过循环低熔点部分通过压滤机节省劳力,提高了胜过常规方法的高熔点部分的收率并稳定了质量。

Description

干分级脂肪的方法和静态结晶设备
                    发明领域
本发明涉及一种干分级脂肪(fractionating)的方法和一种静态结晶设备。
                    发明背景
具有高SFI(固体脂肪指数)的脂肪可通过将其分级成高熔点部分和低熔点部分而有效地利用。例如，在马来半岛地区使用的代表性分级方法中，PKO(棕榈仁油)被预冷却到约27℃并分布到许多盘中，接着在18到21℃静态结晶约10小时，用滤布包裹起得到的含脂肪结晶的脂块，并将包裹的脂块加压(用液压机)过滤而将液相和固相分离(“SPECIALTY FATS VERSUS COCOA BUTTER”，Wong Soon，1991)。后文中该方法被称为常规法。
在常规法中，为提高高熔点部分的收率，需要进行足够的静态结晶来提高形成的脂肪结晶量。另一方面，这导致过滤(固液分离)的困难，并且为回收具良好质量的脂肪结晶需要长时间在高压下压榨含脂肪结晶的脂块。无论如何，在该操作中存在一定的限制。
此外，常规法由于其低的设备费用而得到广泛使用。但是，在静态结晶步骤中使用大量的盘(据说对于每天处理100吨PKO的设备来说需要多至10000到20000个盘)。该步骤非常简单，只是将盘放在大房间中(将盘放在架上)。这样，难以避免各个盘的空气温度不均匀并且难以控制结晶温度和时间，这带来产品质量容易不一致的问题。还有，还存在滤布由于高压而易磨损的缺陷。
如果详细检阅从静态结晶到高压过滤的步骤，其需要各种步骤诸如从各个盘释放固态(半塑性)的含脂肪结晶块的步骤、分别将其包裹的步骤、传送包裹的脂块并然后将它们置于液压机下的步骤。然而所述各步骤难以自动化并需要大量劳力。事实上，据说对于每天处理100吨PKO的设备来说需要七八十人。因此，从经济观点考虑，除了劳力非常便宜的地区，常规法不再能产生利润。
如果可以在结晶后将含脂肪结晶的脂块传送，那么可使用自动压滤机代替液压机，因为脂块淤浆可通过管线传送到压滤机并通过压滤机过滤。如果可使用压滤机，那么诸如用滤布包裹脂块和将其置于压力过滤设备(液压机)中的强劳力型步骤可消除。为此，已有一些使用压滤机的尝试。然而，即使将完全结晶后的脂块压碎或粉碎，也不能获得具有足够流动性的淤浆，因此难以将脂肪材料通过管线传送。因此，目前，迫使控制所形成的脂肪结晶的量来维持粉碎后淤浆的流动性。就是说，劳力的节省是以高熔点部分收率的牺牲为代价的。
                     本发明目标
根据这些情况，本发明的目标是建立一种干分级脂肪的方法，其可在没有牺牲高熔点部分收率下通过使用压滤机而节约大量劳力并可提供稳定质量的脂肪。此外，本发明的另一个目标是提供用于所述方法的静态结晶设备。
                     附图的简介
图1是说明本发明的静态结晶设备分布装置的一个实例的透视示意图。
在图1中的数字符号代表下列部分：
1：分隔和分布脂肪(液态油)的容器
2：间壁
3：进行静态结晶的脂肪的进料处
4：脂肪抽出和测量用管线
5：脂肪进料管
6：阀
                    本发明简述
本发明人已进行了深入细致的研究。结果现已发现通过将一定量分级的低熔点部分循环并将其与原料脂肪混合，即使在静态结晶中形成了足量的脂肪结晶，结晶也可成为淤浆并且令人惊异地是可获得比常规法更高的收率。也已发现通过将待进行静态结晶的脂肪预冷却、在大容器内分成多个小部分并将其平行装料到结晶盘中进行静态结晶，预冷却温度可降低到约为结晶温度并且可极大地减少结晶时间。这样就完成了本发明。
就是说，本发明是一种干分级脂肪的方法，该方法包括将原料脂肪进行静态结晶和固—液分离，所述方法的特征在于将待静态结晶的脂肪预冷却、接着将脂肪导入到一容器中、将供分布到各个结晶盘的脂肪分成多个部分并平行(优选同时)将分隔的脂肪装入到结晶盘中进行静态结晶。在这种方法中，也优选将一部分分离后的低熔点部分循环。
此外，本发明是一种静态结晶的设备，它包括将脂肪分隔和进料的容器和平行排布的盘，所述容器通过分隔所述容器内部的垂直间壁分成几个室，所述间壁在离所述容器底部一定高度处相互连接而使脂肪可均匀地分布到各个室中，所述各个室在其上端具有开口从而使脂肪可倾入其中，并且脂肪进料管与各个室的底部并联连接而可将脂肪分布到各个结晶盘。
                本发明的详细说明
原料脂肪
本发明所用的原料脂肪并没有具体限制，但适用于具有高的20℃下的SFI、特别是具有20或以上的20℃下的SFI、优选30或以上的SFI的脂肪。其例子包括月桂酸甘油酯类脂肪和氢化脂肪。月桂酸甘油酯类脂肪的一个典型例子是PKO。优选将这种原料脂肪与低熔点部分混合，并且从分离步骤获得的经分级的低熔点部分可为此循环使用。所要混入的低熔点部分的优选比例为30％(重量)或更高，优选为所得到脂肪混合物总重量的45％(重量)或以上。当混合比例小于30％(重量)时，如后文所述的所需淤浆不能制备得到并且很难获得本发明的所需优点。对技术角度来看，混合比例没有上限。但是，当混合比例太大时(例如大于70℃(重量)时)，因为负荷增加伴随着设备费用的增加，其显得没有必要。
液体油往原料脂肪的循环技术公开于JP—A60—108498。但是，该技术涉及从具有低SFI的原料脂肪有效生产液体油，并且其发明理念与关心固态脂肪收率的本发明完全不同。
预冷却
在PKO的情况下，为了防止冬化，原料脂肪一般在加温到例如40℃或以上温度的罐中保持在熔融态。其用热交换器等预冷却。所述预冷却可用已知的热交换器来进行，使温度最高为比静态结晶温度(冷却介质温度)高3℃、优选最高高1℃、更优选相同或低于静态结晶温度、最优选比静态结晶温度(冷却介质温度)低1℃或更低。所述预冷却优选在一般比静态结晶温度最低低5℃、没有出现透明结晶的温度下进行较短的时间。
为了将预冷却温度调节到上述的低温，实践中需要将分级的低熔点成分循环。当没有进行循环时，会由于可结晶组分的高浓度而使晶体随连续处理的失误而生长从而造成热交换器的堵塞，其使得可靠的冷却操作难以进行。
脂肪往静态结晶盘的分布
经预冷却的原料脂肪被分布到盘中。有必要在晶体均匀分布下在短时间内分布到每个盘中。于是，脂肪在大容器(用于将脂肪分配和进料的容器)中分成小部分供平行分配到在多级盘架中排列的结晶盘中。例如，原料脂肪在具垂直间壁(分隔板)的大容器内分成小部分，并且所分的原料脂肪各部分被平行分布到结晶盘中。
更具体地说，使用了例如图1所示的分布装置。具有大体积的供分配和分布脂肪的容器(1)的内部被间壁(2)垂直分隔，各间壁在离容器底部的一定高度相互连接而形成几个室。每个室具有供脂肪倾入其中的上部开口。待静态结晶的脂肪从进料器(3)送入到容器(1)，并且从所述室的上部溢流而均匀充满各个室。这样，脂肪被均匀分成小部分。停止脂肪进料后，当偶尔需要将脂肪通过供抽出和计量脂肪的管(4)从某一室抽出时，每次分配的原料脂肪的量可准确控制到所述室的体积，所述管(4)位于所述室的底部以使该室中脂肪水平在低于间隔上端的位置。
然后，各个分隔的各部分原料脂肪被平行和同时通过各个与各个室的底部相连的进料管(5)装入到结晶盘中。对于平行和同时进行的脂肪装料来说，优选每根脂肪进料管配有可通过机械或电子装置与其它阀同时开关的阀。按照本发明的方法，可容易地将预定量的原料脂肪在短时间内倾入到每个结晶盘中。
当使用成批处理法(一种常规方法，它使用使脂肪从最高级(uppermost stage)逐盘溢流到置于低级(lower stage)的盘中的操作方法)而用一根脂肪进料管将大量脂肪逐个分配到多个盘中时，这种操作相当耗时并且在分配时出现结晶，其使质量不同并且在极端情况下使分配困难。
静态结晶
在分配完成后，用冷却介质进行静态结晶(在处理PKO的情况下，使用约18到21℃的冷却介质)。当调节到一定的恒定温度的空气从置于多级架子上的盘的侧面通入时，与没有任何冷却介质下进行的静态结晶相比，可进行更一致和可靠的结晶。尽管冷却介质并不限于空气，但是当使用液体冷却介质时，因为其更大的热导性而需要更精确的温度控制。此外，正如后文所述，因为可减少结晶时间，可以通过将盘置于传送带上而在没有任何大规模设备下进行连续结晶。
在PKO的分级情况下，所述静态结晶可进行到所分级的低熔点部分达到约23或更高的碘值(Ⅳ)。即使静态结晶进行到Ⅳ达到25或更高，所需的淤浆可通过随后的压碎或粉碎来制备，并因此可获得高的PKS(高熔点部分)的收率。正常情况下，静态结晶所需的时间可减少到4到6小时，而常规的方法一般需约10小时。考虑到这种结晶所需的时间的减少是源于由于由所述系统较高的液体组分含量促进的系统的对流造成的结晶潜热发射效率的改善以及由于低的预冷却温度造成的早期晶核的形成的协同作用。
压碎或粉碎
将脂肪从盘中取出并通过压碎机。通过压碎机的脂块具有流动性(淤浆)。所以，它可通过管线传送到压制步骤。所述压碎或粉碎可通过本身为人熟悉的方法例如JP—A2—14290中公开的方法来进行。
压制和固液分离
可使用本身为人熟悉的方法来进行固液分离。因为，脂肪已如上述的那样成为淤浆，它可通过管线传送，从而可利用可有效和有利地自动化的压滤机。尽管所处理的原料脂肪的量由于低熔点部分的循环而增加，但是低熔点部分是液体组分并易于通过滤布。因此，处理时间几乎不会受到低熔点部分循环的影响。
通过固液分离，所述原料被分成高熔点部分和低熔点部分。高熔点部分的收率高于常规方法，并且其质量相同或高于常规方法。
下列实施例和对比例进一步详细说明本发明的情况，但并不意味着对本发明的范围限定。在实施例和对比例中，除非另加说明，所有“百分比”为重量百分比。
                      实施例1
将约1000升加热到40℃的原料脂肪(精炼漂白脱臭的棕榈仁油(RBD—PKO)，在20℃下的SFI为39)置于带夹层预冷却的罐中，并通过将14℃的冷水通过夹层而在搅拌下冷却到21℃。然后，其75升用图1所示的分配装置被分配到11个结晶盘中。
所述分配装置是一个外部尺寸为约1200 mm(liter)×1100 mm(M)×900 mm(H高)的长方体parallelepiped大容器，其内部被间壁分成12个相同的室(每个室的体积为75升)。首先，预冷却的原料脂肪从待静态结晶脂肪进料器(3)导入到在大容器(1)开口的预定位置处配备供脂肪分配和分布的分配装置。导入的脂肪量为各室总体积的110％并且导入过程需要3分钟才完成。结果，所有12个室均被原料脂肪充满。
导入完成后，开始从在一个预定室底部配备的管(4)抽取原料脂肪，并且当所述室的脂肪水平到一个低于间壁上端的位置时(开始脂肪抽取后一分钟)，开始另外11个室的脂肪分配。
在各个室底部配备的脂肪装料管(5)与按规则间隔分别置于结晶架上的不锈钢结晶盘(100cm(1iter)×150cm(W)×8cm(H))相连，并且原料脂肪被倾入到这些盘中。从分配开始到完成所需的时间为4分钟(尽管在约1．5分钟内分配已经完成，需要将时间定得稍长以防止由于原料脂肪的粘度产生的滴油)。从管抽出的脂肪送回到原料脂肪罐并且在工业规模的生产中其用于下一批次。
正如上面所述，原料脂肪可在一短时间(3+1+4=8分钟)内分配，并因此即使预冷却温度设定在相当低的温度也可避免由于随时间变化带来的不便(由于结晶造成的管道堵塞等)。
结晶盘通过在各盘的上下表面通以3米／秒的21℃冷空气4小时来冷却。固化的油被粉碎来制备淤浆并压入到具有15毫米厚过滤室的压滤机中。淤浆在30kg／cm2的最大压力下压滤30分钟进行固液分离。然后，分析PKS和PKL(低熔点部分)的Ⅳ值。结果，Ⅳ值分别为6．98和22．7(参见表1)。因为收率低至29．9，除了冷却进行6小时外，重复同样的步骤。结果收率升至33．1。但是，淤浆具有较差的流动性，并且尽管压滤机可勉强使用，但是通过使用这种方法进行工业规模的生产被认为比较困难。
                      实施例2
将加热到40℃的RBD—PKO(48．8升)和PKL(26．6升)混合，置于具夹层的预冷却罐中，并将14℃的冷却水通过夹层而冷却到21℃。然后，按照实施例1中所述的相同步骤处理混合物。其结果列于表1。
                      实施例3和对比例1
调查冷却温度的差异。即，将加热到40℃的RBD—PKO(37．5升)和PKL(37．5升)混合，置于具夹层的预冷却罐中，并将14℃的冷却水通过夹层而冷却到20℃、22℃、24℃或27℃。然后，按照实施例1中所述的相同步骤处理混合物。得到的PKS部分的Ⅳ值分别为6．52、6．55、6．51和7．52，得到的PKL部分的Ⅳ值分别为25．6、25．5、25．2和24．6(参见表1)。
这些结果表明预冷却温度越低，结晶时间变得越短。
                      实施例4
除了将70％(重量)PKL与PKO混合外，按照与实施例所述的相同步骤进行分级。其结果列于表1。作为参照，常规法的估计值(由本发明者估计)也列于表1。
                                      表1
 实施例 PKL的混合比例(％) 预冷最终温度(℃) 结晶时间(小时)  PKS的Ⅳ PKS的收率(％)  PKL的Ⅳ
  1     0     21     4   6．98   29．9   22．7
  1     0     21     6   7．19   33．1   23．5
  2     35     21     4   6．22   30．9   23．5
  2     35     21     6   6．55   35．9   25．0
  3     50     20     6   6．52   39．8   25．6
  3     50     22     6   6．55   39．1   25．5
  3     50     24     6   6．51   36．4   25．2
                         对比例
  1     50     27     6   7．52   32．8   24．6
  4     70     19     1．5   6．61   30．7   25．0
常规法     0     27     10 7．0—7．5   32．0   23．0

Claims (4)

1．一种干分级脂肪的方法，该方法包括将原料脂肪进行静态结晶和固—液分离，所述方法的特征在于将待静态结晶的脂肪预冷却、接着将脂肪导入到一容器中、将其分成供分布到各个结晶盘的多个部分并将分隔的脂肪平行装入到结晶盘中进行静态结晶。
2．按照权利要求1的干分级脂肪的方法，其中所分隔的脂肪被同时装入到结晶盘中进行静态结晶。
3．按照权利要求1或2的干分级脂肪的方法，其中一部分分离的低熔点部分被循环到原料脂肪中。
4．一种静态结晶设备，它包括将脂肪分隔和进料的容器和平行排布的盘，所述容器通过分隔所述容器内部的垂直间壁被分成几个室，所述间壁在离所述容器底部一定高度处相互连接而使脂肪可均匀地分布到各个室中，所述各个室在其上端具有开口从而使脂肪可倾入其中，并且脂肪进料管与各个室的底部并联连接而可将脂肪分布到各个结晶盘。
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