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油脂脱色详细介绍

作者:天旭活性炭 时间:2015-12-11 来源:本站原创
摘要:活性炭是由木屑、蔗渣、谷壳、硬果壳等炭化后,再经化学或物理活化处理而成。其主要成分—碳的含量高达90~98%,密度为1.9~2.1吨/米3,松密度为0.08~0.45吨/米3,具有疏松的孔隙,比表面积大,脱色系数高,并具有疏水性,能够吸附高分子物质,对蓝色和绿色


油脂脱色详细介绍:

纯净的甘油三酸酯在液态时呈无色,在固态时呈白色。

但常见的各种油脂都带有不同的颜色,这缘于油脂中含有数量和品种各不相同的色素。

油脂中的色素有些是天然的,有些是在油料贮藏和制油过程中新生成的。
 
通常可把它们分成三类:

第一类:有机色素

主要有叶绿素(使油脂呈绿色)、类胡萝卜素(其中,胡萝卜素使油脂呈红色,叶黄素使油脂呈黄色)。

个别油脂中还有特殊色素,如棉籽油中的棉酚使油脂呈深褐色。

这些油溶性的色素大多是在油脂制取过程中进入油中的,也有一些是在油脂生产过程中生成的,如叶绿素受高温作用转变成叶绿素红色变体,游离脂肪酸与铁离子作用生成深色的铁皂等。
 
第二类:有机降解物

即品质劣变油籽中的蛋白质、糖类、磷脂等成分的降解产物(一般呈棕褐色),这些有机降解物形成的色素很难用吸附除去。
 
第三类:色原体

在色原体在通常情况下无色,氧化或特定试剂作用会呈现鲜明的颜色。绝大部分色素都无毒,但会影响油脂的外观。

所以要生产较高等级的油脂产品,如高级烹调油、色拉油、人造奶油的原料油以及某些化妆品原料油等,就必须对油脂进行脱色处理。

 
油脂脱色介绍:

油脂脱色的方法很多,工业生产中应用最广泛的是吸附脱色法。

此外还有加热脱色,氧化脱色、化学试剂脱色法等。

事实上,在油脂精炼过程中,油中色素的脱除并不全靠脱色工段,在碱炼、酸炼、氢化、脱臭等工段都有辅助的脱色作用。

碱炼可除去酸性色素,如棉籽油中的棉酚可与烧碱作用,因而碱炼可比较彻底地去除棉酚。

此外,碱炼生成的肥皂可以吸附类胡萝卜素和叶绿素。但肥皂的吸附能力是有限的,如碱炼仅能去除约25%的叶绿素。

所以单靠碱炼脱色是不够的,碱炼后的油脂还要用活性白土进一步的进行脱色处理。

酸炼对去除油脂中黄色和红色较为有效,尤其对于质量较差的油脂效果比较明显。

氢化能破坏可还原色素,如类胡萝卜素分子内含有大量共轭双键,易氢化,氢化后红、黄色褪去。叶绿素中也含一定数量共轭和非共轭双键,氢化时部分叶绿素被破坏。

脱臭可去除热敏感色素,类胡萝卜素在高温高真空条件下分解而使油脂褪色,它适用于以类胡萝卜素为主要色素的油脂。

脱色工段的作用主要是脱除油脂中的色素,同时还可以除去油脂中的微量金属,除去残留的微量皂粒、磷脂等胶质及一些有臭味的物质,除去多环芳烃和残留农药等。

尤其用活性炭作脱色剂时,可有效地除去油脂中分子量较大的多环芳烃,而油脂的脱臭过程只能除去分子量较小的多环芳烃。

 
油脂脱色效果鉴定:

评定油脂色泽或测试脱色工艺效果的标准,目前国际上通用的有两种方法。

对于浅色粗油、脱酸油或全精制油及其制品,多以罗维朋色度计标准油槽测得的黄色和红色色度来表示;

对于深色油脂,由于罗维朋色度计不能满足比色的要求,则多以分光光度计在波长400~700nm间测得的油脂透光曲线或在固定波长下测得的油脂透光率来表示。

 
油脂脱色的目的:

油脂脱色的目的,并非理论性地脱尽所有色素,而在于获得油脂色泽的改善和为油脂脱臭提供合格的原料油品。

因此,脱色油脂色度标准的制定,需根据油脂及其制品的质量要求,以及力求在最低的损耗下获得油色在最大程度上的改善为度。

 
油脂脱色方法介绍:

吸附脱色

油脂的吸附脱色,就是利用某些对色素具有较强选择性吸附作用的物质(如漂土、活性白土、活性炭等),在一定条件下吸附油脂中的色素及其他杂质,从而达到脱色的目的。

经过吸附剂处理的油脂,不仅达到了改善油色、脱除胶质的目的,而且还能有效地脱除油脂中的一些微量金属离子和一些能引起氢化催化剂中毒的物质,从而为油脂的进一步精制(氢化、脱臭)提供良好的条件。
 
一、吸附剂:

物质在相界面上浓度自动发生变化的现象称之为吸附。

能于表面吸附某种物质而降低自身表面能、而且其吸附容量达到具有实用价值的固体物质叫吸附剂。

可供生产应用的吸附剂较多,不同种类的吸附剂因其表面结构的不同而具有特定的性质,现就油脂工业上应用到的几种吸附剂讨论如下:

 
1、吸附剂的种类

1.天然漂土

天然漂土,学名称膨润土。其主要组分是“蒙脱土”(Al4Si8O20(OH)4·nH2O,还混有少量Ca、Mg、·Fe,Na,K等成分。

其悬浮液的pH值为5~6,呈酸性,所以又称为酸性白土。

天然漂土从开矿到最后研磨分级,仅经物理方法处理。

其结构呈微孔晶体或无定形,比表面积比其他粘土大得多,具有一定活性,但其脱色系数较低(指同批油脂脱色前后,同时观察达到相同色度时油柱高的比率),吸油率也较高,因而逐渐为活性白土所代替。
 
2.活性白土

活性白土是以膨润土为原料经处理加工成的活性较高的吸附剂,在油脂工业的脱色中应用最广泛。

活性白土的加工由开矿、粗碎、酸活化、水洗、干燥、碾磨、过筛等工序制成。

其中酸活化是最重要的一步,酸活化是用硫酸或盐酸使蒙脱土结构中的铝离子被氢离子取代到某一合适的程度,同时溶解掉一部分氧化铁、氧化镁,氧化钙等,使微孔增加,有效地提高其吸附脱色的能力。

活性白土对色素,尤其是叶绿素及其他胶性杂质吸附能力很强,对于碱性原子团和极性原子团吸附能力更强。

油脂经白土脱色后,会残留少许土腥味,可在脱臭过程除去。
 
3.活性炭

活性炭是由木屑、蔗渣、谷壳、硬果壳等炭化后,再经化学或物理活化处理而成。

其主要成分—碳的含量高达90~98%,密度为1.9~2.1吨/米3,松密度为0.08~0.45吨/米3,具有疏松的孔隙,比表面积大,脱色系数高,并具有疏水性,能够吸附高分子物质,对蓝色和绿色色素的脱除特别有效,还能脱除微量矿物油带给油脂的闪光。

此外,对气体、多环芳烃和农药残毒等也有较强的吸附能力。由于价格昂贵,吸油率较高,在油脂脱色操作中往往与漂土或活性白土一起使用,混合比通常为1:10~20。混合使用可明显提高脱色能力,并能脱除漂土腥味。
 
4.沸石

沸石属酸性火山熔岩与碎屑沉积间层的多旋回、多矿层的湖盆沉积,多系火山玻璃的熔解或水解作用而成斜发沸石矿床,经采矿、筛选、碾磨、筛分即得沸石吸附剂。

其化学组成主要为二氧化硅,其次是氧化铝。沸石具有较好的脱色效果,脱色时还能降低油脂的酸价和水分,价格比活性白土便宜,是油脂脱色的新材料。
 
5.凹凸棒土

凹凸棒土是一种富镁纤维状矿物,其主要成分为二氧化硅,这种土土质细腻,外观呈青灰色或灰白色。

产地农民把它作饲料添加剂未发现动物病变。凹凸棒土的脱色效果良好,与活性白土比较,脱色时用量少,油损失小,价格便宜。问题是过滤较困难,应适当把土的细度放粗。
 
6.硅藻土

硅藻土由单细胞类的硅酸钾壳遗骸在自然力作用下演变而成。

纯度较好的硅藻土呈白色,一般为浅灰色或淡红褐色,主要化学成分为二氧化硅,对色素有一定的吸附能力,但脱色系数较低,吸油率较高,油脂工业生产中多用作助滤剂。
 
7.硅胶

硅胶的主要成分为SiO2(含量约为92~94%),其余为水分,呈多孔海绵状结构,具有较强的吸附能力,价格昂贵,一般多充填成硅胶柱进行压滤脱色。
 
8.其他吸附剂
应用于油脂脱色的吸附剂还有活性氧化铝以及经亚硫酸处理的氧化铝等。 

 
二、吸附剂的选择依据

很多吸附剂都具有吸附油脂中色素的能力,但只有少数能应用于工业生产。
 
应用于油脂工业的吸附剂应具备下列条件:

(1)对油脂中色素有强的吸附能力,即用少量吸附剂就能达到吸附脱色的工艺效果。
(2)对油脂中色素有显著的选择吸附作用,即能大量吸附色素而吸油较少。
(3)化学性质稳定,不与油发生化学作用,不使油带上异味。
(4)方便使用,能以简便的方法与油脂分离。
(5)来源广、价廉、使用经济。
 

()吸附脱色机理

1、吸附剂表面的吸附

(1)物理吸附

靠吸附剂和色素分子间的范德华引力,不需要活化能,无选择性,吸附物在吸附剂表面上可以是单分子层,也可以是多分子层。

吸附放出的热量较小,吸附速度和解吸速度都较快,易达到吸附平衡状态。一般在低温下进行的吸附,主要是物理吸附。
 
(2)化学吸附
吸附剂内部的原子(或原子团)所受的引力是对称的,使引力场达到饱和状态,而表面上的原子(或原子团),尤其是超微凹凸表面上的原子(或原子团),所受到的引力是不对称的,即表面分子有剩余价力(表面自由能)。

剩余价力有吸附某种物质而降低表面能的倾向。这时,吸附物和吸附剂之间发生电子转移或形成共用电子时,就象进行化学反应,称为化学吸附。

当然,这类化学键不是很牢固的,是较松懈的,但比物理吸附牢固得多。因为是靠剩余价力吸附的,所以化学吸附只能单分子层吸附,放出的吸附热也比物理吸附大得多,吸附和解吸达到平衡也慢得多,故多在高温下进行。

但化学吸附是有选择性的,某一吸附剂只对某些吸附物发生化学吸附。 吸附量与色素等吸附物在油中的平衡浓度有关,与温度也有关。

为了讨论方便,常固定一个因素,找出另外两个因素的关系。

当吸附物平衡浓度一定时,吸附量随温度而变化。当温度很低时,主要是物理吸附,由于物理吸附过程是放热的,因此吸附量随温度升高而降低。

温度升到一定值后,物理吸附量继续下降,化学吸附加快,总的吸附量是增加的。化学吸附也是放热反应,当温度达到某一数值以后,吸附量反而会下降。
 
2、吸附等温线

若固定温度,就得到等温时的吸附量。第一阶段,吸附剂表面还没有或很少已经吸附到色素或其他杂质,基本上还是空白表面。
由于表面有剩余价力,接触到吸附物就吸附上去。这些被吸附的分子不停地运动,当被吸附分子的能量足以克服吸附剂表面对它的吸附引力时,它可以重新回到油中去,这种现象称解吸。

第一阶段:基本上没有解吸,所以吸附量随浓度的增加呈直线上升。

第二阶段:随着吸附量的增加,吸附剂表面未被色素等覆盖的空白表面就愈来愈少,色素等分子撞到空白表面的可能性逐渐减少,吸附速度也因此下降,同时解吸速度却逐渐增大,总的吸附量曲线表观为缓慢上升。

第三阶段:吸附速度继续下降,解吸速度继续上升,最后吸附速度=解吸速度,达到了吸附动态平衡,曲线在这一段基本平行于横坐标。

 
二、其他脱色法

(一)光能脱色法

光能脱色是利用色素的光敏性,通过光能对发色基团的作用,而达到脱色目的的一种脱色方法。油脂中的天然色素(类胡萝卜素、叶绿素等),其结构中的烃基高度不饱和,大多为异戊间二烯单体的共轭烃基,能吸收可见光或近紫外光的能量,使双键氧化,从而使发色基团的结构破坏而裉色。

光能脱色的方法及其设施较简单,一般是将待脱色油脂置于广口油槽中,上罩透光覆盖物,或将其循环通过透光管道,利用日光或特定波长的光源辐射脱色。

油脂的单位受光面积应力求大些,覆盖物可采用能透过紫外线的特种玻璃、塑料薄膜或油纸。为了避免油脂氧化,辐射光源的波长应控制在3000-5000A的有效脱色范围内。

光能脱色的缺点是伴有油脂的光氧化及产生载体,从而促进油脂的氧化酸败。因此很少应用于食用油脂的精制,仅用作蓖麻油、亚麻仁油和漆脂等工业油脂的辅助脱色。
 
(二)热能脱色法

热能脱色是利用某些热敏性色素的热变性,通过加热而达到脱色目的的一种脱色方法。

油脂中的某些蛋白质、胶质及磷脂等物质的降解物,在热能作用下脱水变性,于凝析过程中吸附其他色素一并沉降;其他热敏性物质受热分解,这就构成了热能脱色的机制。

热能脱色可于常压或减压下进行,操作温度为140℃左右,色泽退变后即应及时冷却,以减缓油脂的热氧化。

热能脱色法不可避免地伴随着油脂热氧化,往往由于操作不当而导致过氧化值增高及新色素的产生。

因此,该方法仅限于一些含热敏性色素的低碘值油脂的辅助脱色(棕榈油、椰子油等),而不列为油脂精制的正规工艺。
 
(三)空气脱色法

空气脱色是利用发色基团对氧的不安定性,通过空气氧化色素而脱色的一种方法。油脂中的类胡萝卜素、叶绿素由于其结构的极不稳定,易在氧的作用下破坏而退色。

空气脱色的方法当然也存在油脂热氧化副反应,一般仅限用于胡萝卜素含量高的油脂(如棕榈油)的辅助脱色。
 
(四)试剂脱色法

利用化学试剂对色素发色基团的氧化作用进行脱色的方法称试剂脱色法。常用的氧化剂有重铬酸钠、双氧水及臭氧等。

试剂脱色法存在脱色剂残留问题,因此,操作中要严格控制反应及洗涤分离条件,以使残留量控制在允许范围内。
 
(五)其他脱色法

油脂的脱色法还有活性氧化铝吸附法、氢化脱色法、溴酸处理法、离子交换树脂法、沸石子筛法及液—液萃取法等。

以活性氧化铝或亚硫酸处理过的氧化铝漂白油脂时,试剂添加量占油量4%左右,在温度225℃、残压0.065—0.13KPa条件下反应30分钟,然后冷却到70℃左右,过滤分离脱色剂。

据报导,经过处理的油脂不仅对红色素、绿色素的脱除有特效,而且脱色油的过氧化值和活性氧稳定性也有所改善。

虽然经过处理的油脂有轻微的二稀结合及反构化,但油脂的品质并未受多大的影响。
 
 

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