一种抑制油脂中缩水甘油酯生成的脱臭方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油脂脱臭方法，可以抑制脱臭过程缩水甘油酯的升高，用于提高 油脂产品的安全性，尤其用于高甘油二酯含量油脂的精炼。
【背景技术】
[0002] 缩水甘油酯是一种广泛存在于油脂中的有害物，其在人体内可以水解成缩水甘 油。缩水甘油是一种有潜在致癌毒性的物质，因此，降低油脂中缩水甘油酯的含量收到人们 的广泛关注。调查显示，食用油中的缩水甘油酯含量可以低至lppm以内，也可以高至数百 ppm，但多数精炼食用油中的缩水甘油酯含量在1~20ppm之间。研宄表明，油脂中缩水甘 油酯主要是甘油二酯为底物，失去一分子脂肪酸和一分子水得到的产物。所以，甘油二酯含 量高的油脂中，缩水甘油酯的含量一般也高。在棕榈油、米糠油等油脂中，缩水甘油酯的含 量通常为2~20ppm，个别米糠油甚至达到lOOppm以上。尽管目前人们对缩水甘油酯的风 险评估尚未完成，如此高含量的缩水甘油酯引起了人们的担忧，尤其对于婴幼儿食品领域， 缩水甘油酯问题已经成为一个高度敏感的问题。很多企业已经在探索降低油脂中缩水甘油 酯的方法。
[0003] 专利CN102711496A披露了多种用于降低缩水甘油酯的方法，方法一是使油脂与 一种吸附剂进行接触，然后再进行蒸汽精炼，常用的吸附剂包括：硅酸镁、硅胶、以及漂白粘 土。方法二是使油脂与一种酶进行接触，并且随后对该油进行蒸汽精炼。方法三是，该方 法包括在不超过240°C的温度下对该油进行除臭。方法之四是选用乙醇喷雾、二氧化碳喷 雾、以及氮气喷雾中的至少一种方式对油脂进行除臭。方法五是采用酸性溶液对油脂进行 处理降低缩水甘油酯含量。方法六是对油脂进行复漂，即二次脱色，实际上和方法一类似， 是基于吸附的原理降低缩水甘油酯含量。以上方法，可以归结为3类，第一类是采用吸附剂 去除；第二类，采用酶法或者化学法将缩水甘油酯转化；第三类为降低脱臭温度。通常，吸 附剂脱除法会在油脂中留有吸附剂的气味，该气味的完全去除仍要通过高温脱臭，而高温 脱臭本身是导致缩水甘油酯升高的最主要原因。采用酶法和化学法转化，会给油脂颜色和 气味均带来影响，仍然绕不过高温脱臭的问题。而降低脱臭温度的后果，必然会影响脱臭效 果。
[0004] 油脂精炼的脱臭工序是在脱臭塔中完成，统观所有的脱臭塔，主要2种类型，即填 料塔和板式塔，一些其他类型的脱臭塔基本上是这两种脱臭塔的局部改造或者组合运用。 填料塔是依赖填料的巨大表面积将油脂分散成液膜，强化了和脱臭水蒸气间的传质，而且 压降很低，所以，填料塔具有很强的脱酸能力。板式塔是在塔内部设置成若干层板层结构， 每个板层结构中有一定厚度的油脂，油脂中通入水蒸气，油脂自上而下逐层流下，实现连续 脱臭操作。当然，脱臭也可以在单层的脱臭釜中完成，单层脱臭釜实际上相当于单层的板式 塔，一般进行间歇式操作。
[0005] 现有的脱臭塔，其运行方式一般是将油脂通过加热器加热至工作温度，然后通入 脱臭塔内，脱臭塔内可以设置加热器，也可以不设加热器，油脂在脱臭塔自上而下流动的 过程中和脱臭水蒸气不断接触进行气液交换，将易挥发物质脱除。脱臭温度可以选择为 230~270°C，多数情况下，脱臭温度为240~250°C，连续脱臭时间选择为1~3小时，间歇 脱臭选择3~5小时。从脱臭塔的运行方式可见，在脱臭过程中，脱臭塔内的油脂基本都处 于长时间高温状态。如果此时，油脂中甘油二酯含量较高，缩水甘油酯将大量生成。
[0006] 专利US2012/0258232A1采用吸附剂对油脂进行处理，然后进行在175~205°C 温度下进行水蒸气蒸馏脱臭，且脱臭时间控制为5~110分钟；或者在205~215°C温度下 进行水蒸气蒸馏脱臭，且脱臭时间控制为5~110分钟；或者在175~205°C温度下进行水 蒸气蒸馏脱臭，且脱臭时间控制为5~50分钟；或者在215~230°C温度下进行水蒸气蒸 馏脱臭，且脱臭时间控制为5~30分钟。本方法的重要手段是低温脱臭，但是降低了脱臭 温度，将无法获得高质量的精炼油。
[0007] 专利CN103060088A公开了控制油脂中缩水甘油酯的方法，该方法包括加入适当 量的柠檬酸晶体或溶液至脱色油中并进行最终的脱臭，显著降低了油脂缩水甘油酯水平。 但是，在通常脱臭温度下，柠檬酸会发生分解，而且高温下的柠檬酸显示更强的酸性，对设 备的腐蚀性也是个值得考虑的问题，所以，该方法的产业化应用的可操作性仍是个疑问。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有技术存在的缺点，针对脱臭环节缩水甘油酯的产生问题，提供一 种可以高效脱臭但同时又可以抑制缩水甘油酯生成的方法，较好地解决了脱臭效果和缩水 甘油酯生成间的矛盾。
[0009] 研宄表明，缩水甘油酯的生成主要是以甘油二酯为前体物质，而且温度是敏感因 素，尤其当温度高于210°c时，反应速度开始快速增加，超过230°C后，反应速度增速进一步 加快。容易理解，缩水甘油酯的生成和承受高温的时间成正相关。进一步研宄，意外地发现， 油脂在高温状态下，以时间为横坐标，以缩水甘油酯生成量为纵坐标作图，得到S型曲线， 而非简单的直线。这也就是意味着，对油脂进行短时间高温操作是相对安全的。基于以上 研宄发现，本课题组改变了油脂脱臭方法，意外地发现，新方法不仅可以获得脱臭效果良好 的油脂，而且整个脱臭过程缩水甘油酯的生成量比传统脱臭方法大大降低。
[0010] -种抑制油脂中缩水甘油酯生成的脱臭方法，包含以下步骤：
[0011] ⑴油脂经加热器升至210~240°C(目的温度），再雾化喷入脱臭塔腔体，其中脱 臭油脂从200°C升至目的温度所需要的加热时间控制为0. 2~lOmin;
[0012] (2)脱臭塔内设冷却装置不断将塔内油脂热量带走，使得塔底油脂温度< 200°C， 塔底油脂加入步骤（1)进行循环雾化或者引出塔外。
[0013] 本发明方法主要在以下两方面有别于传统方法，第一，采取雾化的方式和脱臭塔 内的水蒸气进行气液交换，且气液交换的发生地为脱臭塔空腔；第二，对塔底滞留油脂进行 强制降温，避免了长时间高温造成的缩水甘油酯升高问题。
[0014] 油脂脱臭的基本原理是在高温条件下油脂中的小分子臭味有机物的蒸汽分压高 于脱臭塔的绝对压力，此时，小分子臭味有机物不断从油脂中挥发出来，从而达到脱除臭味 的目的。本发明待脱臭油脂采用雾化喷入的方式进塔，雾化可以提供巨大的表面积，从而促 进了气液传质效果，进而提高脱臭效果。油脂雾化效果的产生可以通过雾化喷头实现，雾化 是一般技术人员均可以实现的技术。由于强化了气液传质效率，本发明发现，待脱臭油只 需要升温至210°C以上即可完成有效的脱臭过程。随着温度的升高，脱臭效率也得以提高， 但是，由于本发明中对塔底油脂需要降温处理，过高的进塔温度是不经济的，而且也会增加 缩水甘油酯生成的风险，因此，本发明中限定待脱臭油脂经加热器升温至210~240°C。对 于待脱臭油脂的升温控制，传统脱臭工艺中没有明确的要求，一般升温需要的时间可以长 达几十分钟。在本发明中，快速升温可以减少油脂承受高温的时间，对避免缩水甘油酯发生 是有利的。油脂在进塔升温可能经历了多个加热器，开始的加热器中油脂温度尚不足以产 生大量缩水甘油酯，没必要限定其工作条件，只有当温度进入临界温度区后，限定加热时间 才变得更有意义。本处所述的临界温度区指缩水甘油酯发生风险较高的温度区间，是指从 200°C至雾化喷入时的温度所涵盖的一个温度区间。因此，本发明限定，跨越临界温度区所 需要的加热时间控制为〇. 2~lOmin，优选1~5min。由于油脂在进入加热器中的温度不一 定刚好是200°C，我们在计算油脂跨越临界温度区所需要的加热时间时，就无法简单选用油 脂在加热器中的停留时间当做加热时间了。此时，我们可以通过加热器的传热系数、容积等 有关参数计算来获得油脂从200°C升温至雾化前的目的温度所需要的加热时间。对于油脂 的加热方式，本发明不做限定，可以选用高压蒸汽、导热油、电加热等方式对油脂进行加热。
[0015] 由于高温时缩水甘油酯的生成的主要诱因，塔底油脂长时间的高温滞留一定会导 致缩水甘油酯的升高，为此，本发明在脱臭塔内设冷却装置将塔内油脂热量带走，从而可以 随意控制塔底油脂温度。通常，低于200°C，缩水