
磷脂是含磷酸及有机碱性物的复合脂类,是由甘油、脂肪酸、磷酸、氨基醇(胆碱或胆铵)所组成的脂。主要由磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇组成。
磷脂有强烈的亲水性,遇水先膨胀成胶状,然后成乳胶体。因而水化法被广泛应用于油脂脱磷(即脱胶)。
采用国产碟式离心机进行水化脱磷的应用在国内已有近十年的历史,但由于用于脱磷的碟式离心机导入了冲洗水,粗磷脂含水过高,难于浓缩,或不通入冲洗水,但以加大水化水量来弥补因不加冲洗水而失去的“液封”。但粗磷脂含水量仍然太高,给浓缩带来困难。致使国内的油脂专家大多认为:用碟式离心机分离的粗磷脂不利于回收。而管式离心机因其分离的粗磷脂干稠、易回收,而成为优于碟式离心机的 长处。
近年来,国内磷脂的需求不断扩大,但目前能够出售浓缩磷脂的只有少数几家油厂,其主要原因有两方面:一是采用碟式离心机连续脱磷的厂家难于回收浓缩磷脂,大多白白放掉;二是磷脂浓缩操作不易控制。生产很不稳定。
在对国内外有关资料研究和对国产碟式离心机结构性能全面分析后,采用不加冲洗水,调节水化水量和离心机背压的方法,获得成功。实现了用国产碟式离心机分离和磷脂浓缩机(即薄膜蒸发器)一次真空浓缩回收大豆浓缩磷脂。在植物油精炼技术提高到广泛采用碟式离心机连续化生产程度的 ,这一方法的推广应用具有一定的社会效益和经济效益。
1 工艺流程及简述
毛油从原料罐泵入车间,经安全过滤器及计量后进入毛油贮罐,然后泵入板式换热器,预热至60~70℃,再进入水化器,与热水罐出来的经定量后的热水(80~90℃)充分搅拌进行水化作用,然后进入碟式离心机进行离心分离,轻相出来的油去水洗、干燥即得二级油。重相出来的粗磷脂进入粗磷脂贮罐,然后泵入粗磷脂高位罐,用调速泵沿切向注入磷脂浓缩机,借旋转着的刮板,使粗磷脂成薄膜状均匀分布在浓缩机的内壁面,水分迅速汽化,磷脂在重力作用下往下滑落,浓缩后的磷脂泵入成品磷脂贮罐,再装桶运走。
2 碟式离心机的操作调整
在实验过程中采用国产碟式离心机,是一种全封闭连续进卸料形式的离心机,此机转鼓中引进了冲洗水。
调整前,按常规操作,通入冲洗水,水化水量为磷脂含量的2~3.5倍,约为油量的6%,背压为0.1MPa则其重相粗磷脂测得含水在90%以上,用磷脂浓缩机无法浓缩成合格的磷脂产品。
要想得到粗磷脂组分为水50%、磷脂30%、油20%的典型组分,就不能通入冲洗水并减少水化水量。
2.1 关于冲洗水
冲洗水的主要作用在于冲走转鼓壁上的渣滓,如果水化水量适当和水化作用完全,从离心机可以连续流出清澈的豆油和暗黄色至褐色质实的胶渣且滑动性极好,因此冲洗水对于脱磷来说,并无意义。冲洗水的另一作用,是能沿转鼓壁形成一层“液封”,使轻相压力便于调节,不致因提高轻相出口背压而将油压向碟片外缘被重相带走。那么对于脱磷来说,恰好需要重相的含油量增加,国产碟式离心机通常分离磷脂时重相含油一般为15%左右,而适合进行连续磷脂浓缩的粗磷脂含油以20%为好。因此,不加冲洗水是可行的。
2.2 关于水化加水量
美国大豆协会建议:适当的加水量通常应相当于大豆油所含磷脂的75%,如果豆油含有2%的磷脂,则水添加量需要在1.5%左右。测得豆油含磷脂在1.35%~1.9%,加水量控制在油重的2%,结果情况十分满意,粗磷脂呈暗黄色或褐色连续从重相流出,轻相二级豆油的280℃加热试验全部合格。
2.3 关于轻相背压
适当提高轻相背压,可使重相的粗磷脂含油增加,将背压提高到0.15~0.18MPa左右,使含油量接近20%。下表为不同操作条件下粗磷脂的各项组分:
项目 | 样品1 | 样品2 | 样品3 | 样品4 | 样品5 | |
操作条件 | 冲洗水 | 60L/h | 不加 | 不加 | 不加 | 不加 |
水化水量 | 2 | >2 | 2 | 2 | 2 | |
背压(MPa) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.15 | 0.18 | |
粗磷脂各项组分 | 含水(%) | 59.25 | 59.60 | 43.90 | 40.54 | 50.64 |
丙酮不溶物(%) | 23.68 | 22.49 | 39.33 | 36.90 | 27.66 | |
乙醚不溶物(%) | 2.12 | 2.80 | 1.13 | 1.39 | 3.82 | |
含油(%) | 14.95 | 15.11 | 15.65 | 21.17 | 21.70 |
由上表可见,在不通入冲洗水的情况下,控制水化水量为2%,背压0.15~0.18MPa时,粗磷脂的各项组分适合进行连续真空浓缩。在上述操作条件下,离心机累计运行48小时以上无异常现象。但鉴于国产碟式离心机的性能,仍建议在开、停车时,通入冲洗水,开车正常后即可停止通入冲洗水,直到停车时,通入冲洗水,将留在离心机内的胶渣冲走。
3 磷脂浓缩的操作要点
卵磷脂是一种典型的两性电解质,分子中一部分亲水,一部分亲油。因此磷脂、油、水可以形成稳定的乳胶体。当含水大于20%时,具有一定的流动性,但含水在5%~10%时,粘度很大,几乎是不流动的,此时正是卵磷脂以亲水为主向亲油为主转化的过程,当含水小于5%时,粘度很小,流动性极好。
因此磷脂浓缩的关键在于依靠磷脂浓缩机越过水分含量5%~10%这个点,可使浓缩机出口浓缩磷脂含水<5%。
开车前,必须先检查磷脂浓缩机的进出物斜管路是否畅通,若有堵料,用稀料或水在系统内运行至畅通。然后拉真空至0.096MPa,浓缩机内通入0.05MPa的间接蒸汽数分钟,同时开启浓缩机的搅拌器。
开启调速齿轮泵以70~120kg/h的流量(与离心机重相出口流量持平)将粗磷脂沿切向注入磷脂浓缩机,同时将间接蒸汽由0.05MPa加大至0.2~0.25MPa, 不能超过0.3MPa,否则易造成在浓缩机内壁面的磷脂焦化。数分钟后观察温度是否稳定在100~110℃,同时观察浓缩机卸料管的玻璃视镜,浓缩磷脂呈流态流出即为正常。若有大块磷脂流出,应立即关小或停止进料。
如果已造成浓缩机出料口堵塞或浓缩机内壁面磷脂焦化引起过载跳闸,应立即停止进料,并向浓缩机注入适量稀料(含水较高的粗磷脂),静止浸泡数小时。粗磷脂因微生物作用很快发酵变稀,犹如稀饭发馊一样,从浓缩机中“泻”下来。然后用清水在系统内运行一次,便可重新启用。
浓缩磷脂从浓缩机流出,贮存在接受器内,约1h后,关闭接受器的承接管,破真空,用螺杆泵将成品磷脂送至成品贮罐。在装桶前,为方便运输,可在成品磷脂中加入2%~5%的二级豆油与脂肪酸的混合液,搅拌,即可得到可倾倒的流动性浓缩磷脂。
4 结语
采用国产碟式离心机分离和磷脂浓缩机连续真空浓缩大豆磷脂的方法,成品磷脂含水1.36,丙酮不溶物73.72%,乙醚不溶物0.30%,含油24.62%,达到了 标准(含水<5%,丙酮不溶物>60%,乙醚不溶物<0.4%),并且生产的二级豆油也全部合格。说明这种方法是完全可行的,它消除了人们对碟式离心机分离磷脂难于利用的顾虑,也使磷脂浓缩工艺简单化(不需两次浓缩),便于操作控制。