蒸餾器在糧油加工中的應用
新中國成立以來,我國糧油工業發展迅速,尤其是在一些新型的糧油儀器被研發和運用到生產中之后,糧油行業迅速崛起,一度領跑國民經濟的發展,為什么說糧油儀器的發明加快了糧油的發展呢!我們可以通過下面的蒸餾器在糧油加工中的應用來解說這個疑問。
蒸餾器技術是近年來發展起來的一種分離新技術,分子蒸餾技術的工作原理是利用不同種類物質其分子運動平均自由程不同的性質,在高真空狀態下將液體混合物稍稍加熱,使液體分子從液面逸出擴散,輕分子的平均自由程大落在冷凝面而重分子的平均自由程小又返回,從而將液體中的不同物料分離。本文對分子蒸餾技術在糧油工業中的應用進行了敘述。
1 蒸餾器技術在油脂提取中的應用
傳統的植物油脂提取方法主要是壓榨法和溶劑萃取法,壓榨法出油率低,粕內殘油高,壓榨后粕中的蛋白質已經變性,生物效價低,只能用作飼料,造成資源浪費;而溶劑萃取法具有出油率高,蛋白質不變性的優點,但是產品中的溶劑殘留較難控制,且有機溶劑易燃、易爆,并且產品純度不高。分子蒸餾技術提取油脂無溶劑殘留,無污染,適用于揮發性強、高沸點、熱敏性、易氧化物料的分離,特別適合應用于一些功能性油脂的提取,來保護生理活性物質的活性。隨著科技的發展,分子蒸餾技術日益受到重視,許多學者對分子蒸餾技術提取植物油脂進行了研究,例如分子蒸餾技術提取菜籽油、玫瑰精油、桂皮油、玫瑰油、山蒼子油、米糠油、小麥胚芽油、丁香油等,另外分子蒸餾技術提取動物油脂如魚油以及混合油脂的分離和提純如硬脂酸單甘油酯、月桂酸單甘油酯、丙二醇酯等的分離等方面也進行了研究和應用。
2 蒸餾器技術在不飽和脂肪酸分離中的應用
不飽和脂肪酸對人體具有重要的生理意義,因此對不飽和脂肪酸的提取分離國內外都很重視。傳統脂肪酸的提取分離方法主要有:壓榨分離法、有機溶劑分離法、精餾分離法及尿素包合分離及綜合法等。但傳統的方法具有以下缺點:容易導致熱不穩定性的生理活性物質多不飽和脂肪酸分解變質;同時有溶劑殘留給產品帶來污染,影響產品質量;傳統的分離方法很難解決高純度的不飽和脂肪酸提取問題。由于飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸分子運動平均自由程大,而多不飽和脂肪酸分子運動平均自由程小,因此在進行分子蒸餾時多不飽和脂肪酸分子最后蒸出。通過多級蒸餾可以將不同組分分離。由于EPA、DHA不飽和程度很高,高溫下容易發生聚合、氧化等,且脂肪酸沸點較高,所以在進行分子蒸餾前需先進行乙酯化。不飽和脂肪酸提取工藝中影響分離效率的重要參數主要有:系統真空度、刮板轉速、初始進料溫度、蒸發溫度及內冷溫度等。同時在高真空下輸送泵能否正常輸送物料將影響整個工藝的連續生產。
3 蒸餾器技術在油脂脫酸、脫臭中的應用
在油脂的生產過程中,由于從油料中提取的毛油(粗油)中含有一定量的游離脂肪酸,而脂肪酸是油脂水解酸敗的主要底物, FFA比甘油酯中的脂肪酸更容易被氧化,脂類氧化物會使食用油脂和食品中的脂類發生氧化酸敗,從而影響油脂的色澤和風味以及保質期,脫除油脂中游離脂肪酸的過程稱為脫酸,油脂脫酸是油脂加工業的重要工藝。毛油脫酸的常用方法為化學堿煉法和水蒸氣蒸餾法,這2種工藝對高酸值油的精煉得率都比較低。上述2種脫酸工藝,在脫除游離脂肪酸的過程中也會使油中的維生素E和甾醇類物質部分脫除,造成有效成分的損失。利用分子蒸餾對高酸值的油脂進行脫酸是一條有效途徑,馬傳國利用分子蒸餾裝置對酸值在1040mgKOH/g花椒子油進行脫酸,結果表明脫酸效果顯著,得到重餾分(油脂)的酸值均小于4mgKOH/g。王寶剛利用分子蒸餾技術研究料繭蛹油脫酸工藝,實踐取得較好脫酸效果,研究得出工藝中影響油脂脫酸效果重要參數主要有:系統真空度、刮板轉速、初始進料溫度、蒸發溫度及內冷水溫度等;同時在高真空下輸送泵能否正常輸送物料將影響整個工藝連續生產。分子蒸餾技術還可以把需要去除的氣味物質提取出來,因此可以用于油脂脫臭。
4 蒸餾器技術在天然色素提取中的應用
傳統方法提取的色素有機溶劑殘留、澄清度等都很難符和標準,而且有機溶劑使用量大。分子蒸餾技術在制備天然色素方面具有獨特優勢,制得的色素產品質量、外觀、得率都高于真空蒸餾的產品,克服了傳統分離提取法的種種缺陷,必將在天然色素的制備方面起到巨大的推動作用。許多研究都證實了分子蒸餾技術在天然色素提取中的應用的優越性。如:鐘耕等采用分子蒸餾法,以冷榨甜橙油為原料,提取其中的類胡蘿卜素,結果表明,采用分子蒸餾法,從脫蠟的甜橙油中一步提取的色素,不含有機溶劑,純度高,色價高。陸韓濤等采用二級分子蒸餾對辣椒紅色素進行處理后,產品中溶劑殘留的體積分數僅為0·002%,產品指標達到聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)標準。
5 蒸餾器技術在天然抗氧化劑提取中的應用
在植物油加工中,脫臭餾出物一直是提取維生素E的重要原料,另外還可利從大豆油腳中提取維生素E。用分子蒸餾技術直接從脫臭餾出物中提取維生素E往往比較困難,需要對原料進行預處理,以提高分離過程的選擇性,預處理過程能夠使分子蒸餾過程朝著有利的方向進行,常用的預處理方法有:酯化、轉酯化、皂化、萃取、尿素絡合等。
6 蒸餾器在甾醇提取中的應用
甾醇是一類具有生理活性的物質,廣泛應用于醫藥、食品、飼料等行業。傳統提取甾醇的方法不僅耗費大量有機溶劑,而且操作過程繁雜,并且還有安全和環保等問題,分子蒸餾法可同時提取、分離維生素E和甾醇,特別適用于實驗室的精制,也可用于工廠生產。該工藝的主要缺點是產品純度和收率低,需要進行多次蒸餾。
7 蒸餾器在高碳脂肪醇提取物精制中的應用
二十八烷醇是一種重要的高碳脂肪醇,具有降血脂、提高反應敏銳性、保護肝臟等諸多生理活性,其中,增進耐力、精力和體力的功能表現得尤為突出。二十八烷醇主要來源于動物蠟和植物蠟,二十八烷醇的提取與分離傳統上采用高真空分餾法,可獲得純度50%的二十八烷醇產品,但分離效果和效率不太理想。采用分子蒸餾技術可以明顯提高二十八烷醇分離效率,提高產品純度,分離時間和分離效果明顯優于傳統方法。
陳芳等采用分子蒸餾技術進行高碳脂肪醇提取物的精制,試驗結果表明,蒸餾溫度和壓力作為分子蒸餾的關鍵工藝參數對高碳脂肪醇的精制效果具有顯著影響。除此之外,對于蒸餾效果的影響因素還包括進料混合物的溫度、蒸發器內部冷凝面與蒸發面之間的溫差等因素,要視待分離物料的組成具體進行研究。
綜上所述,蒸餾器是糧油深加工中一些高附加值產品提取分離的必備儀器之一,同時還可與超臨界流體萃取技術、膜分離技術等結合使用提高分離效果。隨著技術的發展,分子蒸餾技術在糧油食品工業中應用會不斷擴大,必將帶來更大的發展和效益。