食用油的干式分馏方法与流程

1.本发明涉及用于食用油的干式分馏的方法。特别是，但是不是唯一的，本发明涉及一种富含胡萝卜素的天然棕榈油的加工方法。


背景技术：

2.油棕榈树可产出两种类型的油:利用纤维状中果皮生产的天然棕榈油和利用籽粒生产的天然棕榈仁油。虽然这两种油都来自同一种农产品，但棕榈油在化学成分和营养上与棕榈仁油不同。
3.由于天然胡萝卜素含量高，天然棕榈油呈深橙红色。它是类胡萝卜素和维生素e的丰富来源，可赋予天然稳定性，防止氧化变质。然而，未经任何加工，天然棕榈油的用途有限。天然棕榈油可进行精炼和进一步分馏以扩大其应用范围。
4.为了生产出有用的棕榈油，粗棕榈油要经过三个精制阶段，即脱胶、漂白和脱臭，然后分馏。
5.在脱胶阶段，利用磷酸将天然棕榈油中的胶、脂肪酸与微量矿物、铜、铁等杂质分离。在漂白阶段，将棕榈油与漂白土(膨润土钙)在真空室中混合，以去除棕榈油中的杂质和色素。在除臭阶段，油的气味和味道被去除。这种精制棕榈油被称为rbd棕榈油。
6.rbd棕榈油的分馏将油分离成液体(油)和固体(硬脂)馏分。
7.干式分馏是rbd棕榈油加工中最简单、最经济的工艺。形容词“干式”指的是在生产过程中没有任何溶剂、催化剂或化学添加剂。因此，与溶剂分馏、氢化作用等不同，干式分馏是一种零排放改良技术。
8.棕榈油精是精制rbd棕榈油在控制温度下结晶后分馏得到的液体馏分。它在温暖的气候中是完全液态的并且甘油酯含量范围很窄。然而，当温度低于棕榈油精的“浊点”(约20℃)时，棕榈油微粒会结晶。油会变得浑浊。在更低的温度下，浑浊的油会变成固体。当温度上升到“浊点”以上时，油很快就会澄清。棕榈油精被广泛用作食用油。它还可以与其他主流的植物油混合。
9.棕榈硬脂是rbd棕榈油在控制温度下结晶后分馏得到的更为坚硬的馏分。它通常用于配制无反式脂肪，如人造黄油，起酥油和蔬菜酥油。
10.干式分馏一般是将rbd棕榈油加热至50℃至55℃，冷却至30℃至40℃，然后进一步冷却至最终分馏温度20℃至25℃。然后，结晶器在此温度下保持数小时，以上时间取决于所需的精油和硬脂的类型和特性。然后将结晶后的浆液在一定的压力下过滤，得到精油和硬脂馏分。过滤压力大概为3至5巴。
11.将油加热的目的在油进入结晶室冷却之前破坏记忆效应。晶体记忆的存在会对产量造成负面影响。
12.如果保持时间、分馏步骤数或过滤压力发生变化，则得到的油脂和硬脂酸的特性会发生改变。
13.对于约6-9小时的保持时间的单次分馏，获得的精油的碘值约为56。获得的精油和
硬脂的产量分别约为75％和20％，其中剩余的产量由棕榈脂肪酸馏出物和废油组成。
14.碘值是脂肪和油脂不饱和程度的量度。它是衡量油脂质量的常用参数之一。碘值越高，油脂质量越好。
15.当对天然棕榈油进行干分馏时，使用上述条件进行天然棕榈油的干式分馏被认为是难以控制的，因为在分馏过程中存在会干扰油结晶的胶质和其他杂质，这就是为什么干式分馏总是对rbd棕榈油进行的原因。因此，没有已知的方法可以在不先精炼天然棕榈油的情况下生产碘值为56或58的棕榈油精。
16.此外，仅通过干式分馏法生产富含胡萝卜素的棕榈油精是困难的，因为生产富含胡萝卜素的棕榈油的关键是必须对天然棕榈油进行脱臭处理。
17.该方法的一个实例是改进的物理精炼方法，该方法产生了与rbd棕榈油质量相似的精炼棕榈油，同时保留了原始天然棕榈油中存在的大部分类胡萝卜素和维生素e。
18.《红棕榈油的特性，一种富含胡萝卜素和维生素e的食品精炼油》，由b.nagendran、u.r.unnithan、y.m.choo和kalyana sundram公开了一种工艺，涉及对天然棕榈油进行预处理，然后使用分子蒸馏进行脱酸和脱臭，以生产富含胡萝卜素的精制食用棕榈油。该产品是一种精制红棕榈油，符合精制食用油规范的标准，保留了原存在于天然棕榈油中的高达80％的胡萝卜素和维生素e。这种油含有不少于500ppm的胡萝卜素，其中90％以o-胡萝卜素和p-胡萝卜素的形式存在。维生素e含量约800ppm，其中70％以生育三烯醇的形式存在(主要为o-、p-和y-生育三烯醇)。该工艺也适用于其他天然富含维生素的棕榈馏分的生产，如硬脂、油精和棕榈中馏分。
19.us9051533b2描述了一种连续的食用油脂干式分馏过程，使用一个或多个串联结晶器，该过程包括以下步骤：(a)提供熔融脂肪；(b)将熔融油或脂肪连续供给到一个或多个串联结晶器中的第一个，其中通过使用含有冷却介质的换热器逐渐冷却脂肪,从而形成结晶浆液，所述一个或多个结晶器中的每一个都表现出温度梯度,熔融或部分结晶脂肪进入其中一个结晶器时的温度高于浆液离开该结晶器时的温度；(c)从一个或多个结晶器中的最后一个连续地取出所述浆液；(d)在滤饼和滤液中过滤分离所述晶体浆液，其中所述方法进一步包括至少部分熔化沉积在换热器上的脂肪结壳的步骤。油馏分是用连续工艺生产的。
20.用于分离食用油和油脂的标准结晶容器包含一个搅拌器，该搅拌器包括一个旋转轴，在旋转轴上安装了搅拌器叶片，使这些叶片在旋转时对周围的浆液施加垂直力。然而，存在没有搅拌器的结晶容器。
21.us8133519b2描述了一种用于食用油和脂肪的结晶过程，其中使结晶器的内容物以振荡方式沿着热交换元件移动，而不使用内部搅拌器。
22.刮面式换热器(sshe)通常用于食品、化工和制药行业，用于传热、结晶和其他连续过程。它们非常适合粘性的、黏的、含有颗粒物质或需要一定程度结晶的产品。在操作过程中，产品与传热表面接触，该传热表面被快速且连续地刮擦，从而使该表面暴露于未经处理产品的通道。除了保持高且均匀的热交换，刮板还提供同时混合和搅拌。由于边界层不断被新鲜材料替换，因此实现了高传热系数。此外，产品仅与加热表面仅接触几秒钟，并且可以使用高温度梯度而不会引起不良的反应。sshe特别适用于制作浓重的沙拉酱、人造黄油、巧克力、花生酱、软糖、冰淇淋和起酥油。
23.据申请人所知，没有已知技术公开了使用刮面式换热器对天然棕榈油进行干分馏。
24.us8962874b2描述了一种用于分馏甘油三酯油的改进方法。该方法通过引入受控的温度分布和随后的晶体发展来实现可重复的结晶，从而减少晶体或晶体聚集体中夹带的油酸的量。该方法可用于分馏植物油，如棕榈油或其与其他棕榈油产品或食用植物油的混合物。该工艺的缺点在于，它涉及对天然甘油三酯油的重复加热和冷却，这增加了总加工时间。
25.此外，在该方法中生产的天然棕榈油精可以被精炼、漂白和除臭，而不会对油精的碘值产生不利影响。
26.因此，本发明旨在解决现有技术的一些或所有问题。


技术实现要素：

27.因此，本发明的一个目的是提供一种用于食用油干式分馏的方法。
28.出乎意料地发现，在本发明的一个方面，上述目的可以通过食用油的干式分馏来实现，该方法包括以下步骤：
29.a)将油预冷至30～38℃；
30.b)使预冷的油经受压力；
31.c)使来自步骤b)的预冷油在压力下通过一个或多个刮面式换热器，在该换热器中油被冷却，从而形成结晶浆液，并且结晶浆液的温度降低至10～18℃；以及
32.d)过滤分离所述结晶浆液，得到精油馏分和硬脂馏分。
33.该方法的优点在于，天然棕榈油不需要使用化学品和/或溶剂进行预处理和/或精炼、漂白和除臭，这使得该方法的产品对人类和动物是安全的。
34.此外，本发明生产的天然棕榈油精的质量与分离的红棕榈油精类似，并保留了天然棕榈油中最初存在的大部分类胡萝卜素和维生素e。由于天然棕榈油不需要精炼、漂白和除臭，因此降低了运营成本，从而提高了利润率。
35.本发明方法的另一个优点是，与常规方法相比获得了更高的油精产量。
36.在一个实施例中，该方法分批操作，其中每批20-80公吨食用油的处理时间为4小时，该处理时间比常规处理快。
37.在进一步的实施例中，该过程连续操作。
38.在另一个实施例中，在步骤a)中待预冷的食用油处于环境温度。在另一实施例中，步骤a)中的油在换热器中预冷却。
39.在进一步实施例中，步骤b)中施加的压力在0.5到4mpa的范围内。
40.在一个实施例中，多个刮面式换热器串联连接。
41.在另一实施例中，步骤d)中的分离使用压力机进行。
42.在另一个实施方案中，食用油是棕榈油或其天然状态的其他食用植物油。
43.在优选的实施方案中，由该方法获得的油精的碘值在56至58之间。
附图说明
44.本发明通过参考附图进行的实施例的以下描述来说明，但不限于此，其中：
45.图1是根据本发明进行天然棕榈油干式分馏工艺的设备示意图。
46.图2是根据本发明的天然棕榈油干式分馏方法的框图。
47.图3是获得碘值约为56的棕榈油精的常规工艺框图。
具体实施方式
48.本发明涉及一种食用油的干式分馏方法。
49.根据本发明的方法中使用的食用油是以植物作为来源的。植物油的实例是棕榈油、各种棕榈油馏分、大豆油、椰子油、菜籽油(菜籽油)、橄榄油、花生油、葵花籽油和玉米油。
50.在本发明的优选实施方案中，油是天然棕榈油或其它天然状态的植物油。根据本发明要分馏的油应当是液体形式。
51.参考图1，用于执行天然棕榈油干式分馏方法的设备包括用于接收待加工油的储罐10、用于预冷却食用油的换热器20、用于向预冷却油施加压力的泵30、一组用于进行油结晶的刮面式换热器40、用于测量结晶浆料的温度的温度计50和用于过滤结晶浆液并将其分离成油精和硬脂的过滤机60。
52.将油引入换热器20的一种方式是从罐中泵送油或直接从油载体泵送油。在图1的实施例中，换热器20是板式换热器。
53.换热器20的冷却剂的温度保持在-5℃与5℃之间。冷却剂可以是水或乙二醇的水溶液。油被预冷却至30℃至38℃之间的温度。
54.然后对预冷油进行加压。压力源可以是旋转泵。
55.加压的预冷却油然后通过刮面式换热器40，在其中油被冷却，从而形成结晶浆液。刮面式换热器40在整个容器中保持基本上均匀的温度。
56.在刮面式换热器40的操作期间，加压的预冷油被引入刮面式换热器40中。在其通过刮面式换热器40期间，预冷油的粘度因温度变化而改变，因此部分结晶浆液将粘附在刮面式换热器40的内壁上。这导致热传递恶化。当具有叶片的轴旋转时，叶片将粘附在刮面式换热器内壁上的晶体浆液刮掉，从而提高热传递，从而允许在连续热交换过程中影响晶体浆液的冷却。它还具有导致形成均匀晶体群的优点。随后，结晶浆离开换热器。
57.在本发明的方法中使用一个或多个刮面式换热器。在优选实施例中，使用一组刮面式换热器并串联连接。每个刮面式换热器须具有温度梯度，即第二个刮面式换热器的温度低于第一个刮面式换热器的温度。
58.晶体浆液须从一个刮面式换热器转移到下一个刮面式换热器。当在根据本发明的方法中使用多于一个垂直取向的刮面式换热器时，通过施加压力使晶体浆液移动。
59.离开最后一个刮面式换热器的晶浆温度应在12℃至15℃之间。不建议将油冷却至浊点以下，因为这可能会导致脂肪晶体在换热器中沉积。
60.优选地，刮面式换热器的轴的旋转以50至400rpm之间的速度进行。
61.尽管刮面式换热器的设计旨在最大限度地减少结垢，但这通常涉及高液体速度。在根据本发明的油的连续干式分馏过程中，必须避免这些高速，因为已经发现它们会导致二次成核、不均匀的晶体尺寸、过滤缓慢和硬脂馏分中的高残留油含量。
62.可以放置合适的温度计50以测量已经通过刮面式换热器的晶体浆液的温度。
63.离开刮面式换热器的浆液必须通过过滤60分离成硬脂馏分和油精馏分。将晶体浆液引入压力机的一种方法是将其从刮面式换热器泵出。过滤可通过板框压滤机、室板压滤机或膜板压滤器进行。
64.参见图2，一旦干式分馏完成，在需要时天然棕榈油精可进一步精炼70。由于天然棕榈油精用于动物饲料添加剂，因此不优选使用化学品对天然棕榈油素进行精炼、漂白和除臭。
65.如本领域技术人员容易理解的，本发明可以容易地以其他特定形式生产，而不脱离其范围或基本特征。因此，本实施例仅被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由权利要求书而不是前述描述来指示，因此，本发明范围内的所有变化都旨在包含在其中。
66.实施例
67.以下实施例说明了本发明的系统和过程的各个方面、方法和步骤。这些实施例不限制本发明，本发明的范围在所附权利要求中列出。
68.实施例1：使用四个刮面式换热器的方法
69.所进行的实验是天然棕榈油的干式分馏的间歇过程。天然棕榈油的碘值为51。天然棕榈油从储罐中抽出，储罐中油温在50℃至60℃之间，通过板式换热器将油冷却至30℃和38℃之间的温度。板式换热器的冷却剂温度保持在-5℃和5℃之间。板式换热器中使用的冷却剂是水。
70.然后通过旋转泵对预冷的油施加压力。预冷油所承受的压力在0.5mpa和1.5mpa之间。
71.然后使加压的预冷油通过刮面式换热器，在该刮面式换热器中油被冷却，从而形成结晶浆液。刮面式换热器以每小时5至20公吨的速度填充。刮面式换热器的冷却速度在每分钟10℃到25℃之间。刮面式换热器的轴的转速在50转至400转之间。
72.相应地，使晶体浆液从第二个至第四个刮面式换热器流动。
73.离开第四个刮取表面热交换器的晶体浆料的温度在15℃和18℃之间。
74.使晶体浆也从刮面式换热器流到膜压滤机。
75.该实验持续4小时。油精的产量在85％至90％之间，其碘值为56。
76.表1说明了与图3所述的常规方法相比，通过本发明方法获得的产品性能，其中天然棕榈油必须在干式分馏之前进行精炼、漂白和除臭。
[0077][0078]
表2说明了通过本发明方法获得的天然棕榈油精的特性。
[0079]
特性值胡萝卜素500ppm(最小值)
维生素e600ppm(最小值)
[0080]
实施例2：使用六个刮面式换热器的方法
[0081]
进行的实验是天然棕榈油干式分馏的间歇过程。天然棕榈油的碘值为51。天然棕榈油从储罐中泵出，储罐中的油温介于50℃和60℃之间，通过板式换热器将油冷却至30℃和38℃之间。板式换热器的冷却液温度保持在-5℃和5℃之间。板式换热器中使用的冷却剂是水。
[0082]
然后通过旋转泵对预冷的油施加压力。预冷油承受的压力在0.5mpa至1.5mpa之间。
[0083]
加压的预冷却油然后通过第一个刮面式换热器，其中油被冷却，从而形成结晶浆液。刮面式换热器以每小时5-20吨的速度填充。刮面式换热器的冷却速度为每分钟10-25℃。刮面式换热器的轴的转速为50-400rpm。
[0084]
使结晶浆液相应地从第三个至第六个刮面式换热器流动。离开第六刮面式换热器的结晶浆液的温度在10℃和13℃之间。
[0085]
使晶体浆液从刮面式换热器流至膜压滤机。
[0086]
实验持续4小时。油精的产量在80％至85％之间，其碘值为58。
[0087]
表3说明了通过本发明方法获得的产品性能。
[0088][0089]
表4说明了通过本发明方法获得的粗棕榈油精的性质。
[0090]
特性值胡萝卜素500ppm(最小值)维生素e600ppm(最小值)