蛋黃粉末磷脂工業化生產技術的研究與應用

王 強，許皎姣，黃 鑫，張利軍

無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

磷脂是一種重要的生理學活性物質，存在于動植物的細胞膜中，被廣泛地應用于食品加工、醫療保健、化妝品等領域。蛋黃磷脂主要來源于雞蛋，其中雞蛋黃中卵磷脂含量高達7.5%[1]。由于蛋黃磷脂具有卵磷脂含量高，氧化穩定好，同時在靜脈注射脂肪乳和脂質體的應用方面優于大豆磷脂等特點[2]，因此目前關于蛋黃卵磷脂的功能特性以及應用開發日益受到人們的關注，市場需求量也越來越大。我國是畜牧養殖大國，禽蛋產量世界第一，但對禽蛋深加工應用很少，主要還是以鮮蛋消費為主，少量被加工成初級產品，與歐美日等國相比，應用技術落后，產品價值較低[3]。目前商業用蛋黃卵磷脂主要應用于化妝品、醫藥和營養等領域，高純度的蛋黃卵磷脂用于脂質體和脂肪乳劑的制備。

蛋黃粉末磷脂是以新鮮蛋黃粉為原料經過脫油、低溫真空干燥后制得，是高純度蛋黃卵磷脂制備的基本原料。目前我國制藥行業所需高純度蛋黃卵磷脂(純度90%以上)基本依賴進口，進口原料的價格嚴重制約著我國卵磷脂需求產業的發展[4]，而制約高純度蛋黃卵磷脂不能規模化生產的一個主要原因是蛋黃粉末磷脂原料供應不足，產量遠遠不能滿足市場需要。目前國內蛋黃粉末磷脂的制備通常采用丙酮萃取蛋黃油后干燥脫溶得到，由于蛋黃粉粒度小、含油量高，傳統的浸出器不能連續化萃取，同時蛋黃磷脂具有熱敏性易氧化變質等特點，因此工業化、連續化制備蛋黃粉末磷脂技術難度較大，目前國內尚未有成熟的加工技術，進而導致我國生產蛋黃粉末磷脂的廠家主要停留在小規模制備上。針對以上問題，開發出一種蛋黃粉末磷脂工業化生產技術，并成功地進行了中試實驗驗證，解決了蛋黃粉末磷脂工業化、連續化生產等問題，為后續高純度蛋黃卵磷脂的制取提供優質原料，同時也為低成本、高品質生產蛋黃粉末磷脂提供了一種方法，有助于推動我國高純度蛋黃卵磷脂制備技術的進步。

1 蛋黃粉末磷脂生產技術

本技術以分離蛋清并干燥后的新鮮蛋黃粉為原料，采用丙酮作為溶劑，通過連續進料、快速高效萃取脫油、連續離心分離、連續真空干燥等工段，實現了工業化蛋黃粉末磷脂的生產。具體工藝路線如圖1。

圖1 蛋黃磷脂工藝路線

具體流程：將新鮮丙酮或二次萃取的混合油按照一定的料液比泵入萃取罐中，再將蛋黃粉通過定量桶按比例加入萃取罐中，在攪拌的作用下丙酮和蛋黃粉高效混合、萃取，一定時間后泵入離心機中進行固液分離，分離后的固相蛋黃磷脂落入第二萃取罐中，液相進入一萃混合油暫存罐中。一萃的分離的固相經過第二萃取罐后，懸濁液泵入離心機進行固液分離，液相進入二萃混合油暫存罐里，分離后的固相蛋黃磷脂進入蛋黃磷脂暫存罐，再經暫存罐喂料絞龍進入真空干燥機中干燥，所得粉末蛋黃磷脂再殺菌、包裝、充氮后入庫。一次萃取暫存罐里的混合油泵入蒸發器、汽提塔脫溶，蒸發出的溶劑經冷凝器冷凝后，進入溶劑回收罐；所得蛋黃油經脫溶、脫水、冷卻后泵入油罐區保溫存儲。當溶劑收回罐中丙酮濃度低于95%時，精餾系統啟動，經精餾塔蒸餾，丙酮濃度達到99.5%以上時再循環使用。

1.1 萃取工段

蛋黃粉含油約在50%左右，利用油能溶解在丙酮中，而磷脂及蛋白不能溶解，從而實現油脂從蛋黃粉中分離，達到制備蛋黃粉末磷脂的目的。由于蛋黃粉粒徑較小(200目)且含油高、黏度大，傳統的油脂環形浸出器、拖鏈式浸出器均不適用于蛋黃粉的中油脂的萃取，這也是蛋黃粉脫油難以規模化生產的重要原因。綜合考慮，蛋黃磷脂脫油選擇罐組式浸出器，萃取罐交替使用，全程自動化控制，可以實現蛋黃油連續、快速地萃取。為提高溶劑利用率，采用二次萃取技術，即第一次萃取使用第二次萃取液(混合油)作為溶劑，新鮮溶劑僅在第二次萃取及第一次萃取剛開機時候補充，這大大減少溶劑消耗以及后續脫溶成本。同時本工藝的萃取罐采用特殊攪拌設計，以防止攪拌過程中蛋黃粉沉降，罐體配備控溫系統，以保證最適用的萃取溫度。

1.2 離心分離工段

萃取結束后，富含蛋黃磷脂的混合液能否在密閉的條件下連續的進行固液分離是制取粉末蛋黃磷脂的關鍵技術。由于油脂從蛋黃粉中分離出來后富含磷脂的蛋黃粉顆粒度小、黏度大，傳統的過濾工藝容易堵塞濾網，分離效率低，因此選用離心式分離。臥螺離心機具有連續運轉、結構緊湊、密封性好、分離因數大等特點，適應于蛋黃粉和混合油的分離，同時丙酮具有易爆特性，因此本工藝選用防爆型進口臥螺離心機。中試實驗結果表明：經臥螺離心機分離后固相中含溶劑約為25%～30%且呈粉狀，液相中含固低于0.1%，效果較好且無丙酮泄漏，固相和液相能滿足后續真空干燥及混合油脫溶需求。

1.3 蛋黃磷脂真空干燥工段

經離心機分離出來的固相(蛋黃磷脂)含有20%～30%的丙酮，由于磷脂易氧化且不耐高溫，目前小規模粉末磷脂生產廠大多數采用人工輔助、烘箱真空干燥的方法，這種方法存在勞動強度大、干燥揮發的丙酮不易回收、操作環境易發生丙酮泄漏等問題，因而在大規模、連續生產蛋黃磷脂工藝不適合采用。結合脫油后蛋黃磷脂的物性，本工藝選用帶式連續真空干燥機組，經中試實驗，結果表明：帶式真空干燥具有連續干燥、真空度高、控溫精確、溶劑可回收等優點，蛋黃磷脂中的丙酮含量由26%降低到0.3%，產品的質量也滿足高純度卵磷脂提純原料要求。

1.4 混合油脫溶工段

混合油主要是蛋黃油和丙酮，為進一步得到蛋黃油副產品，需要將丙酮從蛋黃油中分離出去。丙酮常壓下沸點在58 ℃左右，和傳統浸出正己烷和食用油混合油脫溶相比，丙酮較容易脫除，且能耗更低。由于在真空條件下，丙酮蒸發過快，混合油容易爆沸、起泡，從而影響丙酮溶劑的脫除效率，因此本工藝一蒸、二蒸采用常壓蒸發技術。中試實驗表明：混合油經過一蒸、二蒸后，混合油中丙酮含量小于1%，混合油中少量的丙酮再經負壓氣提后，蛋黃油中丙酮殘留降低至100 mg/kg以下。

1.5 溶劑回收、提純工段

由于蛋黃粉原料中含有4%(質量分數)左右的水，在萃取過程中水會隨丙酮混合油一起進入液相中，在脫溶工段蛋黃油從含水丙酮溶液中分離出來，而水和丙酮進入溶劑回收罐中，隨著溶劑不斷地循環，丙酮中含水量會不斷上升，但丙酮中水分含量上升直接影響丙酮的脫油效果。一般情況下控制丙酮中水含量低于5%，如果含水量高于5%，部分磷脂會溶解到丙酮中去，同時還會發生乳化現象，從而影響磷脂得率[5]。因此，丙酮循環到一定濃度需要脫除水分。由于丙酮和水具有互溶性，同時丙酮和水具有共沸點，因此本工藝選用精餾工藝實現丙酮的脫水，從而達到丙酮循環使用的目的。精餾系統采用全自控設計，當丙酮循環罐里丙酮濃度低于95%時，精餾系統自動啟動，丙酮在精餾塔中實現濃度由95%濃縮到99.5%以上，待精餾結束，整個系統自動停止。

1.6 輔助工程

輔助工程主要包括冷卻水系統、冷凍水系統、蒸汽系統、壓縮空氣系統、制氮系統、真空系統、電氣自控系統等。冷卻水主要為溶劑冷凝器、冷凍機、萃取罐等提供循環冷卻水。冷凍水系統為脫溶階段溶劑冷凝器及尾氣回收冷凝器提供冷媒；蒸汽系統為整個車間提供加熱熱源及車間供暖；壓縮空氣系統主要為車間氣動閥供氣以及部分管道的吹掃等；制氮系統主要為臥螺離心機提供氮氣防爆保護等；真空系統主要用于氣提塔及真空干燥機，以滿足系統對真空的需求。

2 應用效果

本技術經中試實驗所得蛋黃粉末磷脂產品主要指標如表2，蛋黃粉原料指標如表1。由表對比可知，經本工藝萃取后，蛋黃粉中的脂肪基本脫除，水分含量也顯著降低，同時卵磷脂的含量提高了1倍多，進一步提高了蛋黃粉的附加值，滿足了醫藥企業對制取高純度蛋黃卵磷脂的原料需求。將本技術放大設計，用于20 t/d蛋黃粉末磷脂生產線上，根據各工段設備消耗估算，其主要經濟指標如表3。

表1 蛋黃粉原料指標

表2 蛋黃粉末磷脂產品質量指標

表3 主要經濟指標

3 結束語

本技術采用連續進料、快速高效萃取脫油、連續離心分離、連續真空干燥等工藝，為工業化化生產蛋黃粉末磷脂提供一種方法，促進了高純度蛋黃磷脂產業的發展，滿足了市場對蛋黃磷脂的需求，對推動我國禽蛋類加工業由低附加值向高附加值轉變，具有較好的推廣意義。展望未來，本技術雖然能工業化生產蛋黃粉末磷脂，但主要消耗指標較高，因此后續還需要進一步工程實踐來優化和改進，以期達到最大的經濟效益。