大豆膨化浸出與精煉技術的質量控制研究

薛元龍，史洪斌，宋 鵬，孫艷艷

（九三集團鐵嶺大豆科技有限公司，遼寧鐵嶺 112600）

膨化工藝能將大豆的油脂浸出提取最大化，且方便各種工藝的融合使用，在提高榨油質量和效益的同時降低對榨油工作的成本投入，具有良好的經濟效益和工藝效益。但大豆膨化工藝的油脂浸出質量受時間、溫度、料液比以及料胚高度等因素影響，不適宜的生產參數控制易影響油脂浸出的質量，且還會加大后續油脂精煉的難度。對此，為進一步提高大豆油生產工藝的質量，將對上述影響油脂浸出和精煉工藝的因素進行研究，通過深入分析明確最佳生產的參數區間。

1 膨化工藝的優點

1.1 顯著提高生產加工能力

將膨化工藝應用到大豆的油脂浸出中，能顯著提高生坯直接浸出油脂的能力，由已有研究可知該方法與直接壓榨法相比，其油脂的生產能力能提高約40%、生產動力消耗可降低約30%，且蒸汽的使用量可減少約15%。雖然膨化料與胚片料相比體積更小，但其容重得到明顯增加，因此大豆膨化技術制油生產線同等批量的大豆產量可提高30%～50%。同時該技術使用大豆軋胚的厚度可放寬到0.40～0.47 mm，且可獲得等同于胚片料一次浸出的殘油水平[1]。此外，膨化料還具備疏松多孔、易于浸出、混合油濃度高、易瀝干以及濕粕殘溶低等特點，有助于浸出設備榨取油脂。

1.2 膨化料更有利于浸出

從大豆膨化料的浸出工藝角度出發，由大豆膨化技術得到的基料可使大豆的細胞組織被完全破壞，同時還可使油料多孔性增加，使更多游離狀態的油脂出現在油料細胞的外表面，從而使油料粒度與機械強度增大，為油料營造無限接近浸出的臨界狀態，以此方式增加大豆中油脂的浸出，提高大豆制油的質量與產量。

1.3 膨化工藝能提高豆粕質量

從膨化處理技術的潛在性質角度出發，該技術因具有較為顯著的抑制熱敏性抗營養因子和提高油脂中蛋白質和脂肪消化率的能力，而被現階段大豆加工業所重視。未經過特殊處理的大豆中具有多種抗營養因子，如脲酶、低聚糖類、胰蛋白酶抑制因子以及外源凝集素等，上述抗營養因子在加熱環境下會分解消失，因此經過膨化處理的大豆能消除絕大多數不耐熱抗營養因子[2]。因加熱時間較短，所以不會對浸出油脂的營養物質造成影響，使浸出油脂同樣具有等同于壓榨油脂的利用價值。

2 大豆膨化技術浸出過程的影響因素控制

2.1 浸出時間控制

膨化技術的浸出時間是指大豆料胚入浸至出粕過程所需的時間。因此，膨化技術下大豆的浸出時間可被視為直接影響大豆浸出效果的重要因素。若大豆浸出時間較短，則證明有機溶劑與大豆料胚的實際接觸時間過短，有效萃取時間不達標，造成大豆浸出油脂的提取率過低。大豆的浸出時間較長，雖然可確保有機溶劑與大豆料胚的接觸和萃取時間得到保障，且獲得與預期值相符的油脂提取率，但長時間的浸出會使生產成本與生產效益不成正比，并影響整個大豆油脂浸出的生產效率。此外，由已有研究可知，隨著浸出時間的延長，用于浸出油脂的大豆料胚含油率將會逐漸趨于平穩，因此若沒有相關生產標準影響，大豆油脂的浸出應結合大豆性質進行調整，以我國生產大豆的特性與浸出效果而言，實際浸出時間控制在60～90 min最為適宜[3]。

2.2 浸出溫度控制

膨化技術中浸出溫度同樣是影響大豆油脂浸出效果的因素之一。通常情況下，若浸出過程中實際溫度較低，則表示大豆油脂浸出過程的能量也將會變低，此時油脂分子將會因缺乏活性而不易被浸出技術所提取，最終會造成大豆油脂浸出效果差。雖然浸出溫度過高有利于提高油脂的活性，并降低油脂的黏度，可在一定程度上提高浸出油脂的產量，但從實際浸出生產中可看出，若浸出時的溫度無限接近溶劑的沸點，則會造成溶劑餾分揮發效果越強烈，立足于溶劑餾分揮發帶來的萃取劑散失與安全性角度，認為浸出時的溫度應被控制在低于新鮮溶劑餾分初餾點的溫度區間，即應被控制在50～60 ℃。

2.3 料液比控制

將溶劑量與被浸料胚的比值作為料液比，料液比同樣可影響浸出油脂的濃度與質量，需要對其進行控制。從浸出效果來看，若溶劑量過少則會造成大豆脫油不完全，浸出后的豆粕仍存在較高的殘油量，此問題不但會影響大豆的出油率，還會增加榨油企業的經濟負擔[4]。若使用溶劑量比例過大，雖然可實現大豆油脂的完全浸出，并可確保浸出油脂效果滿足設計要求，但較大的溶劑比例會增加后續精煉工作的工作量，并增加油脂存儲過程中出現反酸、反色等情況的概率。同時，單位時間下為大豆油脂浸出供給的溶劑量越大，其浸出的混合油的濃度質量越低，且當溶劑比例達到一定限度時，若無法進行進行科學浸泡和瀝干處理，則會造成料格之間的上下黏連，不能確保各油格中油脂的濃度梯度，造成最終收集混合油的濃度下降。基于此，通過調查榨油廠商的生產工藝和查閱相關資料認為，大豆油脂浸出的料液比應控制在1∶（0.8～1.0）。

2.4 料胚高度

料胚高度設置可在一定程度上影響大豆油脂浸出的產量，即在同等浸出環境下，若浸出器的料斗設置得越高，且料胚的浸出時間越長，則可將豆粕中殘留的油脂充分稀釋出來，由此提高大豆膨化工藝的出油率。但從實際浸出現狀可知，料位的高度并不是越高越好，若料位太高則會導致底部料胚粉碎，且會因料位太滿導致容器內料胚被噴淋管沖至料斗兩側的集油斗中，如果缺少相關的生產管理，此現象還容易堵塞油泵和噴淋管，造成設備的損壞[5]。因此，料胚的高度應結合膨化大豆和器具規格進行調整，最大限度區間應結合廠家給出的建議值進行計算。

3 浸出油脂的精煉處理工藝

3.1 酸煉脫膠

以劣質大豆毛油為例，使用傳統的水化脫膠法僅能將毛油的含磷量降到185～270 mg·kg-1。因此可借助強力酸化混合器對毛油進行精煉，因該設備具有酸煉反應時間90 min內可調的特性，因此可有效解決毛油中非水化磷脂的酸化水合機理區分困難的問題，能達到高質量脫磷的目的。此外，大豆脫膠油過程中其酸值與含磷量是評價其質量的重要因素，可通過控制酸反應溫度（70～85 ℃）和時間（≥45 min）的方式降低其濃度?，F階段已有廠商使用檸檬酸作為磷酸的替代物進行生產，可有效減少磷酸使用以及無機酸的加入，控制精煉后大豆油的返酸問題[6]。

3.2 堿煉脫膠脫酸

除上述方法外對浸出大豆油脂的脫膠脫酸還可采用堿煉的方式進行。由大豆膨化技術浸出的油脂中，其葉綠素的含量通常處于1 000～1 450 μg·L-1，通過堿煉技術能去除約25%的葉綠素與50%的加工色素[7]。在精煉離心操作中，首臺離心機出油酸值將會對成品油的返酸率造成直接影響，因此需控制首臺離心機的出油酸值維持在0.03～0.04 mg·g-1。因上述酸煉中加入檸檬酸，因此可絡合半成品油中的金屬離子，并減緩其氧化速度，實現高效脫色、脫磷和脫皂的目的。結合我國生產大豆油堿煉脫膠脫酸生產指標參數，酸值處于2.35 mg·g-1，含磷量處于600 mg·kg-1的進出油脂，其磷酸用量應在0.1%～0.2%，加酸后原油的酸值應達到2.78 mg·g-1，且堿液的質量分數應達到12.4%，超量堿應達到20%～25%，控制堿煉后成品油的含磷量≤30 mg·kg-1、含Fe量≤0.1 mg·kg-1、含Cu量≤0.01 mg·kg-1，含Ca與Mg量≤5 mg·kg-1[8]。

3.3 脫色

經過上述酸煉與堿煉處理后的大豆油需進行一次脫色處理，在進行脫色之前應檢查脫色罐的容積，確保其能在過濾器切換過程中不會發生溢罐，導致未脫色油直接流入脫色罐中破壞成品油的質量。對此，建議設置一個暫存罐，并將其安置在預脫色罐后方，以此方式控制進入過濾器待脫色油的速度，降低過濾器切換時進口處原油的流量波動，以期達到控制溢罐問題發生的概率[9]。此外，原油的脫色施工應結合油品的選擇活性低于200、游離酸處于0.2%以及pH值處于5～9的白土，使用活性白土、凹凸棒土以及膨潤土的比例應控制在2∶1∶1。對于國外進口的大豆浸出油脂脫色，應控制活性白土與凹凸棒土的比例為1∶2，考慮到國外進口大豆浸出油脂熱損率過高，因此活性白土、助濾劑以及凹凸棒土的配比應控制在1∶1∶2。對于容易在后續的加工或存儲過程中發生返色和返酸的大豆油，應考慮適當調整活性白土、凹凸棒土以及膨潤土的比例，以緩解上述問題。

4 結語

綜上所述，通過對上述大豆油脂浸出與精煉工藝的分析，筆者認為浸出與精煉植物油脂的工藝仍有可提升的空間。通過對大豆膨化工藝影響產品質量的因素分析，明確時間、溫度、料液比以及料胚高度等工藝的主要事項，并針對現有工藝得出最佳控制區間，以為后續的油脂精煉奠定基礎，通過對酸煉、堿煉和脫色等工藝的分析，提高油脂精煉的質量，以期為生產更高等級的大豆油奠定基礎。