植物油的定义、分类与应用.pdf

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1、1 植物油 的定义、分类与应用 编写:韶关德瑞化学工业有限公司,李中和 20200303。 一 天然油脂 的 类型 : 动物的脂肪组织和油料植物的籽核是油脂的主要来源,油脂 是 从动植物组织中萃取出的 不溶于水的 液体 物质 , 其最重要的 成分 是油脂、类脂和蜡三类。在室温下呈液态的称为油, 呈固态或半固态的的称为 脂或 脂肪。从植物种子中得到的大多为油,来自动物的大多为脂肪。 油脂密度一般比水小,没有固定的熔沸点。天然油脂是甘油和高级脂肪酸所形成的甘油三酸 酯的混合物,外观形态的差异主要是与高级脂肪酸中所含的双键及其脂肪酸碳链长短有关。 动物油脂:牛蹄油、牛脂、羊脂、猪脂、马脂、鱼油、羊毛

2、脂等。 植物油脂:蓖麻油、菜籽油、米糠油、豆油、花生油、棕榈油与棕榈仁油等。 二植物油的定义与分类: (一) 植物油 (vegoil, vegetable oil, seed oil)的基本特性 植物油 是从植物的种子、果实、胚芽的细胞中所提取的液体物质油脂,植物油 的感官鉴 别主要是依据色泽,组织状态、水分、气味和滋味几项指标进行。这里包括了眼观其籽粒饱 满程度、颜色、光泽、杂质、霉变、虫蛀、成熟度等情况,借助于牙齿咬合,手指按捏等办 法,根据声响和感觉来判断其水分大小,此外就是鼻嗅其气味,口尝其滋味,以感知是否有 异臭异味。其中尤以外观、色泽、气味三项为感官鉴别的重要依据。 植物油脂的质量

3、优劣,在感官鉴别上也可大致归纳为色泽、气味、滋味等几项,再结合 透明度、水含量、杂质沉淀物等情况进行综合判断。其中眼 观油脂色泽是否正常,有无杂质 或沉淀物,鼻嗅是否有霉、焦、哈喇味,口尝是否有苦、辣、酸及其他异味,是鉴别植物油 脂好坏的主要指标。植物油脂还可以进行加热试验,当有油脂酸败时油烟浓重而呛人。 我们所见的植物油在常温状态下 ,具有以下几个特点: A、一般都呈液体状态 (棕榈油除外 ),尤其是在气温较高的夏季。因此 ,在生产中发现油 中漂浮有固体颗粒 ,就应该引起注意 ,要认真检查 ,确认是否混入了杂质;在低温下,油脂会 出现凝固现象,如花生油在 10以下会出现半凝固现象; 棉籽油在

4、 7会出现凝固分层, 这都是油脂的固有特性。但一级植 物油国家标准要求在 0下 5.5个小时保持澄清透明。 B、与水不能相互溶解。油和水是两种极性不同的物质 ,在常温状态下 ,这两种物质不能 相互溶解。在当混有水的油往热锅里倒时 ,会发生向外溅油或溢锅等现象。 C、油的密度比水的密度小。油脂的单位体积所具有的质量叫做油脂密度。在常温状态 下水的密度要接近 1.0g/ml,而油脂的密度一般在 0.91 0.93g/ml之间 ,这说明油比水要轻。 所以油里掺进水时 ,静置一段时间后 ,水一般都沉在底部。 D、有热胀冷缩的性质。油脂的密度随温度的变化呈反比变化,温度升高 ,密度降低,反 之,密度升高

5、。 植物油脂是国际市场上重要商品之一,随着我国改革开放和国民经济发展,进出口植物 油脂的品种和数量都在逐年增加。出口植物油有豆油、花生油、菜籽油、棕榈油、蓖麻油等, 主要输往日本、朝鲜、蒙古、荷兰、俄罗斯等国家。进口植物油有豆油、菜籽油、椰子油、 棕榈油、亚麻油、蓖麻油等,主要来自美国、巴西、荷兰、菲律宾、印度、新加坡、马来西 亚等国家。 2 (二) 植物油精炼原理概要 油脂是甘 油 三 酸 脂的混合物,毛油是经压榨,浸出或水代法制取的未精炼的植物油脂。 由于油料的生长,储存及加工条件的不同,制成的毛油含有不同数量的非甘油酯成份。按其 在油脂中存在的状态,大致可分为悬浮杂质(泥沙、灰尘、植物碎

6、屑等)、水分、胶溶性杂 质(磷脂,蛋白质,糖类,粘液质等)、脂溶性杂质(游离脂肪酸, 醇类,色素,烃类,脂 肪醇等)。以上各种杂质的存在会影响油脂的气滋味或不利于油脂的储存,对人体健康存在 一定危害,因此必须经过精炼脱除。 A.脱胶 所谓脱胶即是脱磷,因为胶体杂质中 80-90%是含磷物质。 (A)脱胶目的 a、提高油 脂品质 油脂中若有胶体存在,在 150时胶体杂质会焦化,使油变成褐色,且使油脂味道变 苦,从而影响油脂滋味。 胶体杂质在监界温度( 20)以下,可从油脂中析出,是非油溶性,使油脂变得浑浊,此性 质且随水份增加而变强。 另外磷脂具很强的乳化性,当油脂用于煎炸时,体系中若有水份存在

7、,会产生大量泡沫,伤 人甚而起火。 b、为后序加工工序提供便利条件 磷脂中含 HPO42-是酸性,在碱炼时会损失一定的 OH-,同时因其具较强的乳化性,条 件控制不当会导致油皂难以分离引起碱炼失败。磷脂的饱和度低于同种油脂饱和度,在油脂 氢化时会与油脂夺氢及催化剂失去活性表面而中毒引起氢化失败。 脱臭温度一般在 150以上,磷脂会发生焦化。同时,胶杂的持水力较强,给酶及细 菌类提供一良好生活环境,导致油脂氧化,酸败,不利于油脂贮存。因此油脂必须脱胶,且 必须将此工序放于精炼工序的首端。 ( B)脱胶原理 磷脂分子结构中包括疏水基及亲水基两个部分,因此它是双亲媒性分子,它在油中呈 内盐式结构,与

8、水分子相遇,内盐式结构打开形成水化式,分子体积增大,初生态粒子具极 大表面积,因此具有极大表面能,导致粒子由小颗粒转向大颗粒的趋势。胶体粒子吸水后由 于内盐结构被打开,使亲水性基团增加,油溶性下降重度亦同时增大,另外由于胶 体粒度的 增大,造成胶体表面积减小。这一切作用的宏观表现即为胶体吸水后膨胀絮凝,最终导致油 胶分离。 当脱胶作为精制油的前道工序时,需按油重的 0.05-0.2%添加浓磷酸,使钙镁复盐式 磷脂变为亲水性磷脂,中和胶体质点表面电荷,消除质点的水合度,促使其凝聚,同使钝化 与胶体分散相结合在一起的金属离子,提高油脂氧化稳定性水化得率及生产率,浓磷酸在此 的作用机理较复杂,详细参

9、见物理化学。 B.脱酸 油脂中呈游离状态的脂肪酸称为游离脂肪酸,脱除游离脂肪酸的过程称为脱酸,常规脱 酸法为碱炼法。 (A)脱酸原因 油脂中游离脂肪酸 含量过高,会使油脂有刺激性气味而影响食用价值。同时由于游离 脂肪酸的存在,当油脂与湿空气接触时,使油脂的水解加剧。(详见油脂化学酯化,水 解和酯互换一章)。不饱和脂肪酸对氧及热的稳定性差,易促使油脂氧化酸败。(详见油脂 化学空气的氧化及风味一章),使油脂发哈变质,不宜食用。 3 (B)脱酸原理 碱炼脱酸的基本原理就是酸碱的中和反应。(详见有机化学“羧酸及衍生物”一章)。 碱炼时一般利用 8-16 Be的 NaOH 水溶液,理论加碱量为 7.14

10、 10-4 AV油重,其中 AV 为毛油酸价, 7.14 10-4 为一换 算系数,由于碱炼过程中除发生游离脂肪酸与碱的中和 反应外,还会发生部分中性油的皂化及与残余胶体杂质的反应,另有一部分碱液未及发生反 应已从体系溢出,因此尚需加入部分超量碱,加入量为理论加碱量的 10%-50%毛油 AV值低, 色泽浅,杂质少取下限,反之上限。 碱炼后的钠皂初生态具极大表面能,可将油脂中的色素及固杂吸附脱除,另外氢氧化 钠还可以中和磷脂,破坏蛋白质二级结构,使糖类水解,意即脱酸的同时具有脱胶作用。 脱酸加碱量计算: 1: NaOH添加计算: 公式: L*D*(毛油之 FFA+H3PO之 FFA)*1.25

11、*1000 100*M*N L:毛油之每小时流量 D:毛油的比重 M:油分子量 N: NaOH之当量浓度 1.25:为超量碱系数 ,可选为 1.1-1.50之间 2: NaOH之当量浓度( N)之计算: 公式:( W*D) /(M/A/V) W: NaOH之浓度(查表) D: NaOH溶液比重 M: NaOH之分子量( 40) A: NaOH之价数( 1) V: 0.1 例 : 12Be 之 NaOH(查表比重为 1.09浓度为 8.28%)则 N=2.20 3:求 H3PO4所相当之 FFA 公式 : H3PO4之流量 (L/H)* H3PO4之浓度 *1*100/L/0.1 L:毛油每小时

12、之流量 (L/H) 例 : H3PO4添加量为 4 L/h其 FFA为 0.68 C.脱色 油脂中的色素主要在油脂制取过程中从油料种子里得来的天然色素,另外一些是由于 储存,加工条件不当,使蛋白质、糖类、类脂类等氧化分解而产生的。脱除油脂中的色素, 改善油脂色泽的工艺过程称为脱色。 (A)脱色的原因: 色素中的叶绿素及脱镁叶绿素是光敏物质,可以被可见光及近紫外光激活,使氧分 子活化为具高能的单电子,这种氧分子可将油脂直接氧化为氢过氧化物,这种光氧化甚至被 认为是油脂氧化酸败的主要原因。这种光氧化目前尚不是人工合成的抗氧化剂所能阻止的。 (详见油脂化学“氧化”一章)。 色素中的胡萝卜素是对人体有

13、益的 VA 原,同时由于其不饱和程度高于油脂,可保 4 护油脂不被氧化,但当其被氧化到一定程度时,便成为载氧体从而促使油脂氧化。另外色素 的存在影响油脂的外观及使用,因此必须除去。 (B)脱色原理: 常规脱色法一般是吸附脱色法,就是利用一些表面具有微孔状结构的物质将油脂中 的色素吸附至其表面而达到脱色目的的方法。 目前做为吸附剂用的物质,其主要成份是 SiO2 另外还含有少量的 AL2O3、 CaO、 Fe2O3、 MgO 等成份。以上各原子及原子团形成了多微孔晶体或无定形结构,因此吸附剂表 面存在剩余化合价力,与色素分子形成化学键力和范德华力而将色素等吸附于其表面。油脂 与吸附剂分离后即完成

14、脱色过程。(详见无机化学“分子结构”,“硼铝碳硅及其同族元素” 二章)。 D、脱臭: 脱除油脂中臭味组份的工艺过程称为脱臭。 (A)脱臭原因: 油脂中的臭味包括脂肪酸及烃类化合物,醛类,酮类及低级酯类。另外还有一些人为 的臭味,包括焦糊味,溶剂味,皂味,碱味等。 脂肪酸及烃类的味道因其碳链长短不同而强弱不同,碳链长的因其在同温度下蒸汽压 低所有味道较弱。醛类及酮类主要是油脂氧化分解的产物。 利用浸出法制得的油脂因含微量溶剂,长期食用会对人体造成一定危害因而必须脱除, 其它各种臭味有的呈香味(低级酯类)有的呈刺鼻气味,影响烹调及工业使用。因而必须脱 除。脱臭工序同时可脱除游离脂肪酸过氧化物及热敏

15、色素,多环芳烃和残余农药,使油脂的 稳定性、色度、品 质得到改善,因而在精炼中占重要地位。 (B)脱臭原理: 臭味组份的分子含量均比油脂低,蒸汽压远大于油脂,即其发挥度高于油脂,这样即 为水蒸汽汽提脱臭奠定了基础。 对于热敏性强的油脂,当温度达到臭味组份汽化温度时,其本身已氧化分解了。我们 已知,当溶液的蒸汽压等于溶液上方压力时溶液就会沸腾。根据拉乌尔定律,理想溶液上方 的组份平衡分压等于该组份在同温度下的饱和蒸汽压与该组份摩尔分率的乘积,利用直接蒸 汽从油脂内部通过时,它起了一个从总压中承受一部分与其本身分压相等的压力的作用,同 时水蒸汽通过含有臭味组份的油脂时,汽液表面相接触,水蒸汽被臭味

16、组份所饱和逸出,从 而达到了脱臭的目的。(详见化工原理“蒸馏”一章)。 油脂经过压榨(浸出)精炼后,其内部混有少量金属离子。它们是加速 油脂氧化的催 化剂。主要是加速氧分子的活化和加速氢过氧化物的分解。高温情况下作用更为强烈,因此 脱臭操作时一般需加入柠檬酸,酒石酸, VC 等钝化金属离子,在脱臭油脂冷却后再次加入 作为抗氧增效剂。(详见油脂化学“空气的氧化与油脂的风味”一章)。 三 植物油的 结构 及特性 植物油平均相对分子质量为 800-1000, 植物油是由直链高级脂肪酸(不饱和脂肪酸) 和甘油化合而成的 甘油三脂肪酸酯 化合物,简称甘油三酸酯 , 典型的脂肪酸由 软脂酸、 饱和 脂 肪酸,如棕榈酸、硬脂酸 CH3(CH2)16COOH 等,以及 油酸、 芥酸、桐油酸、蓖麻油 酸、 大 麻油酸等不饱和脂 肪酸组成 。因此,植物油中不饱和酸的含量一般比动物脂肪多,碘值高于 70。含有不饱和脂肪酸的植物油如桐油、梓油以及亚麻油、大麻油等,可进行氧化聚合而干 燥成膜,故称为干性油。碘值在 100-140的为半干性油,如豆油、花生油、棉子油等,它们 5 干燥的速度比干性油小。不能自行干燥

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